细生老师课件16级

医学细胞生物学

第八章细胞核核膜nuclearmembrane，又称核被膜nuclearenvelope，位于细胞核最外层，使细胞核成为相对独立的体系核膜的化学组成蛋白质占65%~75%，脂质次之，可能还有少量DNA、RNA蛋白质:电泳分析鉴定出20多种核膜蛋白，分子量16KD~160KD；包括：组蛋白、基因调节蛋白、DNA/RNA聚合酶、RNA酶等核膜所含酶类与内质网类似，如内质网标志酶葡萄糖-6-磷酸酶、细胞色素类还原酶等（结构相连）脂类:核膜所含脂类也与内质网相似，含有不饱和脂肪酸卵磷脂、磷脂酰乙醇胺、胆固醇、甘油三酯（前二者含量比较低，后二者含量较高，说明核膜有一定稳定性）内质网与核膜关系密切，也稍有不同核膜核膜的结构核膜由内外层核膜、核周隙、核孔复合体、核纤层等结构组成核膜两层，平行但连续——有孔洞；但两层的组成成分与结构有差异外膜outernuclearmembrane内膜innernuclearmembrane两层膜之间的间隙：核周间隙intermembranespace内外膜在某些部位相互融合，形成

——核孔nuclearpore核膜1.外核膜与糙面内质网相连续外核膜与糙面内质网相连，使核周间隙与内质网腔相通，其表面也常附着核糖体；故被看作粗面内质网的特化区域，参与了某些蛋白质的合成外核膜胞质面附着中间纤维，还与微管相连——固定、维持形态2.内核膜表面光滑包围核质内核膜表面光滑，下面与一层致密的纤维网络——核纤层紧密相连内核膜上有核纤层蛋白B受体，可与核纤层蛋白B特异性结合在细胞周期中，核膜的解体与重建，都与核纤层蛋白对核内膜的连接有关，即跟核纤层蛋白B受体与核纤层蛋白B的结合有关核膜3.核周隙为内外核膜之间的缓冲区内外核膜之间的空隙宽20~40nm，与糙面内质网相通，含有多种蛋白质和酶4.核孔复合体是由多种蛋白质构成的复合结构内外核膜的融合处形成环状开口，称核孔。核孔的数目、密度跟细胞类型、核功能状态有关：代谢活跃的细胞核孔数目较多，12~20个/μm2；代谢不活跃的细胞，1~3个/μm2；典型哺乳动物细胞核分布3~4千个核孔1949-1950年，H.G.Callan和S.G.Tomlin用电镜观察两栖类卵母细胞核膜时，发现核孔核孔是由多种蛋白质以特定方式排列形成的复合结构，1959年被M.L.Waston命名为核孔复合体nuclearporecomplex,NPC核膜捕鱼笼式核孔复合体模型被普遍接受：①胞质环cytoplasmicring：核孔外边缘，与柱状亚单位相连；环上有8条纤维对称分布，伸向细胞质②核质环nucleoplasmicring：核孔内边缘，与柱状亚单位相连；环上也有8条100nm纤维伸向核内，纤维末端形成直径60nm小环，称“核篮”nuclearbasket③辐spoke：是核孔边缘伸向核孔中心的辐射状8边对称结构，分为三部分：“柱状亚单位”核孔边缘，连接胞质环与核质环，支撑作用；“腔内亚单位”位于柱状亚单位外侧，与核孔区域接触，穿过核膜伸入核周隙，锚定核孔复合体；“环状亚单位”位于柱状亚单位之内，靠近核孔复合体中心，由颗粒状结构环绕形成④中央栓centralplug/granule：位于核孔中央，呈棒状、颗粒状，可能参与核-质交换；有人认为是正通过核孔的被转运物质核膜核膜胞质面观察核质面观察脊椎动物的核孔复合体蛋白成分约十多种，其中gp210和p62是最具代表性两个成分。gp210代表结构性穿膜蛋白，锚定核孔复合体；p62代表功能性核孔复合体，参与核孔的主动运输核孔蛋白进化上高度保守，含有一簇由苯丙氨酸(Phe,F)和甘氨酸(Gly,G)组成的FG重复序列FG重复序列与核转运受体——入核素β(imporinβ)或其同系物相互作用，提供结合位点，介导亲核蛋白通过核孔复合体，进入细胞核大多数核孔蛋白位于核孔复合体中央通道的胞质面或核质面，少部分不对称地分布于中央通道的两侧核膜5.核纤层是紧贴内核膜的纤维蛋白网核纤层nuclearlamina：附着于内核膜下的纤维蛋白网，外与中间纤维、内与核骨架相连接，在细胞分裂中调节核膜破裂与重建核纤层位于内核膜与染色质之间，一般厚10~20nm，纵横排列整齐组成核纤层的纤维蛋白，称：核纤层蛋白lamin/lamina多种动物的核纤层蛋白同属于一个蛋白家族，哺乳类与鸟类的核纤层均由核纤层蛋白A、B、C三种蛋白构成，克隆分析编码核纤层蛋白的mRNA，发现具有中间纤维的同源序列核纤层蛋白A与核纤层蛋白C是同一编码基因不同加工产物，仅在C端不同，都有一段350个aa的多肽序列，与中间纤维亚基的α-螺旋区同源性高两类核纤层蛋白并非同时存在于所有细胞，在细胞分化过程中的表达具有细胞特异性——中间纤维的特征核膜A型核纤层蛋白仅见于分化的细胞中；B型核纤层蛋白存在于所有体细胞中核纤层在细胞核中起支架作用用高盐溶液、非离子去垢剂、核酸酶等去除大部分核质，只有核孔复合体与核纤层存留，并仍能维持细胞核的轮廓核纤层与核骨架、穿过核膜的中间纤维相连，使胞质骨架与核骨架形成连续网络结构核纤层与核膜的崩解和重建密切相关核纤层与核膜一起，在细胞分裂中，经历解聚与聚合生化分析表明，三种核纤层蛋白均有亲膜结合特性：LaminB与核膜结合力最强，内核膜上存在核纤层蛋白B受体，介导核纤层与核膜的结合在细胞分裂前期，核纤层蛋白磷酸化，核纤层去组装，发生解聚，核核膜

