细胞核和染色体(3)课件

1、关于细胞核与染色体 (3)第一张，PPT共四十三页，创作于2022年6月1781年 Trontana发现于鱼类细胞；1831年，Brown发现于植物。大小：植物14m，动物10m。常以核质比来估算核的大小。正常细胞NP0.5，分裂期细胞NP0.5，衰老细胞NP0.5。 第二张，PPT共四十三页，创作于2022年6月形状：圆形，胚乳细胞(网状）蝶类丝腺细胞(分支状)。位置：细胞中央 ，成熟植物细胞的边缘。数目：通常一个，成熟的筛管和成熟的哺乳动物红细胞（0）、肝细胞、心肌细胞(1-2）、破骨细胞(650）、骨骼肌细胞(数百）、植物毡绒层细胞(24)。结构：核被膜、核仁、核基质、染色质、核纤层。功

2、能：遗传、发育。 第三张，PPT共四十三页，创作于2022年6月Nucleus structure第四张，PPT共四十三页，创作于2022年6月一、核被膜（一）结构构成：是双层膜结构 内核膜（inner nuclear membrane） 外核膜（outer nuclear membrane） 核周间隙（perinuclear space）外核膜：内质网的一部分，胞质面附有核糖体。核周间隙：宽2040nm，与内质网腔相通。核纤层：位于内核膜的内表面的纤维网络，可支持核膜，并与染色质及核骨架相连。 第一节 核被膜与核孔复合体第五张，PPT共四十三页，创作于2022年6月The nuclear e

3、nvelope第六张，PPT共四十三页，创作于2022年6月第七张，PPT共四十三页，创作于2022年6月 核纤层构成： 由核纤层蛋白（lamin）构成， 核纤肽一类中间纤维，分为A、B两型。 作用：保持核的形态：参与染色质和核的组装： 细胞分裂时：呈现出周期性的变化， 间期核中：提供染色质（异染色质）在核周边锚定的位点。 在前期结束时：核纤层被磷酸化，核膜解体。 B型核纤肽与核膜残余小泡结合， A型溶于胞质中。 分裂末期，核纤肽去磷酸化重新组装，介导了核膜的重建。 第八张，PPT共四十三页，创作于2022年6月Lamins第九张，PPT共四十三页，创作于2022年6月（二）核被膜要细胞周期中

4、的崩解与装配分裂期：双层核膜崩解成单层膜泡，核孔复合体解体，核纤内层去装配；分裂未期：核膜重新形成旧核膜参与新核膜的构建，新核膜来自旧核膜核被膜的去组装是非随机的，具有区域特异性（domain-specific）。核被膜的解体与重建的动态变化受细胞周期调控因子的调节，调节作用可能与核纤层蛋白、核孔复合体蛋白的磷酸化与去磷酸化修饰有关。 第十张，PPT共四十三页，创作于2022年6月第十一张，PPT共四十三页，创作于2022年6月二、核孔复合体 （一）结构模型胞质环（cytoplasmic ring），外环核质环（nuclear ring），内环 辐（spoke） 柱状亚单位（column su

5、bunit） 腔内亚单位(luminal subunit) 环带亚单位（annular subunit） 中央栓（central plug）：transporter第十二张，PPT共四十三页，创作于2022年6月The Nuclear Pore第十三张，PPT共四十三页，创作于2022年6月核孔由至少50种不同的蛋白质（nucleoporin）构成，称为核孔复合体（nuclear pore complex，NPC）。一般哺乳动物细胞平均有3000个核孔。细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多，反之较少。在电镜下观察，核孔是呈圆形或八角形，现在一般认为其结构如fish-trap。 第十四张，PPT共

6、四十三页，创作于2022年6月抽提后核孔胞质面的结构（Cytoplasmic face， cytoplasmic particles）第十五张，PPT共四十三页，创作于2022年6月抽提后核孔核质面的结构（Nuclear face basket inner complex）第十六张，PPT共四十三页，创作于2022年6月（二）核孔复合体成分的研究核孔复合体主要由蛋白质构成，其总相对分子质量约为1.25106，推测可能含有100余种不同的多肽，共1000多个蛋白质分子。 gp210：结构性跨膜蛋白 p62：功能性的核孔复合体蛋白，具有两个功能结构域第十七张，PPT共四十三页，创作于2022年6月

