医学细胞生物学-细胞核-课件

细胞核概述细胞核概述l真核细胞中最大、最重要的细胞器真核细胞中最大、最重要的细胞器功能功能：1.1.遗传物质遗传物质贮存贮存、复制复制和和转录转录的场所的场所 2.2.细胞生命活动的控制中心细胞生命活动的控制中心l真核生物和原核生物的最大区别真核生物和原核生物的最大区别 核进化意义核进化意义：核物质区域化核物质区域化1.1.保护核内保护核内DNADNA免受损伤，保证遗传的稳定性免受损伤，保证遗传的稳定性2.2.使遗传信息的转录和翻译在时空上分离使遗传信息的转录和翻译在时空上分离1ppt课件细胞核概述真核细胞中最大、最重要的细胞器1ppt课件数量数量：单核（多数细胞）单核（多数细胞）双核（肝、肾、软骨细胞）双核（肝、肾、软骨细胞）多核（破骨细胞、骨骼肌细胞等）多核（破骨细胞、骨骼肌细胞等）无核（成熟红细胞）无核（成熟红细胞）大小大小：高等动物细胞核直径通常在高等动物细胞核直径通常在 5 510m10m生长旺盛的细胞：核较大，如卵、肿瘤细胞生长旺盛的细胞：核较大，如卵、肿瘤细胞分化成熟的细胞：核较小分化成熟的细胞：核较小常用常用核质比核质比来表示细胞核的相对大小来表示细胞核的相对大小细胞核的数量、大小与形态细胞核的数量、大小与形态2ppt课件数量：单核（多数细胞）双核（肝、肾、软骨细胞）多核（破骨 形态：l间期才可以观察到细胞核的完整结构；间期才可以观察到细胞核的完整结构；l多样，多为圆形或椭圆形；多样，多为圆形或椭圆形；l与细胞的形状、类型、发育时期等有关与细胞的形状、类型、发育时期等有关。3ppt课件 形态：3ppt课件 核膜核膜 染色质染色质 核仁核仁 核基质核基质 间期核的结构主要由间期核的结构主要由4部分构成部分构成4ppt课件 核膜 染色质 核仁 间期核的结构主要由4部分构成 第一节第一节 核核 膜膜核膜核膜(nuclear membrane)又称核被膜核被膜(nuclear envelope)一、核膜的化学组成一、核膜的化学组成二、核膜的结构二、核膜的结构三、核膜的功能三、核膜的功能5ppt课件 第一节 核 膜核膜(nuclear m一、核膜的化学组成一、核膜的化学组成l主要为主要为蛋白质蛋白质（65%65%75%75%）和）和 脂类脂类，可能还有可能还有少少量量DNADNA和和RNARNAl所含的酶类和脂类都所含的酶类和脂类都与与ERER相似相似，但含量有差异，但含量有差异6ppt课件一、核膜的化学组成主要为蛋白质（65%75%）和 脂类，可二、核膜的结构二、核膜的结构*l电镜下，核膜是由电镜下，核膜是由内核膜内核膜、外核膜外核膜、核周间隙核周间隙、核孔核孔复合体复合体和和核纤层核纤层等结构组成。等结构组成。7ppt课件二、核膜的结构*电镜下，核膜是由内核膜、外核膜、核周间隙、核（一）外核膜（一）外核膜(outer membrane)l与糙面内质网膜相连续与糙面内质网膜相连续l外表面有核糖体附着外表面有核糖体附着l外表面附着有细胞骨架成分，起着固定细胞核外表面附着有细胞骨架成分，起着固定细胞核并维持细胞核形态的作用。并维持细胞核形态的作用。8ppt课件（一）外核膜(outer membrane)8ppt课件（二）内核膜（二）内核膜(inner membrane)l表面无核糖体附着表面无核糖体附着l核质面附着有核质面附着有核纤层核纤层，对核膜其支持作用，对核膜其支持作用9ppt课件（二）内核膜(inner membrane)9ppt课件（三）核周间隙（三）核周间隙(perinuclear cisternae)l内外两层核膜之间的腔隙内外两层核膜之间的腔隙l与内质网腔相连，内含多种蛋白质和酶与内质网腔相连，内含多种蛋白质和酶 10ppt课件（三）核周间隙(perinuclear cisternae)（四）（四）核孔复合体核孔复合体l核孔核孔：内外核膜融合之处形成的环状开口内外核膜融合之处形成的环状开口l数量数量：3000400030004000个个/哺乳类细胞哺乳类细胞 蛋白质合成旺盛的细胞，核孔数目较多蛋白质合成旺盛的细胞，核孔数目较多11ppt课件（四）核孔复合体11ppt课件l电镜下，核孔是由多种蛋白质以特定方式排列电镜下，核孔是由多种蛋白质以特定方式排列而成的复合结构，称为而成的复合结构，称为核孔复合体核孔复合体（nuclear pore complex，NPCNPC）。NPC胞质面观胞质面观NPC核质面观核质面观12ppt课件电镜下，核孔是由多种蛋白质以特定方式排列而成的复合结构，称为NPCNPC由四种组分构成：由四种组分构成：胞质环胞质环 核质环核质环 辐辐柱状亚单位柱状亚单位环状亚单位环状亚单位腔内亚单位腔内亚单位 中央栓中央栓l l核孔复合体的结构核孔复合体的结构*：l捕鱼笼式捕鱼笼式(fish-trap)(fish-trap)结构模型结构模型被普遍接受被普遍接受13ppt课件NPC由四种组分构成：核孔复合体的结构*：13ppt课件核孔复合体模式图核孔复合体模式图核篮核篮14ppt课件核孔复合体模式图核篮14ppt课件胞质面胞质面核质面核质面侧面观侧面观15ppt课件胞质面核质面侧面观15ppt课件l l核孔复合体的化学组成：核孔复合体的化学组成：主要由蛋白质组成主要由蛋白质组成l l核孔蛋白（核孔蛋白（nucleoporinnucleoporin，NupNup）的特点）的特点l进化上高度保守进化上高度保守l多含有一簇多含有一簇FG重复序列重复序列F F：苯丙氨酸：苯丙氨酸G G：甘氨酸：甘氨酸16ppt课件核孔复合体的化学组成：主要由蛋白质组成16ppt课件（五）核纤层（五）核纤层(nuclear lamina)l概念概念*：核纤层是位于内核膜内侧与染色质之间的：核纤层是位于内核膜内侧与染色质之间的一层由一层由高电子密度高电子密度纤维蛋白质组成的纤维蛋白质组成的网络片层结构网络片层结构。