细胞核讲解材料范文

细胞核讲解材料范文细胞核讲解材料范文 第八章细胞核Cell nucleusxx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2教学目的和要求1 掌握核被 摸 核孔复合体的化学组成 结构模型及功能2 掌握染色质与染色 体的概念 化学组成 构建过程及染色体的形态结构3 掌握核仁的 形态结构和功能 核纤层的结构与功能 核骨架的化学构成及功能4 了解细胞的核型与染色体带型 细胞核与疾病的关系xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3本章内容包括 第一节核膜 第二节染色质与染色体第三节核仁第四节核骨架第五节细胞核的功 能第六节细胞核与疾病xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制4细胞核的一般特征细胞核是 真核细胞最重要的细胞器 是细胞生命活动的控制中心 是真核细 胞与原核细胞最大的区别1 数量绝大多数种类细胞1个 肝细胞 心 肌细胞可有2个 破骨细胞6 50个 骨骼肌几百个 2 大小高等动物细胞核的直径常在5 10 m 大小随细胞的类型及 生理状态而异 3 形态细胞核的形状与细胞的形状及发育时期有关 多为圆形或椭 圆形 粒细胞分叶核 单核细胞马蹄形核 胚乳细胞网状核 蝶类 丝腺细胞分支状核 4 结构间期核的结构包括核膜 核仁 染色质及核基质 5 动态变化细胞核的结构随细胞周期进程发生周期性变化 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制6 一 核膜的化学组成核膜的化学成分主要为蛋白质和脂类 所含的 酶类和脂类与内质网相似 一 蛋白质1 含量约占65 75 2 种类20多种蛋白质 包括组蛋白 基因表达调节蛋白 DNA和RNA聚合酶 RNA酶以及电子传递有关的 酶类等 二 脂类卵磷脂 磷脂酰胆碱 和脑磷脂 磷脂酰乙醇胺 含量 低 胆固醇和甘油三酯含量高 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制7 二 核膜的结构与区域化作用 一 核膜的结构1 外核膜与粗面内 质网相延续 胞质面附着核糖体以及与核定位有关的微管和中间纤 维 2 内核膜与外核膜在核孔位置相延续 核质面有核纤层 3 核间隙内外膜之间的腔隙 与内质网腔相通 充满液态不定形物 含多种蛋白质和酶 4 核孔内外膜融合处的孔 复合体 一个哺乳动物细胞有3000 40 00个核孔 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制8 二 核膜的功能1 区域化 作用使遗传物质处于更稳定的环境 得到更有效的保护 2 合成生物大分子核外膜上的核糖体是合成蛋白质的场所 3 控制核内外物质和信息交流 1 对不能自由出入核内的物质起到屏障作用 2 核孔复合体可选择性的运输核糖体蛋白 RAN等大分子物质 3 核膜受体有调控基因表达的作用 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制9 三 核孔复合体与核 质间的物质运输 一 核孔复合体的结构1 胞质环 cytoplasmic ring 胞质面环状结构 相连8条蛋白纤维伸向胞质 2 核质环 nuclear ring 核质面环状结构 相连连8条蛋白纤维伸向核质 末端形成核 蓝 3 辐 spoke 包括柱状亚单位 腔内亚单位和环带亚单位 4 中央拴 central plug 可能是被运输的物质xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制10 二 核孔复合体的物质 运输功能核孔复合体是核内外物质交换的主要通道 不同物质可通过被动运输和主动运输出入核膜 1 被动运输无机离子 如K Cl Ca2 Mg2 和小分子物质 如单糖 氨基酸等 2 主动运输 大分子物质 如RNA 蛋白质 是一个信号识别与载体介导的耗能 过程 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制113 亲核蛋白入核转运亲核 蛋白 karyophilic protein 在细胞质内合成 在细胞核内发挥功能的一类蛋白质 转运条件亲核蛋白有核定位信号 nuclear localizationsignal NLS 对亲核蛋白的转运起引导作用 胞质中有核转运受体 入核素 它可以与亲核蛋白及核孔复合体 结合 核内有RanGTP酶 它是G 蛋白 能水解GTP提供能量 核转运受体 使其释放亲核蛋白至核内 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制12 