细胞核医学细胞生物学示范课件

细胞核医学细胞生物学细胞核医学细胞生物学1（优选）细胞核医学细胞生物学（优选）细胞核医学细胞生物学2细胞核医学细胞生物学示范课件3细胞核医学细胞生物学示范课件4概概 述述3.是细胞生命活动的调控中心 一、细胞核最基本的功能一、细胞核最基本的功能1.贮存遗传信息（DNA）2.复制、转录遗传信息并指导蛋白 质合成概述3.是细胞生命活动的调控中心一、细胞核最基本的功能53.3.数目数目 一般仅一个，破骨细胞有数百个二、细胞核的大小、形态、数目二、细胞核的大小、形态、数目1.1.大小大小 胚胎细胞、肿瘤细胞细胞核比例大 衰老细胞细胞核比例小2.2.形态形态 随细胞不同而不同3.数目二、细胞核的大小、形态、数目1.大小2.形态6核被膜核被膜（nuclear envelope)染色质染色质（chromatin)核仁核仁（nucleolus)核基质核基质（nuclear matrix)即即核骨架核骨架（nuclear skeleton)间期核间期核细胞分裂期细胞分裂期核被膜（nuclearenvelope)染色质（chrom7细胞核医学细胞生物学示范课件8第一节第一节 核膜核膜（nuclear envelope）第一节核膜（nuclearenvelope）9蛋白质蛋白质 占占6575%，所含酶类与内质网相似，所含酶类与内质网相似脂类脂类 与内质网相似，但浓度有差别，胆固与内质网相似，但浓度有差别，胆固醇及甘油三酯的含量较高醇及甘油三酯的含量较高少量的少量的DNA、RNA 一、核被膜的化学成分一、核被膜的化学成分蛋白质一、核被膜的化学成分10二、核膜的结构二、核膜的结构外核膜外核膜（outer nuclear membrane)内核膜内核膜（inner nuclear membrane)核周间隙核周间隙（perinuclear space)核核 孔孔（nuclear pores)区别区别于于：膜间腔膜间腔二、核膜的结构外核膜（outernuclearmembr11细胞核医学细胞生物学示范课件12（一）外核膜（一）外核膜 与与粗粗面面内内质质网网相相连连，其外表面附着核糖体。其外表面附着核糖体。（二）内核膜（二）内核膜 无无核核糖糖体体附附着着，有有核核纤纤层层蛋蛋白白受受体体，从从而而固固定定到核纤层上。到核纤层上。（三）核周间隙（三）核周间隙 内、外核膜之间的空腔。内、外核膜之间的空腔。（一）外核膜（二）内核膜（三）核周间隙13 核核孔孔内内外外两两层层核核膜膜融融合合形形成成的小孔。的小孔。一般来说，合成功能旺盛的细胞，核孔数目较多（其数量主要是与细胞核的转录水平有关，密度大约35-65个/m2）（四）核孔（四）核孔核孔内外两层核膜融合形成的小孔。（四）核孔14核核 孔孔核孔15核纤层是1aminA、laminB、laminC三种多肽组成的纤维网状结构。核小体蛋白，帮助DNA卷曲形成核小体中度重复序列（middlerepetitiveseq.DNA复制、转录与蛋白合成有时空间隔。（四）染色单体四级结构少量的DNA、RNA真核细胞才有的结构，为非膜性结构。以上即染色体的组装过程，均以螺旋方式实现，总称为多级螺旋模型。2、主动运输：大分子物质装配核糖体大、小亚基的场所天门冬AA，谷AA等酸性AAQ带：喹吖因或荧光染料具有种属和组织特异性（二）组蛋白和非组蛋白细胞内特定染色体次缢痕处，含DNA随着生物进化而呈现增加趋势，但也不尽然。rRNA基因转录和加工的场所单一序列（uniqueseq.中期染色体的形态和结构五、染色体的数目、核型和带型核核 孔孔核纤层是1aminA、laminB、laminC三16核孔复合体核孔复合体 核核孔孔是是由由一一组组蛋蛋白白质质颗颗粒粒和和纤纤维维物物质质以以特特定定方方式式排排列列形形成成的的复合结构，称为核孔复合体。复合结构，称为核孔复合体。