《细胞生物学2》PPT课件.ppt

细胞核与遗传信息储存,细胞核（nucleus）是生命活动的指挥控制中心,细胞核结构的变化与肿瘤的发生,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,染色质结构变化对癌基因有激活作用,核仁及核骨架异常与肿瘤形成相关,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,核膜,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,核孔 nuclear pore,内、 外两层核膜融合形成的小孔,合成功能旺盛的细胞，核孔的数目较多,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,核孔复合体 nuclear pore complex,核孔是一个复杂且有规律的盘状结构体系，即核孔复合体，由胞质环、核质环、中央栓和辐构成,胞质环： 8个蛋白颗粒和 8条胞质纤维； 核质环： 8条细纤丝交汇形成核篮；,中央栓： 1个中央颗粒； 辐： 连接、支撑作用。,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,核孔蛋白 nucleoporin，Nup,30多种,三分之一的核孔蛋白富含由苯丙氨酸和甘氨酸组成的重复序列（FG重复序列）,少数核孔蛋白特定地分布在核孔的核篮或胞质纤维处，呈现不对称分布特点,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,核孔复合体对大分子和颗粒物质进行主动运输,核输入信号 nuclear import signal，NIS,引导蛋白质选择性输入到细胞核内的信号，,通常是一小段含有48个氨基酸的短肽序列，,可位于蛋白质的任何部位，,富含带正电荷,的赖氨酸和精氨酸，且一般都含有脯氨酸,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,核定位信号 nuclear localization signal，NLS,结合,转运 复合物,进入 核质面,与Ran-GTP结合,释放,返回,门孔运输,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,* 染色体相互易位（平衡易位）： 两条染色体同时断裂,无着丝粒断片互换位置后重接,形成两条衍生染色体。,* 融合蛋白： 通过DNA重组技术得到的两个基因重组后的表达产物。两个不同的蛋白质可能连成一个大分子。,* 染色体重建 chromosome reconstitution 染色体连续断裂后经修复而重新复原,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,Nup214、Nup98、Nup358等核孔蛋白可因染色体易位，以融合蛋白的方式存在于肿瘤细胞中，Nup88可高表达于肿瘤细胞中,在急性白血病患者细胞中，因染色体的易位致使大量的Nup98基因与其他基因，如同源盒基因、组蛋白甲基转移酶基因等发生融合,细胞核结构的变化与肿瘤的发生,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,染色质结构变化对癌基因有激活作用,核仁及核骨架异常与肿瘤形成相关,染色质结构变化对癌基因有激活作用,染色质重建的异常将使细胞多种重要活动受到干扰，导致疾病的发生,抑癌基因Rb的产物与组蛋白去乙酰化过程相关,一些白血病患者中，存在一种特定的染色体易位，其结果导致CBP基因与一种组蛋白乙酰化酶基因MOZ间发生融合，致使MOZ乙酰化酶正常的活性受到干扰，进而影响染色质的正常重建,癌细胞中尝出现染色体片段、双微小染色体及染色体匀染区等基因扩增形态特征,染色质结构变化对癌基因有激活作用,染色质：遗传物质在间期细胞核内的存在形式，呈伸展、分散的细丝网状结构,染色体：遗传物质在细胞分裂期的存在形式，是由染色质高度螺旋化、折叠、盘曲形成的短棒小体,染色质与染色体是同一物质在细胞周期 不同功能阶段所呈现的不同构象,染色质结构变化对癌基因有激活作用,染色体的包装,视频,（一）核小体,染色质的基本结构单位，每个核小体单位包括一个组蛋白核心和200bp左右的DNA,（1）组蛋白核心由H2A、H2B、H3、H4各2分子聚合而成（八聚体）,（2）DNA分子在八聚体的外表面缠绕1.75圈,（3）约60bp左右的核苷酸与下一个核小体相连,（4）H1与连接部DNA结合,染色质结构变化对癌基因有激活作用,（二）螺线管,6个核小体绕成一个螺旋，形成外径30nm，内径10nm的螺线管，是染色质包装的二级结构,染色质结构变化对癌基因有激活作用,（三）染色质包装的三级结构,1、染色体支架-放射环结构模型,认为非组蛋白构成染色体支架，螺线管折叠成无数的襻环，每个襻环从支架的一点发出再返回到其相邻的点，18个襻环组成微带，微带沿支架排列，构成染色单体,染色质结构变化对癌基因有激活作用,染色体支架（非组蛋白）,放射环（18个襻环）,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,微 