通过分离胸腺、肝或其他组织细胞的核,用去垢剂处理后再离心收集染色质进行生化分析,确定染色质的主要成分是DNA和组蛋白,还有非组蛋白及少量RNA。大鼠肝细胞染色质常被当作染色质成分分析模型,其中组蛋白与DNA含量之比近于1:1,非组蛋白与DNA之比是06:1,RNA与DNA之比为01:1。DNA与组蛋白是染色质的稳定成分,非组蛋白与RNA的含量则随细胞生理状态不同而变化。 基因组
凡是具有细胞形态的生物其遗传物质都是DNA,只有少数病毒的遗传物质是RNA。在真核细胞中,每条未复制的染色体包含一条纵向贯穿的DNA分子。狭义而言,某一生物的细胞中储存于单倍染色体组中的总遗传信息,组成该生物的基因组。真核生物基因组DNA的含量比原核生物高得多。
突变分析结果表明,并非所有基因都是细胞生存的必需基因,如酵母基因组有40%的基因属于非必需基因,果蝇基因组只有5000个必需基因,最小最简单的细胞支原体,有迄今发现的能独立生活的有机体的最小基因组(482个基因),其中只有256个必需基因。
类型
以人类基因组为例,生物基因组DNA可以分为以下几类。
1、蛋白编码序列。以三联体密码方式进行编码。编码DNA在基因组中所占比例随生物而异,在人类细胞基因组中,这一比例只有15%左右。这类编码序列主要是非重复的单一DNA序列,一般在基因组中只有一个拷贝(单一基因),然而,也有可能有两个或几个拷贝甚至多达上千个拷贝的情况,这些都来自于从基因家族里派生出来的重复基因或多基因。
2、编码rRNA、tRNA、snRNA和组蛋白的串联重复序列。它们在基因组中一般有20~300个拷贝,人类基因组中约含有03%这样的DNA。
3、含有重复序列的DNA。这类DNA在基因组中占有很大一部分。它们又可以分为两个亚类:简单序列DNA和散在重复序列。DNA转座子、LTR反转座子、非LTR反转座子和假基因都属于散在重复序列。非LTR反转座子包括短散在元件和长散在元件。典型SINE其长度少于500bp,如人和灵长类基因组中大量分散存在的Alu家族,人基因组中有50万~70万份Alu拷贝,相当于平均每隔4kb就有一个Alu序列;典型LINE其长度在6~8kb之间,如人基因组中L1家族,有100 000个L1拷贝。
4、未分类的间隔DNA。
5、高度重复DNA序列:
①卫星DNA,重复单位长5~100bp,不同物种重复单位碱基组成不同,一个物种也可能含有不同的卫星DNA序列。
②小卫星DNA,重复单位长12~100bp,重复3 000次之多,又称数量可变的串联重复序列,每个小卫星区重复序列的拷贝数是高度不变的,因此早前常用于DNA指纹技术作个体鉴定。研究发现小卫星序列的改变可以影响邻近基因的表达,基因的异常表达会导致一系列不良后效应。
③微卫星DNA,重复单位序列最短,只有1~5bp,串联成簇长度50~100bp。
二级结构
生物的遗传信息储存在DNA的核苷酸序列中,生物界物种的多样性也寓于DNA分子4种核苷酸千变万化的排列之中。DNA分子不仅一级结构具有多样性,而且二级结构也具有多态性。所谓二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。DNA二级结构构型分3种:
①B型DNA(右手双螺旋DNA),是“经典”的Watson-Crick结构,二级结构相对稳定,水溶液和细胞内天然DNA大多为B型DNA;
②A型DNA(右手双螺旋DNA),是一般B型DNA的重要变构形式,其分子形状与RNA的双链区和DNA/RNA杂交分子很相近;
③Z型DNA(左手双螺旋DNA),也是B型DNA的变构形式。
3种构型DNA中,特别是大沟的特征在遗传信息表达过程中起关键作用,基因表达调控蛋白都是通过其分子上特定的氨基酸侧链与沟中碱基对两侧潜在的氢原子供体(═NH)或受体(O和N)形成氢键而识别DNA遗传信息的。由于大沟和小沟中这些氢原子供体和受体各异以及排列不同,所以大沟携带的信息要比小沟多。此外,沟的宽窄及深浅也直接影响碱基对的暴露程度,从而影响调控蛋白对DNA信息的识别。B型DNA是活性最高的DNA构型,变构后的A型DNA仍有较高活性,变构后的Z型DNA活性明显降低。
此外,DNA双螺旋能进一步扭曲盘绕形成特定的高级结构,正、负超螺旋是DNA高级结构的主要形式。DNA二级结构的变化与高级结构的变化是相互关联的,这种变化在DNA复制、修复、重组与转录中具有重要的生物学意义。 与染色质DNA结合的蛋白负责DNA分子遗传信息的组织、复制和阅读。这些DNA结合蛋白包括两类:一类是组蛋白,与DNA结合但没有序列特异性;另一类是非组蛋白,与特定DNA序列或组蛋白相结合。
组蛋白
组蛋白是构成真核生物染色体的基本结构蛋白,富含带正电荷的Arg和Lys等碱性氨基酸,等电点一般在pH100以上,属碱性蛋白质,可以和酸性的DNA紧密结合,而且一般不要求特殊的核苷酸序列。
用聚丙烯酰胺凝胶电泳可以区分5种不同的组蛋白:H1、H2A、H2B、H3和H4。几乎所有真核细胞都含有这5种组蛋白,而且含量丰富,每个细胞每种类型的组蛋白约6×10个分子。5种组蛋白在功能上分为两组:
①核小体组蛋白。包括H2A、H2B、H3和H4。这4种组蛋白有相互作用形成复合体的趋势,它们通过C端的疏水氨基酸互相结合,而N端带正电荷的氨基酸则向四面伸出以便与DNA分子结合,从而帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构。这4种组蛋白没有种属及组织特异性,在进化上十分保守,特别是H3和H4是所有已知蛋白质中最为保守的。从这种保守性可以看出,H3和H4的功能几乎涉及它们所有的氨基酸,任何位置上氨基酸残基的突变可能对细胞都将是有害的。
②H1组蛋白。其分子较大。球形中心在进化上保守,而N端和C端两个“臂”的氨基酸变异较大,所以H1在进化上不如核小体组蛋白那么保守。在构成核小体时H1起连接作用,它赋予染色质以极性。H1有一定的种属及组织特异性。在哺乳类细胞中,组蛋白H1约有6种密切相关的亚型,氨基酸顺序稍有不同。在成熟的鱼类和鸟类的红细胞中,H1 为H5取代。有的生物如酵母缺少H1,结果酵母细胞差不多所有染色质都表现为活化状态。
