医学细胞生物学课件 细胞核2014

1、细胞核是真核细胞中最大和最重要的细胞器功能概述：1。遗传物质储存、复制和转录的地方；2.细胞生命活动的控制中心；真核生物和原核生物的最大区别是：核材料区域化；1.保护细胞核中的DNA不受损伤，并确保遗传稳定性；2.在时间和空间上分离基因信息的转录和翻译。数量：单核(大多数细胞)、双核(肝、肾、软骨细胞)、多核(破骨细胞、骨骼肌细胞等)。)，无籽(成熟红细胞)，大小：高等动物中直径为510米的细胞，生长旺盛；细胞核较大的细胞，如卵子和肿瘤细胞，可分化为成熟细胞；细胞核较小的细胞，通常通过核质比来表达，细胞核的数量、大小和形状也可以表达。多样，大多为圆形或椭圆形；它与细胞的形状、类型和发育时期有关

2、。核膜染色质核仁核基质，间期核结构主要由四部分组成，第一个核膜，也称为核膜，核膜的化学成分，核膜的结构，核膜的功能，核膜的化学成分，主要是蛋白质(65u%)，在DNA和RNA中可能有少量的酶和脂类，它们与内质网相似，但它们的含量不同。第二，核膜的结构*。电镜下，核膜由内膜、外膜、核周间隙、核孔复合体和核纤维层组成。(1)外膜与粗面内质网膜连续，外表面附着有核糖体，外表面附着有细胞骨架成分，起到固定细胞核和维持细胞核形状的作用。(2)核蛋白体不附着在内膜上，核纤维层附着在支持核膜的核表面上。(3)核周空间内外核膜之间的腔与内质网腔相连，内含多种蛋白质和酶。(4)核孔复合体核孔：内外核膜融合时形成

3、的环形开口的数量：每个哺乳动物细胞30，004，000个细胞，蛋白质合成强，有大量核孔。在电子显微镜下，核孔是由多种蛋白质以特定方式排列而成的复合结构，称为核孔复合体(NPC)。NPC由四个部分组成：细胞质环、核环、径向柱状亚单位、环状亚单位内部亚单位的中央栓塞、核孔复合体的结构*:普遍接受的鱼-陷阱结构模型、核孔复合体的模型图、侧视图、核孔复合体的化学组成：主要由蛋白质(核孔蛋白)组成，Nup的特征在进化中高度保守，且大多数含有一簇FG重复序列F:苯丙氨酸G:甘氨酸。(5)核膜的概念*:核膜是由位于内核膜内侧和染色质之间的高电子密度纤维蛋白组成的网状层状结构。它只存在于间期核，分裂时解体。核

4、纤维层的化学组成：层粘连蛋白(属于中间纤维蛋白)哺乳动物细胞中有三种层粘连蛋白C层粘连蛋白B，以及核纤维层的功能* 1。核纤维层在细胞核中起支架作用。核纤维层与核膜的解体和重建密切相关。层粘连蛋白A和层粘连蛋白C分散在细胞质中，层粘连蛋白B与核膜泡结合。核纤维层和染色质浓缩成染色体相关间期，染色质与核纤维层紧密结合，不能螺旋成染色体；在分裂前期，核纤维层解聚，染色质和核纤维层的结合消失，染色质浓缩成染色体。4.核纤维层参与了DNA的复制。利用非洲爪蟾卵母细胞的重组系统，发现没有核纤维层的重组核不能复制DNA，表明核纤维层参与了DNA的复制。3.核膜的功能*，核膜为基因表达提供了时空隔离屏障，在

5、时间和空间上将DNA复制、核糖核酸转录和蛋白质翻译分开，为遗传物质建立了稳定的活性环境；它确保了核糖核酸在输入到cy之前可以被处理和修饰，2。核膜参与蛋白质合成，3。核孔复合体控制核和细胞质之间的物质交换。核孔复合体是一个双向亲水通道，介导核与细胞质之间的物质交换。有两种运输方式：被动运输和主动运输。在静态下，核孔中心有一个直径为910纳米的亲水通道，直径小于10纳米的水、无机离子、小分子和物质原则上可以自由通过。通过核孔复合体的主动运输大多数生物大分子的核质量分布需要核孔复合体的主动运输。它具有很高的选择性，表现在以下三个方面：核孔复合体的孔径是可调的，主动传输的功能直径大于被动传输的功能直

