第十一章-细胞核与染色质

第十一章第十一章-细胞核与染色细胞核与染色质质细胞核截面图细胞核的分布、形态、大小、数目细胞核的分布、形态、大小、数目n分布分布：绝大多数真核生物细胞中；绝大多数真核生物细胞中；例外：哺乳动物的成熟的红细胞，高等植物成熟的筛管例外：哺乳动物的成熟的红细胞，高等植物成熟的筛管细胞等极少数的细胞。细胞等极少数的细胞。n形态形态：球形或者卵形或圆形球形或者卵形或圆形n大小大小：约占细胞总体积的约占细胞总体积的10%n数目数目：一般一个一般一个：大多数生物体细胞中都是一个：大多数生物体细胞中都是一个有的多个有的多个：植物个体发育过程中的多数胚乳核，草履虫：植物个体发育过程中的多数胚乳核，草履虫等原生动物；人的骨胳肌细胞中的细胞核可达数百个。等原生动物；人的骨胳肌细胞中的细胞核可达数百个。n细胞核与细胞质之间的细胞核与细胞质之间的界膜界膜n功能功能：核、质之间的天然选择屏障：核酸复制、转录和加工核、质之间的天然选择屏障：核酸复制、转录和加工在核内，蛋白质翻译在细胞质中在核内，蛋白质翻译在细胞质中调控核内外的物质交换和信息交流调控核内外的物质交换和信息交流核孔复合体核孔复合体n结构组分结构组分：双层核膜、核孔复合体和核纤层双层核膜、核孔复合体和核纤层第一节、核被膜第一节、核被膜一、核一、核膜膜1.内层核膜内层核膜(inner nuclear membrane),2.外层核膜外层核膜(outer nuclear membrane),3.核周间隙核周间隙(perinuclear space),4.外层核膜与内质网相通，常带有核外层核膜与内质网相通，常带有核糖体，糖体，5.内核膜光滑，无核糖体，内贴核纤内核膜光滑，无核糖体，内贴核纤层，借助核纤层蛋白层，借助核纤层蛋白B受体受体(Lamin B receptor,LBR)等与核纤层连接，等与核纤层连接，6.内外膜平行，融合处形成核孔内外膜平行，融合处形成核孔(nuclear pore),核孔处镶嵌着核孔复核孔处镶嵌着核孔复合体（合体（nuclear pore complex,NPC）（一）核（一）核膜膜结结构构（二）核膜的崩解和组装（二）核膜的崩解和组装1.有丝分裂早前期，有丝分裂早前期，核膜崩解核膜崩解，是一个受调控的过程，是一个受调控的过程，Cdk1，PKC，2.染色体凝集染色体凝集，3.核孔复合体解散核孔复合体解散，4.核纤层解聚核纤层解聚，5.双层核膜膜泡化双层核膜膜泡化，以膜泡或膜片的形式分散到细胞质中，以膜泡或膜片的形式分散到细胞质中，6.内层核膜蛋白也随膜成分分散于细胞质中。内层核膜蛋白也随膜成分分散于细胞质中。7.在核膜崩解中，核膜成分中的在核膜崩解中，核膜成分中的蛋白质被磷酸化蛋白质被磷酸化是最主要的调是最主要的调控机制，其中，至少有多个核孔复合体蛋白、内层核膜上的控机制，其中，至少有多个核孔复合体蛋白、内层核膜上的LaminB 受体以及核纤层蛋白等都被磷酸化。受体以及核纤层蛋白等都被磷酸化。崩解崩解组装组装1.有丝分裂中期到后期，激酶失活，磷酸化的核膜、核孔、有丝分裂中期到后期，激酶失活，磷酸化的核膜、核孔、核纤层成分核纤层成分去磷酸化去磷酸化，激活核膜重建，激活核膜重建，2.核膜成分与染色体结合核膜成分与染色体结合，膜泡融合，其中，膜泡融合，其中，Lamin、Lamin B 受体等都可以与受体等都可以与DNA直接或间接结合，直接或间接结合，3.核孔形成核孔形成，核孔复合体装配，核孔复合体装配，4.核纤层形成核纤层形成，细胞核体积增大，细胞核体积增大，5.Ran-GTP、Ran-GTP 修饰因子等在核膜重建中起到重要修饰因子等在核膜重建中起到重要作用。作用。