在的形式；染色体(chromosome)，指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中, 由染色质聚缩而成的棒状结构。 ⑴染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构 ⑵染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同，构象不同。

3）核仁：纤维中心(fibrillar centers,FC)、致密纤维组分(dense fibrillar component,DFC)、颗粒组分(granular component,GC)、核仁相随染色质(nucleolar associated chromatin)、核仁基质（(nucleolar matrix)。其功能为：核糖体的生物发生(ribosome biogenesis)，包括rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配；rRNA基因转录；rRNA前体的加工。

4）核基质或核骨架(nuclear skeleton)：｛包括核基质、核纤层(或核纤层-核孔复合体结构体系),以及染色体骨架。｝； 核骨架是存在于真核细胞核内真实的结构体系；核骨架与核纤层、中间纤维相互连接形成贯穿于核与质的一个独立结构系统；核骨架的主要成分是由非组蛋白的纤维蛋白构成的, 含有多种蛋白成分及少量RNA；核骨架与DNA复制、基因表达及染色体的包装与构建有密切关系。 2、试述核孔复合体的结构及其功能。

核孔复合体结构包括：胞质环（cytoplasmic ring）、外环、核质环（nuclear ring）、内环、辐（spoke）、柱状亚单位（column subunit）、腔内亚单位(luminal subunit)、环带亚单位（annular subunit）、中央栓（central plug）。其功能为：核质交换的双向性亲水通道；通过核孔复合体的主动运输；亲核蛋白与核定位信号；亲核蛋白入核转运；转录产物RNA的核输出。 3、概述染色质的类型及其特征。 染色质的基本概念：

1）染色质（chromatin）的概念:指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构, 是间期细胞遗传物质存在的形式。

2）染色体(chromosome)的概念:指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中, 由染色质聚缩而成的棒状结构。

3）染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构；染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同,构象不同。 基本类型：

常染色质(euchromatin)

1）概念：指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低, 处于伸展状态（典型包装率750倍）, 用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。

2）特征：DNA包装比约为1 000～2 000分之一；单一序列 DNA 和中度重复序列DNA(如组蛋白基因和tRNA基因)；并非所有基因都具有转录活性,常染色质状态只是基因转录的必要条件而非充分条件 异染色质(heterochromatin)

1）概念：碱性染料染色时着色较深的染色质组分。

2）类型：结构异染色质（或组成型异染色质）(constitutive heterochromatin)、兼性异染色质(facultative heterochromatin) ；结构异染色质或组成型异染色质，除复制期以外，在整个细胞周期均处于聚缩状态，形成多个染色中心。

3）结构异染色质特征：①在中期染色体上多定位于着丝粒区、端粒、次缢痕及染色体臂的某些节段；②由相对简单、高度重复的DNA序列构成, 如卫星DNA；③具有显著的遗传惰性, 不转录也不编码蛋白质；④在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制早聚缩；⑤在功能上参与染色质高级结构的形成，导致染色质区间性，作为核DNA的转座元件，引起遗传变异。

4）兼性异染色质特征：在某些细胞类型或一定的发育阶段, 原来的常染色质聚缩, 并丧失基因转录活性, 变为异染色质，如X染色体随机失活；异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径。

4、比较组蛋白与非组蛋白的特点及其作用。 组蛋白(histone)

1）核小体组蛋白(nucleosomal histone)：H2B、H2A、H3和H4,帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构 2）H1组蛋白：在构成核小体时H1起连接作用, 它赋予染色质以极性。

3）特点：真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的Arg和Lys等碱性氨基酸，属碱性蛋白质，可以

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和酸性的DNA紧密结合（非特异性结合）；没有种属及组织特异性，在进化上十分保守。 非组蛋白

1）非组蛋白具多样性和异质性

2）对DNA具有识别特异性，又称序列特异性DNA结合蛋白 (sequence specific DNA binding proteins) 3）具有多种功能，包括基因表达的调控和染色质高级结构的形成。

4）非组蛋白的不同结构模式：α螺旋-转角-α螺旋模式(helix-turn-helix motif)；锌指模式(Zinc finger motif)； 亮氨酸拉链模式(Leucine zipper motif，ZIP)；螺旋-环-螺旋结构模式(helix-loop-helix motif，HLH)；HMG-盒结构模式（HMG-box motif）。

5、试述核小体的结构要点及其实验证据。 结构要点：

1）每个核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体及一个分子H1； 2）组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构；

