【正文】 的葉肉細胞 ，在這兩種細胞密切配合 下不論 CO2濃度的高低狀態(tài)，對 CO2 凈固定，這類植物積累干物質(zhì)的速度快，為高產(chǎn)型植物。 3） CAM 途徑（景天科酸代謝）：肉質(zhì)植物的葉片，氣孔白天關(guān)閉，夜間開放 。 夜間吸收 CO2，在 PEPC（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶） 催化下與 PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）結(jié)合，生產(chǎn)草酰乙酸，進一步還原為蘋果酸；白天 CO2從儲存的蘋果酸中經(jīng)氧化脫羧釋放出來，參與 C3（卡爾文）循環(huán)，形成淀粉。 CAM 途徑與 C4 途徑相似，只是 CO2固定與光合作用產(chǎn)物的生成，在時間及空間上與 C4 途徑不同。 1 為什么說線粒體和葉綠體是半自主性細胞器？ 1) 線粒體 和 葉綠體 都 有環(huán)狀的 DNA ， 都 擁有合成蛋白質(zhì)的整套裝置； 2)兩者的 DNA 都 能進行復(fù)制，但復(fù)制仍受核 基因組 的控制 。 mtDNA 是由核 DNA 編碼、在細胞質(zhì)中合成的 。 組成葉綠體的各種蛋白質(zhì)成分是由核 DNA 和葉綠體 DNA 分別編碼，只有少部分蛋白質(zhì)是由葉綠體 DNA 編碼的 。 3)線粒體 、葉綠體 的生長和增殖是受核基因組和 其本身的 基因組兩套遺傳系統(tǒng)的共同控制， 因而，它們 被稱為是半自主性的細胞器。 1 簡述線粒體與葉綠體的內(nèi)共生起源學說和非共生起源學說的主要論點及其實驗證據(jù) 。 1）內(nèi)共生起源學說 論點： 葉綠體起 源于細胞內(nèi)共生的藍藻，其祖先是原核生物的藍細菌（ Cyanobacteria），即藍藻；線粒體的祖先 原線粒體是一種革蘭氏陰性細菌。 主要論據(jù)： ⑴ 基因組在大小、形態(tài)和結(jié)構(gòu)方面與細菌相似； ⑵ 有自己完整的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，能獨立合成蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)合成機制有很多類似細菌而不同于真核生物。 ⑶ 兩層被膜有不同的進化來源，外膜與細胞的內(nèi)膜系統(tǒng)相似，內(nèi)膜與細菌質(zhì)膜相似。 ⑷ 以分裂的方式進行繁殖，與細菌的繁殖方式相同。 ⑸ 能在異源細胞內(nèi)長期生存，說明線粒體和葉綠體具有的自主性與共生性的特征。 ⑹ 線粒體的祖先很可能來自反硝 化副球菌或紫色非硫光合細菌。 ⑺ 發(fā)現(xiàn)介于胞內(nèi)共生藍藻與葉綠體之間的結(jié)構(gòu) 藍小體，其特征在很多方面可作為原始藍藻向葉綠體演化的佐證。 2） 非共生起源學說 論點： 真核細胞的前身是一個進化上比較高等的好氧細菌。解釋了真核細胞核被膜的形成與演化的漸進過程。 ⑴ 實驗證據(jù)不多 ⑵ 無法解釋為何線粒體、葉綠體與細菌在 DNA 分子結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)合成性能上有那么多相似之處 ⑶ 對線粒體和葉綠體的 DNA 酶、 RNA 酶和核糖體的來源也很難解釋。 ⑷ 真核細胞的細胞核能否起源于細菌的核區(qū)？ 1 線粒體與細胞凋亡有何關(guān)系？它是如何參與并啟動 細胞進入死亡程序的？ 1) 線粒體與細胞凋亡有何關(guān)系：線粒體作為起始凋亡的主開關(guān)，可以開啟內(nèi)膜上的非特異性通道 線粒體通透性轉(zhuǎn)變孔，在調(diào)控細胞凋亡中還具有重要作用。 2) 死亡信號誘導(dǎo)下，線粒體過量攝取鈣離子，降低了線粒體的產(chǎn)能，加劇了其氧化壓力，使線粒體通透性轉(zhuǎn)變孔(mtPTP)開啟； PT 孔的開啟解除了內(nèi)膜的氫離子濃度梯度，導(dǎo)致呼吸鏈解偶聯(lián)，同時，基質(zhì)空間擴張，外膜脹破。膜間隙中細胞色素 c、凋亡誘導(dǎo)因子（ AIF）被釋放；細胞色素 c 是切冬梅的激活蛋白，從而激活切冬梅的蛋白降解途徑，引起細胞結(jié)構(gòu)的破壞； AIF 釋放后進入細胞核，使染色質(zhì)凝縮并造成 DNA 的大規(guī)模片斷化，進而使細胞死亡。 