二、核孔复合体二、核孔复合体 (Nuclear Pore Complex，NPC)NPC NPC 经典研究手段经典研究手段:树脂包埋超薄切片，树脂包埋超薄切片，负染色技术，负染色技术，冷冻蚀刻。冷冻蚀刻。冷冻蚀刻电镜技术观察NPC高分辨率扫描电镜观察NPC1949-1950年，年，Callan和和Tomlin发现，发现，一个典型的哺乳动物细胞核上约一个典型的哺乳动物细胞核上约3000-4000个个，细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多，反之较少，细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多，反之较少，在电镜下观察，核孔是呈圆形或八角形，现在一般认为在电镜下观察，核孔是呈圆形或八角形，现在一般认为其结构如其结构如fish-trap，核质交换的核质交换的双向、选择性、亲水通道双向、选择性、亲水通道。核孔复合体结构模型核孔复合体结构模型（一）结构模型（一）结构模型结构组分结构组分：1.胞质环胞质环：位于核孔边缘的胞质面一侧，又称外环；：位于核孔边缘的胞质面一侧，又称外环；2.核质环核质环：位于核孔边缘的核质面一侧，又称内环；：位于核孔边缘的核质面一侧，又称内环；3.辐辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称的纤维；：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称的纤维；4.栓栓：又称中央栓。位于核孔中心，呈颗粒状或棒状：又称中央栓。位于核孔中心，呈颗粒状或棒状(有争议有争议)。胞质面结构胞质面结构 核质面结构：核质面结构：篮状复合体篮状复合体（二）组成成分（二）组成成分核孔蛋白核孔蛋白gp210p62疏水性疏水性N端区：直接参与核质交换端区：直接参与核质交换C端区：疏水性端区：疏水性7肽重复序列，肽重复序列，稳定稳定p62分子分子介导核孔复合体与核被膜的链接，介导核孔复合体与核被膜的链接，提供提供NPC组装起始位点组装起始位点介导内、外核膜融合形成核孔介导内、外核膜融合形成核孔介导核、质交换功能介导核、质交换功能30多种不同的多肽，多种不同的多肽，1000多个蛋白质分子。多个蛋白质分子。NPCNPC的功能特点的功能特点双向性双向性：入核入核蛋白质，蛋白质，出核出核RNA、核酸核蛋白复合体核酸核蛋白复合体(RNP)。双功能双功能：被动扩散被动扩散离子、小分子等（直径离子、小分子等（直径10 nm）主动运输主动运输亲核蛋白输入、亲核蛋白输入、RNA及及RNP输出等。输出等。（三）功（三）功能能核孔复合体的主动运输核孔复合体的主动运输n高度选择性高度选择性：运输颗粒直接运输颗粒直接10-20nm，且大小可调节，且大小可调节需要消耗需要消耗ATP的信号识别与载体介导的过程的信号识别与载体介导的过程具有饱和动力学特征具有饱和动力学特征n双向性双向性：核输入：核输入：DNA复制转录、染色体构建和核糖体亚单位组装等所需复制转录、染色体构建和核糖体亚单位组装等所需的各种因子的各种因子核输出：核输出：RNA，组装好的核糖体亚单位等，组装好的核糖体亚单位等n亲核蛋白亲核蛋白（karyophilic protein）：）：细胞质内合成，进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质细胞质内合成，进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质可停留于核内，也可穿梭于核、质之间可停留于核内，也可穿梭于核、质之间含有含有核定位信号核定位信号(nuclear localization