細胞超微結(jié)構(gòu)概論：第3章 細胞核

1、第三章第三章 細胞核細胞核q 核被膜核被膜q 染色體染色體q 核仁核仁q 核基核基質(zhì)質(zhì)v 1781 1781年年TrontanaTrontana發(fā)現(xiàn)于魚類細胞發(fā)現(xiàn)于魚類細胞v 18311831年，年，BrownBrown發(fā)現(xiàn)于植物發(fā)現(xiàn)于植物v 成熟的植物篩管和哺乳類紅細胞沒有細胞核成熟的植物篩管和哺乳類紅細胞沒有細胞核v 在原核細胞中，在原核細胞中，DNADNA集中，但無核膜包圍，故集中，但無核膜包圍，故 稱擬核（稱擬核（nucleiodnucleiod）核一般呈圓形，但因生物的種類而異核一般呈圓形，但因生物的種類而異v 在旺盛分裂的組織中，核呈圓形在旺盛分裂的組織中，核呈圓形v 在長形細胞中

2、多呈橢圓形在長形細胞中多呈橢圓形v 在扁平細胞中多為扁圓形在扁平細胞中多為扁圓形v 在蛾蝶類的絲腺細胞中為分枝狀在蛾蝶類的絲腺細胞中為分枝狀v 在胚乳細胞中呈網(wǎng)狀在胚乳細胞中呈網(wǎng)狀發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)形狀形狀數(shù)量數(shù)量v 肝細胞和心肌細胞可有雙核肝細胞和心肌細胞可有雙核v 破骨細胞可有破骨細胞可有6 65050個細胞核個細胞核v 骨骼肌細胞可有數(shù)百個核骨骼肌細胞可有數(shù)百個核v 高等植物的氈絨層可有高等植物的氈絨層可有2 24 4個核個核一個細胞一個核一個細胞一個核v 核被膜（nuclear envelope）v 核仁（nucleolus）v 核基質(zhì)（nuclear matrix）v 染色質(zhì)（chromati

3、n）v 正在生長的細胞中，核位于細胞中央v 在分化成熟的細胞中，常因細胞內(nèi)含物或特 殊結(jié)構(gòu)的存在，核被擠到邊緣位置主要結(jié)構(gòu)v 遺傳：表現(xiàn)為通過DNA染色體的復制和細胞分裂，維 持物種的世代連續(xù)性v 發(fā)育：表現(xiàn)為通過調(diào)節(jié)基因表達的時空順序，控制 細胞的分化，完成個體發(fā)育的使命功能細胞核的結(jié)構(gòu)，細胞核的結(jié)構(gòu)，n n為核仁，為核仁，N N為常染色質(zhì)為常染色質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 核被膜核被膜v 將將DNADNA與細胞質(zhì)分隔開，形成核內(nèi)特殊的微環(huán)境，保與細胞質(zhì)分隔開，形成核內(nèi)特殊的微環(huán)境，保 護護DNADNA分子免受損傷分子免受損傷v 使使 DNADNA的復制和的復制和RNARNA的翻譯表達在時空上分隔開來的

4、翻譯表達在時空上分隔開來v 染色體定位于核膜上，有利于解旋、復制、凝縮、平染色體定位于核膜上，有利于解旋、復制、凝縮、平 均分配到子核均分配到子核v 核質(zhì)物質(zhì)交換的通道核質(zhì)物質(zhì)交換的通道功能功能核被膜的結(jié)構(gòu)核被膜的結(jié)構(gòu)一、核被膜是雙層膜結(jié)構(gòu)一、核被膜是雙層膜結(jié)構(gòu)內(nèi)核膜內(nèi)核膜（inner nuclear membrane）內(nèi)核膜的內(nèi)表面有一層網(wǎng)絡(luò)狀纖維蛋白內(nèi)核膜的內(nèi)表面有一層網(wǎng)絡(luò)狀纖維蛋白質(zhì)，叫質(zhì)，叫核纖層核纖層（nuclear lamina），可，可支持核膜。支持核膜。核被膜核被膜核周隙核周隙（perinuclear space）核周隙與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通，可以說是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核周隙與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通，可以說

5、是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一部分核周隙寬的一部分核周隙寬2040nm，腔內(nèi)電子密，腔內(nèi)電子密度低，一般不含固定的結(jié)構(gòu)。度低，一般不含固定的結(jié)構(gòu)。核被膜核被膜上有核上有核孔與細孔與細胞質(zhì)相胞質(zhì)相通通外核膜外核膜（outer nuclear membrane）外核膜胞質(zhì)面附有核糖體，并與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相外核膜胞質(zhì)面附有核糖體，并與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連連外核膜上附著外核膜上附著10nm的中間纖維的中間纖維Intermediate filament，核是被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和中間，核是被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和中間纖維相對固定的。纖維相對固定的。雙層核膜雙層核膜厚約厚約8n8nm m，胞質(zhì)面被不規(guī)則的中間絲包繞并有核，胞質(zhì)面被不規(guī)則的中間絲包繞并有核糖體顆粒附著

6、。核外膜常與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相連，致使糖體顆粒附著。核外膜常與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相連，致使核周間隙與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)池相通。核周間隙與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)池相通。外核膜外核膜內(nèi)核膜內(nèi)核膜內(nèi)核膜比外核膜稍厚，表面光滑，無核糖體顆粒附著。內(nèi)核膜比外核膜稍厚，表面光滑，無核糖體顆粒附著。核膜的生長可直接通過與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜物質(zhì)的交換來擴大它核膜的生長可直接通過與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜物質(zhì)的交換來擴大它的面積，當一個靜止的細胞核開始快速合成的面積，當一個靜止的細胞核開始快速合成DNADNA和和RNARNA時，時，核膜的面積就以這種方式迅速擴展。核膜的面積就以這種方式迅速擴展。核纖層蛋白核纖層蛋白(lami(lamin)n)。在哺乳類動物和鳥類中有。在哺乳類動物和

7、鳥類中有3 3種，即核纖層蛋白種，即核纖層蛋白A A、B B、C C。此。此3 3種多種多肽肽鏈的一端鏈的一端與核內(nèi)膜的脂質(zhì)分子層中的蛋白質(zhì)分子相結(jié)合，與核內(nèi)膜的脂質(zhì)分子層中的蛋白質(zhì)分子相結(jié)合，另一端與核染色質(zhì)的特殊部位相結(jié)合。另一端與核染色質(zhì)的特殊部位相結(jié)合。核纖層核纖層內(nèi)核膜的核質(zhì)面有特化的結(jié)構(gòu)內(nèi)核膜的核質(zhì)面有特化的結(jié)構(gòu)核纖層核纖層(nuclear (nuclear laminalamina) )，一層網(wǎng)絡(luò)狀纖維蛋白質(zhì)，這，一層網(wǎng)絡(luò)狀纖維蛋白質(zhì)，這一特化結(jié)構(gòu)在電鏡下呈電子密度深染的致密層，一特化結(jié)構(gòu)在電鏡下呈電子密度深染的致密層，它存在于所有真核細胞核內(nèi)，在不同細胞核內(nèi)的它存在于所有真核細