四 核纤层的结构与功能 一 核纤层的结构衬于内核膜的核蛋白 纤维网 属中间纤维 脊椎动物细胞中有核纤层蛋白A B C三类 哺乳动物和鸟类细胞中 有核纤层蛋白A B核纤层蛋白A仅见于分化细胞核纤层蛋白B存在于 所有体细胞xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制13 二 核纤层的功能1 在 细胞核中起支架作用 维持核的轮廓 2 连接细胞质骨架和核骨架 是细胞骨架系统的一部分 3 细胞周期中参与核膜解体与重建 通过磷酸化与去磷酸化 4 为染色质提供锚定位点 与DNA解旋和 染色质凝集有关xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制14第二节染色质与染色体 一一 染色质的组成成分 二 常染色质与异染色质 三 染色质组装成染色体 四 染色体的形态结构 五 核型与染色体带型xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制15概述染色质 chromatin 是间期细胞遗传物质的存在形式 由DNA 组蛋白 非组蛋白和少量 量RNA构成的细丝状结构 弥散分布于细胞核内 染色体 chromosome 是细胞分裂过程中遗传物质的存在形式 是 染色质反复缠绕凝集而成的棒状或粒状结构 染色质和染色体是遗传物质在细胞周期不同阶段的不同存在形式 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制16 一一 染色质的组成成分 一 DNA1 遗传信息的携带者 永久性成 分 含量稳定 一条未复制的染色体或染色单体含有一个DNA分子 2 染色质DNA有三个重要功能序列 1 端粒DNA序列保持染色体结构稳定 2 着丝粒DNA序序列确保细胞分裂中染色体能平均分配到子细 胞中去 3 自主复制DNA序列是DNA复制起始点 确保染色体在细胞周期中 能够自我复制 维持染色体在细胞世代传递中的连续性 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制17 二 组蛋白 histone 1 特性 1 基本结构成分 含量稳定 2 富含Arg和Lys的碱性蛋白质 带正电荷 3 与DNA非特异性结合 有降低DNA转录活性的作用 2 类别 1 H2A H2B H3和和H4构成核小体核心 进化上高度保守 无种 属及组织特异性 2 H1有种属和组织特异性 位于核小体连接部 功能与染色体构 建有关 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制18 三 非组蛋白1 概念除 组蛋白之外的染色质蛋白的总称 2 特性 1 为酸性蛋白质 数量少 种类多 500多多种 具有种属特 异性和组织特异性 2 与DNA特定序列特异性结合 调控基因转录与表达 基因表达 活跃的组织非组蛋白含量高 四 RNA是否为固定组份尚有争论 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制19 二 常染色质与异染色质间期染色质按其染色特性和形态特征分两 类常染色质 euchromatin 和异染色质 heterochromatin 常染色质 异染色质螺旋缠绕程度螺旋程度低 呈疏松的纤维状螺旋程度高 呈团块状间期染色深度染色浅染色深间期核中的分布主要分布于核 中央主要分布于核周边转录活性转录活性高转录活性低复制时间S S期的早 中期S S晚期xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制20异染色质的类型1 结构异 染色质 constitutive heterochromatin 在所有类型细胞和各个发育阶段均呈异染色质状 态 凝集状态 是异染色质的主要类型 2 兼性异染色质 facultative heterochromatin 只在某些类型细胞和一定发育阶段呈现异染色质 状态 可转化为常染色质 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制21 三 染色质组装成染色体 一 多级螺旋结构模型11 染色质的一 级结构 核小体 nucleosome 核小体核心部连接部H2A H2B H 3 H4 各2分子 146bp DNA绕八聚体1 75圈H1 1分子 60bp DNA1个核小体约含200bp DNA 直径10nm xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制222 染色质的二级结构 螺线管 solenoid 核小体串绕成的管状结构 每圈有6个核小体 螺距距11nm 