signal，NLS)核核 输输 入入核定位序列验证试验核定位序列验证试验Wild-type:T-antigen in nucleusMutant-type:T-antigen in cytosol第一个被鉴定的第一个被鉴定的NLS：猴肾病毒的猴肾病毒的T抗原抗原亲核蛋白通过亲核蛋白通过NPC的主动运输的主动运输核核 输输 出出CRM1 识别识别 NES（核输出信号）（核输出信号）从而介导出核，从而介导出核，CRM1 与与 Cargo 的结合也是受到的结合也是受到Ran-GTP 活性的调控，活性的调控，CRM1 像像 Importin 一样，可以与一样，可以与 NPC 直接结合，直接结合，由由RNA聚合酶聚合酶转录的转录的rRNA,在核仁中合成，形成核糖体在核仁中合成，形成核糖体亚基后以亚基后以RNP形式被运出核外，形式被运出核外，由由RNA聚合酶聚合酶转录的转录的5sRNA和和tRNA,由蛋白介导出核，由蛋白介导出核，由由RNA聚合酶聚合酶转录的转录的核内异质核内异质RNA（hnRNA）,加帽、加帽、加尾、剪切加工后形成成熟的加尾、剪切加工后形成成熟的mRNA出核。出核。三、核纤层三、核纤层(nuclear lamina)n核纤层由核纤肽（核纤层由核纤肽（lamin）构成，）构成，核纤肽是一类中间纤维核纤肽是一类中间纤维，分为分为A、B、C三型。带三型。带NLS(核定位信号核定位信号);nLamin A/C的表达：具有组织与发育时期的特异性；的表达：具有组织与发育时期的特异性；nLamin B：所有哺乳动物细胞均有表达。：所有哺乳动物细胞均有表达。n功能：功能：1、结构支撑，保持核的形态与大小结构支撑，保持核的形态与大小 2、调节基因表达，调节基因表达，3、调节调节DNA修复修复Lamin A 4、与细胞周期相关与细胞周期相关解聚和重组装解聚和重组装薄层网状结构的核纤层薄层网状结构的核纤层第二节、染色质第二节、染色质 (chromatin)1879年，年，W.Flemming（德）（德）提出提出 Chromatin染色染色质质描述细胞核中被描述细胞核中被碱性染料着色的物质碱性染料着色的物质，1888年，年，Waldeyer（德）（德）提出提出 Chromosome染色染色体。体。n染色质染色质:指间期细胞核内由指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。是间期细胞遗传物质存在的形式。n染色体染色体:细胞在细胞在有丝分裂有丝分裂或或减数分裂减数分裂的特点阶段、由染色质的特点阶段、由染色质聚缩聚缩而成的而成的棒状结构棒状结构。n染色质和染色体是在细胞周期不同阶段，可以染色质和染色体是在细胞周期不同阶段，可以互相转变互相转变的形的形态结构；态结构；化学组成相同、包装程度不同化学组成相同、包装程度不同。1 1 0.6 0.1nDNA复制、转录和重组都是在复制、转录和重组都是在染色质染色质水平进行水平进行中心之中心中心之中心有些两栖类动物和植物具有比人更大的基因组！有些两栖类动物和植物具有比人更大的基因组！总体上，生物越复杂，基因组越大，但有例外。总体上，生物越复杂，基因组越大，但有例外。（一）基因组大小比较（一）基因组大小比较一、染色质一、染色质DNA基因组基因组：某一：某一生物细胞中储生物细胞中储存于存于单倍染色单倍染色体组体组中的总遗中的总遗传信息。传信息。1.蛋白质编码序列蛋白质编码序列：主要为非重复的单一：主要为非重复的单一DNA序列，一般序列，一般1个个拷贝。拷贝。2.编码编码 rRNA、tRNA,组蛋白的串联重复序列组蛋白的串联重复序列，一般有，一般有20-300个拷贝。个拷贝。3.