教學內容：一、細胞的結構與功能

細胞的統一性和多樣性；真核細胞的結構（主要細胞器、細胞骨架）二、細胞的生活和調控

細胞的增殖、分化、衰老和死亡；細胞信號轉導三、基因組的維持真核基因組的結構、染色質結構及其調控；DNA的復制、修復和轉座四、基因組的表達和調控轉錄、翻譯的機制；原核和真核生物的基因調控；調控RNA五、分子及細胞生物學研究技術

本文檔共137頁；當前第1頁；編輯于星期二\5點32分基因組的維持真核基因組的結構染色質結構及其調控DNA的復制、修復和轉座本文檔共137頁；當前第2頁；編輯于星期二\5點32分真核基因組的結構4135DNA的結構與功能核小體基因與基因組本文檔共137頁；當前第3頁；編輯于星期二\5點32分

核酸（nucleicacid)是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子。天然存在的核酸有兩類，一類為脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid,DNA)，另一類為核糖核酸（ribonuleicacid,RNA)。

DNA存在細胞核和線粒體內，攜帶和傳遞遺傳信息，決定細胞和個體的基因型（genetype)。

RNA存在于細胞質和細胞核內，參入細胞內DNA遺傳信息的表達。

病毒中，RNA也可作為遺傳信息的載體。本文檔共137頁；當前第4頁；編輯于星期二\5點32分Section1DNA的結構與功能一、DNA的一級結構4種核苷酸的連接及排列順序四種脫氧核糖核苷酸分別表示為：

dAMP、dGMP、dTMP、dCMP本文檔共137頁；當前第5頁；編輯于星期二\5點32分glycosidicbondphosphoesterbondNucleoside本文檔共137頁；當前第6頁；編輯于星期二\5點32分DNA是雙螺旋的生物大分子。生物信息絕大部分都貯存在DNA分子中。

這些信息以核苷酸不同的排列順序編碼在DNA分子上，核苷酸排列順序變了，它的生物學含義也就不同了。

DNA的一級結構就是指核苷酸在DNA分子中的排列順序。因此測定DNA的堿基排列順序是分子生物學的基本課題之一。1.DNA一級結構中貯存的生物遺傳信息本文檔共137頁；當前第7頁；編輯于星期二\5點32分DNA分子的多樣性?堿基的排列順序，而構成了DNA分子的多樣性?100bpDNA分子可能排列方式就是4100?DNA中的堿基排列順序是DNA分子的重要屬性本文檔共137頁；當前第8頁；編輯于星期二\5點32分4種dNTP以3’、5’磷酸二酯鍵相連構成一個沒有分枝的線性大分子。（與蛋白質比觸覺不靈）。它們的兩個末端分別稱5’末端（游離磷酸基）和3’末端（游離羥基）。2、DNA一級結構的基本特點本文檔共137頁；當前第9頁；編輯于星期二\5點32分二、DNA的二級結構1）主鏈脫氧核糖和磷酸基相互連接構成DNA的主鏈。從化學鍵的方向來看，雙螺旋中兩條多核苷酸鏈是反向平行的。二條主鏈處于螺旋的外側，堿基處于螺旋的內部，由于糖和磷酸根的化學性質，主鏈是親水的。兩條鏈形成右手螺旋，有共同的螺旋軸，螺旋的直徑是20A。1.雙螺旋的基本特征本文檔共137頁；當前第10頁；編輯于星期二\5點32分SchematicmodelSpace-fillingmodel本文檔共137頁；當前第11頁；編輯于星期二\5點32分?右手雙螺旋構象是DNA最為常見的結構-B型DNA。?DNA二級結構可分為兩大類：一類是右手螺旋，如：B-DNA、CDNA、D-DNA、E-DNA、A-DNA；另一類是局部的左手螺旋，即Z-DNA。Watson和Crick于1953年根據DNA纖維X射線晶體衍射圖，提出了DNA為右手雙螺旋結構的科學假設本文檔共137頁；當前第12頁；編輯于星期二\5點32分ABZ本文檔共137頁；當前第13頁；編輯于星期二\5點32分在A-T豐富的區段，DNA常呈現B-DNA。在轉錄狀態，DNA與RNA的雜合鏈呈現A-DNA。雖然B-DNA是最常見的構象，但是A-DNA和Z-DNA似乎具有不同的生物活性。本文檔共137頁；當前第14頁；編輯于星期二\5點32分PropellerTwistBuckleTextbookRealLife本文檔共137頁；當前第15頁；編輯于星期二\5點32分2）堿基對

