医学细胞生物学细胞核课件

细胞核概述胞核概述l真核真核细胞中最大、最重要的胞中最大、最重要的细胞器胞器功能功能：1.1.遗传物物质贮存存、复制复制和和转录的的场所所 2.2.细胞生命活胞生命活动的控制中心的控制中心l真核生物和原核生物的最大区真核生物和原核生物的最大区别 核核进化意化意义：核物核物质区域化区域化1.1.保保护核内核内DNADNA免受免受损伤，保，保证遗传的的稳定性定性2.2.使使遗传信息的信息的转录和翻和翻译在在时空上分离空上分离ppt课件细胞核概述真核细胞中最大、最重要的细胞器ppt课件1数量数量：单核（多数核（多数细胞）胞）双核（肝、双核（肝、肾、软骨骨细胞）胞）多核（破骨多核（破骨细胞、骨骼肌胞、骨骼肌细胞等）胞等）无核（成熟无核（成熟红细胞）胞）大小大小：高等高等动物物细胞核直径通常在胞核直径通常在 5 510m10m生生长旺盛的旺盛的细胞：核胞：核较大，如卵、大，如卵、肿瘤瘤细胞胞分化成熟的分化成熟的细胞：核胞：核较小小常用常用核核质比比来表示来表示细胞核的相胞核的相对大小大小细胞核的数量、大小与形胞核的数量、大小与形态ppt课件数量：单核（多数细胞）双核（肝、肾、软骨细胞）多核（破骨2 形态：l间期才可以期才可以观察到察到细胞核的完整胞核的完整结构；构；l多多样，多，多为圆形或形或椭圆形；形；l与与细胞的形状、胞的形状、类型、型、发育育时期等有关期等有关。ppt课件 形态：ppt课件3 核膜核膜 染色染色质 核仁核仁 核基核基质 间期核的期核的结构主要由构主要由4部分构成部分构成ppt课件 核膜 染色质 核仁 间期核的结构主要由4部分构成4 第一第一节 核核 膜膜核膜核膜(nuclear membrane)又称核被膜核被膜(nuclear envelope)一、核膜的化学一、核膜的化学组成成二、核膜的二、核膜的结构构三、核膜的功能三、核膜的功能ppt课件 第一节 核 膜核膜(nuclear m5一、核膜的化学一、核膜的化学组成成l主要主要为蛋白蛋白质（65%65%75%75%）和）和 脂脂类，可能可能还有有少少量量DNADNA和和RNARNAl所含的所含的酶类和脂和脂类都都与与ERER相似相似，但含量有差异，但含量有差异ppt课件一、核膜的化学组成主要为蛋白质（65%75%）和 脂类，可6二、核膜的二、核膜的结构构*l电镜下，核膜是由下，核膜是由内核膜内核膜、外核膜外核膜、核周核周间隙隙、核孔核孔复合体复合体和和核核纤层等等结构构组成。成。ppt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7（一）外核膜（一）外核膜(outer membrane)l与糙面内与糙面内质网膜相网膜相连续l外表面有核糖体附着外表面有核糖体附着l外表面附着有外表面附着有细胞骨架成分，起着固定胞骨架成分，起着固定细胞核胞核并并维持持细胞核形胞核形态的作用。的作用。ppt课件（一）外核膜(outer membrane)ppt课件8（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核核质面附着有面附着有核核纤层，对核膜其支持作用核膜其支持作用ppt课件（二）内核膜(inner membrane)ppt课件9（三）核周（三）核周间隙隙(perinuclear cisternae)l内外两内外两层核膜之核膜之间的腔隙的腔隙l与内与内质网腔相网腔相连，内含多种蛋白，内含多种蛋白质和和酶 ppt课件（三）核周间隙(perinuclear cisternae)10（四）（四）核孔复合体核孔复合体l核孔核孔：内外核膜融合之内外核膜融合之处形成的形成的环状开口状开口l数量数量：3000400030004000个个/哺乳哺乳类细胞胞 蛋白蛋白质合成旺盛的合成旺盛的细胞，核孔数目胞，核孔数目较多多ppt课件（四）核孔复合体ppt课件11l电镜下，核孔是由多种蛋白下，核孔是由多种蛋白质以特定方式排列以特定方式排列而成的复合而成的复合结构，称构，称为核孔复合体核孔复合体（nuclear pore complex，NPCNPC）。NPC胞胞质面面观NPC核核质面面观ppt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12NPCNPC由四种由四种组分构成：分构成：胞胞质环 核核质环 辐柱状柱状亚单位位环状状亚单位位腔内腔内亚单位位 中央栓中央栓l l核孔复合体的核孔复合体的结构构*：l捕捕鱼笼式式(fish-trap)(fish-trap)结构模型构模型被普遍接受被普遍接受ppt课件NPC由四种组分构成：核孔复合体的结构*：ppt课件13核孔复合体模式核孔复合体模式图核核篮ppt课件核孔复合体模式图核篮ppt课件14胞胞质面面核核质面面侧面面观ppt课件胞质面核质面侧面观ppt课件15l l核孔复合体的化学核孔复合体的化学组成：成：主要由蛋白主要由蛋白质组成成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ppt课件核孔复合体的化学组成：主要由蛋白质组成ppt课件16（五）核（五）核纤层(nuclear lamina)l概念概念*：核：核纤层是位于内核膜内是位于内核膜内侧与染色与染色质之之间的的一一层由由高高电子密度子密度纤维蛋白蛋白质组成的成的网网络片片层结构构。