6、径，后者为1020纳米，可以调节到26纳米。核孔复合体的主动转运是一个信号识别和载体介导的过程，消耗能量。核输入，它有两个功能：核输入和核输出：各种酶的核输出，组蛋白和核糖核酸复制和转录所需的核糖体蛋白：核糖核酸，核糖核酸，核糖体大小亚单位等。1.亲核蛋白*(亲核蛋白)的核输入：指在细胞质中的游离核糖体上合成并通过核孔转运到细胞核中发挥作用的蛋白。游离核糖体和亲核体通常具有特殊的氨基酸信号序列，其在定向和定位中起作用，并确保蛋白质通过核孔复合体进入细胞核。这种特殊的信号序列被称为核定位序列* (NLS)。NLS特征：含有48个氨基酸的短肽序列在亲核体上与NLS不同，但它富含碱性氨基酸(赖氨酸、

7、精氨酸)。通常，脯氨酸NLS可以位于亲核体的任何部分，并且在引导亲核体完成核输入后不会被去除。-前-赖氨酰-赖氨酰-精氨酸-赖氨酰-缬氨酰-缬氨酰-缬氨酰-缬氨酰-缬氨酸-正常的抗原聚集在细胞核内，突变的T抗原分布在细胞质内，病毒的T抗原分布在宿主细胞内，亲核蛋白转运的条件性核定位序列()受体(核输入蛋白)核输入受体冉：一种GTP结合蛋白，亲核蛋白的核输入过程，2。核糖核酸和核糖体亚单位的核输出，第二节染色质和染色体，染色质：是间期细胞遗传物质的存在形式，由脱氧核糖核酸、组蛋白、非组蛋白和少量染色体组成。染色体：是指有丝分裂或减数分裂过程中复制后染色质反复缠绕和浓缩形成的条状或棒状结构。染色质

8、和染色体是细胞周期不同阶段遗传物质的不同表现。丝状，分散在细胞核中有利于遗传信息的复制和表达，间期染色质、中期染色体、条带或杆状结构有利于遗传物质的平均分布，染色质从破裂的细胞核中溢出，中期染色体、染色质和染色体组成*: DNA组蛋白非组蛋白核糖核酸，数量少，含量随细胞的生理状态而变化，染色质成分稳定，占总染色质的98%，染色质与染色体的比例约为1: 1。1.真核生物的DNA序列分为三种类型的单序列(单拷贝序列)。通常，基因组中只有一个或几个拷贝。大多数编码蛋白质(酶)的结构基因属于单一序列。(DNA遗传信息的载体，中度重复序列：重复数在10105之间，序列长度从几百个碱基到几千个碱基不等。它

9、们大多是非编码序列，构成基因间或基因间间隔序列，在基因表达调控中发挥重要作用。少数基因具有编码功能，如rRNA基因、tRNA基因、组蛋白基因、核糖体蛋白基因等。高度重复序列：重复次数超过105次，分布在染色体的着丝粒区和端粒区，长度通常为几十个碱基。一些高度重复的序列是分散的，而另一些是串联重复的。它们不能被转录，这主要是维持染色体结构的结构基因的间隔，可能与减数分裂过程中同源染色体的结合有关。，2。一个功能性染色质DNA必须有三个功能序列*，人类：GGGTTA，(2)组蛋白，1。组蛋白的特征真核染色质的基本蛋白，富含碱性氨基酸，如带正电荷的精氨酸和赖氨酸，可与带负电荷的DNA紧密结合(非特异

10、性结合)。2.组蛋白的分类：组蛋白有5种，根据其功能可分为两类：核小体组蛋白H2A、H2B、H3和H4；八聚体的形成有助于在没有物种和组织特异性的情况下将DNA卷曲成核小体结构，而在进化中高度保守的H1组蛋白稳定了核小体，并且具有与核小体的进一步包装相关的某些物种和组织特异性。3.组蛋白*的功能有助于折叠和包装脱氧核糖核酸形成染色体，保护脱氧核糖核酸免受酶消化，抑制脱氧核糖核酸的复制和转录，而组蛋白乙酰化和磷酸化等化学修饰可以改变组蛋白的电荷性质，削弱组蛋白和脱氧核糖核酸之间的结合力，有利于脱氧核糖核酸的复制和转录。甲基化可以增强组蛋白和DNA之间的相互作用，抑制DNA的复制和转录。(3)非组

11、蛋白，概念：组蛋白以外的染色质结合蛋白的一般特征：含量少，种类多，在不同组织和细胞中的类型和数量不同，以及特定的DNA序列结合功能*:辅助DNA折叠，启动和促进DNA复制，调节基因转录，2。常染色质和异染色质，根据染色质螺旋度和间期核功能状态的不同，可分为：常染色质异染色质，常染色质和异染色质*的异同，以及相同点：化学本质相同，但只是不同功能状态的染色质的不同构型，在一定条件下可以相互转化。异染色质可分为两种类型：组成型异染色质是指在所有类型细胞的细胞周期中(复制期除外)浓缩的异染色质。由高度重复的DNA序列组成，它不转录或编码蛋白质。它们大多分布在着丝粒、端粒、次级收缩和染色体的其他部分。异