3）146bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈, 组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bp DNA，锁住核小体DNA的进出端，起稳定核小体的作用。 包括组蛋白H1和166bp DNA的核小体结构又称染色质小体； 4）两个相邻核小体之间以连接DNA 相连，典型长度60bp，不同物种变化值为0～80bp；

5）组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的特异序列，实验表明，核小体具有自组装（self-assemble）的性质；

6）核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，进而通过核小体相位改变影响基因表达。 主要实验证据：

1）铺展染色质的电镜观察：未经处理的染色质自然结构为30nm的纤丝，经盐溶液处理后解聚的染色质呈现10nm串珠状结构 ；

2）用非特异性微球菌核酸酶消化染色质，部分酶解片段分析结果；

3）应用X射线衍射、中子散射和电镜三维重建技术研究，发现核小体颗粒是直径为11nm、高6.0nm的扁园柱体，具有二分对称性（dyad symmetry），核心组蛋白的构成是先形成（H3）2﹒（H4）2四聚体，然后再与两个H2A﹒H2B异二聚体结合形成八聚体；

4）SV40微小染色体（minichromosome）分析与电镜观察。 6、试述从DNA到染色体的包装过程。 从DNA到染色体经过四级包装过程： 一级结构，核小体

二级结构，螺线管(solenoid) 三级结构，超螺线管(supersolenoid)

四级结构，染色单体（chromatid）

即：DNA—压缩7倍—→核小体—压缩6倍—→螺线管—压缩40倍—→超螺线管—压缩5倍—→染色单体 经过四级螺旋包装形成的染色体结构，共压缩了8400倍。 7、分析中期染色体的三种功能元件及其作用。

1）自主复制DNA序列(autonomously replicating DNA sequence, ARS)：具有一段11-14bp的同源性很高的富含AT的共有序列及其上下游各200bp左右的区域是维持ARS功能所必需的。

2）着丝粒DNA序列(centromere DNA sequence,CEN) ：两个相邻的核心区，80-90bp的AT区，11bp的保守区。

3）端粒DNA序列(telomere DNA sequence,TEL) ：端粒序列的复制，端粒酶，在生殖细胞和部分干细胞中有端粒酶活性，端粒重复序列的长度与细胞分裂次数和细胞衰老有关。8、概述核仁的结构及其功能。

1）结构：纤维中心(fibrillar centers,FC)，是rRNA基因的储存位点；致密纤维组分(dense fibrillar component,DFC)，转录主要发生在FC与 DFC的交界处，并加工初始转录本；颗粒组分(granular component,GC)，负责装配核糖体亚单位，是核糖体亚单位成熟和储存的位点；核仁相随染色质(nucleolar

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associated chromatin) 与核仁基质（(nucleolar matrix)。

2）功能：是核糖体的生物发生场所，是一个向量过程(vetorical process)，即：从核仁纤维组分开始, 再向颗粒组分延续。这一过程包括rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配；rRNA基因转录的形态及其组织；rRNA前体的加工；核糖体亚单位的组装。 9、概述活性染色质主要特点。

1）概念：活性染色质(active chromatin)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，形成疏松的染色质结构，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。 2）主要特征：

⑴活性染色质具有DNase I超敏感位点（DNase I hypersensitive site，DHS），无核小体的DNA片段，敏感位点通常位于5‘-启动子区，长度几百bp；

⑵活性染色质在生化上具有特殊性，很少有组蛋白H1与其结合，组蛋白乙酰化程度高，核小体组蛋白H2B很少被磷酸化，核小体组蛋白H2A在许多物种很少有变异形式，HMG14和HMG17只存在于活性染色质中。 10、试述染色质结构与基因转录的关系。 1）疏松染色质结构的形成

⑴DNA局部结构的改变与核小体相位的影响：当调控蛋白与染色质DNA的特定位点结合时，染色质易被引发二级结构的改变，进而引起其它的一些结合位点与调控蛋白的结合；核小体通常定位在DNA特殊位点而利于转录。

