第七章染色體，染色質和核小體Nucleus:細胞核;Nucleolus:核仁Nucleoid:類核Mitosis:有絲分裂；Meiosis：減數分裂interphase：分裂間期Histone:組蛋白；Nucleosome:核小體Chromosome:染色體；Chromatin:染色質；eu-;hetero-Centromere(中心粒）Telomere（端粒）RepetitiveDNA(重復DNA)Tandemgenecluster（串聯基因簇）詞匯真核基因組的特點0.414.761021703060Length(cm)3.0×10910bp×3.4nm/螺旋數=102cm將

DNA包裝成染色體的重要性染色體是能夠適應細胞內結構的緊湊的DNA形式可以保護DNA免于破壞在染色體中,DNA在分裂過程中可以有效地傳遞給兩個子細胞。染色體賦予每個DNA分子一個整體組織，這有利于基因的表達以及重組染色體核小體高級染色質結構染色質結構的調節核小體的裝配DNA蛋白質染色體:DNA形狀:環形或線形數量：在個體中存在差異Copy:單倍體，二倍體，多倍體problem基因組大小（Genome

size）:一個單倍體染色體中的DNA長度基因數量（Genenumber）:一個基因組中所包含的基因數量基因密度（Genedensity）:每Mb基因組

DNA中所包含的基因數量基因組與個體復雜程度的關系基因組與個體復雜程度之間的關系基因組大小/基因密度:1.隨著基因大小的增加:調節序列在總序列中所占的比例增加;出現了內含子（introns，splicing)獨特的;重復性的2.在基因之間增加了DNA(基因間隔序列，intergenicsequences):

假性基因是從原始的活性基因中衍生的不具有活性，但能在基因組中穩定存在的成分。

假性基因（Pseudogene）theformationofpseudogeneFigure6.8theformationoftruncatedgene(截短基因)andgenefragment.（串聯重復性DNA）tandemrepetitiveDNA

衛星

DNA：

小衛星

DNA

微衛星

DNA（分散的重復性DNA）DispersedrepetitiveDNA產生原因——轉座：

遺傳元件在DNA中從一個位置移動到另一個位置的過程

RNA介導——真核存在/原核無機制：Retrotransposition

（反轉錄轉座）

反轉錄元件

DNA轉座子——原核常見/真核少

機制：復制型和保守型

水平基因轉移

3.TheRepetitiveDNAcontentofGenomes

(重復DNA序列)Figure6.15SatelliteDNAfromthehumangenomeSatelliteDNA(衛星DNA):

核心序列為5－200bp，主要存在于染色體著絲粒區，Centrifugation(離心分離技術)常用的兩類離心分離方法是差速離心(differentialcentrifugation)

密度梯度離心(densitygradientcentrifugation)離心分離細胞組分和生物分子是最常用的分離方法蔗糖密度梯度離心分離溶酶體、線粒體和微粒體CsCl密度梯度離心分離DNAFigure6.15SatelliteDNAfromthehumangenomeSatelliteDNA(衛星DNA):

核心序列為5－200bp，主要存在于染色體著絲粒區，MinisatelliteDNA(小衛星DNA)

核心序列為<25bp，主要存在于染色體靠近端粒處,與DNA復制有關

染色體其他位置的小衛星DNA,功能不清

DNA復制時微衛星拷貝有時發生滑移,導致插入或缺失一個或多個重復單位,使核心序列重復數目發生變化，以至于任何兩個不同個體間中都存在串聯數目的差異

-------可用于DNAFinger(DNA指紋)

可用來研究人群相關性

MicrosatelliteDNA(微衛星DNA)指以2－7個堿基為核心單位串聯重復而成的一類序列，又稱為STRshorttandemrepeat(短串聯重復序列）微衛星DNA對于繪制基因圖譜（

geneticmapping）非常有用復制起點originofreplication著絲粒Centromeres端粒Telomeres在染色體的復制和隔離中的關鍵的DNA元件Figure7-6復制起點、著絲粒、端粒是真核細胞染色體所必須的結構.maintenance染色體有絲分裂中期Kinetochore動粒Centromere著絲粒Centromere:著絲粒,是在復制中期時姐妹染色單體出現在染色體上的一段區域.2.Kinetochore:動粒,

是連著mitoticspindle(紡錘體)microtubules(微管)的蛋白復合物3.Telomere:

端粒,

染色體的末端MitoticspindleTelomere

端粒

指導著動粒（一種結構精密的蛋白復合物）--在染色體分離中起到重要作用化合物的形成一個染色體，一個著絲粒大小不確定

(200bp->40kb)由大量的重復性DNA組成著絲粒在染色體完成復制后能夠進行正確分離所必須的結構染色體DNA蛋白質大部分結合在染色體上的蛋白是小型的，堿性的蛋白，被稱為組蛋白（

histones）.

