细胞生物学翟中和编 第十章-细胞核与染色体 课件

1、真核细胞内最大、最重要的小器官，小细胞核，核比=核(体积)/细胞质(体积)，大部分细胞的细胞核约为10%，细胞核的变化是病理条件下细胞坏死的主要标志，肿瘤细胞核质量高于正常细胞，大小呈锯齿状，外形呈块状、真核细胞内最大、最重要的小器官、小细胞核、细胞遗传和代谢的调节中心、将真核细胞与原核细胞区别开来的最重要的标记之一、核结构的电子显微照片、核结构图、核细胞-核膜、核膜(也称为核膜)，是围绕核质的不对称双层膜，是整个内膜体系的一部分。被核外的双层结构膜包裹，形成核内特殊的微环境，保护DNA分子不受损伤，将DNA的克隆和RNA的翻译表达与时间分离，染色体位于核膜上，在解毒、克隆、冷凝、亚核中均匀分

2、布，有利于核是膜还是核物质交换的通道等。核膜，核膜膜结构，外核膜，核原主间隙，核膜，核膜-外核膜：上有核糖体，与粗糙的内皮网相连。外核膜被认为是粗糙内质网的专门化区域，有利于核膜和内质网之间的物质交换和核膜更新。外核膜的外表相对于细胞质内核的位置，有网状分布中间纤维。核膜-核膜外核膜间隙：20-40nm，与粗糙内腔连接，腔内电子密度低，一般不包含固定结构。包含多种蛋白酶和其他液体的无定形物质。核间隙与内质网相连，是核与细胞质之间物质交流的重要通道。核面向膜-核膜外核膜间极核膜：核质，表面光滑，不粘核糖体。核膜中含有核纤维层蛋白b受体，为核纤维层b提供固定核的结合部位。核膜、核孔复合体、萃取的核

3、孔复合细胞核面结构、萃取的核孔复合核面结构、核皮膜-核孔复合结构模型、电子显微镜观察，核孔呈圆形或八角形，其结构与“鱼-陷阱”相同。细胞质环：在核孔复合细胞膜面侧，环中有8根纤维，向细胞质伸展；核环：位于核孔复合核的一侧，挤出8根纤维，纤维端连接到末端环，构成笼状结构。螺栓：核孔中心螺栓中心粒子；辐射：核孔的边缘突出到核孔的中心。据估计，100多种其他多肽、1000多个蛋白质分子统称为核仁蛋白(nucleoporin，Nup)。酵母中有30多种，脊椎动物中有10多种被确认。核膜-核孔复合结构模型成分主要由蛋白质组成，核膜-核孔复合结构模型成分功能：2功能，双向亲水核物质交换通道，核内，核外，蛋

4、白质-核转运和RNA介导的RNA，核蛋白粒子-核转运。核膜-核孔复合结构模型组件功能：双功能，双向亲水性核交换通道，手动扩散，主动运输，特殊transmembrane运输蛋白复合物，双功能，双向。第一，被动扩散意味着通过自由扩散或扩散实现物质从高浓度向低浓度方向转移。运输的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供新陈代谢能量。通过核孔的胶体金粒子推测，核孔中心通道的直径为12.5nm，核孔复合体的有效直径为9-10nm，部分为12.5nm，即离子、小分子，直径小于10nm的物质原则下可以自由通过的亲水通道。核孔复合物的物质运输-人工扩散，具有双重功能，双向功能的特殊跨膜运输蛋白复合物。第一，手动

5、扩散2，活性输送是载体蛋白介导的物质的逆浓度梯度或电化学梯度从低浓度侧向高浓度侧的二尖瓣输送方式。Xenopus卵母细胞核蛋白注射检查，批准的位信号：亲核蛋白通常包含特殊的氨基酸序列，以确保整个蛋白质通过核细胞复合物充分运送到核中。这个特别的氨基酸序列的名称是NLS(nuclear localization sequence)。最早确认的NLS是在细胞质中合成后不久在细胞核中积累的病毒SV40的t抗原。NLS是pro-pro-Lys-Lys-arg-Lys-val，单个氨基酸替换不起作用。NLS由4-8个氨基酸组成，包括Pro、Lys和Arg。连接的蛋白质没有特殊要求，完成核输入后没有节制。转