l只存在于只存在于间期核中，分裂期解体期核中，分裂期解体ppt课件（五）核纤层(nuclear lamina)ppt课件17l l核核纤层的化学成分：的化学成分：核核纤层蛋白蛋白（属于中属于中间纤维蛋白蛋白）l哺乳哺乳类细胞的核胞的核纤层蛋白（蛋白（laminlamin）有）有3 3类llamin Alamin Allamin Clamin ClLamin BLamin B由同一基因由同一基因编码的不同的加工的不同的加工产物物ppt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ppt课件18l核核纤层的功能的功能*1.1.核核纤层在在细胞核中起支架作用胞核中起支架作用ppt课件核纤层的功能*ppt课件192.2.核核纤层与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分散分散到胞到胞质中中lamin B与核膜小与核膜小泡泡结合合ppt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203.3.核核纤层与与染色染色质凝集成染色体凝集成染色体相关相关l分裂分裂间期，染色期，染色质与核与核纤层结合合紧密，不能螺旋化成密，不能螺旋化成染色体；染色体；l分裂前期，核分裂前期，核纤层解聚，染色解聚，染色质与核与核纤层的的结合合丧失，失，染色染色质凝集成染色体。凝集成染色体。ppt课件3.核纤层与染色质凝集成染色体相关ppt课件214.4.核核纤层参与参与DNADNA的复制的复制l利用爪蟾卵母利用爪蟾卵母细胞核重建体系的研究胞核重建体系的研究发现，重建的重建的缺乏核缺乏核纤层的的细胞核胞核不能不能进行行DNADNA的的复制复制，提示核，提示核纤层参与了参与了DNADNA复制。复制。ppt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22三、三、核膜的功能核膜的功能*1.1.核膜核膜为基因表达提供了基因表达提供了时 空隔离屏障空隔离屏障l使使DNADNA复制、复制、RNARNA转录与蛋白与蛋白质翻翻译在在时空上分离，建立了空上分离，建立了遗传物物质稳定的活定的活动环境；境；l保保证了了RNARNA转录后先后先进行加工、行加工、修修饰，才能，才能输入入细胞胞质中，中，进而指而指导蛋白蛋白质的合成，使的合成，使遗传信息的表达信息的表达调控控过程更加精确、程更加精确、高效。高效。ppt课件三、核膜的功能*核膜为基因表达提供了时 空隔离屏障pp232 2.核膜参与蛋白核膜参与蛋白质的合成的合成ppt课件2.核膜参与蛋白质的合成ppt课件243.3.核孔复合体控制着核核孔复合体控制着核-质间的物的物质交交换l核孔复合体是介核孔复合体是介导核核-质间物物质交交换的的双向双向亲水通道水通道l具有两种运具有两种运输方式方式l被被动运运输l主主动运运输ppt课件3.核孔复合体控制着核-质间的物质交换ppt课件259-10nm9-10nm通通过核孔复合体的被核孔复合体的被动运运输l静止状静止状态下，核孔中央有下，核孔中央有直径直径9 910nm10nm的的亲水通水通道，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的物的物质原原则上可自由通上可自由通过。ppt课件9-10nm通过核孔复合体的被动运输ppt课件26通通过核孔复合体的主核孔复合体的主动运运输l绝大多数生物大分子的核大多数生物大分子的核-质分配需要借助核孔复合分配需要借助核孔复合体的主体的主动运运输方式来方式来实现。l具有高度具有高度选择性性，表，表现在以下三方面在以下三方面核孔复合体的孔径核孔复合体的孔径可可调，主，主动运运输的功的功能直径比被能直径比被动运运输大，大，为101020nm20nm，可，可调节达达26nm26nm。ppt课件通过核孔复合体的主动运输ppt课件27核孔复合体的主核孔复合体的主动运运输是是信信号号识别与与载体介体介导的的过程，需程，需消耗能量消耗能量。具有具有双向性双向性，兼有核，兼有核输入与入与核核输出两种功能出两种功能核核输入入：DNADNA复制与复制与RNARNA转录所需的各种所需的各种酶、组蛋白、核糖体蛋蛋白、核糖体蛋白等白等核核输出出：mRNAmRNA、tRNAtRNA、核糖、核糖体大小体大小亚基等基等ppt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281.1.亲核蛋白的核核蛋白的核输入入l亲核蛋白核蛋白*（karyophilic protein）：）：指在指在细胞胞质中游离核糖体上合成、中游离核糖体上合成、经核孔核孔转运入运入细胞核胞核发挥作用的蛋白作用的蛋白质。游离核糖体游离核糖体ppt课件1.亲核蛋白的核输入游离核糖体ppt课件29l亲核蛋白一般都有一段特殊的氨基酸信号序列，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，保起着定向和定位的作用，保证蛋白蛋白质通通过核孔复核孔复合体向核内合体向核内输入，入，这一特殊的信号序列称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个氨基酸的短个氨基酸的短肽序列序列l不同不同亲核蛋白上的核蛋白上的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），通常还有脯氨酸有脯氨酸lNLSNLS可以位于可以位于亲核蛋白的任何部位，并且在指核蛋白的任何部位，并且在指导亲核蛋白完成核核蛋白完成核输入以后不被切除。入以后不被切除。