细胞核与染色体

关于细胞核与染色体第1页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三第2页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三典型的细胞核结构示意图第3页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三主要内容

核被膜与核孔复合体染色质染色体核仁第4页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三第一节核被膜与核孔复合体1核被膜是双层膜结构膜厚：7.5nm外核膜：来源于内质网，附有核糖体；核周隙：宽20-40nm，与ER腔相通；内核膜：表面光滑，内表面有核纤层以及特异蛋白；第5页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三核纤层：内核膜内表面的纤维网络，支持核膜，并与染色质、核骨架相连；核孔：核的内外膜在在一些位点融合形成的环状开口，直径80-120nm。第6页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三第7页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三2核孔复合体组成：至少由100多种蛋白质组成；数量：一般哺乳动物细胞约3000-4000个核孔；大小：120-150nm；结构模型

：捕鱼笼式（fish-trap）；

Gp210位于孔膜区，功能包括：介导核孔复合体与核被膜连接；在介导核被膜融合形成复合体时起重要作用；在介导核质交换时起作用。

p62是一类功能性的核孔蛋白，可能直接参与核质交换。第8页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三3捕鱼笼式核孔复合体组成胞质环：位于核孔边缘的胞质面一侧，从环上向胞质伸出8条呈对称分布的短纤维，又称外环；核质环：位于核孔边缘的核质面一侧，环上对称地连有8条细长的纤维，又称内环；辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称；柱状亚单位腔内亚单位环带亚单位中央栓：又称中心颗粒，位于核孔的中心，呈颗粒状或棒状。第9页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三

核孔复合物的结构模型

第10页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三4核孔复合体的功能—核质间的物质转运小分子的转运—被动扩散大分子的转运—主动运输第11页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三

小分子的转运—被动扩散核孔有效直径9-10nm左右，扩散速度与分子量成反比。小于5×103的可自由进入，大于60×103的不能进入。第12页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三金颗粒标记的核蛋白穿越核孔第13页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三

大分子的转运—主动运输主动运输的选择性：

(1)对颗粒大小的限制，一般可达10-20nm，核孔复合体的有效直径是可以调节的；

(2)主动运输是信号识别和载体介导的过程，需要ATP；

(3)具有双向性。

第14页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三核定位信号（NLS）：引导蛋白进入细胞核，4-8个氨基酸组成；协助蛋白质：如importin，Ran

。

第15页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三亲核蛋白质从细胞质向细胞核转运过程示意图第16页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三爪蟾卵母细胞核质蛋白注射试验第17页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三主要内容

核被膜与核孔复合体染色质与染色体核仁第18页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三第二节染色质与染色体1概念

染色质：是指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体：是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特殊形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。第19页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三2染色质的化学组成组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA。比例：1:1:(1-1.5):0.1染色质DNA

以DNA序列重复的频率分为三类：

单一序列

中度重复序列

高度重复序列第20页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三3染色质蛋白质—组蛋白和非组蛋白组蛋白概念：构成真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的赖氨酸和精氨酸。

五种：H1，H2A，H2B，H3，H4；

带正电荷，碱性蛋白；

非特异性地与DNA结合。第21页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三

非组蛋白

概念：染色体上与特异DNA序列相结合的蛋白质。带负电荷，酸性蛋白；

有种属和组织特异性；

整个细胞周期都合成，组蛋白只在S期合成；第22页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三4染色质的基本结构单位—核小体

组成

一个组蛋白八聚体:4个二聚体，H2A，H2B，H3，H4

一个H11.75圈DNA超螺旋链，约146个bp

处理前后的染色质丝电镜照片第23页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三5染色质包装的结构模式染色质包装的多级螺旋模型一级结构：核小体二级结构：螺线管三级结构：超螺线管四级结构：染色单体第24页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三一级结构：核小体组成：DNA1.75圈约146个bp

组蛋白八聚体一个第25页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三二级结构：螺线管以直径30nm染色质纤维的形式存在在Ｈ1参与下形成每周含６个核小体核小体压缩6倍第26页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三