l只存在于间期核中，分裂期解体只存在于间期核中，分裂期解体17ppt课件（五）核纤层(nuclear lamina)17ppt课件l l核纤层的化学成分：核纤层的化学成分：核纤层蛋白核纤层蛋白（属于中间纤维蛋白属于中间纤维蛋白）l哺乳类细胞的核纤层蛋白（哺乳类细胞的核纤层蛋白（laminlamin）有）有3 3类类llamin Alamin Allamin Clamin ClLamin BLamin B由同一基因编码的不同的加工产物由同一基因编码的不同的加工产物18ppt课件核纤层的化学成分：由同一基因编码的不同的加工产物18ppt课l核纤层的功能核纤层的功能*1.1.核纤层在细胞核中起支架作用核纤层在细胞核中起支架作用19ppt课件核纤层的功能*19ppt课件2.2.核纤层与核纤层与核膜的崩解和重建核膜的崩解和重建密切相关密切相关lamin A、C分散分散到胞质中到胞质中lamin B与核膜小与核膜小泡结合泡结合20ppt课件2.核纤层与核膜的崩解和重建密切相关lamin A、C分散到3.3.核纤层与核纤层与染色质凝集成染色体染色质凝集成染色体相关相关l分裂间期，染色质与核纤层结合紧密，不能螺旋化成分裂间期，染色质与核纤层结合紧密，不能螺旋化成染色体；染色体；l分裂前期，核纤层解聚，染色质与核纤层的结合丧失，分裂前期，核纤层解聚，染色质与核纤层的结合丧失，染色质凝集成染色体。染色质凝集成染色体。21ppt课件3.核纤层与染色质凝集成染色体相关21ppt课件4.4.核纤层参与核纤层参与DNADNA的复制的复制l利用爪蟾卵母细胞核重建体系的研究发现，利用爪蟾卵母细胞核重建体系的研究发现，重建的重建的缺乏核纤层缺乏核纤层的细胞核的细胞核不能进行不能进行DNADNA的的复制复制，提示核纤层参与了，提示核纤层参与了DNADNA复制。复制。22ppt课件4.核纤层参与DNA的复制利用爪蟾卵母细胞核重建体系的研究发三、三、核膜的功能核膜的功能*1.1.核膜为基因表达提供了时核膜为基因表达提供了时 空隔离屏障空隔离屏障l使使DNADNA复制、复制、RNARNA转录与蛋白质转录与蛋白质翻译在时空上分离，建立了遗翻译在时空上分离，建立了遗传物质稳定的活动环境；传物质稳定的活动环境；l保证了保证了RNARNA转录后先进行加工、转录后先进行加工、修饰，才能输入细胞质中，进修饰，才能输入细胞质中，进而指导蛋白质的合成，使遗传而指导蛋白质的合成，使遗传信息的表达调控过程更加精确、信息的表达调控过程更加精确、高效。高效。23ppt课件三、核膜的功能*核膜为基因表达提供了时 空隔离屏障232 2.核膜参与蛋白质的合成核膜参与蛋白质的合成24ppt课件2.核膜参与蛋白质的合成24ppt课件3.3.核孔复合体控制着核核孔复合体控制着核-质间的物质交换质间的物质交换l核孔复合体是介导核核孔复合体是介导核-质间物质交换的质间物质交换的双向双向亲水通道亲水通道l具有两种运输方式具有两种运输方式l被动运输被动运输l主动运输主动运输25ppt课件3.核孔复合体控制着核-质间的物质交换25ppt课件9-10nm9-10nm通过核孔复合体的被动运输通过核孔复合体的被动运输l静止状态下，核孔中央有静止状态下，核孔中央有直径直径9 910nm10nm的亲水通的亲水通道，水、无机离子、小分子及直径小于道，水、无机离子、小分子及直径小于10nm10nm的物的物质原则上可自由通过。质原则上可自由通过。26ppt课件9-10nm通过核孔复合体的被动运输26ppt课件通过核孔复合体的主动运输通过核孔复合体的主动运输l绝大多数生物大分子的核绝大多数生物大分子的核-质分配需要借助核孔复合质分配需要借助核孔复合体的主动运输方式来实现。体的主动运输方式来实现。l具有高度选择性具有高度选择性，表现在以下三方面，表现在以下三方面核孔复合体的孔径核孔复合体的孔径可调，主动运输的功可调，主动运输的功能直径比被动运输大，能直径比被动运输大，为为101020nm20nm，可调节，可调节达达26nm26nm。27ppt课件通过核孔复合体的主动运输27ppt课件核孔复合体的主动运输是核孔复合体的主动运输是信信号识别号识别与与载体介导载体介导的过程，需的过程，需消耗能量消耗能量。具有具有双向性双向性，兼有核输入与，兼有核输入与核输出两种功能核输出两种功能核输入核输入：DNADNA复制与复制与RNARNA转录转录所需的各种酶、所需的各种酶、组蛋白、核糖体蛋组蛋白、核糖体蛋白等白等核输出核输出：mRNAmRNA、tRNAtRNA、核糖、核糖体大小亚基等体大小亚基等28ppt课件核孔复合体的主动运输是信号识别与载体介导的过程，需消耗能量1.1.亲核蛋白的核输入亲核蛋白的核输入l亲核蛋白亲核蛋白*（karyophilic protein）：）：指在细胞质指在细胞质中游离核糖体上合成、中游离核糖体上合成、经核孔转运入细胞核发经核孔转运入细胞核发挥作用的蛋白质挥作用的蛋白质。游离核糖体游离核糖体29ppt课件1.亲核蛋白的核输入游离核糖体29ppt课件l亲核蛋白一般都有一段特殊的氨基酸信号序列，亲核蛋白一般都有一段特殊的氨基酸信号序列，起着定向和定位的作用，保证蛋白质通过核孔复起着定向和定位的作用，保证蛋白质通过核孔复合体向核内输入，这一特殊的信号序列称为合体向核内输入，这一特殊的信号序列称为核定核定位序列位序列*(nuclear localization sequence,NLS)。