膜崩解成小泡，B型核纤层蛋白与核膜小泡结合，A型与C型核纤层蛋白分散于胞质中细胞分裂末期，核纤层蛋白去磷酸化，重新组装，介导核膜的重建点突变核纤层蛋白的磷酸化位点，可干扰核纤层解聚、核膜崩解核纤层与染色质凝集成染色体相关核纤层蛋白可与染色质上特殊位点结合，为染色质提供结构支架细胞分裂间期，染色质与核纤层紧密结合，不能螺旋化成染色体；在有丝分裂前期，核纤层被磷酸化解聚，染色质与核纤层蛋白的结合丧失，染色质逐渐凝集成染色体。给分裂期细胞注射LaminA抗体，核纤层不能组装，染色体不能解聚成染色质‘’核纤层与染色质的相互作用，有助于维持和稳定间期染色质的高度有序结构，对基因表达调控非常重要核膜核膜HGPS:Hutchinson-Gilfordprogeriasyndrome

早老衰综合症prematureaginganddeathduringteenageyearsfromheartattackorstroke书上333页图片④核纤层参与DNA的复制利用爪蟾卵母细胞核重建体系的研究发现，重建的没有核纤层的细胞核，虽然含有DNA复制所需的蛋白质和酶等，不能进行DNA复制，提示核纤层参与了DNA复制核纤层与核膜、核孔复合体在结构上关系密切，推测其功能除了为核膜与染色质提供支架外，也参与DNA复制、RNA成熟及转运、核膜崩解及重建核膜的功能核膜稳定核的形态与成分，控制核与胞质的物质交换，参与生物大分子的合成，及细胞分裂1.核膜为基因表达提供了时空隔离屏障真核细胞的核膜，将核质与胞质限定在各自区域，使DNA复制、RNA转录与加工在核内进行，而蛋白质的翻译在胞质，在空间上隔离，核膜

建立了遗传物质的稳定活动环境真核生物基因结构复杂，RNA转录后，需要复杂的加工。核膜的出现保证了RNA转录后进行加工、修饰，才能输入细胞质，参与蛋白质的合成，使遗传信息的表达调控更加精确、高效2.核膜参与蛋白质的合成外核膜附着的核糖体，被证实能够合成抗体、膜蛋白等3.核孔复合体控制着核-质间的物质交换核-质间频繁的物质交换，是生命活动所必需；核孔复合体是被动扩散的亲水通道，有效直径为9~10nm水、某些离子和一些小分子，如单糖、双糖、氨基酸、核苷酸等可以自由扩散穿梭于核-质之间大多数大分子物质，通过核孔复合体以主动运输方式进出核膜主动运输有高度选择性：a.核孔复合体的直径大小可以调节，主动运核膜

输的功能直径比被动运输的大，为10~20nm，最大可达26nm；b.核孔复合体的主动运输是信号识别与载体介导的过程，许消耗能量；

c.核孔复合体的主动运输具有双向性，核输入与核输出亲核蛋白的核输入亲核蛋白是在胞质中合成，需要转入细胞核内发挥作用的蛋白质核质蛋白nucleoplasmin是一种亲核蛋白，5个亚基组成，具有头尾两个结构域。蛋白水解酶可将其切成头、尾两部分。放射性标记后，完整核质蛋白或尾部片段被转运进核，头部片段停留在胞质中经过亲核蛋白的序列分析，发现具有一段特殊的氨基酸信号序列，命名为：核定位序列nuclearlocalizationsequence/signal,NLS大量研究发现，NLS是含有4~8个氨基酸的短肽序列，不同亲核蛋白的NLS不同，但都富含带正电荷的Arg、Lys、Pro等碱性氨基酸(anNLSidentifiedas:-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-)NLS可以位于亲核蛋白任何部位，指导完成核输入后，不被切除核膜大量研究表明，仅有NLS不能通过核孔复合体，必须通过与NLS受体结合才能通过核孔复合体；这种受体称为：输入蛋白