第 八 章：細胞核 與 染色體 概述細胞核的基本結(jié)構(gòu)及其主要功能。 1）核被膜 （包括 核孔復(fù)合體 ） ： 外核膜，附有核糖體顆粒 ； 內(nèi)核膜，有特有的蛋白成份（如核纖層蛋白 B 受體） ；核纖層 ； 核周間隙 、 核孔（ nuclear pore） 。 其 功能 為： 構(gòu)成核、質(zhì)之間的天然選擇性屏障 ； 避免生命活動的彼此干擾 ； 保護 DNA 不受細胞骨架運動所產(chǎn)生的機械力的損傷 ； 核質(zhì)之間的物質(zhì)交換與信息交流 。 2）染色質(zhì) ： 指間期細胞核內(nèi)由 DNA、組蛋白、非組蛋白及少 量 RNA 組 成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu) , 是間期細胞遺傳物質(zhì)存 16 在的形式 ； 染色體 (chromosome)， 指細胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中 , 由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。 ⑴ 染色質(zhì)與染色體是在細胞周期不同的功能階段可以相互轉(zhuǎn)變的的形態(tài)結(jié)構(gòu) ⑵ 染色質(zhì)與染色體具有基本相同的化學組成，但包裝程度不同 ， 構(gòu)象不同。 3）核仁： 纖維中心 (fibrillar centers,FC)、致密纖維組分 (dense fibrillar ponent,DFC)、顆粒組分 (granular ponent,GC)、核仁相隨染色質(zhì) (nucleolar associated chromatin)、核仁基質(zhì)（ (nucleolar matrix)。 其 功能 為： 核糖體的生物發(fā)生 (ribosome biogenesis)， 包括 rRNA 的合成、加工和核糖體亞單位的裝配 ； rRNA 基因轉(zhuǎn)錄 ； rRNA前體的加工 。 4） 核基質(zhì)或核骨架 (nuclear skeleton)： ｛包括核基質(zhì)、核纖層 (或核纖層 核孔復(fù)合體結(jié)構(gòu)體系 ),以及染色體骨架。｝； 核骨架是存在于真核細胞核內(nèi)真實的結(jié)構(gòu)體系；核骨架與核纖層、中間纖維相互連接形成貫穿于核與質(zhì)的一個獨立結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；核骨架的主要成分 是由非組蛋白的纖維蛋白構(gòu)成的 , 含有多種蛋白成分及少量 RNA；核骨架與 DNA 復(fù)制、基因表達及染色體的包裝與構(gòu)建有密切關(guān)系。 試述核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)及其功能。 核孔復(fù)合體 結(jié)構(gòu)包括 ： 胞質(zhì)環(huán)（ cytoplasmic ring） 、 外環(huán) 、 核質(zhì)環(huán)（ nuclear ring） 、 內(nèi)環(huán) 、 輻（ spoke） 、 柱狀亞單位（ column subunit） 、 腔內(nèi)亞單位 (luminal subunit)、 環(huán)帶亞單位（ annular subunit） 、 中央栓 （ central plug）。 其功能為： 核質(zhì)交換的雙向性親水通道 ； 通過核孔復(fù)合 體的主動運輸 ； 親核蛋白與核定位信號 ； 親核蛋白入核轉(zhuǎn)運 ；轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 RNA 的核輸出 。 概述染色質(zhì)的類型及其特征。 染色質(zhì)的基本概念： 1）染色質(zhì)（ chromatin）的概念 :指間期細胞核內(nèi)由 DNA、組蛋白、非組蛋白及少量 RNA 組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu) , 是間期細胞遺傳物質(zhì)存在的形式。 2）染色體 (chromosome)的概念 :指細胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中 , 由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。 