【正文】 （一） 著絲粒與動粒 （ 1） 沿著著絲粒外表面的動粒結(jié)構(gòu)域 （ 2） 中央結(jié)構(gòu)域 （ 3） 配對結(jié)構(gòu)域 （二） 次縊痕 （三） 核仁組織區(qū) （四） 隨體 （五） 端粒 二、 染色體的功能組件 （一） 自主復(fù)制 DNA 序列 （二） 著絲粒 DNA 序列 （三） 端粒 DNA 序列 三、 染色體帶型 四、 特 殊染色體 （一） 多線染色體 （二） 燈刷染色體 染色體 ：是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)，是細胞分裂期遺傳物質(zhì)存在的特定形式。 著絲粒 :染色體中連接兩個染色單體 , 并將染色單體分為兩臂 : 短臂 (p)和長臂 (q)的部位。由于此部位的染色質(zhì)較細、內(nèi)縊 , 又叫主縊痕 (primary constriction)。此處 DNA 具高度重復(fù) , 為堿性染料所深染。著絲粒有兩個基本的功能 ∶ 在有絲分裂前將兩條姐妹染色單體結(jié)合在一起，第二個功能為動粒裝配提供結(jié)合位點。著絲粒含有結(jié)構(gòu)性異染色質(zhì) , 人的染色體著絲粒含有 大約 170 堿基對的重復(fù) DNA(稱為 α衛(wèi)星 DNA), 隨機重復(fù)的次數(shù)達 2,000 到 30,000 次。 動粒 : 是由著絲粒結(jié)合蛋白在有絲分裂期間特別裝配起來的、附著于主縊痕外側(cè)的圓盤狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)與著絲粒結(jié)合，外側(cè)與動粒微管結(jié)合。每一個中期染色體含有兩個動粒 ,位于著絲粒的兩側(cè)。 23 哺乳動物的動?？煞譃槿齻€不同的區(qū)域 : 即內(nèi)層、中間層和外層 , 直徑約為 200nm。 核仁組織區(qū) ：位于染色體的次縊痕部位，是 rRNA 基因所在部位，與間期細胞核仁形成有關(guān)。但并非所有的次縊痕都是 NOR。 端粒 : 位于每條染色體端部，為染色體端部 的異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，由高度重復(fù)的 DNA序列構(gòu)成，高度保守。主要功能是維持染色體穩(wěn)定，防止末端粘連和重組，并能錨定染色體于細胞核內(nèi)，輔助線性 DNA復(fù)制等，與染色體在核內(nèi)的空間排布及減數(shù)分裂時同源染色體配對有關(guān)；起著細胞計時器的作用 . 隨體 :是位于染色體末端的、圓形或圓柱形的染色體片段 , 通過次縊痕與染色體主要部分相連。它是識別染色體的主要特征之一。根據(jù)隨體在染色體上的位置 ,可分為兩大類 : 隨體處于末端的 , 稱為端隨體 。 處于兩個次縊痕之間的稱為中間隨體。 次縊痕 :是染色體上的一個縊縮部位 , 由于此處部分的 DNA 松 懈 , 形成核仁組織區(qū) , 故此變細。它的數(shù)量、位置和大小是某些染色體的重要形態(tài)特征。每種生物染色體組中至少有一條或一對染色體上有次縊痕。 巨大染色體 : 某些生物的細胞中 , 特別是在發(fā)育的某些階段 , 可以觀察到一些特殊的染色體 , 它們的特點是體積巨大 , 細胞核和整個細胞體積也大 , 所以稱為巨大染色體 , 包括多線染色體和燈刷染色體。 多線染色體 : 核內(nèi) DNA 多次復(fù)制產(chǎn)生的子染色體平行排列 , 且體細胞內(nèi)同源染色體配對 , 緊密結(jié)合在一起 , 從而阻止了染色體纖維進一步聚縮 , 形成體積很大的由多條染色體組成的結(jié)構(gòu)叫多線染 色體。