·

這兩種堿基對（A/T,G/C）有一個重要的特征，就是它們具有二次旋轉對稱性，即一對堿基對旋轉180O,并不影響雙螺旋的對稱性，因此雙螺旋結構只限定了配對的方式，并不限定堿基的順序。堿基環是一個共軛環，本身構成一個平面分子。在雙螺旋中這個平面垂直于螺旋軸，相鄰的兩個堿基上下間隔3.4A,每十對堿基組成一節螺旋，因此雙螺旋的螺距是34A。一條鏈中每個相鄰的堿基方向相差360。堿基之間的疏水作用可導致堿基堆集，這個引力同堿基對之間氫鍵一起穩定了雙螺旋結構。本文檔共137頁；當前第16頁；編輯于星期二\5點32分沿螺旋軸方向觀察，配對的堿基并不充滿雙螺旋的空間。由于堿基對的方向性，使得堿基對占據的空間是不對稱的，因此在雙螺旋的表面形成二個凹下去的槽，一個槽大些，一個槽小些分別稱為大溝和小溝。雙螺旋表面的溝對DNA和蛋白質的相互識別是很重要的，因為在溝內才能覺察到堿基的順序，而在雙螺旋的表面，是脫氧核糖和磷酸重復結構，沒有信息可言。3）大溝和小溝本文檔共137頁；當前第17頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第18頁；編輯于星期二\5點32分?決定DNA雙螺旋結構狀態的因素主要有以下幾點：氫鍵堿基堆積力帶負電荷的磷酸基的靜電斥力堿基分子內能本文檔共137頁；當前第19頁；編輯于星期二\5點32分?DNA三股螺旋構型稱為H-DNA，是在DNA雙螺旋結構基堿上形成的。?它是雙螺旋DNA分子中一條鏈的某一節段，通過鏈的折疊與同一分子中DNA結合而形成。?三條鏈均為同型嘌呤或同型嘧啶，即整段的堿基均為嘌呤或嘧啶，其中兩條鏈為正常雙螺旋，第三條鏈位于雙螺旋的大溝中。?H-DNA可在轉錄水平上阻止基因的轉錄，這就是反基因策略，或稱反基因技術。2.三股螺旋DNA（H-DNA）本文檔共137頁；當前第20頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第21頁；編輯于星期二\5點32分當DNA雙鏈中含有H—回文序列時，即某區段DNA兩條鏈分別為HPu和HPy，并且各自為回文結構時，任一條回文結構的5’和3’部分都可以形成分了子內三股螺旋結構及剩余的半條回文結構游離單鏈。真核生物基因組中存在大量可形成H-DNA的多聚嘌呤核苷酸和多聚嘧啶核苷序列。它們位于：

