第八章 细胞核.doc

定西师范高等专科学校教师授课教案课程名称细胞生物学课程类别选修课开课单位 生化系授课班级11生物教育开课学期 第四学期授课教师 刘玲玲定西师范高等专科学校教务处制定西师专生化系课程简介专业：生物教育课程名称细胞生物学课程属类理学课程类别选修任课教师刘玲玲班 级11生物教育总 学 时36开课学期第四学期使用教材：细胞生物学欧阳五庆主编，中国农业出版社。参考资料：细胞生物学翟中和主编，高等教育出版社。普通分子生物学王林嵩主编，科学出版社。遗传学授课方式 课堂教授考核方式 考试内容简介：（包含课程目的、要求、教学重点及难点。200300字）本课程的教学以真核细胞结构、功能和生活史为主要内容，强调细胞是生命活动的基本单位，突出生物膜，细胞信号转导，细胞增殖调控，细胞分化、衰老与凋亡，肿瘤生物学等热点问题，使学生通过本课程的学习，了解和掌握真核细胞的结构与功能，并深入理解彼此之间的相关性和一致性，从显微水平、超微水平和分子水平等三个层次认识细胞生命活动的本质和基本规律。备注：根据学生对所学知识的掌握程度可适当调整教学进度。说明：1、课程属类分：哲学类、经济学类、教育学类（体育类）、文学类（艺术类）、理学类、工学类、农学类、管理学类、法学类、历史学类、医学类。开课学期一栏，填写本课程在第几学期开设。2、“使用教材”一栏，填写教材名称，主编及出版社。3、一式四份，教务处、系、教师个人各存一份，教室张贴一份。定西师范高等专科学校教学进度表系: 生化 专业: 生物教育 年级班:11级 课程: 细胞生物学2012 -2013 学年度第 1 学期月周次讲课时数教 学 内 容81报到22第一章 绪论932第二章 细胞生物学研究方法42第三章 细胞基本知识52第四章 细胞膜的结构与功能62第五章 内膜系统1072国庆放假82第六章 线粒体、叶绿体与过氧化物酶体92第七章 细胞骨架与细胞运动102第八章 细胞核11112第九章 核糖体122第十章 细胞与其环境的相互作用132第十一章 细胞信号142第十二章 细胞周期与细胞增殖152第十三章 细胞分化12162第十四章 细胞衰老与死亡172第十五 干细胞182第十六章 细胞工程192复习元月202考试212系主任（教研室主任）签字： 教师签字：授课时间2012年10月22日 星期 一 第 1,2 节授课内容概要第八章 细胞核第一节 核被膜与核孔复合体第二节 染色质和染色体第三节 核仁目的要求1 熟练掌握核被膜与核孔复合体的结构模型与功能；2 熟练掌握核小体的组成及其染色质的组装模型；3 了解常染色质、异染色质、活性染色质以及非活性染色质；4 掌握核仁的结构和组装特点；5 了解核基质的构成 。重点细胞核内各种结构单位的特点 。难点 染色质组装、核仁周期 。作业布置 见课本及章节复习题。参考书课 型理论课学时分配复 习5分钟主要教具黑板讲 授80分钟教学方法多媒体课件指 导5分钟教学手段讲授总 结10分钟备注授课内容v 导入新课：真核细胞和原核细胞的根本区别是什么？根本区别：有无核膜包被的细胞核。即真核细胞与原核细胞的区别就是前者有成形的细胞核（以核膜为界限的细胞核）后者没有，后者有拟核。原核细胞真核细胞大小小大细胞壁肽聚糖纤维素和果胶细胞质只有核糖体细胞器很多细胞核有拟核有真正的细胞核DNA存在形式DNA存在细胞质中DNA存在细胞核代表生物细菌、蓝细藻、放线菌、支原体、衣原体等动物细胞，植物细胞，真菌细胞等v 讲授新课内容第8章 细胞核细胞核是细胞当中最重要的一种细胞器，也是最大的一种细胞器，是细胞信息所在的部位，也就是细胞的一些生命活动包括DNA复制、基因转录等都发生在细胞核中。第1节 核被膜1、 核被膜的结构组成 1.外（层）核膜 2.内（层）核膜 3.核周间隙或核周池 4.核孔及核孔复合体 5.核纤层 2、 核被膜的主要功能1.