8、胞核內(nèi)，在不同細胞核內(nèi)的核纖維層厚度不同。核纖維層厚度不同。v 在細胞間期，核纖層蛋白一方面幫助染色質(zhì)絲附著在在細胞間期，核纖層蛋白一方面幫助染色質(zhì)絲附著在 核膜上，另一方面能使細胞核維持一定的形狀核膜上，另一方面能使細胞核維持一定的形狀v 在細胞分裂前、中期，核纖層蛋白從核膜上釋放出來在細胞分裂前、中期，核纖層蛋白從核膜上釋放出來 分散在胞質(zhì)中，為染色體的構(gòu)建提供附著部位分散在胞質(zhì)中，為染色體的構(gòu)建提供附著部位v 在細胞分裂末期核纖層蛋白則有幫助核膜重組的作用在細胞分裂末期核纖層蛋白則有幫助核膜重組的作用成分成分結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)作用作用核纖層結(jié)構(gòu) 在某些真核細胞中，通過超薄切片電鏡觀察可以直在某些真

9、核細胞中，通過超薄切片電鏡觀察可以直接觀察到位于內(nèi)層核膜與染色質(zhì)之間的核纖層結(jié)構(gòu)，接觀察到位于內(nèi)層核膜與染色質(zhì)之間的核纖層結(jié)構(gòu)，厚度為厚度為nm，然而，絕大多數(shù)細胞的核纖，然而，絕大多數(shù)細胞的核纖層是很薄的結(jié)構(gòu)。只有將核膜與染色質(zhì)去除后才能觀層是很薄的結(jié)構(gòu)。只有將核膜與染色質(zhì)去除后才能觀察到。免疫細胞化學研究說明，核纖層至少在高等真察到。免疫細胞化學研究說明，核纖層至少在高等真核細胞間期細胞核中是普遍存在的。核細胞間期細胞核中是普遍存在的。 核纖層纖維的直徑為核纖層纖維的直徑為nm左右，縱橫排列整齊，左右，縱橫排列整齊，呈正交狀編織成網(wǎng)絡(luò)，分布于內(nèi)層核膜與染色質(zhì)之間。呈正交狀編織成網(wǎng)絡(luò)，分布于

10、內(nèi)層核膜與染色質(zhì)之間。一般認為核纖層結(jié)構(gòu)整體觀呈一球狀或籠狀網(wǎng)絡(luò)，切一般認為核纖層結(jié)構(gòu)整體觀呈一球狀或籠狀網(wǎng)絡(luò)，切面觀呈片層結(jié)構(gòu)。在分裂期細胞，核纖層解體，以蛋面觀呈片層結(jié)構(gòu)。在分裂期細胞，核纖層解體，以蛋白單體形式存在于胞質(zhì)中。白單體形式存在于胞質(zhì)中。形態(tài)結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu)核被膜的核被膜的TEMTEM照片照片二、核孔是物質(zhì)運輸?shù)耐ǖ蓝?、核孔是物質(zhì)運輸?shù)耐ǖ纕 一方面核的蛋白都是在細胞質(zhì)中合成的，通過一方面核的蛋白都是在細胞質(zhì)中合成的，通過 核孔定向輸入細胞核核孔定向輸入細胞核v 另一方面細胞核中合成的各類另一方面細胞核中合成的各類RNARNA、核糖體亞、核糖體亞 單位需要通過核孔運到細胞質(zhì)單位需要

11、通過核孔運到細胞質(zhì)v 小分子物質(zhì)能夠以自由擴散的方式通過核孔進小分子物質(zhì)能夠以自由擴散的方式通過核孔進 入細胞核入細胞核作用作用在冷凍斷裂面的在冷凍斷裂面的P P面和面和E E面上，核孔分別呈現(xiàn)凸出或面上，核孔分別呈現(xiàn)凸出或凹陷的小孔。在核的切線面上，它呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)凹陷的小孔。在核的切線面上，它呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)的外徑約的外徑約100100n nm m，內(nèi)徑，內(nèi)徑606080n80nm m。在核的垂直切面上，。在核的垂直切面上，孔的邊緣呈唇狀結(jié)構(gòu)?？椎倪吘壋蚀綘罱Y(jié)構(gòu)。形態(tài)形態(tài)核孔是細胞核與細胞質(zhì)之間物質(zhì)交換的通道核孔是細胞核與細胞質(zhì)之間物質(zhì)交換的通道v 核孔由至少核孔由至少5050種不同的蛋白質(zhì)

12、（種不同的蛋白質(zhì)（nucleoporinnucleoporin）構(gòu)）構(gòu) 成，稱為核孔復合體（成，稱為核孔復合體（nuclear pore complexnuclear pore complex， NPCNPC）v 一般哺乳動物細胞平均有一般哺乳動物細胞平均有30003000個核孔個核孔v 細胞核活動旺盛的細胞中核孔數(shù)目較多，反之較少細胞核活動旺盛的細胞中核孔數(shù)目較多，反之較少v 如蛙卵細胞每個核可有如蛙卵細胞每個核可有37.7X1037.7X106 6個核孔，但其成熟個核孔，但其成熟 后細胞核僅后細胞核僅150150300300個核孔個核孔組成及數(shù)量組成及數(shù)量 核孔復合體鑲嵌在內(nèi)外核膜融合形成

13、的核孔上，核孔復合體鑲嵌在內(nèi)外核膜融合形成的核孔上，核孔的直徑約為核孔的直徑約為80120nm，而核孔復合體稍大一些，而核孔復合體稍大一些，直徑為直徑為12015Onm，因為它有一部分結(jié)構(gòu)嵌入核被膜，因為它有一部分結(jié)構(gòu)嵌入核被膜內(nèi)。有關(guān)核孔復合體的結(jié)構(gòu)一直是一個令人感興趣的內(nèi)。有關(guān)核孔復合體的結(jié)構(gòu)一直是一個令人感興趣的問題，自被發(fā)現(xiàn)以來，不斷有新的結(jié)構(gòu)模型提出，但問題，自被發(fā)現(xiàn)以來，不斷有新的結(jié)構(gòu)模型提出，但至今并不完善，仍有一些關(guān)鍵性的問題有待闡明。這至今并不完善，仍有一些關(guān)鍵性的問題有待闡明。這主要是因為分離純化核孔復合體的方法還不夠完善，主要是因為分離純化核孔復合體的方法還不夠完善，并且

14、還受到電鏡制樣技術(shù)與觀察方法的限制。研究核并且還受到電鏡制樣技術(shù)與觀察方法的限制。研究核孔復合體形態(tài)結(jié)構(gòu)的經(jīng)典方法主要有三種孔復合體形態(tài)結(jié)構(gòu)的經(jīng)典方法主要有三種:樹脂包埋超樹脂包埋超薄切片技術(shù)、負染色技術(shù)與冷凍蝕刻技術(shù)。薄切片技術(shù)、負染色技術(shù)與冷凍蝕刻技術(shù)。20世紀世紀80年代以來，計算機圖像處理技術(shù)應用于電鏡的圖像分年代以來，計算機圖像處理技術(shù)應用于電鏡的圖像分析，高分辨率場發(fā)射掃描電鏡技術(shù)的發(fā)展，以及快速析，高分辨率場發(fā)射掃描電鏡技術(shù)的發(fā)展，以及快速冷凍冷凍冷凍干燥制樣技術(shù)的發(fā)展，使人們對核孔復合冷凍干燥制樣技術(shù)的發(fā)展，使人們對核孔復合體的形態(tài)結(jié)構(gòu)有了更深入的了解。綜合已有的資料人體的形態(tài)