importin目前比较确定的输入蛋白受体有：核输入受体α、核输入受体β和Ran（一种GTP结合蛋白）在这几种蛋白参与下，亲核蛋白完成入核转运：a.亲核蛋白通过NLS识别核输入受体α，与核输入受体α/β异二聚体结合，形成转运复合物；b.在核输入受体β的介导下，转运复合物与核孔复合体的胞质纤维结合；c.转运复合物在核孔复合体中移动，从胞质面转移到核质面；d.转运复合物在核质面与Ran-GTP结合，导致复合物解离，亲核蛋白释放；e.受体的亚基与结合的Ran-GTP返回细胞质，在胞质中Ran-GTP水解成Ran-GDP，并与核输入受体β解离，Ran-GDP返回核内，转换成Ran-GTP状态核膜核膜NucleoplasminisaproteinpresentinhighconcentrationinthenucleoplasmofXenopusoocytes.WhengoldparticlesarecoatedwithnucleoplasminandinjectedintothecytoplasmofaXenopusoocyte,theyareseentobindtothecytoplasmicfilaments(CF)projectingfromtheouterringofthenuclearporecomplex.Severalparticlesarealsoseenintransitthroughthepore(NP)intothenucleus.RNA及核糖体亚基的核输出核中形成的核糖体大、小亚基，mRNA、tRNA等从核孔复合体输出到细胞质，有识别这些输出核的成分的受体，称：输出蛋白

exportin胶体金颗粒包裹RNA，注射入细胞核，发现被转运到细胞质中；而胶体金颗粒包裹NLS，则被转运进细胞核；可见核孔复合体的双向主动转运核膜1879年，W.Flemming提出染色质术语来描述核内强嗜碱性物质1888年，W.Waldeyer提出染色体命名染色质与染色体是遗传物质在不同阶段的不同存在形式染色质chromatin是间期细胞遗传物质存在形式；由DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA等构成的细丝状复合结构，形态不规则，弥散于细胞核内染色体chromosome是分裂期细胞中，染色质经复制后，反复缠绕凝集成的条状或棒状结构，借此保证DNA被准确分配到子代细胞中染色质与染色体的组成成分生化分析表明，染色质成分：98%以上是1:1的DNA：组蛋白；此外含有少量RNA与非组蛋白1.DNA是遗传信息的载体除少数病毒外，所有生物的遗传物质均为DNA染色质与染色体真核生物中每条未复制的染色体均含一条线型DNA分子一个真核细胞单倍染色体组中全部遗传信息称：一个基因组genome根据DNA序列在基因组中的重复频率，DNA的核苷酸序列可分为3类：单一序列、中度重复序列、高度重复序列单一序列uniquesequence/single-copysequence：在基因组中只有单一拷贝或几个拷贝；真核生物多数编码基因是单一序列中度重复序列middlerepetitivesequence：重复次数10~105之间，序列长度几百到几千个碱基对；多数是非编码序列，在基因调控中起重要作用；部分有编码功能：rRNA基因、tRNA基因、组蛋白基因、核糖体蛋白基因高度重复序列highlyrepetitivesequence：几个到几十个碱基对，重复次数超过105，主要分布在染色体端粒、着丝粒区；构成结构基因的间隔，维系染色体结构，参与减数分裂的同源染色体联会染色质与染色体一条功能性染色质DNA分子，能自我复制，得到两个完全相同的DNA分子，平分给子细胞，保证遗传信息的稳定传代功能性染色质分子必须包含三类功能序列：①复制源序列：是DNA分子复制的起始点，真核生物的复制源序列可被成串激活，该序列处的DNA双链被解旋打开，形成复制叉；所有复制源序列DNA均有一段11~14bp的同源性很高的富含AT的保守序列，这段序列及其上下游各200bp的区域是维持复制源功能所必需②着丝点centromere序列：是复制完成后两个姊妹染色单体连接部位，是高度重复序列；共同特点：80~90bp的AT区，高度保守的11bp区域TGATTTCCGAA；这两段区域突变，着丝粒丧失功能③端粒telomere序列：富含TG的简单重复序列，维持DNA两个末端复制的完整性、染色体的稳定性，在进化中高度保守人工染色体：用分子克隆的方法，将上述三类序列拼接在人造染色体上，用于科学研究染色质与染色体染色质与染色体2.组蛋白是真核细胞染色质中的基本结构蛋白质组蛋白histone是一组pH大于10.0的碱性蛋白质，富含带正电荷的碱性氨基酸：赖氨酸和精氨酸；可与带负电荷呈酸性的DNA紧密结合根据精氨酸/赖氨酸比值，组蛋白分为5种：H1、H2A、H2B、H3、H4按照组蛋白的功能，分为两类：①核小体组蛋白，包括H2A、H2B、H3、H4，分子量较小，各两分子组成8聚体，协助DNA卷曲成核小体结构；没有种属、组织特异性，进化上高度保守②H1组蛋白，构成核小体时起连接作用，与核小体进一步包装有关；分子量较大，有一定种属特异性、组织特异性，哺乳类H1组蛋白有6个亚型组蛋白在S期于胞质中合成后转入核内，协助DNA折叠包装成染色体，并保护DNA不被酶消化；组蛋白可通过甲基化、磷酸化、乙酰基化，来抑制或激活某些基因的转录，参与基因的调控染色质与染色体3.非组蛋白能从多方面影响染色质的结构和功能非组蛋白nonhistone是除组蛋白外，染色质结合蛋白的总称，经常富含酸性氨基酸，参与维持染色体结构、催化酶促反应与组蛋白相比，非组蛋白种类较多，数量较少，有组织种属特异性非组蛋白多以复合物形式与染色体上特异DNA序列结合，协助DNA分子折叠，参与启动DNA复制，调控基因转录含量最丰富的非组蛋白——高迁移率组highmobilitygroup,HMG在聚丙烯凝胶电泳中迁移率高而得名HMG可与染色质动态、可逆结合，常附着于活性基因部位，调控DNA复制、转录、重组、参与DNA损伤后的修复等HMG通过与DNA发生结合，使其变形、弯折，影响其形成基因表达复合体，而促进其他调节蛋白的结合，从而调节基因转录染色体的非组蛋白支架，帮助染色质折叠盘曲成染色体染色质与染色体常染色质与异染色质间期染色质根据形态特征和染色性质，分为两类：常染色质、异染色质二者螺旋化不同，对碱性染料着色不同1.常染色质是处于功能活跃呈伸展状态的染色质纤维常染色质euchromatin：间期核内碱性染料染色着色较浅，螺旋化程度较低，处于伸展状态的染色质细丝，含有基因转录活跃部位常染色质的DNA主要由单一序列DNA和少量中度重复DNA(组蛋白基因、tRNA基因)构成，存在核酸酶敏感位点，易被降解常染色质在核内均匀分布，多位于核中央；一部分常染色质以袢环形式伸入核仁——rDNA常染色质多在S期的早、中期复制常染色质是基因转录的必要条件染色质与染色体2.异染色质是处于功能惰性呈凝缩状态的染色质纤维异染色质heterochromatin在间期核中处于凝缩状态，结构致密，无转录活性，用碱性染料染色着色较深异染色质在电镜下常位于核周，在核膜下异染色质分为两大类：组成性异染色质constitutiveheterochromatin、兼性异染色质facultativeheterochromatin组成性异染色质是主要类型，在所有类型细胞、在各个发育阶段，均处于凝集状态；多定位于染色体的着丝粒区、端粒、次缢痕；由相对简单的高度重复序列组成，参与染色体高级结构的形成；与常染色质相比，晚复制、早凝缩兼性异染色质在某些细胞类型、一定发育阶段，由常染色质凝聚并丧失转录活性，而变成的异染色质；高度分化的细胞含量多如

