细胞核与染色质

细胞核与染色质的思维导图，介绍了核被膜、染色质、核基质、核仁与核体、染色体、染色质的复制与表达的知识，希望这份脑图会对你有所帮助。

细胞核与染色质

• 核被膜
  • 核膜
    • 功能
      • 细胞核的界膜
      • 将复制转录，与蛋白质翻译分开来
      • 调控物质交换和信息交流
    • 伴随细胞周期进行有规律的解体与重建
    • 结构
      • 内膜INM
      • 外膜ONM
      • 核膜间隙NPS
      • 核孔复合体NPC
        • fish-trap模型
          • 胞质环
          • 核质环
          • 辐
          • 中央栓
        • 功能
          • 双功能（主被动）、双向性的亲水性核质交换通道
      • 核纤层
        • 纤维网状结构
          • 三种核纤层蛋白
        • 功能
          • 结构支撑
          • 调节基因表达
          • 调节DNA修复
          • 与细胞周期有关
• 染色质
  • 发现
    • 遗传物质的载体
    • 能被碱性染料染色
  • 染色体
    • 染色质和染色体是同一物质在不同时期的不同结构
  • 成分
    • 组蛋白
      • 组成染色体的基本结构蛋白
      • 与DNA结合无特异性
      • 结构
        • 核小体组蛋白
          • 十分保守
        • H1组蛋白
          • 种属特异性
    • 非组蛋白
      • 与特定DNA序列特异性结合
      • 性质
        • 多样性
        • 特异性
        • 多功能
    • DNA
    • RNA
  • 核小体
    • 串珠状结构
    • 自主装性
    • 组装
      • DNA超螺旋
      • 两个H2A-H2B＋两个H3-H4八聚体结构
      • 组蛋白H1
  • 染色质的组装
    • 过程
      • H3-H4四聚体结合，由CAF-1介导结合裸露DNA
      • 两个H2A-H2B异二聚体由NAP1和NAP2介导加入
      • ATP创建规则的间距、组蛋白去乙酰化
      • 组蛋白H1的结合伴随着核小体的折叠
      • 6个核小体一螺旋
      • 进一步折叠
    • 结构
      • 一级结构：核小体串珠结构
      • 二级结构：螺线管（每圈六个核小体）
      • 三级结构：超螺线管（螺线管呈圆通状结构）
      • 四级结构：染色单体
  • 类型
    • 常染色体与异染色体
      • 常染色体
        • 压缩度低，相对伸展状态，染色浅
      • 异染色质
        • 压缩度高，聚缩状态，染色深
    • 转变
      • 通过组蛋白与DNA修饰
    • 活性与非活性
      • 活性染色质
        • 转录活性
        • 较疏松的结构
        • 结构特点
          • 组蛋白乙酰化程度高
          • H2B很少被磷酸化
          • H3氮末端甲基化 第9和14个赖氨酸的乙酰化 第10个丝氨酸的磷酸化
      • 非活性染色质
        • 无转录活性
        • 结构特点
          • H3氮末端第9个赖氨酸甲基化
• 核基质
  • 核骨架
    • 与DNA复制、基因表达以及染色体组装与构建密切相关
    • 由非组蛋白的纤维蛋白构成，含有多种蛋白质成分，存在少量RNA
• 核仁与核体
  • 核仁
    • 单一或多个均质的球形小体
    • 与蛋白质合成相关
    • 有丝分裂期间表现周期性的消失与重建