非组蛋白
非组蛋白主要是指与特异DNA序列相结合的蛋白质,所以又称序列特异性DNA结合蛋白(sequence specific DNA binding protein)。利用凝胶延滞实验(gel retardation assay),可以在细胞抽提物中进行检测。首先制备一段带有放射性标记的已知特异序列的DNA,将要检测的细胞抽提物与标记DNA混合,进行凝胶电泳。未结合蛋白的自由DNA在凝胶上迁移最快,而与蛋白质结合的DNA迁移慢,一般结合的蛋白质分子越大,DNA分子的延滞现象越明显,然后通过放射自显影分析,即可发现一系列DNA带谱,每条带分别代表不同的DNA-蛋白质复合物。每条带相对应的结合蛋白随后再通过细胞抽提物组分分离方法被进一步分开。
特性
①酸碱性:组蛋白是碱性的,而非组蛋白则大多是酸性的。
②多样性:非组蛋白占染色质蛋白的60%~70%,不同组织细胞中其种类和数量都不相同,代谢周转快。包括多种参与核酸代谢与修饰的酶类如DNA聚合酶和RNA聚合酶、HGM蛋白(high mobility group protein)、染色体支架蛋白、肌动蛋白和基因表达蛋白等。
③特异性:能识别特异的DNA序列,识别信息来源于DNA核苷酸序列本身,识别位点存在于DNA双螺旋的大沟部分,识别与结合靠氢键和离子键。在不同的基因组之间,这些非组蛋白所识别的DNA序列在进化上是保守的。这类序列特异性DNA结合蛋白具有一个共同特征,即形成与DNA结合的螺旋区并具有蛋白二聚化的能力。
④功能多样性:虽然与DNA特异序列结合的蛋白质在每一个真核细胞中只有10 000个分子左右,约占细胞总蛋白的1/50 000,但具有多方面的重要功能,包括基因表达的调控和染色质高级结构的形成。如帮助DNA分子折叠,以形成不同的结构域;协助启动DNA复制,控制基因转录,调节基因表达等。
结构模式
虽然非组蛋白种类众多,但是根据它们与DNA结合的结构域不同,可分为不同的家族。
①α螺旋-转角-α螺旋模式(helix - turn - helix motif)
这是最早在原核基因的激活蛋白和阻抑物中发现的。迄今已经在百种以上原核细胞和真核生物中发现这种最简单、最普遍的DNA结合蛋白的结构模式。这种蛋白与DNA结合时,形成对称的同型二聚体(symmetric homodimer)结构模式。构成同型二聚体的每个单体由20个氨基酸的小肽组成α螺旋-转角-α螺旋结构,两个α螺旋相互连接构成β转角,其中羧基端的α螺旋为识别螺旋(recognition helix),负责识别DNA大沟的特异碱基信息,另一个α螺旋没有碱基特异性,与DNA磷酸戊糖链骨架接触。这种蛋白在与DNA特异结合时,以二聚体形式发挥作用,结合靠蛋白质的氨基酸侧链与特异碱基对之间形成氢键。
②锌指模式(zinc finger motif)
负责 5S RNA、tRNA 和部分 snRNA 基因转录的RNA聚合酶Ⅲ所必须的转录因子。TFⅢ A 是首先被发现的锌指蛋白,由344个氨基酸组成。TFⅢ A 含有9个有规律的锌指重复单位,每个单位30个氨基酸残基,其中一对半胱氨酸和一对组氨酸与Zn2+形成配位键。每个锌指单位是一个DNA结合结构域(DNA-binding domain),每个锌指的 C 末端形成α螺旋负责与DNA结合。这类Cys2/His2锌指单位的共有序列(consensus sequence)是:Cys - X2~4 - Cys - X3 - Leu - X2 - His - X3 - His。哺乳类转录因子 SP1 也有类似的锌指结构,由三个锌指单位组成。另一类锌指蛋白含两对半胱氨酸,而不含组氨酸,如哺乳类细胞的甾体类激素受体蛋白。这类Cys2/Cys2锌指单位的结合Zn2+的共有序列是:Cys - X2 - Cys - X13- Cys - X2- Cys。不同的锌指识别不同的碱基序列,因为不同锌指的氨基酸组成不一样。
③亮氨酸拉链模式(leucine zipper motif,ZIP)
在构建转录复合物过程中,普遍涉及蛋白与蛋白之间的相互作用,形成二聚体是识别特异DNA序列蛋白的相互作用的共同原则,亮氨酸拉链就是富含Leu残基的一段氨基酸序列所组成的二聚化结构。这类序列特异性DNA结合蛋白家族,包括酵母的转录激活因子(GCN4)、癌蛋白Jun、Fos、Myc以及增强子结合蛋白(enhancer binding protein,C/EBP)等。所有这些蛋白的肽链羧基端约35个氨基酸残基有形成α螺旋的特点,每两圈(7个氨基酸残基)有一个亮氨酸残基。这样,在α螺旋一侧的Leu排成一排,两个蛋白质分子的α - 螺旋之间靠Leu残基之间的疏水作用力形成一条拉链状结构。这类蛋白与DNA的特异结合都是以二聚体形式起作用的,但与DNA结合的结构域是拉链区相邻的肽链 N 端带正电荷的碱性氨基酸区。
④螺旋-环-螺旋结构模式(helix - loop - helix motif,HLH)
HLH这一结构模式广泛存在于动、植物DNA结合蛋白中。HLH由40~50个氨基酸组成两个两性α螺旋,两个α螺旋中间被一个或几个β转角组成的环区所分开。每个α螺旋由15~16个氨基酸残基组成,并含有几个保守的氨基酸残基。具有疏水面和亲水面的两性α螺旋有助于二聚体的形成。α螺旋邻近的肽链 N 端也有带正电荷的碱性氨基酸区与靶DNA大沟结合。具有螺旋-环-螺旋结构的蛋白家族成员之间形成同源或异源二聚体是这类蛋白与DNA结合的必要条件,缺失α螺旋的二聚体不能牢固结合DNA。
⑤HMG框结构模式(HMG-box motif)
在发现一组丰富的高速泳动族蛋白(high mobility group protein)以后,首先命名HMG框结构模式。该结构由3个α螺旋组成 boomerang-shaped 结构模式,具有弯曲DNA的能力。因此,具有HMG框结构的转录因子又称为“构件因子(architectural factor)”,它们通过弯曲DNA、促进与邻近位点相结合的其他转录因子的相互作用而激活转录。SRY是一种HMG蛋白,在人类男性性别分化中具有关键作用,HMG蛋白由Y染色体上一个基因编码,在诱导睾丸分化途径中一些相关基因的转录活性被HMG蛋白所激活。