构成核、质之间的天然选择性屏障 （1）避免生命活动的彼此干扰； （2）保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤。2.核质之间的物质交换与信息交流 三、核孔复合体（一）核孔复合体的结构模型核孔复合体镶嵌在核孔上。近年来，通过一些高新技术的应用，对核孔复合体的研究日趋深入，综合已有关资料，提出了新的核孔复合体结构模型。1. 环：1）胞质环（外环）位于胞质面一侧，由8个对称亚单位组成，每亚单位具有一短纤维伸向胞质一面。 2）核质环（内环）位于核质面一侧，由8个对称亚单位组成。每亚单位具有一长纤维，并收拢形成一个小环核篮。2. 辐：从核孔边缘向着中心，呈辐射状八重对称的结构。 1）柱状亚单位，位于核孔边缘。 2）环带亚单位，位于柱状亚单位之内，由8个颗粒结构围绕核孔形成一个通道。 3）腔内亚单位，在柱状亚单位之外。3. 栓：位于核孔中心，呈棒状或颗粒状，一般认为它在核质交换中起作用。（二）核孔复合体成分研究核孔复合体成分研究近几年进展很快，研究发现，构成核孔复合物的主要是蛋白质，推测至少含有100多种不同的多肽，目前已鉴定出的脊椎动物的核孔蛋白有十几种。（3） 核孔复合体的功能核孔复合体是一个具有双向性、双功能、亲水性的核质交换通道，其双向性表现在，既可介导入核转运，又可介导出核转运；双功能表现在，被动扩散和主动运输。1. 通过核孔复合体的被动扩散根据资料分析推断，核孔复合体是一个圆形的亲水通道，通道的有效功能直径为910nm，长约15nm。因此作为被动扩散的亲水通道，核孔复合体原则上只允许直径在10nm以下的一些离子、分子、小分子多肽自由通过。2. 通过核孔复合体的主动运输实验表明，亲核蛋白的入核转运，RNA及核糖核蛋白颗粒（RNP颗粒）的出核转运主要是通过主动运输来进行的。核孔复合体主动运输的特点： （1）运输颗粒大小有限制，运输的有效直径1020nm；（2）运输是一个信号识别与载体介导的过程，需耗能；（3）运输有双向性，即有核输入，又有核输出。1）核输入典型例子是亲核蛋白的入核转运 亲核蛋白是指一类在胞质合成后，又进入核内发挥功能的蛋白。例如组蛋白、核纤层蛋白，它们在胞质合成后，被一次性地转运到核内，并停留在核内行使功能。2）核输出典型例子是RNA及核糖体亚单位的出核转运。真核细胞中的RNA转录后，一般要经过加工修饰为成熟的RNA分子之后，才能被转运出核。第二节 染色质与染色体1、 概念染色质（chromatin）: 指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构, 是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体(chromosome): 指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中, 由染色质聚缩而成的棒状结构。 染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构，染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同,构象不同。2、 常染色质与异染色质3、 染色质的化学组成（一）染色质DNA 1.DNA序列：编码序列 调控序列2. DNA构象B型DNA（右手双螺旋DNA）:活性最高的DNA构象；A型DNA：B型DNA的重要变构形式，仍有活性；Z型DNA，Z型DNA是左手螺旋，B型DNA的另一种变构形式，活性明显降低。（二）染色质DNA 1.组蛋白 核小体组蛋白(nucleosomal histone)：H2B、H2A、H3和H4,帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构。H1组蛋白：在构成核小体时H1起连接作用, 它赋予染色质以极性。2.非组蛋白 非组蛋白具多样性和异质性。