(nuclear pore complex，NPC)核孔复合体核孔是由一组蛋白质颗粒和纤维物质以特定方式17二二、核被膜的功能、核被膜的功能1.区域化作用区域化作用 内环境相对稳定；DNA复制、转录与蛋白合成有时空间隔。2.控制细胞核与细胞质之间的物控制细胞核与细胞质之间的物质和信息流通质和信息流通二、核被膜的功能1.区域化作用内环境相对稳定；DN18核质之间的物质运输核质之间的物质运输1 1、被被动动运运输输：无无机机离离子子和和小小分分子子物物质可以自由通过核膜质可以自由通过核膜2 2、主动运输：大分子物质、主动运输：大分子物质 主要途径：核孔复合体除了Na+核质之间的物质运输1、被动运输：无机离子和小分子物质可以自由19胞质颗粒胞质颗粒胞质环胞质环中央栓中央栓辐辐胞质纤维胞质纤维核质环核质环核纤层核纤层捕鱼笼式模型组成胞质颗粒胞质环中央栓辐胞质纤维核质环核纤层捕鱼笼式模型组成20 核孔复合体的核孔复合体的功能：功能：介导细胞核与细胞质之间的物质介导细胞核与细胞质之间的物质交换交换核孔复合体的功能：21组蛋白，组蛋白，DNA聚合聚合酶，酶，RNA聚合酶，聚合酶，核糖体蛋白核糖体蛋白主动运输主动运输离子，小分子离子，小分子RNA，核糖体亚基，核糖体亚基 被动运输被动运输组蛋白，DNA聚合酶，RNA聚合酶，核糖体蛋白主动运输离子22 四四、核纤层、核纤层 核纤层是核纤层是1amin A1amin A、lamin Blamin B、lamin C lamin C三种多肽组成的纤维三种多肽组成的纤维网状结构。网状结构。属于中间属于中间纤维纤维蛋蛋白，与核外中间纤维、白，与核外中间纤维、核骨架相连。核骨架相连。1、组成、组成四、核纤层1、组成23细胞核医学细胞生物学示范课件242、核纤层的功能：、核纤层的功能：1 1）在细胞核中起支架作用在细胞核中起支架作用2）参与核膜的重建参与核膜的重建前期：前期：lamin 磷酸化磷酸化lamin解聚解聚核膜崩解核膜崩解末期：末期：lamin去磷酸化去磷酸化lamin装配装配核膜重建核膜重建 参与参与染色质的染色质的凝集凝集阻碍染色质螺旋化形成染色体阻碍染色质螺旋化形成染色体3 3）参与细胞核构建和）参与细胞核构建和DNADNA复制复制2、核纤层的功能：1）在细胞核中起支架作用前期：lamin25核纤层蛋白A 核纤层蛋白B 核纤层蛋白C核纤层蛋白A核纤层蛋白B核纤层蛋白26核纤层蛋白与核内膜及染色质的关系图解核纤层蛋白与核内膜及染色质的关系图解核纤层蛋白与核内膜及染色质的关系图解27第二节第二节染色质和染色体染色质和染色体Chromatin&chromosome第二节Chromatin&chromosome28染色质五、染色体的数目、核型和带型核孔复合体的功能：染色体的臂上凹陷缩窄形成次缢痕，与核仁的形成有关，称为核仁组织区。染色质（chromatin)是遗传物质在细胞内的存在形式，由DNA、组蛋白、非组蛋白及RNA等组成的核蛋白复合体。真核细胞才有的结构，为非膜性结构。真核细胞才有的结构，为非膜性结构。核纤层蛋白A核纤层蛋白B核纤层蛋白C是遗传物质在细胞内的存在形式，由DNA、组蛋白、非组蛋白及RNA等组成的核蛋白复合体。外核膜（outernuclearmembrane)核仁的形状、大小、数目依生物的种类、细胞的形状和生理状态而不同。二、细胞核的大小、形态、数目（二）螺线管二级结构高度重复序列（highlyrepetitiveseq.中度重复序列（middlerepetitiveseq.3）参与细胞核构建和DNA复制(nuclearporecomplex，NPC)rRNA基因转录和加工的场所rRNA基因转录和加工的场所以上即染色体的组装过程，均以螺旋方式实现，总称为多级螺旋模型。是是遗遗传传物物质质在在细细胞胞内内的的存存在在形形式式，由由DNADNA、组组蛋蛋白白、非非组组蛋蛋白白及及RNARNA等等组组成成的的核核蛋蛋白白复复合合体体。