    • 结构
      • 纤维中心FC
        • 主要成分为RNA聚合酶和rRNA
      • 致密纤维成分DFC
        • 主要成分为新合成的rRNA和特异性结合蛋白
      • 颗粒成分GC
        • 不同加工阶段的核糖核蛋白
    • 功能
      • rRNA的合成、加工
      • 核糖体亚基的组装
        • 真核细胞中为80s（60s＋40s），原核细胞为70s（50s＋30s）
    • 周期性变化
      • 核仁周期
      • 结构完整性
        • 需要rRNA基因的活性
  • 核体
    • 亚核结构
• 染色体
  • 形态结构
    • 姐妹染色单体由着丝粒相连
    • 结构
      • 动粒结构域
        • 内板
        • 中间间隙
        • 外板
        • 纤维冠
      • 中央结构域
      • 配对结构域
      • 次缢痕
        • 核仁组织区
      • 随体
      • 端粒
        • 染色体末端的特化结构
        • 保护DNA完整性
        • 端粒酶——调控端粒的增长
  • 功能元件
    • DNA复制起点
    • 着丝粒
    • 端粒
      • ALT途径——不依赖端粒酶维持端粒长度
    • 三大基本结构
  • 带型
    • 核型
      • 染色体组有丝分裂中期的的表型
    • 核型模式图
    • 染色体显带技术
      • 通过物理化学方法使染色体呈现深浅不同的带纹
  • 特殊染色体
    • 多线染色体
      • 来源于DNA多次复制而不发生胞质分裂，产生的子染色体以及同源染色体紧密结合
      • 多线染色体的带和间带都含有基因
    • 灯刷染色体
      • 几乎普遍存在于动物界的卵母细胞中
      • 来源于减数分裂第一次分裂时停留在双线期的染色体
      • 与营养物质储备相关
      • 结构特点
        • 大部分DNA以染色粒形式存在，无转录活性
        • 侧环转录活跃，主要合成前体mRNA
• 染色质的复制与表达
  • 复制
    • DNA基因组的复制、染色质的组装
    • 伴随着核小体的解聚与组装
  • 修复
    • 修复后的DNA组装为染色质的过程
    • 染色质的形成对DNA具有保护作用
  • 激活
    • 变构因子改变核小体的相位而调节其活性
    • 组蛋白的修饰
      • 核心组蛋白赖氨酸残基乙酰化
      • 组蛋白H1磷酸化
      • 意义
        • 改变染色质的结构（直接影响）
        • 核小体表面发生改变，使调控因子易于结合（间接影响）
    • HMG蛋白的影响
      • C结构域羧基尾部结合DNA minor groove
  • 失活
    • X染色体的失活
      • H4组蛋白不发生乙酰化修饰
    • 位置花板效应
      • 活性基因位移到异染色质区附近
  • 基因表达调控
    • 以染色质为模板的转录
    • 转录因子介导的基因表达调控
      • 转录因子
        • DNA结合域
        • 激活结构域
      • 特异转录因子
      • 转录抑制因子
        • DNA结合域
        • 抑制结构域
    • DNA甲基化介导的基因表达调控
    • 组蛋白修饰介导的基因表达调控
    • 表观遗传学
      • 组蛋白和DNA不同修饰
      • 基因与环境互相作用产生额可遗传表型
      • 途径
        • 各种组蛋白修饰共同构成组蛋白密码子
        • 染色质重塑
        • 组蛋白异形体
        • DNA甲基化与非编码RNA