染色质是指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA 组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质聚缩而成的棒状结构。实际上,两者化学组成没有差异,而包装程度即构型不同,是遗传物质在细胞周期不同阶段的不同表现形式。在真核细胞的细胞周期中,大部分时间是以染色质的形态而存在的。
基本介绍 中文名 :染色质 外文名 :Chromatin 套用学科 :医学-医学遗传学 套用学科 :人体组织学-细胞 种类 :常染色质、异染色质 别称 :核染质 位置 :处于细胞核中 发现过程,成分,染色质DNA,染色质蛋白,结构,结构单位,实验依据,结构要点,前期组装,组装模型,功能,分类,常染色质,异染色质,活性染色质,非活性染色质, 发现过程 1879年,W Flemming提出了染色质(chromatin)这一术语,用以描述细胞核中能被碱性染料强烈着色的物质。 1888年,Waldeyer正式提出染色体的命名。 经过一个多世纪的研究,人们认识到,染色质和染色体是在细胞周期不同阶段可以相互转变的形态结构。 成分 通过分离胸腺、肝或其他组织细胞的核,用去垢剂处理后再离心收集染色质进行生化分析,确定染色质的主要成分是DNA和组蛋白,还有非组蛋白及少量RNA。大鼠肝细胞染色质常被当作染色质成分分析模型,其中组蛋白与DNA含量之比近于1:1,非组蛋白与DNA之比是06:1,RNA与DNA之比为01:1。DNA与组蛋白是染色质的稳定成分,非组蛋白与RNA的含量则随细胞生理状态不同而变化。 染色质DNA 基因组 凡是具有细胞形态的生物其遗传物质都是DNA,只有少数病毒的遗传物质是RNA。在真核细胞中,每条未复制的染色体包含一条纵向贯穿的DNA分子。狭义而言,某一生物的细胞中储存于单倍染色体组中的总遗传信息,组成该生物的基因组。真核生物基因组DNA的含量比原核生物高得多。 染色质 突变分析结果表明,并非所有基因都是细胞生存的必需基因,如酵母基因组有40%的基因属于非必需基因,果蝇基因组只有5000个必需基因,最小最简单的细胞支原体,有迄今发现的能独立生活的有机体的最小基因组(482个基因),其中只有256个必需基因。 类型 以人类基因组为例,生物基因组DNA可以分为以下几类。 1、蛋白编码序列。以三联体密码方式进行编码。编码DNA在基因组中所占比例随生物而异,在人类细胞基因组中,这一比例只有15%左右。这类编码序列主要是非重复的单一DNA序列,一般在基因组中只有一个拷贝(单一基因),然而,也有可能有两个或几个拷贝甚至多达上千个拷贝的情况,这些都来自于从基因家族里派生出来的重复基因或多基因。 2、编码rRNA、tRNA、snRNA和组蛋白的串联重复序列。它们在基因组中一般有20~300个拷贝,人类基因组中约含有03%这样的DNA。 3、含有重复序列的DNA。这类DNA在基因组中占有很大一部分。它们又可以分为两个亚类:简单序列DNA和散在重复序列。DNA转座子、LTR反转座子、非LTR反转座子和假基因都属于散在重复序列。非LTR反转座子包括短散在元件和长散在元件。典型SINE其长度少于500bp,如人和灵长类基因组中大量分散存在的Alu家族,人基因组中有50万~70万份Alu拷贝,相当于平均每隔4kb就有一个Alu序列;典型LINE其长度在6~8kb之间,如人基因组中L1家族,有100 000个L1拷贝。 4、未分类的间隔DNA。 5、高度重复DNA序列: ①卫星DNA,重复单位长5~100bp,不同物种重复单位碱基组成不同,一个物种也可能含有不同的卫星DNA序列。 ②小卫星DNA,重复单位长12~100bp,重复3 000次之多,又称数量可变的串联重复序列,每个小卫星区重复序列的拷贝数是高度不变的,因此早前常用于DNA指纹技术作个体鉴定。研究发现小卫星序列的改变可以影响邻近基因的表达,基因的异常表达会导致一系列不良后效应。 ③微卫星DNA,重复单位序列最短,只有1~5bp,串联成簇长度50~100bp。 二级结构 生物的遗传信息储存在DNA的核苷酸序列中,生物界物种的多样性也寓于DNA分子4种核苷酸千变万化的排列之中。DNA分子不仅一级结构具有多样性,而且二级结构也具有多态性。所谓二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。DNA二级结构构型分3种: ①B型DNA(右手双螺旋DNA),是“经典”的Watson-Crick结构,二级结构相对稳定,水溶液和细胞内天然DNA大多为B型DNA; ②A型DNA(右手双螺旋DNA),是一般B型DNA的重要变构形式,其分子形状与RNA的双链区和DNA/RNA杂交分子很相近; ③Z型DNA(左手双螺旋DNA),也是B型DNA的变构形式。 3种构型DNA中,特别是大沟的特征在遗传信息表达过程中起关键作用,基因表达调控蛋白都是通过其分子上特定的胺基酸侧链与沟中碱基对两侧潜在的氢原子供体(═NH)或受体(O和N)形成氢键而识别DNA遗传信息的。由于大沟和小沟中这些氢原子供体和受体各异以及排列不同,所以大沟携带的信息要比小沟多。此外,沟的宽窄及深浅也直接影响碱基对的暴露程度,从而影响调控蛋白对DNA信息的识别。B型DNA是活性最高的DNA构型,变构后的A型DNA仍有较高活性,变构后的Z型DNA活性明显降低。 此外,DNA双螺旋能进一步扭曲盘绕形成特定的高级结构,正、负超螺旋是DNA高级结构的主要形式。DNA二级结构的变化与高级结构的变化是相互关联的,这种变化在DNA复制、修复、重组与转录中具有重要的生物学意义。 染色质蛋白 与染色质DNA结合的蛋白负责DNA分子遗传信息的组织、复制和阅读。