多線化的細胞處于永久間期 , 體積也相應(yīng)增大 , 它存在于雙翅目昆蟲的幼蟲組織內(nèi) , 如唾液腺、氣管等。 多線染色體來源于核內(nèi)有絲分裂 (endomitosis)。 燈刷染色體 : 是卵母細胞進行第一次減數(shù)分裂時 , 停留在雙線期的染色體。它是一個二價體 , 含 4 條染色單體 , 由軸和側(cè)絲組成 , 形似燈刷。染色體軸由染色粒 (chromomere, 是指染色質(zhì)凝集而成的顆粒 )軸絲構(gòu)成 , 每條染色體軸長 400μm, 從染色粒向兩側(cè)伸出兩個相類似的側(cè)環(huán) ,伸出的環(huán)是成對對稱的 , 一個平均大小的環(huán)約含 100kb DNA。 試 述從 DNA到染色體的包裝過程（多級螺旋模型）。 答： a、由 DNA與組蛋白包裝成核小體，在組蛋白 H1的介導(dǎo)下核小體彼此連接形成直徑約 10nm的核小體串珠結(jié)構(gòu)，這是染色質(zhì)包裝的一級結(jié)構(gòu)； b、在有組蛋白H1存在的情況下，由直徑 10nm 的核小體串珠結(jié)構(gòu)螺旋盤繞，每圈 6 個核小體，形成外徑 30nm，內(nèi)徑 10nm，螺距 11nm的螺線管。螺線管是染色質(zhì)包裝的二級結(jié)構(gòu)。 C、螺線管進一步螺旋化形成直徑為 的圓筒狀結(jié)構(gòu)，稱為超螺線管，這是染色質(zhì)包裝的三級結(jié)構(gòu)。 d、超螺線管進一步折疊、壓縮，形成長 210um的染色單體，即 四級結(jié)構(gòu)。 壓縮 7倍 壓縮 6倍 壓縮 40 倍 壓縮 5倍 DNA 核小體 螺線管 超螺線管 染色單體 （ 200bp長約 70nm） （直徑約 10nm） （直徑 30nm，螺距 11nm） （直徑 400nm長 11～ 60um）（長 2～ 10um） 二十六、細胞分裂 一、 有絲分裂 （一） 有絲分裂各期的重要事件及其結(jié)構(gòu)裝置 1． 前期 24 （ 1） 染色質(zhì)凝縮 （ 2） 細胞分裂極的確立和紡錘體的裝配 2． 前中期 3． 中期 4． 后期 5． 末期 6． 胞質(zhì)分裂 二、 減數(shù)分裂 （一） 減 數(shù)分裂前間期 （二） 減數(shù)分裂過程 1. 減數(shù)分裂 Ⅰ （ 1） 前期 Ⅰ（ 5個階段） （ 2） 中期 Ⅰ （ 3） 后期Ⅰ （ 4） 末期Ⅰ、胞質(zhì)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂間期 2. 減數(shù)分裂 Ⅱ （三） 減數(shù)分裂過程的特殊結(jié)構(gòu)及其變化 1. 性染色體的分離 2. 聯(lián)會染色體和基因重組 有絲分裂： 是細胞周期的絲裂期 (M 期 )進行的分裂活動。在這個時期，通過紡錘絲的形成和運動，以及染色體的形成，把在 S 期已經(jīng)復(fù)制好了的 DNA 平均分配到兩個子細胞，以保證遺傳的連續(xù)性和穩(wěn)定性。由于這一時期的主要特征出現(xiàn)紡錘絲，故稱為有絲分裂。通常有絲分裂是指整個的細胞分裂而言 , 包括核分裂和胞質(zhì)分裂兩個過程 , 一般在核分裂之 后隨之發(fā)生胞質(zhì)分裂。據(jù)形態(tài)變化的特征 , 通常將有絲分裂分為前期、早中期、中期、后期和末期。 細胞板： 在分裂的植物細胞中，由膜泡融合形成的扁平的膜結(jié)構(gòu)，是新生植物細胞質(zhì)膜的前體。 紡錘體： 在有絲分裂過程中由微管裝配而成的纖維結(jié)構(gòu) , 功能是將兩套染色體均等分開。紡錘體微管的裝配起始于中心體。 有絲分裂器： 即紡錘體 (spindle)，它是在有絲分裂期間 , 從中心粒形成的各種微管 , 包括動粒粒微管、極微管、星體微管等，它們的功能是將染色體均等分配到兩個子細胞。 