-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-ppt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30具有具有正常正常NLS的的T-抗原抗原聚集于聚集于细胞核内胞核内NLS发生突生突变的的T-抗原抗原分布于胞分布于胞质中中病毒病毒SV40的的T-抗原抗原在宿主在宿主细胞中的分布胞中的分布ppt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-31l l亲核蛋白入核核蛋白入核转运的条件运的条件核定位序列核定位序列（NLSNLS）NLSNLS受体受体（核（核输入蛋白）入蛋白）核核输入受体入受体核核输入受体入受体Ran：一种一种GTPGTP结合蛋白合蛋白核核输入受体入受体亲核蛋白核蛋白ppt课件亲核蛋白入核转运的条件核输入受体亲核蛋白ppt课件32亲核蛋白的核核蛋白的核输入入过程程ppt课件亲核蛋白的核输入过程ppt课件332.RNA及核糖体及核糖体亚基基的核的核输出出核核输出出受体受体带有有核核输出信号出信号的蛋白的蛋白质核核质胞胞质ppt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34 第二第二节 染色染色质与染色体与染色体l染色染色质（chromatinchromatin）：是：是间期期细胞胞遗传物物质的存在形式，是由的存在形式，是由DNADNA、组蛋白，非蛋白，非组蛋白及蛋白及少量少量RNARNA组成的成的细丝状复合状复合结构构。l染色体（染色体（chromosomechromosome）：是指：是指细胞在胞在有有丝分裂或减数分裂分裂或减数分裂过程中程中，染色，染色质经复制后反复复制后反复缠绕凝聚而成的凝聚而成的条状或棒状条状或棒状结构构。l染色染色质和染色体是和染色体是遗传物物质在在细胞周期不同胞周期不同时相的不同表相的不同表现形形态。ppt课件 第二节 染色质与染色体染色质（chromatin）35细丝状，弥散分布于核内状，弥散分布于核内有利于有利于遗传信息的复制和信息的复制和表达表达间期染色期染色质中期染色体中期染色体条状或棒状条状或棒状结构构有利于有利于遗传物物质的平均分配的平均分配ppt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pp36从裂解的核中溢出的染色从裂解的核中溢出的染色质中期染色体中期染色体ppt课件从裂解的核中溢出的染色质中期染色体ppt课件37l染色染色质和染色体的和染色体的组成成分成成分*：DNA组蛋白蛋白非非组蛋白蛋白RNA少量少量，含量随，含量随细胞生理状胞生理状态的不同而的不同而变化化染色染色质的的稳定成分定成分，占染色，占染色质总量的量的98%98%，二者比例，二者比例约1 1：1 1一、染色一、染色质与染色体的与染色体的组成成分成成分ppt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381.DNA序列的序列的类型型 真核真核细胞胞DNADNA序列分序列分为3 3类 单一序列（一序列（单拷拷贝序列）序列）l在基因在基因组中一般只有中一般只有单一拷一拷贝或少数几个拷或少数几个拷贝l绝大多数大多数编码蛋白蛋白质（酶）的）的结构基因均属于构基因均属于单一序列一序列(一一)DNA遗传信息的信息的载体体ppt课件1.DNA序列的类型(一)DNA遗传信息的载体ppt课39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之之间，序列，序列长度从度从几百到几几百到几千个千个bpbp不等不等l多数是不多数是不编码序列，构成基因内或基因序列，构成基因内或基因间的的间隔序列，在基因表达隔序列，在基因表达调控中起重要作用。控中起重要作用。l少数是有少数是有编码功能的基因，如功能的基因，如rRNArRNA基因、基因、tRNAtRNA基因、基因、组蛋白基因、核糖体蛋白的基因等。蛋白基因、核糖体蛋白的基因等。ppt课件中度重复序列：ppt课件40高度重复序列高度重复序列：l重复次数超重复次数超过10105 5，分布在染色体的着，分布在染色体的着丝粒区和粒区和端粒区，端粒区，长度一般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，另一些高度重复序列有些散在分布，另一些则串串联重复，重复，均不能均不能转录l主要是构成主要是构成结构基因的构基因的间隔，隔，维系染色体系染色体结构，构，还可能与减数分裂可能与减数分裂过程中同源染色体程中同源染色体联会有关。会有关。ppt课件高度重复序列：ppt课件412.一条功能性染色一条功能性染色质DNADNA必必须具具备3 3类功能序列功能序列*人：人：GGGTTAppt课件2.一条功能性染色质DNA必须具备3类功能序列*人：GG42核小体核小体组蛋白蛋白染色染色质(二二)组蛋白蛋白（histone）1.1.组蛋白的特点蛋白的特点真核生物染色真核生物染色质的的基本基本结构蛋白构蛋白碱性蛋白碱性蛋白，富含的，富含的ArgArg和和LysLys等碱性氨基酸等碱性氨基酸带有正有正电荷荷，可与，可与带负电荷的荷的DNADNA紧密密结合合(非特异性非特异性结合合)。ppt课件核小体组蛋白染色质(二)组蛋白（histone）1.组蛋白432.组蛋白的分蛋白的分类*组蛋白蛋白共有共有5 5种种，按功能可分两大，按功能可分两大类 核小体核小体核小体核小体组组蛋白（蛋白（蛋白（蛋白（nucleosomal histonenucleosomal histone）H2A、H2B、H3、H4；组成八聚体，成八聚体，协助助DNADNA卷曲成核小体卷曲成核小体结构构无种属及无种属及组织特异性，特异性，进化上高度保守化上高度保守 H1组组蛋白蛋白蛋白蛋白稳定核小体并与核小体定核小体并与核小体的的进一步包装有关一步包装有关有一定的种属及有一定的种属及组织特异性特异性ppt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443.