第八章细胞核与染色体复习题
基本概念：
核纤层：是位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维蛋白网络。核纤层由一至三种核纤层蛋白多肽组成。在细胞周期过程中，核纤层伴随着核纤层蛋白的磷酸化和去磷酸化而发生着解体和重建的变化。
核孔复合体：是镶嵌在内外核膜融合出形成的和孔上、直径约为120~150nm的一种复杂结构。他是核质之间物质交换的双向选择性通道。
核定为信号：指亲和蛋白具有的、能保证其整个蛋白质分子通过核孔复合体而转运到细胞核内的一段特殊氨基酸序列。第一个被确定序列的核定位信号来自猴肾病毒SV40的T抗原。核质蛋白：是一种大分子五聚体、耐热的可溶性蛋白质。最早由Laskey等人于1978年在非洲爪蟾卵母细胞的核中大量存在。核质蛋白经水解可分为两部分，五聚体的核心是抗蛋白酶的，而每条尾巴则为蛋白酶敏感区。如果五聚体的尾巴全部消化掉，则这种蛋白质不能进入细胞核中；若注射入细胞核中，也不被转运而留在核中；但只要留有一条尾巴。即能积累于核中。
核质蛋白对DNA与组蛋白组装成核小体是必不可少的。若缺少核质蛋白质，DNA与组蛋白在组装过程中会产生沉淀而不能形成正常核小体。核质蛋白的作用在于即能促进组蛋白与DNA的相互作用，又可避免DNA与组蛋白间因强静电吸引而形成非特异性结合的不溶性聚合物。但它本身并不参与核小体的组成。
染色质：建起细胞核中的DNA与蛋白质形成的复合物，其基本单位是以组蛋白八聚体为核心、DNA环绕其外两周所形成的核小体结构。他在有丝分裂时浓缩成染色体。
核定位信号：指亲核蛋白具有德、能保证其整个蛋白质分子通过核孔复合体而转运到细胞核内的一段特殊氨基酸序列。第一个被确定序列的NLS来自猴肾病毒（SV40）的T抗原。核糖核蛋白颗粒：在电子显微镜下可以看到基因转录产物一旦出现立即与细胞核内的蛋白质结合，大约每500个核苷酸与蛋白质形成一个直径为20nm左右的复合颗粒。MRNA前体的加帽、接尾、剪切、输出核孔直至mRNA在核糖体中翻译和降解等都是在RNA与蛋白质形成的复合物中进行的。这种RNA与蛋白质形成的复合物统称核糖核蛋白颗粒。
ALU家族：是人类和哺乳动物基因组中一组约300bp长、散在的短重复序列，此序列内常含有ALU内切酶的切点。在人类基因组中约有50~70万个ALU拷贝,相当平均大约每隔4kb 就有一个ALU序列.ALU序列具有种属特异性.
小卫星DNA:由几十个核苷酸顺序重复组成的一种多态性简单序列,重复3000次之多,也叫可变数目的串联重复顺序,常用作个体鉴定的DNA指纹图谱基础.另外发现小卫星序列的改变可以影响邻近基因的表达。
微卫星DNA：由前后排列的二、三或四个核苷酸重复单位顺序排列组成的简单串联重复序列，串联簇长度多为50~100bp。人类基因组中至少有30000个不同的微卫星位点，呈高度微卫星多态性，不同个体间有明显差别，但在遗传上却是高度保守的，因此，可作为重要的遗传标志，用于构建遗传图谱。
高速泳动族蛋白：有些书上又称为高迁移率组蛋白。是一族电泳速度快的非组蛋白。其分子众多具有三个a螺旋结构组成boomerang-shaped结构模式，具有弯曲DNA的能力，能通过弯曲DNA、促进与邻近位点相结合的其他转录因子的相互作用而激活转录。因此具有HMG 框结构的转录因子又称为构件因子。
亮氨酸拉链：常见于DNA结合蛋白中的二聚体化结构域。在这类蛋白肽链的羧基端约有35个氨基酸残基形成a螺旋，每两圈有一个亮氨酸残基，这样，在a螺旋一侧的亮氨酸残基排列一排，两个蛋白肽链的a螺旋之间的疏水作用力形成一条拉链状结构，但这类蛋白与DNA
结合的结构域不是拉链区，而是与拉链区相邻的N端带正电荷的碱性区。
锌指模式：是DNA结合蛋白中常见的一类结构模式。在约30个氨基酸残基的一段肽链中由两对半胱氨酸或一对半胱氨酸和一对组氨酸的侧链与Zn2+形成配位键而构成一个锌指。每个锌指单位是一个DNA结合结构域，由其C端形成的a螺旋负责与DNA结合。
染色体骨架：是指染色体中由非组蛋白构成的结构支架。骨架四周是DNA放射环；DNA 放射环的根部结合在染色体骨架上。染色体非组蛋白骨架在维持中期染色体的基本形状和将DNA组织成染色体方面起重要作用。
染色质Loop结构域：在蛋白质形成的染色体轴上，由直径30nm的螺旋管环化形成一系列Loop结构域，每个Loop结构域含有3X104~1X105bpDNA,这种结构域又称为DNA复制环,被认为是染色质高级结构的一般特征.
着丝粒：是染色体上的一种重要关键结构，它连接两个染色单体，并将染色体分为两臂，而且与细胞分裂时染色体的分配有密切关系。着丝粒是一种高度有序的整合结构，至少包括三种不同的结构域：着丝粒结构域、中央结构域和配对结构域。
端粒：端粒是线性染色体端部的特化结构，由端粒DNA和端粒蛋白构成，端粒DNA含有短的富含G的串联重复序列，端粒蛋白主要是端粒酶，为一种核糖核蛋白，具有反转录酶的性质，可保证染色体DNA完全复制。端粒的生物学作用在于维持染色体的稳定与其在核内的空间排列。
端粒酶：又称端粒蛋白，由RNA和蛋白质构成的一种核糖核蛋白，该酶能够识别染色体端粒重复序列的富含G的DNA单链，并以该酶本身富含C的RNA片段为模版，使端粒富含G的DNA链按5‘---3’方向延长，从而解决染色体端粒序列伴随复制而不断缩短的问题。自主复制DNA序列：是染色体中能保证DNA分子顺利自我复制的特殊核苷酸序列，他首先在酵母基因组DNA序列中发现，它能使含有这一序列的重组质粒高校转化酵母细胞，并能在酵母中独立于宿主染色体而存在。根据不同来源的ARS的DNA序列分析，发现它们都具有一段11~14bp左右的同源性很高的富含AT共有序列，而且这段共有序列上、下游各200bp左右的区域是维护ARS功能所必需的。
人工微小染色体：指采用分子生物学技术把真核细胞染色体的复制起始点、着丝粒、端粒这三种DNA关键序列相互搭配或改造而构成的微小染色体。
B染色体：B染色体又称超数染色体，是指在有些动植物细胞中数目不等的比A染色体小，互不同源，在减数分裂中也不互相配对的超额染色体，多为以染色质构成，据遗传惰性，对生物的表型一般影响不大。
核型模式图：将一个染色体组的全部染色体逐个按其特征绘制下来或用摄影方式记录下来，再按染色体长短、形态等特征排列起来的图示，称作核型模式图，它代表一个物种的核型模式。
负超螺旋：指DNA双链的空间扭曲方向与其双螺旋结构中两条DNA链间的折叠方向相反。如果方向相同，则为正朝螺旋。
多线染色体：染色体持续复制过程中由于复制产物未彼此分离所致。例如，果蝇唾液腺染色体可连续复制10次，导致1024个拷贝平行排列。在光镜下该染色体中呈现出深色、致密的染色体带，其间隔为浅色、疏松的间带。由于比普通染色体大得多且长，故又称为巨大染色体。
灯刷染色体：是卵母细胞进行减数第一次分裂时停留在双线期的染色体，他是一个二价体，包含四条染色单体，其染色体轴由染色粒轴丝构成。在每条染色体周围有很多从染色粒伸出的近似对称的侧环，而使整个染色体像一个灯刷。每个环相当于一个环状结构域。在环上正在进行着RNA的转录。
随体：指位于染色体末端的球形染色体节段，通过次缢痕区域染色体主体部分相连。它是识
别染色体的重要形态特征之一，有随体的染色体称为SAT染色体。
核仁周期：在细胞周期中，核仁是一种高度动态的结构，细胞进入有丝分裂时，核仁变小，在前期结束时随着染色质凝集，核仁解体，所有RNA合成停止；在有丝分裂末期，rRNA 合成重新开始，形成小的分散的前核仁体，到G1完成核仁重建。这一动态过程称为核仁周期。
DNA酶I超敏感位点：指用很低浓度Dnase I处理染色质时,切割将首先发生在少数特异性位点,这样的位点即称为DNA酶I超敏感位点.它是活性染色质的特点,实际上,DNA酶I超敏感位点是一段100~200bp的DNA序列特异暴露的染色质区域.
活性染色质:指具有转录活性的染色质,其核小体构型往往变得比较松散.便于转录调控因子与其顺式调控元件结合和RNA聚合酶在模板上滑动.