中期有絲分裂器的半數(shù)紡錘體微管源自極中心體 , 因此 , 有絲分裂器的形成首先依賴于中心體的復(fù)制 , 并分別移動到兩極。 有絲分裂器指分裂期的染色體、紡錘體，中心體和星體等細胞分裂因素的細胞器的總稱。在動物細胞和低等植物細胞中，有絲分裂器是全套的，但在種子植物中，卻沒有中心體和星體。有絲分裂器的功能是促使子染色體群的分配和細胞的分裂。 中心體循環(huán)： 在細胞周期中，中心體具有復(fù)制 分離 復(fù)制的周期，這一過程稱為中心體循環(huán)。中心體循環(huán)始于 G1 期 , 到 G2 期時 ,兩個子代中心粒達到了足夠的長度 , 但仍處于同一個中心體內(nèi)。中心體內(nèi)的一對中心粒在 S 期與 DNA 同步 復(fù)制。 減數(shù)分裂： 是生殖細胞產(chǎn)生配子的分裂，包括兩次連續(xù)的有絲分裂，形成 4 個單倍體的子細胞。相繼的兩次分裂分別稱為減數(shù)分裂 I(或第一次有絲分裂 )和減數(shù)分裂 Ⅱ (或第二次有絲分裂 )。在這兩次分裂之間有一個很短的間歇期，但不進行 DNA 的合成，因而也不發(fā)生染色體的復(fù)制。由于細胞核分裂了兩次，而染色體只是在第一次減數(shù)分裂前的間期復(fù)制了一次，所以細胞經(jīng)過減數(shù)分裂導(dǎo)致染色體數(shù)目減少一半。 25 第一次減數(shù)分裂可分為前期 Ⅰ , 中期 Ⅰ , 后期 Ⅰ , 末期 Ⅰ 。第二次減數(shù)分裂可分為前期 Ⅱ , 中期 Ⅱ , 后期 Ⅱ , 末期 Ⅱ 。 星體： 細胞分裂 過程中，中心體與其周圍放射的微管形成的結(jié)構(gòu)。 試比較有絲分裂和減數(shù)分裂的異同點。 答案要點： 相同點：都為二分分裂方式；分裂過程中均有有絲分裂器的出現(xiàn)；都有明顯的細胞核特別是染色體的變化。不同點在于： 比較項目 減數(shù)分裂 有絲分裂 目的 產(chǎn)生配子 增加細胞數(shù)量 子細胞染色體數(shù)目 減半 不變 發(fā)生的細胞 性細胞 體細胞 同源染色體的活動 配對、互換 獨立活動 細胞周期 兩次細胞周期， DNA復(fù)制一次，細胞分裂兩次 一次細胞周期， DNA 復(fù)制一次，細胞分裂一次 簡述細胞通過什么機制將染色體排列到赤道板 上？ 答案要點：染色體在動粒微管作用下排列在赤道面上。染色體列隊：由于動粒微管的作用，染色體在赤道板上運動的過程，又稱染色體中板聚合。 染色體列隊的兩種學(xué)說：①牽拉學(xué)說：兩極動粒微管拉力均衡；②外推假說：兩極極性微管的推力均衡。這兩種假說并不相互排斥，有時可能同時作用，或有其他機制共同參與，最終將染色體排列在赤道板上，在所染色體排列到赤道板上之前，后期不能啟動。 二十七、細胞周期概述 細胞群體分三類： ① 周期中細胞 ② G0 期細胞：靜止期細胞 ③ 終末分化細胞 周期中細胞： 指細胞周期持續(xù)運轉(zhuǎn)的細胞。 靜止期細胞： 又稱 Go 期細胞，指暫時離開細胞周期，停止細胞分裂，去執(zhí)行一定的生物學(xué)功能的細胞。 終末分化細胞： 指那些分化程度高，一旦生成后，則終生不再分裂的細胞。 什么是細胞周期？細胞周期各時期主要變化是什么？ 答案要點：連續(xù)分裂的細胞，從上一次有絲分裂結(jié)束開始到下一次有絲分裂結(jié)束所經(jīng)歷的整個過程。在這個過程中，細胞遺傳物質(zhì)復(fù)制，各組分加倍，平均分配到兩個子細胞中。 細胞周期被劃分為四個時期： G1期（復(fù)制前期， M期結(jié)束 至 S期間的間隙）、S 期（復(fù)制期， DNA 合成期）、 G2 期（復(fù)制后期， S 期結(jié)束至 M 期間的間隙）、 M 26 期（有絲分裂期）。