对DNA具有识别特异性，又称序列特异性DNA结合蛋白 (sequence specific DNA binding proteins)。具有多种功能，包括基因表达的调控和染色质高级结构的形成。（三）染色质RNA 四、染色质和染色体的装配（一）染色质的基本结构单位核小体1.主要实验证据 温和裂解和电镜观察 未经处理的染色质自然结构为30nm的纤丝，经盐溶液处理后解聚的染色质呈现10nm串珠状结构。用非特异性微球菌核酸酶消化染色质，部分酶解片段分析结果。应用X射线衍射、中子散射和电镜三维重建技术研究，发现核小体颗粒是直径为11nm、高6.0nm的扁园柱体，具有二分对称性（dyad symmetry），核心组蛋白的构成是先形成（H3）2（H4）2四聚体，然后再与两个H2AH2B异二聚体结合形成八聚体.SV40微小染色体（minichromosome）分析与电镜观察 （二）核小体结构要点 1. 核小体单位：200bp的超螺旋DNA，1个组蛋白八聚体， 1个H1组蛋白；2. 核心颗粒：组蛋白八聚体，包括2个H2A H2B和2个H3 H4 ；3. DNA超螺旋围绕组蛋白八聚体1.75圈，146bp； H1组蛋白锁住额外的20bp； 4. 相邻核小体之间为一段60bp的连接DNA； 5. 自主装性质； 6. 核小体沿DNA的定位受不同因素影响。五、染色质组装的模型 l 四级组装 DNA 压缩7倍 核小体 压缩6倍 螺线管 压缩40倍 超螺线管 压缩5倍 染色单体 五、染色体（略）第三节 核仁核仁（nucleolus）见于间期的细胞核内，呈圆球形，一般12个，有时多达35个，主要功能是转录rRNA和组装核糖体单位。一般蛋白质合成旺盛和分裂增殖较快的细胞有较大和数目较多的核仁，反之核仁很小或缺失。1、 核仁的化学组成核糖体蛋白、组蛋白、非组蛋白及RNA聚合酶等多种酶系。2、 核仁的超微结构1. 核仁的相随染色体2. 纤维中心(fibrillar centers，FC)区域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rDNA、RNA聚合酶I和结合的转录因子，rDNA是裸露的分子，rRNA基因存储位点。3.致密纤维组分(dense fibrillar component，DFC)区域呈环形或半月形包围FC，由致密的纤维构成，转录主要发生在在FC与DFC的交界处。4.颗粒组分(granular component，GC)区域由直径15-20nm的颗粒构成，不同加工阶段的核糖核蛋白颗粒(RNP)，核糖体亚基成熟和存储位点。5.核仁基质二、核仁的功能1.与核糖体的生物发生相关2.涉及mRNA的输出和降解三、核仁周期l 细胞周期中的动态结构具有rRNA转录和细胞周期依赖性；l 有丝分裂前期：变形、变小、消失；l 有丝分裂末期：围绕前核仁体重建。 v 归纳小结v 巩固练习1.常染色质和异染色质的区别在于（） A.在核内的分布不同 B.化学成分不同 C.转录活性不同 D.折叠和螺旋化程度不同 2.关于核孔复合体的运输错误的是（） A.分为主动运输和被动运输 B.主动运输和被动运输都需要核定位信号序列 C.主动运输的有效孔径比被动运输大 D.RanGTP酶在核质间穿梭 3. 不同生物中，最保守的组蛋白是（） A.H1 B.H2A C.H2B D.H3, H4 4. 下面有关核仁的描述错误的是（） A.核仁的主要功能之一是参与核糖体的生物合成 B.rDNA定位于核仁区内 C.在细胞内的位置通常是固定的 D.核仁中核酸部分主要是rRNA基因及其转录产物 4. 下列哪些物质不经过核孔复合体的运输（） A.RNA B.核糖体亚单位 C.鞘磷脂 D.非组蛋白 5 关于异染色质叙述错误的是（） A.螺旋化程度高 B.结构异染色质多位于端粒和着丝粒处 C.组蛋白甲基化程度低，乙酰化程度高 D.可关闭基因活性 6. 核仁中有（） A.