这些DNA结合蛋白包括两类:一类是组蛋白,与DNA结合但没有序列特异性;另一类是非组蛋白,与特定DNA序列或组蛋白相结合。 组蛋白 组蛋白是构成真核生物染色体的基本结构蛋白,富含带正电荷的Arg和Lys等碱性胺基酸,等电点一般在pH100以上,属碱性蛋白质,可以和酸性的DNA紧密结合,而且一般不要求特殊的核苷酸序列。 染色质 用聚丙烯酰胺凝胶电泳可以区分5种不同的组蛋白:H1、H2A、H2B、H3和H4。几乎所有真核细胞都含有这5种组蛋白,而且含量丰富,每个细胞每种类型的组蛋白约6×10个分子。5种组蛋白在功能上分为两组: ①核小体组蛋白。包括H2A、H2B、H3和H4。这4种组蛋白有相互作用形成复合体的趋势,它们通过C端的疏水胺基酸互相结合,而N端带正电荷的胺基酸则向四面伸出以便与DNA分子结合,从而帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构。这4种组蛋白没有种属及组织特异性,在进化上十分保守,特别是H3和H4是所有已知蛋白质中最为保守的。从这种保守性可以看出,H3和H4的功能几乎涉及它们所有的胺基酸,任何位置上胺基酸残基的突变可能对细胞都将是有害的。 ②H1组蛋白。其分子较大。球形中心在进化上保守,而N端和C端两个“臂”的胺基酸变异较大,所以H1在进化上不如核小体组蛋白那么保守。在构成核小体时H1起连线作用,它赋予染色质以极性。H1有一定的种属及组织特异性。在哺乳类细胞中,组蛋白H1约有6种密切相关的亚型,胺基酸顺序稍有不同。在成熟的鱼类和鸟类的红细胞中,H1 为H5取代。有的生物如酵母缺少H1,结果酵母细胞差不多所有染色质都表现为活化状态。 非组蛋白 非组蛋白主要是指与特异DNA序列相结合的蛋白质,所以又称序列特异性DNA结合蛋白(sequence specific DNA binding protein)。利用凝胶延滞实验(gel retardation assay),可以在细胞抽提物中进行检测。首先制备一段带有放射性标记的已知特异序列的DNA,将要检测的细胞抽提物与标记DNA混合,进行凝胶电泳。未结合蛋白的自由DNA在凝胶上迁移最快,而与蛋白质结合的DNA迁移慢,一般结合的蛋白质分子越大,DNA分子的延滞现象越明显,然后通过放射自显影分析,即可发现一系列DNA带谱,每条带分别代表不同的DNA-蛋白质复合物。每条带相对应的结合蛋白随后再通过细胞抽提物组分分离方法被进一步分开。 特性 ①酸碱性:组蛋白是碱性的,而非组蛋白则大多是酸性的。 ②多样性:非组蛋白占染色质蛋白的60%~70%,不同组织细胞中其种类和数量都不相同,代谢周转快。包括多种参与核酸代谢与修饰的酶类如DNA聚合酶和RNA聚合酶、HGM蛋白(high mobility group protein)、染色体支架蛋白、肌动蛋白和基因表达蛋白等。 ③特异性:能识别特异的DNA序列,识别信息来源于DNA核苷酸序列本身,识别位点存在于DNA双螺旋的大沟部分,识别与结合靠氢键和离子键。在不同的基因组之间,这些非组蛋白所识别的DNA序列在进化上是保守的。这类序列特异性DNA结合蛋白具有一个共同特征,即形成与DNA结合的螺旋区并具有蛋白二聚化的能力。 ④功能多样性:虽然与DNA特异序列结合的蛋白质在每一个真核细胞中只有10 000个分子左右,约占细胞总蛋白的1/50 000,但具有多方面的重要功能,包括基因表达的调控和染色质高级结构的形成。如帮助DNA分子摺叠,以形成不同的结构域;协助启动DNA复制,控制基因转录,调节基因表达等。 结构模式 虽然非组蛋白种类众多,但是根据它们与DNA结合的结构域不同,可分为不同的家族。 ①α螺旋-转角-α螺旋模式(helix - turn - helix motif) 这是最早在原核基因的激活蛋白和阻抑物中发现的。迄今已经在百种以上原核细胞和真核生物中发现这种最简单、最普遍的DNA结合蛋白的结构模式。这种蛋白与DNA结合时,形成对称的同型二聚体(symmetric homodimer)结构模式。构成同型二聚体的每个单体由20个胺基酸的小肽组成α螺旋-转角-α螺旋结构,两个α螺旋相互连线构成β转角,其中羧基端的α螺旋为识别螺旋(recognition helix),负责识别DNA大沟的特异碱基信息,另一个α螺旋没有碱基特异性,与DNA磷酸戊糖链骨架接触。这种蛋白在与DNA特异结合时,以二聚体形式发挥作用,结合靠蛋白质的胺基酸侧链与特异碱基对之间形成氢键。 ②锌指模式(zinc finger motif) 负责 5S RNA、tRNA 和部分 snRNA 基因转录的RNA聚合酶Ⅲ所必须的转录因子。TFⅢ A 是首先被发现的锌指蛋白,由344个胺基酸组成。TFⅢ A 含有9个有规律的锌指重复单位,每个单位30个胺基酸残基,其中一对半胱氨酸和一对组氨酸与Zn 2+ 形成配位键。每个锌指单位是一个DNA结合结构域(DNA-binding domain),每个锌指的 C 末端形成α螺旋负责与DNA结合。这类Cys 2 /His 2 锌指单位的共有序列(consensus sequence)是:Cys - X 2~4 - Cys - X 3 - Leu - X 2 - His - X 3 - His。哺乳类转录因子 SP1 也有类似的锌指结构,由三个锌指单位组成。另一类锌指蛋白含两对半胱氨酸,而不含组氨酸,如哺乳类细胞的甾体类激素受体蛋白。这类Cys 2 /Cys 2 锌指单位的结合Zn 2+ 的共有序列是:Cys - X 2 - Cys - X 13 - Cys - X 2 - Cys。不同的锌指识别不同的碱基序列,因为不同锌指的胺基酸组成不一样。 ③亮氨酸拉链模式(leucine zipper motif,ZIP) 在构建转录复合物过程中,普遍涉及蛋白与蛋白之间的相互作用,形成二聚体是识别特异DNA序列蛋白的相互作用的共同原则,亮氨酸拉链就是富含Leu残基的一段胺基酸序列所组成的二聚化结构。这类序列特异性DNA结合蛋白家族,包括酵母的转录激活因子(GCN4)、癌蛋白Jun、Fos、Myc以及增强子结合蛋白(enhancer binding protein,C/EBP)等。