限制性片段长度多态性（RFLP）:指基因组中特定的或相对保守的DNA序列上,由于个体、群体或种属间DNA的差异而在限制性酶酶解时产生不同长度酶解片段，通常指并不引起表型差异的遗传多态性。在某些疾病状态下，与疾病相关基因或脆性位点上的DNA正巧与某个内切酶切点有关，此时酶切片段长度的改变，有可能用于协助疾病诊断或发现突变位点。种属间印迹：用Southern印迹法检测某一种属的DNA探针与来自多个种属基因组DNA杂交的活性。
常染色质：是转录活跃的DNA部分，在间期细胞核中为解旋的细纤维丝，折叠盘曲度小，分散度大。常染色质含有单一和重复顺序的DNA，在一定条件下可以进行复制和转录，是正常情况下经常处于功能活跃状态的染色质。
异染色质：是指间期或分裂前期核内染色很深的块状结构。异染色质的DNA分子与组蛋白等紧密结合，螺旋缠绕紧密，很少转录，功能上处于静止状态，是低活性的染色质。在分裂期，异染色质位于着丝粒、端粒或在染色体臂的常染色质之间。
动粒：是指在主缢痕处两条染色单体的外侧表层部位的特殊结构。是纺锤丝微管的连接处，是微管蛋白的组织中心之一。动粒的超微结构可分外、中、内三层。外层电子密度中等，纺锤丝微管主要与外层相连，少数微观伸入外层以内；中层的电子密度低，是一些无结构的亮区；内层电子密度高，是一些类似于染色质的颗粒状结构。
核仁组织者区：是存在于细胞内特定染色体区段，常位于染色体端部的次缢痕处，含有主要rRNA基因，是产生核仁的部位。人类染色体rRNA基因家族位于5对染色体的随体内侧（13，14，15，21，22）。产生的核仁可融合形成一个大的核仁。
问答题：
1细胞核的基本结构及主要功能
细胞核主要是由核被膜、染色质、核仁及核基质组成，核被膜位于间期核的最外层，是细胞核与细胞之间的界膜。由于它的特殊位置决定了他的两方面的功能：
第一，核被膜构成了核、质之间的天然选择性屏障，它将细胞分成核与质两大结
构与功能区域；DNA复制、RNA转录和加工在核内进行，蛋白质翻译则局限在细胞质中，这样就避免了相互干扰，使细胞的生命活动更加秩序井然，同时核被膜还能保护核内的DNA 分子面受由于细胞骨架运动所产生的机械损伤，第二，核被膜并不是完全封闭的，核质之间有频繁的物质交换和信息交流。这主要是通过核被膜的核孔复合体进行的。在核膜的下方连接着核纤层，核纤层为核膜与染色质提供了结构支架。
染色质是指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是间期细胞核遗传物质存在的形式。染色体是指细胞在有丝分裂活减数分裂过程中由染色质聚缩成的棒状结构，实际上，两者之间的区别主要并不在于化学组成上的差异，而在于包装程度不同，反映了他们出于细胞周期中不同的功能阶段，在真核细胞的细胞周期中大部分时
间是以染色质形态而存在的，染色质中的DNA分子携带着遗传信息，染色质中的蛋白质负责DNA遗传信息的组织、复制和阅读，其中组蛋白是基本结构蛋白，与DNA非特异性结合；非组蛋白是序列特异性DNA结合蛋白，是重要的基因调控蛋白，它们具有不同的结构模式，形成不同的DNA结合蛋白家族。
核仁是真核细胞间期核中最显著的结构，普遍存在三种组分：纤维中心、致密纤维组分和颗粒组分。新近比较一致的看法是纤维中心是rRNA基因存在的位点，转录主要发生纤维中心和致密纤维组分的交界处。初始rRNA的转录物首先出现在致密纤维组分中，在那里加工；某些加工的步骤也发生在颗粒组分的地方，并负责将rRNA和核糖体蛋白装配成核糖体亚单位.所以颗粒组分代表核糖体亚单位成熟和储存的位点,核仁的主要功能涉及核糖体的生物发生,包括rRNA合成\加工和核糖体亚单位的装配.
在真核细胞的核内除染色质、核膜和核仁外，还有一个以蛋白质成分为主的网架结构体系，即核基质，这一结构体系与DNA复制、基因表达和染色体包装与构建有密切关系。
综上所述：细胞核是遗传信息储存的场所，在核内进行基因复制、转录和转录初产物的加工，从而控制细胞的遗传与代谢或活动。
2.核孔复合体的结构及其功能。
核孔复合体主要有以下四种结构组分：一是胞质环，位于核孔边缘的报纸面一侧，又称外环，环上有8条短纤维对称分布伸向胞质。二是核质环，位于核孔边缘的核质面一侧，又称内环，内环结构比外环复杂，环上也对称地连有8条细长的纤维，向核内深入，并在末端形成一直径为60nm的小环，小环由8个颗粒组成，这样整个核质环就像一个捕鱼笼养的结构。三是辐，由核孔边缘伸向中心，呈现辐射状八重对称。其结构较为复杂。四是拴，或称中央拴，位于核孔的中心，呈现颗粒状或棒状。由于推测它在核质交换中起一定作用，所以还把它叫做transporter。由上述可见，核孔复合体对于垂直于核膜通过核孔中心得轴呈辐射状八重对称结构，而相对于核膜平面则是不对称的，这与其在功能上的不对称性是一致的。
从功能上讲，核孔复合体可看作是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，并且是一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道。双功能表现在它有两种运输方式：被动运输和主动运输。双向性表现在既介导蛋白质的入核运转，又介导RNA、核糖核蛋白颗粒的出核转运。（1）核孔复合体作为被动扩散的亲水通道，其有效直径为9~10nm，离子、小分子以及直径在10nm 以下物质原则上可以自由通过。（2）
核孔复合体主动运输的选择表现在以下三个方面：a.对运输颗粒大小的限制。其有效直径的大小是可被调节的，b.通过核孔复合体的主动运输是一个信号识别与载体介导的过程，需消耗ＡＴＰ，并表现出胞核动力学特征，c.通过核孔复合体的主动运输具有双向性，即核输入和核输出。它既能把复制、转录、染色体构建和核糖体蛋白等运输到核内；t同时又能将翻译所需的RNA、装配好和核糖体亚单位从核内送到细胞质。
3.蛋白质可以两种方式在核内积累。
首先一种是被动扩散到核内并与核内组分结合；另一种是主动运输到核内。为了验证这两种和输入机制，可以设计如下实验：将带有放射性标记的核脂蛋白分别注射到蛙卵母细胞的细胞质和细胞核中，如书上的图所示。
问题1.核质蛋白分子那一部分负责其在核内定位？为什么？
我们从图中可以看出，负责核质蛋白定位在细胞核内的信号肯定在蛋白肽链尾部序列。因为在进行胞质注射时，仅有去掉尾部的核脂蛋白不能进入核内，而保留有尾部甚至只保留一条尾部肽段的核质蛋白都可以进入到核内。
问题2.这些实验如何区分两种核质蛋白的和输入机制？是由核定位信号所指导的主动运输，还是由于被动扩散进入核内并与核内组分结合？
实验表明，核质蛋白尾部带有核定位信号，而且核质蛋白在核内的积累不是被动扩散的结果。
完整核质蛋白分子和具有部分尾部的样品所得到的结果在两种注射方式中相同，这说明核质蛋白尾部带有核定位信号序列或带有核内结合位点。否定被动扩散的关键实验是仅有头部的核质蛋白的实验结果，在胞质注射的情况下，他不能再核内积累，这并不是因为头部缺少核内组分的结合位点，因为在进行核注射时，仅有头部的核质蛋白也能滞留在核内。
4.基于与DNA结合的蛋白质区域，DNA结合蛋白至少可分为哪些类型？
到目前为止已鉴别的DNA结合蛋白基于他与DNA结合区域的不同至少可以分为五大类型：（1）DNA结合蛋白中最大的一类是具有折叠成螺旋-转角-螺旋域（Helix-turn-helix domain,HTH domain）的氨基酸序列。HTH域称为同源域，而编码HTH域基因
的部分称为同源框。带有同源框的基因称为同源基因，因为这些基因中发现的
第一个是促进大多数动物中同源体节（昆虫的腹节）分化的。同源基因的产物
被称为同源蛋白。这种蛋白质与DNA结合时，形成对成的同型二聚体结构模
式。构成同型二聚体的每个单体由20个氨基酸的小肽组成a螺旋-转角-a螺旋
结构，两个a螺旋相互连接构成β转角，其中，羧基端的a螺旋为识别螺旋，
负责识别DNA大沟的特异碱基信息，另一个螺旋没有碱基特异性，与DNA磷
酸戊糖链骨架接触。在与DNA特异结合时,以二聚体形式发挥作用,结合靠蛋白
质的氨基酸侧链与特异碱基对之间形成氢键.
（2）第二类DNA结合蛋白具有一个或多个锌指结构域.每个鋅指结构域单位是在约30个氨基酸残基的一段肽链中有两对半胱氨酸或一对半胱氨酸和一对组氨酸
与Zn2+形成配位键构成的.每个锌指单位是一个DNA结合结构域,由其C端形成
的a螺旋负责与DNA结合.转录因子TFIIIA和SPI具有锌指结构域;大多数类固
醇激素受体具有一个或多个锌指结构域;果蝇类固醇激素—蜕皮激素的受体是
一个螺旋-鋅指蛋白.
（3）第三类DNA结合蛋白具有亮氨酸拉链,这类蛋白质是作为二聚体来起作用.在每个蛋白肽链的羧基端约有35个氨基酸残基形成a螺旋,每两圈(7个氨基酸残基)
有一个亮氨酸残基,这样,在a螺旋一侧的亮氨酸残基排成一排,两个蛋白肽链的a
螺旋之间靠亮氨酸残基之间的疏水作用力形成一条拉链状结构.但这类蛋白质
与DNA结合的结构域不是拉链区,而是与拉链区相邻的N端带正电荷的碱性区.