染染色色体体和和染染色色质质是是同同一一种种物物质质在在细细胞胞周周期期的的不不同同时时期期中中所所表表现的两种不同存在方式。现的两种不同存在方式。概念概念染色质是遗传物质在细胞内的存在形式，由DNA、组蛋白29细胞核医学细胞生物学示范课件30细胞核医学细胞生物学示范课件31一、化学组成一、化学组成核核 酸酸蛋白质蛋白质成成 分分DNADNARNARNA组蛋白组蛋白 非组蛋白非组蛋白所占比例所占比例1 10.05-0.10.05-0.11 10.5-1.50.5-1.5一、化学组成核酸蛋白质成分DNARNA组蛋白非组蛋白所占32(一一)DNA)DNA遗传信息遗传信息的载体的载体 DNA随着生物进化而呈现增加趋势，但也不尽然。12条104条80条48条44条116，160条(一)DNA遗传信息的载体DNA随着生物进化33结构类型结构类型单一序列单一序列（unique seq.)中度重复序列中度重复序列（middle repetitive seq.)高度重复序列高度重复序列（highly repetitive seq.)端粒序列端粒序列着丝点序列复制源序列结构类型单一序列（uniqueseq.)中度重34 RNA含量极低含量极低 1.组蛋白组蛋白 组蛋白是真核细胞染色质的主要组蛋白是真核细胞染色质的主要结构蛋白，富含带正电荷的精氨酸和结构蛋白，富含带正电荷的精氨酸和赖氨酸，属碱性蛋白质。赖氨酸，属碱性蛋白质。（二二）组蛋白和非组蛋白）组蛋白和非组蛋白RNA含量极低1.组蛋白（二）组蛋35核小体核小体核小体36组蛋白的分类及特性组蛋白的分类及特性 种类种类赖氨酸赖氨酸/精氨酸精氨酸残基数残基数分子量分子量 (kD)(kD)保守性保守性存在部位存在部位及结构作用及结构作用H1存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体29.0021523.0低低高高高高极高极高极高极高H2AH2BH3H41.2212914.02.6612513.60.7713515.30.7910211.3存在于存在于连接接线上，上，锁定核小体定核小体及参与高一及参与高一层次的包装次的包装 核小体蛋白，核小体蛋白，帮助帮助DNA卷曲形成核卷曲形成核小体小体组蛋白的分类及特性种类赖氨酸残基数分子量保守性存在部位H1372.非组蛋白非组蛋白 酸性蛋白质，带负电荷酸性蛋白质，带负电荷,富含富含 天门冬天门冬AAAA，谷，谷AAAA等酸性等酸性AAAA 数量少，种类多数量少，种类多 具有种属和组织特异性具有种属和组织特异性 整个周期都能合成整个周期都能合成 特性特性2.非组蛋白酸性蛋白质，带负电荷,富含数量少，种类多38 常染色质常染色质（euchromatin)异染色质异染色质（herterchromatin)结构异染色质结构异染色质 兼性异染色质兼性异染色质弱嗜碱性，包装松散，有转录活性二、染色质的类型二、染色质的类型常染色质异染色质结构异染色质兼性异染391）在细胞核中起支架作用核仁的形状、大小、数目依生物的种类、细胞的形状和生理状态而不同。贮存遗传信息（DNA）组蛋白，DNA聚合酶，RNA聚合酶，核糖体蛋白(一)DNA遗传信息的载体（二）组蛋白和非组蛋白一般来说，合成功能旺盛的细胞，核孔数目较多（其数量主要是与细胞核的转录水平有关，密度大约35-65个/m2）2、主动运输：大分子物质2、主动运输：大分子物质末期：lamin去磷酸化lamin装配核膜重建存在于核心颗粒，形成核小体真核细胞才有的结构，为非膜性结构。具有种属和组织特异性（二）组蛋白和非组蛋白属于中间纤维蛋白，与核外中间纤维、核骨架相连。