調控區DNA復制起點或終點染色體重組位點，提示它們可能與基因表達調控DNA復制及染色體的重組有關。本文檔共137頁；當前第22頁；編輯于星期二\5點32分DNA的三級結構指雙螺旋鏈的扭曲。超螺旋是DNA三級結構的一種形式，DNA在核小體中的扭曲方式也是一種超螺旋結構。超螺旋的生物學意義可能是：1.使DNA分子體積變小，對其在細胞的包裝過程有利。2.影響雙螺旋的解鏈過程,從而影響DNA分子與其它分子(如酶、蛋白質、核酸)之間的相互作用。三、DNA的三級結構本文檔共137頁；當前第23頁；編輯于星期二\5點32分線狀DNA形成的超螺旋本文檔共137頁；當前第24頁；編輯于星期二\5點32分環狀DNA形成的超螺旋本文檔共137頁；當前第25頁；編輯于星期二\5點32分拓撲異構酶or溴化乙錠拓撲異構酶or溴化乙錠DNA扭曲與雙螺旋相同（擰緊）DNA扭曲與雙螺旋相反（松開）負超螺旋松弛DNA正超螺旋在不同類型的拓撲異構酶作用下，DNA的可以在超螺旋和松弛DNA形式之間轉變。本文檔共137頁；當前第26頁；編輯于星期二\5點32分拓撲異構酶可以催化DNA產生瞬時單鏈或雙鏈的斷裂，從而改變連環數（使環狀DNA兩條鏈完全分開時，一條鏈必須穿過另一條鏈的次數），使超螺旋DNA解旋。在原核和真核生物中都存在去除超螺旋的拓撲異構酶I和II。拓撲異構酶（Topoisomerases）本文檔共137頁；當前第27頁；編輯于星期二\5點32分拓撲異構酶I:通過一步改變DNA的連環數，不需要ATP。使DNA暫時產生單鏈缺口，讓未被切割的一條單鏈在切口結合之前穿過這一切口。本文檔共137頁；當前第28頁；編輯于星期二\5點32分拓撲異構酶II：通過兩步改變DNA的連環數，需要ATP提供能量。在DNA上產生瞬時的雙鏈缺口，并在缺口閉合以前使一小段未被切割的雙鏈DNA穿越這一缺口。本文檔共137頁；當前第29頁；編輯于星期二\5點32分DNA的拓撲異構體可以通過電泳分離長度相同而連環數不同的共價閉合環狀DNA分子叫做DNA的拓撲異構體。通過瓊脂糖凝膠電泳可以將它們彼此分開。松弛或有缺口的環狀線狀超螺旋溴乙錠（EB）可以嵌入核酸分子的堿基對平面之間，在紫外光照射下發出橙黃色的熒光，常作為染料檢測核酸的存在。本文檔共137頁；當前第30頁；編輯于星期二\5點32分1.信息量大，可以縮微；2.表面互補，電荷互補，雙螺旋結構說明了精確復制機理；3.核糖的2’脫氧，在水溶液中穩定性好；4.可以突變，以求進化（突變對個體是不幸的，進化對群體是有利的）；5.有T無U，基因組得以增大，而無C脫氨基成U帶來的潛在危險。（尿嘧啶DNA糖苷酶可以靈敏識別DNA中的U而隨時將其剔除）。四、DNA作為遺傳物質的主要優點本文檔共137頁；當前第31頁；編輯于星期二\5點32分五、DNA的變性、復性和分子雜交1、DNA的變性（denaturation）DNA溶液溫度在高于生理溫度或者pH較高時，互補的兩條鏈就可以分開，這一過程叫做Denaturation(變性)。DNA變性：紫外吸收增加；DNA的熱變性稱為DNA的“融解”，50%DNA分子解鏈的溫度稱為融點Tm表示；不同種類DNA有不同的Tm值；Tm隨（G+C）%含量呈線性增加。本文檔共137頁；當前第32頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第33頁；編輯于星期二\5點32分2、DNA的復性?DNA回復成雙鏈結構，稱為復性（renaturation）?熱變性經冷卻后即可復性，稱為退火(annealing)本文檔共137頁；當前第34頁；編輯于星期二\5點32分來源不同的兩條DNA鏈經變性后，通過緩慢降溫形成的人工雜交的DNA分子的過程。互補的DNA和RNA鏈也可以形成雜交分子。雜交是分子雜交技術的基礎，包括Southern雜交、Northern雜交、DNA芯片等。3、DNA分子雜交(Hybridization)本文檔共137頁；當前第35頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第36頁；編輯于星期二\5點32分Section2核小體核小體是染色質包裝的基本結構單位一、主要實驗證據本文檔共137頁；當前第37頁；編輯于星期二\5點32分Isolated

frominterphasenucleus:30nmthickChromatinunpacked,showthenuclesome（１）鋪展染色質的電鏡觀察本文檔共137頁；當前第38頁；編輯于星期二\5點32分(2)用非特異性微球菌核酸酶消化染色質,部分酶解片段檢測結果本文檔共137頁；當前第39頁；編輯于星期二\5點32分由X-射線晶體衍射(2.8A)所揭示的核小體三維結構（引自K.Luger等，1997）（３）應用X射線衍射、中子散射和電鏡三維重建技術研究染色質結晶顆粒