含有重复序列的含有重复序列的DNA：简单序列简单序列DNA 散在重复序列散在重复序列：转座子、反转（录）座子等。：转座子、反转（录）座子等。4.高度重复高度重复DNA序列：大于序列：大于105个拷贝个拷贝卫星卫星DNA(Satellite DNA)/小卫星小卫星DNA/微卫星微卫星DNA。5.未分类的间隔未分类的间隔DNA。（二）基因组（二）基因组DNA的类型的类型二、染色质蛋白二、染色质蛋白n负责负责DNA分子遗传信息的组织、复制、修复和阅读，可大分子遗传信息的组织、复制、修复和阅读，可大致分为致分为组蛋白组蛋白和和非组蛋白非组蛋白两大类。两大类。（一）组蛋白（一）组蛋白(Histone)：定义定义：p237。核小体组蛋白核小体组蛋白(nucleosomal Histone)：H2B、H2A、H3和和H4,帮助帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构，没有种属卷曲形成核小体的稳定结构，没有种属及组织特异性，在进化上十分保守；及组织特异性，在进化上十分保守；H1组蛋白组蛋白：在构成核小体时：在构成核小体时H1起连接作用起连接作用,形成染色形成染色体高级结构，体高级结构，（二）非组蛋白（二）非组蛋白(nonhistone)：n序序列列特特异异性性（相相对对的的）DNA结结合合蛋蛋白白，占占染染色色体体蛋蛋白白的的60-70%。n特性：特性：1.具具有有多多样样性性和和异异质质性性：包包括括参参与与核核酸酸代代谢谢和和修修饰饰的的酶酶类类、核质蛋白、染色体骨架蛋白、基因表达调控蛋白等；核质蛋白、染色体骨架蛋白、基因表达调控蛋白等；2.识识别别DNA具具有有特特异异性性，识识别别与与结结合合靠靠氢氢键键和和离离子子键键，位位于于DNA双双螺螺旋旋的的大大沟沟部部分分。与与DNA结结合合的的螺螺旋旋区区具具有有蛋白二聚化能力；蛋白二聚化能力；3.具具有有功功能能多多样样性性：帮帮助助DNA折折叠叠；协协助助启启动动DNA复复制制；调节基因表达。调节基因表达。序序列列特特异异性性D DN NA A结结合合蛋蛋白白的的不不同同结结构构模模式式螺旋螺旋-转角转角-螺旋模式螺旋模式（Helix-turn-helix motif）羧基端羧基端螺旋识别螺旋识别DNA大沟的特异碱基信息大沟的特异碱基信息锌指模式锌指模式（Zinc finger motif）锌原子锌原子亮氨酸拉链模式亮氨酸拉链模式（Leucine zipper motif Leucine zipper motif）每7个氨基酸中的第7个氨基酸是亮氨酸。螺旋螺旋-环环-螺旋模式螺旋模式（Helix-loop-helix motif）高迁移率组蛋白盒高迁移率组蛋白盒HMG(high mobility group)box motif特殊的弯曲特殊的弯曲DNADNA的功能的功能n传统观点认为染色质是组蛋白包裹在传统观点认为染色质是组蛋白包裹在DNADNA外面形成的纤维外面形成的纤维状结构。状结构。n19741974，KornbergKornberg根据根据染色质的酶切染色质的酶切和和电镜观察电镜观察，发现，发现核核小体是小体是染色质组装的染色质组装的基本结构单位基本结构单位，提出染色质结构的，提出染色质结构的“串珠串珠”模型模型。三、核小体三、核小体核小体是染色质的基本构成单位。核小体是染色质的基本构成单位。