组蛋白的功能蛋白的功能*l协助折叠及包装助折叠及包装DNA形成染色体形成染色体l保保护DNA不被不被酶消化消化l组蛋白与蛋白与DNA的的结合可抑制合可抑制DNA的复制与的复制与转录l组蛋白蛋白乙乙酰化化、磷酸化磷酸化等化学修等化学修饰可改可改变组蛋白的蛋白的电荷性荷性质，使，使组蛋白与蛋白与DNADNA结合力合力减弱，减弱，有利于有利于DNADNA的复制和的复制和转录。l甲基化甲基化则可增可增强组蛋白和蛋白和DNADNA的相互作用，的相互作用，抑制抑制DNADNA的复制和的复制和转录。ppt课件3.组蛋白的功能*ppt课件45(三三)非非组蛋白蛋白（non-histone）概念概念：除除组蛋白之外的染色蛋白之外的染色质结合蛋白的合蛋白的总称称特点特点：l含量少，种含量少，种类多多l在不同在不同组织细胞中的种胞中的种类和数量均不相同和数量均不相同l与与特异的特异的DNADNA序列序列结合合功能功能*：协助助DNADNA折叠，启折叠，启动和推和推进DNADNA的复制，的复制，调控基因控基因转录ppt课件(三)非组蛋白（non-histone）概念：除组蛋白之外的46二、常染色二、常染色质与异染色与异染色质l按按间期核中染色期核中染色质螺螺旋化程度、功能状旋化程度、功能状态的不同，可分的不同，可分为：l常染色常染色质l异染色异染色质ppt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47常染色常染色质与异染色与异染色质的异同的异同*相同点相同点：化学本化学本质相同，只是不同功能状相同，只是不同功能状态下染色下染色质的的 不同构型而已，一定条件下可互相不同构型而已，一定条件下可互相转化。化。不同点不同点常染色常染色常染色常染色质质异染色异染色异染色异染色质质 间期期结构构松散松散紧密密 碱性染料染色碱性染料染色着色浅着色浅着色深着色深 螺旋化程度螺旋化程度低低高高 转录活性活性具有具有转录活性活性无无转录活性活性 主要分布部位主要分布部位核中央核中央核核边缘、核仁周、核仁周围 序列特点序列特点单一或中度一或中度重复重复DNADNA序列序列组成性异染色成性异染色质：高：高度重复度重复DNADNA序列序列 复制行复制行为早复制早复制晚复制、早聚晚复制、早聚缩ppt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48l异染色异染色质可可分两分两类：l组成性异染色成性异染色质：指在各种指在各种类型型细胞的胞的细胞周期胞周期中（除复制期外）均呈凝中（除复制期外）均呈凝缩状状态的异染色的异染色质。l由高度重复的由高度重复的DNADNA序列构成序列构成l不不转录也不也不编码蛋白蛋白质l多分布于染色体的着多分布于染色体的着丝粒区、粒区、端粒、次端粒、次缢痕等痕等部位部位l兼性异染色兼性异染色质：只在只在某些某些细胞胞类型型或或一定的一定的发育育阶段段，处于凝于凝缩失活状失活状态，而在其他，而在其他时期松展期松展为常染色常染色质。l总量量变化与化与细胞胞类型有关，胚胎型有关，胚胎细胞中含量少，胞中含量少，高度分化的高度分化的细胞中含量多。胞中含量多。ppt课件异染色质可分两类：ppt课件49l l雌性哺乳雌性哺乳雌性哺乳雌性哺乳动动物体物体物体物体细细胞核中的胞核中的胞核中的胞核中的X X X X染色染色染色染色质质（巴氏小体）即（巴氏小体）即（巴氏小体）即（巴氏小体）即为为一种兼性异染色一种兼性异染色一种兼性异染色一种兼性异染色质质Barr bodyppt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50三、三、染色染色质组装成染色体装成染色体*伸展的染色伸展的染色伸展的染色伸展的染色质纤维质纤维(一一)核小体核小体染色染色质的基本的基本结构构单位位 核小体（核小体（nucleosome）是）是染色体染色体组装的装的一一级结构构，为直径直径约10nm10nm的的圆盘状状颗粒粒。ppt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51l核小体的核小体的组成成*：DNADNA：约200bp200bp左右左右l146bp146bp：盘绕组蛋白八聚蛋白八聚体体1.751.75圈，称圈，称核心核心DNADNAl60bp60bp：连接相接相邻的核小体，的核小体，称称连接接DNADNA（长度度变异大）异大）组蛋白八聚体蛋白八聚体：一个一个 1 1组蛋白蛋白：一个：一个 ppt课件核小体的组成*：ppt课件52核小体串珠的形成使核小体串珠的形成使DNADNA分子分子长度度压缩了了约7 7倍倍ppt课件核小体串珠的形成使DNA分子长度压缩了约7倍ppt课件53（二）核小体（二）核小体进一步螺旋形成螺一步螺旋形成螺线管管l螺螺线管管（solenoidsolenoid）是染色染色质的二的二级结构构，是是在在组蛋白蛋白H H1 1的的协助下，由核小体串珠助下，由核小体串珠结构构盘旋旋而成的中空而成的中空结构构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螺螺线管的形成使核小体串珠管的形成使核小体串珠结构构压缩了了约6 6倍倍10nmppt课件（二）核小体进一步螺旋形成螺线管螺线管（solenoid）是54组蛋白八聚体蛋白八聚体H1组蛋白蛋白DNA组蛋白蛋白八聚体八聚体核小体核小体组蛋白蛋白H1H1位于螺位于螺线管的内部，是螺管的内部，是螺线管形成和管形成和稳定的关定的关键因素因素ppt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55A.A.30nm30nm染色染色质纤维B.B.