雌性哺乳动物一对X染色体，一条为常染色质，另一条为异染色质染色质与染色体成了异染色质的那条X染色体，在间期核内固缩成巴氏小体Barrbody减数分裂时，被激活，变成常染色质人胚16天，一条X染色体就变成巴氏小体，检查羊水细胞可判定胎儿性别兼性异染色质总量变化与细胞类型有关，低分化的细胞含量少，高分化的细胞含量多随细胞分化，一些基因因染色质凝集而逐渐关闭，丧失活性；因此，染色质紧密折叠压缩可能是关闭基因活性的途径之一染色质与染色体染色质与染色体染色质经组装形成染色体人一个细胞核中的DNA约30亿个碱基对，总长2米；而细胞核直径只有5~8μm，所以染色质DNA必须包装压缩近万倍1.核小体为染色质的基本结构单位用核酸酶消化染色质，得到大约200bp的片段；而如果用核酸酶处理裸露的DNA分子，会得到长度不等的随机降解片段；R.Kornberg以此实验为基础，1974年，建立了核小体模型核小体nucleosome是染色体的基本结构单位，为直径11nm的圆盘状颗粒，由200bp左右的DNA分子及一个组蛋白八聚体形成——又称

染色体组装的一级结构组蛋白八聚体：四个异二聚体，两个H2A·H2B，两个H3·H4每个组蛋白八聚体外缠绕1.75圈DNA，长146bp相邻两个核小体间有一段DNA，称连接DNA(linkerDNA)，在不同物质中，此片段长度不同，0~80bp，平均60bp染色质与染色体染色质与染色体H1组蛋白结合部分linkerDNA和组蛋白八聚体核心，稳定核小体146+60≈200bp，故每200bp便出现一个核小体，形成核小体串珠

