细胞核和染色体
染色体的四种类型

染色体的四种类型染色体是细胞中一种重要的遗传物质,其具有四种类型,包括常染色体、性染色体、嗜染体和非染色体。
下面将对这四种类型进行详细介绍。
1.常染色体:常染色体是指在细胞核中存在的一组染色体,除了性别决定染色体外的其他染色体。
人类体细胞中,常染色体共有22对,共46条染色体。
其中,每对染色体中的两条染色体称为同源染色体,它们的大小、形状和带纹特征基本相同。
常染色体携带着生物个体的大部分基因,对于个体的生长发育和遗传特征具有重要作用。
2.性染色体:性染色体专指决定生物性别的染色体。
在人类中,性染色体一般有两种类型,即X染色体和Y染色体。
女性的性染色体是一对同源的X染色体,而男性的性染色体则是一条X染色体和一条较小的Y染色体。
在生殖细胞分裂过程中,男性在精子中会产生一半带有X染色体的精子,另一半带有Y染色体的精子,而女性则只会产生带有X染色体的卵子。
因此,性染色体的组合方式决定了个体的性别。
3.嗜染体:嗜染体是指具有特殊刺激(如碱处理或酸处理)后能显现出特定结构或性质的染色体。
它主要存在于原核细胞中,如细菌、藻类、真核生物的一些组织细胞等。
相比于真核生物的常染色体和性染色体,嗜染体对于遗传物质的存储和传递作用相对较低,其结构和功能还有待进一步研究和了解。
4.非染色体:非染色体是指在细胞核中存在,但不具有染色体的特征和功能的物质。
非染色体主要指细胞核中的线粒体和质体。
线粒体是细胞中自主繁殖、有自己遗传物质的小器官,负责细胞内部能量的产生和调节。
而质体则是存在于一些真核生物的真核细胞中的一种细胞器,参与细胞的一些代谢和功能活动。
综上所述,染色体包括常染色体、性染色体、嗜染体和非染色体四种类型。
它们在细胞中承载着重要的遗传信息,参与并决定了生物个体的性别、生长发育和遗传特征等各个方面。
不同类型的染色体之间具有一定的结构和功能上的差异,对于科学家深入研究生物基因组和生命发展等领域具有重要意义。
细胞核与染色体的动态变化

端粒是染色体末端的特殊结构,对于维护染色体的稳定性 和完整性具有重要作用。细胞核通过端粒酶等机制,调控 端粒的长度和功能。
基因组印记
基因组印记是指亲代对子代基因表达的调控作用,细胞核 和染色体共同参与基因组印记的建立和维护,确保遗传信 息的正确传递。
06
实验技术与方法在细胞核和染色体研
究中应用
02
染色体基本概念与特性
染色体定义及组成
染色体定义
染色体是细胞核中载有遗传信息(基因)的物质,在显微镜下呈圆柱状或杆状 ,主要由DNA和蛋白质组成。
染色体组成
染色体主要由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成。其中,DNA是遗传信 息的载体,组蛋白负责DNA的包装和压缩,非组蛋白则参与染色体的结构和功 能的调控。
03
细胞分裂过程中染色体动态变化
有丝分裂过程中染色体行为
染色体复制
在有丝分裂间期,染色体进行 复制,形成姐妹染色单体。
染色体凝集
进入有丝分裂前期,染色体开 始凝集,逐渐缩短变粗。
纺锤体形成
随着有丝分裂的进行,纺锤体 形成,牵引染色体向细胞两极 移动。
染色体分离
在有丝分裂后期,姐妹染色单 体分离,分别移向细胞两极。
DNA测序技术
揭示基因组中编码遗传信息的DNA序列。
染色体步移技术
用于研究特定染色体区域中的基因组成和功能。
基因编辑技术
如CRISPR-Cas9,实现对特定基因或染色体区域的精确编辑, 以研究其功能。
计算生物学方法模拟预测细胞核和染色体动态变化
生物信息学分析
利用大数据和算法,解析基因组 、转录组和蛋白质组等多组学数 据,揭示细胞核和染色体的动态 变化规律。
减数分裂过程中染色体行为
(整理)细胞核与染色体

细胞核与染色体学习方法归纳:第一、认识细胞生物学课程的重要性,正如原子是物理性质的最小单位,分子是化学性质的最小单位,细胞是生命的基本单位。
50年代以来诺贝尔生理与医学奖大都授予了从事细胞生物学研究的科学家,可见细胞生物学的重要性。
如果你将来打算从事生物学相关的工作,学好细胞生物学能加深你对生命的理解。
第二、明确细胞生物学的研究内容,即:结构、功能、生活史。