6、运复合体与Ran-GTP(小分子的GTP酶)结合，复合物解体，释放亲核蛋白；亲核蛋白从细胞质中输入核的过程图，亲核蛋白通过NLS与NLS受体结合，即促蛋白/二聚体结合；形成转运复合物。运输复合体和核复合细胞质环的纤维结合；导入与Ran-GTP结合，输出核、细胞质中GTP水解与Ran结合，Ran-GDP和导入离解，Ran-GDP返回核，重新转化为Ran-GTP；转运复合体通过改变结构的核孔复合体从细胞膜向核面移动。a:核的功能b:核膜、核膜和核孔复合物的知识框架：结构功能，外核膜核膜核孔膜复合物，核纤维层概述：核纤维层与内层核膜的内部表面结合，中间纤维相互交织的一层电子密度蛋白质网络结构，在所有

7、真核细胞中经常发现。一般厚度约为10-20nm。B，C，A，外核膜，核膜，纤维层蛋白，染色质纤维，细胞质，受体，纤维层结构模式，构成：3个中间纤维多肽相互交织，分别称为纤维层蛋白A，B，C，形成网络结构层b与内膜、a、c和染色质结合。核纤维层，核纤维功能：(1)保持核孔位置和核膜形态；(2)在间隙染色质上提供附着部位。(3)有丝分裂中与核膜的分解和重建有关。染色质：光学显微镜下可见的肝核中有碱性强的物质，是由DNA、组蛋白、组蛋白和少量RNA组成的线性复合结构，是遗传物质的存在形式。染色质，染色质是细胞生命活动的基础。染色质-成分，DNA组蛋白非组蛋白少量RNA，DNA和组蛋白是染色质的稳定成

8、分。组蛋白和RNA的含量随细胞生理状态而变化。染色质-成分- DNA，细胞形态的生物都是遗传物质RNA，HGP(人类基因组计划)，曼哈顿原子弹计划阿波罗计划被称为三大科学计划，人类基因组计划简介Hgp(人类基因组计划)，美国、英国、法国共和国、德国、日本和我国的科学家共同参与了这个价值30亿美元的人类基因组计划。根据该计划的设想，2005年，要解开人体内约10万个基因的所有密码，绘制人类基因的光谱。就是揭开构成人的10万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划简介人类基因组计划从1990年到2003年运行了13年。最新分析报告：基因组序列包含近28.5亿个核苷酸，涵盖了99%以上的固定染色

9、质基因组序列；准确度为99.999%，误差不到十分之一的准确的人类基因组地图，即误差率只有BP/10万BP。另外，将蛋白质编码基因数进一步修改为2万 2万5000个，而不是当初预计的10万个。，被用作模型生物的低等动物C. elegans只有1毫米长，生命周期也只有几天，但是基因组包含了1万9500个左右的基因。最近的研究结果显示，黑猩猩和人类基因组的DNA序列相似度达99%。环球科技 2009封面：人能成为人类的原因，DNA的分子结构，磷酸和脱氧核糖DNA构成分子的基本骨架，与与之相连的碱基对随机分布，形成DNA分子结构的复杂性和多样性。这个复杂多样的DNA分子包含了生物界大量的遗传信息。D

10、NA分子的所有片段都是基因吗？DNA的分子结构，三种不同形式的DNA双螺旋，A-DNA:对右螺旋来说，每种螺旋都是10.9碱基。Z-DNA:左手螺旋，每个12个碱基对螺旋排列。B-DNA:为沃森点击而提出的右手螺旋模型，每圈10个碱基。由于人类基因组DNA，人的每个体细胞都有两组染色体(2n)，所以包含的DNA是由两个基因组(genome)组成的。每个单倍体基因组包含大约3.2109bp。人类基因的平均长度为1-1.5kb，因此基因组足以编码1.5106蛋白质，但实际上编码蛋白质的结构基因只有2万-2万5000个，只有整个基因组的2-3%。高层次重复序列每个基因组至少有105个副本，每个重复单