组蛋白核心常以特定的位点结合DNA双螺旋小沟中富含A-T的区域，有利于DNA分子在组蛋白八聚体上的弯曲缠绕；核小体自我装配染色质与染色体核小体将DNA分子压缩了约7倍2.核小体进一步螺旋形成螺线管电镜观察发现，大多数染色质以一种直径30nm的染色质纤维形式存在；这是在核小体基础上，在H1组蛋白参与下，形成的一种更紧密的结构，叫螺线管solenoid，是染色质组装的二级结构螺线管是核小体串珠结构盘旋缠绕形成的中空管状结构，每圈螺线管有6个核小体，外径30nm，内径10nm组蛋白H1分子球状、有两个氨基酸臂，位于螺线管内部，其球形中心与核小体上特异性位点结合，而两个氨基酸臂与核小体的组蛋白核心的特异位点结合，协助核小体包装H1组蛋白对螺线管的稳定起重要作用；螺线管压缩了核小体6倍染色质与染色体染色质与染色体3.螺线管进一步包装成染色体关于螺线管的进一步包装，尚存争议，有两种模型：多级螺旋化模型、染色体骨架-放射环模型染色体多级螺旋模型multiplecoilingmodel：30nm螺线管进一步螺旋化，形成直径0.4μm的圆筒状结构，称：超螺线管supersolenoid，是染色质包装的三级结构；该过程螺线管结构被压缩了近40倍超螺线管超螺线管进一步螺旋折叠，缠绕形成染色体的四级结构——染色单体，此过程超螺线管被压缩了5倍根据多级螺旋化模型，从DNA到染色体，经过四级包装，DNA长度被压缩了共8400倍（7×6×40×5＝8400倍）染色质与染色体染色体骨架-放射环模型scaffold-radialloopstructuremodel：30nm的螺线管纤维折叠形成袢环，沿染色体纵轴由中央向周围伸出，形成放射环；每个袢环长约21μm，包括核小体315个，每18个袢环呈放射状排列于同一平面上，并结合在核骨架上，形成微带miniband微带是染色质高级结构的组成单位，微带是染色质高级结构的组成单位，约106个微带沿纵轴排列形成染色单体该模型与细胞分裂中期染色体电镜形态吻合，并在某些特殊染色体，如果蝇唾液腺细胞的多线染色体和两栖类的卵母细胞的灯刷染色体中得到验证；提示袢环结构可能是染色体高级结构的普遍特征染色质与染色体染色质与染色体染色质与染色体染色体的形态结构染色体是有丝分裂时，遗传物质的存在形式，在不同周期时相，形态有差异。间期——染色质；分裂期——染色体1.着丝粒将两条姐妹染色单体相连主缢痕primaryconstriction：中期两条姊妹染色单体的连接处，向内凹陷、着色较浅的缢痕着丝粒centromere：主缢痕处的染色质部分，由高度重复序列的异染色质组成，将染色体分成两个臂根据着丝粒在染色体上的位置，中期染色体分为四类：①中着丝粒染色体：两臂大致相等②亚中着丝粒染色体：两臂长(q)短(p)不等③端着丝粒染色体：着丝粒位于染色体一端，故只有一个臂④近端着丝粒染色体：着丝粒靠近染色体的一端·，短臂很短染色质与染色体2.着丝粒-动粒复合体介导纺锤丝与染色体的结合动粒kinetochore：存在于主缢痕两侧的特化的圆盘状结构，由多种蛋白质组成，是细胞分裂时纺锤丝动粒微管的附着部位着丝粒-动粒区域是一种高度有序的整合结构，称为着丝粒-动粒复合体，可包括三个结构域：①动粒结构域：位于着丝粒外表面，由动粒和纤维冠组成，动粒是3层板状结构——致密的外层、低密度的中层、致密的内层(连接染色质)②中心结构域：动粒结构域内面，是着丝粒主体，含高度重复DNA；对着丝粒-动力复合体的形成和功能有重要作用③配对结构域：中心结构域内表面，姊妹染色单体连接位点，与姊妹染色单体配对及分离关系密切；此区域两类蛋白：内着丝粒蛋白、染色单体连接蛋白染色质与染色体动粒微管染色体中部（异染色质区）动粒着丝粒周围异染色质着丝粒异染色质

动粒内层

Interzone

动粒外层

CENP-E

Coronafiber

微管动力蛋白微管亚基在正端加上或者解离

含有多种蛋白结合到着丝粒异染色质上

结合马达蛋白，参与染色体运动，从而将微管维系在动粒上作为驱动蛋白超家族成员，向微管正端移动

染色质与染色体向微管负端移动3.次缢痕并非存在所有染色体上次缢痕secondaryconstriction：是染色体上除主缢痕之外的浅染缢缩部位，并非存在于所有染色体上；其数量、位置、大小是某些染色体的形态特征——鉴别标记4.随体是位于染色体末端的球状结构随体