生物的结构与功能是相适应的,每一种结构都有特定的功能,每一种功能的实现都需要特定的物质基础。
如肌肉可以收缩、那么动力是谁提供的、能量从何而来的?第三、从显微、超微和分子三个层次来认识细胞的结构与功能。
一方面每一个层次的结构都有特定的功能,另一方面各层次之间是有机地联系在一起的。
第四、将所学过的知识关联起来,多问自己几个为什么。
细胞生物学涉及分子生物学、生物化学、遗传学、生理学等几乎所有生物系学过的课程,将学过的知识与细胞生物学课程中讲到的内容关联起来,比较一下有什么不同,有什么相同,为什么?尽可能形成对细胞和生命的完整印象,不要只见树木不见森林。
另一方面细胞生物学各章节之间的内容是相互关联的,如我们在学习线粒体与叶绿体的时候,要联想起细胞物质运输章节中学过的DNP、FCCP 等质子载体对线粒体会有什么影响,学习微管结构时要问问为什么β微管蛋白是一种G蛋白,而α微管蛋白不是,学习细胞分裂时要想想细胞骨架在细胞分裂中起什么作用,诸如此类的例子很多。
第五、紧跟学科前沿,当前的热点主要有“信号转导”、“细胞周期调控”、“细胞凋亡”等。
细胞生物学是当今发展最快的学科之一,知识的半衰期很短(可能不足5年),国内教科书由于编撰周期较长,一般滞后于学科实际水平5-10年左右,课本中的很多知识都已是陈旧知识。
有很多办法可以使你紧跟学科前沿:一是选择国外的最新教材,中国图书进出口公司读者服务部那里可以买到很多价廉物美的正宗原版教材(一般200-400元,只相当于国外价格的1/5);二是经常读一些最新的期刊资料,如果条件所限查不到国外资料,可以到中国期刊网、万方数据等数据库中查一些综述文章,这些文章很多是国家自然科学基金支助的,如在中国期刊网的检索栏输入关键词“细胞凋亡”,二次检索输入关键词“进展”,你会发现一大堆这样的文章,都是汉字写的比读英文省事。
细胞生物学第10章2细胞核与染色体

多线染色体
◆存在于双翅目昆虫的幼虫组织细胞、某些植 物细胞
◆多线染色体的来源:核内有丝分裂
◆多线染色体的带及间带:
带和间带都含有基因,可能“管家”基因 (housekeeping gene) 位于间带, “奢侈”基因 (luxury gene)
◆多线染色体与基因活性:胀泡是基因活跃转 录的形态学标志
Structure of the nucleolus
二、核仁的功能
核仁是细胞制造核糖体的装置。 ◆rRNA的合成 ◆rRNA前体的加工 ◆参与核糖体大小亚基的装配 ◆控制蛋白质合成的速度
rRNA基因转录的形态及组织特征
组织特征位于NORs的rDNA是rRNA的信 息来源。
形态特征:“圣诞树”样结构。
内部着丝粒蛋白INCENP(inner centromere
protein) 染色单体连接蛋白clips(chromatid linking proteins) roteins)
着 丝 粒 与 动 粒
染 色 体 主 要 结 构
二.染色体DNA的三种功能元件 (functional elements)
第三节 染色体
●中期染色体的形态结构 ●染色体DNA的三种功能元件(functional elements) ●巨大染色体(giant chromosome)
一.中期染色体的形态结构
中期染色体的典型形态 类型 染色体的主要结构
染 色 体 的 电 镜 照 片
类型
中着丝粒染色体(metacentric chromosome) 近(亚)中着丝粒染色体
活性染色质是具有转录活性的染色质 活性染色质的核小体发生构象改变,具
有疏松的染色质结构,从而便于转录调 控因子与顺式调控元件结合和RNA 聚合 酶在转录模板上滑动。 非活性染色质是没有转录活性的染色质
第十章间期细胞核和染色体

C:组蛋白疏水区向着核心内部,带正电荷区 分布在颗粒表面,可以与DNA紧密结合。
(3)染色质中的酶敏感区:微球菌核酸酶;DNA 酶Ⅰ(超敏感位点)。
名词:
染色体组(chromosome complement):指一个配子 或合子核,或体细胞所携带的全部染色体,故可指 单倍体,也可指二倍体或多倍体和所含的全部染色 体。
染色体套(chromosome set):在真核生物中由物种 的必需染色体各1条所组成的有活力的最小染色体 组。在基本染色体套中的染色体数称为基数,一般 染色体套代表1n染色体,即单倍体细胞。
