4细胞核和染色体学习教案

会计学14细胞核和染色体细胞核和染色体纤维中心纤维中心(FC) 是被致密纤维包围的一个或几个低电子密度的是被致密纤维包围的一个或几个低电子密度的圆形结构，主要成分为圆形结构，主要成分为RNA聚合酶和聚合酶和rDNA，这些，这些rDNA是裸露的分子，可能是是裸露的分子，可能是NORsNORs在间期核的副本。在间期核的副本。致密纤维组分致密纤维组分(DFC) 呈环形或半月形包围呈环形或半月形包围FC，由致密的纤维构成，是新合，由致密的纤维构成，是新合成的成的RNP（指结合蛋白质的（指结合蛋白质的rRNA），转录主要发生），转录主要发生在在FC与与DFC的交界处。的交界处。第1页/共28页颗粒组分颗粒组分(GC) 由直径由直径15-20 nm的颗粒构成，是正在加工、成熟的颗粒构成，是正在加工、成熟的核糖体亚单位的前体颗粒。的核糖体亚单位的前体颗粒。 核仁相随染色质分为两部分，核仁相随染色质分为两部分，一部分位于核仁一部分位于核仁周围，称为核仁周染色质，属异染色质；一部分位周围，称为核仁周染色质，属异染色质；一部分位于核仁内，为常染色质，即核仁组织区，是于核仁内，为常染色质，即核仁组织区，是rDNA所在的位置。所在的位置。第2页/共28页鼠肝细胞核仁的结构鼠肝细胞核仁的结构第3页/共28页二、核仁的功能二、核仁的功能 主要功能是核糖体的生物发生，包括主要功能是核糖体的生物发生，包括rRNA的合的合成、加工和核糖体的亚单位的装配成、加工和核糖体的亚单位的装配。第4页/共28页1、rRNA基因转录的形态和组织特征基因转录的形态和组织特征 染色体上染色体上NORs的的DNA是是rRNA的信息来源，的信息来源，1964年年Miller的电境铺展照片及后来的研究证明，的电境铺展照片及后来的研究证明，rRNA的基因转录呈的基因转录呈“圣诞树圣诞树”样的结构。真核生物中样的结构。真核生物中rRNA基因有基因有100-5000个拷贝，串联成重复序列。人个拷贝，串联成重复序列。人单倍体基因组含单倍体基因组含200个个rRNA基因拷贝，成簇分布在基因拷贝，成簇分布在5条条不同的染色体上。不同的染色体上。 rRNA基因由基因由RNA聚合酶聚合酶I负责转录，可以在一个转录负责转录，可以在一个转录单位连续工作。单位连续工作。第5页/共28页核仁组织者中心形成核仁核仁组织者中心形成核仁第6页/共28页核仁基因转录单位的核仁基因转录单位的“圣诞树圣诞树”样结样结构构第7页/共28页第8页/共28页2、rRNA前体的加工前体的加工 RNA聚合酶转录产生的初始转录产物为聚合酶转录产生的初始转录产物为rRNA前体前体。哺乳类的。哺乳类的rRNA前体为前体为45S，果蝇的为，果蝇的为38S，酵母的，酵母的为为37S。前体的转录、加工过程见下图：。前体的转录、加工过程见下图：第9页/共28页第10页/共28页 真核生物的真核生物的5S rRNA5S rRNA基因不定位在核仁，通常定位在基因不定位在核仁，通常定位在常染色体，人大约有常染色体，人大约有20002000个个5S rRNA5S rRNA基因，串联成簇基因，串联成簇，由，由RNARNA聚合酶聚合酶负责转录。负责转录。 小分子核仁蛋白小分子核仁蛋白(small nucleolar (small nucleolar ribonucleoproteins, snoRNAs) ribonucleoproteins, snoRNAs) ：rRNArRNA前体的加工是非常前体的加工是非常复杂的过程，涉及一系列核酸降解和碱基修饰。复杂的过程，涉及一系列核酸降解和碱基修饰。snoRNAssnoRNAs在在这一过程中起到非常重要的作用。这一过程中起到非常重要的作用。第11页/共28页3、核糖体亚单位的装配、核糖体亚单位的装配 新合成的新合成的45 SrRNA很快与蛋白质形成很快与蛋白质形成RNP复合复合体（体（80S的的RNP），），45 S rRNA甲基化以后经甲基化以后经RNA酶裂解为酶裂解为2个分子，个分子，18 SrRNA和和32 SrRNA，后者，后者再裂解为再裂解为28 SrRNA的的5.8 SrRNA。成熟的。成熟的rRNA仅为仅为45 S rRNA的一半，丢失的大部分是非甲基化和的一半，丢失的大部分是非甲基化和GC含量含量较高的区域。较高的区域。 5S rRNA合成后被转运至核仁区参与大亚基的装配合成后被转运至核仁区参与大亚基的装配。第12页/共28页核仁生产核糖体过程示意图核仁生产核糖体过程示意图第13页/共28页 45SrRNA的加工过程的加工过程45SrRNA第14页/共28页核糖体亚单位形成和装配示意图核糖体亚单位形成和装配示意图第15页/共28页三、核仁周期三、核仁周期 细胞周期中细胞周期中核仁是高度动态核仁是高度动态的结构，有丝分的结构，有丝分裂前期末核仁解裂前期末核仁解体，末期核仁开体，末期核仁开始重建。始重建。第16页/共28页(A) Conventional electron microscopic sample preparation. (B,D) The DNA fibers appear in the nucleolar region after NAMA-Ur DNA-specific staining, (C) the lowest electronic density region contains DNA clumps. 第17页/共28页Immunolocalization of fibrillarin and specific DNA staining in nucleoli of Allium sativum cells. The gold particles are restricted to nucleoli. Gold particles are mainly distributed over the DNA fibers. 第18页/共28页In situ hybridization using an rDNA probe on sections processed with specific DNA staining. Gold particles are distributed over the DNA fibers. 第19页/共28页The configuration of rDNA in the nucleolus after DNAspecificstaining. The rDNA fibers are distributed around the FC,forming multiple circular rDNA arrangements (arrows). The DNAcomponents within the FC remain in an aggregated states. 第20页/共28页Profile of the arrangement of rDNA in the nucleolus. 第21页/共28页Micrographs of rDNA arrangement at high magnifications. (A,B) DNA clumps within FCs are connected with rDNA surrounding theFC by DNA fibers (white arrows). A andB are partial enlargements of C. 第22页/共28页rDNA ultrastructures after specific staining, showingthe variation in thickness of rDNA fibers (A). 第23页/共28页The distribution of Ag-NOR protein in the nucleolus. (A) Ag-NORproteins are mainly distributed in the interior of the nucleolus and present as circular configurations with hollow centers. 第24页/共28页The similarity between rDNA and Ag-NORarrangement configurations. A is one of the arrangementsof rDNA. B is the circular distribution configuration of Ag-NOR protein.第25页/共28页The nucleolus labeled with the RNA/DNA hybrid antibody.The signals of colloid gold particles for transcription sites are locatedat the periphery of FC and DFC regions near the FC (asterisks). 第26页/共28页A model of the nucleolar ultrastructure. 第27页/共28页