《医学细胞生物学》课件：第九章 细胞核

1、第九章 细 胞 核 为什么真核细胞需要细胞核作为独立的区室，而原核细胞没有核膜也能生活得很好？1.概 述1.大小 多数高等动物细胞核在510m核质指数（NP）=Vn/(VcVn)一、细胞核的大小、形态、数目生长旺盛的细胞，核较大；分化成熟的细胞，核较小。2.2.数目：通常一个或多个核，或无核肝细胞3.3.形态多数呈圆形或椭圆，但少数细胞核呈杆状或分叶状4.第一节 细胞核的基本结构核膜染色质核仁核基质5.一.核膜(nuclear envelop) （一）核膜的结构1.核膜外层1.核膜内层3.核孔核糖体2.核周间隙内质网腔内质网4.核纤层6.核膜电镜照片核纤层核孔核膜7.3.核孔及核孔复合体 （n

2、uclear pore complex，NPC）捕鱼笼式模型： 胞质环 核质环 轮辐 中央栓8. 核孔复合体功能: 核内外物质的交换组蛋白， DNA聚合酶，RNA聚合酶，核糖体蛋白 主动运输RNA，核糖体亚基离子，小分子被动运输9.核 孔复 合 体膜蛋白外 膜内 膜 镶 嵌 膜 蛋 白核 周 腔BBBBBBBAC ACACACACACAC核纤层染色质4.核纤层（nuclear lamina）核纤层：附着于核膜内侧的纤维状蛋白网10.核纤层在细胞周期中的变化（P163）间期，核纤层提供了染色质（异染色质）在核周边锚定的位点。前期结束时，核纤层被磷酸化，形成可溶性蛋白，核膜解体。其中B核纤蛋白与核

3、膜残余小泡结合，A和C溶于胞质中。分裂末期，核纤层去磷酸化重新组装，介导了核膜的重建。11.（二）核膜的功能1.保护性屏障2.基因表达的时空隔离3.核纤层为染色质提供了锚定位点4.核质之间的物质运输12.二.染色质（chromatin）指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA等构成的细丝状复合物.？DNA是遗传物质染色质是遗传物质染色体是遗传物质分为常染色质和异染色质13.1核 酸蛋白质成 分DNARNA组蛋白非组蛋白所占比例0.050.110.51.5（一）染色质的化学组成14.组蛋白与非组蛋白 非组蛋白:1.种类多2.酸性，富含AspGlu, 3.有种属和组织特异性4.整个细胞

4、周期中都可以合成5.DNA识别特异性6.功能多样性： 参与染色体构建 启动DNA的复制 调节基因的转录组蛋白:1.H1 H2A H2B H3 H42.碱性，富含ArgLys, 3.无种属、组织特异性（H1除外）4.S期合成15.（二）染色质的结构人体的一个细胞核中有23对染色体，每条染色体的脱氧核糖核酸双螺旋若伸展开，平均长为5cm，核内全部脱氧核糖核酸连结起来约1.72.0m。铺展染色质的电镜观察： 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16.球状组蛋白核心H4DNA双螺旋(140-160bp、1.75圈）H3H4H3H2AH2AH2BH2

5、BH4H3H3H4H2AH2AH2BH2B10nm连接DNA（60bp） H1 H1核小体核心部连接部DNA分子：140160bp、1.75圈组 蛋 白：2（H2A、H2B、H3、H4）八聚体组 蛋 白：H1DNA分子：60bp核小体染色质的一级结构-核小体(nucleosome)17.18.染色质的二级结构螺旋管 螺旋管：核小体串珠围绕一个空心轴，以6个核小体为一圈缠绕而成的中空性管（外径30nm、内径10nm）。19.组蛋白H1帮助把相邻核小体拉在一起的可能方式H1结合于核小体DNA上,两臂与相邻核小体上的H1作用20.核小体核心组蛋白尾部帮助把相邻核小体拉在一起的可能方式:H2A、H2B

6、、H3、H4四个亚基的肽链尾部伸出，与相邻核小体发生作用21.染色质的高级结构（一）多级螺旋化模型三级结构：螺旋环进一步形成超螺旋环, 此时的直径为700nm。四级结构：超螺旋进一步折叠形成染色单体22.从核小体到染色体的动画模式图23.染色质的高级结构（二）放射环模型30nm的染色质纤维进一步折叠, 形成一系列的环,这些环附着在骨架蛋白上。环的直径是300nm。在同一平面上的18个袢环形成微带。形成直径为12m, 长度为210m的中期染色体24.25.26.(三)染色体（chromosome）：染色单体次缢痕短臂（p）长臂（q）随体常染色质区异染色质区主缢痕（着丝粒和动粒）1.染色体主要结构