用非特异性核酸酶(如微球菌核酸酶)处理 染色质,大多数情况下可得到大约200bp的片 段,但处理裸露的DNA分子会得到随机降解的 片段。以这个实验为基础,R.Kornberg 1974 年提出了核小体模型(念珠模型)。
念珠模型的主要内容: 染色质基本结构:DNA+蛋白质 重复亚单位 1个亚单位=200bp的DNA链+9个组蛋白 核小体
核孔结构模型 之核蓝模型
核孔复合体(nuclear pore complex,NPC):
核被膜上内外核膜融合处形成的复杂的通道结 构,由胞质环、核质环、中央运输体、辐和核 篮组成。对进出细胞核的大分子物质有限制和 运输作用。
2. 核孔复合体的组成: 50-100多种蛋白质;
核孔蛋白的通性:含有以二肽( FG 苯丙+甘) 结尾的重复区段-FG核孔蛋白
2、常染色质和异染色质:
间期核中染色质可分为:
常染色质——是进行活跃转录的部位,呈疏松的环状, 电镜下表现为浅染,易被核酸酶在一些敏感的位点降 解。(伸展开的染色质)
细胞核和染色质的结构和功能

细胞核和染色质的结构和功能细胞核和染色质是生物学的重要组成部分,二者都具有重要的结构和功能。
在细胞的各项生命活动中,细胞核、染色质发挥着至关重要的作用。
本文将从两部分分别阐述细胞核和染色质的结构和功能,希望能够让读者对这两个生物学概念更深入地了解。
一、细胞核的结构与功能细胞核是细胞内最大的膜包裹结构,通常位于细胞中央。
正常情况下,细胞每个核都包含一个细胞核,它主要起着控制遗传信息的作用。
细胞核由核膜、核仁、染色体和核质等部分组成。
1、核膜核膜是包围细胞核的双层膜结构,每一层膜之间相隔10到50纳米,中间有一层叫做核孔复合体( NPC) 的结构,能够向外传递物质。
核膜的主要成分是各种蛋白质和不同形式的脂类。
2、核仁核仁是细胞核的一个圆形或椭圆形团块,由核仁固有的核糖体RNA (rRNA) 和蛋白质组成。
核仁的功能是参与到核糖体的合成过程中。
3、染色体染色体是可以看到的,线性排列并缠绕于某些蛋白质中的DNA分子集合体。
在细胞分裂和修复DNA时,染色体的分布和排布是相当重要的。
人类的每个细胞核都包含46根染色体,但在不同物种和不同细胞类型中,染色体数量可能是不同的。
4、核质细胞核质是指细胞核内剩余的任何物质。
通常由水和杂质组成,起支撑和代谢功能,能够为核糖体提供所需要的原料和信息。
二、染色质的结构与功能染色质是指DNA与其相关的蛋白质在细胞核中形成的可见固体物质,是细胞遗传物质(DNA)的载体,是生命活动的基础。
在核自动融合过程中,染色体起到一定的支持作用,找到需要和某种特定物质结合的DNA序列,协同使基因表达循序渐近。
1、染色质的结构染色质结构复杂,主要由DNA、组蛋白、非组蛋白和其他附属蛋白组成。
组蛋白、非组蛋白和DNA都是DNA-蛋白质复合物的一部分,是染色体上的核小球体。
图1是染色体复合物的结构示意图。
2、染色质的功能染色质在细胞生命过程中发挥着非常重要的角色。
在遗传学的研究中,染色质帮助开发了许多方法,如序列定位、新基因的发现和DNA改造技术。
细胞生物学 第10章 细胞核与染色体

可变的连接组蛋白(linker histone)即H1。
H1是多样性,具有属(genus)和组织特异性
染色质中的组蛋白与DNA的含量之比为:1∶1。
2. 组蛋白
(2) 功能
核小体组蛋白作用是与DNA组装成核小体
H1不参加核小体的组建, 在构成核小体时起连
接作用,并赋予染色质以极性。
3. 非组蛋白
三、染色质包装的结构模型
(一)染色质包装的多级螺旋模型(multiple coiling model)
但是在电镜下观察用温和方法分离的染色质是直径30nm的
纤维,这种纤维的形成有两种解释:①由核小体螺旋化形
成,每6个核小体绕一圈,长度压缩6倍;②由核小体纤维
Z字形折叠而成,长度压缩40倍。
对运输颗粒大小的限制。
是一个信号识别与载体介导的过程,需消耗
ATP,表现出饱和动力学特征
具有双向性。
爪蟾卵母细胞核质蛋白质注射实验
二、核孔复合体
2. 主动运输 (1) 亲核蛋白运输机制
基本概念
