医学细胞生物学课件 细胞核-2014.ppt

核概述，真核细胞中最大和最重要的细胞器功能：1。储存、复制和转录遗传物质的地方；2.细胞生命活动的控制中心；真核生物和原核生物之间最大的区别；核演化的意义：核材料的区域化：1.保护细胞核中的DNA免受损伤并保证遗传稳定性；2.遗传信息在时间和空间上的转录和翻译分离。数量：单核(大多数细胞)双核(肝、肾、软骨细胞)多核(破骨细胞、骨骼肌细胞等)。)无核(成熟红细胞)大小：细胞核直径为5 10 m，在高等动物中生长旺盛的细胞：细胞核较大的细胞，如分化成熟的卵子和肿瘤细胞；细胞核较小的细胞核通常用来表示细胞核的相对大小、数量、大小和形状以及形态：细胞核的完整结构只能间隔观察；多样，大多为圆形或椭圆形；它与细胞的形状、类型和发育时期有关。(1)核膜，(2)染色质，(3)核仁，(4)核基质，间期核的结构主要由4部分组成，(1)第一核膜，核膜又称核膜，(2)核膜的化学成分，(3)核膜的功能，(1)核膜的化学成分，主要是蛋白质(65% 75%)和脂类，可能有少量的含有酶和脂类的DNA和核糖核酸与内质网相似，但含量不同。二。核膜的结构*在电子显微镜下，核膜由内核膜、外核膜、核周空间、核孔复合体和核纤维层组成。(1)外核膜和粗面内质网膜的连续外表面有附着在外表面的核糖体和附着在外表面的细胞骨架，起着固定细胞核和维持细胞核形状的作用。(2)内膜表面无核糖体附着，核物质表面附着有支撑核膜的核纤维层；(3)核周膜内外核膜之间的空隙与内质网腔相连，含有多种蛋白质和酶。(4)核复合体的核孔：内外核膜融合处形成的环状开口数量：哺乳动物细胞中3000-4000个/细胞，蛋白质合成丰富，核孔数量大。在电子显微镜下，核孔是由多种蛋白质以特定方式排列而成的复合结构，称为核孔复合体(NPC)。NPC由四个部分组成：胞质环核孔蛋白径向柱状亚基环状亚基管腔内亚基中央塞。Nup)的特征在进化上是高度保守的，主要包含一簇FG重复序列F:苯丙氨酸G:甘氨酸，(5)核蛋白)。核纤维层的化学组成：哺乳动物细胞的层粘连蛋白(属于中间纤维蛋白)层粘连蛋白有3种层粘连蛋白b。，在分裂前期，核纤维层解聚，染色质和核纤维层失去结合，染色质浓缩成染色体。4.核纤维层参与DNA复制。对非洲爪蟾卵母细胞核重建系统的研究表明，缺乏核纤维层的重建核不能复制DNA，表明核纤维层参与了DNA复制。核膜的功能：核膜为基因表达提供了时空隔离屏障，在时空上分离了DNA复制、RNA转录和蛋白质翻译，为遗传物质建立了稳定的环境。它保证了核糖核酸在转录后输入细胞质之前可以被加工和修饰，从而指导蛋白质合成，使遗传信息的表达和调控过程更加准确和有效。2.核膜参与蛋白质合成。3.核孔复合体控制核和物质之间的物质交换。核孔复合物是一种双向亲水通道，介导核和物质之间的物质交换。有两种运输方式：被动运输和主动运输。在核孔复合体被动运输的静态条件下，核孔中心有一个直径为9 10纳米的亲水通道。水、无机离子、小分子和直径小于10纳米的物质原则上可以自由通过。大多数生物大分子通过核孔复合体主动运输的核质量分布需要通过核孔复合体的主动运输方式来实现。它在以下三个方面具有很高的选择性：(1)核孔复合体的孔径是可调的，主动转运的功能直径大于被动转运的功能直径，范围为10 20纳米至20纳米，可调至26纳米。(2)核孔复合体的主动转运是一个信号识别和载体介导的过程，需要能量消耗。(3)它是双向的，具有核输入和核输出两种功能：各种酶的核输出、组蛋白、核糖核酸复制所需的核糖体蛋白和核糖核酸转录：核糖核酸、核糖核酸、核糖体大小亚单位等。1.