15、結(jié)構(gòu)有了更深入的了解。綜合已有的資料人們提出了一個最新的核孔復合體結(jié)構(gòu)模型。們提出了一個最新的核孔復合體結(jié)構(gòu)模型。抽提后核孔抽提后核孔胞質(zhì)面胞質(zhì)面的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)抽提后核孔抽提后核孔核質(zhì)面核質(zhì)面的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 核孔核孔（圓形或（圓形或八角形）八角形） 胞質(zhì)環(huán)胞質(zhì)環(huán)（cytoplasmiccytoplasmic ring ring）位于核孔復合體胞位于核孔復合體胞質(zhì)一側(cè)，環(huán)上有質(zhì)一側(cè)，環(huán)上有8 8條纖維伸向胞質(zhì)條纖維伸向胞質(zhì) 核質(zhì)環(huán)核質(zhì)環(huán)（nuclear ringnuclear ring）位于核孔復合體核質(zhì)一位于核孔復合體核質(zhì)一側(cè)，上面伸出側(cè)，上面伸出8 8條纖維，條纖維，纖維端部與端環(huán)相連，纖維端部

16、與端環(huán)相連，構(gòu)成籠子狀的結(jié)構(gòu)構(gòu)成籠子狀的結(jié)構(gòu)栓或中央栓栓或中央栓（cenrtalcenrtal plug plug）核孔中央的一個核孔中央的一個栓狀的中央顆粒栓狀的中央顆粒 輻輻（s spokepoke）核孔邊緣伸向核孔邊緣伸向核孔中央的突出物核孔中央的突出物電鏡下觀察電鏡下觀察胞質(zhì)環(huán)胞質(zhì)環(huán)位于核孔邊緣的胞質(zhì)面一側(cè)，又稱外環(huán)，環(huán)上有位于核孔邊緣的胞質(zhì)面一側(cè)，又稱外環(huán)，環(huán)上有8條條短纖維對稱分布伸向胞質(zhì)短纖維對稱分布伸向胞質(zhì)核質(zhì)環(huán)核質(zhì)環(huán)位于核孔邊緣的核質(zhì)面一側(cè)，又稱內(nèi)環(huán)，內(nèi)環(huán)比外環(huán)位于核孔邊緣的核質(zhì)面一側(cè)，又稱內(nèi)環(huán)，內(nèi)環(huán)比外環(huán)結(jié)構(gòu)復雜，環(huán)上也對稱地連有結(jié)構(gòu)復雜，環(huán)上也對稱地連有8條細長的纖維，向

17、核條細長的纖維，向核內(nèi)伸入內(nèi)伸入5070nm，在纖維的末端形成一個直徑為，在纖維的末端形成一個直徑為60nm的環(huán)，小環(huán)由的環(huán)，小環(huán)由8個顆粒構(gòu)成。這樣整個核質(zhì)環(huán)就個顆粒構(gòu)成。這樣整個核質(zhì)環(huán)就像一個像一個“捕魚籠捕魚籠”樣的結(jié)構(gòu)，也有人稱為核籃樣的結(jié)構(gòu)，也有人稱為核籃(nuclearbasket)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)由核孔邊緣伸向中心，呈輻射狀八重對稱。它的結(jié)構(gòu)也比由核孔邊緣伸向中心，呈輻射狀八重對稱。它的結(jié)構(gòu)也比較復雜，可進一步分為三個結(jié)構(gòu)域較復雜，可進一步分為三個結(jié)構(gòu)域:主要區(qū)域位于核孔邊緣，主要區(qū)域位于核孔邊緣，連接內(nèi)、外環(huán)，起支撐作用，稱作連接內(nèi)、外環(huán)，起支撐作用，稱作“柱狀亞單位柱狀亞單位”。在這

18、。在這個結(jié)構(gòu)域之外，接觸核膜部分的區(qū)域稱為個結(jié)構(gòu)域之外，接觸核膜部分的區(qū)域稱為“腔內(nèi)亞單位腔內(nèi)亞單位”，它穿過核膜伸入雙層核膜的膜間腔。在它穿過核膜伸入雙層核膜的膜間腔。在“柱狀亞單位柱狀亞單位”之之內(nèi)，靠近核孔合體中心的部分稱作內(nèi)，靠近核孔合體中心的部分稱作“環(huán)帶亞單位環(huán)帶亞單位”，由，由8個個顆粒狀結(jié)構(gòu)環(huán)繞形成核孔復合體核質(zhì)交換的通道顆粒狀結(jié)構(gòu)環(huán)繞形成核孔復合體核質(zhì)交換的通道輻輻栓或中央栓栓或中央栓位于核孔的位于核孔的 中心，呈顆粒狀或棒狀，所以又稱中心，呈顆粒狀或棒狀，所以又稱為中央顆粒為中央顆粒(centralgranule);由于推測它在核質(zhì)由于推測它在核質(zhì)交換中起一定的作用，所以還

19、把它叫做交換中起一定的作用，所以還把它叫做“transporter”。不過不是在所有的核孔復合體。不過不是在所有的核孔復合體中都能觀察到這種結(jié)構(gòu)，因此有人認為它不是核中都能觀察到這種結(jié)構(gòu)，因此有人認為它不是核孔復合體的結(jié)構(gòu)組分，而只是正在通過核孔復合孔復合體的結(jié)構(gòu)組分，而只是正在通過核孔復合體的被轉(zhuǎn)運的物質(zhì)。體的被轉(zhuǎn)運的物質(zhì)。核孔結(jié)構(gòu)模型核孔結(jié)構(gòu)模型核孔復合體的功能核孔復合體的功能1.通過核孔復合體的被動擴散通過核孔復合體的被動擴散（圓形親水通道，功能直徑為（圓形親水通道，功能直徑為9nm，長約，長約15nm）2.通過核孔復合體的主動運輸通過核孔復合體的主動運輸?shù)诙?jié)第二節(jié) 染色體染色體染 色

20、 體短臂短臂著絲粒著絲粒長臂長臂染色單體染色單體細胞核內(nèi)的染色體細胞核內(nèi)的染色體（在細胞分裂期間以（在細胞分裂期間以細絲狀存在，稱為染細絲狀存在，稱為染色質(zhì)）是由色質(zhì)）是由DNADNA和蛋和蛋白質(zhì)組成的白質(zhì)組成的X,Y染色體染色體v 1848 1848年，年，HofmeisterHofmeister從鴨跖草的小孢子母細胞中發(fā)從鴨跖草的小孢子母細胞中發(fā) 現(xiàn)染色體現(xiàn)染色體v 18881888年，年，WaldeyerWaldeyer正式定名為正式定名為ChromosomeChromosomev 1879 1879年，年，W. FlemmingW. Flemming提出了染色質(zhì)（提出了染色質(zhì)（chro

21、matinchromatin） 這一術(shù)語，用以描述染色后細胞核中強烈著色的細這一術(shù)語，用以描述染色后細胞核中強烈著色的細 絲狀物質(zhì)。絲狀物質(zhì)。v 后來的研究證明染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在不同后來的研究證明染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在不同 細胞周期中的形態(tài)表現(xiàn)。細胞周期中的形態(tài)表現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)一、染色質(zhì)的化學組成一、染色質(zhì)的化學組成染色質(zhì)由染色質(zhì)由DNADNA、組蛋白、非組蛋白及少量、組蛋白、非組蛋白及少量RNARNA組成，比例組成，比例為為1 1：1 1：（：（1-1.51-1.5）：）：0.050.05?？梢?。可見DNADNA與組蛋白的含量比與組蛋白的含量比較恒定，非組蛋白的含量變化較大，較恒定