真核生物中启动DNA复制和激活mRNA合成的转录激活物属于这类DNA结
合蛋白如,Myc、Fos和Jun。
（4）第四类属于螺旋-环-螺旋结构域（helix-loop-helix motif,HLH）,这一结构模式广泛存在于动植物DNA结合中。HLH由40~50个氨基酸组成两个两性a螺旋，
两个a螺旋中间被一个或几个β转角组成的环所分开。每个a螺旋由15~16个
氨基酸组成，并含有几个保守的氨基酸残基。具有疏水面和亲水面的两性a螺
旋有助于二聚体的形成。A螺旋邻近的肽链N端也有带正电荷的氨基酸碱性区
与靶DNA大沟结合。具有螺旋-环-螺旋结构的蛋白家族成员之间形成同源或异
源二聚体是这类蛋白质与DNA结合的必要条件，缺失a螺旋的二聚体不能牢
固结合DNA。具有这类结构模式的转录因子如哺乳类的MyoD、昆虫的AC—S
等。
（5）第五类具有HMG框基序（HMG-box motif）。该结构具有三个a螺旋组成boomerang-shaped 框结构模式，具有弯曲DNA的能力。能通过弯曲DNA、促
进与邻近位点相结合的其他转录因子的相互作用而激活转录，因此，具有HMG
框结构的转录因子又称为“构件因子”。SRY属于这类蛋白质。
5．比较组蛋白与非组蛋白的特点及其作用。
组蛋白与非组蛋白是构成染色质结构的两类中药成分，但他们具有明显的区别，现归纳
如下：
组蛋白非组蛋白
氨基酸组成富含Arg、Lys等碱性氨基酸没有典型的特征性氨基酸组成
与DNA 不要求特异性核苷酸序列与特异的DNA序列相结合
结合性质
种类一般为五种，且高度保守具有多样性和异质性
功能主要参与维系染色质结构及较具有多种功能，包括基因表达的调控和简单的基因调控作用染色质高级结构的形成
6.在增殖的真核细胞中，对于DNA片段的增殖、维持和正确分配需要什么特殊的DNA序列？
任何DNA片段增殖和维持需要一个或多个复制的起始位点和特殊的末端，即端粒。复制位置起点是特殊的DNA序列，在此起始DNA的复制。端粒是保护线形染色体末端，以免被细胞内从末端降解核酸的外切酶所降解。在细胞周期中，如果他们具有着丝粒，DNA 分子就能平均分配进入子代细胞。因此上述三种DNA片段被称为染色体DNA的三种功能元件或三种关键序列。
通过加上自主复制序列、端粒和着丝粒，任何DNA片段都可被构建成人工染色体。大量的酵母人工染色体以此方式被构建。这些人工染色体最小尺寸似乎约为100000碱基对。
7.什么是端粒？在线性真核染色体末端的RNA引物如何被DNA置换的？
真核细胞染色体末端形成一种特殊的结构成为端粒。他们是由短的串联重复的核苷酸序列构成。在某些情况下，每个链的末端被共价连接，从而保证该末端免受外切核酸酶的降解。
如原生动物四膜虫染色体末端的重复序列是5‘TTGGGG3’。在其端粒有数百个这样的重复序列。一条链的3‘端被一个特殊的酶所延伸，这个延伸了的末端能自身形成氢键，因此该末端具有发卡结构。
为了完成染色体复制，在染色体每个末端的RNA引物被除去并且以DNA置换。虽然，RNA 引物可被外切核酸酶除去，但是，没有任何一个正常的DNA聚合酶在没有引物存在的情况下合成DNA。有一种特殊类型的DNA聚合酶成为端粒酶，它由蛋白质和一个RNA分子（由此蛋白质部分以该RNA的一段作为模版反转录为端粒的重复DNA片段）
构成。进而延伸出端粒的一条链，与此链互补的另一条链是由DNA聚合酶以此链为模板合成的。
有一模型提出：一条链的5‘端的RNA引物被外切核酸酶消化。端粒酶通过其所含的RNA亚单位模板（3‘AAAACCCCAACUUA5’）与DNA的5‘TTGGGG3’相结合。催化加上另外的重复5‘TTGGGG3’。在某些情况下，这新合成的DNA可形成发卡结构，它可作为新的引物其作用。这个多G片段能形成非Watson-Crick碱基配对。即形成A=T和G=C 以外的任何配对。填充缺口的DNA聚合酶β或DNA聚合酶ε利用发卡结构末端的3‘-OH 作为一个引物来填补端粒末端的另一条链。
8.什么是常染色质和异染色质？在DNA复制和基因表达的过程中，他们的作用是什么？
异染色质是高度浓缩的染色质，除了在DNA复制过程中他被去凝集，异染色质在整个细胞
周期中保持凝缩的形式。因其凝缩状态与有丝分裂染色体相似，所以，在间期可用光学显微镜观察到异染色质。处于异染色质转台的大多数基因不表达，与之相反，常染色质是去凝聚染色质，它以螺旋管形式或伸展的核小体形式存在。常染色质是“真”染色质，在光学显微镜下他显现分散的颗粒状。伸展的核小体形式中的常染色质可以复制和表达，而在螺旋管形式中的却不能。
在哺乳动物中，雌性动物的细胞有两个X染色体，而雄性动物中的细胞中有一个X染色体和一个Y染色体，雌性细胞中的其中一条X染色体，一般以异染色质形式存在。高浓缩的X染色体常被称为Barr体，由于像大多数染色体那样高度浓缩，Barr体上的基因几乎不被表达。对于细胞具有一个高浓缩X染色体，一个可能的解释是，这是为了保持雌性细胞中基因产物与雄性细胞同样的平衡状态。
9. 试述从DNA到染色体的包装过程。
在真核细胞内，DNA与蛋白质等构成染色体的包装过程如下：由直径为2nm的DNA与组蛋白八聚体结合构成核小体，在组蛋白H1的介导下核小体彼此连接
形成直径约为10nm的核小体串珠结构，这是染色质包装的一级结构。不过在生活细胞中，染色质很少以这种伸展的串珠状形式存在，而以30nm的染色质纤维形式存在，称为螺旋管，螺线管是由直径10nm的核小体串珠结构螺旋盘绕，形成的每圈6个核小体，外径30nm，内径10nm，螺距11nm的结构。螺线管是染色体的二级结构。对这两级结构目前已取得一致的看法。但对30nm的螺线管如何进一步包装成染色体尚有不同意见。多极螺线模型认为：螺线管进一步螺旋化形成直径为0.4微米的圆筒状的超螺旋管，然后再进一步螺旋折叠，形成染色单体。而染色体骨架-放射环结构模型认为，螺线管进一步包装成染色体时不时形成超螺线管，而是形成DNA复制环，每18个复制环呈放射状平面排列，结合在核基质上形成微带。微带是染色体高级结构的单位，大约106个微带沿纵轴购建成子染色体。
应该指出，上述两种关于染色体高级结构的组织模型虽然都有一些是言语观察的证据，但仍处于假说阶段，还需进一步的研究。
10.活性染色质的主要特点
根据对活性染色质蛋白组分的生化分析发现：（1）活性染色质很少有组蛋白H1与其结合；（2）活性染色质的4种核心组蛋白虽然以常量存在。但是与非活性染色质相比较，活性染色质上组蛋白乙酰化程度高；；（3）与非活性染色质相比，活性染色质的核小体组蛋白H2B 和少被磷酸化；（4）核小体组蛋白H2A在许多物中包括果蝇和人的活性染色质中很少有变异的形式存在；（5）HMG14和HMG17只存在于活性染色质中，与DNA结合。平均每10个核小体中有一个核小体是与HMG14和HMG17结合的，其氨基酸序列在进化中高度保守，表明他们有重要功能。另外，活性染色质还具有DnaseI的超敏感位点，既存在有100~700bp 的DNA序列特异暴露的染色质区域，它在启动子附近，并与启动子功能有关。
11.染色质结构与基因转录的关系
染色质具高度有序、折叠盘曲、包装致密的结构。因而转录作用的进行需要染色质包装的“松弛”，使一套转录装置与基因的起始能够接触，而发生转录作用。因此一般来说，处于高度折叠或凝聚状态的异染色质中，基因表达是不活跃的。真核生物可以通过异染色质化关闭某些基因的表达。在间期核中，伸展和疏松的常染色质部分是转录的的部位。DNaseI 超敏位点的存在是活性染色质的特点之一。现已知道，超敏位点实际上是一段100~200bp的DNA 序列特异暴露的染色质区域，是重要的转录调控和转录因子最可能结合的部位。或染色质的另一个特点是其DNA分子上具有低水平的甲基化，基因的非活化状态可能是由于染色质上基因的起始位点被甲基化所造成。染色质中组蛋白八聚体的N-端都暴露在核小体之外，某些特殊的氨基酸残基会发生乙酰化、甲基化、磷酸化和ADP和糖基化等修饰。这些集团修饰的意义，一是改变染色质的结构，直接影响转录活性；二是核小体表面发生改变，使其他
调控蛋白易于和染色质相互接触，间接影响转录活性。一般认为，组蛋白的乙酰化作用，特别是H3和H4的乙酰化，与基因活化密切相关；三种组蛋白，即H2A、H1和H3的磷酸化与细胞增殖有关。
12.什么是着丝粒？他与动力有何差别？他们的功能是什么？
着丝粒是有丝分裂或减数分裂中的染色体高度压缩的一个区域，在此纺锤体纤维与其结合，由复杂的DNA序列和特定的蛋白质共同构成了着丝粒。发育的面包酵母的着丝粒长度约为220个碱基对，并且通过多种与其余DNA结合组蛋白有明显区别的蛋白质共同保护其免受限制酶的消化。虽然着丝粒区域通过特殊的蛋白质保护其免受限制性内切酶的攻击，但该区域没有核小体而且被去凝聚。这似乎说明了在有丝分裂和减数分裂过程中着丝粒区域被高度索债原因。着丝粒的220对碱基基序两侧是限制性内切核酸酶敏感位点，该位点的功能也许是促进DNA的断裂，有助于染色单体在后期的相互分离。
啤酒酵母的着丝粒含有一个约120个碱基对的核心区域，它由三个区域构成：一个是在后期染色单体分离所必需的（8个碱基对长）；第二个由超过90%的A=T碱基对构成，它是微管与动粒结合所必需的（约85个碱基对）；第三个是微管与动粒结合所必需的。
对不同有机体的着丝粒结构及其与微管的相互作用的分析，提示着丝粒有显著的多样性。例如裂殖酵母的着丝粒区域非常大，含有碱基对数量在40000——80000之间。这些着丝粒由大量的重复序列构成并且组成多种联合体。在核心序列周围至少有四种不同的序列已经被鉴别；在有人染色体的着丝粒DNA由a卫星DNA组成，重复单位171bp，每一着丝粒串联重复2000~3000次，可达250kb至400kb；最后一个特点是啤酒酵母的着丝粒区域不能与多细胞真核生物的微管相互作用。
