9. 细胞核与染色质

染色质的结构和功能染色质是指存在于细胞核内的DNA和蛋白质的复合物。

它在维持基因组稳定性、调控基因的表达和遗传信息传递中起着重要的作用。

本文将介绍染色质的结构以及其功能。

一、染色质的结构染色质的结构包括核小体、链粒体、染色单体和染色体等多个层次。

1. 核小体：核小体是染色质最基本的结构单位，由DNA和组蛋白组装而成。

一个核小体由两个线状DNA分子绕绕成球状，并与组蛋白紧密结合而形成。

核小体的主要作用是将DNA有效地组织和压缩成紧凑的结构，保护DNA免受损伤。

2. 链粒体：链粒体是一种线状结构，在核小体之间连接。

它们是由一条DNA链组成的，其长度和特定位置的序列决定了染色质的形状和结构。

链粒体在染色质中起到连接和支撑的作用，使染色质保持适当的形态。

3. 染色单体：染色单体是染色质的进一步组织，由多个核小体通过链粒体连接而成。

一个染色单体通常由10至100个核小体组成，并在细胞分裂时可进一步压缩成染色体。

4. 染色体：染色体是染色质的最高级组织形态，在有丝分裂时具有最高的可见度。

每个染色体由两条同源染色单体连接而成，它们在中心处通过着丝粒相连。

二、染色质的功能染色质具有多种功能，主要包括基因组稳定性维护、基因表达和遗传信息传递。

1. 基因组稳定性维护：染色体的结构和组成对于维护基因组的稳定性至关重要。

染色质能够通过紧密排列、包装和压缩DNA，保护其免受损伤、断裂和丢失。

此外，染色质还参与DNA修复和DNA复制的调节，确保基因组的准确复制和传递。

2. 基因表达：染色质在基因的转录和表达中起着重要的调控作用。

染色质的组织和压缩程度可以影响基因的可及性和转录效率。

在开放染色质中，DNA更易于与转录因子结合，从而促进基因的转录和表达。

相反，在紧密压缩的染色质中，DNA难以与转录因子相互作用，导致基因的沉默。

3. 遗传信息传递：染色质在细胞分裂和有丝分裂中起着重要的角色。

在细胞分裂过程中，染色质必须精确地复制和分离，确保基因组的准确传递给子代细胞。

一、填空题1.真核细胞除了和外，都含有细胞核。

2.染色体的四级结构分别是：、、、。

3.1831年布朗在中发现了细胞核和核仁。

4.着丝粒DNA具有性，并为所染色。

5. 是第一个被发现的分子伴侣，时值1978年。

6.核质蛋白协助组蛋白与DNA形成正常的核小体，机理主要是降低，从而阻止了错误的装配。

7.亮氨酸拉链的形成是靠。

8.就目前所知，中度重复序列中，除了外，都没有蛋白质产物。

9.保证染色体进行稳定复制和遗传的三个功能序列分别是：、、。

10.组蛋白带电荷，富含氨基酸。

11.成熟的鸟类红细胞中，被H5所取代。

12.精细胞的细胞核中没有组蛋白，但由取代它的作用。

13.细胞核中的组蛋白与DNA的含量之比为，并且组蛋白的合成是在期，与同步进行。

14.染色质的异固缩现象有正异固缩和负异固缩之分，前者染色，后者染色15.人的等5条染色体中存在核仁组织区。

16.核小体的两个基本的作用是：①②。

17.核粒（核小体）中主要而又比较稳定的化学组成是和。

18.多线染色体在结构上有三个特点：①；②；③。

19.一段长 1340nm的染色体DNA，分子质量约2600KD，与等量组蛋白装配可形成约个核小体，进一步包装，可形成长约 nm的螺线管。

20.核仁的主要功能是和。

21.核定位信号是亲核蛋白上的一段肽序列，功能是起蛋白质的。

核定位信号不同于其他的蛋白质运输信号，它是的，在核重建时可反复利用。

22.端粒的功能是保持线性染色体的稳定性，即①；②；③。

23.细胞核内的DNA可能通过锚定在核骨架上。

24.真核生物有三种RNA聚合酶分别起不同的作用，RNA聚合酶I参与的合成，RNA聚合酶Ⅱ参与的合成，RNA聚合酶Ⅲ参与的合成。

25.根据多级螺旋模型，从DNA到染色体四级包装，共压缩了倍。

26.动粒和着丝粒是两个不同的概念，化学本质也不相同，前者是，后者则是27.核质蛋白是一种亲核蛋白，具有头、尾两个不同的结构域，其具有入核信号。

28.构成结构性异染色质的DNA序列，一般是不转录的，原因是缺少转录活动所需的。

染色质名词解释染色质名词解释1. 染色质（Chromatin）染色质是细胞核内的一种形态结构，由 DNA、蛋白质和 RNA 组成。

它是基因组的主要结构形式，可以被分为两类：紧密的等位苷酸酸解（Euchromatin）和紧密的异染色质（Heterochromatin）。