22、，非組蛋白的含量變化較大，RNARNA含量最少。含量最少。DNA分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)19531953年年WatsonWatson和和CrickCrick用化學用化學分析法及分析法及X X線衍射技術(shù)分析和線衍射技術(shù)分析和觀察觀察DNADNA的結(jié)構(gòu)，提出了著名的結(jié)構(gòu)，提出了著名的的DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。當時雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。當時電子顯微鏡技術(shù)和超速離心電子顯微鏡技術(shù)和超速離心技術(shù)已開始應用于生物學的技術(shù)已開始應用于生物學的研究，利用超速離心技術(shù)及研究，利用超速離心技術(shù)及大分子展層技術(shù)能在電鏡下大分子展層技術(shù)能在電鏡下觀察到觀察到DNADNA分子鏈的一般形態(tài)，分子鏈的一般形態(tài)，但由于電鏡本身的分辨率

23、及但由于電鏡本身的分辨率及放大倍數(shù)的限制，對放大倍數(shù)的限制，對DNADNA分子分子的雙螺旋及其內(nèi)的堿基對排的雙螺旋及其內(nèi)的堿基對排列均無法觀察到。列均無法觀察到。（一）（一）DNA19891989年底，我國北京大學牟建勛等人利用自己設(shè)計年底，我國北京大學牟建勛等人利用自己設(shè)計制造的掃描隧道顯微鏡，在放大制造的掃描隧道顯微鏡，在放大1 1千萬倍的圖像上觀千萬倍的圖像上觀察到了察到了DNADNA鏈上的堿基對。雖然當時還不能識別每個鏈上的堿基對。雖然當時還不能識別每個堿基對，但對今后從形態(tài)上全面研究堿基對，但對今后從形態(tài)上全面研究DNADNA分子打下了分子打下了可靠的基礎(chǔ)?？煽康幕A(chǔ)。自自19811

24、981年由年由BinningBinning和和RohrerRohrer等等人發(fā)明了掃描隧道顯微鏡人發(fā)明了掃描隧道顯微鏡( (STM) )，才對才對DNADNA分子的精細結(jié)構(gòu)的觀察分子的精細結(jié)構(gòu)的觀察成為可能。成為可能。19861986年他們開始用年他們開始用STMSTM對對DNADNA精細結(jié)構(gòu)開展研究。精細結(jié)構(gòu)開展研究。19891989年初美國年初美國BeebeBeebe等人觀察到等人觀察到DNADNA戊糖鏈的雙螺旋圖像。戊糖鏈的雙螺旋圖像。 真核細胞的真核細胞的DNADNA分子結(jié)構(gòu)比較復雜，經(jīng)序列分析發(fā)現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)比較復雜，經(jīng)序列分析發(fā)現(xiàn)部分部分DNADNA分子具有重復的堿基序列，按其重復的程

25、度可分分子具有重復的堿基序列，按其重復的程度可分為為3 3類：類：高度重復序列高度重復序列中度重復序列中度重復序列單一序列單一序列核苷酸序列的重復次數(shù)在核苷酸序列的重復次數(shù)在10105 510106 6范圍范圍內(nèi)，一般位于染色體的著絲粒、端粒及內(nèi)，一般位于染色體的著絲粒、端粒及異染色質(zhì)區(qū)。異染色質(zhì)區(qū)。核苷酸序列的重復次數(shù)在核苷酸序列的重復次數(shù)在10102 2 10105 5，rRNArRNA、tRNAtRNA基因及組蛋白的基因均是?；蚣敖M蛋白的基因均是。核苷酸序列在核苷酸序列在DNADNA分子中只出現(xiàn)分子中只出現(xiàn)1 1次或幾次，細次或幾次，細胞中除組蛋白以外的大多數(shù)蛋白質(zhì)由它編碼。胞中除組蛋

26、白以外的大多數(shù)蛋白質(zhì)由它編碼。生物體的遺傳信息貯存在生物體的遺傳信息貯存在DNADNA分子中分子中 、DNADNA分子是遺傳信分子是遺傳信息的載體，即遺傳信息的攜帶者。息的載體，即遺傳信息的攜帶者。DNADNA的二級結(jié)構(gòu)存在的二級結(jié)構(gòu)存在3 3種主要類型：種主要類型：B-DNAB-DNA、Z-DNAZ-DNA、A-DNAA-DNA。三種不同構(gòu)象的三種不同構(gòu)象的DNA雙螺旋雙螺旋（二）組蛋白（二）組蛋白組蛋白帶正電荷，含精氨酸，賴氨酸，屬堿性蛋白，其含量恒定組蛋白帶正電荷，含精氨酸，賴氨酸，屬堿性蛋白，其含量恒定特性特性種類種類高度保守高度保守的核心組的核心組蛋白蛋白（core core his

27、tonehistone）H H2 2A AH H2 2B BH H3 3H H4 4四種四種核心組蛋白中絕大核心組蛋白中絕大多數(shù)氨基酸都與多數(shù)氨基酸都與DNADNA或其它組蛋白相互或其它組蛋白相互作用，可置換而不作用，可置換而不引起致命變異的氨引起致命變異的氨基酸殘基很少；其基酸殘基很少；其二是在所有的生物二是在所有的生物中與組蛋白相互作中與組蛋白相互作用的用的DNADNA磷酸二脂骨磷酸二脂骨架都是一樣的架都是一樣的均由球形部和尾部構(gòu)成，均由球形部和尾部構(gòu)成，球形部借精氨酸殘基與磷球形部借精氨酸殘基與磷酸二脂骨架間的靜電作用酸二脂骨架間的靜電作用使使DNADNA分子纏繞在組蛋白分子纏繞在組蛋白

28、核心周圍，形成核小體。核心周圍，形成核小體。尾部則含有大量賴氨酸和尾部則含有大量賴氨酸和精氨酸殘基，為組蛋白翻精氨酸殘基，為組蛋白翻譯后進行修飾的部位，如譯后進行修飾的部位，如乙酰化、甲基化、磷酸化乙?；?、甲基化、磷酸化等。等。可變的連可變的連接組蛋白接組蛋白（linker linker histonehistone）H H1 1一種一種不僅具有屬特異性，不僅具有屬特異性，而且還有組織特異而且還有組織特異性，所以性，所以H H1 1是多樣性是多樣性的。的。v 含有較多的天門冬氨酸、谷氨酸，帶負電荷，屬酸含有較多的天門冬氨酸、谷氨酸，帶負電荷，屬酸 性蛋白質(zhì)性蛋白質(zhì)v 整個細胞周期都進行合成，不

29、象組蛋白只在整個細胞周期都進行合成，不象組蛋白只在S S期合期合 成，并與成，并與DNADNA復制同步進行復制同步進行v 能識別特異的能識別特異的DNADNA序列，識別信息存在于序列，識別信息存在于DNADNA本身，本身， 位點在大溝部分，識別與結(jié)合籍氫鍵和離子鍵位點在大溝部分，識別與結(jié)合籍氫鍵和離子鍵（三）非組蛋白（三）非組蛋白非組蛋白是染色體上與特異非組蛋白是染色體上與特異DNADNA序列結(jié)合的蛋白質(zhì)，所序列結(jié)合的蛋白質(zhì)，所以又稱序列特異性以又稱序列特異性DNADNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白特性特性v 幫助幫助DNADNA分子折疊，以形成不同的結(jié)構(gòu)分子折疊，以形成不同的結(jié)構(gòu) 域，從而有利于域，從而