外径30nm 内径10nm 3 染色质的三级结构 超螺线管 supersolenoid 螺线管进一步螺旋化成外径400nm的超螺 线管 4 染色质的四级结构 染色单体 chromatid 超超螺线管经复杂折叠成染色单体 DNA 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Turn toPage39xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制23 二 染色体骨架 放射环模型1 一级结构 核小体2 二级结构 螺线管3 袢环结构螺线管沿染色体纵轴由轴心向周围形成放射环4 染色单体袢环结构经过折叠形成染色单体体xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制24 四 染色体的形态结构染色单体 chromatid 与姐妹染色单体主缢痕 primary constriction 染色体臂 arm 着丝粒 centromere 与染色体的分类 动粒 kiochore 与与染色体移动次缢痕 secondary constriction 与NOR随体 satellite 端粒 telomere 姐妹染色单体 短臂 p 长臂 q 着丝点 动粒 随体主缢痕次缢痕端粒染色单体螺旋 折叠结构着丝粒端粒明暗带xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制25 一 染色单体 chromati d 与染色体臂 arm 二 着丝粒区的相关形态结构1 主缢痕 prima ry constriction 每条染色体的着丝粒部位的狭窄缢痕 2 着丝粒 centromere 位于染色体主缢痕中心部位 由高度重复的 异染色质构成 其位置是染色体分类的重要依据 1 中着丝粒染色体 metacentric chromosome 2 亚中着丝粒染色体 submetacentric chromosome 3 近端着丝粒染色体 acrocentric chromosome 4 端着丝粒染色体 telocentric chromosome xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制263 动粒 kiochore 位于着 丝粒两侧的特化的圆盘状结构 由蛋白质构成 是纺锤丝微管的附 着部位 参与细胞分裂后期染色体向两极的迁移 4 着丝粒 动粒复合体是位于着丝粒 动粒区域的高度有序的整合结构 有三个结构与功能结构域 1 动粒结构域 kiochore domain 位于着丝粒表面 是纺锤丝附着的结构 2 中央机构域 central domain 是着丝粒区的主题 对复合体结构与功能有重要作用 3 配对结构域 pairing domain 姐妹染色单体连接部位 与姐妹染色单体分离有关xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制27 三 次缢痕次缢痕 seco ndary constriction 是染色体上除主缢痕之外的缢缩部位 其位置和数量 可作鉴别染色体的标记 并非所有染色体都有次缢痕 四 随体随体 satellite 是位于染色体末端与次缢痕连接的球形 或棒状结构 主要由异染色质构成 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制28 五 端粒1 端粒 telome re 是染色体两端的特化部位 2 DNA为富含鸟嘌呤核苷酸的重复序 列 3 维持染色体的完整性和稳定性 与细胞增值能力相关 参与 染色体在核内的空间排布及同源染色体配对 用含TTAGGG序列的DNA探针进行荧光原位杂交显示人染色体端粒xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制29 六 核仁组织区核仁组 织区 nucleolar organizerregion NOR 是是染色体上参与核仁形成的区域 是含有r RNA基因的染色体区域 人染色体中13 14 15和21 22号染色体有核仁组织区 表现为恒 定的次缢痕 除5SrRNA外 5 8S 18S和28SrRNA基因都在核仁组织区 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制30 六 特殊类型的染色体1 多线染色体 1 存在于双翅目昆虫的组织细胞中 2 DNA经多次复制而不分离 形成巨大染色体 3 染色后光镜下可见深浅相间的带以及RNA转转录活跃的膨突区x x 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制312 