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单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,真核细胞内最大、最重要的细胞器,细 胞 核,核质比,=,细胞核（体积）,/,细胞质（体积）,多数细胞的核质比约为,10%,细胞核改变是病理状况下细胞坏死的主要标志，与正常细胞相比，,肿瘤细胞核质比增高,，大小形态参差不齐，呈现异型性，表现为核外形不规则。,真核细胞内最大、最重要的细胞器,细 胞 核,细胞遗传与代谢的调控中心,真核细胞区别于原核细胞最显著的标志之一,细胞核结构的电镜照片,细胞核结构模式图,细胞核,-,核 被 膜,核被膜又称核膜，是包围核质，不对称的双层膜，是整个内膜系统的一部分。,包被在核外的,双层膜结构,，形成核内特殊的微环境，保护,DNA,分子免受损伤，使,DNA,的复制和,RNA,的翻译表达在时空上分隔开来，染色体定位于核膜上，有利于解旋、复制、凝缩、平均分配到子核，核被膜还是核质物质交换的通道。,核 被 膜,核被膜结构,外核膜,核周隙,内核膜,核被膜,-,外核膜,外核膜：,上有核糖体,与糙面内质网相连。,外核膜被认为是粗面内质网的特化区域，有利于核被膜与内质网间的物质交流及核被膜的更新。,外核膜的外表面存在网状分布的中间纤维，与细胞核在细胞质的定位有关。,核被膜,-,内核膜,外核膜,核膜间隙：,20-40nm,，,与糙面内质网腔相通，腔内电子密度低，一般不含固定的结构。,内含多种蛋白质 酶及其它液态的不定形物质。核周隙与内质网相通，是细胞核和细胞质之间物质交流的重要通道。,核被膜,-,内核膜,外核膜,核膜间隙,内核膜：,朝向核质，表面光滑，无核糖体附着。内核膜上含有核纤层蛋白,B,受体，为核纤层蛋白,B,提供结合位点，从而将核被膜固定在核纤层上。,核 被 膜,核孔复合体,抽提后的核孔复合体,胞质面,结构,抽提后的核孔复合体,核质面,结构,核被膜,-,核孔复合体,结构模型,在电镜下观察，核孔是呈圆形或八角形，结构似,fish-trap,，主要包括以下几个部分：,胞质环：位于核孔复合体胞质一侧，环上有,8,条纤维伸向胞质；,核质环：位于核孔复合体核质一侧，上面伸出,8,条纤维，纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构；,栓：核孔中央的一个栓状的中央颗粒；,辐：核孔边缘伸向核孔中央的突出物,。,推测,100,余种不同的多肽，,1000,多个蛋白质分子，统称为核孔蛋白,(nucleoporin,Nup),。已在酵母中鉴定到,30,余种，在脊椎动物中鉴定到,10,余种。,核被膜,-,核孔复合体,结构模型,成分,主要由蛋白质组成,核被膜,-,核孔复合体,结构模型,成分,功能：,双功能、双向性的亲水性核质交换通道,核 内,核 外,既介导蛋白质的,入核,转运，又介导,RNA,核糖核蛋白颗粒,出核,转运,。,核被膜,-,核孔复合体,结构模型,成分,功能：,双功能、双向性的亲水性核质交换通道,被动扩散,主动运输,特殊的跨膜运输蛋白复合体，具有双功能，双向性。,一、被动扩散,是指通过自由扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。转运的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。,胶体金颗粒穿越核孔，估计核孔中央通道的直径为,12.5nm,核孔复合体作为被动扩散的亲水通道，,其有效直径为,9-10nm,，有的可达,12.5nm,，即离子，小分子以及直径在,10nm,以下的物质原则上可以自由通过。,核孔复合体的物质运输,-,被动扩散,特殊的跨膜运输蛋白复合体，具有双功能，双向性。,一、被动扩散,二、主动运输,是由,载体蛋白,所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧进行跨膜转运的方式。,爪蟾卵母细胞核质蛋白注射试验,核定位信号：,亲核蛋白一般都含有特殊的氨基酸序列，这些内含的特殊短肽保证了整个蛋白质能够够通过核孔复合体被转运至细胞核内。