细胞核与染色质

细胞生物学考研复习思维导图笔记。

细胞核与染色质

• 一、核被膜
  • （1）、功能
    • 1 、将细胞分为核与质两大结构与功能区域
    • 2 、核被膜调控核内外物质交换和信息交流
  • （2 ）、核膜
    • 1 、核膜结构
      • 双层膜伴有孔道，外膜附有核糖体，常与内质网相连；内膜表面光滑，紧贴内膜有核纤层
    • 2 、核膜的崩解与组装
      • 通过磷酸化与去磷酸化来组织
  • （3 ）、核孔复合体（NPC ）
    • 1 、结构
      • 胞质环
      • 核质环
      • 辐（核孔边缘，连接内外环）
      • 栓（也许与核质交换中起作用）
    • 2 、组成成分
      • g p 210 （跨膜结构性蛋白）
        • 介导核孔复合物与核被膜的连接
        • 在内外核膜融合形成核孔中起重要作用
        • 在核质交换中起重要作用
      • p62 （功能性核孔复合体蛋白）
        • 疏水N 端，FXFG ，直接参与核质交换
        • C 端疏水，通过卷曲螺旋，将p62 稳定在核孔复合体上
    • 功能
      • 通过核孔复合体的被动扩散
      • 通过核孔的主动运输（亲核蛋白的输入，RNA 及RNP 的输出）
        • 亲核蛋白：在胞质中合成，转运至细胞核内发挥功能的一类蛋白质
        • 核定位序列：亲核蛋白的一段具有定向定位作用的短肽序列，保证其被转运至细胞核内
  • （4 ）、核纤层
    • 形成纤维网络状结构
    • 功能
      • 1 、解构支撑
      • 2 、调节基因表达
      • 3 、调节DNA 修复
      • 4 、参与细胞周期
• 二、染色质
  • （1）染色质DNA
    • 1、基因组大小比较，C值悖论：一些低等生物的基因组大小大于常理，大于高等生物。
    • 2、基因组DNA类型
      • 编码蛋白序列的DNA
      • 编码rRNA、tRNA、snRNA，组蛋白的串联重复序列
      • 含有重复序列的DNA
      • 未分类的间隔DNA
  • （2）染色质蛋白
    • 1、组蛋白（H1，H2A，H2B，H3，H4）
    • 2、非组蛋白（DNA结合蛋白）
      • 非组蛋白具有多样性
      • 识别的DNA具有特异性
      • 具有功能多样性
  • （3）核小体
    • 1、核小体的发现
      • 1、用温和的方法裂解核，观察染色质，呈现一系列的串珠状结构，直径为11nm
      • 2、用非特异性核酸酶消化染色质，发现绝大多数被降解成200bp的片段或其整倍体
      • 3、X衍射分析，核小体为直径1nm，高6nm的圆柱，有二分对称性
      • 4、SV40微小染色体
    • 2、核小体的组装
      • 1、每个核小体包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体以及一个组蛋白H1
      • 2、组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心
      • 3、147bp的DNA盘绕在组蛋白八聚体上1.75圈，组蛋白H1在核心颗粒外额外结合20bpDNA，稳定核小体
      • 4、两个相邻的核小体之间以连接DNA相连，典型长度为60bp
      • 5、组蛋白与DNA之间的作用主要是结构性的，级本不倚赖于核苷酸的特意序列
      • 6、核小体沿DNA的定位受不同因素影响
  • （4）染色质的组装
    • 基本过程
      • H3 H4四聚体结合裸露DNA
      • H2A H2B加入形成核心颗粒，组蛋白H4的5、12位点Lys被乙酰化
      • 组蛋白去乙酰化，H1结合伴随着核小体折叠
      • 6个核小体组成一个螺旋或由其他方式形成一个螺线管结构
      • 进一步折叠
    • 多级螺旋模型
      • DNA
      • 核小体
      • 螺线管
      • 超螺线管
      • 染色单体
  • （5）染色质类型
    • 1、常染色质与异染色质
      • 常：折叠压缩程度低，相对伸展
      • 异染色质：压缩程度高，处于聚缩状态。
    • 2、常染色质与异染色质的转变
      • 常—异：H310号位丝氨酸去磷酸化，H3 9号位赖氨酸去乙酰化后甲基化（标志！！可使得异染色质蛋白Hp1结合，H3 4号位赖氨酸去甲基化，H3 K27，H4K20甲基化
    • 活性染色质与非活性染色质
      • 活性染色质对DNase1超敏感
      • 蛋白修饰变化
        • 活性染色质很少有组蛋白H1结合
        • 组蛋白乙酰化程度高
        • H2B与非活性相比，很少被磷酸化
        • 活性标志：H3K4甲基化，H3K9、K14乙酰化，H3S10磷酸化 非活性标志：H3K9甲基化
• 三、染色质的复制与表达
  • 1、染色质的激活与失活
    • 染色质的激活
      • 1、DNA结构和核小体的相位变化
      • 2、组蛋白修饰
        • 1、核心组蛋白Lys的乙酰化（活性的标志）
        • 2、组蛋白H1磷酸化
        • 3、稳定的甲基化和动态的磷酸化标记
      • 3、HMG蛋白的影响
• 四、染色体
  • 1、染色体的形态结构（中、亚中、端、亚端）
    • 1、着丝粒与动粒
      • 动粒结构域（内板、中间间隙、外板、纤维冠）
      • 中央结构域（着丝粒的主体，由串联重复的卫星DNA组成）
      • 配对结构域（中期姐妹染色单体配对的位点）
    • 2、次缢痕
    • 3、核仁组织区NOR
    • 4、随体（末端球形染色体节段）
    • 5、端粒
  • 2、染色体的功能原件
    • 1、自主复制DNA序列
    • 2、着丝粒DNA序列
    • 3、端粒DNA序列
• 五、核仁与核体
  • 1、核仁的结构
    • 纤维中心
    • 致密纤维组分，包围纤维中心
    • 颗粒组分（由核糖核蛋白组成，
  • 2、核仁的功能
    • 核糖体的生物发生
    • mRNA的输出和降解
  • 3、核体
• 选择性
  • 1 、对大小有限制
  • 2 、是信号识别与载体介导的过程，消耗能量
  • 3 、具有双向性
• 亲核蛋白转运步骤
  • 1 、亲核蛋白通过NLS 识别importin aerfa ，与importin beta 形成可溶性二聚体
  • 2 、在beta 作用下，与核孔复合体的胞质纤维丝结合
  • 3 、转运复合物通过NPC 转移至核质面
  • 4 、在核质面与Ran-GTP 结合，复合物解离
  • 5 、受体的亚基与结合的Ran 返回胞质，GTP 被水解为GDP ，Ran 返回核内，变为结合GTP 状态