核输入的*(亲核蛋白)、游离核糖体、亲核蛋白一般都有特殊的氨基酸信号序列，它起着定向和定位的作用，保证蛋白质通过核孔复合体输入细胞核。这个特殊的信号序列被称为核定位序列*(核定位序列，NLS)。NLS特征：含有48个氨基酸的短肽序列在亲核体上与NLS不同，但它们富含碱性氨基酸(赖氨酸、精氨酸)。通常脯氨酸NLS可以位于亲核体的任何部分，并且在引导亲核体完成核输入后不会被切除。-前-前-赖氨酸-赖氨酸-精氨酸-赖氨酸-缬氨酸-，具有正常NLS的T-抗原聚集在细胞核中，具有NLS突变的T-抗原分布在细胞质中，病毒SV40的T-抗原分布在宿主细胞中，亲核核转运的条件核定位序列(NLS)NLS受体(核输入蛋白)核输入受体核输入受体冉：一种GTP结合蛋白，亲核蛋白的核输入过程，2。核糖核酸和核糖体亚单位的核输出，2。染色质和染色体、染色质：是间期细胞遗传物质的存在形式，是由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成的丝状复合结构。染色体：指有丝分裂或减数分裂过程中染色质反复缠绕和浓缩形成的条状或棒状结构。染色质和染色体是细胞周期不同阶段遗传物质的不同表现。核内丝状、弥散分布有利于遗传信息的复制和表达，间期染色质、中期染色体、条纹或杆状结构有利于遗传物质的平均分布，染色质从裂核、中期染色体溢出，1.染色质和染色体的组成。1.DNA序列的类型。真核生物的DNA序列分为3类。单序列(单拷贝序列)通常在基因组中只有一个拷贝或几个拷贝。大多数编码蛋白质(酶)的结构基因属于单一序列。1.DNA遗传信息载体。2.中等重复顺序：重复次数在10到105之间。序列长度从几百到几千bp不等。它们大多是非编码序列，构成基因间或基因间间隔序列，在基因表达调控中发挥重要作用。少数基因具有编码功能，如rRNA基因、tRNA基因、组蛋白基因、核糖体蛋白基因等。(3)高度重复序列：重复次数超过105次，分布在染色体的着丝粒区和端粒区，长度通常为几个到几十个bp。一些高度重复的序列是分散的，而另一些是串联重复的。它们都不能被转录。维持染色体结构的主要是结构基因的间隔，也可能与减数分裂期间的同源染色体突触有关。，2。一个功能染色质DNA必须有3种类型的功能序列，人类：GGGTTA，(2)组蛋白)，1 (1)组蛋白特征碱性蛋白，真核染色质的基本结构蛋白，富含碱性氨基酸，如精氨酸和赖氨酸，带正电荷，能与带负电荷的DNA紧密结合(非特异性结合)。2。形成八聚体，有助于DNA卷曲成核小体结构，无种属和组织特异性，进化高度保守H1组蛋白稳定核小体，并具有与核小体进一步包装相关的某些种属和组织特异性。3. 甲基化可增强组蛋白与DNA的相互作用，抑制DNA复制和转录。(3)非组蛋白，概念：除组蛋白外的染色质结合蛋白的一般特征：不同组织细胞中各种类型的含量少、类型和数量不同，与特定的DNA序列结合*:辅助DNA折叠，启动和促进DNA复制，调节基因转录，2。常染色质和异染色质，根据染色质在间期细胞核中螺旋的程度和不同的功能状态，可以分为常染色质异染色质，常染色质和异染色质*的异同点和相同点：化学本质是相同的，只是染色质在不同功能状态下的不同构型，它们在一定条件下可以相互转化。异染色质可分为两种类型：组成型异染色质是指在不同类型细胞的细胞周期中(复制期除外)浓缩的异染色质。它由高度重复的DNA序列组成，不转录或编码蛋白质。大多数蛋白质分布在着丝粒区、端粒、次级收缩区和染色体的其他部分。它们是兼性异染色质，仅在某些细胞类型或某些发育阶段被浓缩和失活，但在其他阶段松散地发展成常染色质。