n铺展染色质的电镜观察，经盐溶液处理后解聚的染色质呈现铺展染色质的电镜观察，经盐溶液处理后解聚的染色质呈现10 nm串珠状结构串珠状结构；n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果:200 bp片段为单位片段为单位；nX射线衍射等技术研究，发现核小体颗粒具有射线衍射等技术研究，发现核小体颗粒具有二分对称性二分对称性（dyad symmetry），核心组蛋白的构成是先形成含），核心组蛋白的构成是先形成含2个个H3和和2个个H4的四聚体，然后再与两个的四聚体，然后再与两个H2A/H2B异二聚体结合形成异二聚体结合形成八聚体，八聚体，nSV40微小染色体分析微小染色体分析：病毒：病毒DNA 和宿主组蛋白可以自主组和宿主组蛋白可以自主组装成核小体。装成核小体。（一）核小体的发现（一）核小体的发现核小体的发现核小体的发现（二）核小体的结构（二）核小体的结构约约200bp的的DNA组蛋白核心复合体组蛋白核心复合体一个一个H160bp的连接的连接DNA四、染色质组装四、染色质组装n人体的一个细胞核中有人体的一个细胞核中有23对染色体，每条染色体的对染色体，每条染色体的DNA双双螺旋若伸展开，平均长为螺旋若伸展开，平均长为5cm，核内全部，核内全部DNA连结起来约连结起来约1.72.0 m，而细胞核的直径只有，而细胞核的直径只有5-10 um。？nCompaction ratio=nearly 10000-fold.压缩近一万倍平均长度5 cm核直径5-10 umNo（一）染色质组（一）染色质组装的过程装的过程u一级结构一级结构：核小体：核小体(nucleosome)u二级结构二级结构：螺线管螺线管(solenoid)u三级结构三级结构：超螺线管：超螺线管(supersolenoid)u四级结构四级结构：染色单体：染色单体(chromatid)压缩压缩7倍倍 压缩压缩6倍倍 压缩压缩40倍倍 压缩压缩5倍倍 DNA核小体核小体螺线管螺线管超螺线管超螺线管染色单体染色单体 （二）染色质组装的多级螺旋模型（二）染色质组装的多级螺旋模型 76405=8400（三）染色质组装的放射环结构模型模型（三）染色质组装的放射环结构模型模型 30 nm的螺线管基本没有异议，但三级结构以上现在还没的螺线管基本没有异议，但三级结构以上现在还没有定论，除超螺线管模型以外，有人提出有定论，除超螺线管模型以外，有人提出染色体骨架染色体骨架-放射环放射环模型模型；30 nm的螺线管折叠成环，沿染色体纵轴，由中央向四周伸的螺线管折叠成环，沿染色体纵轴，由中央向四周伸出，构成复制环，每出，构成复制环，每18个复制环呈放射状平面排列，结合在个复制环呈放射状平面排列，结合在核基质上形成微带，约核基质上形成微带，约106个微带沿纵轴构成染色单体。个微带沿纵轴构成染色单体。基因组结构和染色质组装基因组结构和染色质组装一览图一览图五、染色质类型五、染色质类型常染色质常染色质异染色质异染色质间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态碱性染料染色时碱性染料染色时着色浅着色浅活跃转录的部位活跃转录的部位，并非所有基因都具有转录活性，并非所有基因都具有转录活性,只是基因转录的必要条件而非充分条件只是基因转录的必要条件而非充分条件间期核内折叠压缩程度高间期核内折叠压缩程度高,处于聚缩状态处于聚缩状态碱性染料染色时碱性染料染色时着色较深着色较深异染色质中的基因异染色质中的基因没有转录活性没有转录活性，并且可以抑制插入并且可以抑制插入DNA片段的表达片段的表达类类 