核小体串珠核小体串珠l电镜下，下，间期核中期核中的染色的染色质大多以一种大多以一种30nm染色染色质纤维（螺（螺线管）的形式存在。管）的形式存在。ppt课件30nm染色质纤维电镜下，间期核中的染色质大多以一种30nm56（三）螺（三）螺线管管进一步包装成染色体一步包装成染色体l关于螺关于螺线管如何管如何进一步包装成染色体，目前有两种一步包装成染色体，目前有两种模型：模型：多多级螺旋模型螺旋模型（multiple coiling multiple coiling modelmodel）染色体骨架染色体骨架-放射放射环模型模型 (scaffold-radial loop structure model)(scaffold-radial loop structure model)ppt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57 1 1.多多级螺旋模型螺旋模型*l一一级结构：核小体，直径构：核小体，直径10nm10nml二二级结构：螺构：螺线管，直径管，直径30nm30nml三三级结构：超螺构：超螺线管，管，直径直径0.20.20.4um0.4uml四四级结构：染色构：染色单体体ppt课件 1.多级螺旋模型*ppt课件58l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验结果果提提出出的的。他他们用用2 2m m o ol l/L L的的N Na aC Cl l 加加 肝肝素素处理理H He eL La a细胞胞的的中中期期染染色色体体，除除去去组蛋蛋白白和和大大部部分分非非组蛋蛋白白后后，在在电镜下下看看到到了了由由非非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。2.2.染色体骨架染色体骨架-放射放射环模型模型ppt课件最早是Laemmli等(1977)根据大量的实验结果提出的。59l染色体骨架染色体骨架-放射放射环模型模型*l一一级结构：构：核小体核小体l二二级结构：构：螺螺线管管(30nm(30nm纤维)l高高级结构：构：袢袢环结构构和和染色染色单体体 高高级结构的构的组装装过程：程：螺螺线管管进一步折叠成一步折叠成 一系列袢一系列袢环结构，袢构，袢 环的基部的基部连于中央的于中央的 染色体骨架染色体骨架上。上。每每1818个袢个袢环呈放射状平面排列，形成呈放射状平面排列，形成微微带。约10106 6个微个微带沿沿纵轴排列，形成染色排列，形成染色单体。体。ppt课件染色体骨架-放射环模型*ppt课件60ppt课件ppt课件61染色体骨架染色体骨架-放射放射环模型模型ppt课件染色体骨架-放射环模型ppt课件62四、染色体的形四、染色体的形态结构构l在有在有丝分裂中期，染色体高度凝集，形分裂中期，染色体高度凝集，形态、结构特构特征明征明显，可作，可作为染色体一般形染色体一般形态和和结构的构的标准准。l中期染色体中期染色体l由着由着丝粒相粒相连的两条的两条姐妹染色姐妹染色单体构成体构成l主要主要结构：构：着着丝粒粒、主主缢痕痕、次次缢痕痕、端端粒粒、随体随体等。等。ppt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63（一）（一）着着丝粒粒（centromere）l l主主缢痕：痕：中期染色体的两条中期染色体的两条姐妹染色姐妹染色单体的体的连接接处向内向内凹陷、着色凹陷、着色较浅的浅的缢痕。痕。l l着着丝粒粒：指指主主缢痕痕处的的染色染色质部分部分，由高度重复的异染，由高度重复的异染色色质组成。成。l着着丝粒将染色体分粒将染色体分为两个臂两个臂ppt课件（一）着丝粒（centromere）主缢痕：中期染色体的两条64l依据着依据着丝粒的位置，中期染色体分粒的位置，中期染色体分为4 4种种类型型ppt课件依据着丝粒的位置，中期染色体分为4种类型ppt课件65中着中着丝粒粒染色体染色体亚中着中着丝粒粒染色体染色体近端着近端着丝粒粒染色体染色体端着端着丝粒粒染色体染色体ppt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66l l动粒粒（kinetochore）l位于着位于着丝粒两粒两侧的的圆盘状状结构构l由蛋白由蛋白质构成构成l是是细胞分裂胞分裂时纺锤丝动粒粒微管的附着部位，微管的附着部位，参与染参与染色体的运色体的运动与分离。与分离。（二）着（二）着丝粒粒-动粒复合体粒复合体ppt课件动粒（kinetochore）（二）着丝粒-动粒复合体ppt67中期染色体中期染色体动粒微管粒微管ppt课件中期染色体动粒微管ppt课件68l l着着丝粒粒-动粒复合体：粒复合体：l由着由着丝粒和粒和动粒共同粒共同组成成的一种复合的一种复合结构构l介介导纺锤丝与染色体的与染色体的结合合l包括三个包括三个结构域：构域：l动粒域粒域l中心域中心域l配配对域域纺锤丝着着丝粒粒动粒粒纺锤丝ppt课件着丝粒-动粒复合体：纺锤丝着丝粒动粒纺锤丝ppt课件69动粒域：粒域：圆盘状状结构，构，由蛋白由蛋白质构成，是构成，是纺锤体体动粒粒微管的附着微管的附着部位。部位。