染色质在细胞分裂、染色体重排、基因表达等过程中发挥重要作用。

2. 染色体（Chromosome）染色体是染色质在细胞有丝分裂时可见的高度有结构的形态。

它们包含 DNA、组蛋白和非编码 RNA。

人类细胞中通常有 23 对染色体，其中包括一对性染色体，决定个体的性别（XX 为女性，XY 为男性）。

3. 染色质重排（Chromosomal Rearrangement）染色质重排是指染色体片段之间的重新组合或改变位置。

这种变异可以导致基因缺失、重复、颠倒或转座等。

常见的染色体重排类型有倒位重排、易位重排、环形染色体和片段重复。

4. 染色质修饰（Chromatin Modification）染色质修饰是指对染色质的结构和功能进行化学改变的过程。

这些修饰包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化、甲基化、磷酸化等。

染色质修饰对基因表达和基因组稳定性起着重要调控作用。

5. 染色质可及性（Chromatin Accessibility）染色质可及性指的是特定基因区域的染色质是否容易被转录因子和其他调控蛋白结合。

开放的染色质可及性有利于基因的正常表达，而关闭的染色质可及性则抑制基因的转录。

6. 染色质相互作用（Chromatin Interactions）染色质相互作用是指染色质空间上的交流与互动。

通过 3C、4C、5C 和 Hi-C 等技术，科学家可以研究染色质中不同区域之间的物理接触，以了解基因调控、染色体结构和功能等方面的信息。

7. 染色质微环境（Chromatin Microenvironment）染色质微环境是指特定基因区域周围的细胞核局部环境，包括其他染色质区域、调控因子的结合位点和非编码 RNA 等。

细胞核——系统的控制中心一、细胞核的结构1.核膜：不连续的双层膜，把核内物质与细胞质分开。

随细胞周期周期性的消失和重建。

2.核孔：位于核膜上，是大分子物质（蛋白质、RNA）进出细胞核的通道，蛋白质合成旺盛的细胞核孔的数量多。

注意DNA不能穿过核孔。

3.核仁：与rRNA的合成和核糖体的形成有关，蛋白质合成旺盛的细胞核仁大而明显。

随细胞周期周期性的消失和重建。

4.染色质：由DNA和蛋白质组成，是遗传信息的主要载体。

在细胞分裂前期高度螺旋化变粗变短形成染色体，染色体在分裂末期解螺旋变细变长形成染色质。

染色体和染色质是同种物质在不同时期的两种状态。

二、细胞核的功能1.细胞核是遗传信息库2.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心知识网络核膜双层膜结构mRNA→外结构核孔大分子物质进出核的通道蛋白质→内细胞核染色质/体同一种物质在不同时期的两种形态，被碱性染料染成深色（间期指物质时可以叫染色体）功能遗传物质储存、复制和转录的场所细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心反思：细胞核的结构和功能1．结构2．功能细胞核是___________库，是细胞_______和________的控制中心。

四、模型构建1．模型：为了某种特定目的而对认识对象所作的一种__________的描述。

2．描述特点：可以是定性的，也可以是定量的；可以借助于具体事物或其他形象化的手段，也可以通过_________形式来表达。

3．类型：物理模型、概念模型、数学模型。

答案：核膜DNA和蛋白质同一种物质在不用时期的两种存在状态某种RNA 核糖体核孔物质交换和信息交流遗传信息代谢遗传简化概括抽象必记第3节：细胞核——系统的控制中心⒈细胞核的结构：①核膜（双层，内外核膜的融合处形成核孔）：将核内物质和细胞核分开；②核孔：实现细胞核和细胞质之间频繁的物质交换和信息交流（蛋白质核酸等大分子物质进出细胞核的通道）；③核仁：RNA及核糖体的形成有关；④染色质：由DNA和蛋白质组成，DNA携带遗传信息（存在于细胞分裂的分裂间期，呈细丝状）；⑤染色体：存在于细胞分裂的分裂期，由染色质高度螺旋化，缩短，变粗而形成，呈圆柱状或杆状，细胞分裂结束时能解螺旋形成染色质；⑥染色质和染色体的关系：同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态；⒉细胞核的功能：细胞核是遗传信息库。