所有这些蛋白的肽链羧基端约35个胺基酸残基有形成α螺旋的特点,每两圈(7个胺基酸残基)有一个亮氨酸残基。这样,在α螺旋一侧的Leu排成一排,两个蛋白质分子的α - 螺旋之间靠Leu残基之间的疏水作用力形成一条拉链状结构。这类蛋白与DNA的特异结合都是以二聚体形式起作用的,但与DNA结合的结构域是拉链区相邻的肽链 N 端带正电荷的碱性胺基酸区。 ④螺旋-环-螺旋结构模式(helix - loop - helix motif,HLH) HLH这一结构模式广泛存在于动、植物DNA结合蛋白中。HLH由40~50个胺基酸组成两个两性α螺旋,两个α螺旋中间被一个或几个β转角组成的环区所分开。每个α螺旋由15~16个胺基酸残基组成,并含有几个保守的胺基酸残基。具有疏水面和亲水面的两性α螺旋有助于二聚体的形成。α螺旋邻近的肽链 N 端也有带正电荷的碱性胺基酸区与靶DNA大沟结合。具有螺旋-环-螺旋结构的蛋白家族成员之间形成同源或异源二聚体是这类蛋白与DNA结合的必要条件,缺失α螺旋的二聚体不能牢固结合DNA。 ⑤HMG框结构模式(HMG-box motif) 在发现一组丰富的高速泳动族蛋白(high mobility group protein)以后,首先命名HMG框结构模式。该结构由3个α螺旋组成 boomerang-shaped 结构模式,具有弯曲DNA的能力。因此,具有HMG框结构的转录因子又称为“构件因子(architectural factor)”,它们通过弯曲DNA、促进与邻近位点相结合的其他转录因子的相互作用而激活转录。SRY是一种HMG蛋白,在人类男性性别分化中具有关键作用,HMG蛋白由Y染色体上一个基因编码,在诱导睾丸分化途径中一些相关基因的转录活性被HMG蛋白所激活。 结构 结构单位 20世纪70年代以前,人们关于染色质结构的传统看法认为,染色质是组蛋白包裹在DNA外面形成的纤维状结构。直到1974年Kornberg等人根据染色质的酶切和电镜观察,发现核小体是染色质组装的基本结构单位,提出染色质结构的“串珠”模型,从而更新了人们关于染色质结构的传统观念。 实验依据 1、用温和的方法裂解细胞核,将染色质铺展在电镜铜网上,通过电镜观察,未经处理的染色质自然结构为30nm的纤丝,经盐溶液处理后解聚的染色质呈现一系列核小体彼此连线的串珠状结构,串珠的直径为10nm。 染色质 2、用非特异性微球菌核酸酶消化染色质时,经过蔗糖梯度离心及琼脂糖凝胶电泳分析,发现绝大多数DNA被降解成大约 200 bp的片段;如果部分酶解,则得到的片段是以 200 bp为单位的单体、二体、三体等。蔗糖梯度离心得到的不同组分,在波长 260 nm的吸收峰的大小和电镜下所见到的单体、二体和三体的核小体组成完全一致。如果用同样方法处理 的DNA,则产生随机大小的片段群体。从而提示染色体DNA除某些周期性位点之外均受到某种结构的保护,避免酶的接近。 3、套用X射线衍射、中子散射和电镜三维重建技术,研究染色质结晶颗粒,发现核小体颗粒是直径为 11 nm、高 60 nm的扁圆柱体,具有二分对称性。核心组蛋白的构成是先形成(H3) 2 -(H4) 2 四聚体,然后再与两个H2A-H2B异二聚体结合形成八聚体。 4、SV40微小染色体分析。用SV40病毒感染细胞,病毒DNA进入细胞后,与宿主的组蛋白结合,形成串珠状微小染色体,电镜观察SV40 DNA为环状,周长1 500 nm,约 50 kb。若 200 bp相当于一个核小体,则可形成25个核小体,实际观察到23个,与推断基本一致。如用025mol/L盐酸将SV40溶解,可在电镜下直接看到组蛋白的聚合体,若除去组蛋白,则完全伸展的DNA长度恰好为 50 kb。 结构要点 1、每个核小体单位包括 200 bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体以及一个分子的组蛋白H1。 2、组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心颗粒,相对分子质量100 000,由4个异二聚体组成,包括两个H2A-H2B和两个H3-H4。 3、146 bp的DNA分子超螺旋盘旋组蛋白八聚体175圈。组蛋白H1在核心颗粒外结合额外 20 bp DNA,锁住核小体DNA的进出端,起稳定核小体的作用。 4、两个相邻核小体之间以连线DNA相连,典型长度 60 bp,不同物种变化值为 0~80 bp不等。 5、组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的,基本不依赖于核苷酸的特异序列。正常情况下不与组蛋白结合的DNA,当与从动、植物中分离钝化的组蛋白共同孵育时,可以体外组装成核小体亚单位。实验表明,核小体具有自组装的性质。 6、核小体沿DNA的定位受不同因素的影响。如非组蛋白与DNA特异性位点的结合,可影响邻近核小体的相位;DNA盘绕组蛋白核心的弯曲也是核小体相位的影响因素,因为富含AT的DNA片段优先存在于DNA双螺旋的小沟,面向组蛋白八聚体,而富含GC的DNA片段优先存在于DNA双螺旋的大沟,面向组蛋白八聚体,结果核小体倾向于形成富含AT和富含GC的理想分布,从而通过核小体相位改变影响基因表达。 前期组装 整个过程如下: ①最开始是H3·H4四聚体的结合,由CAF-1介导与新合成的 的DNA结合。 ②然后是两个H2A·H2B二聚体由NAP-1和NAP-2介导加入。为了形成一个核心颗粒,新合成的组蛋白被特异地修饰。组蛋白H4的Lys5和Lys12两个位点典型地被乙酰化。 ③核小体最后的成熟需要ATP来创建一个规则的间距以及组蛋白的去乙酰化。ISWI和SWI/SNF家族的蛋白参与此过程的调节。连线组蛋白(H1)的结合伴随着核小体的摺叠。 ④4个核小体组成一个螺旋或由其他的组装方式形成一个螺线管结构。 ⑤进一步的摺叠事件将使染色质在细胞核中最终形成确定的结构。 这样一个高度压缩的结构极大地阻碍了像转录这样的细胞核活动的进行。