satellite：是位于染色体末端的球状结构，通过柄部凹陷缩窄的次缢痕与染色体主体部分相连；主要由异染色质构成，含高度重复序列，其形态、大小在染色体上恒定，是识别染色体的重要形态特征与随体相连的次缢痕，含有多拷贝rRNA基因（5SrRNA除外），具有组织形成核仁能力的染色质区，称：核仁组织区（nucleolusorganizingregion,NOR）染色质与染色体染色质与染色体5.端粒是染色体末端的特化部分端粒telomere：染色体末端的特化部位，富含G的高度重复序列与蛋白质构成，是染色体末端必不可少的结构基因组内所有端粒，由相同的短串联重复序列构成，该重复序列具有种属特异性；端粒蛋白保护端粒免受酶类降解端粒的功能：①保证染色体末端的完全复制，端粒DNA提供了复制线性DNA的模板②在染色体两端形成保护性帽结构，使DNA免于被破坏，并保持染色体结构完整③在细胞的寿命、衰老和死亡以及肿瘤的发生和治疗中起作用肿瘤细胞内的端粒酶基因激活，由蛋白质和与端粒DNA序列互补的RNA构成；以此RNA为模板合成端粒DNA，弥补随分裂丢失的端粒DNA片段——肿瘤永生化原因之一染色质与染色体染色质与染色体核仁组织者区位于染色体的次缢痕部位核仁组织区nuclearorganizingregion：含有rRNA基因(5SrRNA基因除外)的一段染色体区域，该部位rRNA基因转录活跃，染色质凝集程度低，是浅染色的次缢痕，与核仁形成有关并非所有的次缢痕部分都是核仁组织者区，rRNA基因从染色体上伸出DNA袢环，每个rDNA袢环就是一个核仁组织者区特殊类型的染色体1.多线染色体polytenechromosome：是指一条染色体含有多条染色单体的现象（在双翅目摇蚊幼虫唾液腺细胞中发现）复制后染色单体不分离，平行排列相互连接在一起细胞周期循环次数增多，多线性逐渐提高，在光镜下表现为沿染色体纵轴的一系列深浅交替的带与间带大多数基因分布于带上，间带上仅存少数基因染色质与染色体补充ppt在果蝇发育中，多线染色体的某些带膨大，形成蓬松的袢环结构，每个袢环有一个基因，随着转录的进行，袢环将逐渐由折叠状态变为伸展状态图示：果蝇幼虫唾液腺多线染色体；不同时间内，代表活跃转录的膨胀区域的增大和消退染色质与染色体补充ppt2.灯刷染色体lampbrushchromosome：普遍存在与鱼类、两栖类等动物卵母细胞中的形似灯刷的特殊巨大染色体通常出现在卵母细胞的双线期，两条同源染色体交叉相连，含4条单体由染色粒chromomere——深染的高密度颗粒，串联组成染色单体的主轴，为染色单体紧密折叠区域，由主轴向两侧伸出侧环，为DNA转录活跃区域一套灯刷染色体约有10,000个侧环，每个侧环由一个转录单位或几个转录单位组成染色质与染色体Fluorescencelightmicrographshowingaportionoflampbrushchromosome补充ppt核型与染色体带型核型karyotype：是指一个体细胞中的全部染色体，按其大小、形态特征顺序排列所构成的图像核型分析：将待测细胞的核型进行染色体数目、形态特征的分析染色质与染色体通常采用普通染色和显带染色技术来鉴别染色体，普通染色——使整条染色体着色如Giemsa染色，不能辨别染色体，精确度不高显带染色——将染色体经过一定的处理，用特定染料染色，是染色体沿其长轴显示深浅各异、宽窄不同的条纹，构成染色体的带型。如：G显带(先用碱或胰蛋白酶处理)、Q显带、C显带、高分辨显带（对前中期染色体处理）