这段特殊的氨基酸序列被命名为核定位序列（,nuclear localization sequence,，,NLS,）。,第一个被确定的,NLS,是病毒,SV40,的,T,抗原，它在胞质中合成后很快积累在核中。其,NLS,为：,pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val,，即使单个氨基酸被替换，亦失去作用。,NLS,由,4-8,个氨基酸组成，含有,Pro,、,Lys,和,Arg,。对其连接的蛋白质无特殊要求，并且,完成核输入后不被切除,。,转运复合物,与,Ran-GTP,（,小分子的,GTP,酶,）,结合，复合体解散，释放出亲核蛋白；,亲核蛋白从细胞质向细胞核输入的过程示意图,亲核蛋白通过,NLS,与,NLS,受体结合，即,importin/,二聚体结合；形成转运复合物。,转运,复合物与核孔复合体胞质环上的纤维结合；,与,Ran-GTP,结合的,importin,，输出细胞核，在细胞质中,Ran,结合的,GTP,水解形成,Ran-GDP,并与,importin,解离，,Ran-GDP,返回细胞核重新转换为,Ran-GTP,；,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。,A,：细胞核的功能,B,：核被膜,核被膜与核孔复合体 知识框架,：,结构,功能,外核膜,核周隙,内核膜,核孔复合体,核 纤 层,概 念,：核纤层是结合在内层核膜的内表面、由中间纤维相互交织而成的一层高电子密度的蛋白质网络结构，在所有真核细胞中普遍存在。一般厚约,10-20nm,。,B,C,A,外核膜,内核膜,核纤层蛋白,染色质纤维,胞质,受体,核纤层结构模式图,组成：,三种中间纤维多肽交织而成，分别称为核纤层蛋白,A,、,B,、,C,，构成一层网络结构。,B,与内层膜结合，,A,、,C,与染色质结合。,核 纤 层,核纤层功能：,（,1,）维持核孔位置和核被膜的形态；,（,2,）为间期染色质提供附着位点；,（,3,）有丝分裂中，与核被膜的解体和重建有关。,染色质,：,光学显微镜下可见间期核中有一种嗜碱性很强的的物质，是由,DNA,组蛋白，非组蛋白及少量,RNA,组成的线性复合结构，是遗传物质的存在形式,。,染 色 质,染色质是细胞生命活动的基础,染 色 质,-,成分,DNA,组蛋白,非组蛋白,少量,RNA,DNA,与组蛋白是染色质的稳定成分,非组蛋白与,RNA,的含量随细胞生理状态的不同而变化,染 色 质,-,成分,-DNA,凡是具有细胞形态的生物其遗传物质都是,DNA,只有少数病毒的遗传物质是,RNA,人类,基因组,计划,(human genome project,HGP),人类基因组计划,曼哈顿原子弹计划,阿波罗计划,并称为三大科学计划,人类基因组计划简介,人类,基因组,计划,(human genome project,HGP),是由,美国,科学家于,1985,年率先提出，于,1990,年正式启动的。,美国、英国、法兰西共和国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达,30,亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想，在,2005,年，要把人体内约,10,万个基因,的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。换句话说，就是要揭开组成人体,10,万,个基因的,30,亿个碱基对,的秘密。,人类基因组计划简介,人类,基因组,计划自,1990,年启动至,2003,年结束，历时共,13,年。,最新分析报告,:,基因组序列共包含,28.5,亿个核苷酸，它近乎完整，涵盖了,99,以上的常染色质基因组序列；准确率为,99,999,，误差小于,1/10,万分之一的精确版人类基因组图谱，也就是说误差率只有,1,个,bp,10,万个,bp,，。而且还进一步纠正了蛋白编码基因的数量，仅为,2,万,2.5,万个，而非原先估计的,10,万个。,被用作模式生物的低等动物秀丽隐杆线虫（,C,elegans,）只有,1,长，生命周期也只有短短数天，但其基因组却含有,1.95,万个左右的基因。