核小体和螺线管的结构

第27页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三第28页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三级结构：超螺线管直径400nm圆筒状结构压缩40倍第29页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三四级结构：染色单体超螺线管再一次折叠螺旋化2-10um压缩5倍第30页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三第31页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三螺旋模型一级结构7～10×二级结构—螺线管6×三级结构—超螺线管40×四级结构

—染色单体5×第32页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三1号染色体中的DNA包装倍数

第33页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三第34页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三6常染色质和异染色质常染色质：间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态，用碱性染料着色浅的染色质。异染色质：间期核中，染色质纤维折叠压缩程度高，处于聚缩状态，用碱性染料染色时着色深的染色质。结构异染色质兼性异染色质第35页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三结构异染色质

整个细胞周期中处于凝集状态的染色质。多位于着丝粒、端粒和染色体臂的凹陷部位，合成于S期。兼性异染色质在一定细胞类型、一定发育阶段，原来的常染色质聚缩，凝集成异染色质状态。

——X染色体失活第36页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三深染区：异染色质，浅染区：常染色质第37页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三常染色质与异染色质比较常染色质异染色质碱性染料染色着色浅着色深形态解旋的细纤维丝卷曲成粗大颗粒部位核中央核边缘功能活跃地复制转录转录不活跃

第38页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三7染色体的结构着丝粒次缢痕核仁组织区随体端粒

第39页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三着丝粒区着丝粒（centromere）:连接两个姐妹染色单体，主缢痕的中心部位，为中期染色体的主要功能结构域，是高度重复的异染色质结构。动粒（kinetochore）:位于主缢痕处两条染色单体的外侧表层部位，由蛋白质组成，是纺锤丝微管的聚合中心之一。

第40页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三染色体分类：根据着丝粒在染色体上的位置

中着丝粒染色体

近中着丝粒染色体

近端着丝粒染色体

端着丝粒染色体第41页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三第42页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三

次缢痕染色体上主缢痕以外的缢缩狭窄部位；数量，位置、大小相对恒定，可作为鉴别特定染色体的一个标志。

第43页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三第44页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三

核仁组织区

位置：位于染色体的次缢痕部位；含有编码核糖体的rRNA基因；功能：在间期缔合核仁。第45页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三

随体

位置：位于染色体末端的球形染色体节段是鉴别染色体的一个重要标志——通过次缢痕与染色体主体部分相连第46页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三

端粒是染色体末端富含Ｇ的重复序列；作用：维持染色体的稳定性保证染色体DNA的完全复制参与染色体在核内的空间排布起细胞分裂计时器的作用第47页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三第48页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三8染色体的核型和带型核型（karyotype）：染色体组在有丝分裂周期的表现，包括染色体的数目、大小和形态特征。带型（band）：染色体经过一定的处理，其中的非组蛋白和DNA所呈现的特定带纹。

Q、G、C、R、F带等现带法第49页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三染色体核型第50页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三A-TG带G-CR带第51页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三正常男人显带核型模式图第52页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三人类G带核型（显示染色体上富含AT的序列）第53页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三人类Q带核型（Q带与G带相似）第54页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三C显带核型图

第55页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三是真核细胞间期核中最明显的结构，光镜下为均质、无包膜的球形小体；核仁的数目、大小和形状随生物的种类、细胞的类型和细胞代谢状态的不同而变化；第三节核仁第56页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三1核仁的超微结构

纤维中心致密纤维组分颗粒组分第57页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三细胞核仁的电镜图第58页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三纤维中心是致密纤维包围的低电子密度的圆形结构，主要成分为RNA聚合酶和rDNA；致密纤维组分

核仁内电子密度最高的区域，位于浅染区的周围；所含主要成分为正在转录的rRNA，此外还有一些RNA结合蛋白；颗粒组分由直径15-20nm的颗粒构成，是不同加工阶段的核糖核蛋白体。第59页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三2核仁的功能

rRNA前体的合成、加工核糖体亚单位的装配

第60页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三rRNA前体的合成及加工

rDNA的初级产物为rRNA前体

—哺乳类45S，果蝇38S

45SrRNA32SrRNA20SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA5SrRNA第61页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三rRNA的加工第62页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三核糖体亚单位的装配

核糖体组成：蛋白质+rRNA

rRN