3）染色質(zhì)與染色體是在細胞周期不同的功能階段可以相互轉(zhuǎn)變的的形態(tài)結(jié)構(gòu)；染色質(zhì)與染色體具有基本相同的化學組成，但包裝程度不同 ,構(gòu) 象不同。 基本類型： 常染色質(zhì) (euchromatin) 1） 概念：指間期核內(nèi)染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度低 , 處于伸展狀態(tài)（典型包裝率 750 倍） , 用堿性染料染色時著色淺的那些染色質(zhì)。 2）特征： DNA 包裝比約為 1 000～ 2 000 分之一 ； 單一序列 DNA 和中度重復(fù)序列 DNA(如組蛋白基因和 tRNA 基因 )； 并非所有基因都具有轉(zhuǎn)錄活性 ,常染色質(zhì)狀態(tài)只是基因轉(zhuǎn)錄的必要條件而非充分條件 異染色質(zhì) (heterochromatin) 1） 概念：堿性染料染色時著色較深的染色質(zhì)組分 。 2） 類型 ： 結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)（或組成型異 染色質(zhì)） (constitutive heterochromatin)、 兼性異染色質(zhì) (facultative heterochromatin) ； 結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)或組成型異染色質(zhì) ， 除復(fù)制期以外，在整個細胞周期均處于聚縮狀態(tài)，形成多個染色中心 。 3） 結(jié)構(gòu)異染色質(zhì) 特征 ： ①在中期染色體上多定位于著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕及染色體臂的某些節(jié)段；②由相對簡單、高度重復(fù)的 DNA 序列構(gòu)成 , 如衛(wèi)星 DNA；③具有顯著的遺傳惰性 , 不轉(zhuǎn)錄也不編碼蛋白質(zhì)；④在復(fù)制行為上與常染色質(zhì)相比表現(xiàn)為晚復(fù)制早聚縮；⑤在功能上參與染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的形 成，導(dǎo)致染色質(zhì)區(qū)間性，作為核 DNA的轉(zhuǎn)座元件，引起遺傳變異。 4） 兼性異染色質(zhì)特征： 在某些細胞類型或一定的發(fā)育階段 , 原來的常染色質(zhì)聚縮 , 并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性 , 變?yōu)楫惾旧|(zhì)，如 X 染色體隨機失活；異染色質(zhì)化可能是關(guān)閉基因活性的一種途徑 。 比較組蛋白與非組蛋白的特點及其作用。 組蛋白 (histone) 1） 核小體組蛋白 (nucleosomal histone)： H2B、 H2A、 H3 和 H4,幫助 DNA 卷曲形成核小體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 2） H1 組蛋白：在構(gòu)成核小體時 H1 起連接作用 , 它賦予染色質(zhì)以極性。 3） 特點 ：真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白，富含帶正電荷的 Arg 和 Lys 等堿性氨基酸，屬堿性蛋白質(zhì)，可以 17 和酸性的 DNA 緊密結(jié)合（非特異性結(jié)合）；沒有種屬及組織特異性，在進化上十分保守。 非組蛋白 1） 非組蛋白具多樣性和異質(zhì)性 2） 對 DNA 具有識別特異性，又稱序列特異性 DNA 結(jié)合蛋白 (sequence specific DNA binding proteins) 3） 具有多種功能，包括基因表達的調(diào)控和染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的形成。 4） 非組蛋白的不同結(jié)構(gòu)模式 ： α螺旋 轉(zhuǎn)角 α螺旋模式 (helixturnhelix motif)； 鋅指模式 (Zinc finger motif)； 亮氨酸拉鏈模式 (Leucine zipper motif， ZIP)； 螺旋 環(huán) 螺旋結(jié)構(gòu)模式 (helixloophelix motif， HLH)； HMG盒結(jié)構(gòu)模式（ HMGbox motif）。 