型型组蛋白与组蛋白与DNA的修饰：的修饰：DNA甲基化甲基化组成型组成型定位于着定位于着丝粒区、端粒、次缢痕丝粒区、端粒、次缢痕及染色体臂及染色体臂的某些节段的某些节段由相对由相对简单、高度重复的简单、高度重复的DNA序列构成序列构成,如卫星如卫星DNA具有显著的具有显著的遗传惰性遗传惰性,不转录也不编码蛋白质不转录也不编码蛋白质在复制行为上与常染色质相比表现为在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制早聚缩晚复制早聚缩占有较大部分核占有较大部分核DNA功能：参与染色体高级结构的形成；导致染色质区间性；功能：参与染色体高级结构的形成；导致染色质区间性；作为核作为核DNA的转座元件引起遗传变异的转座元件引起遗传变异异染色质异染色质兼性兼性异染色质异染色质某些细胞类型或一定的发育阶段某些细胞类型或一定的发育阶段,原来的常染色质聚缩原来的常染色质聚缩,并丧失基因转录活性并丧失基因转录活性,变为异染色质，如变为异染色质，如X染色体随机失活染色体随机失活异染色质在胚胎细胞中较少，而在高度分化的细胞中较多，异染色质在胚胎细胞中较少，而在高度分化的细胞中较多，是是关闭基因活性关闭基因活性的一种途径的一种途径活性染色质活性染色质10%非活性染色质非活性染色质90%染色质染色质具有具有DNase 超敏感位点超敏感位点一段长一段长100-200 bp的的DNA序列特异暴露的染色质序列特异暴露的染色质区域，为区域，为RNA聚合酶、转录因子或调控蛋白提供聚合酶、转录因子或调控蛋白提供结合位点结合位点组蛋白乙酰化组蛋白乙酰化是活性染色质的标志是活性染色质的标志很少有组蛋白很少有组蛋白H1与其结合与其结合组蛋白组蛋白H2B很少被磷酸化很少被磷酸化组蛋白组蛋白H2A很少发生变异很少发生变异组蛋白组蛋白H3的变种的变种H3.3只在活性染色质中出现只在活性染色质中出现HMG蛋白较丰富蛋白较丰富按功能状态分类按功能状态分类第三节第三节染色质的复制与表达染色质的复制与表达（自学）根据着丝粒位置进行的染色体分类图示根据着丝粒位置进行的染色体分类图示一、中期染色体的形态结构一、中期染色体的形态结构第四节第四节染色体染色体（一）（一）着丝粒与动粒着丝粒与动粒 着丝粒着丝粒:指中期染色单体相互联系在一起的特殊部位；指中期染色单体相互联系在一起的特殊部位；动粒动粒:指主缢痕处两个染色单体外侧表层部位的特殊结构，它与仿锤丝指主缢痕处两个染色单体外侧表层部位的特殊结构，它与仿锤丝微管相接触。微管相接触。着丝粒着丝粒中央结构域中央结构域动粒结构域动粒结构域配对结构域配对结构域外板外板内板内板中间间隙中间间隙围绕外层的纤维冠围绕外层的纤维冠荧光原位杂交显示荧光原位杂交显示着丝粒着丝粒卫星卫星DNA（二）（二）次缢痕次缢痕（secondary constriction）除主缢痕外，染色体上除主缢痕外，染色体上第二个呈浅缢缩的部分称第二个呈浅缢缩的部分称次缢痕次缢痕，次缢，次缢痕的位置相对稳定，数目、位置和大小是鉴定染色体个别性的痕的位置相对稳定，数目、位置和大小是鉴定染色体个别性的一个显著特征。一个显著特征。（三）（三）核仁组织区核仁组织区（nucleolar organizing regions,NORs）核糖体核糖体RNA基因（基因（5SrRNA基因除外）所在的区域。基因除外）所在的区域。核仁组织核仁组织区位于染色体的次缢痕区，但并非所有的次缢痕都是区位于染色体的次缢痕区，但并非所有的次缢痕都是NORs。（五）（五）端粒端粒（telomere）染色体染色体端部的特化部分端部的特化部分，作用是，作用是维持染色体的完整性和个维持染色体的完整性和个体性体性。端粒由高度重复的短序列串联而成，在进化上高度保守，端粒由高度重复的短序列串联而成，在进化上高度保守，不同生物的端粒序列都很相似，哺乳类的序列为不同生物的端粒序列都很相似，哺乳类的序列为TTAGGG，500-3000次重复。次重复。（四）（四）随体随体（satellite）指指位于染色体末端的球形染色体节段位于染色体末端的球形染色体节段，通，通过次缢痕区与染色体主体部分相连。过次缢痕区与染色体主体部分相连。