75圈DNA（约146bp)核基质（nuclearmatrix)控制细胞核与细胞质之间的物质和信息流通常、异染色质的区别常、异染色质的区别 常染色质常染色质 异染色质异染色质螺旋化程度螺旋化程度低低高高染染 色色 较浅较浅较深较深间间 期期核中央核中央核边缘核边缘分裂期分裂期染色体臂染色体臂着丝粒区和端粒区着丝粒区和端粒区活活 性性常转录常转录很少转录很少转录复制时间复制时间S 早、中期早、中期S 晚期晚期1）在细胞核中起支架作用常、异染色质的区别常染色质40u 是构成染色质的基本结构单位是构成染色质的基本结构单位,约约200bp200bpu核小体模型核小体模型核心颗粒：组蛋白八聚体及周围缠绕的1.75圈DNA（约146bp)Linker DNA：连结两个核小体（约60bp）（H1：锁住DNA进出端，稳定核小体的结构）（一）核小体（一）核小体,一级结构一级结构 三、染色体的构建三、染色体的构建是构成染色质的基本结构单位,约200bp（一）核小体,一级41核小体模型图解核小体模型图解核小体模型图解42（二）螺线管（二）螺线管二级结构二级结构 由核小体构成的染色质细丝再螺旋化，形成中空的螺线管，每个螺旋内含6个核小体。（二）螺线管二级结构由核小体构成的染色质细丝再螺43（三）超螺线管（三）超螺线管三级结构三级结构 以上即染色以上即染色体的组装过程，体的组装过程，均以螺旋方式实均以螺旋方式实现，总称为多级现，总称为多级螺旋模型。螺旋模型。（四）染色单体（四）染色单体四级结构四级结构（三）超螺线管三级结构以上即染色体的组装过程，均44染色质的高度折叠染色质的高度折叠压缩7 7倍倍压缩6 6倍倍压缩4040倍倍压缩5 5倍倍染色质的高度折叠压缩7倍45四、染色体的形态特征四、染色体的形态特征四、染色体的形态特征46细胞核医学细胞生物学示范课件47中期染色体模式图中期染色体模式图（主缢痕）（主缢痕）中期染色体的形态和结构中期染色体的形态和结构 中期染色体模式图（主缢痕）中期染色体的形态和结构48着丝粒模式图动粒结构域动粒结构域配对结构域配对结构域中心结构域中心结构域着丝粒模式图动粒结构域配对结构域中心结构域49 随随细细胞胞增增殖殖分分裂裂逐逐渐渐缩缩短短，与与细胞衰老有关。细胞衰老有关。端粒端粒（telomere）随细胞增殖分裂逐渐缩短，与细胞衰老有关。端粒（tel50随体 染色体的臂染色体的臂上凹陷缩窄形成上凹陷缩窄形成次缢痕，与核仁次缢痕，与核仁的形成有关，称的形成有关，称为核仁组织区。为核仁组织区。随体染色体的臂上凹陷缩窄形成次缢痕，与核仁的形51五、染色体的数目、核型和带型五、染色体的数目、核型和带型（一）核型（一）核型 指体细胞中的全部染色体组成，包括染指体细胞中的全部染色体组成，包括染色体的数目、大小、结构等特点。色体的数目、大小、结构等特点。（二）带型（二）带型 是染色体中的非组蛋白和是染色体中的非组蛋白和DNA碱基呈现碱基呈现的特定带纹。的特定带纹。显带技术染色体经过一定处理，并用特显带技术染色体经过一定处理，并用特定染定料染色后，其长轴显现出明暗或深浅定染定料染色后，其长轴显现出明暗或深浅相间的横行带纹。相间的横行带纹。五、染色体的数目、核型和带型（一）核型52显带显带技术技术整条显带整条显带局部显带局部显带Q带：喹吖因或荧光染料带：喹吖因或荧光染料G带：带：G染色染色R带：带：Q、G反带反带高分辨带高分辨带C带：着丝粒等区的异带：着丝粒等区的异 染色质染色质T带：端粒带：端粒N带：带：NOR区酸性蛋白区酸性蛋白显带整条显带局部显带Q带：喹吖因或荧光染料G带：G染色R带：53细胞核医学细胞生物学示范课件54细胞核医学细胞生物学示范课件55细胞核医学细胞生物学示范课件5618三体综合征三体综合征18三体综合征57先天愚型先天愚型先天愚型58细胞核医学细胞生物学示范课件59细胞核医学细胞生物学示范课件602121号染色体三体型患者、核型及其发生与母龄的关系号染色体三体型患者、核型及其发生与母龄的关系 21号染色体三体号染色体三体型患者及其核型型患者及其核型2121号染色体三体型患者出生率与母龄的关系号染色体三体型患者出生率与母龄的关系 女性胚胎女性胚胎6 6个个月时已完成第一月时已完成第一次减数分裂，若次减数分裂，若在第二次减数分在第二次减数分裂中发生染色体裂中发生染色体不分离，而形成不分离，而形成2121三体三体21号染色体三体型患者、核型及其发生与母龄的关系2161杜纳综合症表型女性，体矮，表型女性，体矮，蹼颈，后发际低蹼颈，后发际低性腺发育不全，性腺发育不全，原发性闭经，原发性闭经，肘外翻。