细胞核与染色质

• 核被膜
  • 核膜
    • 功能
      • 细胞核的界膜
      • 将复制转录，与蛋白质翻译分开来
      • 调控物质交换和信息交流
    • 伴随细胞周期进行有规律的解体与重建
    • 结构
      • 内膜INM
      • 外膜ONM
      • 核膜间隙NPS
      • 核孔复合体NPC
        • fish-trap模型
          • 胞质环
          • 核质环
          • 辐
          • 中央栓
        • 功能
          • 双功能（主被动）、双向性的亲水性核质交换通道
      • 核纤层
        • 纤维网状结构
          • 三种核纤层蛋白
        • 功能
          • 结构支撑
          • 调节基因表达
          • 调节DNA修复
          • 与细胞周期有关
• 染色质
  • 发现
    • 遗传物质的载体
    • 能被碱性染料染色
  • 染色体
    • 染色质和染色体是同一物质在不同时期的不同结构
  • 成分
    • 组蛋白
      • 组成染色体的基本结构蛋白
      • 与DNA结合无特异性
      • 结构
        • 核小体组蛋白
          • 十分保守
        • H1组蛋白
          • 种属特异性
    • 非组蛋白
      • 与特定DNA序列特异性结合
      • 性质
        • 多样性
        • 特异性
        • 多功能
    • DNA
    • RNA
  • 核小体
    • 串珠状结构
    • 自主装性
    • 组装
      • DNA超螺旋
      • 两个H2A-H2B＋两个H3-H4八聚体结构
      • 组蛋白H1
  • 染色质的组装
    • 过程
      • H3-H4四聚体结合，由CAF-1介导结合裸露DNA
      • 两个H2A-H2B异二聚体由NAP1和NAP2介导加入
      • ATP创建规则的间距、组蛋白去乙酰化
      • 组蛋白H1的结合伴随着核小体的折叠
      • 6个核小体一螺旋
      • 进一步折叠
    • 结构
      • 一级结构：核小体串珠结构
      • 二级结构：螺线管（每圈六个核小体）
      • 三级结构：超螺线管（螺线管呈圆通状结构）
      • 四级结构：染色单体
  • 类型
    • 常染色体与异染色体
      • 常染色体
        • 压缩度低，相对伸展状态，染色浅
      • 异染色质
        • 压缩度高，聚缩状态，染色深
    • 转变
      • 通过组蛋白与DNA修饰
    • 活性与非活性
      • 活性染色质
        • 转录活性
        • 较疏松的结构
        • 结构特点
          • 组蛋白乙酰化程度高
          • H2B很少被磷酸化
          • H3氮末端甲基化 第9和14个赖氨酸的乙酰化 第10个丝氨酸的磷酸化
      • 非活性染色质
        • 无转录活性
        • 结构特点
          • H3氮末端第9个赖氨酸甲基化
• 核基质
  • 核骨架
    • 与DNA复制、基因表达以及染色体组装与构建密切相关
    • 由非组蛋白的纤维蛋白构成，含有多种蛋白质成分，存在少量RNA
• 核仁与核体
  • 核仁
    • 单一或多个均质的球形小体
    • 与蛋白质合成相关
    • 有丝分裂期间表现周期性的消失与重建
    • 结构
      • 纤维中心FC
        • 主要成分为RNA聚合酶和rRNA
      • 致密纤维成分DFC
        • 主要成分为新合成的rRNA和特异性结合蛋白
      • 颗粒成分GC
        • 不同加工阶段的核糖核蛋白
    • 功能
      • rRNA的合成、加工
      • 核糖体亚基的组装
        • 真核细胞中为80s（60s＋40s），原核细胞为70s（50s＋30s）
    • 周期性变化
      • 核仁周期
      • 结构完整性
        • 需要rRNA基因的活性
  • 核体
    • 亚核结构
• 染色体
  • 形态结构
    • 姐妹染色单体由着丝粒相连
    • 结构
      • 动粒结构域
        • 内板
        • 中间间隙
        • 外板
        • 纤维冠
      • 中央结构域
      • 配对结构域
      • 次缢痕
        • 核仁组织区
      • 随体
      • 端粒
        • 染色体末端的特化结构
        • 保护DNA完整性
        • 端粒酶——调控端粒的增长
  • 功能元件
    • DNA复制起点
    • 着丝粒
    • 端粒
      • ALT途径——不依赖端粒酶维持端粒长度
    • 三大基本结构
  • 带型
    • 核型
      • 染色体组有丝分裂中期的的表型
    • 核型模式图
    • 染色体显带技术
      • 通过物理化学方法使染色体呈现深浅不同的带纹
  • 特殊染色体
    • 多线染色体
      • 来源于DNA多次复制而不发生胞质分裂，产生的子染色体以及同源染色体紧密结合
      • 多线染色体的带和间带都含有基因
    • 灯刷染色体
      • 几乎普遍存在于动物界的卵母细胞中
      • 来源于减数分裂第一次分裂时停留在双线期的染色体
      • 与营养物质储备相关
      • 结构特点
        • 大部分DNA以染色粒形式存在，无转录活性
        • 侧环转录活跃，主要合成前体mRNA
• 染色质的复制与表达
  • 复制
    • DNA基因组的复制、染色质的组装
    • 伴随着核小体的解聚与组装
  • 修复
    • 修复后的DNA组装为染色质的过程
    • 染色质的形成对DNA具有保护作用
  • 激活
    • 变构因子改变核小体的相位而调节其活性
    • 组蛋白的修饰
      • 核心组蛋白赖氨酸残基乙酰化
      • 组蛋白H1磷酸化
      • 意义
        • 改变染色质的结构（直接影响）
        • 核小体表面发生改变，使调控因子易于结合（间接影响）
    • HMG蛋白的影响
      • C结构域羧基尾部结合DNA minor groove
  • 失活
    • X染色体的失活
      • H4组蛋白不发生乙酰化修饰
    • 位置花板效应
      • 活性基因位移到异染色质区附近
  • 基因表达调控
    • 以染色质为模板的转录
    • 转录因子介导的基因表达调控
      • 转录因子
        • DNA结合域
        • 激活结构域
      • 特异转录因子
      • 转录抑制因子
        • DNA结合域
        • 抑制结构域
    • DNA甲基化介导的基因表达调控
    • 组蛋白修饰介导的基因表达调控
    • 表观遗传学
      • 组蛋白和DNA不同修饰
      • 基因与环境互相作用产生额可遗传表型
      • 途径
        • 各种组蛋白修饰共同构成组蛋白密码子
        • 染色质重塑
        • 组蛋白异形体
        • DNA甲基化与非编码RNA