荧光原位杂交显示端粒和端粒序列荧光原位杂交显示端粒和端粒序列 二、染色体的功能元件二、染色体的功能元件自主复制序列自主复制序列DNA复制的起点复制的起点具有一个具有一个11-14 bp，富含，富含AT的共有序列的共有序列着丝粒序列着丝粒序列端粒序列端粒序列具有两个彼此相邻的核心区，一个是具有两个彼此相邻的核心区，一个是80-90 bp的的AT区，区，另一个是另一个是11 bp的保守区的保守区参与形成着丝粒，使细胞分裂中染色体能够准确地分离参与形成着丝粒，使细胞分裂中染色体能够准确地分离大量串联的重复序列组成，如大量串联的重复序列组成，如卫星卫星DNA长长5-10 bp的重复单位串联而成的重复单位串联而成由端粒酶（由端粒酶（telomerase）合成后添加到染色体末端）合成后添加到染色体末端功能元件功能元件端粒序列和端粒酶端粒序列和端粒酶核型核型(Karyotype)：染色体组在有丝分裂中期的表型，包括染色体：染色体组在有丝分裂中期的表型，包括染色体数目数目、大大小小、形态特征形态特征等。核型等。核型是物种特异的。是物种特异的。三、染色体带型三、染色体带型低渗处理低渗处理：中期细胞：中期细胞的染色体分散良好的染色体分散良好秋水仙素秋水仙素的应用：富的应用：富集中期细胞分裂相集中期细胞分裂相植物凝集素：植物凝集素：刺激血刺激血淋巴细胞转化、分裂淋巴细胞转化、分裂核型分析核型分析u定义定义：是对染色体进行测量计：是对染色体进行测量计算的基础上，进行分组、排队、算的基础上，进行分组、排队、配对并进行形态分析的过程；配对并进行形态分析的过程；u依据依据：染色体形态和着丝粒位：染色体形态和着丝粒位置的差别；置的差别；u意义意义：对于探讨人类遗传病的：对于探讨人类遗传病的机制，研究物种亲缘关系、进化，机制，研究物种亲缘关系、进化，研究人细胞癌变机理等都有重要研究人细胞癌变机理等都有重要意义。意义。核型分析核型分析（一）（一）多线染色体多线染色体（polytene chromosome）发现于发现于双翅目摇蚊幼虫的唾腺细胞双翅目摇蚊幼虫的唾腺细胞的染色体的染色体;体积巨大体积巨大，染色体比其它体细胞染色体长，染色体比其它体细胞染色体长100-200倍，体积大倍，体积大1000-2000倍倍;多线性多线性，每条多线染色体由，每条多线染色体由500-4000条解旋的染色体合并在一条解旋的染色体合并在一起形成起形成;体细胞联会体细胞联会，同源染色体紧密配对，并合并成一个染色体，同源染色体紧密配对，并合并成一个染色体;横带纹横带纹，染色后呈现出明暗相间的带纹，染色后呈现出明暗相间的带纹;膨突和环膨突和环，多线染色体是由于多线染色体是由于核内有丝分裂核内有丝分裂的结果，即的结果，即染色体多次复制染色体多次复制而不分离而不分离的结果。的结果。四、特殊染色体四、特殊染色体果蝇唾涎细胞中全套多线染色体果蝇唾涎细胞中全套多线染色体多线染色体带和胀泡形成示意图多线染色体带和胀泡形成示意图（二）（二）灯刷染色体灯刷染色体（lamp-brush chromosome）u发现于发现于鱼类、两栖类和爬行类卵母细胞减数分裂的双线期鱼类、两栖类和爬行类卵母细胞减数分裂的双线期;u由由两条同源染色体两条同源染色体组成，在交叉处结合，每条同源染色体组成，在交叉处结合，每条同源染色体含含2条染色单体条染色单体;u同时两条染色单体向两边伸出许多侧环，一个平均大小的同时两条染色单体向两边伸出许多侧环，一个平均大小的环约含环约含100 bp DNA，两栖类一套灯刷染色体大约有一万个，两栖类一套灯刷染色体大约有一万个侧环侧环;u灯刷染色体中大部分灯刷染色体中大部分DNA以染色粒形式存在，没有转录以染色粒形式存在，没有转录活性活性;u侧环是侧环是RNA活跃转录的区域活跃转录的区域，一个侧环是一个转录单位，一个侧环是一个转录单位或几个转录单位的组合，侧环的粗细与转录状态有关。