中心域：中心域：位于位于动粒域粒域的内的内侧，是，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复序列的异染色质构构成。成。配配对域：域：在中心域内在中心域内表面，是两条染色表面，是两条染色单体相互体相互连接的区域。接的区域。ppt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70动粒在粒在电镜下呈下呈三三层板状板状结构构内内层外外层中中层ppt课件动粒在电镜下呈三层板状结构内层外层中层ppt课件71动粒与着粒与着丝粒的比粒的比较*成分成分功能功能着着丝粒粒染色染色质连接姐妹染色接姐妹染色单体体动 粒粒蛋白蛋白质与与动粒微管相粒微管相连，和染，和染色体的移色体的移动有关有关ppt课件动粒与着丝粒的比较*成分功能着丝粒染色质连接姐妹染色单体动72（三）次（三）次缢痕痕（secondary constriction）l指指某些染色体某些染色体上除主上除主缢痕痕之外的浅染之外的浅染缢缩部位部位l其数量、位置和大小可用其数量、位置和大小可用作作鉴别染色体的染色体的标记ppt课件（三）次缢痕（secondary constriction）73l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或棒状结构构l主要由主要由异染色异染色质构成构成l通通过次次缢痕区痕区与染色体与染色体主体部分相主体部分相连l随体也是随体也是识别染色体的重要染色体的重要特征之一特征之一（四）随体（四）随体（satellite）ppt课件位于某些染色体末端的球形或棒状结构（四）随体（satelli74l人人类有随体的染色体：有随体的染色体：13131515、2121、2222号号l全部全部为近端着近端着丝粒染色体粒染色体l有随体染色体的有随体染色体的次次缢痕部位痕部位含有含有多拷多拷贝的的rRNArRNA基基因因（5SrRNA5SrRNA除外），是具有除外），是具有组织形成核仁能力的形成核仁能力的染色染色质区，与核仁形成有关，此区称区，与核仁形成有关，此区称为核仁核仁组织区区（nucleolus organizing region,NOR）。ppt课件人类有随体的染色体：1315、21、22号ppt课件75（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的的短串短串联重复序列重复序列构成，在构成，在进化上高度保守。化上高度保守。人人：(GGGTTA)nGGGTTA)nppt课件（五）端粒（telomeres）染色体末端的特化部位，由端粒76l端粒的功能：端粒的功能：l保保证染色体末端的完全复制染色体末端的完全复制l在染色体的两端形成保在染色体的两端形成保护性的帽性的帽结构，使构，使DNADNA免受免受核酸核酸酶和其他不和其他不稳定因素的破坏和影响，使染色体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。构完整。l在在细胞的寿命、衰老和死亡以及胞的寿命、衰老和死亡以及肿瘤的瘤的发生和治生和治疗中起作用。中起作用。端粒是端粒是细胞分裂的胞分裂的“计数器数器”，细胞每分裂一次胞每分裂一次，端粒减少端粒减少5050100100核苷酸。核苷酸。ppt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77五、核型与五、核型与带型型人人类G带核型核型l核型：核型：指一个体指一个体细胞中胞中的全部染色体，按其大的全部染色体，按其大小、形小、形态特征特征顺序排列序排列所构成的所构成的图像。像。l核型分析：核型分析：将待将待测细胞胞的核型的核型进行染色体数目、行染色体数目、形形态特征的分析，称特征的分析，称为核型分析。核型分析。ppt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，78人人类G带核型核型l带型：型：染色体染色体标本本经过一定程序一定程序处理，并用特理，并用特定染料染色后，染色体定染料染色后，染色体沿其沿其长轴可可显现出出明暗明暗或深浅相或深浅相间、宽窄不等窄不等的的带纹，构成了每条染，构成了每条染色体的色体的带型。型。l染色体染色体显带技技术可准确可准确识别每条染色体，每条染色体，检测染色体的微小染色体的微小变化。化。ppt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79第三第三节 核仁核仁(nucleolus)光光镜下的核仁下的核仁l核仁是真核核仁是真核细胞胞间期核中最明期核中最明显的的结构构l光光镜下：均下：均质、折光性很、折光性很强的的圆球状小体球状小体l电镜下：下：裸露无膜裸露无膜的的纤维网状网状结构构电镜下的核仁下的核仁ppt课件第三节 核仁(nucleolus)光镜下的核仁核仁是真核细80l数目：数目：每个每个细胞中一般有核仁胞中一般有核仁1 12 2个个，也有多个的，也有多个的l大小：大小：蛋白蛋白质合成旺盛合成旺盛的的细胞，胞，核仁大核仁大；蛋白蛋白质合成不活合成不活跃的的细胞，核仁不明胞，核仁不明显。