灯刷染色体 1 存在于鱼类 两栖类动物的卵母细胞中 出现在第一次减数分 裂双线期 2 染色体中轴周围有长短不等的侧环 形如灯刷刷 3 染色体轴是染色质紧密螺旋区 侧环是RNA转录活跃的区域xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制32 五 染色体核型与带型1 核型 karyotype 一个物种所特有的染色体 数目和每条染色体所特有的形态 包括染色体长度 着丝粒位置 次缢痕的数目及位置 常染色质和异染色质的分布等 特征叫做核 型 人的正常核型是46 XX和46 XY2 带型 band pattern 染色体经显带处理和染色后显示出的带纹特征 带的数量 和分布格局 称为带型 用不同的显带技术显示不同的带纹和带型 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制33第三节核仁 一 光镜下的一般特性与化学组成 二 核仁的超微结构 三 核仁的功能 四 核仁周期xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制34 一 光镜下的一般特性与化学组成1 无包膜的球形小体 染色较深 形态 大小及数目在细胞周期的不同时期变化很大 2 含蛋白质 80 RNA DNA 脂类 二 核仁的超微结构1 核仁染色质rDNA rRNA基因 核仁组织区 NO R 2 纤维成分由蛋白质和RNA构成的纤维交织成海绵状网架 3 颗粒成分由蛋白质和RNA构成的颗粒分布于网架之间 4 核仁基质 无定形的蛋白基质xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制35 三 核仁的功能1 合成 加工rRNA rRNA的初始转录产物是45S的rRNA 经过加工修饰 最终形成5 8S 18S 28SrRNA xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制362 装配核糖体亚单位rRNA 与核糖体蛋白在核仁内组装成核糖体的大小亚基大亚基 60S 28S rRNA5 8S rRNA5S rRNA 核仁外DNA49种蛋白质核仁小亚基 40S 18S rRNA 核仁33种蛋白质xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制37 四 核仁周期核仁是一种动态结构 细胞周期中核仁形态结构的周期 性变化称为核仁周期 和人的周期性变化前期核仁解体 RNA合成停止中期和后期无核仁末 期rRNA重新开始合成 和人逐渐形成xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制38第四节核骨架 一 核骨架的定义 成分与结构1 定义核骨架 nuclear scafflod 也称核基质 nuclear matrix 是指细胞核中除核被膜 染色质和核仁以外的物质与结构 2 成分核基质蛋白 核基质结合蛋白 少量RNA3 结构直径3 4nm的 纤维或核糖核蛋白复合体 与核纤层 核孔复合体及胞质骨架相联 系 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制39 二 核骨架的功能1 作为DNA复制的支撑结构 DNA复制过程中酶 D NA聚合酶 拓扑异构酶等 与模板均需附着在核骨架上 2 基因复 制与转录的场所 3 参与染色体和核的构建xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制40第五节细胞核的功能 一 遗传信息的贮存真核细胞遗传信息的贮存状态有两个特点1 与 蛋白质结合成染色体 2 由核膜包裹在核内 二 遗传信息的复制1 在核膜内复制2 一个分子有多个复制起始点3 复制过程有解旋酶 拓扑异构酶 引物酶 聚合酶 连接酶 端粒 酶等多种酶和多种蛋白因子参与 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制41 三 遗传信息的转录1 转录是RNA分子的合成方式和遗传信息的传递 方式 2 转录以DNA的一条链为模板3 转录出hnRNA需经过加工 mRNA的加 工包括带帽 加尾和剪接 xx 09细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制42第六节细胞核与疾病 一 细胞核形态异常与肿瘤1 高核质比和异形性核大 表面突出或 凹陷 核分叶 出芽 桑椹状 弯月形 核孔数目增加 2 染色质特征染色深 近核膜处颗粒状染色质增多 颗粒大小与分 布不均 3 基因活性特征rRNA基因和其他相关基因表达活性增高 组蛋白磷 酸化程度增加