30、有利于DNADNA的復制和基因的轉(zhuǎn)錄的復制和基因的轉(zhuǎn)錄v 協(xié)助啟動協(xié)助啟動DNADNA復制復制v 控制基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)基因表達控制基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)基因表達功能功能二、從二、從DNA到染色體到染色體 人體的一個細胞核中有人體的一個細胞核中有2323對染色體，每條染色體對染色體，每條染色體的的DNADNA雙螺旋若伸展開，平均長為雙螺旋若伸展開，平均長為5cm5cm，核內(nèi)全部，核內(nèi)全部DNADNA連連結(jié)起來約結(jié)起來約1.7-2.0m1.7-2.0m，而細胞核直徑不足，而細胞核直徑不足10um10um。因此，。因此，不難想象不難想象DNADNA是以螺旋和折疊的方式壓縮起來的，壓縮是以螺旋和折疊的方式壓縮起

31、來的，壓縮比例高達上萬倍，這種壓縮的最初級結(jié)構(gòu)就是核小體。比例高達上萬倍，這種壓縮的最初級結(jié)構(gòu)就是核小體。 用非特異性核酸酶（如微球菌核酸酶）處理染色用非特異性核酸酶（如微球菌核酸酶）處理染色質(zhì)，大多數(shù)情況下可得到大約質(zhì)，大多數(shù)情況下可得到大約200bp200bp的片段，但處理裸的片段，但處理裸露的露的DNADNA分子會得到隨機降解的片段。以這個實驗為基分子會得到隨機降解的片段。以這個實驗為基礎(chǔ)，礎(chǔ)，R. KornbergR. Kornberg建立了核小體模型。建立了核小體模型。v 每個核小體單位包括約每個核小體單位包括約200bp200bp的的DNADNA、一個組蛋白核、一個組蛋白核 心和一

32、個心和一個H H1 1；v 由由H H2 2A A、H H2 2B B、H H3 3、H H4 4各兩分子形成八聚體，構(gòu)成核心各兩分子形成八聚體，構(gòu)成核心 顆粒；顆粒；v DNADNA分子以左手螺旋纏繞在核心顆粒表面，每圈分子以左手螺旋纏繞在核心顆粒表面，每圈80bp80bp， 共共1.751.75圈，約圈，約146bp146bp，兩端被，兩端被H H1 1鎖合；鎖合；v 相鄰核心顆粒之間為一段相鄰核心顆粒之間為一段60bp60bp的連接線的連接線DNADNA。核小體核小體核小體是一種串珠狀結(jié)構(gòu)，由核心顆粒和連結(jié)線核小體是一種串珠狀結(jié)構(gòu)，由核心顆粒和連結(jié)線DNADNA兩部兩部分組成，可描述如下

33、：分組成，可描述如下：核小體和螺線管的結(jié)構(gòu)核小體和螺線管的結(jié)構(gòu)核小體結(jié)構(gòu)示意圖核小體結(jié)構(gòu)示意圖 通過核小體，通過核小體，DNADNA長度壓縮了長度壓縮了7 7倍，形成直徑為倍，形成直徑為11nm11nm的纖維。但是染色質(zhì)不以這種狀態(tài)存在，在電鏡的纖維。但是染色質(zhì)不以這種狀態(tài)存在，在電鏡下觀察用溫和方法分離的染色質(zhì)是直徑下觀察用溫和方法分離的染色質(zhì)是直徑30nm30nm的纖維，的纖維，這種纖維的形成有兩種解釋：這種纖維的形成有兩種解釋：v 由核小體螺旋化形成，每由核小體螺旋化形成，每6 6個核小體繞一圈，構(gòu)個核小體繞一圈，構(gòu) 成外徑成外徑30nm30nm的中空管，長度壓縮的中空管，長度壓縮6 6

34、倍；倍；v 由核小體纖維由核小體纖維Z Z字形折疊而成，長度壓縮字形折疊而成，長度壓縮4040倍。倍。 30nm30nm纖維的形成與核小體之間蛋白質(zhì)的相互作纖維的形成與核小體之間蛋白質(zhì)的相互作用有關(guān)，連接組蛋白用有關(guān)，連接組蛋白H H1 1和核心組蛋白尾部均參與這和核心組蛋白尾部均參與這種相互作用，去除組蛋白種相互作用，去除組蛋白H H1 1的染色質(zhì)中，的染色質(zhì)中，30nm30nm纖維纖維解體為更細的纖維。解體為更細的纖維。30nm30nm和和11nm11nm染色質(zhì)纖維染色質(zhì)纖維 對于更高級染色體包裝方式，至今尚不明確。對于更高級染色體包裝方式，至今尚不明確。目前多認為目前多認為30nm30n

35、m的纖維折疊為一系列的環(huán)（的纖維折疊為一系列的環(huán)（looploop）結(jié)合在核骨架上（或稱染色體骨架），結(jié)合點是富結(jié)合在核骨架上（或稱染色體骨架），結(jié)合點是富含含ATAT的區(qū)域，這種環(huán)狀的結(jié)構(gòu)散布于細胞核中。用的區(qū)域，這種環(huán)狀的結(jié)構(gòu)散布于細胞核中。用鹽溶液去除組蛋白，在電鏡下可以看到，無論有絲鹽溶液去除組蛋白，在電鏡下可以看到，無論有絲分裂的染色體、燈刷染色體、間期的唾腺染色體上，分裂的染色體、燈刷染色體、間期的唾腺染色體上，都有大量的結(jié)合在骨架上的放射環(huán)，說明這種環(huán)并都有大量的結(jié)合在骨架上的放射環(huán)，說明這種環(huán)并不是有絲分裂染色體所特有的。不是有絲分裂染色體所特有的。DNADNA雙螺旋雙螺旋核小

36、體串聯(lián)排列核小體串聯(lián)排列30n30nm m染色質(zhì)纖維染色質(zhì)纖維染色體袢環(huán)伸展段染色體袢環(huán)伸展段染色體袢環(huán)濃縮段染色體袢環(huán)濃縮段中期染色體中期染色體DNA染色體轉(zhuǎn)變過程示意圖染色體轉(zhuǎn)變過程示意圖v 間期核中染色質(zhì)可分為異染色（間期核中染色質(zhì)可分為異染色（heterochromatinheterochromatin） 和常染色質(zhì)（和常染色質(zhì)（euchromatineuchromatin）。）。v 常染色質(zhì)是進行活躍轉(zhuǎn)錄的部位，呈疏松的環(huán)狀，常染色質(zhì)是進行活躍轉(zhuǎn)錄的部位，呈疏松的環(huán)狀， 電鏡下表現(xiàn)為淺染；易被核酸酶在一些敏感的位點電鏡下表現(xiàn)為淺染；易被核酸酶在一些敏感的位點 （hypersensit