本文檔共137頁；當前第40頁；編輯于星期二\5點32分（４）SV40微小染色體分析與電鏡觀察

本文檔共137頁；當前第41頁；編輯于星期二\5點32分二、核小體結構要點(1)每個核小體單位包括200bp左右的DNA超螺旋和一個組蛋白八聚體及一個分子H1。(2)組蛋白八聚體構成核小體的盤狀核心結構。本文檔共137頁；當前第42頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第43頁；編輯于星期二\5點32分(3)146bp的DNA分子超螺旋盤繞組蛋白八聚體1.75圈,組蛋白H1在核心顆粒外結合額外20bpDNA，鎖住核小體DNA的進出端，起穩定核小體的作用。包括組蛋白H1和166bpDNA的核小體結構又稱染色質小體。(4)兩個相鄰核小體之間以連接DNA相連，典型長度60bp，不同物種變化值為0～80bp。本文檔共137頁；當前第44頁；編輯于星期二\5點32分(5)組蛋白與DNA之間的相互作用主要是結構性的，基本不依賴于核苷酸的特異序列，實驗表明，核小體具有自組裝（self-assemble）的性質。(6)核小體沿DNA的定位受不同因素的影響，進而通過核小體相位改變影響基因表達。本文檔共137頁；當前第45頁；編輯于星期二\5點32分核小體的性質及結構要點示意圖（引自B.Alberts等）在用微球菌核酸酶降解染色質時，反應早期可得到166bp的片段，但不穩定；進一步降解則得到146bp片段，比較穩定。推測可能原因是失去H1后，DNA兩端各有10bp的DNA，易被核酸酶作用而降解。本文檔共137頁；當前第46頁；編輯于星期二\5點32分ChromatinPacking本文檔共137頁；當前第47頁；編輯于星期二\5點32分ChromatinPacking本文檔共137頁；當前第48頁；編輯于星期二\5點32分Section3基因與基因組?基因：表達一種蛋白質或功能RNA的基本單位。?基因組：是指某種生物所包含的全套基因。人類基因組的C值在3＊109bp；病毒含103~105bp；細菌含105~107bp；本文檔共137頁；當前第49頁；編輯于星期二\5點32分基因與蛋白質1000bp(1kb)編碼一個蛋白質；病毒含4~5個基因；大腸桿菌含3000~4000個基因；人類應有200~300萬個基因（3＊109bp)，實際只有10萬個左右；病毒的基因數要比計算所得的大，因為有基因重疊現象。本文檔共137頁；當前第50頁；編輯于星期二\5點32分結構簡練，DNA分子的絕大部分用來編碼蛋白質，不轉錄部分所占比例較小。存在轉錄單元，功能相關的RNA和蛋白質基因往往形成功能單位或轉錄單元，一起轉錄成多順反子的mRNA。在一些細菌和病毒中有重疊基因，同一段的DNA能攜帶兩種不同蛋白質的編碼信息。原核生物基因組本文檔共137頁；當前第51頁；編輯于星期二\5點32分最大的特點是含有大量的重復序列，而且功能DNA序列大多被不編碼蛋白質的非功能DNA隔開。真核生物基因組本文檔共137頁；當前第52頁；編輯于星期二\5點32分基因組龐大存在大量重復序列基因組序列90%以上的部分是非編碼序列轉錄產物是單順反子真核基因一般都含有內含子存在大量的順式元件存在大量的DNA多態性具有端粒結構真核生物基因組的結構特點：本文檔共137頁；當前第53頁；編輯于星期二\5點32分染色質結構及其調控染色質DNA與蛋白質染色質組裝的模型常染色質和異染色質染色質結構與基因活化染色體本文檔共137頁；當前第54頁；編輯于星期二\5點32分◆染色質（chromatin）:在核內可以被堿性染料強烈著色的物質。指間期細胞核內由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復合結構,是間期細胞遺傳物質存在的形式。