,最新研究结果显示,:,研究显示,黑猩猩和人,类基因组的,DNA,序列相似性达到,99%,环球科技,2009,封面：人为什么能成为人,DNA,的分子结构,磷酸和脱氧核糖,DNA,构成分子的基本骨架,与其连接的碱基对为随机分布排列，因而形成了,DNA,分子结构的,复杂性和多样性,。在这复杂多样的,DNA,分子中,蕴藏,着生物界无数的,遗传信息,。,DNA,分子上的每一个片段都是基因吗？,DNA,的分子结构,三种不同构象的,DNA,双螺旋,A-DNA,：为右手螺旋，每圈螺旋,10.9,个碱基。,Z-DNA,：为左手螺旋，每圈螺旋,12,个碱基。,B-DNA,：为,Watson&Click,提出的右手螺旋模型，每圈螺旋,10,个碱基。,人类,基因组,DNA,人类基因组,高度,重复,顺序,（,10%,）,中度,重复,顺序,（,30%,）,单一或低拷贝顺序,（,60%,）,基因及基因有关序列,10%,人的每个体细胞中有,2,套染色体（,2n,）,故所含的,DNA,是由两个基因组（,genome,）构成。每个单倍体基因组约含,3.210,9,bp,。人类基因的平均长度为,1-1.5kb,，所以基因组以足以编码,1.510,6,蛋白质，但实际上编码蛋白质的结构基因只不过,2,万,2.5,万,个，仅占总基因组的,2,-3,。,高度重复顺序,每个基因组中至少含,10,5,拷贝,，,每个重复单位的长度大约是,10,300,个,bp,卫星,DNA,，重复单位长度,5-100bp.,小卫星,DNA,重复单位长度,12-100bp.,高度重复,DNA,序列,（占脊椎动物基因组,10%,）,微卫星,DNA,重复单位长度,1-5bp.,单一顺序,高度重复和中度重复约占基因组的,60,-65,仅约,10%,为基因及基因相关序列,基因及基因相关序列,基 因,基因相关序列,断裂基因,侧翼序列（启动子，增强子，多聚腺苷酸化附加信号）,染 色 质,-,成分,DNA,组蛋白,非组蛋白,少量,RNA,染 色 质,-,成分,DNA,组蛋白,基本结构蛋白，富含带正电荷的,Arg,和,Lys,等碱性氨基酸，可以和酸性的,DNA,紧密结合。,与,DNA,结合没有序列特异性。,染 色 质,-,成分,DNA,组蛋白,非组蛋白,少量,RNA,非组蛋白主要是指与特异,DNA,序列相结合的蛋白质，所以又称序列,特异性,DNA,结合蛋白,。非组蛋白则大多是,酸性的,。,凝胶延滞实验,非组蛋白的特性,螺旋,-,转角,-,螺旋 锌指,Leu,拉链 螺旋,-,环,-,螺旋,非组蛋白特异性结合,DNA,的不同结构模式,常染色质和异染色质,间期染色质按其形态特征，活性状态和染色质性能区分为两种类型：,常染色质和异染色质,。,常染色质,：指间期细胞核内染色质纤维折叠压缩程度低，相对处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。,1.,构成常染色质的,DNA,主要是单一序列,DNA,和中度重复序列,DNA,。,2.,处于常染色质状态是基因转录的必要条件，而不是充分条件,。,异染色质,：指间期细胞核内染色质纤维折叠压缩程度高，相对处于聚缩状态，用碱性染料染色时着色深的那些染色质。,异染色质又可以分为,结构异染色质：,各个类型的细胞中，除复制期以外，在整个细胞周期均处于聚缩状态，,DNA,组装比在整个细胞周期中,基本没有较大变化,的染色质。,兼性异染色质：,在某些细胞类型或一定的发育阶段，原来的常染色质聚缩，并丧失基因转录活性,变为异染色质,。,雌性哺乳类体细胞的核内，两条,X,染色体之一在发育早期随机发生异染色质化而失活，形成巴氏小体（,Barr body,）,兼性异染色质的总量随不同细胞类型而变化，一般胚胎细胞含量很少，而高度特化的细胞含量较多，说明随着细胞分化，较多的基因渐次以聚凝缩状态关闭，从而再也不能接近基因活化蛋白。,如何在一个网球内包含有,2km,长的细线？,人的每个体细胞所含,DNA,约,6x10,9,bp,分布在,46,条染色体中，总长可达,2m,，平均每条染色体,DNA,分子长约,5m
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