总量的变化与细胞类型有关，胚胎细胞中含量较少，高分化细胞中含量较多。雌性哺乳动物体细胞核中的X染色体是兼性异染色质。螺线管是染色质的二级结构。在组蛋白H1的帮助下，它是一个由6个核小体组成的中空结构，每个环的外径为30纳米，节距为11纳米。螺线管的形成将核小体珠状结构压缩了约6倍。组蛋白H1位于螺线管内部，是螺线管形成和稳定的关键因素。30纳米染色质纤维核小体珠。电镜下，间期核内的染色质大多以30纳米染色质纤维(螺线管)的形式存在。(3)螺线管被进一步包装到染色体中。至于螺线管如何进一步封装到染色体中，目前有两种模型：多级螺旋模型染色体骨架-放射配体结构模型，1。多级螺旋模型*一级结构：核小体，二级结构直径10纳米：螺线管，三级结构直径30纳米：超级螺线管，四级结构直径0.2-0.4微米：染色质，由Laemmli等人(1977)在大量实验结果的基础上首次提出。他们用2ml氯化钠和肝素处理HeLa细胞的中期染色体。除去组蛋白和大部分非组蛋白后，他们在电子显微镜下看到了由非组蛋白组成的染色体骨架和从骨架中伸出的许多DNA环。，2。 染色体骨架-辐射30nm模型，每18个环在径向平面排列形成微带。(3)约106条微带线沿纵轴排列形成色差。4、染色体骨架-辐射环模型，染色体形态和结构，在有丝分裂中期，染色体高度凝集，形态和结构特征明显，可作为染色体一般形态和结构的标准。中期染色体由两个由着丝粒连接的姐妹染色单体组成：着丝粒、初级收缩、次级收缩、端粒、附属体等。(1)着丝粒，主缢痕：中期染色体的两个姐妹染色单体的连接处向内凹陷并呈浅色的缢痕。着丝粒：位于主缢痕处的染色质，由高度重复的异染色质组成。着丝粒将染色体分成两臂。根据着丝粒的位置，中期染色体分为四种类型。位于着丝粒两侧的动粒盘状结构由蛋白质组成，蛋白质是细胞分裂过程中纺锤体动粒微管的附着位点，参与染色体的运动和分离。(2)着丝粒-动粒复合体、中期染色体、着丝粒-动粒复合体：由着丝粒和动粒组成的复合体结构介导纺锤体和染色体的结合，包括三个结构域：动粒结构域中心结构域配对结构域、动粒结构域：盘状结构，由蛋白质组成，是纺锤体动粒微管的附着位点。中心结构域：位于活动结构域的内侧，是复合体的主体，由富含高度重复序列的异染色质组成。配对结构域：中央结构域的内表面是两个染色质相互连接的区域。(3)次级收缩是指除了初级收缩之外的一些染色体上的轻度染色收缩的数量、位置和大小，其可用作识别染色体的标记。位于某些染色体末端的球形或杆状结构主要由异染色质组成。通过次级收缩区连接到染色体主体的附属体也是染色体识别的重要特征之一。(4)卫星。带有卫星的人类染色体：第13-15、21和22号染色体都是近着丝粒染色体。带有卫星染色体的二级收缩区含有多个rRNA基因拷贝(除了5SrRNA)。它是一个染色质区域，具有组织核仁形成的能力，并与核仁形成有关。这个区域被称为核仁组织区。(5)端粒是染色体末端的特殊位点，由端粒DNA和蛋白质组成。端粒DNA不含基因，由富含G的短串联重复序列组成，在进化中高度保守。人类：(GGGTA) n，端粒功能：确保染色体末端完全复制，在染色体两端形成保护帽结构，保护DNA免受核酸酶和其他不稳定因素的破坏和影响，防止染色体末端与其他染色体末端融合，并保持染色体的结构完整性。它在细胞的寿命、衰老和死亡以及肿瘤的发生和治疗中发挥作用。端粒是细胞分裂的“计数器”。每次细胞分裂，端粒减少50 100个核苷酸。核型和带型，人类G带核型，核型：指根据染色体的大小和形态特征将所有染色体排列在一个体细胞中形成的图像。核型分析：核型