DNA、組蛋白是染色質的穩定成分。本文檔共137頁；當前第55頁；編輯于星期二\5點32分◆染色體(chromosome):

指細胞在有絲分裂或減數分裂過程中,由染色質聚縮而成的棒狀結構。 染色質與染色體是在細胞周期不同的功能階段可以相互轉變的的形態結構 染色質與染色體具有基本相同的化學組成，但包裝程度不同,

構象不同。本文檔共137頁；當前第56頁；編輯于星期二\5點32分Section1染色質DNA與蛋白質一、染色質DNA

在真核細胞中，每條未復制的染色體包含一條DNA分子，一個生物貯存在單倍染色體組中的總遺傳信息，稱為該生物的基因組（genome）。

基因組大小通常隨物種的復雜性而增加。

本文檔共137頁；當前第57頁；編輯于星期二\5點32分SpeciesGenomesize

SV405×103bpE.coli4.6×106bpYeast2×107bpFruitfly2×108bpHuman3×109bp

Someamphibianandplantshavelargergenomesizethanhuman.本文檔共137頁；當前第58頁；編輯于星期二\5點32分C值與C值矛盾本文檔共137頁；當前第59頁；編輯于星期二\5點32分

染色質DNA的類型：按序列在基因組中的拷貝數劃分：

非重復序列（單拷貝序列）：拷貝數1－5

中度重復序列：拷貝數102－105

高度重復序列：拷貝數105以上

本文檔共137頁；當前第60頁；編輯于星期二\5點32分按照序列的功能分：

蛋白質編碼序列可編碼的中度重復序列重復序列DNA：不編碼的中度重復序列高度重復序列間隔DNA本文檔共137頁；當前第61頁；編輯于星期二\5點32分（1）蛋白質編碼序列：所占比例隨生物復雜程度的不同而異。主要是非重復的單一DNA序列；也有多個拷貝的情況。本文檔共137頁；當前第62頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第63頁；編輯于星期二\5點32分（2）串聯重復序列

（可編碼的中度重復序列）一般的拷貝數是20－300個。編碼產物包括tRNA，rRNA，snRNA和組蛋白。TandemlyrepeatedgenesencodeidenticalornearlyidenticalproteinsorfunctionalRNAs.Thesegenesareneededtomeetthegreatcellulardemandfortheirtranscripts.本文檔共137頁；當前第64頁；編輯于星期二\5點32分（3）不編碼的中度重復序列DNA：散在重復序列(interspersedrepeats)DNA轉座子假基因

LTR反轉座子非LTR反轉座子短散在元件長散在元件本文檔共137頁；當前第65頁；編輯于星期二\5點32分（4）高度重復序列DNA

簡單序列DNA（simplesequenceDNA）衛星DNA（satelliteDNA）：

重復單位5－100bp,主要分布在著絲粒部位

小衛星DNA（minisatelliteDNA）：

重復單位12－100bp,常用于DNA指紋分析

微衛星DNA（microsatelliteDNA）：

重復單位1－5bp,用于遺傳圖譜構建和個體鑒定本文檔共137頁；當前第66頁；編輯于星期二\5點32分二、染色質蛋白負責DNA分子遺傳信息的組織、復制和閱讀分類：組蛋白(histone)：與DNA非特異性結合非組蛋白(nonhistone)：與特定的DNA序列或組蛋白結合

本文檔共137頁；當前第67頁；編輯于星期二\5點32分（一）組蛋白(histone)

真核生物染色體的基本結構蛋白，富含帶正電荷的Arg和Lys等堿性氨基酸，屬堿性蛋白質，可以和酸性的DNA緊密結合（非特異性結合）。聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）可以區分出5種不同的組蛋白：H1，H2A，H2B，H3，H4。本文檔共137頁；當前第68頁；編輯于星期二\5點32分（1）核小體組蛋白(nucleosomalhistone)：H2B、H2A、H3和H4,幫助DNA卷曲形成核小體的穩定結構。