为了解决这个问题,有两个家族的染色质修饰酶在染色质上作用,使染色质更接近于转录机器。第一个家族是通过在组蛋白尾部的共价修饰而发挥作用,这些修饰包括组蛋白的磷酸化、乙酰化和泛素化等,它们会影响以后与DNA或组蛋白相互作用因子的作用。第二个家族成员的主要特点是它们能够利用ATP水解时释放的能量来破坏核小体中的组蛋白-DNA接触。 染色质 在真核生物细胞周期的S期,染色体的完全复制不仅需要基因组DNA的复制,也需要把复制好的DNA组装成染色质。普遍认为,在复制叉的移动期间,染色质短暂地解组装,然后在两条复制好的子代DNA链上重新进行组装。新复制的DNA主要通过以下两种途径组装成染色质:第一,在复制叉的移动期间,父代的核小体核心颗粒与DNA分离,到该段DNA复制完成,父代的核小体核心颗粒直接转移到两条子链DNA的一条上;第二,染色质组装因子利用刚刚合成的、乙酰化的组蛋白介导核小体在复制DNA上组装。 染色质组装的前期过程,即从 DNA组装成直径30纳米的螺线管已有直接的实验证据,并被绝大多数科学家认可。然而,染色质如何进一步组装成更高级结构,直至最终成染色体的过程尚不是非常清楚,主要有两种模型。 组装模型 人的每个体细胞所含DNA约6×109bp分布在46条染色体中,总长达2米,平均每条染色体DNA分子长约5厘米,而细胞核直径只有5~8微米,这就意味着从染色质DNA组装成染色体要压缩近万倍,相当于一个网球内包含有2千米长的细线。 多级螺旋模型 由DNA与组蛋白组装成核小体,在组蛋白H1的介导下核小体彼此连线形成直径约10纳米的核小体串珠结构,这是染色质组装的一级结构。不过在细胞中,染色质很少以这种伸展的串珠状形式存在。当细胞核经温和处理后,在电镜下往往会看到直径为30纳米的染色质纤维。在有组蛋白H1存在的情况下,由直径10纳米的核小体串珠结构螺旋盘绕,每圈6个核小体,形成外径25~30纳米,螺距12纳米的螺线管。组蛋白H1对螺线管的稳定起着重要作用。螺线管是染色质组装的二级结构。 Bak等(1977)从胎儿离体培养的分裂细胞中分离出染色体,经温和处理后,在电镜下看到直径04微米,长11~60微米的染色线,成为单位线。在电镜下观察,判明单位线是由螺线管进一步螺旋化形成直径为04微米的圆筒状结构,称为超螺线管,这是染色质组装的三级结构。这种超螺线管进一步螺旋摺叠,形成长2~10微米的染色单体,即染色质组装的四级结构。经过四级螺旋组装形成的染色体结构,共压缩了8 400倍。 骨架-放射环结构模型 Laemmli等人用2mol/L的NaCl或硫酸葡聚糖加肝素处理HeLa细胞中期染色体,除去组蛋白和大部分非组蛋白后,在电镜下可观察到由非组蛋白构成的染色体骨架和由骨架伸出的无数的DNA侧环。此外,实验观察发现,不论是原核细胞的染色体还是两栖类卵母细胞的灯刷染色体或昆虫的多线染色体,几乎都含有一系列的袢环结构域,从而提示袢环结构可能是染色体高级结构的普遍特征。 该模型认为,30纳米的染色线摺叠成环,沿染色体纵轴,由中央向四周伸出,构成放射环,即染色体的骨架-放射环结构模型。首先是直径2纳米的双螺旋DNA与组蛋白八聚体构建成连续重复的核小体串珠结构,其直径10纳米。然后按每圈6个核小体为单位盘绕成直径30纳米的螺线管。由螺线管形成DNA复制环,每18个复制环呈放射状平面排列,结合在核基质上形成微带。微带是染色体高级结构的单位,大约10个微带沿纵轴构建成子染色体。 功能 如果说细胞核是细胞遗传与代谢的调控中心,那么这个中心的最重要成员便是染色质。几乎所有细胞生命活动都要从染色质开始。我们知道细胞的成长、分裂甚至衰老与死亡都是受基因控制的,而细胞内基因存在与发挥功能的结构基础是染色质。与基因组直接相关的细胞活动都是在染色质水平进行的,如DNA复制、基因转录、同源重组、DNA修复,包括转录耦联的修复以及DNA和组蛋白的各种修饰。这些修饰包括甲基化、乙酰化、磷酸化、亚硝基化和泛素化等。 真核生物的基因组都是在细胞核的三维空间中发挥功能,如基因组的复制、DNA 突变、DNA 修复、基因的转录和调控、长链非编码 RNA 的传播和胚胎发育等。 分类 间期染色质按其形态特征、活性状态和染色性能区分为两种类型:常染色质和异染色质。按功能状态的不同可将染色质分为活性染色质和非活性染色质。 常染色质 常染色质是指间期细胞核内染色质纤维摺叠压缩程度低,相对处于伸展状态,用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。在常染色质中,DNA组装比为1/2 000~1/1 000,即DNA实际长度为染色质纤维长度的1 000~2 000倍。构成常染色质的DNA主要是单一序列DNA和中度重复序列DNA。常染色质并非所有基因都具有转录活性,处于常染色质状态只是基因转录的必要条件,而不是充分条件。 异染色质 异染色质是指间期细胞核中,染色质纤维摺叠压缩程度高,处于聚缩状态,用碱性染料染色时着色深的那些染色质。异染色质又分为结构异染色质(组成型异染色质)和兼性异染色质。结构异染色质指的是各种类型的细胞中,除复制期以外,在整个细胞周期均处于聚缩状态,DNA组装比在整个细胞周期中基本没有较大变化的异染色质。兼性异染色质是指在某些细胞类型或一定的发育阶段,原来的常染色质聚缩,并丧失基因转录活性,变为异染色质。 活性染色质 活性染色质是指具有转录活性的染色质。活性染色质的核小体发生构象改变,具有疏松的染色质结构,从而便于转录调控因子与顺式调控元件结合和RNA 聚合酶在转录模板上滑动。 活性染色质主要特征活性:染色质具有DNase I超敏感位点(DNase I hypersensitive site);活性染色质很少有组蛋白H1与其结合;活性染色质的组蛋白乙酰化程度高;活性染色质的核小体组蛋白H2B很少被磷酸化;活性染色质中核小体组蛋白H2A在许多物种很少有变异形式;HMG14和HMG17只存在于活性染色质。 非活性染色质 非活性染色质是指不具有转录活性的染色质。
问题一:染色质的基本结构单位是 什么 ,主要由DNA和什么构成?