与有丝分裂和减数分裂着丝粒区域有关的蛋白质复合物称为动粒。动粒与纺锤体微管束结合；他们只能在电子显微镜的帮助下才被看到。动粒的变化很大，在许多动物细胞中，动力是约2微米直径的盘状结构，这些动力有明显不同的三层结构，一是一个40~60nm内层与着丝粒相关蛋白接触；另一个是25~30nm的中心层，其功能不清楚；再一个是40~60nm的外层，他与微管的末端相连。微管贯穿这三层动粒盘。通过用咖啡因处理间期细胞可使动粒从染色体分离。在大多数较高级的真核生物中，有15~35个微管与一个动粒的外层相连。例如，人类动粒约与15个微管结合，而酵母的动粒置于一个微管结合。
较高等植物中的动粒是球形结构，它围绕着每个染色单体的着丝粒而形成。在这些动粒中已发现一些轮廓不清的层。在许多真核生物中，由于蛋白质太稀少或在制备过程中被裂解，所以没有看到动粒。
在细胞增殖时，着丝粒及其相连的动粒对于真核染色体的分布和平均分配是必需的。动粒不仅仅在前期与微管结合，还在后期促进微管的解聚。该活性牵引染色单体移向两极。
13.简述人工染色体的构建及其意义。
酵母人工染色体是20世纪80年代后期发展起来，并于1990年底逐步完善的大片段外源DNA 克隆体系。是用具有完整着丝粒、端粒和自主复制序列功能的DNA片段组成的人造染色体。YAC载体中除含有酵母4号染色体的着丝粒和自主复制序列成分以及来自四膜虫的可用作端粒的TEL序列之外，还有从转化酵母菌群中筛选含YAC的酵母菌株时使用的选择标记URA3、TRP1和SUP4。SUP4
为Trp tRNA基因的一个赭石突变抑制基因。在ade-2赭石突变宿主中，没有外源基因插入时，抑制基因表达，受体菌为ade+,形成白色菌落；外源基因插入时，抑制基因遭破坏，为ade-,形成红色菌落。URA3和TRP1为营养选择标记，分别位于YAC的左右两臂。这样只有含YAC的受体菌才可以在选择培养基上形成赭石色菌落。
YAC载体上插入的外源DNA片段通常可达200~1000kb,甚至更多，并能在酵母中稳定复制，在细胞分裂和减数分裂过程中具有与天然酵母染色体一样的稳定性。因此，YAC技术现在
已成为构建复杂基因组文库的有力手段和最好体系。YAC克隆成为基因组结构分析和基因克隆的主要材料。
是非题：
1.常染色质指间期核内的具有转录活性的染色质。（X）
2.核纤层蛋白纤维主要是由非组蛋白组成(X)
3.常染色质的基因如重组在异染色质区附近，则基因的转录活性被抑制。（V）
4.染色体中核酸酶超敏感位点常位于两个核小体之间的连接DNA上。（X）
2.在灯刷染色体中，大多数染色质形成侧环，是活跃转录的；有少数染色质在
染色粒处高度聚缩，处于转录非活性状态。（X）
3.要确保染色体在细胞世代中的稳定性必须具有ARS、CEN和TEL三种关键
序列。（V）
4.四种核小体组蛋白，在进化上十分保守，没有种属及组织特异性。（V）
5.在转录上失活的染色体区域凝聚成相对抗核酸酶的形式，成为异染色质（X）
6.已有证据证明，核仁FC中的染色质没有组蛋白，也不形成核小体。（V）
术语题：
1.在间期不解凝聚的DNA (异染色质)
2.在间期不解凝聚的X染色体（Barr体）
3.线性真核染色体的末端。（端粒）
4.在细胞分裂过程中，正确分割所需的真核染色体上的位点。（着丝粒）
5.维持和完成真核染色体末端所需的酶。（端粒酶）
6.真核染色体复制起始位点（自主复制序列）
7.用于描述着丝粒在一个末端的染色体的形容词。（端着丝粒）
8.以螺旋-转角-螺旋域与DNA结合的和决定一个动物节片特征的DNA结合蛋
白质（同源染色体）
9.编码某些DNA结合蛋白质螺旋-转角-螺旋域的DNA。（同源框）
《染色体变异》概念教学设计案例 一、教材分析： 1、教材内容 “染色体变异”是现行高中《生物》（人教版）第六章“遗传和变异”中的第四节内容，讲述了染色体结构和数目两方面的变异。教材前后涉及了染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等概念，其中染色体组是本节内容的核心概念，是学习其他概念的基础和关键。 2、教材地位 本节内容与前面学习的有丝分裂、减数分裂和受精作用、个体发育、植物杂交技术、组织培养技术、生长素在农业生产上的应用等知识有联系，也是学习第五节“人类遗传病和优生”的基础，还与生产、生活和人类的健康知识有关，对学生有着相当大的吸引力。因此，本节教学通过设置问题情景，让学生观察、动手、思考和讨论，不仅可以让学生构建生物学的有关概念，而且可以激发学生学习生物科学的兴趣和发展探究学习的能力。 3、教学重点与难点及突破 （1）教学重点和难点： 染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的概念 （2）突破方法： ①通过动画演示、动手操作和打比方，使学生构建染色体组的概念 ②通过具体实例提出二倍体、多倍体和单倍体的概念，再多举例子，使学生明确这些概念之间的区别和联系。 二、学情分析 1、高二学生已经学过染色体、同源染色体、非同源染色体等概念，为染色体组等新概念的建构奠定了认知基础。 2、前面学习的有丝分裂、减数分裂和受精作用、个体发育、染色体是遗传物质的载体、植物杂交、生长素在农业生产上的应用等基础知识，为创设问题情景，新旧知识融会贯通，形成完整的认知结构，开展探究性学习提供了可能。 3、我校大多数学生对学习有热情，但学习的主动性不强，缺乏深层次的思考，对基本概念、过程和原理往往一知半解，不能灵活运用所学知识。因此，教学中应设置好问题情景，让学生观察、动手、思考和讨论，适时引导、适时启发和适时鼓励，由浅入深，建构染色体组等基本概念。 三、教学目标 1、知识目标：
第1讲细胞膜与细胞核(含生物膜的流动镶嵌模型) 知识点一细胞膜的成分、功能和制备 知识点二生物膜的结构 1．对生物膜结构的探索历程(连线) 2．生物膜的流动镶嵌模型
知识点三细胞核的结构和功能 1．结构 2．功能 1．巧记细胞膜的“一、二、三” 2．必记细胞膜的三个关键点 (1)不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同。如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中含量很少或没有。 (2)细胞膜的组分并不是不可变的。如细胞癌变过程中，细胞膜组成成分发生变化，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。 (3)糖蛋白具有识别作用，分布于细胞膜外侧，据此可判断细胞的内外侧。
(4)功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，蛋白质决定了细胞膜的功能特性。 3．巧记细胞核结构和功能的“二、二、五” 4．理清关于细胞核认识的五个误区 (1)物质进出细胞核并非都通过核孔： ①核孔是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道，且该过程需要消耗能量。 ②小分子物质可通过核膜进出细胞核。 (2)并不是所有物质都能进出核孔： 核孔是由多种蛋白质构成的复合结构，表现出明显的选择性，如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。 (3)核仁不是遗传物质的储存场所： 核仁参与rRNA的合成及核糖体的形成，细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上。 (4)原核细胞没有成形的细胞核，没有核仁和染色体，其核糖体的形成与核仁没有关系。 (5)误认为核孔的数量和核仁大小是固定的： 核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数量多，核仁较大。 细胞膜的组成、结构与功能 [过程体验] 如图为细胞膜的结构模型，据此完成(1)～(4)题 (1)图中[a]是糖蛋白，具有细胞识别、保护、润滑等作用。根据a 可以判断细胞膜的内外侧，糖蛋白只分布于细胞膜的外表面。 (2)图中[b]是磷脂双分子层，其疏水性“尾部”相对，亲水性“头 部”向外，构成膜的基本支架。 (3)图中[c]是蛋白质，以镶在表面、嵌入、贯穿形式镶嵌在膜的基本支架上。 (4)不同细胞膜中的蛋白质种类和数量不同，功能越复杂的细胞中，其细胞膜上蛋白质
第十章细胞核与染色体 一、填空题 1、非组蛋白是指与染色体上特异_____结合的蛋白质，它实质上是基因表达的_____。 2、人工染色体应有的关键序列是_____、_____、_____。 3、核膜在细胞进化上有很大的意义，它具有两大功能：_____、_____。 4、在胞质内合成并输入至核内的亲核蛋白，都含有特殊的_____序列，起_____作用。 5、染色体制备的_____技术是由美籍华人_____于1952年发明的。 6、核小体中几种组蛋白是依赖_____、_____力相互作用的。 7、着丝粒与着丝点是两个不同的概念，化学本质也不相同，前者是_____，后者则是_____。 8、核纤层蛋白含有与核纤层蛋白分子行为有关的序列，其中_____与核纤层蛋白在细胞核 内的定位有关，_____与核膜的结合相关。 9、染色体工程是按照一定的设计，有计划_____、_____和_____同种或异种染色体或其一 部分的方法和技术。 10、核小体是染色质包装的基本结构单位，每个核小体单位包括200bp左右的DNA、1个 _____和一分子的_____。 11、细胞核外核膜表面常附有颗粒，且常常与相连通。 12、核孔复合物是特殊的跨膜运输蛋白复合体，在经过核孔复合体的主动运输中，核孔复合 体具有严格的选择性。 13、是蛋白质本身具有的、将自身蛋白质定位到细胞核中去的特异氨基酸序列。 14、核孔复合体主要由蛋白质构成，迄今已鉴定的脊椎动物的核孔复合物蛋白成分已达到十 多种，其中与是最具代表性的两个成分，它们分别代表着核孔复合体蛋白质的两种类型。 15、细胞核中的区域含有编码rRNA的DNA序列拷贝。 16、染色体DNA的三种功能元件是、、。 17、染色质DNA按序列重复性可分为、、等三类 序列。 18、染色质从功能状态的不同上可以分为和。 19按照中期染色体着丝粒的位置，染色体的形态可分为、、、四种类型。 20、着丝粒-动粒复合体可分为、、三个结构域。 21、哺乳类动粒超微结构可分为、、三个区域， 在无动粒微管结合时，覆盖在外板上的第4个区称为。 22、核仁超微结构可分为、、三部分。 23、广义的核骨架包括、、。 24、核孔复合体括的结构组分为、、、。 25、间期染色质按其形态特征和染色性能区分为两种类型：和，异染色质又 可分为和。 26、DNA的二级结构构型分为三种，即、、。 27、常见的巨大染色体有、。 28、染色质包装的多级螺旋结构模型中，一、二、三、四级结构所对应的染色体结构分别 为、、、。 29、核孔复合物是的双向性亲水通道，通过核孔复合物的被动扩散方式 有、两种形式；组蛋白等亲核蛋白、RNA分子、RNP颗粒等