亲核蛋白:在细胞质内合成后,需要或能够进入细胞核 内发挥功能的一类蛋白质 核定位信号(nuclear localization signals,NLS):存在于亲 核蛋白内,具有定向、定位作用的特殊氨基酸序列。 输入蛋白(importin):仅有核定位信号的蛋白质自身不能 通过核孔复合体,它必须与水溶性的NLS受体结合才可 穿过NPC,这种受体称为输入蛋白。
新核膜来自旧核膜������ 核被膜的去组装是非随机的,具有区域特异性 (domain-specific)。������ 核被膜的解体与重建的动态变化受细胞周期调 控因子的调节,调节作用可能与核纤层蛋白、 核孔复合体蛋白的磷酸化与去磷酸化修饰有关。
细胞生物学-8细胞核与染色体-01

学习要求
1、掌握细胞核(包括核膜与核孔复合体、染 色质与染色体、核仁与核基质) 2、理解染色质与染色体间的互变和染色质结 构与基因转录间的关系 3、了点为细胞核各部分的结构与功能, 及其相关的生命过程 2.本章难点为核孔复合体的结构与功能、染 色质和染色体的结构、巨大染色体、染色 质结构与基因转录、核基质与核体的知识
细胞核的形态结构
细胞核(nucleus)与染色体(chromosome)
●细胞核是真核细胞内最大、最重要的细胞器,
是细胞遗传与代谢的调控信息中心
●细胞核的结构组成: 核被膜(nuclear envelope)与核孔复合体(NPC) 染色质(chromatin) 染色体 (chromosome )
组蛋白的功能
◆核小体组蛋白(nucleosomal histone),
包括H2A、H2B、H3和H4, 作用是与DNA
组装成核小体
◆H1不参加核小体的组建, 在构成核小体时
起连接作用,并赋予染色质以极性。
组蛋白的化学修饰
虽然组蛋白分子的氨基酸序列是高度
保守的,也会进行一些化学修饰,如
酰基化、甲基化、磷酸化,以及ADP核
核孔复合物的功能
核孔运输特点
◆被动运输 ◆主动运输 ●信号引导
●双向性
通过核孔复合体物质运输的功能示意图(引自B.Talcott等,1999)
核孔的运输作用
核孔的被动运输
• 1965年,Ccarl Feldherr 将各种不同大小 的金颗粒注射到变形虫的细胞质中,然后 检查这些颗粒进入细胞核的情况,发现∶ 小的金颗粒很快进入了细胞核,但体积越 大进入的速度就越慢,大于10nm的金颗粒 就进不了细胞核,由此推测∶核孔可作为 水性的运输通道,允许小分子的物质自由 扩散出入细胞核
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一、中期染色体的形态结构
Structure of metaphase chromosome
1. Centromere(着丝粒) & Kinetochore(动粒)
Centromere(着丝粒): Highly repeated DNA+Kinetochore(动粒)
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着丝粒3个结构域
配对结构域
Proteins associated with the centromere have been identified using antibodies from scleroderma patients
CENP proteins
CENP-A
centromere-specific histone
CENP-B
23
24
二、染色体DNA的3种功能元件
Three functional elements in chromosomal DNA
Three functional elements are required for replication and stable inheritance of chromosomes
division and not during all stages of the cell cycle. They are in their most condensed form during
metaphase (中期)when the sister chromatids(姐妹 染色单体) are attached.