試述核小體的結(jié)構(gòu)要點及其實驗證據(jù)。 結(jié)構(gòu)要點 ： 1）每個核小體單位包括 200bp 左右的 DNA 超螺旋和一個組蛋白八聚體及一個分子 H1； 2）組蛋白八聚體構(gòu)成核小體的盤狀核心結(jié)構(gòu) ； 3） 146bp 的 DNA 分子超螺旋盤繞組蛋白八聚體 圈 , 組蛋白 H1 在核心顆粒外結(jié)合額外 20bp DNA，鎖住核小體 DNA 的進出端，起穩(wěn)定核小體的作用。 包括組蛋白 H1 和 166bp DNA 的核小體結(jié)構(gòu)又稱染色質(zhì)小體； 4）兩個相鄰核小體之間以連接 DNA 相連，典型長度 60bp，不同物種變化值為 0～ 80bp； 5）組蛋白與 DNA 之間的相互作用主要是結(jié)構(gòu)性的，基本不依賴于核苷酸的特異序列，實驗表明，核小體具有自組裝（ selfassemble）的性質(zhì) ； 6）核小體沿 DNA 的定位受不同因素的影響，進而通過核小體相位改變影響基因表達 。 主要實驗證據(jù) ： 1）鋪展染色質(zhì)的電鏡觀 察：未經(jīng)處理的染色質(zhì)自然結(jié)構(gòu)為 30nm 的纖絲，經(jīng)鹽溶液處理后解聚的染色質(zhì)呈現(xiàn)10nm 串珠狀結(jié)構(gòu) ； 2）用非特異性微球菌核酸酶消化染色質(zhì)，部分酶解片段分析結(jié)果 ； 3）應(yīng)用 X 射線衍射、中子散射和電鏡三維重建技術(shù)研究，發(fā)現(xiàn)核小體顆粒是直徑為 11nm、高 的扁園柱體，具有二分對稱性（ dyad symmetry），核心組蛋白的構(gòu)成是先形成（ H3） 2﹒（ H4） 2 四聚體，然后再與兩個 H2A﹒ H2B 異二聚體結(jié)合形成八聚體 ； 4） SV40 微小染色體（ minichromosome）分析與電鏡觀察 。 試述從 DNA 到染色體的包裝過程。 從 DNA 到染色體經(jīng)過四級包裝 過程 ： 一級結(jié)構(gòu) ， 核小體 二級結(jié)構(gòu) ， 螺線管 (solenoid) 三級結(jié)構(gòu)， 超螺線管 (supersolenoid) 四級結(jié)構(gòu)， 染色單體（ chromatid） 即 ： DNA— 壓縮 7 倍 — →核小體 — 壓縮 6 倍 — →螺線管 — 壓縮 40 倍 — →超螺線管 — 壓縮 5 倍 — →染色單體 經(jīng)過四級螺旋包裝形成的染色體結(jié)構(gòu)，共壓縮了 8400 倍。 分析中期染色體的三種功能元件及其作用。 1） 自主復(fù)制 DNA 序列 (autonomously replicating DNA sequence, ARS)：具有一段 1114bp 的同源性很高的富含 AT 的共有序列及其上下游各 200bp 左右的區(qū)域是維持 ARS 功能所必需的。 2） 著絲粒 DNA 序列 (centromere DNA sequence,CEN) ：兩個相鄰的核心區(qū) ， 8090bp 的 AT 區(qū) ， 11bp 的保守區(qū)。 3）端粒 DNA 序列 (telomere DNA sequence,TEL) ：端粒序列的復(fù)制，端粒酶 ， 在生殖細胞和部分干細胞中有端粒酶活性，端粒重復(fù)序列的長度與 概述核仁的結(jié)構(gòu)及其功能。 1） 結(jié)構(gòu) ： 纖維中心 (fibrillar centers,FC)， 是 rRNA 基因的儲存位點 ； 致密纖維組分 (dense fibrillar ponent,DFC)， 轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在 FC 與 DFC 的交界處 ， 并加工初始轉(zhuǎn)錄本 ； 顆粒組分 (granular ponent,GC)， 負責裝配核糖體亞單位 ， 是核糖體亞單位成熟和儲存的位點 ； 核仁相隨染色質(zhì) (nucleolar 18 associated chromatin) 與核仁基質(zhì)（ (nucleolar matrix)。 2）功能 ：是 核糖體的生物發(fā)生 場所 ， 是一個向