显带染色可精确识别每一条染色体，还能检测各条染色体的微小结构变化，如缺失、易位等染色体显带技术的重要应用是：明确鉴别任何一条染色体，甚至某一易位片段；探讨遗传病的发病机制、物种间的亲缘关系、远缘杂交的鉴定染色质与染色体人类1号染色体与另外几种灵长类的1号染色体的G显带比较显示人类与黑猩猩亲缘关系最近染色质与染色体着丝粒位置人类染色体带型可见13,14,15,21,22号染色体，具有随体，其次缢痕处DNA序列含有rRNA基因，编码rRNA即此处为核仁组织者染色质与染色体按国际标准，核型的描述：染色体总数（包括性染色体）；性染色体组成，两者间用逗号隔开。46，XX；46，XY巴黎会议染色体命名规则：染色体短臂p、长臂q从着丝粒起，向外沿着染色体臂按顺序编号分成区，区内再分成带，带内再按顺序细分：亚带亚带本身再分，则只加数字，不用标点：如14q32.31表示——14号染色体长臂３区２带3亚带1位染色质与染色体核仁Nucleolous：真核细胞间期核中最明显的结构，光镜下均匀、海绵状的球体，其形状、大小、数目与细胞种类、生理状态有关每个细胞中有核仁1~2个，甚至多个蛋白质合成旺盛、生长活跃的细胞，核仁很大；蛋白质合成不活跃的细胞，核仁很小或不明显在核中的位置不固定，生长旺盛的细胞，常有“核仁趋边”现象，可能有利于核内外物质交换1.核仁的主要成分核仁的主要三种化学成分：RNA、DNA、蛋白质干重中，蛋白质占80%左右、RNA占10%左右、DNA占8%2.核仁的结构核仁无膜包裹，电镜下是多种成分构成的纤维网状结构，分为三个区域：纤维中心FC、致密纤维组分DFC、颗粒成分GC核仁核仁致密纤维组分纤维中心颗粒成分核仁核仁的纤维中心是分布有rRNA基因的染色质区纤维中心fibrillarcenter,FC，在电镜下包埋于颗粒组分内部的，低电子密度的圆形结构体，是rRNA基因——rDNA的存在部位rDNA是从染色体上伸展出来的DNA袢环，袢环上rRNA基因串联排列，进行高速转录，产生rRNA，组织形成核仁，故每一个rDNA袢环称为一个核仁组织区（nucleolarorganizingregion,NOR）或核仁组织者（nucleolarorganizer）人类rRNA基因位于5对染色体的次缢痕部位，13,14,15,21,22号染色体，共有10条染色体分布有rDNA；主要定位在核仁染色体次缢痕部位核仁电镜下串联排列的rRNA基因的转录（V.E.Foe,1978）核仁核仁核仁的致密纤维组分包含处于不同转录阶段的rRNA分子致密纤维组分densefibrillarcomponent，DFC：是核仁内电子密度最高的区域，由致密的纤维构成，呈环形或半月形包围纤维中心电镜下该区由紧密排列的细纤维丝组成，直径5～10nm，长度约20~40nm，主要含正在转录的rRNA分子、核糖体蛋白、某些特异性RNA结合蛋白，如：核仁纤维蛋白fibrillarin、核仁素nucleolin电镜下原位分子杂交表明，rRNA以很高的密度存在于致密纤维组分内核仁的颗粒组分由正在加工的rRNA及蛋白质构成颗粒组分granularcomponent,GC，电子密度大的颗粒，直径15~20nm，围绕在纤维组分外侧该区域是rRNA基因转录产物进一步加工、成熟的部位颗粒组分主要由rRNA和蛋白质组成的核糖核蛋白颗粒，为处于不同加工、成熟阶段的核糖体亚基前体核仁核仁核仁的大小主要由颗粒组分决定核仁区含有一些无定形的蛋白质性液体物质，称核仁基质nucleolarmatrix，包裹着纤维中心、致密纤维组分、颗粒组分，电子密度低，与核基质相通rDNA存在区域——纤维中心rRNA转录——纤维中心与致密纤维组分rRNA转录出来后，首先在致密纤维组分处开始加工，有些加工在颗粒成分处进行核糖体大小亚基装配——颗粒成分处进行核仁3.核仁的功能除5SrRNA外，真核生物所有rRNA都在核仁内合成构成核糖体的多种蛋白成分，在细胞质中合成后，转运到核仁，在颗粒成分区装配成核糖体大小亚基，再转运到胞质中核仁是rRNA基因转录和加工的场所哺乳类的核仁中有串联排列的rRNA基因，在RNA聚合酶Ⅰ作用下，每个基因转录长13000bp的初始转录产物，即45SrRNArDNA分布于很小的核仁组织者区，成簇串联重复排列，有利于RNA聚合酶Ⅰ的高效、连续运作人类每个基因组(单倍染色体上的所有序列)约有200拷贝rRNA基因，成簇串联排列在5条不同的染色体上：13,14,15,21,22号电镜观察可见，新合成的rRNA沿rDNA长轴垂直分布，类似圣诞树；每个圣诞树是一个rDNA和多个转录中rRNA，rDNA的串联有间隔序列核仁45SrRNA前体经过加工，形成5.8S、18S和28SrRNA小核仁RNA(smallnulceolarRNA,snoRNA)在这一加工过程中起重要作用5SrRNA基因也串联成簇排列，由RNA聚合酶Ⅲ转录，经加工后转运到核仁处，参与核糖体亚基的组装核仁是核糖体亚基装配的场所rRNA前体的加工，是先与组成核糖体的蛋白质形成核糖核蛋白体后再进行加工，一边转录一边进行核糖体亚基的组装核仁2个正在转录的rRNA基因许多RNA聚合酶分子同时转录,转录方向从左到右“S”指超速离心中颗粒的沉降速度，一般，颗粒越大，沉降系数越大45SRNA前体化学修饰剪接降解的核苷酸序列由他处生成的5SRNA