lNLS特点特点：l含含4 48 8个氨基酸的短肽序列个氨基酸的短肽序列l不同亲核蛋白上的不同亲核蛋白上的NLSNLS不同，但都富含碱性氨不同，但都富含碱性氨基酸（基酸（LysLys、ArgArg），通常还有脯氨酸），通常还有脯氨酸lNLSNLS可以位于亲核蛋白的任何部位，并且在指可以位于亲核蛋白的任何部位，并且在指导亲核蛋白完成核输入以后不被切除。导亲核蛋白完成核输入以后不被切除。-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-30ppt课件亲核蛋白一般都有一段特殊的氨基酸信号序列，起着定向和定位的作具有具有正常正常NLS的的T-抗原抗原聚集于细胞核内聚集于细胞核内NLS发生突变发生突变的的T-抗原抗原分布于胞质中分布于胞质中病毒病毒SV40的的T-抗原抗原在宿主细胞中的分布在宿主细胞中的分布31ppt课件具有正常NLS的T-抗原聚集于细胞核内NLS发生突变的T-l l亲核蛋白入核转运的条件亲核蛋白入核转运的条件核定位序列核定位序列（NLSNLS）NLSNLS受体受体（核输入蛋白）（核输入蛋白）核输入受体核输入受体核输入受体核输入受体Ran：一种一种GTPGTP结合蛋白结合蛋白核输入受体核输入受体亲核蛋白亲核蛋白32ppt课件亲核蛋白入核转运的条件核输入受体亲核蛋白32ppt课件亲核蛋白的核输入过程亲核蛋白的核输入过程33ppt课件亲核蛋白的核输入过程33ppt课件2.RNA及核糖体亚基及核糖体亚基的核输出的核输出核输出核输出受体受体带有带有核输出信号核输出信号的蛋白质的蛋白质核质核质胞质胞质34ppt课件2.RNA及核糖体亚基的核输出核输出受体带有核输出信号的 第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体l染色质（染色质（chromatinchromatin）：是：是间期细胞间期细胞遗传物质遗传物质的存在形式，是由的存在形式，是由DNADNA、组蛋白，非组蛋白及、组蛋白，非组蛋白及少量少量RNARNA组成的组成的细细丝状复合丝状复合结构结构。l染色体（染色体（chromosomechromosome）：是指细胞在：是指细胞在有丝分裂有丝分裂或减数分裂过程中或减数分裂过程中，染色质经复制后反复缠绕，染色质经复制后反复缠绕凝聚而成的凝聚而成的条状或棒状结构条状或棒状结构。l染色质和染色体是遗传物质在细胞周期不同时染色质和染色体是遗传物质在细胞周期不同时相的不同表现形态。相的不同表现形态。35ppt课件 第二节 染色质与染色体染色质（chromatin）细丝状，弥散分布于核内细丝状，弥散分布于核内有利于遗传信息的复制和有利于遗传信息的复制和表达表达间期染色质间期染色质中期染色体中期染色体条状或棒状结构条状或棒状结构有利于遗传物质的平均分配有利于遗传物质的平均分配36ppt课件细丝状，弥散分布于核内间期染色质中期染色体条状或棒状结构36从裂解的核中溢出的染色质从裂解的核中溢出的染色质中期染色体中期染色体37ppt课件从裂解的核中溢出的染色质中期染色体37ppt课件l染色质和染色体的组成成分染色质和染色体的组成成分*：DNA组蛋白组蛋白非组蛋白非组蛋白RNA少量少量，含量随细胞生理状态，含量随细胞生理状态的不同而变化的不同而变化染色质的稳定成分染色质的稳定成分，占染色质，占染色质总量的总量的98%98%，二者比例约，二者比例约1 1：1 1一、染色质与染色体的组成成分一、染色质与染色体的组成成分38ppt课件染色质和染色体的组成成分*：少量，含量随细胞生理状态的不同1.DNA序列的类型序列的类型 真核细胞真核细胞DNADNA序列分为序列分为3 3类类 单一序列（单拷贝序列）单一序列（单拷贝序列）l在基因组中一般只有单一拷贝或少数几个拷贝在基因组中一般只有单一拷贝或少数几个拷贝l绝大多数编码蛋白质（酶）的结构基因均属于绝大多数编码蛋白质（酶）的结构基因均属于单一序列单一序列(一一)DNA遗传信息的载体遗传信息的载体39ppt课件1.DNA序列的类型(一)DNA遗传信息的载体39pp中度重复序列中度重复序列：l重复次数在重复次数在101010105 5之间，序列长度从之间，序列长度从几百到几几百到几千个千个bpbp不等不等l多数是不编码序列，构成基因内或基因间的间多数是不编码序列，构成基因内或基因间的间隔序列，在基因表达调控中起重要作用。隔序列，在基因表达调控中起重要作用。l少数是有编码功能的基因，如少数是有编码功能的基因，如rRNArRNA基因、基因、tRNAtRNA基因、组蛋白基因、核糖体蛋白的基因等。基因、组蛋白基因、核糖体蛋白的基因等。40ppt课件中度重复序列：40ppt课件高度重复序列高度重复序列：l重复次数超过重复次数超过10105 5，分布在染色体的着丝粒区和，分布在染色体的着丝粒区和端粒区，长度一般为端粒区，长度一般为几个至几十个几个至几十个bpbp。l高度重复序列有些散在分布，另一些则串联重复，高度重复序列有些散在分布，另一些则串联重复，均不能转录均不能转录l主要是构成结构基因的间隔，维系染色体结构，主要是构成结构基因的间隔，维系染色体结构，还可能与减数分裂过程中同源染色体联会有关。还可能与减数分裂过程中同源染色体联会有关。41ppt课件高度重复序列：41ppt课件2.一条功能性染色质一条功能性染色质DNADNA必须具备必须具备3 3类功能序列类功能序列*人：人：GGGTTA42ppt课件2.一条功能性染色质DNA必须具备3类功能序列*人：GG核小体核小体组蛋白组蛋白染色质染色质(二二)组蛋白组蛋白（histone）1.1.组蛋白的特点组蛋白的特点l真核生物染色质的真核生物染色质的基本结构蛋白基本结构蛋白l碱性蛋白碱性蛋白，富含的，富含的ArgArg和和LysLys等碱性氨基酸等碱性氨基酸l带有正电荷带有正电荷，可与带，可与带负电荷的负电荷的DNADNA紧密结紧密结合合(非特异性结合非特异性结合)。