在正常情況下，細胞沿著 G1→ S→ G2→ M 運轉(zhuǎn)，細胞通過 M期被分裂為兩個子細胞，完成增殖過程。 G1 期：主要合成細胞生長所需要的各種蛋白質(zhì)、 RNA、糖類、脂質(zhì)等。 S 期：主要進行 DNA 的復(fù)制和組蛋白的合成。G2期：此時 DNA的含量已增加一倍。此時主要進行其他蛋白質(zhì)的合成。 M期：主要進行染色體的分離、胞質(zhì)分裂，一個細胞分裂為兩個子細胞。 二十八、 MPF 的發(fā)現(xiàn)及其作用 MPF（細胞促分裂因子）： 又稱促成熟因子或 M期促進因子，是指存在于成熟卵細胞的細胞質(zhì)中，可以誘導(dǎo)卵細胞成熟的一種活性物質(zhì)。已經(jīng)證明， MPF 是一種蛋白激酶，包括兩個亞基即 Cdc2 蛋白和周期蛋白，當二者結(jié)合后表現(xiàn)出蛋白激酶活性，可以使多種蛋白質(zhì)底物磷酸化； MPF是一種普遍存在的、進化上較保守的G2/M轉(zhuǎn)換調(diào)控者。 什么是 MPF？如何證明某一細胞提取液中有 MPF？ 答案要點：又稱促成熟因子或 M期促進因子，是指存在于成熟卵細胞的細胞質(zhì)中，可以誘導(dǎo)卵細胞成熟的一種活性物質(zhì)。已經(jīng)證明， MPF是一種蛋白激酶，包括兩個亞基即 Cdc2 蛋白和周期蛋白 ，當二者結(jié)合后表現(xiàn)出蛋白激酶活性，可以使多種蛋白質(zhì)底物磷酸化。 將該細胞提取液注射到新的未成熟的卵母細胞中，檢測該卵母細胞是否能夠被誘導(dǎo)成熟，若能，則證明該細胞提取液中存在 MPF。 說明 MPF的活化及其在細胞周期調(diào)控中的作用。 答案要點： MPF 是由 cyclinB 和 CDK1 蛋白結(jié)合而成的二聚體， CDK1 在周期中的含量相對穩(wěn)定， cyclinB 的含量則出現(xiàn)周期性的變化：一般在 G1晚期開始合成，通過 S期其含量不斷增加，到達 G2期，其含量達到最大值。 CDK1只有與 cyclinB結(jié)合都有可能表現(xiàn)出激酶活性， 因此 MPF的活性依賴于 cyclinB含量的積累。 CyclinB合成后與 CDK1結(jié)合， CDK1有三個位點被磷酸化（ 14位的蘇氨酸、15位的酪氨酸、 161 位的蘇氨酸）后仍不具備激酶活性，此時稱為前體 MPF，經(jīng)過 14位的蘇氨酸和 15位的絲氨酸去磷酸后， MPF才表現(xiàn)出活性。 CDK1 激酶通過使某些蛋白質(zhì)磷酸化，改變其下游的某些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和啟動其功能，實現(xiàn)其調(diào)控細胞周期的目的。 CDK1 激酶催化底物磷酸化有一定的位點特異性。它一般選擇底物中某個特定序列中的某個絲氨酸或蘇氨酸殘基。 CDK1激酶可以使許多蛋白質(zhì)磷酸化， 其中包括組蛋白 H1，核纖層蛋白 A、 B、 C，核仁蛋白等；組蛋白 H1 磷酸化，促進染色體凝集；核纖層蛋白磷酸化，促使核纖層解聚；核仁蛋白磷酸化，促使核仁解體等。 試例舉人類在研究細胞周期調(diào)控初期進行的一系列重要實驗。 答案要點： 染色體的早期凝集： 20 世紀 70 年代初， Johnson 和 Rao 將 Hela細胞的 M期細胞與間期細胞進行融合，可引起間期細胞核染色質(zhì)凝集，也即染色體早期凝集。說明 M 期細胞具有促進間期細胞進行分裂的因子，即成熟促進因子(MPF)。 非洲爪蟾卵母細胞孕酮刺激實驗： 1971 年， Masui 和 Markert 用非洲爪蟾卵為材料進行實驗，發(fā)現(xiàn)在成熟的卵母細胞的細胞質(zhì)中，存在可以誘導(dǎo)卵母細胞成熟的物質(zhì)，他們將這種物質(zhì)稱為促成熟因子，即