37、ivehypersensitive sitessites）降解。）降解。v 異染色質(zhì)的特點是：在間期核中處于凝縮狀態(tài)，無異染色質(zhì)的特點是：在間期核中處于凝縮狀態(tài)，無 轉(zhuǎn)錄活性，也叫非活動染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄活性，也叫非活動染色質(zhì)(inactive (inactive chromatin)chromatin)；是遺傳惰性區(qū)；在細胞周期中表現(xiàn)為；是遺傳惰性區(qū)；在細胞周期中表現(xiàn)為 晚復制、早凝縮，即異固縮現(xiàn)象晚復制、早凝縮，即異固縮現(xiàn)象(heteropycnosis(heteropycnosis) )。三、異染色質(zhì)和常染色質(zhì)三、異染色質(zhì)和常染色質(zhì)異染色質(zhì)（核內(nèi)深染部分）和異染色質(zhì)（核內(nèi)深染部分）和常染色質(zhì)（核

38、內(nèi)淺染部分）常染色質(zhì)（核內(nèi)淺染部分）染色質(zhì)：是在均勻灰色基礎(chǔ)上的深染色質(zhì)：是在均勻灰色基礎(chǔ)上的深色顆粒，圍繞細胞核周邊的致密區(qū)色顆粒，圍繞細胞核周邊的致密區(qū)為異染色質(zhì)和分散在核漿內(nèi)的常染為異染色質(zhì)和分散在核漿內(nèi)的常染色質(zhì)。色質(zhì)。12000。染色質(zhì)染色質(zhì)染色質(zhì)絲染色質(zhì)絲異染色質(zhì)異染色質(zhì)是螺旋結(jié)構(gòu)比較緊密的部分，電鏡下呈現(xiàn)為深染的大小不等的顆是螺旋結(jié)構(gòu)比較緊密的部分，電鏡下呈現(xiàn)為深染的大小不等的顆粒或團塊，外無包膜，其內(nèi)的粒或團塊，外無包膜，其內(nèi)的DNADNA轉(zhuǎn)錄活性一般較低，有的甚至無轉(zhuǎn)錄活性一般較低，有的甚至無轉(zhuǎn)錄活性，它是功能不活躍的染色質(zhì)。轉(zhuǎn)錄活性，它是功能不活躍的染色質(zhì)。經(jīng)放射自顯影實驗

39、證明，異染色質(zhì)經(jīng)放射自顯影實驗證明，異染色質(zhì)DNADNA在晚在晚S S期復制，與常染色質(zhì)不同步。期復制，與常染色質(zhì)不同步。異染色質(zhì)按其在核內(nèi)分布情況可分為異染色質(zhì)按其在核內(nèi)分布情況可分為3 3種種: :分布于核周圍的染色質(zhì)分布于核周圍的染色質(zhì)緊靠在核內(nèi)膜上，大小不一，厚薄不均，緊靠在核內(nèi)膜上，大小不一，厚薄不均，但不聚集在核孔周圍。但不聚集在核孔周圍。核仁相隨染色質(zhì)核仁相隨染色質(zhì)部分與核仁相結(jié)合，有時圍繞核仁成一個電子致密的外部分與核仁相結(jié)合，有時圍繞核仁成一個電子致密的外殼。殼。分散異染色質(zhì)分散異染色質(zhì)散在分布于核液中的一些大小不等的異染色質(zhì)團塊。散在分布于核液中的一些大小不等的異染色質(zhì)團塊

40、。根據(jù)異染色質(zhì)的存在特性，可將其分為：根據(jù)異染色質(zhì)的存在特性，可將其分為：結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)功能性異染色質(zhì)功能性異染色質(zhì)指在所有細胞類型和發(fā)育階段中保持異染色質(zhì)狀態(tài)，并在指在所有細胞類型和發(fā)育階段中保持異染色質(zhì)狀態(tài)，并在各種組織細胞的兩個同源染色體上同時出現(xiàn)的異染色質(zhì)。各種組織細胞的兩個同源染色體上同時出現(xiàn)的異染色質(zhì)。指在不同細胞類型或不同發(fā)育階段可以從異染色質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成常染色質(zhì)狀態(tài)，指在不同細胞類型或不同發(fā)育階段可以從異染色質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成常染色質(zhì)狀態(tài)，或者在一個細胞內(nèi)異染色質(zhì)可以從一個染色體移到另一個同源染色體上?；蛘咴谝粋€細胞內(nèi)異染色質(zhì)可以從一個染色體移到另一個同源染色體上。 電子染色

41、均勻，顆粒細，著色淺，大多數(shù)分布在核中央，少部分可電子染色均勻，顆粒細，著色淺，大多數(shù)分布在核中央，少部分可伸入核孔內(nèi)側(cè)，也有伸入核仁內(nèi)的。常染色質(zhì)是染色質(zhì)在間期核中伸入核孔內(nèi)側(cè)，也有伸入核仁內(nèi)的。常染色質(zhì)是染色質(zhì)在間期核中伸展的非卷曲部分，由于它呈伸展狀態(tài)，所以其功能活躍的表面就伸展的非卷曲部分，由于它呈伸展狀態(tài)，所以其功能活躍的表面就充分暴露出來，有利于而充分暴露出來，有利于而mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄，代謝活躍。分布在異染色質(zhì)的轉(zhuǎn)錄，代謝活躍。分布在異染色質(zhì)間的常染色質(zhì)內(nèi)常散在有直徑為間的常染色質(zhì)內(nèi)常散在有直徑為15n15nm m的稍帶棱角的顆粒，這些可能的稍帶棱角的顆粒，這些可能是核糖體前

42、體顆粒，正從核仁向胞質(zhì)轉(zhuǎn)移。是核糖體前體顆粒，正從核仁向胞質(zhì)轉(zhuǎn)移。常染色質(zhì)常染色質(zhì)常染色質(zhì)和異染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)上是連續(xù)的，不能截然分開，兩常染色質(zhì)和異染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)上是連續(xù)的，不能截然分開，兩者在核內(nèi)分布的比例并非固定不變，常因細胞的種類、生命者在核內(nèi)分布的比例并非固定不變，常因細胞的種類、生命周期和功能狀態(tài)的不同而相互轉(zhuǎn)化，一般說來，分化程度高周期和功能狀態(tài)的不同而相互轉(zhuǎn)化，一般說來，分化程度高的細胞如漿細胞和精子細胞等，核內(nèi)異染色質(zhì)占大部分的細胞如漿細胞和精子細胞等，核內(nèi)異染色質(zhì)占大部分; ;相反，相反，分化程度低、合成旺盛的細胞及增殖速度快的細胞，如胚胎分化程度低、合成旺盛的細胞及增殖速度快的

43、細胞，如胚胎細胞，則常染色質(zhì)在核內(nèi)占絕對優(yōu)勢。細胞，則常染色質(zhì)在核內(nèi)占絕對優(yōu)勢。 結(jié)構(gòu)（恒定）異染結(jié)構(gòu)（恒定）異染色質(zhì)色質(zhì)（constitutive constitutive heterochromatinheterochromatin）：）：在所有細胞內(nèi)和都在所有細胞內(nèi)和都呈異固縮的染色質(zhì)，呈異固縮的染色質(zhì)，多定位于著絲粒區(qū)，多定位于著絲粒區(qū)，端粒，次縊痕及染端粒，次縊痕及染色體臂的某些節(jié)段，色體臂的某些節(jié)段，在間期聚集成多個在間期聚集成多個染色中心染色中心（chromocenterchromocenter），），由相對簡單的高度由相對簡單的高度重復序列構(gòu)成。重復序列構(gòu)成。熒光原位雜交顯示的