7、 gp210：结构性跨膜蛋白介导核孔复合体与核被膜的连接，将核孔复合体 锚定在“孔膜区”，从而为核孔复合体装配提供一个起始位 点在内、外核膜融合形成核孔中起重要作用。 两段疏水区， C端:位于孔膜区，跨膜结构域 核周间隙内：核孔复合体组装开始时，发生构象改变，使其中的疏水区暴露，与核膜作用，诱导内外核膜的融合。在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用第十八张，PPT共四十三页，创作于2022年6月 p62：功能性的核孔复合体蛋白，具有两个功能结构域 疏水性N端区：可能在核孔复合体功能活动中直接参与核质交换 C端区：可能通过与其它核孔复合体蛋白相互作用，从而将p62分子稳定到核孔复合体上，为其

8、N端进行核质交换活动提供支持。第十九张，PPT共四十三页，创作于2022年6月（三）核孔复合体的功能核质交换的双向选择性亲水通道 爪蟾卵母细胞核质蛋白注射实验 通过核孔复合体的主动运输 亲核蛋白与核定位信号 亲核蛋白入核转运的步骤 转录产物RNA的核输出第二十张，PPT共四十三页，创作于2022年6月1.通过核孔复合体的被动扩散核孔复合体作为被动扩散的亲水通道。实验证明？将聚乙烯吡咯烷酮（PVP）包被的胶体金颗粒，注射细胞质内，发现小分子物质能够以自由扩散的方式通过核孔进入细胞核。扩散数率与分子大小成反比。组蛋白，带本身信号序列的蛋白质，通过主动运输进入细胞核与其他信号序列的成分结合，主动运输

9、第二十一张，PPT共四十三页，创作于2022年6月例子：带有放射性标记的完整核质蛋白、头、未片段（N、C端）分别注射非洲爪蟾卵母细胞中：胶体金包被完整核质蛋白、尾部分别注射非洲爪蟾卵母细胞中：结果：完整的核质蛋白、未片段能够在细胞核内迅速地积累，而头部却被拒之核外。结论：信号序列在尾部三、通过核孔的物质运输与信号序列有关第二十二张，PPT共四十三页，创作于2022年6月第二十三张，PPT共四十三页，创作于2022年6月Colloidal gold labeled Nucleoplasmin were transported into nucleus. Mitochondrion第二十四张，PP

10、T共四十三页，创作于2022年6月1982年R. Laskey发现核内含量丰富的核质蛋白(nucleoplasmin)的C端有一个信号序列，可引导蛋白质进入细胞核，称作核定位信号（nuclear localization signal，NLS）。第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，它在胞质中合成后很快积累在核中。其NLS为：pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val，即使单个氨基酸被替换，亦失去作用。通过核孔的物质运输与信号序列有关第二十五张，PPT共四十三页，创作于2022年6月NLS由4-8个氨基酸组成，含有Pro、Lys和Arg。对其连接的蛋白质无特殊要求，并

11、且完成核输入后不被切除。Karyopherin是一类与核孔选择性运输有关的蛋白家族，相当于受体蛋白。其中imporin负责将蛋白从细胞质运进细胞核，exportin负责相反方向的运输。通过核孔复合体的转运还涉及Ran蛋白，Ran是一种G蛋白，调节货物受体复合体的组装和解体，在细胞核内Ran-GTP的含量远高于细胞质。第二十六张，PPT共四十三页，创作于2022年6月（一）核质蛋白向细胞核的输入（通过核孔复合体的主动运输）蛋白与NLS受体，即impotin /二聚体结合；货物与受体的复合物与NPC胞质环上的纤维结合；纤维向核弯曲，转运器构象发生改变，形成亲水通道，货物通过；货物受体复合体与Ran