43ppt课件核小体组蛋白染色质(二)组蛋白（histone）1.组蛋白2.组蛋白的分类组蛋白的分类*组蛋白组蛋白共有共有5 5种种，按功能可分两大类，按功能可分两大类 核小体组蛋白（核小体组蛋白（核小体组蛋白（核小体组蛋白（nucleosomal histonenucleosomal histone）H2A、H2B、H3、H4；组成八聚体，协助组成八聚体，协助DNADNA卷曲成核小体结构卷曲成核小体结构无种属及组织特异性，进化上高度保守无种属及组织特异性，进化上高度保守 H1组蛋白组蛋白组蛋白组蛋白稳定核小体并与核小体稳定核小体并与核小体的进一步包装有关的进一步包装有关有一定的种属及组织特异性有一定的种属及组织特异性44ppt课件2.组蛋白的分类*组蛋白共有5种，按功能可分两大类 核3.组蛋白的功能组蛋白的功能*l协助折叠及包装协助折叠及包装DNA形成染色体形成染色体l保护保护DNA不被酶消化不被酶消化l组蛋白与组蛋白与DNA的结合可抑制的结合可抑制DNA的复制与转的复制与转录录l组蛋白组蛋白乙酰化乙酰化、磷酸化磷酸化等化学修饰可改变等化学修饰可改变组蛋白的电荷性质，使组蛋白与组蛋白的电荷性质，使组蛋白与DNADNA结合力结合力减弱，减弱，有利于有利于DNADNA的复制和转录的复制和转录。l甲基化甲基化则可增强组蛋白和则可增强组蛋白和DNADNA的相互作用，的相互作用，抑制抑制DNADNA的复制和转录的复制和转录。45ppt课件3.组蛋白的功能*45ppt课件(三三)非组蛋白非组蛋白（non-histone）概念概念：除组蛋白之外的染色质结合蛋白的总称除组蛋白之外的染色质结合蛋白的总称特点特点：l含量少，种类多含量少，种类多l在不同组织细胞中的种类和数量均不相同在不同组织细胞中的种类和数量均不相同l与与特异的特异的DNADNA序列序列结合结合功能功能*：协助协助DNADNA折叠，启动和推进折叠，启动和推进DNADNA的复制，的复制，调控基因转录调控基因转录46ppt课件(三)非组蛋白（non-histone）概念：除组蛋白之外的二、常染色质与异染色质二、常染色质与异染色质l按间期核中染色质螺按间期核中染色质螺旋化程度、功能状态旋化程度、功能状态的不同，可分为：的不同，可分为：l常染色质常染色质l异染色质异染色质47ppt课件二、常染色质与异染色质按间期核中染色质螺旋化程度、功能状态的常染色质与异染色质的异同常染色质与异染色质的异同*相同点相同点：化学本质相同，只是不同功能状态下染色质的化学本质相同，只是不同功能状态下染色质的 不同构型而已，一定条件下可互相转化。不同构型而已，一定条件下可互相转化。48ppt课件常染色质与异染色质的异同*相同点：化学本质相同，只是不同功能l异染色质可异染色质可分两类：分两类：l组成性异染色质组成性异染色质：指在各种类型细胞的细胞周期指在各种类型细胞的细胞周期中（除复制期外）均呈凝缩状态的异染色质。中（除复制期外）均呈凝缩状态的异染色质。l由高度重复的由高度重复的DNADNA序列构成序列构成l不转录也不编码蛋白质不转录也不编码蛋白质l多分布于染色体的着丝粒区、多分布于染色体的着丝粒区、端粒、次缢痕等端粒、次缢痕等部位部位l兼性异染色质兼性异染色质：只在只在某些细胞类型某些细胞类型或或一定的发育一定的发育阶段阶段，处于凝缩失活状态，而在其他时期松展为，处于凝缩失活状态，而在其他时期松展为常染色质。常染色质。l总量变化与细胞类型有关，胚胎细胞中含量少，总量变化与细胞类型有关，胚胎细胞中含量少，高度分化的细胞中含量多。高度分化的细胞中含量多。49ppt课件异染色质可分两类：49ppt课件l l雌性哺乳动物体雌性哺乳动物体雌性哺乳动物体雌性哺乳动物体细胞核中的细胞核中的细胞核中的细胞核中的X X X X染色质染色质染色质染色质（巴氏小体）即（巴氏小体）即（巴氏小体）即（巴氏小体）即为一种兼性异染色质为一种兼性异染色质为一种兼性异染色质为一种兼性异染色质Barr body50ppt课件雌性哺乳动物体细胞核中的X染色质（巴氏小体）即为一种兼性异染三、三、染色质组装成染色体染色质组装成染色体*伸展的染色质纤维伸展的染色质纤维伸展的染色质纤维伸展的染色质纤维(一一)核小体核小体染色质的基本结构单位染色质的基本结构单位 核小体（核小体（nucleosome）是）是染色体组装的染色体组装的一级结构一级结构，为直径约，为直径约10nm10nm的的圆盘状颗粒圆盘状颗粒。51ppt课件三、染色质组装成染色体*伸展的染色质纤维(一)核小体染l核小体的组成核小体的组成*：DNADNA：约约200bp200bp左右左右l146bp146bp：盘绕组蛋白八聚：盘绕组蛋白八聚体体1.751.75圈，称圈，称核心核心DNADNAl60bp60bp：连接相邻的核小体，：连接相邻的核小体，称称连接连接DNADNA（长度变异大）（长度变异大）组蛋白八聚体组蛋白八聚体：一个一个 1 1组蛋白组蛋白：一个：一个 52ppt课件核小体的组成*：52ppt课件核小体串珠的形成使核小体串珠的形成使DNADNA分子长度压缩了约分子长度压缩了约7 7倍倍53ppt课件核小体串珠的形成使DNA分子长度压缩了约7倍53ppt课件（二）核小体进一步螺旋形成螺线管（二）核小体进一步螺旋形成螺线管l螺线管螺线管（solenoidsolenoid）是染色质的二级结构染色质的二级结构，是是在在组蛋白组蛋白H H1 1的协助下，由核小体串珠结构盘旋的协助下，由核小体串珠结构盘旋而成的中空结构而成的中空结构l每圈每圈6 6个核小体个核小体，外径外径30nm30nm，螺距螺距11nm11nml螺线管的形成使核小体串珠结构螺线管的形成使核小体串珠结构压缩了约压缩了约6 6倍倍10nm54ppt课件（二）核小体进一步螺旋形成螺线管螺线管（solenoid）是组蛋白八聚体组蛋白八聚体H1组蛋白组蛋白DNA组蛋白组蛋白八聚体八聚体核小体核小体组蛋白组蛋白H1H1位于螺线管的内部，是螺线管形成和稳定的关键因素位于螺线管的内部，是螺线管形成和稳定的关键因素55ppt课件组蛋白八聚体H1组蛋白DNA组蛋白八聚体核小体组蛋白H1位于A.A.30nm30nm染色质纤维染色质纤维B.B.