问题二:染色体是由什么组成 染色体是由DNA和蛋白质组成。真核细胞染色体由四类分子组成:即DNA,RNA,组蛋白(富有赖氨酸和精氨酸的低分子量碱性蛋白,至少有五种不同类型)和非鸡蛋白(酸性)。DNA和组蛋白的比例接近于1:1。主要由DNA和蛋白质构成!这里说的是物质组成。
基因是编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息的基本单位,是染色体或基因组的一段DNA序列(对以RNA作为遗传信息载体的RNA病毒而言则是RNA序列)。
不要把基因和DNA的概念混淆。DNA是一种宏观的物质。是承载基因的即遗传信息的。
基因主要说的是能够编码某种蛋白质或者控制某种遗传性状表达的DNA上的一段碱基序列。
问题三:染色体是由什么组成的? 染色体的主要化学成份是脱氧核糖核酸(DNA)和蛋白质构成,染色体上的蛋白质有两类:一类是低分子量的碱性蛋白即组蛋白(histones),另一类是酸性蛋白质,即非组蛋白蛋白质(non-histone proteins)。非组蛋白蛋白质的种类和含量不十分恒定,而组蛋白的种类和含量都很恒定,其含量大致与DNA相等。染色体的一级结构经螺旋化形成中空的线状体,称为螺线体或核丝或螺线筒或螺旋管,这是染色体的“二级结构”,其外径约300埃,内径100埃,相邻螺旋间距为110埃。螺旋体的每一周螺旋包括6个核小体,因此DNA的长度在这个等级上又被再压缩了6倍。
300埃左右的螺线体(二级结构)再进一步螺旋化,形成直径为04微米(μm)的筒状体,称为超螺旋管。这就是染色体的“三级结构”。到这里,DNA又再被压缩了40倍。超螺旋体进一步折叠盘绕后,形成染色单体―染色体的“四级结构”。两条染色单体组成一条染色体。到这里,DNA的长度又再被压缩了5倍。从染色体的一级结构到四级结构,DNA分子一共被压缩了7×6×40×5=8400倍。例如,人的染色体中DNA分子伸展开来的长度平均约为几个厘米,而染色体被压缩到耽有几纳米长。
问题四:染色质的主要成分是什么 5分 染色质的主要成分:DNA、蛋白质(组蛋白、非组蛋白)、少量RNA。
染色质和染色体在化学成分上并没有什么不同,而只是分别处于不同的功能阶段的不同的构型。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质缩聚而成的棒状结构。
问题五:染色体主要由什么组成? 举例:人
由DNA和蛋白质 俩条恭NA双链先双螺旋, 蛋白质然后就像是裹上去一样,最后在盘曲折叠,形成棒状染色体
问题六:染色体的主要组成物质是______和______ 染色体由DNA和蛋白质组成,每一种生物细胞内染色体的形态和数目是一定的,染色体数目的恒定对生物正常的生活和传种接代是非常重要的.DNA的结构像一个螺旋形的梯子,DNA上具有遗传效应的片段是基因.故答案为:蛋白质;DNA
问题七:染色体是由什么组成的什么是载体 蛋白质
组成染色质的主要物质是蛋白质和DNA。蛋白质(protein)是组成人体一切细胞、组织的重要成分。机体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。一般说,蛋白质约占人体全部质量的18%,最重要的还是其与生命现象有关。
蛋白质是生命的物质基础,是有机大分子,是构成细胞的基本有机物,是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命。氨基酸是蛋白质的基本组成单位。它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。
机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体重量的16%~20%,即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质96~12kg。人体内蛋白质的种类很多,性质、功能各异,但都是由20多种氨基酸(Amino acid)按不同比例组合而成的,并在体内不断进行代谢与更新。
蛋白质是由氨基酸以“脱水缩合”的方式组成的多肽链经过盘曲折叠形成的具有一定空间结构的物质。蛋白质中一定含有碳、氢、氧、氮元素,也可能含有硫、磷等元素。蛋白质是由α-氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链,再由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合而成的高分子化合物。
蛋白质就是构成人体组织器官的支架和主要物质,在人体生命活动中,起着重要作用,可以说没有蛋白质就没有生命活动的存在。
好象应该选A,核仁
细胞核
细胞核是细胞内最大的细胞器。它是由核膜(naclear membrane)、染色质(chromatin)、核仁(nucleolus) 和核液(nucleochy lema)几部分组成。
细胞核是细胞的控制中心,在细胞的代谢、生长、分化中起着重要作用,是遗传物质的主要存在部位。一般说真核细胞失去细胞核后,很快就会死亡,但红细胞失去核后还能生活120天;植物筛管细胞,失去核后,能活好几年。尽管细胞核的形状有多种多样,但是它的基本结构却大致相同,即主要是由核被膜、染色质、核仁和核骨架构成。
核膜由两层单位膜组成,把核与细胞质隔开,两层膜的中间为空隙,叫核周腔。膜上有穿孔,占膜面积的8%以上。
核膜使细胞核成为细胞中一个相对独立的体系,使核内形成一相对稳定的环境。同时,核膜又是选择性渗透膜,起着控制核和细胞质之间的物质交换作用。
染色质:染色质是真核细胞的间期核中DNA,组蛋白,非组蛋白蛋白质以及少量RNA所组成的一串念珠状复合体。是细胞间期遗传物质存在的形成。易被碱性物质着色。
核液:是核内没有明显结构的基质。
核仁经常出现在间期细胞核中,它是匀质的球体,其形状、大小、数目依生物种类,细胞形成和生理状态而异。核仁的主要功能是进行核糖体RNA的合成。
从其结构,我们可以得出细胞核的功能:控制细胞的遗传,生和长和发育。德国藻类学哈姆林的伞藻嫁接试验验证了细胞核是遗传物质携带者。
1、核被膜(nuclear envelope)
核被膜(包括核孔复合体)是真核细胞中普遍存在的结构,它们不仅是细胞质和细胞核的界限,而且还控制着核、质之间物质和信息交流。核被膜是双层膜,膜厚约7~8nm,膜间为宽10~50nm的核周腔(perinuclear space)。
核被膜可分为三个区域:
— 核外膜:面向胞质,附有核糖体颗粒,与内质网相连。
— 核内膜:面向核质,表面上无核糖颗粒,膜上有特异蛋白,为核纤层提供结合位点。
— 核孔(nuclear pores):在内外膜的融合处形成环状开口,又称核孔复合体,直径为50~100nm,一般有几千个,核孔构造复杂,含100种以上蛋白质,并与核纤层紧密结合成为核孔复合体。是选择性双向通道。功能是选择性的大分子出入(主动运输),酶、组蛋白、mRNA、tRNA;存在电位差,对离子的出入有一定的调节控制作用。