核仁核仁ppt课件数目：每个细胞中一般有核仁12个，也有多个的核仁ppt课件81一、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蛋白蛋白质：占核仁干重的占核仁干重的80%l包括核糖体蛋白、包括核糖体蛋白、组蛋白、多种蛋白、多种酶类等等lRNA：10%l主要是主要是rRNArRNA基因的基因的转录产物物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ppt课件一、核仁的主要成分核仁含有3种主要成分*：ppt课件82致密致密纤维组分分颗粒粒组分分 纤维 中心中心二、二、核仁的形核仁的形态结构构*纤维中心中心致密致密纤维组分分颗粒成分粒成分电镜下，核仁下，核仁为裸露无膜裸露无膜的的纤维网状网状结构，具有构，具有三三个特征性区域：个特征性区域：ppt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83(一一)纤维中心中心l包埋于包埋于颗粒粒组分内分内部的浅染部的浅染低低电子密子密度区度区，圆斑状斑状l主要成分主要成分：rRNArRNA基因基因(rDNA)(rDNA)铺展的核仁染色展的核仁染色质标本本(局部局部)ppt课件(一)纤维中心铺展的核仁染色质标本(局部)ppt课件84间间期期期期核膜核膜核仁核仁含有含有rRNA基因的基因的间期染色期染色质以袢以袢环形式伸入核仁内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)ppt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85铺展的核仁染色展的核仁染色质标本本ppt课件铺展的核仁染色质标本ppt课件86l概念概念*：间期期，rDNArDNA是从是从染色体上伸出的染色体上伸出的DNADNA袢袢环，袢袢环上的上的rRNArRNA基因成串排基因成串排列，通列，通过转录产生生rRNArRNA，组织形成核仁，因此称形成核仁，因此称为核仁核仁组织者。者。l功能功能：组织核仁的形成核仁的形成l l核仁核仁组织者（者（nucleolus organizer）ppt课件概念*：间期，rDNA是从染色体上伸出的DNA袢环，袢87致密致密纤维组分分颗粒粒组分分纤维中心中心(二二)致密致密纤维组分分l核仁内核仁内电子密度最高子密度最高的的区域，呈区域，呈环形或半月形形或半月形包包围浅染的浅染的纤维中心。中心。l主要成分主要成分：l正在正在转录的的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结合蛋白合蛋白ppt课件致密纤维颗粒组分纤维中心(二)致密纤维组分ppt课件88致密致密纤维组分分颗粒粒组分分纤维中心中心(三三)颗粒成分粒成分l呈呈致密的致密的颗粒粒，密，密布于布于纤维骨架之骨架之间，或或围绕在在纤维组分分的周的周围l l主要成分主要成分：处于不于不同加工、成熟同加工、成熟阶段段的的核糖体核糖体亚基前体基前体ppt课件致密纤维颗粒组分纤维中心(三)颗粒成分ppt课件89l上述三种上述三种组分存在于分存在于核仁基核仁基质（nucleolar matrix）中中l核仁区一些无定型的蛋白核仁区一些无定型的蛋白质性液体物性液体物质，电子密度低子密度低l与核基与核基质互相互相连通，所以有人通，所以有人认为二者二者是同一物是同一物质。ppt课件上述三种组分存在于核仁基质（nucleolar matrix90 rRNArRNA合成与加工合成与加工场所所真核真核细胞有胞有4 4种种rRNArRNA：核糖体大、小核糖体大、小亚基的装配基的装配场所所三、核仁的功能核仁的功能*生生产核糖体的工厂核糖体的工厂核仁内合成核仁内合成，由由RNA聚合聚合酶催化催化核仁外核核仁外核质中合成中合成，由由RNA聚合聚合酶催化催化ppt课件 rRNA合成与加工场所三、核仁的功能*生产核糖体的工厂91（一）核仁是（一）核仁是rRNArRNA基因基因转录和加工的和加工的场所所核仁中串核仁中串联重复排列的重复排列的rRNArRNA基因，其初始基因，其初始转录产物物为45S rRNA。间隔隔DNA间隔隔DNArDNArDNA45S rRNA45S rRNAppt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9245S rRNAppt课件45S rRNAppt课件93(二二)核仁是核糖体核仁是核糖体亚基装配的基装配的场所所rRNArRNA与与核糖体蛋白核糖体蛋白在核仁内在核仁内组装成核糖体的装成核糖体的亚基基ppt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94核糖体大、小核糖体大、小亚基的基的组装装ppt课件核糖体大、小亚基的组装ppt课件95四、核仁周期四、核仁周期l l概念概念概念概念*：核仁随：核仁随：核仁随：核仁随细细胞的周期性胞的周期性胞的周期性胞的周期性变变化而化而化而化而变变化，在化，在化，在化，在细细胞分裂前期消失，分裂末期又重新出胞分裂前期消失，分裂末期又重新出胞分裂前期消失，分裂末期又重新出胞分裂前期消失，分裂末期又重新出现现，核仁的，核仁的，核仁的，核仁的周期性周期性周期性周期性变变化称化称化称化称为为核仁周期。核仁周期。核仁周期。核仁周期。ppt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96核仁在有核仁在有丝丝分裂末期逐分裂末期逐渐渐形成的形成的图图解：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。ppt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97第四第四节 核基核基质（nuclear matrix）ppt课件第四节 核基质（nuclear matrix）ppt课件98l核基核基质的概念的概念*：核基核基质又称核骨架又称核骨架（nuclear scaffold），是真核），是真核细胞胞间期核中除期核中除核核膜膜、染色染色质和核仁和核仁以外的部分，是一个以外的部分，是一个以非以非组蛋蛋白白为主主的的纤维网架网架结构构。