（a）基因的关键调控元件被留在核心颗粒外面，从而有利于结合转录因子；

（b）位于DNA上调控元件被盘绕在核心组蛋白上，因为组蛋白，使DNA上的关键调控元件靠得很近，它们可以通过转录因子而联系。

⑵DNA甲基化：A/C甲基化/去甲基化（特别是5-mC）。

⑶组蛋白的修饰：组蛋白的修饰改变染色质的结构，直接或间接影响转录活性（磷酸化、甲基化、乙酰化，泛素化（uH2A）// Arg，His，Lys，Ser，Thr）；组蛋白赖氨酸残基乙酰基化（acetylation），影响转录。 ⑷HMG结构域蛋白等染色质变构因子的影响：HMG结构域可识别某些异型的DNA结构，与DNA弯折和DNA-蛋白质复合体高级结构的形成有关。 2）染色质的区间性

⑴基因座控制区（locus control region,LCR）：染色体DNA上一种顺式作用元件，具有稳定染色质疏松结构的功能；与多种反式因子的结合序列可保证DNA复制时与启动子结合的因子仍保持在原位。

⑵隔离子（insulator）：防止处于阻遏状态与活化状态的染色质结构域之间的结构特点向两侧扩展的染色质DNA序列，称为隔离子；作用：作为异染色质定向形成的起始位点；提供拓扑隔离区染色质模板的转录。 3）基因转录的模板不是裸露的DNA，染色质是否处于活化状态是决定转录功能的关键 。 4）转录的“核小体犁”（nucleosome plow）假说 。

第九章：核 糖 体

1、以80S核糖体为例，说明核糖体的结构成分及其功能。

核糖体是一种没有被膜包裹的颗粒状结构，其主要成分：核糖体表面r蛋白质40%，核糖体内部rRNA60%。

80S的核糖体普遍存在于真核细胞内，由60S大亚单位与40S小亚单位组成，60S大亚单位相对分子质量为3200×103，40S小亚单位的相对分子质量为1600×103。小亚单位中含有18S的rRNA分子，相对分子质量为900×103，含有33种r蛋白；大亚单位中含有一个28S的rRNA分子，相对分子质量为1600×103，还含有一个5S的rRNA分子和一个5.8S的rRNA分子，含有49种r蛋白。

核糖体大小亚单位常游离于胞质中，只有当小亚单位与mRNA结合后大亚单位才与小亚单位结合形成完整核糖体。肽链合成终止后，大小亚单位解离，重又游离于胞质中。核糖体是合成蛋白质的细胞器，其唯一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多肽链。

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2、已知核糖体上有哪些活性部位？它们在多肽合成中各起什么作用？ 活性部位及其作用： ⑴与mRNA的结合位点

⑵与新掺入的氨酰-tRNA的结合位点——氨酰基位点，又称A位点 ⑶与延伸中的肽酰-tRNA的结合位点——肽酰基位点，又称P位点 ⑷肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点——E位点(exit site)

⑸与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶(即延伸因子EF-G)的结合位点 ⑹肽酰转移酶的催化位点

⑺与蛋白质合成有关的其它起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点 3、何谓多聚核糖体？以多聚核糖体的形式行使功能的生物学意义是什么？

1）概念：核糖体在细胞内并不是单个独立地执行功能，而是由多个甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。 2）多聚核糖体的生物学意义：

⑴细胞内各种多肽的合成，不论其分子量的大小或是mRNA的长短如何，单位时间内所合成的多肽分子数目都大体相等。

⑵以多聚核糖体的形式进行多肽合成，对mRNA的利用及对其浓度的调控更为经济和有效。 4、试比较原核细胞与真核细胞的核糖体在结构与组分及蛋白质合成上的异同点。

结构与组分的比较：

核糖体 细菌: 70S 相对分子质量2.5×106 66%RNA 哺乳动物： 80S 相对分子质量4.2×106 60％RNA 在蛋白质合成上的相同点：

原核细胞与真核细胞的蛋白质合成均是以多聚核糖体的形式进行的，可大大提高多肽合成的速度。 在蛋白质合成上的不同点：

⑴原核细胞由DNA转录mRNA和由mRNA翻译成蛋白质是同时并几乎在同一部位进行； ⑵真核细胞的DNA转录在核内，蛋白质合成在胞质中。

3. 核型制作技术的主要步骤有哪些？

1) 首先用秋水仙素破坏纺锤丝的形成，使中期染色体停留在赤道面处； 2) 然后用低渗法将细胞胀破，使细胞的染色体铺展到载片上； 3) 最后将染色体的显微图象剪裁排列即成。