核纤层是紧贴核内膜的一层厚度为20~50nm的纤维蛋白片层或纤维网络,成分为中间纤维蛋白,称为核纤层蛋白(lamin)。核纤层与细胞质骨架、核骨架连成一个整体,一般认为核纤层为核被膜和染色质提供了结构支架。
2、染色体和染色质
染色质和染色体在化学成分上并没有什么不同,而只是分别处于不同的功能阶段的不同的构型。染色质是指间期细胞内由DNA、组蛋白和非组蛋白及少量RNA组成的线形复合结构,是间期细胞遗传物质存在形式。固定染色后,在光镜下能看到细胞核中经许多或粗或细的长丝交织成网的物质,从形态上可以分为常染色质(euchromatin)和异染色质(heterochromatin)。常染色质呈细丝状,是DNA长链分子展开的部分,非常纤细,染色较淡。异染色质呈较大的深染团块,常附在核膜内面,DNA长链分子紧缩盘绕的部分。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质缩聚而成的棒状结构。
染色质的主要成分:DNA、蛋白质(组蛋白、非组蛋白)、少量RNA。蛋白质有祖蛋白和非祖蛋白,组蛋白(histones)富含lys,Arg,碱性,能和带负电荷的DNA结合,分为H1, H2A, H2B, H3, H4五种;非组蛋白是参与DNA复制和转录的酶。
染色质的结构单体为核小体,直径约10nm,相邻以15~25nm的细丝相连,核心由4组组蛋白( H2A,H2B,H3,H4 )构成,DNA缠绕在核心的外周,核小体之间为连接DNA,上有H1,1个核小体上共有200个碱基对,构成染色质丝的一个单位。
3、核仁
细胞核中圆形或椭圆形的颗粒状结构,没有外膜,在蛋白质合成旺盛的细胞,常有较大或多个核仁,核仁富含蛋白质和RNA分子。核仁由颗粒组分,纤维中心和致密纤维组分三大部分组成。核仁组成成分包括rRNA,rDNA和核糖核蛋白。核仁是rRNA基因存储,rRNA合成加工以及核糖体亚单位的装配场所。
核仁组织区(nucleolus organizer region):即rRNA序列区,它与细胞间期核仁形成有关,构成核仁的某一个或几个特定染色体片断。这一片段的DNA转录为rRNA, rRNA所在处。
4、细胞核骨架
核骨架是由纤维蛋白构成的网架结构,其蛋白成分按道理说细胞质骨架有的,核骨架也应该有。但现在在核骨架中只发现有角蛋白和肌蛋白质成分,在某些原生动物核骨架中还发现含有微管。同时在核骨架中还有少量RNA,它对于维持核骨架三维网络结构的完整性是必需的。在进化趋势看,核骨架组分是由多样化走向单一,特化。
细胞核通常是一个球形体,某些白血细胞的细胞核具有许多分叶。
无论核的形状如何,它都被一双层膜(核膜)与细胞质分隔。通过细胞质与细胞核之间的任何物质均需通过核膜。核膜上零星分布有一些小孔,这些核孔使分子甚至相当大的分子容易穿过核膜。但核孔不是核膜上的简单开口,孔内经常充塞着电子密度大的物质构成的小栓,核与细胞质之间的氢离子浓度差别也表明,物质通过并非如所设想的膜结构那么自由。核膜仅在细胞分裂时消失,这是个短暂时期。核膜外膜与内质网的膜常常是连续的,并可能保持更早的联系,核靠细胞质的一边常常被覆核糖体。
细胞核经酸固定后容易被碱性物质染色,显示出细线网架结构,其中分布着更加粗的染色物质团块,这就是染色质。细线是常染色质,粗糙团块是异染色质。异染色质是更多的直径更小的相同细线网架结构。染色质在细胞分裂期间浓缩变成小体,通常称为染色体,每一物种正常时的染色体数目、大小和形状是特定的。
细胞核除染色质外还有一个或几个致密小体,即核仁。核仁由特定染色体的特殊区段所形成,并附着在这些区段上。这类特殊区段叫做核仁组织区。核仁组织区不但合成核仁物质中的核酸部分,还把它们组成一个致密小体。核仁的特征因细胞类型及代谢状态而异。在活跃细胞、快速生长的胚胎细胞以及进行蛋白质合成的细胞中,核仁比较大也比较致密。在细胞分裂过程中,核仁时隐时现。核仁内部可区分为松散的线状网架及颗粒物质。核仁及其有关的染色质与核糖体的形成有关,核糖体在细胞质中逐渐积累,最终组成细胞合成蛋白质上的结构。核仁不被孚尔根染料染色,表明核仁与染色质结构中所含的核酸种类是不同的。
大多数细胞都是单核的,单核情况是分隔生活物质为容易控制单位的最有效、最经济的方式。虽然红细胞在生存的大部分时期内不具备细胞核,但它们在较短的分化阶段是有细胞核的。无核的细胞是短命的没有后代的细胞,细胞核(主要是染色质)是必不可少的细胞器,它提供维持细胞质长期行使功能的信息或能力。横纹肌细胞通过细胞融合形成多核。
细胞核是细胞的调控中心。遗传学就是建立在这种假说之上:染色体是遗传传递的载体,染色体中DNA是遗传的分子基础。
核小体是染色质组装的基本结构单位,由DNA与组蛋白组装成核小体。
染色质是指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂的特定阶段,由染色质聚缩而成的棒状结构。
实际上,二者之间的区别主要并不在于化学组成上的差异,而在于包装程度不同,反映了它们在细胞周期不同的功能阶段中所处的不同的结构状态。在真核细胞的细胞周期中,大部分时间是以染色质的形态而存在的。
通过分离胸腺、肝或其他组织细胞的核,用去垢剂处理后再离心收集染色质进行生化分析,确定染色质的主要成分是DNA和组蛋白,还有非组蛋白及少量RNA。
大鼠肝细胞染色质常被当作染色质成分分析模型,其中组蛋白与DNA含量之比近于1:1,非组蛋白与DNA之比是06:1,RNA与DNA之比为01:1。DNA与组蛋白是染色质的稳定成分,非组蛋白与RNA的含量则随细胞生理状态不同而变化。
扩展资料:
凡是具有细胞形态的生物其遗传物质都是DNA,只有少数病毒的遗传物质是RNA。在真核细胞中,每条未复制的染色体包含一条纵向贯穿的DNA分子。狭义而言,某一生物的细胞中储存于单倍染色体组中的总遗传信息,组成该生物的基因组。真核生物基因组DNA的含量比原核生物高得多。
能识别特异的DNA序列,识别信息来源于DNA核苷酸序列本身,识别位点存在于DNA双螺旋的大沟部分,识别与结合靠氢键和离子键。
在不同的基因组之间,这些非组蛋白所识别的DNA序列在进化上是保守的。这类序列特异性DNA结合蛋白具有一个共同特征,即形成与DNA结合的螺旋区并具有蛋白二聚化的能力。
虽然与DNA特异序列结合的蛋白质在每一个真核细胞中只有10 000个分子左右,约占细胞总蛋白的1/50 000,但具有多方面的重要功能,包括基因表达的调控和染色质高级结构的形成。如帮助DNA分子折叠,以形成不同的结构域;协助启动DNA复制,控制基因转录,调节基因表达等。
——染色质
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