或几个转录单位的组合，侧环的粗细与转录状态有关。Lampbrush chromosome(两栖类卵两栖类卵母细胞中母细胞中)光镜光镜免疫组化免疫组化灯刷染色体结构模型灯刷染色体结构模型n见见于于细细胞胞核核内内的的圆圆球球状状结结构构，大大小小、形形状状、数数目目随随物物种种、细细胞胞类类型型和和代代谢谢状状态态而而变变，在在蛋蛋白白质质合合成成旺旺盛盛和和分分裂裂增增殖殖较较快快的的细细胞胞中中有有较较大大和和较较多多的的核核仁仁，反反之之核核仁仁很很小小或或缺失。缺失。n真真核核细细胞胞间间期期核核中中最最显显著著的的结结构构，核核仁仁在在分分裂裂前前期期消消失失，分裂末期又重新出现。分裂末期又重新出现。n主要功能主要功能是转录是转录rRNArRNA和组装核糖体亚单位。和组装核糖体亚单位。第五节、核仁第五节、核仁(nucleolus)一、核仁的结构一、核仁的结构n纤纤维维中中心心(fibrillar(fibrillar centerscenters，FC)FC)：是是被被致致密密纤纤维维包包围围的的一一个个或或几几个个低低电电子子密密度度的的圆圆形形结结构构，主主要要成成分分为为RNARNA聚聚合合酶和酶和rDNArDNA。n致致密密纤纤维维组组分分(dense(dense fibrillar fibrillar componentcomponent，DFC)DFC)：呈呈环环形形或或半半月月形形包包围围FCFC，由由致致密密的的纤纤维维构构成成，是是新新合合成成的的RNPRNP，转录主要发生在，转录主要发生在FCFC与与DFCDFC的交界处。的交界处。n颗颗粒粒组组分分(granular(granular componentcomponent，GC)GC)：由由直直径径15-20 15-20 nmnm的的颗粒构成，是颗粒构成，是不同加工阶段的不同加工阶段的RNPRNP。二、核仁的结构二、核仁的结构主要功能是核糖体的生物发生主要功能是核糖体的生物发生:包括包括rRNA的合成、加工和核糖体的亚单位的装配。的合成、加工和核糖体的亚单位的装配。涉及涉及mRNA的输出和降解。的输出和降解。二二、核仁的功能、核仁的功能三、核仁的动态周期变化三、核仁的动态周期变化 细胞周期中核仁是高度动态的细胞周期中核仁是高度动态的结构，有丝分裂前期末核仁解体，结构，有丝分裂前期末核仁解体，末期核仁开始重建。末期核仁开始重建。四、核体四、核体 没有膜的包被，高度动态变化；没有膜的包被，高度动态变化；Cajal体，体，GEMS，染色质间颗粒；，染色质间颗粒；与在基因表达过程中起作用的生物与在基因表达过程中起作用的生物大分子的合成、组装和储存有关。大分子的合成、组装和储存有关。第六节、核基质（第六节、核基质（nuclear matrix）p概念概念：真核细胞的核内除染色质、核膜和核仁以外的，以：真核细胞的核内除染色质、核膜和核仁以外的，以蛋白质成分为主的网架结构体系，又称蛋白质成分为主的网架结构体系，又称核骨架核骨架（狭义）。（狭义）。p核骨架的认识：核骨架的认识：（1）存在于真核细胞核内的结构体系。）存在于真核细胞核内的结构体系。（2）与核纤层、中间丝相互连接成网络体系。）与核纤层、中间丝相互连接成网络体系。（3）主要成分为非组蛋白，少量的）主要成分为非组蛋白，少量的RNA。（4）参与）参与DNA复制、基因表达及染色体的组织与构建。复制、基因表达及染色体的组织与构建。The end!结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！74