《细胞核与染色体》PPT课件.ppt

细胞核是细胞中最大、最重要的细胞器，是细胞代谢的调控中心。,第十章 细胞核与染色体,10.1 核被膜与核孔复合体 10.2 染色质 10.3 染色体 10.4 核仁 10.5 核基质,作业,10.1 核被膜与核孔复合体, 核被膜 核孔复合体,细胞遗传物质与周围的细胞分离开来，这可能是真核细胞区别于原核细胞的唯一重要特征。,核被膜,结构组分： 外核膜，上面附着有核糖体，与内质网相连。 内核膜，带有细胞核专一性蛋白。 核周隙，内外核膜之间的空隙，与内质网腔相连。 核孔，在核孔处，内外核膜相融合。,功能： 发挥屏障作用，阻止离子、溶质和大分子在核质之间的自由穿梭，使细胞核成为一个独立的生化空间。,结构组分 胞质环 核质环 幅 中央栓：转运体,核孔复合体,核孔复合体结构模型,核孔复合体,NLS的受体将蛋白质运进细胞核,双功能双向性亲水通道 核孔复合体以被动扩散和主动运输的形式介导物质进出细胞核（右图所示）。,核孔复合体的功能：,核定位信号（NLS）,是短的氨基酸序列，富含碱性氨基酸，比如：赖氨酸、精氨酸或脯氨酸，可指导其所在蛋白进入细胞核。,10.2 染色质,染色质概述 化学成分 染色质的基本结构单位核小体 染色质包装模型 常染色质和异染色质,染色质 DNA 真核细胞中的DNA是线状大分子，而原核细胞中的DNA是环状的。 染色质蛋白 组蛋白 (见 “核小体”一节 ) 与DNA紧密结合 非组蛋白 - 序列特异性DNA结合蛋白 与DNA松散结合, 化学成分,染色质由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量的RNA构成，在细胞周期中以不同的状态存在。, 染色质概述,染色质 (间期) 纤维，直径为 10-30nm 在整个细胞核中弥散性分布 染色体 (M期) 细胞分裂，这些纤维凝集、折叠成较大的、致密的结构。,结构组分： 一个组蛋白八聚体 由H2A、H2B、H3、H4各两分子构成； 形成核小体的核心。 一分子H1组蛋白 结合1550bp连接DNA； 赋予DNA以极性。 DNA，约200bp 146bp DNA缠绕组蛋白1.65圈； 15-50bp的连接DNA与H1结合。, 染色质基本结构单位核小体,多级螺旋模型 骨架放射环模型, 染色质包装模型,核小体组装成30nm的染色质纤维依赖于组蛋白H1，H1可能将核小体拉到一起形成规则的排列。 包装到染色体中的DNA分子要缩短10,000倍。, 多级螺旋模型,染色单体 (四级结构),核小体 (一级结构),螺线管 (二级结构),超螺线管 (三级结构 ),线性 DNA,压缩7倍,压缩6倍,压缩40倍,压缩5倍, 骨架放射环模型,非组蛋白为染色质丝提供了结构框架。,微带,核小体,螺线管,复制环,线性DNA,染色单体,106,18,常染色质 异染色质,常染色质和异染色质,特征： 凝集程度较低 染色浅 有转录可能性 成分： 非重复DNA序列 中度重复DNA序列 (组蛋白基因、tRNA基因),常染色质,特征： 高度凝集 染色深 没有转录的可能性 成分： 高度重复DNA序列，如位于着丝粒和端粒的DNA序列。 种类： 组成型异染色质 兼性异染色质,异染色质,10.3 染色体,中期染色体的形态结构 染色体的功能元件, 中期染色体的形态结构,人类第14号染色体,次缢痕(核仁组织区，NOR),随体,端粒,着丝粒 (主缢痕),根据着丝粒在染色体上所处的位置的不同，可将中期染色体分为中着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体、亚端着丝粒染色体、端着丝粒染色体。,着丝粒,染色单体在缢痕区结合在一起。 着丝粒既是姐妹染色单体的结合位点，也是纺锤体微管的附着位点。,着丝粒的功能 稳定染色体 姐妹染色单体配对 有丝分裂和减数分裂纺锤体微管的附着 染色体运动 细胞周期检验点控制,端粒,允许染色体末端的完全复制。 防止染色体的侵蚀以及与其它染色体片段的融合。,染色体的功能元件,为保证复制和遗传的稳定性，需要三个功能元件。,自主复制DNA序列 (ARS) 复制的起始点 着丝粒DNA序列 (CEN) 作为着丝粒的附着位点 端粒DNA序列(TEL) 保证染色体完全复制 防止DNA被核酸酶降解 防止染色体末端融合, 染色体的功能元件,10.4 核仁,核仁的超微结构 核仁功能 核仁周期,在光镜下，核仁是真核细胞核中最明显的结构。 在核仁处进行rRNA的转录、加工和核糖体的组装。,结构组分： 纤维中心(FC): rDNA的存在部位。 致密纤维组分(DFC): 在FC和DFC的边界进行转录，前rRNA的加工在DFC起始，并在GC继续进行。 颗粒组分(GC): 核糖体亚单位在此装配，并运输到细胞质。, 核仁的超微结构,rRNA基因的分布 rRNA基因的转录 核糖体的组装, 核仁功能,5.8S,18S和28SrDNA作为一个转录单位，由 RNA 聚合酶转录；核仁在5.8S,18S和28SrRNA基因的周围形成。 5SrDNA位于核仁外，串联重复排列，由RNA 聚合酶 转录。,真核细胞内rRNA基因的分布：,rRNA基因的转录：,5.8S, 18S and 28S rRNA在核仁内转录。 核糖体蛋白在细胞质中合成，之后运到核仁。 5S rRNA在核仁外转录，也运到核仁内。 核糖体亚基运输到细胞质后成熟.,核糖体亚单位的组装：,核仁的动力学变化依赖于rDNA的转录活性和细胞周期。, 核仁周期,人类细胞的细胞周期中核仁的变化。 在大部分真核细胞中，细胞进行有丝分裂时和膜破裂，如虚线所示。,10.5 核基质,位于细胞核中的蛋白网络称为核基质（或细胞骨架），是一种弥散在细胞中的蛋白脚手架样的网络。细胞骨架由肌动蛋白和多种其他蛋白成分构成，可以重构并浓缩形成中期染色体，但其特征尚未完全了解。,10.5 核基质,核骨架为染色体提供了结构框架。 某些构成的核基质的蛋白与特异的DNA序列结合，这个序列称为SARs 或MARS。推测这些DNA序列形成染色体环的基部，或者将染色体结合到核被膜或细胞核的其他结构上。,Synthesis and processi