12、-GTP结合，复合体解散，释放出货物；与Ran-GTP结合的impotin ，输出细胞核，在细胞质中Ran结合的GTP水解，Ran-GDP返回细胞核重新转换为Ran-GTP；impotin 在核内exportin的帮助下运回细胞质。第二十七张，PPT共四十三页，创作于2022年6月(二）对细胞核向细胞质的大分子输出大多数情况下，细胞核内的RNA是与蛋白质形成RNP复合物转运出细胞核的。RNP的蛋白质上具有核输出信号（nuclear export signal, NES），可与细胞内的受体exportin结合，形成RNP-exportin-Ran-GTP复合体，输出细胞核后，Ran-GTP水解，

13、释放出结合的RNA，Ran-GDP、exportin和RNP蛋白返回细胞核。第二十八张，PPT共四十三页，创作于2022年6月Process of Nuclear Import第二十九张，PPT共四十三页，创作于2022年6月第五节 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，反之核仁很小或缺如。核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出现。第三十张，PPT共四十三页，创作于2022年6月一、核仁形态纤维中心(fibrillar centers，FC)：是

14、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RNA聚合酶 I，rDNA和结合的转录因子，这些rDNA是裸露的分子。致密纤维组分(dense fibrillar component，DFC)：呈环形或半月形包围FC，由致密的纤维构成，是新合成的RNP，转录主要发生在FC与DFC的交界处。颗粒组分(granular component，GC)：由直径15-20 nm的颗粒构成，是不同加工阶段的RNP。 第三十一张，PPT共四十三页，创作于2022年6月Nucleolus第三十二张，PPT共四十三页，创作于2022年6月二、核仁的功能核糖体的生物发生相关从核仁纤维组分开始再向颗粒组分延

15、续（一）核糖体的结构含40%的蛋白质、60%的RNA，由两个亚单体构成。分为70S和80S两种类型。由大小两个亚基构成，只在以mRNA为模板合成蛋白质时才结合在一起，肽链合成终止后，大小亚单位又解离。核糖体并不是单独工作的，而是由多个甚至几十个串连在一条mRNA分子上，称多聚核糖体（polyribosome）。第三十三张，PPT共四十三页，创作于2022年6月核糖体的组成第三十四张，PPT共四十三页，创作于2022年6月Protein Synthesis第三十五张，PPT共四十三页，创作于2022年6月（二）核糖体组装rRNA基因是重复的多拷贝基因。人的一个细胞中约有200个拷贝，rDNA没有

16、组蛋白核心，是裸露的DNA节段，相邻基因之间为非转录的间隔DNA。（一）rRNA基因的转录第三十六张，PPT共四十三页，创作于2022年6月转录时，RNA聚合酶沿DNA分子排列，此酶由基因头端向末端移动，转录好的rRNA分子从聚合酶处伸出，愈近末端愈长，从左右两侧均可伸出，呈羽毛状。rRNA首先出现在纤维部，而后转向颗粒部。第三十七张，PPT共四十三页，创作于2022年6月纤维部的纤维状物质是新合成的45SrRNA，它与蛋白质形成RNP复合体。45SrRNA甲基化以后经RNA酶裂解形成18s、28s、5.8srRNA。成熟的rRNA仅为45srRNA的一半，丢失的大部分是非甲基化和GC含量较高

17、的区域。（一）rRNA前提的加工第三十八张，PPT共四十三页，创作于2022年6月5SrRNA通常定位在常染色体，合成后被转运至核仁区参与大亚基的装配 。第三十九张，PPT共四十三页，创作于2022年6月第六节 核骨架 nucleoskeleton核基质（nuclear matrix ）或称核骨架，为真核细胞核内的网络结构，是指除核被膜、染色质、核纤层及核仁以外的核内网架体系。第四十张，PPT共四十三页，创作于2022年6月非组蛋白性纤维蛋白，10多种次要蛋白质，包括肌动蛋白和波形蛋白，后者构成核骨架的外罩。核骨架碎片中还存在三种支架蛋白（scaffold proteins，SC、SC、SC)，SC则是DNA拓朴异构酶。少量RNA（占0.5%）和DNA(占0.8%，即：MAR) 。少量磷