l核基核基质分布在整个分布在整个细胞核内胞核内ppt课件核基质的概念*：核基质又称核骨架（nuclear scaf99l核基核基质是由是由粗粗细不均的不均的纤维构成的构成的网架网架结构构l纤维直径：直径：3 330nm30nml纤维单体的直径体的直径为3 34nm4nm，较粗的粗的纤维是是单体体纤维的聚合体。的聚合体。l核基核基质的主要成分的主要成分l蛋白蛋白质（90%以上）以上）l核基核基质蛋白：各蛋白：各类细胞共有胞共有l核基核基质结合蛋白：与合蛋白：与细胞胞类型、分化程度、生型、分化程度、生 理及病理状理及病理状态有关有关l少量的少量的RNA：维持核基持核基质三三维网网络结构完整性构完整性一、核基一、核基质的的组成成分与形成成分与形态结构构ppt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100二、核基二、核基质的功能的功能(一一)核基核基质参与参与DNA复制复制1.核基核基质上上锚泊泊DNA复制复合体复制复合体lDNADNA袢袢环与与DNADNA复制有关的复制有关的酶和因子在核基和因子在核基质上上形成形成DNADNA复制复合体复制复合体lDNADNA聚合聚合酶在核基在核基质上可能具有特定上可能具有特定结合位点合位点lDNADNA复制的起始点复制的起始点结合在核基合在核基质上上2.核基核基质上上结合新合成的合新合成的DNA3.核基核基质上上DNA的复制效率提高的复制效率提高ppt课件二、核基质的功能(一)核基质参与DNA复制ppt课件101(二二)核基核基质参与基因参与基因转录和加工和加工1.1.核基核基质与基因与基因转录活性密切相关活性密切相关lRNARNA合成在核基合成在核基质上上进行行l具有具有转录活性的基因活性的基因结合在核基合在核基质上，只有上，只有与核基与核基质结合的基因才能合的基因才能进行行转录2.2.核基核基质参与参与RNARNA的加工修的加工修饰l核基核基质是是细胞核内胞核内hnRNAhnRNA加工的加工的场所所(三三)核基核基质参与染色体构建参与染色体构建lDNADNA袢袢环锚定在核基定在核基质上上(四四)核基核基质与与细胞分化相关胞分化相关ppt课件(二)核基质参与基因转录和加工ppt课件102ppt课件ppt课件103细胞核小胞核小结 核膜核膜 染色染色质 核仁核仁 核基核基质（核骨架）（核骨架）ppt课件细胞核小结 核膜 染色质 核仁ppt课件104 细胞核的胞核的组成部分、功能成部分、功能 核膜核膜：掌握核孔复合体与核掌握核孔复合体与核纤层的概念的概念 掌握掌握核膜核膜、核孔复合体核孔复合体、核核纤层的的结构与功能构与功能 染色染色质与染色体与染色体 掌握掌握:化学化学组成；功能性染色体的三个功能序列；成；功能性染色体的三个功能序列；核小体核小体结构；染色体构；染色体组装模型；装模型；常常、异染色异染色质的概念、区的概念、区别 区分区分动粒与着粒与着丝粒粒 核仁核仁：掌握核仁：掌握核仁结构、功能；核仁构、功能；核仁组织者的概念者的概念 核基核基质：概念与功能：概念与功能细胞核部分学胞核部分学习要求要求ppt课件 细胞核的组成部分、功能细胞核部分学习要求ppt课件105核被膜核被膜 外核膜外核膜 结构：与内构：与内质网膜网膜连续 胞胞质面有核糖体附着面有核糖体附着 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 核核纤层 组成：核成：核纤层蛋白蛋白 功能：功能：3 3点点 核周核周间隙隙 核孔核孔 结构：核孔复合体构：核孔复合体 功能：核功能：核-质间物物质转运运 大分子：主大分子：主动运运输(如如亲核蛋白核蛋白)小分子：被小分子：被动运运输 胞胞质环核核质环辐中央栓中央栓ppt课件核被膜 外核膜 结构：与内质网膜连续 胞质环ppt课件106染色染色质 染色染色质DNADNA 复制源序列：复制源序列：DNADNA复制起始点复制起始点 使染色体能使染色体能够进行复制行复制 着着丝粒序列：姐妹染色粒序列：姐妹染色单体体连接部位接部位 细胞分裂胞分裂时使两拷使两拷贝分离分离 端端 粒序列：染色体末端粒序列：染色体末端 保保证DNADNA复制的完整性复制的完整性 组蛋白蛋白 H2A H2B H3 H4H2A H2B H3 H4核小体核心核小体核心颗粒粒 H1 H1 与染色体高与染色体高级结构形成有关构形成有关 非非组蛋白蛋白 RNARNA染色染色质的种的种类：常染色：常染色质和异染色和异染色质的区的区别染色体染色体组装：多装：多级螺旋模型、染色体骨架螺旋模型、染色体骨架-放射放射环模型模型中期染色体中期染色体结构：主构：主缢痕、痕、着着丝粒粒、动粒粒、次、次缢痕、端粒、随体痕、端粒、随体ppt课件染色质 染色质DNAppt课件107核基核基质 结构：由粗构：由粗细不均的不均的纤维构成的网架构成的网架结构构 功能：功能：参与参与DNADNA复制；复制；参与基因参与基因转录和加工和加工 参与染色体构建；参与染色体构建；与与细胞分化相关胞分化相关核仁核仁 结构：三个特征性功能区构：三个特征性功能区 纤维中心中心：rDNArDNA（核仁（核仁组织者）者）致密致密纤维组分分：rRNArRNA、蛋白、蛋白质 颗粒成分粒成分：处于不同加工和成熟于不同加工和成熟阶段段 的核糖体的核糖体亚基前体基前体 功能：功能：rRNA rRNA 合成、加工合成、加工 核糖体大小核糖体大小亚基的装配基的装配ppt课件核基质 结构：由粗细不均的纤维构成的网架结构ppt课件108