44、熒光原位雜交顯示的著絲粒衛(wèi)星著絲粒衛(wèi)星DNADNA兼性（功能）異染色質(zhì)（facultative heterochromatin）：是指不同細胞類型或不同發(fā)育時期出現(xiàn)的異染色質(zhì)區(qū)。雌性哺乳類動物的X染色體就是一類特殊的兼性異染色質(zhì)。在哺乳動物細胞內(nèi)如有兩個X染色體（通常為雌性），則其中的一個染色體常表現(xiàn)為異染色質(zhì)，稱巴氏小體（barr body）。人的胚胎發(fā)育到16天以后，一條X染色體轉(zhuǎn)變?yōu)榘褪闲◇w，呈塊狀緊靠核膜，染色反應表現(xiàn)為深染。因此通過檢查羊水中胚胎細胞的巴氏小體可預測胎兒的性別。白細胞中的巴氏小體白細胞中的巴氏小體（鼓槌狀結(jié)構(gòu)）（鼓槌狀結(jié)構(gòu)）v 間期染色質(zhì)分散于細胞核，但在分裂期，染色

45、質(zhì)通間期染色質(zhì)分散于細胞核，但在分裂期，染色質(zhì)通 過盤旋折疊壓縮近萬倍，包裝成大小不等、形態(tài)各過盤旋折疊壓縮近萬倍，包裝成大小不等、形態(tài)各 異的短棒狀染色體。中期染色體由于形態(tài)比較穩(wěn)定異的短棒狀染色體。中期染色體由于形態(tài)比較穩(wěn)定 是觀察染色體形態(tài)和計數(shù)的最佳時期。是觀察染色體形態(tài)和計數(shù)的最佳時期。v 同一物種的染色體數(shù)目是相對穩(wěn)定的，性細胞染色同一物種的染色體數(shù)目是相對穩(wěn)定的，性細胞染色 體為單倍體（體為單倍體（haploidhaploid），用），用n n表示，體細胞為表示，體細胞為2 2倍體倍體 （diploiddiploid）以）以2n2n表示，還有一些物種的染色體成倍表示，還有一些物種

46、的染色體成倍 增加成為增加成為4n4n、6n6n、8n8n等，稱為多倍體。同一個體的等，稱為多倍體。同一個體的 體細胞并非都是體細胞并非都是2 2倍體，如大鼠肝細胞有倍體，如大鼠肝細胞有4n4n、8n8n、 16n16n等多倍體細胞，果蠅卵巢滋養(yǎng)細胞表現(xiàn)為等多倍體細胞，果蠅卵巢滋養(yǎng)細胞表現(xiàn)為2n2n、4n4n、 8n8n、16n16n、32n32n、64n64n、128n128n等不同倍性，人類子宮內(nèi)等不同倍性，人類子宮內(nèi) 膜細胞的染色體數(shù)目變化在膜細胞的染色體數(shù)目變化在2n=17-1032n=17-103，為非整倍性。，為非整倍性。四、染色體結(jié)構(gòu)四、染色體結(jié)構(gòu)v 染色體的數(shù)目因物種而異，如人

47、類染色體的數(shù)目因物種而異，如人類2n=462n=46，黑，黑 猩猩猩猩2n=482n=48，果蠅，果蠅2n=82n=8，家蠶，家蠶2n=562n=56，小麥，小麥 2n=422n=42，水稻，水稻2n=242n=24，洋蔥，洋蔥2n=162n=16。v 在植物中染色體最少的是一種菊科植物在植物中染色體最少的是一種菊科植物 Haplopapus gracillisHaplopapus gracillis 僅僅2 2對染色體，最多對染色體，最多 的是瓶爾草屬的是瓶爾草屬phioglossumphioglossum的一些物種，可的一些物種，可達達 400-600400-600對。對。v 在動物中染色

48、體最少的是一種介殼蟲的雄蟲在動物中染色體最少的是一種介殼蟲的雄蟲 steatococcus tuberculatussteatococcus tuberculatus僅有兩條染色僅有兩條染色 體，而另一極端是一種灰蝶有體，而另一極端是一種灰蝶有217-223217-223對染對染色色 體。體。（一）染色體形態(tài)和結(jié)構(gòu)相關(guān)的術(shù)語（一）染色體形態(tài)和結(jié)構(gòu)相關(guān)的術(shù)語染色體各部分的名稱染色體各部分的名稱主縊痕主縊痕次縊痕次縊痕隨體隨體端粒端粒1 1染色單體（染色單體（ChromatidChromatid）中期染色體由兩條染色單體組成，兩者在著絲粒的部中期染色體由兩條染色單體組成，兩者在著絲粒的部位相互結(jié)合

49、，每一條染色單體是由一條位相互結(jié)合，每一條染色單體是由一條DNADNA雙鏈經(jīng)過螺雙鏈經(jīng)過螺旋和折疊而形成的，到后期，著絲粒分裂，兩條染色旋和折疊而形成的，到后期，著絲粒分裂，兩條染色單體分離。單體分離。2 2染色線（染色線（ChromonemaChromonema）前期或間期核內(nèi)的染色質(zhì)細線，代表一條染色單體。前期或間期核內(nèi)的染色質(zhì)細線，代表一條染色單體。3 3染色粒（染色粒（ChromomereChromomere）前期染色體上呈線性排列的念珠狀顆粒，是前期染色體上呈線性排列的念珠狀顆粒，是DNADNA局部收局部收縮形成的，異染色質(zhì)的染色粒一般較大，而常染色?？s形成的，異染色質(zhì)的染色粒一般較

50、大，而常染色粒的染色粒較小，在染色體上位于著絲粒兩邊的染色粒的染色粒較小，在染色體上位于著絲粒兩邊的染色粒一般較大，而向染色體端部的染色體較小，呈梯度排一般較大，而向染色體端部的染色體較小，呈梯度排列。列。4 4主縊痕（主縊痕（primary constrictionprimary constriction）中期染色體上一個染色較淺而縊縮的部位，主縊痕處中期染色體上一個染色較淺而縊縮的部位，主縊痕處有著絲粒，所以亦稱著絲粒區(qū)，由于這一區(qū)域染色線有著絲粒，所以亦稱著絲粒區(qū)，由于這一區(qū)域染色線的螺旋化程序低，的螺旋化程序低，DNADNA含量少，所以染色很淺或不著含量少，所以染色很淺或不著色。色。一

51、般動植物的染色體具有一個位置固定的著絲粒一般動植物的染色體具有一個位置固定的著絲粒(localized contromere(localized contromere) )，有些生物整過染色體都具，有些生物整過染色體都具有著絲?；钚?，稱為全著絲粒（有著絲?；钚裕Q為全著絲粒（holocentromereholocentromere）如：）如：如蛔蟲、線蟲、蝶、蛾、蚜蟲等。如蛔蟲、線蟲、蝶、蛾、蚜蟲等?？筛鶕?jù)著絲粒的位置將染色體分為可根據(jù)著絲粒的位置將染色體分為4 4類：類：中著絲粒染色體（中著絲粒染色體（metacentricmetacentric chromosome chromosome）

52、亞中著絲粒染色體（亞中著絲粒染色體（submetacentricsubmetacentric chromosomechromosome）亞湍著絲粒染色體（亞湍著絲粒染色體（subtelocentricsubtelocentric chromosomechromosome）端著絲粒染色體（端著絲粒染色體（telocentrictelocentric chromosome chromosome）劃分的標準有：劃分的標準有：臂比值臂比值r r（長臂長（長臂長/ /短臂長）短臂長）著絲粒指數(shù)著絲粒指數(shù)i(i(短臂長短臂長/ /染色體長染色體長) )100%100%短臂長臂比短臂長臂比5 5次縊痕（次縊