其他的結合在染色體上的蛋白被稱為非組蛋白（

non-histoneproteins）,包括許多結合在DNA上，在DNA轉錄，復制，修復以及重連過程中起作用的蛋白質。真核細胞染色體一半的質量是由蛋白質構成的染色體DNA蛋白質核小體發現組成原子結構核小體1973-1974:

核酸酶保護分析

2.1974:電子顯微技術

3.生化分析:組成:8個組蛋白構成

（H2A，H2B，H3，H4）

+140~150bpDNANucleaseproteinanalysisofchromatinfromhunmannulei核小體的構成DNA蛋白質核心

DNA:147bp連接

DNA:20-60bp組蛋白Fiveabundanthistones結構折疊N末端尾巴組蛋白是小型，帶正電的堿性蛋白質Figure7-19Thecorehistonesshareacommonstructuralfold組蛋白折疊結構域大量的修飾位點H2BH2AH3H4a2a3a1a2a3a1a2a3a1a2a3a1L1L2aNH3H44helix-bundleH3H4H3’H4’4helix-bundleH4H2BH2AH4H2BH2AH3H4H2BH2AH3Diameter=110

AoH4H2BH2AH3Width=45AoChromosomeDNAProteinThenucleosomeDiscoveryComponentsAtomicstructure氫鍵:組蛋白

(~140)DNA:磷酸二酯主鏈

7:堿基1.與序列無關的相互聯系2.組蛋白N末端尾巴Minorgroove組蛋白尾巴出現在核小體核心的特定的位置，作為核小體的槽指導DNA以左手的方式直接纏繞在組蛋白核心。ascrewChromosome核小體DNAProtein染色質的高級結構組蛋白

H1與連接

DNA相結合

30-nm纖維（螺線管）

DNA的進一步壓縮組蛋白變異體組蛋白

H1與連接

DNA相結合H1與

DNA的兩個不同區域相結合

核小體的一個末端

核小體的中心DNA螺旋

額外的組蛋白H1導致了核小體DNA的進一步壓縮the30-nm纖維這塊兒不重要，知道有那么回事就行了6核小體/超螺旋在中心軸周圍連接

DNA成圈連接DNA通過中心軸DNA以核小體環的方式進行進一步的壓縮

進一步的103-104-壓縮是存在的，但具體機理還不清楚核支架理論被提出染色質的高級結構組蛋白變異體

在真核細胞中已經發現了多種組蛋白變異體這種變異體可以替代標準的四種組蛋白，從而形成了新型的核小體H2A.ZCENP-A結合在核小體上，包含在著絲粒DNA中Figures7-33AlterationofchromatinbyincorporationofhistonevariantsH3ChromosomeThenucleosomeHigher-orderchromatinstructureRegulationofchromatinstructure核小體定位組蛋白

N-末端尾巴的結構修飾DNA必須訪問（DNA想要起作用必須一定程度地解開與組蛋白的結合）DNA與組蛋白八聚體的結合是動態的

核小體重塑復合物一個大的蛋白質復合物，利用ATP水解的能量，促進核小體的定位或與DNA相互作用。Fig7-35NucleosomemovementcatalyzedbynucleosomeremodelingcomplexesremodlingISWIRemodelersSlideNucleosomeswithCoordinatedMulti-base-pairEntryStepsandSingle-base-pairExitStepsCELL,31JANUARY2013|Figure1:ThehistonechaperonecomplexFACTrecognizesthehistoneH2A-H2BheterodimerthroughtheSpt16MdomainofSpt16.StructuralbasisofhistoneH2A–H2Brecognitionbytheessentialchaperone