核小体串珠核小体串珠l电镜下，电镜下，间期核中间期核中的染色质大多以一种的染色质大多以一种30nm染色染色质纤维（螺线管）的形式存在。质纤维（螺线管）的形式存在。56ppt课件30nm染色质纤维电镜下，间期核中的染色质大多以一种30nm（三）螺线管进一步包装成染色体（三）螺线管进一步包装成染色体l关于螺线管如何进一步包装成染色体，目前有两种关于螺线管如何进一步包装成染色体，目前有两种模型：模型：多级螺旋模型多级螺旋模型（multiple coiling multiple coiling modelmodel）染色体骨架染色体骨架-放射环模型放射环模型 (scaffold-radial loop structure model)(scaffold-radial loop structure model)57ppt课件（三）螺线管进一步包装成染色体关于螺线管如何进一步包装成染色 1 1.多级螺旋模型多级螺旋模型*l一级结构：核小体，直径一级结构：核小体，直径10nm10nml二级结构：螺线管，直径二级结构：螺线管，直径30nm30nml三级结构：超螺线管，三级结构：超螺线管，直径直径0.20.20.4um0.4uml四级结构：染色单体四级结构：染色单体58ppt课件 1.多级螺旋模型*58ppt课件l最最早早是是 L La ae em m m m l l i i 等等(1 19 97 77 7)根根据据大大量量的的实实验验结结果果提提出出的的。他他们们用用 2 2m m o ol l/L L的的N Na aC Cl l 加加 肝肝素素处处理理 H He eL La a细细胞胞的的中中期期染染色色体体，除除去去组组蛋蛋白白和和大大部部分分非非组组蛋蛋白白后后，在在电电镜镜下下看看到到了了由由非非组组蛋蛋白白构构成成的的染染色色体体骨骨架架 和和由由骨骨架架伸伸出出的的 无无 数数 的的 D D N N A A 袢袢环环。2.2.染色体骨架染色体骨架-放射环模型放射环模型59ppt课件最早是Laemmli等(1977)根据大量的实验结果提出的。l染色体骨架染色体骨架-放射环模型放射环模型*l一级结构：一级结构：核小体核小体l二级结构：二级结构：螺线管螺线管(30nm(30nm纤维纤维)l高级结构：高级结构：袢环结构袢环结构和和染色单体染色单体 高级结构的组装过程：高级结构的组装过程：螺线管进一步折叠成螺线管进一步折叠成 一系列袢环结构，袢一系列袢环结构，袢 环的基部连于中央的环的基部连于中央的 染色体骨架染色体骨架上。上。每每1818个袢环个袢环呈放射状平面排列，形成呈放射状平面排列，形成微带微带。约约10106 6个微带沿纵轴排列，形成染色单体。个微带沿纵轴排列，形成染色单体。60ppt课件染色体骨架-放射环模型*60ppt课件61ppt课件61ppt课件染色体骨架染色体骨架-放射环模型放射环模型62ppt课件染色体骨架-放射环模型62ppt课件四、染色体的形态结构四、染色体的形态结构l在有丝分裂中期，染色体高度凝集，形态、结构特在有丝分裂中期，染色体高度凝集，形态、结构特征明显，可作为征明显，可作为染色体一般形态和结构的标准染色体一般形态和结构的标准。l中期染色体中期染色体l由着丝粒相连的两条由着丝粒相连的两条姐妹染色单体构成姐妹染色单体构成l主要结构：主要结构：着丝粒着丝粒、主缢痕主缢痕、次缢痕次缢痕、端端粒粒、随体随体等。等。63ppt课件四、染色体的形态结构在有丝分裂中期，染色体高度凝集，形态、结（一）（一）着丝粒着丝粒（centromere）l l主缢痕：主缢痕：中期染色体的两条中期染色体的两条姐妹染色单体的连接处向内姐妹染色单体的连接处向内凹陷、着色较浅的缢痕。凹陷、着色较浅的缢痕。l l着丝粒着丝粒：指指主缢痕处主缢痕处的的染色染色质部分质部分，由高度重复的异染，由高度重复的异染色质组成。色质组成。l着丝粒将染色体分为两个臂着丝粒将染色体分为两个臂64ppt课件（一）着丝粒（centromere）主缢痕：中期染色体的两条l依据着丝粒的位置，中期染色体分为依据着丝粒的位置，中期染色体分为4 4种类型种类型65ppt课件依据着丝粒的位置，中期染色体分为4种类型65ppt课件中着丝粒中着丝粒染色体染色体亚中着丝粒亚中着丝粒染色体染色体近端着丝粒近端着丝粒染色体染色体端着丝粒端着丝粒染色体染色体66ppt课件中着丝粒染色体亚中着丝粒染色体近端着丝粒染色体端着丝粒l l动粒动粒（kinetochore）l位于着丝粒两侧的位于着丝粒两侧的圆盘状圆盘状结构结构l由蛋白质构成由蛋白质构成l是细胞分裂时纺锤丝动粒是细胞分裂时纺锤丝动粒微管的附着部位，微管的附着部位，参与染参与染色体的运动与分离。色体的运动与分离。