12、染色质仅在某些细胞类型或某些发育阶段被浓缩和灭活，但在其他阶段作为常染色质被释放。总量的变化与细胞类型有关，胚胎细胞较少，高分化细胞较多。雌性哺乳动物体细胞核中的X染色质(巴氏小体)是一种兼性异染色质，巴尔小体。第三，染色质聚集成染色体*并拉伸染色质纤维。(1)核小体是核小体染色质的基本结构单位，是染色体组装的初级结构，是一个直径约10纳米的盘状粒子。核小体的组成*:脱氧核糖核酸：大约200个碱基，146个碱基；螺旋组蛋白八聚体1.75倍，称为核心脱氧核糖核酸60bp连接的相邻核小体，称为连接的DNA(长度变化很大)；组蛋白八聚体：一种组蛋白：一种，核小体珠的形成将DNA分子的长度压缩了约7倍

13、；(2)核小体进一步螺旋成螺线管，螺线管是染色质的二级结构。在组蛋白H1的帮助下，它是由螺旋核小体珠状结构形成的中空结构，每圈有6个核小体。螺线管的形成具有30纳米的外径和11纳米的间距，这使得核小体珠状结构压缩了大约6倍。组蛋白H1位于螺线管内部，这是螺线管形成和稳定的关键因素。30纳米染色质纤维被核小体珠状包裹。电镜下，间期核中的大多数染色质是一种30纳米的染色质纤维。(3)螺线管被进一步包装到染色体中。关于螺线管如何被进一步包装成染色体有两种模型：支架-径向环结构模型，1。多级螺旋模型*一级结构：核小体，直径为10纳米的二级结构：螺线管，直径为30纳米的三级结构：超级螺线管，直径为0.2

14、0.4微米的四级结构：染色质，这是由Laemmli等人(1977)在大量实验结果的基础上首次提出的。他们用2mol氯化钠和肝素处理HeLa细胞的中期染色体，在去除组蛋白和大多数非组蛋白后，他们在电子显微镜下看到由非组蛋白组成的染色体骨架和从骨架延伸出的无数的DNA环。，2。染色体骨架-放射性环模型*一级结构：核小体二级结构：螺线管(30纳米纤维)高级结构：环结构和染色质高级结构的组装过程：螺线管进一步折叠成一系列环结构，环的基部与中央染色体骨架相连。每18个环排列在一个径向平面上，形成一个微带。大约106条微带沿纵轴排列形成染色质。染色体骨架-放射性环模型；4.染色体形态结构。中期染色体高度凝

15、集，具有明显的形态和结构特征，可作为染色体一般形态和结构的标准。中期染色体由两个由着丝粒连接的姐妹染色单体组成：着丝粒、大收缩标记、小收缩标记、端粒、卫星等。(1)着丝粒，(1)主要收缩标记：中期染色体的两个姐妹染色单体的连接处向内凹陷，并有浅色的收缩标记。着丝粒：指位于主收缩区的染色质部分，由高度重复的异染色质组成。着丝粒将染色体分为两臂，中期染色体根据着丝粒的位置分为四种类型。位于着丝粒两侧的动粒盘状结构由蛋白质组成，蛋白质是细胞分裂过程中纺锤体动粒微管的附着位点，参与染色体的运动和分离。着丝粒-动粒复合体、中期染色体、着丝粒-动粒复合体：由着丝粒和动粒组成的复合结构介导纺锤体丝和染色体的

16、结合，包括三个结构域：动粒结构域的中心结构域配对结构域和动粒结构域：盘状结构，由蛋白质组成，是纺锤体动粒微管的附着位点。中心结构域：位于活动结构域内，是复合体的主体，由富含高度重复序列的异染色质组成。配对区域：在中央区域的内表面，是两个染色单体相互连接的区域。在电子显微镜下，游动细胞具有三层板状结构，游动细胞和着丝粒之间的比较*、(第三)次级收缩，这意味着除了主收缩标记之外，一些染色体上轻度染色的收缩部分的数量、位置和大小可用作识别染色体的标记。位于某些染色体末端的球形或杆状结构主要由异染色质组成，异染色质通过二级收缩区与染色体的主要部分相连，这也是染色体识别的重要特征之一。(4)卫星，人类染色体带卫星：所有1315、21和22号染色体都是近端着丝粒，卫星染色体的二级收缩区含有多拷贝rRNA基因(除5SrRNA外)。它是一个染色质区域，具有组织核仁形成的能力，与核仁形成有关。这个区域被称为核仁组织区。(5)端粒是染色体末端的特殊位点，由端粒DNA和蛋白质组成。端粒DNA不含基因，由富含G的短串联重复序列组成，在进化中高度保守。人类：(GGTTA) n、端粒功能：确保染色体末端完全复制，在染色体