7、端粒27.2.中期染色体的类型1/25/8中央着丝粒染色体5/87/8亚中着丝粒染色体7/8 近端着丝粒染色体中部亚中部近端部端部末端处端着丝粒染色体28.3.核型：一个体细胞全部染色体在有丝分裂中期的表型，包括数目、大小和形态。表示方法：46，XY 46，XX29.特征：严重智力迟钝、马鞍鼻猪唇和斜视眼,发生频率约为1/600700 。图示 先天愚型30.染色质的类型:常染色质和异染色质31. 常染色质 异染色质染色程度 染色浅 染色深分布 核中央 核边缘螺旋化程度 低、疏松状态 高、凝集状态DNA序列 单一序列和 高度重复序列 中度重复序列 S期早、中期复制 晚复制、早凝缩功能状态 转录活

8、跃 无转录活性 结构异染色质兼性异染色质功能性染色质32.兼性异染色质:在不同的细胞类型及细胞发育的不同阶段由常染色质凝缩而成, 如血红蛋白链基因在胎儿期是异染色质,成人期是常色质；而血红蛋白基因在红细胞中是常染色质,在其它细胞中是异染色质。结构性异染色质:位于着丝粒、端粒、次缢痕及Y染色体长臂远端2/3区段,终生为异染色质.常染色质区异染色质区33.主缢痕模式图动粒结构域：蛋白质配对结构域：蛋白复合体中心结构域：高度串联重复序列34.35.染色体稳定遗传的功能序列36.37.随体：指染色体短臂末端的球形结构。次缢痕染色体的臂上凹陷缩窄形成次缢痕，与核仁的形成有关，称为核仁组织区（NOR)。3

9、8.核仁组织区（nucleolar organizer region NOR) 人类有5对染色体上存在核仁组织区，它们都是短臂上带有随体的染色体（D组：13、14、15；G组：21、22）这些染色体称核仁染色体。其短臂末端与随体之间有染色质细丝相连（DNA袢环），含rRNA基因，可指导rRNA的合成。 rRNA基因是从染色体上伸出的DNA袢环，每个rDNA袢环就是一个核仁组织者39.作用：维持染色体的稳定性与完整；参与染色体的空间排布及同源染色体正确配对。起细胞分裂计时器的作用。端粒核苷酸每复制一次减少50-100bp，因为端粒的复制需要端粒酶来完成，正常体细胞缺乏此酶，故随细胞分裂而变短，细

10、胞随之衰老。端粒（telomere）40.DNA、染色质和染色体 间期染色质分裂期染色体同一物质在细胞不同时相所表现出的不同形态？染色质=蛋白质+DNA41.试想一想，46条染色质（每条染色体DNA长度约40000 m）绕在一个很小的范围内(细胞核直径约30m），如何平均分配？染色体形成的意义只有绕成一个个线团，才能平均分配。完成遗传物质的平均分配42.当基因转录变得活跃，异染色质减少，常染色质增多异染色质与常染色质的区分不是一成不变的，而是可以互相转换的43.三、核仁 核仁见于间期的细胞核内，呈圆球形，一般12个，有时多达35个。44.（一）超微结构纤维中心（FC）：呈浅染区，主要成分为rD

11、NA伸出的袢环。致密纤维组分（DFC）：位于浅染区周围,呈环形或半月形，由致密的纤维构成，含有正在转录的RNA分子颗粒组分(GC)：已合成的核糖体前体颗粒。核仁基质：低电子密度、无定形的蛋白质物质，为上述三种结构的存在环境。45.rDNArRNA转录单位3nm间隔片段转录的起点转录的终点RNA聚合酶rDNA转录rRNA(45S rRNA前体、纤维状)颗粒状（18s 5.8s 28srRNA、蛋白质颗粒）剪切、加工加工、包装核糖体的亚基蛋白质颗粒46.47.核仁相随染色质核仁周围染色质:包围在核仁周围的染色质，高度螺旋，属异染色质。核仁内染色质:伸入核仁内的染色质，处于非螺旋状态，属常染色质，载

12、有rRNA基因（rDNA）,此段DNA称核仁组织区（NOR）,它是形成核仁的部位。48.(二)核仁的形成和消失核仁为什么间期出现？49.核膜核仁含有rDNA的10个伸展的间期染色体袢环进入核仁中50. 间 期有12个或多个核仁。分裂前期染色质浓缩、rRNA合成停止，rDNA袢环逐渐缩回到染色体，核仁消失。 分裂末期染色体解旋，rDNA伸展，合成rRNA，组建成新的核仁。51.核仁融合核仁的周期变化52.(三)核仁的功能：是细胞合成核糖体的工厂53.54.核仁在核糖体合成和组装中的作用55.56.四.核基质（核骨架）概念：间期细胞核内，除去核被膜、核孔复合体、核纤层、染色质、及核仁之外的由纤维状蛋白构成的网状结构（一）核基质组成： 1.核骨架蛋白 2.核骨架结合蛋白57.核基质基本组分(非组蛋白性质)纤维蛋白核骨架蛋白是各种类型细胞共有的蛋白质核骨架结合蛋白是与细胞类型及分化程度相关的蛋白质RNA：RNA与蛋白质结合成RNP复合物 DNA：可能是染色质残余部分 58.（二）核基质功能1.是DNA复制的支架2.调控基因转录3.参与染色体构建59.