基于概念学习的“染色体变异”（第一课时）教学设计1教材分析 “染色体变异”是人教版高中生物学教材《必修2?遗传与进化》第五章第二节的内容，是在学生学习基因突变和基因重组的内容之后，继续对可遗传变异类型的学习。本节教材包括2个课时的内容，课标中的具体内容主要涉及染色体结构变异、染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等概念及其应用，以及低温诱导植物染色体数目变化的实验。第一课时主要完成染色体结构变异、染色体组和二倍体及多倍体等概念及其应用的教学; 第二课时为低温诱导植物染色体数目变化的实验。第一课时的教学内容概念多，概念之间的逻辑关系密切。如果教师课堂上处理不当，会导致课堂教学结构零乱，影响教学目标的达成。本节内容还与前面学习的有丝分裂、减数分裂和受精作用等知识相联系，也是学生学习“人类遗传病” 一节的基础，与人类的生产、生活和其他知识有着密切的联系。通过本节学习，帮助学生构建更为直观、完整的知识体系，有助于学生对“遗传和变异” 整体理解，起到承前启后的作用。 2概念分析 染色体变异分为染色体结构变异和染色体数目变异。染色体结构变异包括染色体缺失、重复、易位和倒位四种类型。染色体数目变异又分为个别染色体的增减和以染色体组倍数的增减。学生在此基础上进一步学习
染色体组、二倍体、单倍体、多倍体、单倍体育种、多倍体育种等概念。这些概念的形成都以染色体组为基础，因此，“染色体组”是“染色体变异” 一节中的核心概念。本概念的地位十分重要，处于核心地位，并能够有效地组织起相关的事实和其他概念。染色体组”的概念较为抽象和复杂, 与减数分裂的知识密切联系，所以，“染色体组”概念的教学既是本节教学的重点，又是教学的难点。 3教学目标 3. 1知识目标 说出染色体结构变异的基本类型;理解染色体组、二倍体、单倍体、多倍体的概念。 3.2能力目标 培养运用图形说明或阐释抽象知识能力；培养运用生物学相关概念建构概念图能力;培养观察能力和准确语言表达能力;培养合作学习能力。 3.3情感、态度与价值观目标 认识生命现象的多样性和复杂性，激发探究生命现象的兴趣;理解科学、技术和社会之间的关系。 4教学策略 根据本节教学内容的特点，笔者应用了多轮认知教学策略展开教学, 采用概念教学设计。教师以学生原有的概念为教学的起点，以概念转变过程为模型，以概念图为工具，通过利用实例，使用事实，对事实的分析，帮助学生获得“染色体结构变异” “染色体数目变异” “染色体组”等概念, 再通过相关概念的比较、归纳获得“二倍体”“单倍体”“多倍体”等概念。 在概念学习过程中，教师引导学生主动地建构知识，使得学生认知结构的 多轮次的持续改造，促使学生的知识结构、能力结构和心理过程得以不断优化。基本教学流程如图1所示。
第八章细胞核 粗面内质网（rER）相连； 核纤层），决定细 胞核形态； : 内、外膜相互融合形成的环状开口，嵌有核孔复合体 2．核孔复合物 （1）结构 环：胞质环、核质环（核篮）； 辐：柱状亚单位、腔内亚单位、环带亚单位； 中央栓 （2）功能------双向选择性亲水通道 被动运输：孔径10nm，≤60kDa 主动运输：孔径20nm >亲核蛋白的核输入信号：核定位信号(NLS) ；10个氨基酸的短肽，指导亲核蛋白完成核输入后并不切除 （NLS 、NES、信号肽和信号斑) （importinα/β、nucleoporin、Ran—GTP/GDP） >亲核蛋白的入核转运：①亲核蛋白通过NLS识别importin α，与可溶性NLS 受体importinα/β异二聚体结合，形成转运复合物； ②在importinβ的介导下，转运复合物与核孔复合体的胞质纤维结合； ③转运复合物通过改变构象的核孔复合体从胞质面被转移到核质面； ④转运复合物在核质面与Ran-GTP结合，并导致复合物解离，亲核蛋白释放；
⑤受体的亚基与结合的Ran并与importinβ解离，Ran-GDP返回核内再转换成Ran-GTP状态。 >mRNA 、tRNA和核糖体亚基的核输出：核输出信号nuclear export signal （NES）>请说明Ran在亲核蛋白的核输入过程中所起的作用。 ①在细胞质内, 受体(importin)与cargo protein的NLS结合 ②受体/亲核蛋白复合物和Ran-GDP 穿过核孔进入细胞核 ③在核质内，在GEF作用下Ran-GDP 转变为Ran-GTP，并与受体importin结合 ④构象改变导致受体释放出cargo protein ⑤受体-Ran-GTP complex 被运回细胞质, 在GAP 作用下Ran-GTP被水解为Ran-GDP, Ran与受体importin分离 3.核纤层lamina 是位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络 （1）结构和组成：由核纤层蛋白laminA、B、C组成 （2）功能 在间期细胞中，核纤层为核膜提供一个支架； 在分裂细胞中，核纤层的可逆性解聚调节核膜的崩解和重建； 核纤层蛋白磷酸化时，核膜崩解；核纤层蛋白去磷酸化时，核膜重建； 在间期细胞中，核纤层为染色质提供核周锚锭部位，维持和稳定间期染色质高度有序的结构； 调节基因表达，调节DNA修复 二．染色质和染色体 1．组蛋白和非组蛋白 与染色质DNA结合的蛋白质负责DNA分子遗传信息的组织、复制 （1）组蛋白·构成真核生物染色体的基本结构蛋白 富含Arg和Lys的碱性蛋白质，等电点在pH10.0以上， 可以和酸性DNA紧密结合，分为H1, H2A, H2B, H3, H4五种。H2A, H2B, H3, H4为核小体组蛋白，在进化上十分保守，没有种属和组织特异性。H1的种族保守性低，有一定的种属和组织特异性。 Histone在维持染色体结构和功能的完整性上起着关键性的作用。 Histone与DNA在细胞周期的S期合成。DNA复制停止，Histone合成也立即停止。 （2）非组蛋白·主要指导与特异DNA序列结合的蛋白质 富含天冬氨酸、谷氨酸和色氨酸的酸性蛋白质。 占染色体蛋白质的60—70%，在不同组织细胞中的种类和数量都不相同。在整个细胞周期中都有不同类型的非组蛋白合成。 能识别并结合在特异的DNA序列上，识别和结合靠氢键和离子键。 非组蛋白在调节真核生物基因表达，染色体高级结构的形成等方面起着重要的作用。 α螺旋-转角-α螺旋模式 锌指模式 Cys2/His2 锌指单位和Cys2/ Cys2锌指单位
第6讲细胞质与细胞核测试题 1．（2008广东理科基础）细胞内各细胞具有一定的结构和功能，对图8中结构①的叙述，正确的是A．在不同植物细胞内其数量基本相同 B．是植物合成蛋白质的主要细胞器 C．是植物进行光合作用产生有机物的细胞器 D．含有DNA和RNA，是决定植物遗传的基本单位 2、（06江苏）下列有关细胞结构和功能的叙述，错误 ．．的是 A、水稻主动吸收Si需要根细胞膜上的载体协助 B、甲状腺细胞能够接受促甲状腺激素的调节与其细胞膜上的糖蛋 白有关 C、核糖体是细胞内蛋白质的“装配机器”，由蛋白质和mRNA组 成 D、核孔是细胞核和细胞质之间进行物质交换的通道 3、（06江苏）（多选）右图为某高等植物叶肉细胞结构模式图，相关叙述正确的是 A、图中能产生ATP的结构有1、2、5 B、1中产生的一分子C02扩散出来进入2中被利用，穿过的磷脂双分子层的 层数为4层 C、2与4中都含有叶绿素和类胡萝卜素等色素 D、3是遗传物质储存和复制的主要场所，是细胞遗传特性和 细胞代谢活动的控制中心 4、（06广东）不．在内质网上合成或加工的生物分子是 A、抗体 B、胆固醇 C、维生素D D、核酸 5、下图表示真核生物细胞的结构与功能，下列与此相关的叙述，不正确的一项是 A、图中物质A表示蛋白质，物质B表示磷脂 B、E的结构特点是具有一定的流动性 C、图中①的场所是叶绿体，②的场所是线粒体 D、完成③、④、⑤、⑥功能的结构均具有单层膜结构 6. （2008高考广东生物）用高倍显微镜观察黑藻叶绿体时，可见叶绿体 A.具有双层膜 B.呈绿色带状 C.内部有许多基粒 D.呈绿色椭球形 7．（2008上海高考生物巻）（8分）下面是两类细胞的亚显微结构模式图，请据图回答：