（二）着丝粒（二）着丝粒-动粒复合体动粒复合体67ppt课件动粒（kinetochore）（二）着丝粒-动粒复合体67p中期染色体中期染色体动粒微管动粒微管68ppt课件中期染色体动粒微管68ppt课件l l着丝粒着丝粒-动粒复合体：动粒复合体：l由着丝粒和动粒共同组成由着丝粒和动粒共同组成的一种复合结构的一种复合结构l介导纺锤丝与染色体的结介导纺锤丝与染色体的结合合l包括三个结构域：包括三个结构域：l动粒域动粒域l中心域中心域l配对域配对域纺锤丝纺锤丝着丝粒着丝粒动粒动粒纺锤丝纺锤丝69ppt课件着丝粒-动粒复合体：纺锤丝着丝粒动粒纺锤丝69ppt课件动粒域：动粒域：圆盘状结构，圆盘状结构，由蛋白质构成，是纺由蛋白质构成，是纺锤体动粒锤体动粒微管的附着微管的附着部位。部位。中心域：中心域：位于动粒域位于动粒域的内侧，是的内侧，是复合体的复合体的主体，由富含高度重主体，由富含高度重复序列的异染色质构复序列的异染色质构成。成。配对域：配对域：在中心域内在中心域内表面，是两条染色单表面，是两条染色单体相互连接的区域。体相互连接的区域。70ppt课件动粒域：圆盘状结构，由蛋白质构成，是纺锤体动粒微管的附着动粒在电镜下呈动粒在电镜下呈三层板状结构三层板状结构内层内层外层外层中层中层71ppt课件动粒在电镜下呈三层板状结构内层外层中层71ppt课件动粒与着丝粒的比较动粒与着丝粒的比较*72ppt课件动粒与着丝粒的比较*72ppt课件（三）次缢痕（三）次缢痕（secondary constriction）l指指某些染色体某些染色体上除主缢痕上除主缢痕之外的浅染缢缩部位之外的浅染缢缩部位l其数量、位置和大小可用其数量、位置和大小可用作鉴别染色体的标记作鉴别染色体的标记73ppt课件（三）次缢痕（secondary constriction）l位于某些染色体末端的球形位于某些染色体末端的球形或棒状结构或棒状结构l主要由主要由异染色质异染色质构成构成l通过通过次缢痕区次缢痕区与染色体与染色体主体部分相连主体部分相连l随体也是识别染色体的重要随体也是识别染色体的重要特征之一特征之一（四）随体（四）随体（satellite）74ppt课件位于某些染色体末端的球形或棒状结构（四）随体（satellil人类有随体的染色体：人类有随体的染色体：13131515、2121、2222号号l全部为近端着丝粒染色体全部为近端着丝粒染色体l有随体染色体的有随体染色体的次缢痕部位次缢痕部位含有含有多拷贝的多拷贝的rRNArRNA基基因因（5SrRNA5SrRNA除外），是具有组织形成核仁能力的除外），是具有组织形成核仁能力的染色质区，与核仁形成有关，此区称为染色质区，与核仁形成有关，此区称为核仁组织核仁组织区区（nucleolus organizing region,NOR）。75ppt课件人类有随体的染色体：1315、21、22号75ppt课件（五）端粒（五）端粒（telomeres）l染色体末端的特化部位，由染色体末端的特化部位，由端粒端粒DNADNA和和蛋白质蛋白质构成。构成。l端粒端粒DNADNA不含基因，由富含不含基因，由富含G G的的短串联重复序列短串联重复序列构成，在构成，在进化上高度保守。进化上高度保守。人人：(GGGTTA)nGGGTTA)n76ppt课件（五）端粒（telomeres）染色体末端的特化部位，由端粒l端粒的功能：端粒的功能：l保证染色体末端的完全复制保证染色体末端的完全复制l在染色体的两端形成保护性的帽结构，使在染色体的两端形成保护性的帽结构，使DNADNA免受免受核酸酶和其他不稳定因素的破坏和影响，使染色体核酸酶和其他不稳定因素的破坏和影响，使染色体末端不会与其他染色体的末端融合，保持染色体的末端不会与其他染色体的末端融合，保持染色体的结构完整。结构完整。l在细胞的寿命、衰老和死亡以及肿瘤的发生和治疗在细胞的寿命、衰老和死亡以及肿瘤的发生和治疗中起作用。中起作用。端粒是细胞分裂的端粒是细胞分裂的“计数器计数器”，细胞每分裂一次细胞每分裂一次，端粒减少端粒减少5050100100核苷酸。核苷酸。77ppt课件端粒的功能：端粒是细胞分裂的“计数器”，细胞每分裂一次，端五、核型与带型五、核型与带型人类人类G带核型带核型l核型：核型：指一个体细胞中指一个体细胞中的全部染色体，按其大的全部染色体，按其大小、形态特征顺序排列小、形态特征顺序排列所构成的图像。所构成的图像。l核型分析：核型分析：将待测细胞将待测细胞的核型进行染色体数目、的核型进行染色体数目、形态特征的分析，称为形态特征的分析，称为核型分析。核型分析。78ppt课件五、核型与带型人类G带核型核型：指一个体细胞中的全部染色体，人类人类G带核型带核型l带型：带型：染色体标本经过染色体标本经过一定程序处理，并用特一定程序处理，并用特定染料染色后，染色体定染料染色后，染色体沿其长轴可显现出沿其长轴可显现出明暗明暗或深浅相间或深浅相间、宽窄不等宽窄不等的带纹的带纹，构成了每条染，构成了每条染色体的带型。色体的带型。l染色体显带技术可准确染色体显带技术可准确识别每条染色体，检测识别每条染色体，检测染色体的微小变化。染色体的微小变化。79ppt课件人类G带核型带型：染色体标本经过一定程序处理，并用特定染料染第三节第三节 核仁核仁(nucleolus)光镜下的核仁光镜下的核仁l核仁是真核细胞间期核中最明显的结构核仁是真核细胞间期核中最明显的结构l光镜下：均质、折光性很强的圆球状小体光镜下：均质、折光性很强的圆球状小体l电镜下：电镜下：裸露无膜裸露无膜的的纤维网状结构纤维网状结构电镜下的核仁电镜下的核仁80ppt课件第三节 核仁(nucleolus)光镜下的核仁核仁是真核细l数目：数目：每个细胞中一般有核仁每个细胞中一般有核仁1 12 2个个，也有多个的，也有多个的l大小：大小：蛋白质合成旺盛蛋白质合成旺盛的细胞，的细胞，核仁大核仁大；蛋白质合成不活跃的细胞，核仁不明显。蛋白质合成不活跃的细胞，核仁不明显。