2、中央结构域( Central domain ) 位于着丝粒结构域的下方。其中含有高度重复的卫星DNA。
3、配对结构域( Pairing domain ) 位于着丝粒结构的内层,中期两条染色单体在此处相互连结。 用ACAs发现鉴定出来的着丝粒蛋白CENP主要有6种,即:CENP-A至F。
15
Centromeric proteins
8
Metaphase chromosome:
The two replicated daughter DNAs are encased in chromosomal proteins forming sister chromatids, which are held together at their centromere.
2
Section 4 chromosome (染色体)
Q: What is the chromosome?
3
Chromosome(染色体):
Q: Can you see Adchitvrsiosomimoanetipnproowicnieltlsdbs,uertpihnaegcktahgeecdelcuml hnircdoreomrsolcisgoohpmte?es
25
构成染色体DNA的三种关键序列(key sequence)
✓ autonomously replicating DNA sequence,ARS (自主复制DNA序列)
✓ centromeric DNA sequence, CEN(着丝粒DNA序列) ✓ telomeric DNA sequence, TEL (端粒DNA序列)
Telomeres are crucial to the life of the cell. They keep the ends of the various chromosomes in the cell from accidentally becoming attached to each other.
二.Functional elements
染色体DNA的三种功能元件
三.Karyotype and chromosome banding 核型与染色体显带
四.Giant chromosome 巨大染色体
7
一、中期染色体的形态结构
Structure of metaphase chromosome Chromosomes are detected only occur during cell
位于染色体DNA的两端, 为一富含GC的短串联重复序列DNA组成 ,进 化上高度保守。
21
22
Telomeres
The telomeres of humans consist of as many as 2000 repeats of the sequence: 5' TTAGGG 3'.
5'...TTAGGG TTAGGG TTAGGG TTAGGG TTAGGG TTAGGG..3' 3'...AATCCC AATCCC AATCCC AATCCC AATCCC AATCCC..5'
binds central domain satellite DNA
CENP-C
binds kinetochore
CENP-D
binds kinetochore
CENP-E
kinesin-like motor, involved in
chromatid segregation
CENP-F binds kinetochore
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NOR(Nucleolar organizer regions) :
The NOR is responsible for the formation of the nucleolus during telophase and is also the site of ribosomal RNA synthesis.
See P343, Tab 10-6
5
ChromosomБайду номын сангаас Numbers
Is there a correlation between chromosome number and complexity of the organism?
6
Chromosome 染色体
一.Morphology of the metaphase chromosome中期染色体的形态结构
tightly enough that we are able to visualize distinct chromosomes under the light microscope 分裂期染色质凝集而成的棒状结构 。
4
Chromosome number,size,and shape at metaphase are species specific
between two sister chromatids
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Satellite DNA(FISH image)
13
Centromere & Kinetochore
The structure of a human CEN
14
着丝粒的结构
1、动粒结构域(kinetochore domain) 位于着丝粒的表面,包括 内板(inner plate) 中间间隙(middle space),innerzone 外板(outer plate) 纤维冠(fibrouscorona)
与间期核仁的形成有关
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Telomeres 端粒
Telomeres are the physical ends of linear eukaryotic chromosomes.
They consist of tandem repeats of a short (6-8 bp) sequence that is highly conserved through evolution.
细胞核特定染色体的次缢痕处,含有rRNA基因的一段染色 体区域,与核仁的形成有关,故称为核仁组织区。
18
NOR(Nucleolar organizer regions) :
Not all chromosomes in a genome have NORs, but several of them may have.
1.Centromere(着丝粒) Primary constriction
主缢痕
5.Telomere(端粒)
Human chromosome No.14
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NOR(Nucleolar organizer regions) :
NOR is a chromosomal region around which the nucleolus forms. This region is the particular part of a chromosome that is associated with a nucleolus after the nucleus divides. The region contains several tandem copies of ribosomal RNA genes.
INCENP proteins
INCENP-A sister chromatid association INCENP-B sister chromatid association
16
一、中期染色体的形态结构
A typical mitotic chromosome at metaphase 4.Satellite(随体 ) 2.secondary constriction(次缢痕 ) 3.nucleolar organizing region, NOR(核仁组织区)
细胞核和染色体
Main contents
Section 1 nuclear envelope and nuclear pore complex
Section 2 chromatin Section 3 chromatin structure and gene
activation Section 4 chromosome Section 5 nucleolus Section 6 nuclear matrix