第二节染色体变异 一、教学目标 1.知识目标：(1)染色体结构的变异(2)染色体数目的变异 2.能力目标：学会观察果蝇染色体装片。 二、重点·实施方案 1.重点：染色体数目的变异。 2.实施方案：多媒体教具变抽象为具体，让学生抓住关键，学会知识。 三、难点·突破策略 1.难点：染色体组、二倍体、多倍体和单倍体的概念。 2.突破策略：通过生殖细胞中的两套不同的染色体，引导学生从全部染色体的许多特征中抓住共同的关键特征。结合教具及具体实例，搞清难点所在。突破难点，理清思路。 四、教具准备：1.果蝇的精子与卵细胞图；2染色体结构变异和染色体数目变异的知识结构图；3·动物精子形成过程图. 五、学法指导：教师要指导学生仔细观察，与学生谈话，师生互动，共同归纳总结出应得的结论。 六、课时安排：2课时 ---------------------------------------------------------------------------- 第一课时 [一] 教学过程 通过细胞有丝分裂、减数分裂以及受精作用的学习，我们知道每种生物的染色体数目及染色体形态是稳定的。从而保持了遗传性状的相对稳定性。然而一切事物都是变化的，染色体也不例外，当自然条件和人为条件发生改变时，染色体的结构或染色体的数目可以发生改变，从而引起生物性状发生改变。今天，我们来学习这方面的内容。 问：什么是染色体变异？基因突变和染色体变异的异同？ 一、染色体结构的变异 1.猫叫综合征患儿的征状---两眼较低、耳位低下，存在着严重的智力障碍。 教师补充说:患儿哭声轻、音调高，很像猫叫。病因---人的第5号染色体部分缺失。 2出示图:，染色体结构的变异 包括： 在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有4种： ①染色体缺失某一片断（上图1）；
课时规范练22 染色体变异 基础巩固 1.(吉林扶余期末)下列变异中，属于染色体结构变异的是( ) A.果蝇Ⅱ号染色体上的片段与Ⅲ号染色体上的片段发生交换 B.整个染色体组成倍增加或减少 C.高茎豌豆因缺水缺肥而生长矮小 D.同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换 2.(上海静安质检)生物体染色体上的等位基因部位可以进行配对联会，非等位基因部位不能配对。某二倍体生物细胞中分别出现下图①至④系列状况，则对图的解释正确的是( ) A.①为基因突变，②为倒位 B.③可能是重复，④为染色体组加倍 C.①为易位，③可能是缺失 D.②为基因突变，④为染色体结构变异 3.(黑龙江双鸭山一中开学考试)下列关于单倍体、二倍体及染色体组的表述，正确的是( ) A.单倍体生物的体细胞中都没有同源染色体 B.21三体综合征患者的体细胞中有三个染色体组 C.人的初级卵母细胞中的一个染色体组中可能存在等位基因 D.用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的芽尖后，芽尖的细胞中都含有4个染色体组 4.(山东、湖北部分重点中学五模)下图为某二倍体动物细胞甲在有丝分裂和减数分裂过程中出现的三个细胞乙、丙、丁。有关叙述正确的是( ) A.图中乙细胞正在进行有丝分裂，不可能发生基因突变和基因重组 B.乙细胞的子细胞含有4个染色体组，丙细胞连续分裂后的子细胞具有一个染色体组
C.丙细胞正在发生染色体结构变异，丁细胞是染色体结构变异导致的异常联会 D.一个丙细胞能产生四种基因型不同的精子，丁细胞能产生两种基因型的精子 5.(福建莆田六中期中)八倍体小黑麦(8N=56)是六倍体普通小麦和黑麦杂交后经人工诱导染色体数目加倍而形成的，据此可推断出( ) A.普通小麦与黑麦之间不存在生殖隔离 B.秋水仙素能促进染色单体分离使染色体数目加倍 C.八倍体小黑麦的花药离体培养出来的植株是四倍体 D.八倍体小黑麦产生的单倍体植株不可育 6.(陕西西安长安质检)如图为利用玉米(基因型为BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析正确的是( ) A.T与B、b的自由组合发生在①过程 B.植株B为纯合子的概率为1/4 C.①③过程为单倍体育种 D.⑤过程可发生基因突变、染色体变异 7.(浙江杭州质检)诱变育种、杂交育种、单倍体育种、多倍体育种都是传统的育种技术，转基因技术是育种的新技术。下列叙述错误的是( ) A.杂交育种和单倍体育种过程中通常都涉及基因重组原理 B.采用上述技术的目的是获得具有所需性状的品种 C.上述技术中，仅多倍体育种会育出与原物种生殖隔离的个体 D.与传统育种比较，转基因的优势是能使物种出现新基因和性状 能力提升 8.(江西南昌实验中学等四校期末联考)A、a和B、b是控制两对相对性状的两对等位基因，位于1号和2号这一对同源染色体上，1号染色体上有部分来自其他染色体的片段，如图所示。下列有关叙述不正确的是( ) A.A和a、B和b的遗传均符合基因的分离定律 B.可以通过显微镜来观察这种染色体移接现象 C.染色体片段移接到1号染色体上的现象称为基因重组 D.同源染色体上非姐妹染色单体之间发生交叉互换后可能产生4种配子
医学细胞生物学设计型实验设计报告 姓名：李飘班级：K—10班学号：1020151004 评分 【实验项目】：动物细胞细胞核的分离与鉴定 【实验原理】：核体的制备核体是指含有少量细胞质并由质膜包裹的 细胞核。因为在实际中我们不可能100%的得到细胞核，因此,我们只能制备含有少量细胞质的核体，核体的制备方法主要有吸出法和原生质体破裂法等。在本实验中我们采用排除法来制备核体。排除法制备核体是通过细胞松弛素和高速离心的作用使细胞核排出，然后从离心管底部沉淀中收集获得核体。 细胞核的鉴定因为细胞核中主要含DNA，是碱性蛋白。因此将分离出的核体经三氯醋酸处理,抽提掉核酸后，用碱性固绿溶液染色，可以使细胞核内的碱性蛋白显示出来。 【实验步骤】： 1．细胞培养：将欲分离微核体和细胞质的动物接种于脱核塑料圆板上，使适宜的培养基中于37 ℃的条件下培养，使细胞固定在脱核塑料圆板上，脱核塑料圆板的直径应稍小于离心管的直径，使用前先用水洗干净再经过乙醇杀菌处理。 2．秋水仙碱处理：细胞培养一段时间以后，加入0.1ug/ml的秋水仙碱，处理细胞48～60h 滤纸，使细胞形成多个大小不同的核体。 3．细胞松弛素处理：在离心管内加入5ml预热至37 ℃的细胞松弛素B溶液将固定有动物细胞的圆板面朝下放入离心管内，固定圆板位置后，再加入10ml37 ℃的CB溶液。 4．离心：在1000～15000r/min核体从细胞排出。 5．收集核体：由于核体的贴附力弱，可以从离心管底部的沉淀中收集。 6．固定：将收集的核体涂于玻片上制成涂片，滴加15%乙醇于涂片上，固定5min，室温晾干。 7．三氯醋酸处理：将已固定的血涂片浸在90 ℃的三氯醋酸溶液中处理20min，细流水反复冲洗玻片上的三氯醋酸直至冲尽。用滤纸吸于玻片上多余水分晾干。 8．染色：将制作好的涂片放入0.1%碱性固绿染液中染色10～15min，细流水冲去多余染液，晾干，镜检。 【注意事项】： 1．在离心管内加入的5ml细胞核松弛素B溶液要预热到37 ℃，因为只有这样才接近动物的最佳体温37 ℃。 2．涂片在用三氯醋酸处理时，时间不宜过长或过短，过长会使核膜裂解，过短使抽提的核酸不够。 3．在染色时，时间一定要足够，否则染色不完全，得不到理想的实验结果。 4．因去掉胞质的核体贴附能力弱，因注意在固定、三氯醋酸处理、染色时、尽量避免胞核的脱落。 【预期结果】：经碱性固绿染色的核体涂片被染成绿色，说明这是碱性 蛋白，即细胞核。
细胞质包括细胞核外的所有物质，被细胞膜包裹着。在细胞中起着运输的作用，细胞质包含着： 线粒体，很小，有着香肠一般的外形。像小型的能量工厂，通过有氧条件下燃烧营养物质产生能量。这个化学反应，被称为分解代谢，复杂结构的营养物质被分解成结构更加简单的物质。细胞中糖类和脂肪的代谢需要能量。 内质网是细胞中一种网状管道结构，这些管道是一个细胞的运输系统——加工细胞可用蛋白质的地方。这些构造生成复杂物质的过程，比如蛋白质。通过合成代谢，小条的蛋白质通过匹配组合到一起像连成一条链子一样组成更长的蛋白质。 这两个过程，合成和分解，被称为新陈代谢。新陈代谢可概括为细胞中发生的所有化学反应。如果一个人拥有快速的新陈代谢，那么对于营养物质，比如糖类和脂肪，将会很快用光，能量将被释放。如果一个人拥有缓慢的新陈代谢，营养物质将会消耗的很慢，脂肪将储存在细胞中。 细胞间的差异。细胞是不同的，或者说成作用分工不同，自始至终细胞都在分泌他们的特有产物，比如，肌肉细胞是细长的，组成肌肉纤维，帮助（人体）收缩和舒张。神经细胞体型细长有着向四周伸展的神经纤维，帮助他们传递神经冲动。脂肪细胞包含一个用于储脂的大的，空荡的空间。这些仅仅是人体中多种多样的细胞类型中的凤毛麟角。 组织 组织是一群相同的细胞一起聚集在一起进行专项工作，组织学家是一名专门从事组织研究的科学家。组织类型分为： 上皮组织，位于身体各处。如内部器官的内层结构，覆盖身体表面的皮肤，它也联系着内分泌和外分泌腺。这个术语最初用来简称内部器官的表面。 肌肉组织。随意肌——位于手臂，腿部，身体各部位的肌肉处于有意识的运动下。不随意肌——位于心脏和消化系统，以及其他器官，在无意识中运动。心肌是一种特殊的肌肉类型，只存在于胸腔上方的心脏处。Now it describes all tissue that covers the outside of the body and lines the ind can be seen beating in a 6-week-old fetus.（这句真不懂） 结缔组织。比如脂肪，软骨和血液。 神经组织。神经组织控制着人体内各处的神经冲动。