肘外翻。(45,X)(45,X)杜纳综合症表型女性，体矮，(45,X)62 示示47,XYY患者及其核型（有攻击性，其他正常）患者及其核型（有攻击性，其他正常）示47,XYY患者及其核型（有攻击性，其他正常）63第第三三节节 核核 仁仁第三节核仁64 真真核核细细胞胞才才有有的的结结构，为非膜性结构。构，为非膜性结构。核核仁仁的的形形状状、大大小小、数数目目依依生生物物的的种种类类、细细胞胞的的形形状状和和生生理理状状态态而而不同不同。真真核核细细胞胞间间期期核核中中最最明明显显的的结结构构！概 述真核细胞才有的结构，为非膜性结构。概述65细胞核医学细胞生物学示范课件66一、核仁的结构一、核仁的结构光镜：核仁呈均质海绵状结构，其数目、光镜：核仁呈均质海绵状结构，其数目、大小与细胞的蛋白质代谢活跃程度有关。大小与细胞的蛋白质代谢活跃程度有关。常有常有“核仁趋边核仁趋边”现象。现象。电镜：核仁裸露无膜、有纤维丝构成电镜：核仁裸露无膜、有纤维丝构成组成：组成：纤维中心纤维中心致密纤维组分致密纤维组分 颗粒成分颗粒成分核仁基质核仁基质一、核仁的结构光镜：核仁呈均质海绵状结构，其数目、大小与细胞67 细胞内特定染色体次缢痕处，含细胞内特定染色体次缢痕处，含有有主主要要rRNA(18SrRNA(18S、28S28S、5.8S 5.8S rRNA)rRNA)基因的染色体区段。基因的染色体区段。核仁组织区核仁组织区 在人类是第在人类是第1313、1414、1515、2121、2222号号5 5对对染色体，这染色体，这5 5对染色体属于核仁染色体。对染色体属于核仁染色体。具有组织形成核仁能力的染色质区细胞内特定染色体次缢痕处，含核仁组织区在人类是第1368细胞核医学细胞生物学示范课件69二、核仁的功能二、核仁的功能rRNArRNA基因转录和基因转录和加工加工的场所的场所装配核糖体装配核糖体大、小大、小亚基的场所亚基的场所二、核仁的功能rRNA基因转录和加工的场所70rRNArRNA合成和加工合成和加工1.1.定定位位在在核核仁仁组组织织区区（NORNOR）的的rDNArDNA呈呈串串状重复排列（中度重复序列）状重复排列（中度重复序列）约约200个基因个基因18SrRNA约约2000核苷酸核苷酸28SrRNA约约5000核苷酸核苷酸5.8SrRNA约约160核苷酸核苷酸2.rDNA转录转录45S RNA约约1300013000核苷酸核苷酸加工加工rRNA合成和加工1.定位在核仁组织区（NOR）的rDNA呈71 核核仁仁是是装装配配核核糖糖体体大大小小亚亚基基的的场场所所，核核糖糖体体的的大大小小亚亚基基在在核核仁仁中中装装配配成成熟熟后后，通通过过核核孔孔转转运运至至细细胞胞质质中中，形成有功能的形成有功能的核糖体核糖体。核糖体亚基的组装核糖体亚基的组装45S RNA核糖体蛋白核糖体蛋白共同加工装配共同加工装配核仁是装配核糖体大小亚基的场所，核糖体的大小72rDNArDNA45SrRNA45SrRNA蛋白质蛋白质RNPRNP18SrRNA18SrRNA28SrRNA28SrRNA小亚单位小亚单位5.8SrRNA5.8SrRNA5SrRNA5SrRNA核仁外核仁外DNADNA大亚单位大亚单位3333种种Pr.Pr.4949种种Pr.Pr.rDNA45SrRNA蛋白质RNP18SrRNA28SrRN73核仁在核糖体核仁在核糖体合成和组装中的作用合成和组装中的作用核仁在核糖体74