核仁核仁81ppt课件数目：每个细胞中一般有核仁12个，也有多个的核仁81ppt一、核仁的主要成分一、核仁的主要成分l核仁含有核仁含有3种主要成分种主要成分*：l蛋白质：蛋白质：占核仁干重的占核仁干重的80%l包括核糖体蛋白、组蛋白、多种酶类等包括核糖体蛋白、组蛋白、多种酶类等lRNA：10%l主要是主要是rRNArRNA基因的转录产物基因的转录产物lDNA：8%l主要是主要是rRNArRNA基因基因，即rDNArDNAl核仁内还含有微量脂类82ppt课件一、核仁的主要成分核仁含有3种主要成分*：82ppt课件致密纤维致密纤维组分组分颗粒组分颗粒组分 纤维纤维 中心中心二、二、核仁的形态结构核仁的形态结构*纤维中心纤维中心致密纤维组分致密纤维组分颗粒成分颗粒成分电镜下，核仁为裸露无膜电镜下，核仁为裸露无膜的纤维网状结构，具有的纤维网状结构，具有三三个特征性区域：个特征性区域：83ppt课件致密纤维颗粒组分 纤维 中心二、核仁的形态结构*纤维中心(一一)纤维中心纤维中心l包埋于颗粒组分内包埋于颗粒组分内部的浅染部的浅染低电子密低电子密度区度区，圆斑状，圆斑状l主要成分主要成分：rRNArRNA基因基因(rDNA)(rDNA)铺展的核仁染色质标本铺展的核仁染色质标本(局部局部)84ppt课件(一)纤维中心铺展的核仁染色质标本(局部)84ppt课件间期间期间期间期核膜核膜核仁核仁含有含有rRNA基因的间期染色基因的间期染色质以袢环形式伸入核仁内质以袢环形式伸入核仁内分裂期分裂期分裂期分裂期(13、14、15、21、22号染色体号染色体)85ppt课件间期核膜核仁含有rRNA基因的间期染色质以袢环形式伸入核仁内铺展的核仁染色质标本铺展的核仁染色质标本86ppt课件铺展的核仁染色质标本86ppt课件l概念概念*：间期间期，rDNArDNA是从是从染色体上伸出的染色体上伸出的DNADNA袢环袢环，袢环上的袢环上的rRNArRNA基因成串排基因成串排列，通过转录产生列，通过转录产生rRNArRNA，组织形成核仁，因此称为组织形成核仁，因此称为核仁组织者。核仁组织者。l功能功能：组织核仁的形成：组织核仁的形成l l核仁组织者（核仁组织者（nucleolus organizer）87ppt课件概念*：间期，rDNA是从染色体上伸出的DNA袢环，袢致密纤维致密纤维组分组分颗粒组分颗粒组分纤维纤维中心中心(二二)致密纤维组分致密纤维组分l核仁内核仁内电子密度最高电子密度最高的的区域，呈区域，呈环形或半月形环形或半月形包围浅染的纤维中心。包围浅染的纤维中心。l主要成分主要成分：l正在转录的正在转录的rRNArRNA分子分子l核糖体蛋白核糖体蛋白l某些特异性的某些特异性的RNARNA结合蛋白结合蛋白88ppt课件致密纤维颗粒组分纤维中心(二)致密纤维组分88ppt课件致密纤维致密纤维组分组分颗粒组分颗粒组分纤维纤维中心中心(三三)颗粒成分颗粒成分l呈呈致密的颗粒致密的颗粒，密，密布于纤维骨架之间，布于纤维骨架之间，或围绕在纤维组分或围绕在纤维组分的周围的周围l l主要成分主要成分：处于不：处于不同加工、成熟阶段同加工、成熟阶段的的核糖体亚基前体核糖体亚基前体89ppt课件致密纤维颗粒组分纤维中心(三)颗粒成分89ppt课件l上述三种组分存在于上述三种组分存在于核仁基质核仁基质（nucleolar matrix）中中l核仁区一些无定型的蛋白质性液体物质，核仁区一些无定型的蛋白质性液体物质，电子密度低电子密度低l与核基质互相连通，所以有人认为二者与核基质互相连通，所以有人认为二者是同一物质。是同一物质。90ppt课件上述三种组分存在于核仁基质（nucleolar matrix rRNArRNA合成与加工合成与加工场所场所真核细胞有真核细胞有4 4种种rRNArRNA：核糖体大、小亚基的装配场所核糖体大、小亚基的装配场所三、核仁的功能核仁的功能*生产核糖体的工厂生产核糖体的工厂核仁内合成核仁内合成，由由RNA聚合酶聚合酶催化催化核仁外核质中合成核仁外核质中合成，由由RNA聚合酶聚合酶催化催化91ppt课件 rRNA合成与加工场所三、核仁的功能*生产核糖体的工厂（一）核仁是（一）核仁是rRNArRNA基因转录和加工的场所基因转录和加工的场所核仁中串联重复排列的核仁中串联重复排列的rRNArRNA基因，其初始转录产基因，其初始转录产物为物为45S rRNA。间隔间隔DNA间隔间隔DNArDNArDNA45S rRNA45S rRNA92ppt课件（一）核仁是rRNA基因转录和加工的场所核仁中串联重复排列的45S rRNA93ppt课件45S rRNA93ppt课件(二二)核仁是核糖体亚基装配的场所核仁是核糖体亚基装配的场所rRNArRNA与与核糖体蛋白核糖体蛋白在核仁内组装成核糖体的亚基在核仁内组装成核糖体的亚基94ppt课件(二)核仁是核糖体亚基装配的场所rRNA与核糖体蛋白在核仁内核糖体大、小亚基的组装核糖体大、小亚基的组装95ppt课件核糖体大、小亚基的组装95ppt课件四、核仁周期四、核仁周期l l概念概念概念概念*：核仁随细胞的周期性变化而变化，在细：核仁随细胞的周期性变化而变化，在细：核仁随细胞的周期性变化而变化，在细：核仁随细胞的周期性变化而变化，在细胞分裂前期消失，分裂末期又重新出现，核仁的胞分裂前期消失，分裂末期又重新出现，核仁的胞分裂前期消失，分裂末期又重新出现，核仁的胞分裂前期消失，分裂末期又重新出现，核仁的周期性变化称为核仁周期。周期性变化称为核仁周期。周期性变化称为核仁周期。周期性变化称为核仁周期。96ppt课件四、核仁周期概念*：核仁随细胞的周期性变化而变化，在细胞分核仁在有丝分裂末期逐渐形成的图解：核仁在有丝分裂末期逐渐形成的图解：先形成数个小核仁，小核仁长大、融合，最后形成一个大核仁。