1.细胞膜（Cell Membrane）/质膜（Plasma Membrane）：细胞膜是指围在细胞质外表面的一层薄膜，因而也称为质膜。

其基本作用是保持细胞有相对独立和稳定的内环境，控制细胞内外物质、信息、能量的出入，同时还参与细胞的运动。

2.细胞核（nucleus）：细胞核是真核生物中由双层单位膜包围核物质而形成的多态性结构。

是细胞遗传物质储存、DNA复制和RNA转录的场所，对细胞代谢、生长、分化及繁殖具有重要的调控作用，是细胞生命活动的调控中心。

3.细胞质（cytoplasm）：细胞质是细胞膜包围的除核区外一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。

由细胞质基质、内膜系统、细胞骨架和包容物组成，是生命活动的主要场所。

4.膜性结构（membranous structure）：膜性结构包括真核细胞结构中的细胞膜和膜性细胞器（内质网、高尔基复合体、线粒体、细胞核、溶酶体和过氧物酶体等）5.非膜性结构（non-membranous structure）：包括真核细胞中的核糖体、中心体、微管、微丝、核仁和染色质等。

6.单位膜（unit membrane）：生物膜在电镜下观察所呈现的较为一致的3层结构，即电子致密度高的内、外两层之间夹着厚约的电子致密度较低的中间层。

7.生物膜（biological membrane）：细胞膜和细胞内各种膜性结构统称为生物膜。

8.双亲媒性分子(amphipathic molecule):既亲水又疏水的分子被称为双亲媒性分子。

9.分子团(micelle)/双分子层(bilayer):由于细胞膜的三种主要脂质都有双亲媒性分子的特点，因此在水相中都能够自发地以特殊方式排列起来——分子与分子相互聚拢，亲水头部暴露于水，疏水尾部则藏在内部。

这样的排列可以形成2中构造:球形的分子团和双分子层。

在细胞膜的双分子层中，2层分子的疏水尾部被亲水头部夹在中间。

10.镶嵌蛋白(mosaic proteins)/整合蛋白(integral protein):是细胞膜功能的主要承担者，占膜蛋白的70％~80％，可能是双亲媒性分子，可不同程度地嵌入脂双层分子中，其与膜的结合非常紧密。

第8章细胞核和染色体（Nucleus and Chromosome）本章内容介绍细胞核是基因复制、RNA转录的中心，是细胞生命活动的控制中心。

包括核膜、核孔、核质、核仁和染色质。

第一节核被膜与核孔复合体细胞核基本结构细胞核简介：数量：大多数细胞是单核，但也有多核大小：在不同生物有所不同，动物一般5-10nm，植物5-20nm，低等植物1-4nm形态：圆形、椭圆形、多叶形、分枝形细胞核主要由核被膜、染色质、核仁和核骨架组成。

一、核被膜1. 结构：由内外两层单位膜组成，包括：外核膜、内核膜、核纤层、核孔复合体，核膜外附有核糖体，整合蛋白，内附染色质。

2. 功能(1) 区域化作用；(2) 控制核-质间物质和信息的交流；(3) 核膜内的代谢和转化。

二、核孔复合体1. 结构模型核孔复合体镶嵌在内外两层核膜融合形成的核孔上，核孔直径约为80－120nm，而核孔复合体稍大一些，直径约为120－150nm。

①胞质环（cytoplasimic ring）：位于核孔边缘的胞质面一侧，又称外环，环上有8条短纤维对称分布向胞质；②核质环（nucleoplasmic ring）：位于核膜边缘的核质面一侧，又称内环，环上连有8条细长的纤维向核内伸入50－70nm，在纤维的末端也形成一个直径为60nm的小环，小环由8个颗粒组成，形成一个类似“捕鱼笼”的核篮结构；③辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称；④栓：又称中央栓，位于核孔中心，呈颗粒状或者棒状，又称为中央颗粒；2. 核孔复合体的成分主要由至少50条不同的多肽构成，称为nucleoporins，简称nups，总相对分子量为125000×1033. 核孔复合体的功能核质交换的双向选择性亲水通道。

包括主动运输、被动运输，是过去几年研究的热门。

一个蛋白家族作为转运受体，把大分子运入或运出核孔，从胞质入核膜的为improtins，反之为exportins。

核孔复合体蛋白质的运输1.带有NSL(nuclear localization signal)片段的蛋白质与受体importin a/b结合2.复合体与胞质内的纤丝结合3.复合体被送入核内4.与Ran-GTP相互作用,复合体解散5.importin b被Ran-GTP送回胞质6.Ran-GTP 水解成Ran-GDP, Ran-GDP返回核内, importine回到胞质核孔复合体RNA的运输细胞核内的物质运输到细胞质也是信号介导的过程。