沒有種屬及組織特異性，在進化上十分保守；組蛋白在功能上分成兩組本文檔共137頁；當前第69頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第70頁；編輯于星期二\5點32分（2）H1組蛋白：在構成核小體時，起連接作用,它賦予染色質以極性。有一定的種屬及組織特異性，保守性低于核小體組蛋白。本文檔共137頁；當前第71頁；編輯于星期二\5點32分（二）非組蛋白

主要指和特異DNA序列結合的蛋白，又稱序列特異性DNA結合蛋白(sequencespecificDNAbindingproteins)，可以通過凝膠阻滯實驗檢測。

本文檔共137頁；當前第72頁；編輯于星期二\5點32分A非組蛋白的特性非組蛋白具有多樣性，不同組織細胞中其種類和數量都不同，代謝周轉快。包括核酸代謝和修飾的酶類，骨架蛋白，基因表達的調控蛋白等。識別DNA具有特異性識別信息來自于DNA序列自身，識別位點在DNA雙螺旋的大溝部分。具有多種功能，包括基因表達的調控和染色質高級結構的形成。本文檔共137頁；當前第73頁；編輯于星期二\5點32分B非組蛋白的結構模式α螺旋-轉角-α螺旋模式(helix-turn-helixmotif)鋅指模式(Zincfingermotif)亮氨酸拉鏈模式(Leucinezippermotif，ZIP)螺旋-環-螺旋結構模式(helix-loop-helixmotif，HLH)HMG-盒結構模式（HMG-boxmotif）

本文檔共137頁；當前第74頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第75頁；編輯于星期二\5點32分Section2、染色質組裝的模型本文檔共137頁；當前第76頁；編輯于星期二\5點32分1染色質組裝的前期過程組裝過程（圖5－19）解決高度壓縮結構與轉錄要求的矛盾：通過染色質修飾酶的作用，使染色質更接近轉錄機器。包括對組蛋白尾部共價修飾，以及破壞組蛋白－DNA接觸。本文檔共137頁；當前第77頁；編輯于星期二\5點32分2.染色質包裝的多級螺旋模型

(multiplecoilingmodel)

一級結構：核小體(nucleosome)

二級結構：螺線管(solenoid)

三級結構：超螺線管(supersolenoid)

四級結構：染色單體（chromatid）

壓縮7倍壓縮6倍壓縮40倍壓縮5倍

DNA核小體螺線管超螺線管染色單體

本文檔共137頁；當前第78頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第79頁；編輯于星期二\5點32分◆非組蛋白構成的染色體骨架(chromsomalscaffold)和由骨架伸出的無數的DNA側環◆30nm的染色線折疊成環,沿染色體縱軸,由中央向四周伸出,構成放射環。

3.染色體的骨架－放射環結構模型(scaffoldradialloopstructuremodel)

本文檔共137頁；當前第80頁；編輯于星期二\5點32分EvidenceforScaffoldRadialLoopModel本文檔共137頁；當前第81頁；編輯于星期二\5點32分由螺線管形成DNA復制環,每18個復制環呈放射狀平面排列,結合在核基質上形成微帶(miniband)。微帶是染色體高級結構的單位,大約106個微帶沿縱軸構建成子染色體。本文檔共137頁；當前第82頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第83頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第84頁；編輯于星期二\5點32分Section3、常染色質和異染色質常染色質(euchromatin)異染色質(heterochromatin)

本文檔共137頁；當前第85頁；編輯于星期二\5點32分常染色質(euchromatin)

概念：指間期核內染色質纖維折疊壓縮程度低,處于伸展狀態（典型包裝率750倍）,用堿性染料染色時著色淺的那些染色質。主要是單一序列DNA和中度重復序列DNA(如組蛋白基因和tRNA基因)

常染色質狀態只是基因轉錄的必要條件而非充分條件。本文檔共137頁；當前第86頁；編輯于星期二\5點32分異染色質(heterochromatin)概念：指間期細胞核中,折疊壓縮程度高,處于聚縮狀態的染色質組分。類型 結構異染色質（或組成型異染色質）