1、细胞核是由哪几部分组成？说明核孔复合体的结构和功能。

1) 间期细胞核的组成：核被膜、染色质、核仁、核液和核基质 2) 核孔复合体的结构：

亚基 50S 30S rRNA 23S=2904碱基 5S=120碱基 16S=1542碱基 28S=4718碱基 r蛋白 31 21 60S 5.8S=160碱基 5S=120碱基 49 40S 18S=1874碱基 33 (1) 由100余种蛋白构成的八重辐射对称的复合体结构； (2) 穿越内、外层核膜；

(3) 8个颗粒组成的胞质环；向胞质侧伸出短而弯曲的细丝； (4) 核孔中央有一中央栓-运输体；

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(5) 核孔四壁向中央伸出放射幅；

(6) 核孔的功能直径为9~20nm, 为可调孔径；

(7) 8个颗粒组成的核质环; 核质环向核质侧伸出长而直的细丝; 终止于一端环； (8) 核质环、核质丝和端环共同形成核篮结构；

3) 核孔复合体的功能：核孔复合体是核质与胞质之间进行物质交换的通道。

(1) 核蛋白的运进；

(2) RNA和核糖体亚单位的运出；

综上所述，核孔复合体对亲核蛋白的运进和各种RNA和核糖体亚单位的运出均具有高度选择性，运输过程既涉及主动运输又存在有被动运输。

2. 核纤层与细胞分裂过程中核被膜的解体及重建有什么关系？ 有丝分裂过程中，核纤层与核被膜的解体和重建有关。

1) 在分裂前期末, 核纤层蛋白被磷酸化，核纤层解体，核被膜解体； 2) 在分裂末期，核纤层蛋白去磷酸化，重新组装成核纤层，核被膜重建。 3. 组蛋白和非组蛋白在染色质中的作用是什么？有何实验根据？

1) 作用

(1) 组蛋白和DNA结合构成染色质纤维，组蛋白有抑制基因表达的作用，而且结合量愈增加，DNA的模板性抑制愈深。

(2) 非组蛋白对基因的表达有调控作用。

2) 实验根据

(1) 用胰酶处理细胞核，组蛋白显著减少，则转录活性增强。因此推想在转录时，组蛋白和DNA的结构关系会发生改变。

(2) Gilmour和Paul(1970)利用染色质重组和竞争杂交方法来研究DNA表达的特异性与非组蛋白的关系。把骨髓网织红细胞和胸腺混合的DNA、组蛋白重建染色质；发现加入骨髓网织红细胞非组蛋白，染色质转录的RNA与天然骨髓网织红细胞染色质转录的球蛋白mRNA相同，反之，加入胸腺非组蛋白，重组染色质转录的RNA与天然的胸腺染色质转录的RNA相同。又如血红蛋白mRNA只能由成红细胞转录，脑细胞则不能产生血红蛋白mRNA 。当在体外把脑细胞染色质解组后，用成红细胞的非组蛋白与之重建，重建后的脑细胞染色质即能转录血红蛋白mRNA 。可是如果脑细胞的非组蛋白与这重建，仍然不能产生血红蛋白mRNA 。这些实验不仅说明非组蛋白有调节基因表达的作用，而且也说明它有明显的组织特异性。

4. 什么叫核基质？广义的核基质包括哪些成分？各有何生物学功能？ 1) 核基质指在核液中广泛存在着由蛋白质构成的网架结构。

2) 广义上，核基质包括核纤层、核孔复合体系统、染色体骨架和核骨架。 3) 功能：

(1) 核纤层：维持核孔的位置和核被膜的形状；为间期染色质提供附着位点；在有丝分裂过程中，核纤层还与核被膜的解体和重建有关。

(2) 核孔复合体系统：核孔复合体是核质与胞质之间进行物质交换的通道

(3) 染色体骨架：染色体骨架不仅是染色体高级结构的结构骨架，而且还与DNA复制、RNA转录与加工、染色体构建等密切相关。

(4) 核骨架：在真核细胞的DNA复制、RNA的转录与加工、染色体DNA的有序包装与染色体构建等生命活动中具有重要的作用。

5. 染色体应具有的关键序列有哪些？它们在染色体的结构和功能中担当着什么样的角色？ 1) 关键序列：

自主复制DNA序列(autonomously replicating sequence, ARS) 着丝粒DNA序列(centromere DNA sequence, CEN) 端粒DNA序列(telomere DNA sequence, TEL) 2) 功能：

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