染色体变异习题(第一课时) 基础过关 知识点一染色体结构变异 1．下列关于染色体结构变异的叙述中，错误的是() A．猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的 B．染色体结构发生改变，都会使染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变 C．大多数染色体结构变异对生物体是有利的 D．用显微镜可以直接观察到染色体结构变异 2．染色体中遗传物质的数量不变，但染色体内遗传物质重新排列的变异为() A．缺失B．重复 C．倒位D．易位 3．用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体上的斑纹基因移到决定雌性的W染色体上，使雌蚕都有斑纹。 再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代凡是雌蚕都有斑纹，凡是雄蚕都无斑纹。这样有利于去雌留雄，提高蚕丝的质量。这种育种方法所依据的原理是() A．基因突变B．染色体数目的变异 C．染色体结构的变异D．基因互换 知识点二染色体数目变异类型及染色体组 4．关于植物染色体变异的叙述，正确的是() A．染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加 B．染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生 C．染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化 D．染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化 5．果蝇体细胞中有8条染色体，分别编为1～8号。其中1和2、3和4、5和6、7和8分别为4对同源染色体。则以下能构成一个染色体组的是() A．1和2 B．1、2、3、4 C．1、3、6、7 D．1、4、5、6 6．一个染色体组应是() A．配子中的全部染色体B．二倍体生物配子中的全部染色体 C．体细胞中的一半染色体D．来自父方或母方的全部染色体 7．甲、乙两图所示细胞中含有的染色体组数分别是() A．2.5个、2个B．5个、2个 C．5个、4个D．10个、8个
第八章细胞核 一、选择题 1.关于核被膜下列叙述错误的是________ 2.A．由两层单位膜组成 3.B．有核孔 4.C．有核孔复合体 5.D．外膜附着核蛋白体 6.E．是封闭的膜结构 7.核膜的特殊作用是________ 8.A．控制核一质之间的物质交流 9.B．与粗面内质网相通 10.C．把遗传物质DNA集中于细胞内特定区域 11.D．附着核糖体 12.E．控制RNA分子在核一质之间进出 13.下列细胞器未发现于原核细胞的是________ 14.A．质膜 15.B．核糖体 16.C．核膜 17.D．细胞壁 18.E．液泡 19.在DNA分子中没有的碱基是_________ 20.A．胸腺嘧啶 21.B．胞嘧啶 22.C．鸟嘌呤 23.D．尿嘧啶 24.E．腺嘌呤 25.真核细胞的遗传物质DNA分布在___________ 26.A．细胞核
27.B．细胞质 28.C．细胞核和内质网 29.D．细胞核和高尔基体 30.E．细胞核和线粒体 31.rRNA的主要合成部位是_________ 32.A．高尔基体 33.B．细胞质 34.C．粗面内质网 35.D．核仁组织区 36.E．滑面内质网 37.关于细胞核下列叙述错误的是_________ 38.A．原核细胞与真核细胞主要区别是有无细胞核 39.B．核的主要功能是贮存遗传信息 40.C．核的形态有时和细胞的形态相适应 41.D．每个真核细胞只能有一个核 42.E．核仁存在于核内 43.电镜下见到的间期细胞核内侧高电子密度的物质是_________ 44.A．RNA 45.B．组蛋白 46.C．异染色质 47.D．常染色质 48.E．核仁 49.核质比反映了细胞核和细胞体积之间的关系，当核质比变大时，说明_______ 50.A．细胞质随细胞核的增加而增加 51.B．细胞核不变而细胞质增加 52.C．细胞质不变而核增大 53.D．细胞核与细胞质均不变 54.E．细胞质不变而核减小。 55.rRNA是由_________
细胞的结构：细胞质和细胞核 【学习目标】 1、理解几种细胞器的结构和功能 2、理解细胞器之间的协调配合，共同完成生命活动 3、理解细胞核的功能，明确细胞核在控制细胞代谢和遗传中的作用。 4、重点：几种重要细胞器的结构和功能、细胞膜系统、细胞核的结构和功能 5、难点：细胞器之间的协调配合、观察叶绿体和线粒体。 【要点梳理】 要点一、细胞质的结构和功能 1、细胞质（细胞质基质+细胞器） （1）细胞质基质 状态：透明、黏稠、流动的液体 物质：水、无机盐、糖类、氨基酸等 作用：活细胞新陈代谢的主要场所 （2）细胞器：分离细胞中各结构的方法——差速离心法 2、细胞器：线粒体和叶绿体 （1）植物叶片内叶绿体分布不均匀，栅栏组织中含有的叶绿体多，便于接受光照，进行光合作用 （2）线粒体在不同细胞中的数量是不同的，代谢旺盛的细胞，线粒体数量较多。 3、其他几种细胞器 （1）内质网的结构和功能 内质网是由一层膜形成的囊状、泡状和管状结构，并形成一个连续的网膜系统。根据内质网上是否附有核糖体，将内质网分为两类，即粗面内质网和光面内质网。粗面内质网多呈大的扁平膜泡，排列整齐。它是核糖体和内质网共同组成的复合结构，普遍存在于细胞中，特别是合成分泌蛋白的细胞。在结构上，粗面内质网与细胞核的外层膜相连。无核糖体附着的内质网称为光面内质网，通常为小的管状和小的泡状，广泛存在于各种类型的细胞中。光面内质网是脂质合成的重要场所。内质网可通过出芽方式，将合成的蛋白质或脂质转运到高尔基体。（2）高尔基体的结构和功能 高尔基体是普遍存在于真核细胞中的一种细胞器。在电镜下观察到，高尔基体是由一些排列较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起，构成了高尔基体的立体结构。扁平膜囊多呈弓形，也有的呈半球形，均由光滑的膜围绕而成。在扁平膜囊外还包括一些小的膜泡。整个高尔基体结构分为形成面和成熟面，来自内质网的蛋白质和脂质从形成面逐渐向成熟面转运。 高尔基体与细胞的分泌功能有关，能够收集和排出内质网所合成的物质，它也是聚集某些酶原的场所，参与糖蛋白和黏多糖的合成。高尔基体还与溶酶体的形成有关，并参与细胞的胞吞和胞吐作用。
江西师范大学生命科学学院2015-2016学年二学期 课程考试试卷答案(A卷) 课程名称：细胞生物学考试时间：120分钟年级：xxx级 专业：xxx 题目部分，（卷面共有30题，100分，各大题标有题量和总分） 一、名词解释（12小题，共48分） 1、隔离子 答案：防止处于阻遏状态与活化状态的染色质结构域之间结构特点向两侧扩展的染色质DNA序列。 2、左旋DNA 答案：1979年，美国麻省理工学院的Rich首先发现左旋DNA。左手螺旋是指5'端→3'端链前进的方向对着自己，链旋转的方向是顺时针，左旋DNA的整个糖-磷酸骨架呈“Z”字形曲折，在天然DNA中，某些富GC区往往呈左旋。这种DNA的生物学意义在于与基因调控有关，另外与细胞癌变有关。 3、核(纤)层蛋白 答案：组成脊椎动物核纤层的非膜蛋白质。核层蛋白是属于中等纤维的多肽。根据其在SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳上所出现的3条特征性的带，将构成核层的蛋白分为核层蛋白A、B、C，分子质量在60 000~70 000 Da左右，这3种蛋白构成一个纤维网络，既与核内膜上特定的蛋白质结合，又与染色质特定部位相连系。 4、核型模式图 答案：将一个染色体组的全部染色体逐个按其特征绘制下来，再按长短、形态等特征排列起来的图像称为核型模式图，它代表一个物种的核型模式。 5、A-型DNA 答案：相对湿度为75%时的DNA钠盐纤维，右手双股螺旋，每圈螺旋11个碱基对，螺距3.2 nm，螺旋扭角为33 ，每个碱基对的螺旋上升值为0.29 nm，碱基倾角13 ，碱基平面 不与螺旋轴垂直。 6、微卫星DNA 答案：重复单位序列最短，具高度多态性，在遗传上高度保守，为重要的遗传标志。人类基因组中有30000个不同的微卫星位点。 7、单一DNA序列 答案：其顺序在基因组中只有一次或少数几个拷贝，多是结构基因顺序，能转录mRNA，是最终合成蛋白质的密码。只占5%左右。 8、卫星DNA 答案：在等密度CsCl梯度离心时，在DNA主沉降带以外的DNA小沉降带，是一部分碱基组成特殊(G-C碱基对高，有较高的浮力密度，处在主沉降带的下面)而又高度重复的DNA。重复单位长5~100 bp，主要分布在着丝粒区。
第2课时 ●教学过程 ［课前准备］ 要求学生利用各种方式收集有关诱导植物染色体数目变化的原理和方法方面的知识。 ［情境创设］ 提出问题，学生讨论： 1.什么是染色体组、二倍体、单倍体、多倍体？ 2.单倍体、多倍体育种的原理是什么？操作方法如何？有何优点？ 3.你所知道的诱导植物染色体数目变化的方法有哪些？ （秋水仙素、低温诱导） 教师：秋水仙素诱导植物染色体数目变化课本中已经详细介绍，这节课我们来探讨低温诱导植物染色体数目变化的方法。 ［师生互动］ 1.作出假设 教师：要探究问题，首先得提出假设，你作出的假设是什么？ 学生：低温能诱导植物细胞染色体数目发生变化。 2.根据假设让学生分组讨论、设计实验方案 （1）你选择的实验材料是： 洋葱（2n=16）、大葱（2n=16）、蒜（2n=16）、蚕豆（2n=12）。 （2）你选择的实验器具和试剂是： 冰箱、显微镜、载玻片、盖玻片、培养皿、剪刀、镊子、吸水纸、滴管、小烧杯、卡诺氏固定液、盐酸酒精解离液、质量浓度为10 mg/mL的龙胆紫溶液。 试剂的配制： ①卡诺氏固定液的配制：取无水酒精和冰醋酸，按体积比3∶1的比例混合。该溶液最好现配现用。 ②盐酸酒精解离液的配制：取无水酒精和盐酸，按体积比1∶1的比例混合。该溶液最好现配现用。 ③质量浓度为10 mg/mL的龙胆紫溶液的配制：将100 mL的体积分数为45％的醋酸溶液煮沸，加入1 g龙胆紫后，搅匀再煮5 min，待冷却后过滤，备用。 注意：盐酸有刺激性和腐蚀性，应小心使用，避免与皮肤和眼睛接触。 （3）实验步骤 ①培养根尖 方法1：实验课前的3～5 d，把洋葱放在盛满水的广口瓶上，让它的底部接触瓶内的水面。 方法2：实验课前的3～5 d，取蒜瓣剥去其外围干燥的膜质鳞片叶，放在盛有少量水的培养皿中培养。 方法3：把50颗干燥的蚕豆种子浸在清水中一昼夜，使它们吸胀萌动，放在盛有少量水的培养皿中培养。 ②低温诱导 当根长到1 cm时，把数个装置连同材料分成3份：一份放入冰箱内4 ℃低温下培养，另一份放入冰箱内－4 ℃低温下培养，还有一份仍留在25 ℃下培养。共处理36 h。 ③固定根尖 剪取以上3种处理的根尖，每个根尖为0.5～1 cm，分别放入卡诺氏固定液中固定30 min，然后用体积分数为95％的酒精洗两次，用体积分数为70％的酒精保存于低温处，贴好标签。