(constitutiveheterochromatin) 兼性異染色質

(facultativeheterochromatin)本文檔共137頁；當前第87頁；編輯于星期二\5點32分結構異染色質的特點

除復制期以外，在整個細胞周期均處于聚縮狀態，形成多個染色中心。①多定位于著絲粒區、端粒、次縊痕等處；②由相對簡單、高度重復的DNA序列構成；③具有顯著的遺傳惰性,不轉錄也不編碼蛋白質；本文檔共137頁；當前第88頁；編輯于星期二\5點32分④與常染色質相比，復制上表現為晚復制早聚縮；⑤在功能上參與染色質高級結構的形成，導致染色質區間性，作為核DNA的轉座元件，引起遺傳變異。本文檔共137頁；當前第89頁；編輯于星期二\5點32分兼性異染色質

在某些細胞類型或一定的發育階段,原來的常染色質聚縮,并喪失基因轉錄活性,變為異染色質，如X染色體隨機失活.

異染色質化可能是關閉基因活性的一種途徑。本文檔共137頁；當前第90頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第91頁；編輯于星期二\5點32分常染色質與異染色質之間的轉變常染色質與異染色質之間的轉變常常伴隨著一些組蛋白和DNA的修飾。本文檔共137頁；當前第92頁；編輯于星期二\5點32分對不同Lys位點甲基化產生不同的染色質狀態A:代表轉錄激活R:代表轉錄抑制本文檔共137頁；當前第93頁；編輯于星期二\5點32分四種核心組蛋白的修飾發生在N端。組蛋白修飾的位點:

甲基化:Lys和Arg

乙酰化:Lys磷酸化:Ser本文檔共137頁；當前第94頁；編輯于星期二\5點32分不同組蛋白或同一個組蛋白在不同氨基酸殘基上的修飾決定了染色質所處的狀態。例如：

H3K4、H3K36:該位點甲基化激活基因轉錄,是活性染色質的標志。

H3K9、H3K27、H4K20:該位點甲基化調節染色質結構，是異染色質的標志。本文檔共137頁；當前第95頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第96頁；編輯于星期二\5點32分Section4染色質結構與基因活化根據功能狀態的不同，染色質可以分為：

活性染色質（activechromatin）

非活性染色質（inactivechromatin）本文檔共137頁；當前第97頁；編輯于星期二\5點32分活性染色質是具有轉錄活性的染色質，這是由于核小體的構型發生構象的變化，往往具有疏松的染色質結構，從而便于轉錄因子與順式作用元件的結合、RNA聚合酶在轉錄模板上的滑動。大多數情況下，轉錄中染色質的DNA基本保持著同組蛋白的結合，只是隨著轉錄的進行相應的核小體結構出現一系列的變化。本文檔共137頁；當前第98頁；編輯于星期二\5點32分（1）活性染色質的結構特點①活性染色質具有DNaseI超敏感位點（DNaseⅠhypersensitivesite）

活化染色質對DNaseⅠ的優先敏感性是可轉錄染色質的一個基本特征。本文檔共137頁；當前第99頁；編輯于星期二\5點32分DNaseI超敏感位點是染色質上無核小體的DNA區段，通常位于5‘-啟動子區，長度幾百bp。

超敏感位點與啟動子功能有關，可能為RNA聚合酶、轉錄因子、蛋白調控因子提供結合位點。本文檔共137頁；當前第100頁；編輯于星期二\5點32分②活性染色質在生化上具有特殊性活性染色質很少有組蛋白H1與其結合；活性染色質的組蛋白乙酰化程度高；活性染色質的核小體組蛋白H2B很少被磷酸化；活性染色質中核小體組蛋白H2A在許多物種很少有變異形式；組蛋白H3的變種H3.3只在活躍轉錄的染色質中出現；HMG14和HMG17只存在于活性染色質中。本文檔共137頁；當前第101頁；編輯于星期二\5點32分③活性染色質在組蛋白修飾上的特異性組蛋白的修飾，包括甲基化、乙酰化和磷酸化直接影響染色質的活性。乙酰化一般是活性染色質的標志，而甲基化和磷酸化則在兩類染色質中都存在。本文檔共137頁；當前第102頁；編輯于星期二\5點32分（2）染色質活化與基因激活疏松染色質結構的形成是基因活化的前提。本文檔共137頁；當前第103頁；編輯于星期二\5點32分①核小體相位的影響當調控蛋白與染色質DNA的特定位點結合時，染色質易被引發二級結構的改變，進而影響其它的一些結合位點與調控蛋白的結合。拓撲異構酶可以調整DNA雙螺旋的局部構象和高級結構的變化，使其超螺旋化或松弛。本文檔共137頁；當前第104頁；編輯于星期二\5點32分