11、元的长度约为10-300个BP，卫星DNA，重复单元长度5-100bp，小卫星DNA，重复单元长度12-100bp，高重复DNA序列(脊椎动物基因组10)，单次高重复和正常重复仅约60%-65%的基因组含有丰富的基因和基因相关序列、染色质-成分、DNA组蛋白非组蛋白少量RNA、染色质-成分、DNA组蛋白基本结构蛋白、带正电荷的Arg、Lys等碱性氨基酸与DNA结合没有序列特异性。染料-成分，DNA组蛋白非组蛋白少量RNA，非组蛋白主要指与特定DNA序列结合的蛋白质，因此也称为序列特异性DNA结合蛋白。非组蛋白大部分是酸性的。凝胶延迟实验，非组蛋白特性，螺旋-角-螺旋锌，Leu拉链螺旋-环-螺旋

12、，非组蛋白特异性结合DNA的不同结构模式，经常染色质和双色质，间隙染色质区分其形态特性，活性状态和染色质特性两种类型，即常数染色质和双色质特性。经常染色质：间隔核内染色质纤维是指在折叠压缩程度低、相对扩展的情况下用碱性染料染色时，产生浅色染色。1 .构成常数染色质的DNA主要是单序列DNA和普通重复序列DNA。2.处于经常染色质状态是基因转录的必要条件，不是充分条件。异染色质：指在中间包核内的染色质纤维折叠压缩程度高，相对聚合状态，用碱性染料染色时进行染色。异染色质可分为另一种结构异染色质：除克隆周期外，所有种类的细胞、整个细胞周期和DNA组装基本上没有比整个细胞周期更大的变化。复合二色：在特

13、定细胞类型或特定发育阶段，原始的一定染色质凝聚，失去基因转录活性，变成异种染色质。在雌性哺乳动物细胞的核内，两种x染色体中的一种在发育初期随机通过异种染色质形成失活，巴比妥，而性二色性的总量随细胞类型而变化，一般的胚胎细胞含量很少，高度专业化的细胞含量很多，说明随着细胞分化，更多的基因在聚集状态下关闭，不能再接近基因激活蛋白。一辆网球怎么包括2公里长的细线？人的每个体细胞内的DNA有2米长，每个染色体的平均DNA分子有5米左右，核直径只有5-8um。也就是说，如果从染色质DNA组合成染色体，网球上有一条2公里长的细线，压缩了近1万倍。，染色质的基本结构单位-核苷，盐处理前后染色质丝的电镜照片A

14、:自然结构：30nm的纤维素b:分解的珠子结构，核小体点：1。每个核小体单位有200bp左右的DNA链和组蛋白8内聚体，分子组蛋白H1，核糖体-念珠模型，核糖体点：2。构成组蛋白八聚体的圆盘核心粒子由H2A、H2B、H3和H4组蛋白两个等四个二聚体组成，核糖体-念珠模型，核糖体点：3.146bp的DNA分子超螺旋线圈组蛋白质八聚体1.75韩元。组蛋白H1对核粒子进一步结合20bpDNA，锁定核体DNA内外，稳定核体的作用。核小体-念珠模型，核小体要点：4。两个相邻的核小体连接DNA，典型长度为60bp，其他物种改为0-80bp。核小体-念珠模型，核小体亮点：5。组蛋白和DNA之间的相互作用主要

15、是结构性的，基本上不依赖核苷酸的特定序列。念珠模型、核小体、核小体核粒子的直径为10纳米，排成一行形成10纳米染色质丝。nucleolus和螺线管的结构，多级螺旋模型骨架-放射环结构模型，DNA nucleolus螺线管？-嗯？-嗯？-嗯？-嗯？染色体，染色质组装的早期过程是大多数科学家认可的，染色质组装多级螺旋模型，DNA nucleolus螺线管的超级螺线管染色体，第一结构，第二结构，附加螺旋，第三结构，第四结构，染色体18个复制环各以径向平面排列，在核基质(核骨架)中形成微带(第三结构)，约106个微带沿垂直轴形成子染色体。DNA nucleolus螺线管微带染色体，3节染色质结构和基因激活，染色质可根据功能状态分为活性染色质和非活性染色质。活性染色质：具有转录活性的染色质。约占基因总数的10%。非活性染色质：没有转录活性的染色质。大约占基因总数的90%。活性染色质的主要特征如下：1 .活性染色质首先发生在DNaseI敏感部位(指染色质中低DNaseI处理，切割是DNaseI敏感部位)，敏感部位是染色质中无核DNA片段，经常位于5，-启动子区域，长度100-200bp，早期转录中为RNA聚合酶、转录因子、调控因子提供结合部位。活性染色质很