细胞质与细胞核的结构与功能 教学目的: 1,掌握各种细胞器的分布,结构,主要功能 2,掌握细胞核的主要结构与功能 3,掌握线粒体与叶绿体的功能与生物新陈代谢的相互关系 4,理解细胞质的结构与功能 教学重点: 1,线粒体与叶绿体的结构与功能 2,细胞核的结构与功能 教学难点: 1,线粒体与叶绿体结构与功能 2,染色体与染色质的关系 教学准备:多媒体课件 教学过程: 一,内容全解 (一). 细胞质的结构和功能 1, 细胞质 ：______态, ___________________场所 2.无膜结构的细胞器： 细胞质
(二)、真核细胞的细胞核的主要结构和功能1,细胞核的主要结构
(1) 核膜： 结构：由两层膜构成，核膜上有核孔，是细胞核和细胞质之间进行物质交换的孔道。核膜上有大量的多种的酶 主要功能：有利于各种化学反应的顺利进行 (2) 核仁： 物理特性：核仁的折光性较强，与细胞的其他结构很容易区分 形态：匀质的球形小体 生理变化：在细胞有丝分裂过程中，核仁周期性的消失和重建 (3) 染色体： 特点：容易被碱性染料染成深色 化学组成：主要由DNA和蛋白质组成 存在形式：丝状的染色质高度螺旋、缩短变粗圆柱状或杆状的染色体 染色质和染色体的关系：细胞中同一种物质在不同时期的两种形态 2、细胞核的主要功能：是遗传物质储存和复制的场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动 的控制中心 (三)小结 (1)具有双层膜的细胞器有_______________，有单层膜的细胞器有____________，无膜结构的细胞器有_________________。 (2) 含有少量遗传物质的细胞器有______________________。 (3) 与能量转换有关的细胞器有________________________。 (4) 代谢过程中有水生成的细胞器有_____________________。 (5) 动、植物细胞都有但功能不同的细胞器有__________________。 (6) 与动物细胞分裂有关的细胞器有________________________________。与植物细胞分裂有关的细胞器有_____________________________________。 二、能力提升技巧 从结构与功能的统一上理解细胞各结构间的关系，以各细胞器的特定功能分析各种类型细胞的特点： 1.细胞要完成一定的功能需要各细胞器的配合。 2.线粒体和叶绿体在能量转化过程中的重要性与其结构有密切关系。 3.内质网、高尔基体与扩大细胞内膜面积、为化学反应提供场所有关。 4.物质出入细胞膜的方式与分子本身的特点及细胞膜上的载体有密切关系，浓度差异并不是判断通过膜方式的唯一标准。 例1, 在适当的条件下，研磨绿色植物的叶肉细胞，放入离心管中离心(如图所示)分别得到上清液S1 、、S2 、、S3、S4和沉淀物P1、P2、P3、P4。根据P1、P2、P3、P4所含有的成分回答下列问题：
细胞膜、细胞质和细胞核的结构和功能 【本章知识框架】 【疑难精讲】 1．细胞膜生理功能 细胞膜是具有许多重要功能的结构，这些功能可以归纳成两大方面：一是具有保护功能，包括保护、支持、识别、免疫；二是具有控制物质进出细胞的功能，包括吸收、分泌、排泄。我们常说的新陈代谢是指生物体与外界进行物质交换和能量交换，以及生物体内的物质和能量的转化。细胞膜控制物质进出细胞就是一种新陈代谢现象，所以，细胞膜的这一功能是其最重要的功能。 细胞膜控制物质进出的方式很多，有自由扩散、协助扩散、主动运输、内吞作用、外排作用等，其中常见的、最重要的方式是自由扩散和主动运输。 自由扩散这种物质运输方式是根据物理扩散作用的原理，从高浓度一侧到低浓度的一侧，按浓度梯度的高低进行，这种运输方式不需要消耗新陈代谢产生的能量。属于自由扩散方式运输的物质有氧气、二氧化碳、甘油、胆固醇、乙醇等物质。 主动运输是细胞运输物质的重要方式，被选择的物质从低浓度一侧转运到高浓度一侧，在转运的过程中，需要消耗细胞新陈代谢产生的能量，同时还需要载体蛋白的协助。载体蛋白是细胞膜上的一种蛋白质，它具有特异性，一种载体蛋白只能协助一种被选择的物质转运。在细胞的生命活动过程中，主动运输起到了重要作用，它使细胞能主动地从外界吸收被选择的物质，供生命活动需要用。例如，海水中碘的含
量比海带细胞中碘的含量要低得多，但海带细胞能不断从海水中吸收碘。同样，细胞也能利用主动运输把新陈代谢产物排出细胞外。总之，只有主动运输才能保证细胞生命活动的需要。摄取、积累物质以及不断排出代谢废物，从而保证细胞内和细胞器组成成分的动态稳定，保证生命活动的正常进行。 2．细胞器悬浮在细胞质基质中，它们具有特定的结构，有一定的生理功能 （1）线粒体是动、植物细胞中都有的一种细胞器，大都呈椭球形。线粒体由两层膜组成，内膜向内腔折叠形成嵴，这样就大大增大了内膜的面积。在嵴的四周是线粒体的基质，在基质、基粒和内膜上含有许多与有氧呼吸有关的酶。因此，线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，生命活动所需的能量，绝大部分是由线粒体产生供给的，如主动运输所需的能量就是由线粒体提供的，人们称线粒体为“动力工厂”。对于线粒体的化学成分，它的内、外膜的结构和细胞膜一样，所以线粒体的结构中有蛋白质分子和磷脂分子，还有酶及少量的DNA 分子。不同的细胞中线粒体的数量不同，在生命活动旺盛的细胞中，线粒体的数量多。例如，人的心肌细胞中线粒体数量比人体腹肌细胞的线粒体多，这是因为心肌细胞不断进行收缩和舒张运动，需消耗较多的能量，故线粒体的数量多。再如，肾小管以主动运输的方式重吸收原尿中的全部葡萄糖和部分无机盐，需线粒体提供较多的能量，所以肾小管管壁细胞中的线粒体比肾小囊囊壁细胞中的线粒体多得多。（2）叶绿体是植物细胞所特有的细胞器，但并不是所有的植物细胞中都有，如茎深层的细胞、植物不见光部位的细胞中就没有叶绿体。叶绿体在细胞内比线粒体稍大，呈球形或扁平椭圆形。叶绿体也具双层膜结构。叶绿体内有几个到几十个由囊状结构垛叠成的基粒，在基粒与基粒之间充满了基质。在基粒和基质中含有进行光合作用所需要的酶。从成分上看，组成叶绿体的化合物有蛋白质、磷脂、酶、色素和少量的DNA。叶绿体是绿色植物光合作用的场所，由于光合作用能产生有机物，所以叶绿体被比喻为“养料制造工厂”。在光合作用过程中，把光能转变成化学能储藏在有机物中，故叶绿体又被称为“能量转换站”。 3．染色质
第十章细胞核与染色体 一、间期核的性质 （一）形状：一般来说，间期核的形状是与细胞形状相对应的。当细胞呈等直径形（圆球形、立方形、对称多角形），核呈圆形；当细胞呈长形（柱状、管状、棱状）核则呈椭圆形；当细胞是扁平状，核呈扁盘形。另外，亦有细胞核呈不规则形的，例如：白血细胞（核呈多叶形），纤毛虫（核呈链珠形），蚕丝腺细胞（核呈分枝形），胚乳细胞（核呈网状）。（二）大小：一般来说，间期核的体积与细胞体积成正比关系，但不同发育时期也有变化。 （三）数量：通常细胞中都是单核，但也有双核或多核的。例如。乳管细胞(菊科植物)及骨藻细胞中，核有几百个。动物横纹肌细胞及骨骼内的破骨细胞中，核也达一百个左右。这些多核细胞是由于核分裂次数多于胞质分裂次数所导致的，或者是由于天然发生的细胞融合所造成的（合胞体）。此外，还有少数类型细胞是无细胞核的，例如人的成熟红细胞及植物的成熟筛管细胞，皆是由于细胞分化而导致丧失了核，故再不能分裂增殖了，寿命亦十分有限。 （四）位置：胚胎细胞和幼龄细胞内，细胞核居中，但随着细胞生长和分化，有时核会移位和变形。例如成熟的植物细胞之中，细胞核常被中央液泡挤到一侧边位置。 二、间期核的结构 （一）核膜nuclear envelope 1.形态结构：电镜下观察，核膜是由两层平行排列的单位膜组成，即核外膜和核内膜，每层膜的厚度约7.5nm，在内、外膜之间有宽为20-50nm的间隙，称为核周隙（perinuclear
space）。核外膜的外表面附有核糖体，其部分区域与糙面内质网膜相连，∴核周隙与内质网腔是连通的。核内膜上无核糖体附着，其内侧有一层纤维网状结构。称为核纤层nuclear lamina，核纤层的厚度因细胞而异，一般在30nm以下，组成核纤层的蛋白纤维是由3种多肽——核纤层蛋白A、B、C（MW60—75KD）装配而成，这种纤维可与核内膜中的laminB受体结合，又可与染色质的特定区段（异染色质）连接，∴核纤层是维系核膜及染色质的结构支架。核膜上具有能贯通内外的孔道，称为核孔nulear pore，核孔在核膜上的数量和密度因细胞类型和生理状态而异，凡代谢旺盛、转录活跃的细胞则核孔多而密。核孔中有复杂结构，故统称为核孔复合体nuclear pore complex，动、植物细胞核膜上都具有 此结构。其具体构型为：在核孔外 缘和内缘各有一胞质环和核质环， 由这两环分别朝核内外各伸出8条 纤丝，胞质纤丝短而卷曲，核质纤 丝细长伸入核内，末端还形成一小 环（由8个颗粒组成），型似捕鱼 笼。此外，在核孔复合体内部 又有一平面对称分布的8个 颗粒及1个中央颗粒（或称中 央栓），这些结构物皆是核糖 核蛋白构成。总之，核孔复合 体的基本结构特点是：对垂直 于核膜的中心轴是呈八重对称分布格局，而对核膜内外则是不对称分布。应用电镜免疫测定，核孔复合体的标志蛋白是gp210（跨膜糖蛋白），是起锚定核孔复合体作用。另外，中央颗粒上还有一种P62蛋白。从酵母到人，各类生物细