核小體通常定位在DNA特殊位點而利于轉錄基因的關鍵調控元件（增強子和啟動子）位于核小體顆粒之外，便于和轉錄因子的結合。基因調控元件位于盤繞核心組蛋白的DNA上，通過轉錄因子將增強子和啟動子聯系起來。本文檔共137頁；當前第105頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第106頁；編輯于星期二\5點32分②組蛋白的修飾意義：組蛋白的修飾可以改變染色質的結構，影響轉錄活性。組蛋白修飾使核小體的表面發生改變，使其他的調控蛋白易于和染色質相互接觸，間接影響轉錄活性。本文檔共137頁；當前第107頁；編輯于星期二\5點32分染色質的乙酰基化狀態是一動態過程，存在乙酰基轉移酶（如：轉錄輔激活子）和去乙酰化酶（如：轉錄輔阻抑物），分別促進和抑制轉錄的進行。許多輔激活子（coactivator）具有組蛋白乙酰轉移酶功能，自身作為接頭蛋白，在基因的上游位點將轉錄因子和基礎轉錄裝置連接起來。本文檔共137頁；當前第108頁；編輯于星期二\5點32分輔激活子通過乙酰化調節基因轉錄的模型糖皮質激素受體本文檔共137頁；當前第109頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第110頁；編輯于星期二\5點32分轉錄抑制的模型本文檔共137頁；當前第111頁；編輯于星期二\5點32分③HMG結構域蛋白的影響可識別某些異型的DNA結構，與DNA彎折和DNA-蛋白質復合體高級結構的形成有關。（染色質變構因子）本文檔共137頁；當前第112頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第113頁；編輯于星期二\5點32分Section5染色體本文檔共137頁；當前第114頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第115頁；編輯于星期二\5點32分一染色體的主要結構著絲粒（centromere）與著絲點（動粒，kinetochore）次縊痕(secondaryconstriction)核仁組織區(nucleolarorganizingregion,NOR)隨體(satellite)端粒(telomere)本文檔共137頁；當前第116頁；編輯于星期二\5點32分著絲粒與著絲點(動粒)著絲粒區也叫主縊痕，是一個高度有序的整合結構，在結構和組成上非均一，至少包括三個結構域。它們的整合功能，確保分裂中染色體和紡錘體整合，發生有序的染色體分離。本文檔共137頁；當前第117頁；編輯于星期二\5點32分（１）動粒結構域(kinetochoredomain)

在著絲粒的外表面 內板(innerplate)

中間間隙(middlespace)

外板(outerplate)

纖維冠(fibrouscorona)： 微管蛋白構成本文檔共137頁；當前第118頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第119頁；編輯于星期二\5點32分（２）中央結構域(centraldomain)

著絲粒區的主體，由串聯重復的衛星DNA組成。 如：有CENP-B盒可與動粒蛋白結合本文檔共137頁；當前第120頁；編輯于星期二\5點32分（３）配對結構域(pairingdomain)：

代表中期姐妹染色單體相互作用的位點 如：內部著絲粒蛋白INCENP(innercentromereprotein)和染色單體連接蛋白clips(chromatidlinkingproteins)和染色體配對有關。本文檔共137頁；當前第121頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；當前第122頁；編輯于星期二\5點32分染色體的復制和穩定遺傳，至少應具備以下關鍵序列（功能元件）:（１）確保自我復制的DNA復制起點（２）使復制后的染色體能夠平均分配到子細胞中去的著絲粒（３）保持染色體獨立性和穩定性的端粒

二染色體DNA的3種功能元件本文檔共137頁；當前第123頁；編輯于星期二\5點32分本文檔共137頁；