带,非组蛋白构成染色体支架，螺线管折叠成无数的襻环，每个襻环从支架的一点发出再返回到其相邻的点，18个襻环组成一个微带，微带沿支架排列，构成染色单体,染色质结构变化对癌基因有激活作用,2、多级螺旋模型,DNA,组蛋白,核小体,螺线管,超螺线管,染色单体,压缩7倍,压缩6倍,压缩40倍,压缩5倍,视频,染色质结构变化对癌基因有激活作用,常染色质和异染色质,间期核内螺旋化程度较高，碱性染料染色时着色较深，不转录或转录活性低,染色质结构变化对癌基因有激活作用,多定位于染色体的端粒和着丝粒区,不转录、不编码,与基因表达的调控有关,结构异染色质：在不同类型细胞中的全部发育阶段都处于凝集状态的染色质,兼性异染色质：某些类型的细胞或一定的发育阶段，由常染色质凝集成异染色质,染色质结构变化对癌基因有激活作用,染色体,（一）染色体的结构及其类型,次缢痕,短臂（p）,随体,长臂（q）,端粒,主缢痕（着丝粒-动粒复合体）,1、染色体的结构,鉴别染色体的显著特征,鉴别染色体的显著特征,着丝粒与动粒,着丝粒：位于主缢痕中心，由高度重复的异染色质组成，是中期染色单体相互联系在一起的特殊部位,动粒：又称为着丝点，位于主缢痕外侧表层的特殊结构，是纺锤丝微管的连接处，具有微管组织中心的作用,着丝粒,动粒（着丝点）,染色质结构变化对癌基因有激活作用, 动粒结构域, 中心结构域, 配对结构域,着丝粒-动粒复合体,染色质结构变化对癌基因有激活作用,着丝粒-动粒复合体,次缢痕,染色质结构变化对癌基因有激活作用,端粒酶由蛋白质和与端粒DNA互补的RNA组成，具有反转录酶性质,端粒,染色体末端的特化部位，由端粒DNA和端粒结构蛋白构成，可防止染色体末端彼此粘连,高度重复的短串联序列，高度保守,非组蛋白，可保护端粒DNA不受降解,端粒DNA复制依赖于端粒酶,1998年1月，美国德克萨斯大学与一个老年人团体合作，将端粒酶导入人的体细胞，成功地使人的细胞正常分裂次数增加了 20次,染色质结构变化对癌基因有激活作用,核仁组织区 NOR,rRNA基因所在的区域，在细胞间期高速表达缔合核仁,染色质结构变化对癌基因有激活作用,2、染色体的分类,根据着丝粒位置分类,中央着丝粒染色体,亚中着丝粒染色体,近端着丝粒染色体,端着丝粒染色体,染色质结构变化对癌基因有激活作用,小鼠骨髓细胞染色体标本,3、染色体DNA关键序列,复制源序列,着丝粒序列,端粒序列,（二）染色体数目与核型,1、染色体数目在物种内相对稳定,只含有一组染色体的细胞或个体称单倍体 n,二倍体 2n,2、核型,核型：一个中期体细胞中全部染色体表型的总和，包括染色体数目、大小和形态特征,核型分析：,核型分析：按照中期染色体的形态特征、数目、大小对其进行配对、分组、分析的过程,正常核型记录格式：染色体总数，性染色体组成,正常人核型,染色质结构变化对癌基因有激活作用,21三体综合征核型记录：47，XX，+21,X,染色质结构变化对癌基因有激活作用,细胞核结构的变化与肿瘤的发生,肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在,染色质结构变化对癌基因有激活作用,核仁及核骨架异常与肿瘤形成相关,核仁无被膜，其大小、形态和数目因细胞种类和生理状态有差异,核仁,核仁由核仁相随染色质、密集纤维部分、颗粒部分、核仁基质组成,rRNA基因，为合成rRNA提供模板,rRNA合成活跃区域,rRNA产物加工、核糖体亚单位成熟和储存位点,充满无定形蛋白质液状物质,核仁组织区：染色体上rRNA基因排列在核仁内染色质DNA襻环上，即核仁组织者，染色体上核仁组织者共同构成的区域称为核仁组织区，定位于染色体的次缢痕部分,核仁周期：核仁在有丝分裂间期出现，在分裂期消失，这种随细胞周期同步变化的现象,核仁是高度动态的结构,1、核仁是细胞核中rRNA合成的活动中心,真核生物4种rRNA： 5s rRNA 、5.8S rRNA 、18S rRNA 、28S rRNA,2、核仁是装配核糖体大小亚基的工厂,核纤层 nuclear lamina,为细胞核内核膜下高电子密度的纤维蛋白网格层，由1-3种核纤层蛋白构成，在细胞核内与核骨架相连，在细胞核外与中间纤维相连,掌握,核纤层纤维直径10nm左右，纵横排列整齐，是一种特殊的中间纤维,装配方式与中间纤维相同,（一）核纤层的组成成分,核纤层蛋白,核纤层相关蛋白,Lamin A、Lamin B和Lamin C是同一蛋白家族,（二）核纤层的主要功能,1、维持核膜的形态与染色体的核周锚定,2、在细胞分裂过程中发生可逆性解聚和重组，对于核膜重建有调节作用,3、在细胞周期中的解聚和重组可维持染色质的有序结构，对基因表达有调控作用,4、参与细胞核的构建,最近研究发现：核纤层蛋白是p34cdc2亚基的直接作用底物，导致核解聚和组装。,核骨架 nuclear matrix,细胞核内的非组蛋白网络结构。,狭义的核骨,架指核内除去核膜、核纤层、染色质和核仁后的核基质。,广义的核骨架包括核纤层-核孔,复合体，残存的核仁和一个精密的网络结构,核基质,核膜,核纤层,染色质,核仁,（一）核骨架的组成成分,核骨架主要由蛋白质组成，并含有少量的RN