第八章 细胞核.doc

第八章 细胞核nucleus(nuclei复数)一 核膜和核孔复合物(nuclear envelope, nuclear pore complex)1 核膜：外膜：附有ribosome ， 与rER相连 内膜：附有一层致密的纤维网络结构-核纤层 膜间隙，膜孔2 核孔复合物（1） 结构和数量胞质环、 核质环（核篮）、辐(spoke)（柱状亚单位、腔内亚单位、环带亚单位）、 中央栓（plug）核孔复合物对于垂直于核膜通过核孔中心的轴呈辐射状八重对称结构，而在核质面与胞质面两侧的结构明显不对称。（2） 功能-双向选择性亲水通道被动运输：10nm， 60Kda 亲核蛋白的核输入（NLS，10个氨主动运输：20nm 基酸的短肽，不切除)(importin, importin、Ran、GTP) mRNA 、tRNA和核糖体亚基的核输 出(NES)3 核纤层lamina （1）结构和组成 是位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络，由1-3种核纤层蛋白组成。鸟类和哺乳类有3种，即laminA、B、C两栖类有4种，即lamin、无脊椎动物果蝇有2种，（2）功能 在间期细胞中，核纤层为核膜提供一个支架；在分裂细胞中，核纤层的可逆性解聚调节核膜的崩解和重建。（lamina 磷酸化时，核膜崩解；lamina 去磷酸化时，核膜重建） 在间期细胞中，核纤层为染色质提供核周锚锭部位，维持和稳定间期染色质高度有序的结构。二 染色质和染色体(chromatin, chromosome)1染色质的化学组成 核酸 蛋白质成分DNARNA组蛋白非组蛋白比率 1 005 10.51.5（1） DNA单一序列（unique sequence）: 占5% ，表达mRNA和蛋白质 重复序列（repetitive sequence）： 中度重复序列，105拷贝 高度重复序列，105拷贝基因组：一个生物储存在单倍染色体组中的总遗传信息碱基对与E.coli相比E.coli4.2106bp酵母1.3107bp34倍果蝇1.4108bp40倍人3109bp800倍（2） 组蛋白（histone）富含Arg和Lys的碱性蛋白质，等电点在pH10.0以上，可以和酸性DNA紧密结合，分为H1, H2A, H2B, H3, H4五种。H2A, H2B, H3, H4为核小体组蛋白，在进化上十分保守，没有种属和组织特异性。H1的种族保守性低，有一定的种属和组织特异性。Histone在维持染色体结构和功能的完整性上起着关键性的作用。Histone与DNA在细胞周期的S期合成。DNA复制停止，Histone合成也立即停止。（3） 非组蛋白（nonhistone）富含天冬氨酸、谷氨酸和色氨酸的酸性蛋白质。Nonhistone的特性：占染色体蛋白质的6070%，在不同组织细胞中的种类和数量都不相同。在整个细胞周期中都有不同类型的非组蛋白合成。 能识别并结合在特异的DNA序列上，识别和结合靠氢键和离子键。 nonhistone在调节真核生物基因表达，染色体高级结构的形成等方面起着重要的作用。Nonhistone与DNA序列的结合模式： 螺旋-转角-螺旋模式羧基端的螺旋为识别螺旋，识别DNA大沟的特异碱基信号 锌指模式Cys2/His2 锌指单位和Cys2/ Cys2锌指单位 Leu拉链模式2个蛋白质分子的螺旋之间靠Leu的疏水键形成一条拉链状结构，以二聚体形式与DNA特异结合。（4） RNA主要分布在核仁区2染色体的分子结构模型（1） 染色体的四级结构模型（multiple coiling model）Korberg(1974年)：念珠模型，核小体（nucleosome）Finch(1976年)：螺线管Bak(1977年)：超螺线管染色单体（2） 袢环模型（loop model）J.Painta和D.Coffey（1984年）：强调了非组蛋白在染色体 包装中的作用。3 重要概念（1） 常染色质（euchromatin）和异染色质（heterochromatin） 常染色质：着色浅，为单一序列或中度重复DNA结构异染色质：着丝粒区、端粒、次缢痕，为高度重复DNA兼性异染色质：在发育阶段，由常染色质 异染色质（2） 着丝粒（primary constriction）和着丝点整合结构：着丝点结构域：内板、中间间隙、外板 中央结构域：卫星DNA和动粒蛋白CENP 配对结构域：着丝粒蛋白INCENP和连接蛋 白clips（3） 次缢痕(secondary constriction)和随体(satellite) 次缢痕和随体是鉴别染色体的重要形态特征之一。（4） 核仁组织中心(NOR)位于次缢痕部位，是rRNA基因（rDNA）所在的部位，与核仁形成有关。（5） 核型(karyotype)指染色体组在有丝分裂中期的表型，包括染色体数目、大小、形态特征等。（6） 端粒(telomere)是染色体两个端部的特化结构，由富含G的重复DNA序列组成，如四膜虫的(T2G4)n序列，哺乳类的（TTAGGG）n序列，重复5003000次。（7） 染色体DNA的三个功能元件DNA复制起始点-确保chromosome的自我复制着丝粒-使复制的chromosome能平均分配到子细胞中端粒-保持染色体的独立性和稳定性4 巨大染色体（1） 多线染色体：唾腺细胞核内有丝分裂形成210=1024条同源DNA拷贝带和带间（band ,interband）膨泡(puff)是具有转录活性的松散部位（2） 灯刷染色体：卵母细胞主轴是染色粒，袢环是核小体一个袢环是1几个转录单位组成三 核仁(nucleolus) proteins占80%， RNA占10%， 少量DNA1 超微结构： 纤维中心(FC)： rDNA、RNA聚合酶、转录因子 致密纤维组分(DFC)：rRNA转录本 颗粒组分(GC)：RNP核糖体亚单位前体颗粒 核仁基质：可溶性蛋白质2 核仁的周期性变化 有NOR的染色体称为核仁染色体 真核生物细胞ribosome含有4种rRNA，即5.8S、18S、28S和5SrRNA，其中前3种基因组成一个转录单位，存在1005000个重复序列单位。5SrRNA基因不定位在NOR。 人单倍体基因组含有200个rRNA基因copy，分布在5条染色体上。3 核仁的功能 合成和加工rRNA，组装核糖体亚单位 甲基化 32s 28s+5.8s45s的rRNA 41s70种Proteins 20s 18s 60s (28s 、5.8s 、5sRNA + Proteins) 80sRNP 40s (18s RNA + Proteins)四 核基质（nuclear matrix）1.结构和组成Coffey和Berezney(1974)从大鼠肝细胞核中分离获得，以纤维蛋白成分（非组蛋白）为主的网架结构体系。 用核酸酶（DNase、RNase）、高盐和非离子去污剂处理细胞核，抽提DNA、RNA、Histone和膜结构以后，发现了核骨架（nuclear skeleton）。广义的核骨架：包括核基质、核纤层、核孔复合物和核仁狭义的核骨架：指核基质，除了核纤层、核孔复合物、染色质 和核仁以外的纤维网络结构 。2核基质的功能（1）参与染色体的包装 (2)是DNA复制的空间支架 DNA聚合酶结合于核基质上并被激活；与核基质结合的DNA中90%是新合成的DNA (3H-TdR) 核基质蛋