53、痕（secondary constrictionsecondary constriction）除主縊痕外，染色體上第二個呈淺縊縮的部分稱次縊除主縊痕外，染色體上第二個呈淺縊縮的部分稱次縊痕，次縊痕的位置相對穩(wěn)定，是鑒定染色體個別性的痕，次縊痕的位置相對穩(wěn)定，是鑒定染色體個別性的一個顯著特征。一個顯著特征。6 6核仁組織區(qū)（核仁組織區(qū)（nucleolar organizing regions, nucleolar organizing regions, NORsNORs）是核糖體是核糖體RNARNA基因所在的區(qū)域，其精細結(jié)構(gòu)呈燈刷狀?；蛩诘膮^(qū)域，其精細結(jié)構(gòu)呈燈刷狀。能夠合成核糖體的能夠合成核

54、糖體的28S28S、18S18S和和5.8S rRNA5.8S rRNA。核仁組織。核仁組織區(qū)位于染色體的次縊痕區(qū)。區(qū)位于染色體的次縊痕區(qū)。核仁組織者中心形成核仁核仁組織者中心形成核仁7 7隨體（隨體（satellitesatellite）指位于染色體末端的球形染色體節(jié)段，通過次縊痕區(qū)指位于染色體末端的球形染色體節(jié)段，通過次縊痕區(qū)與染色體主體部分相連。位于染色體末端的隨體稱為與染色體主體部分相連。位于染色體末端的隨體稱為端隨體，位于兩個次縊痕中間的稱中間隨體。端隨體，位于兩個次縊痕中間的稱中間隨體。8 8端粒（端粒（telomeretelomere）是染色體端部的特化部分，其生物學作用在于維持

55、染是染色體端部的特化部分，其生物學作用在于維持染色體的穩(wěn)定性。如果用色體的穩(wěn)定性。如果用X X射線將染色體打斷，不具端粒射線將染色體打斷，不具端粒的染色體末端有粘性，會與其它片段相連或兩端相連的染色體末端有粘性，會與其它片段相連或兩端相連而成環(huán)狀。端粒由高度重復的短序列串聯(lián)而成，在進而成環(huán)狀。端粒由高度重復的短序列串聯(lián)而成，在進化上高度保守，不同生物的端粒序列都很相似，人的化上高度保守，不同生物的端粒序列都很相似，人的序列為序列為TTAGGGTTAGGG。端粒起到細胞分裂計時器的作用，端。端粒起到細胞分裂計時器的作用，端粒核苷酸復制和基因粒核苷酸復制和基因DNADNA不同，每復制一次減少不同，

56、每復制一次減少50-50-100bp100bp，其復制要靠具有反轉(zhuǎn)錄酶性質(zhì)的端粒酶，其復制要靠具有反轉(zhuǎn)錄酶性質(zhì)的端粒酶（telomerasetelomerase）來完成，正常體細胞缺乏此酶，故隨）來完成，正常體細胞缺乏此酶，故隨細胞分裂而變短，細胞隨之衰老。細胞分裂而變短，細胞隨之衰老。熒光原位雜交顯示的端粒（上）和端粒序列（下）熒光原位雜交顯示的端粒（上）和端粒序列（下）著絲粒（著絲粒（centromerecentromere）和著絲點（）和著絲點（kinetochorekinetochore）是）是兩個不同的概念，前者指中期染色單體相互聯(lián)系在兩個不同的概念，前者指中期染色單體相互聯(lián)系在一起

57、的特殊部位，后者指主縊痕處兩個染色單體外一起的特殊部位，后者指主縊痕處兩個染色單體外側(cè)表層部位的特殊結(jié)構(gòu)，它與仿錘絲微管相接觸。側(cè)表層部位的特殊結(jié)構(gòu)，它與仿錘絲微管相接觸。著絲粒含著絲粒含3 3個結(jié)構(gòu)域：個結(jié)構(gòu)域：著絲點結(jié)構(gòu)域（著絲點結(jié)構(gòu)域（kinetochorekinetochore domain domain）中心結(jié)構(gòu)域（中心結(jié)構(gòu)域（central domaincentral domain）配對結(jié)構(gòu)域（配對結(jié)構(gòu)域（paring domainparing domain）（二）著絲粒的結(jié)構(gòu)（二）著絲粒的結(jié)構(gòu)著絲粒的著絲粒的3 3個結(jié)構(gòu)域個結(jié)構(gòu)域著絲點結(jié)構(gòu)域著絲點結(jié)構(gòu)域著絲點結(jié)構(gòu)域著絲點結(jié)構(gòu)域：

58、位于著絲粒的表面，由外板（：位于著絲粒的表面，由外板（outer outer plateplate）、內(nèi)板（）、內(nèi)板（inner plateinner plate）、中間區(qū)）、中間區(qū)（interzoneinterzone）和圍繞外層的纖維冠）和圍繞外層的纖維冠(fibrous (fibrous corona)corona)。內(nèi)外板的電子密度高，中內(nèi)外板的電子密度高，中間區(qū)電子密度低。內(nèi)板與間區(qū)電子密度低。內(nèi)板與中央結(jié)構(gòu)域的著絲粒異染中央結(jié)構(gòu)域的著絲粒異染色質(zhì)結(jié)合，外板與微管纖色質(zhì)結(jié)合，外板與微管纖維結(jié)合，纖維冠上結(jié)合有維結(jié)合，纖維冠上結(jié)合有馬達蛋白，如胞質(zhì)馬達蛋白，如胞質(zhì)DyneinDynei

59、n和屬于和屬于kinesinkinesin家族的家族的CENP-ECENP-E，為染色體的分離，為染色體的分離提供動力。提供動力。中央結(jié)構(gòu)域中央結(jié)構(gòu)域位于著絲粒結(jié)構(gòu)域的下方位于著絲粒結(jié)構(gòu)域的下方, ,含有高度重復的含有高度重復的衛(wèi)星衛(wèi)星DNADNA構(gòu)成的異染色質(zhì)。構(gòu)成的異染色質(zhì)。配對結(jié)構(gòu)域配對結(jié)構(gòu)域位于著絲粒結(jié)構(gòu)的內(nèi)層，中期兩條染色單體在此處相位于著絲粒結(jié)構(gòu)的內(nèi)層，中期兩條染色單體在此處相互連結(jié)，在此區(qū)域發(fā)現(xiàn)有兩類蛋白，一類為內(nèi)著絲?；ミB結(jié)，在此區(qū)域發(fā)現(xiàn)有兩類蛋白，一類為內(nèi)著絲粒蛋白蛋白INCENPINCENP（inner centromereinner centromere protein

60、protein），另一類），另一類為染色單體連接蛋白為染色單體連接蛋白CLIPCLIP（chromatidchromatid linking linking proteinprotein）. .對著絲粒蛋白主要是使用對著絲粒蛋白主要是使用ACAACA來研究的。來研究的。ACAACA是從是從CREST CREST 綜合癥病人血清中分離出來的抗著絲粒蛋白的綜合癥病人血清中分離出來的抗著絲粒蛋白的抗體抗體(anticentromere antibodies)(anticentromere antibodies)。用。用ACAsACAs發(fā)現(xiàn)鑒發(fā)現(xiàn)鑒定出來的定出來的CENPCENP主要有主要有6 6種，