并入核糖体小亚基

并入核糖体大亚基

45SrRNA的剪接核仁核仁

45SrRNA前体结合来自胞质的80多种蛋白质，然后在酶的催化下，失去一些RNA与蛋白质，裂解形成：28SrRNA、18SrRNA、5.8SrRNA核仁4.核仁周期核仁在细胞周期出现的一系列结构和功能的周期性变化，称：核仁周期nucleolarcycle有丝分裂前期，染色质凝集，所有RNA合成停止，rDNA袢环收缩回到相应染色体的核仁组织区；核仁先变形变小，颗粒组分、纤维组分逐渐消失在周围核质中中期和后期核仁消失有丝分裂末期，核仁组织者区的rDNA去凝集，重新开始转录rRNA，核仁的纤维组分和颗粒组分开始生成，核仁出现在核仁周期变化中，rRNA基因的活性表达是核仁重建的必要条件；核仁开始出现时较小，数目较多，融合形成大核仁核膜核仁核仁解聚核仁形成G1MitosisSG2核仁核骨架nuclearscaffold，又称核基质nuclearmatrix：是指真核细胞间期细胞核中除核膜、染色质和核仁外的部分，是一个以非组蛋白为主构成的纤维网架结构；其基本形态与细胞骨架相似，与细胞骨架有一定连系，称为核骨架核基质广义概念：包括核纤层、核孔复合体、残存的核仁、不溶的网络状结构核基质狭义概念：只单纯指网络状结构核基质1.核基质的组成成分与形态结构核基质是充满核空间的三维纤维蛋白网架，电镜下是粗细不均，直径3~30nm的纤维组成；纤维单体直径3~4nm，较粗的是纤维单体聚合成经过盐溶液与去垢剂处理，得到核骨架结构，分布于整个核空间，纵横交错，构成网架；并连接核纤层与核孔复合体，并与核外表的中间纤维相互联系核基质的主要成分是蛋白质，其含量达90%以上，含少量RNA，但是RNA对维持核基质三维网络的完整性是必需的组成核基质的蛋白质成分较复杂，在不同类型细胞或不同生理状态，均有明显差异；用不同蛋白提取方法，得到的核骨架成分有一定差异核基质蛋白(非组蛋白的纤维蛋白)多达200余种，分为两类：核基质蛋白、功能性的核基质结合蛋白核基质核基质蛋白NMP：多为纤维蛋白，有硫蛋白，是各类细胞共有的核基质结合蛋白NMAP：其组成与细胞类型、分化程度、生理及病理状态有关2.核基质的功能核基质参与DNA复制

a.核基质上锚泊DNA复制复合体DNA袢环与DNA复制有关的酶和因子，锚定在核基质上，形成DNA复制复合体；DNA聚合酶在核基质上可能有特定结合位点；核基质是DNA复制的空间支架b.核基质上结合新合成的DNADNA袢环通过特定位点（核基质结合序列，富含AT）结合在核基质上，条件复制的起始，新合成的DNA都最早出现在核基质上核基质c.核基质上的DNA复制效率提高体外DNA复制时，效率很低，错误很多；加入核基质组分，效率大增核基质参与基因转录和加工a.核基质与基因转录活性密切相关实验证明，新合成的RNA存在于核基质上，只有活跃转录基因才结合于核基质，只有结合核基质才能进行转录b.核基质参与RNA的加工修饰核基质与hnRNA的加工过程有密切联系，hnRNA的加工常以RNP复合物的形态进行，其中的蛋白质有核基质成分有人认为hnRNA的polyA可能就是hnRNA在核基质上的附着点核基质参与染色体构建染色体组装的放射环模型中，螺线管结构折叠成的袢环锚定在核基质上，每18个袢环呈放射状排列结合在核基质上，构成微带；核基质可核基质能对间期细胞核内DNA的空间构型起维系和支架的作用④核基质与细胞分化相关核基质的发达状况与核内RNA合成能力、细胞分化程度密切相关；分化程度高的细胞RNA合成能力强，核基质发达核基质结构和功能的改变，可导致基因选择性转录活性的变化，引起细胞分化肿瘤细胞核基质的结构组成异常，许多癌基因可结合于核基质上，核基质上也存在致癌物作用位点核基质遗传信息的贮存和复制1.DNA复制是在多个复制起始点上进行的半保留复制复制起始点处的DNA双链，在DNA解旋酶、拓扑异构酶协助下，解开双螺旋结构，然后单链DNA结合单链结合蛋白，此时解开的双链与未解开的双链间，形成叉状结构，称为”复制叉replicationfork“复制从起始点开始，双向进行直至到终点，每个这样的DNA单位——复制子replicon真核生物每条染色体有多个复制起点，人类基因组有104~105个复制起始点细胞核的功能细胞核的功能2.DNA复制为半不连续性复制DNA聚合酶催化合成DNA链的方向只能是5′→3′，需要3′末端以3′→5′方向为模板链，DNA沿5′→3′方向连续复制，速度快，称为“前导链”而以5′→3′方向为模板链，DNA合成方向与复制叉推进方向相反，合成过程需要引物primer，即约10bp的RNA序列，提供3′端每个引物只能起始合成一段100~200bp的DNA片段，称“冈崎片段”因此在5′→3′方向模板链上，DNA复制不连续，此链合成减慢，称“后随链”细胞核的功能细胞核的功能前导链后随链冈崎片段3.端粒酶能够保持DNA复制时染色体末端的完整性端粒由端粒酶合成，端粒酶是由RNA和具有逆转录活性的蛋白质(酶)组成的复合体；其RNA长159bp，含CAACCCCAA序列，为端粒DNA的合成提供模板，合成方向是5′→3′核