97ppt课件核仁在有丝分裂末期逐渐形成的图解：先形成数个小核仁，小核仁长第四节第四节 核基质核基质（nuclear matrix）98ppt课件第四节 核基质（nuclear matrix）98ppt课件l核基质的概念核基质的概念*：核基质又称核骨架核基质又称核骨架（nuclear scaffold），是真核细胞间期核中除），是真核细胞间期核中除核核膜膜、染色质和核仁染色质和核仁以外的部分，是一个以外的部分，是一个以非组蛋以非组蛋白为主白为主的的纤维网架结构纤维网架结构。l核基质分布在整个核基质分布在整个细胞核内细胞核内99ppt课件核基质的概念*：核基质又称核骨架（nuclear scafl核基质是由核基质是由粗细不均的纤维粗细不均的纤维构成的构成的网架结构网架结构l纤维直径：纤维直径：3 330nm30nml纤维单体的直径为纤维单体的直径为3 34nm4nm，较粗的纤维是单体纤，较粗的纤维是单体纤维的聚合体。维的聚合体。l核基质的主要成分核基质的主要成分l蛋白质蛋白质（90%以上）以上）l核基质蛋白：各类细胞共有核基质蛋白：各类细胞共有l核基质结合蛋白：与细胞类型、分化程度、生核基质结合蛋白：与细胞类型、分化程度、生 理及病理状态有关理及病理状态有关l少量的少量的RNA：维持核基质三维网络结构完整性维持核基质三维网络结构完整性一、核基质的组成成分与形态结构一、核基质的组成成分与形态结构100ppt课件核基质是由粗细不均的纤维构成的网架结构一、核基质的组成成分与二、核基质的功能二、核基质的功能(一一)核基质参与核基质参与DNA复制复制1.核基质上锚泊核基质上锚泊DNA复制复合体复制复合体lDNADNA袢环与袢环与DNADNA复制有关的酶和因子在核基质上复制有关的酶和因子在核基质上形成形成DNADNA复制复合体复制复合体lDNADNA聚合酶在核基质上可能具有特定结合位点聚合酶在核基质上可能具有特定结合位点lDNADNA复制的起始点结合在核基质上复制的起始点结合在核基质上2.核基质上结合新合成的核基质上结合新合成的DNA3.核基质上核基质上DNA的复制效率提高的复制效率提高101ppt课件二、核基质的功能(一)核基质参与DNA复制101ppt课件(二二)核基质参与基因转录和加工核基质参与基因转录和加工1.1.核基质与基因转录活性密切相关核基质与基因转录活性密切相关lRNARNA合成在核基质上进行合成在核基质上进行l具有转录活性的基因结合在核基质上，只有具有转录活性的基因结合在核基质上，只有与核基质结合的基因才能进行转录与核基质结合的基因才能进行转录2.2.核基质参与核基质参与RNARNA的加工修饰的加工修饰l核基质是细胞核内核基质是细胞核内hnRNAhnRNA加工的场所加工的场所(三三)核基质参与染色体构建核基质参与染色体构建lDNADNA袢环锚定在核基质上袢环锚定在核基质上(四四)核基质与细胞分化相关核基质与细胞分化相关102ppt课件(二)核基质参与基因转录和加工102ppt课件103ppt课件103ppt课件细胞核小结细胞核小结 核膜核膜 染色质染色质 核仁核仁 核基质（核骨架）核基质（核骨架）104ppt课件细胞核小结 核膜 染色质 核仁104ppt课件 细胞核的组成部分、功能细胞核的组成部分、功能 核膜核膜：掌握核孔复合体与核纤层的概念掌握核孔复合体与核纤层的概念 掌握掌握核膜核膜、核孔复合体核孔复合体、核纤层核纤层的结构与功能的结构与功能 染色质与染色体染色质与染色体 掌握掌握:化学组成；功能性染色体的三个功能序列；化学组成；功能性染色体的三个功能序列；核小体结构；染色体组装模型；核小体结构；染色体组装模型；常常、异染色质的概念、区别异染色质的概念、区别 区分动粒与着丝粒区分动粒与着丝粒 核仁核仁：掌握核仁结构、功能；核仁组织者的概念：掌握核仁结构、功能；核仁组织者的概念 核基质核基质：概念与功能：概念与功能细胞核部分学习要求细胞核部分学习要求105ppt课件 细胞核的组成部分、功能细胞核部分学习要求105ppt课件核被膜核被膜 外核膜外核膜 结构：与内质网膜连续结构：与内质网膜连续 胞质面有核糖体附着胞质面有核糖体附着 表面有骨架成分分布表面有骨架成分分布 功能：与蛋白合成有关功能：与蛋白合成有关 内核膜内核膜 分布：内核膜内表面分布：内核膜内表面 核纤层核纤层 组成：核纤层蛋白组成：核纤层蛋白 功能：功能：3 3点点 核周间隙核周间隙 核孔核孔 结构：核孔复合体结构：核孔复合体 功能：核功能：核-质间物质转运质间物质转运 大分子：主动运输大分子：主动运输(如亲核蛋白如亲核蛋白)小分子：被动运输小分子：被动运输 胞质环胞质环核质环核质环辐辐中央栓中央栓106ppt课件核被膜 外核膜 结构：与内质网膜连续 胞质环106pp染色质染色质 染色质染色质DNADNA 复制源序列：复制源序列：DNADNA复制起始点复制起始点 使染色体能够进行复制使染色体能够进行复制 着丝粒序列：姐妹染色单体连接部位着丝粒序列：姐妹染色单体连接部位 细胞分裂时使两拷贝分离细胞分裂时使两拷贝分离 端端 粒序列：染色体末端粒序列：染色体末端 保证保证DNADNA复制的完整性复制的完整性 组蛋白组蛋白 H2A H2B H3 H4H2A H2B H3 H4核小体核心颗粒核小体核心颗粒 H1 H1 与染色体高级结构形成有关与染色体高级结构形成有关 非组蛋白非组蛋白 RNARNA染色质的种类：常染色质和异染色质的区别染色质的种类：常染色质和异染色质的区别染色体组装：多级螺旋模型、染色体骨架染色体组装：多级螺旋模型、染色体骨架-放射环模型放射环模型中期染色体结构：主缢痕、中期染色体结构：主缢痕、着丝粒着丝粒、动粒动粒、次缢痕、端粒、随体、次缢痕、端粒、随体107ppt课件染色质 染色质DNA107ppt课件