基础医学细胞生物学PPT课件-细胞核.ppt

1、,Medical Cell Biology,主讲 井长勤 Contact meE-mail： jingchangqin ,Chapter 13 细胞核(2) (nucleus),染色单体,次缢痕,短臂（p）,长臂（q）,染色质与染色体是同一物质在不同时期的表现形式。,含高度重复DNA,主缢痕（初级缢痕）,着丝粒,外层,中层,内层,纺锤体微管,姐妹,着丝点（动粒）,随体,常染色质区,异染色质区,四、染色体的形态特征,染 色 体,染 色 体,染 色 体,14q32.33,染色体的四种类型：,p,q,着丝粒,1/25/8,p,q,5/87/8,7/8,次缢痕,随体,近端部,

2、端部, 末端处,中央着丝粒染色体,亚中着丝粒染色体,近端着丝粒染色体,中部,亚中部,染 色 体,井长勤 生物技术教研室 ,核型：一个体细胞内的全套染色体。 核型模式图：一个体细胞内的全套染色体按其相对恒定的形态特征排列的图象。,五、核型和带型,人类体细胞的正常核型,A组 B组 C组 D组 E组 F组 G组,亚中着丝粒染色体,中央着丝粒染色体,4 5,亚中着丝粒染色体、无随体,6 12、X,亚中着丝粒染色体,13 15,近端着丝粒染色体、有随体,亚中着丝粒染色体,中央着丝粒染色体,19 20,中央着丝粒染色体,21 22、Y,近端着丝粒染色体、有随体,Y染色体略大、长臂平行伸展、无随体,正常男性

3、：46，XY,正常女性：46，XX,染 色 体,显带染色体：,3 2 1,1 2 3 4,用特殊的染色方法使染色体沿其长轴显示出明暗交替或染色深浅不同的横纹带。,正常人体细胞染色体带型模式图,染 色 体,染 色 体,临床特征 中度或重度智力低下；头大、方额、长脸、下颌大而突起；大耳朵、有语言障碍，性情孤僻,图 脆性X染色体患者特征,染 色 体,Prader-Willi syndrome ,低智力-性机能减退-肥胖综合征,智力低下，过度肥胖，身材矮小，通常是小手小足。,Angelman syndrome(快活木偶综合征), 表现为特殊面容，大嘴，呆笑，红面颊，步态不稳，癫痫和严重智力低下。,de

4、l(15)(q11- q13)。当患儿缺失的15号染色体来自父亲，则表现为PWS，若来自母亲，则表现为AS。,第三节 核基质,核基质(nuclear matrix) 是间期细胞核内，除去染色质和核仁之外的由纤维蛋白构成的核内网架体系的均质物质,结构上与细胞骨架相联系,又称核骨架。,核基质的基本形态与细胞质内的细胞骨架很相似；间期核的核基质纤维呈精细的三维网状结构核基质主要成分是非组蛋白性的纤维蛋白，主要是含硫蛋白,核基质的 基本成分,蛋白质（90% ）,主要是非组蛋白的纤维蛋白，相当部分为含硫蛋白，分子量4060KD.,少量RNA和DNA,核基质,核基质的功能,对间期核内DNA的空间构型起着支

5、撑和维系作用并参与 DNA包装和染色体的构建。 与DNA的复制有关，是DNA复制的支架。 DNA转录RNA的落脚点在核基质上。对转录下的RNA进行加工。 参与基因表达的调控，基因只有结合于核骨架上才能进行转录。 参与细胞分裂。 参与细胞分化。,第四节 核 仁,细胞核中形成核糖体的结构 光镜下为细胞核中均质 无包膜的球形小体。 一个或多个，位于核中央或边缘。,在细胞核中呈均质的球状体。 一般位于核中心，也有为了便于物质运输，核仁移到核被膜边缘，称核仁趋边。 核仁的大小,数目随着细胞类型及生理状态不同而异。蛋白质代谢旺盛时，核仁明显，此时核仁变大；蛋白质合成静息状态，核仁萎缩。 有丝分裂前期核仁消

6、失，末期重新出现。 丧失核仁或核仁功能受抑制的细胞中，细胞寿命不长。,核 仁,一、核仁的结构,在电镜下，核仁有以下部分组成: 染色质 纤维结构 颗粒成分 核仁基质,1.核仁染色质,核仁染色质,核仁周围染色质： (NAC),核仁内染色质： (INC),包围在核仁周围的染色质，高度螺旋，属异染色质。,伸入核仁内的染色质，处于非螺旋状态，属常染色质，载有rRNA基因（rDNA）此段DNA称核仁组织区（NOR）它是形成核仁的部位。,核仁的结构,人类的rRNA基因位于13、14、15、21、22号5对染色体的端部。分裂末期，这5对染色体端部先形成1个小的核仁，然后很快长大，融合而成1个大的核仁。,何为核

7、仁组织区？,核仁组织区(NOR):是存在于细胞内特定染色体次缢痕处，含有主要rRNA（18S和28S rRNA ）基因的一个染色体区段。,核仁的结构,核仁组织区（NOR）,人类有5对染色体（D组：13、14、15；G组：21、22）上存在核仁组织区，它们都是短臂上带有随体的染色体这些染色体称核仁组织者染色体。其短臂末端与随体之间有染色质细丝相连（DNA袢环），上含转录rRNA基因它可指导rRNA的合成。,核膜,核仁,含有rDNA的10个伸展的间期染色体袢环进入核仁中,机械剪切,分离的含有不完整染色体袢环的核仁,核仁的结构,有丝分裂时核仁为什么会消失?,2.纤维结构, 510nm细丝，是核仁内电

8、子密度最高的区域，位于浅染区的周围。含有正在转录的rRNA分子。,3.颗粒成分,位于核仁的周边部分，电子密度较高，颗粒 1520nm。为成熟核糖体亚单位的前体颗粒。,核仁的结构,核仁的结构,4 . 核仁基质 nucleolar matrix 低电子密度、无定形的蛋白质液体物质，为上述三种结构的存在环境。,二、核仁的功能,主要功能：合成核糖体亚基。,主要合成核糖体RNA和装配核糖体大小亚基。 rRNA的合成、加工和成熟 rRNA基因初级RNA转录本（45srRNA） 28srRNA、18srRNA、5.8srRNA 装配核糖体。 核糖体的组装 rDNArRNA 与核仁蛋白质结合 80s核糖核蛋白

9、颗粒加工形成核糖大小亚单位细胞质蛋白质合成。,rDNA,rRNA,转录的起点,转录的终点,RNA聚合酶,蛋白质颗粒,rDNA,rRNA(45S rRNA前体),颗粒状 (18s,5.8s ,28srRNA）,核糖体的亚基,核仁的功能,核仁的功能,核仁的功能,三、核仁周期 (nucleolar cycle),核仁随细胞周期的进行而呈现周期性变化(形成和消失)。 细胞从间期进入分裂时，染色质浓缩形成染色体，含有rRNA基因的染色质袢环逐渐缩回到染色体，核仁的纤维成分和颗粒成分均分散在核质中，整个核仁先是缩小继而消失。 细胞分裂结束时，在新生的子代细胞中，染色体含rRNA基因的核仁组织区解旋和伸展，

10、重新开始形成核仁。,间 期,细胞有1个或多个核仁。,分 裂 期,染色质浓缩、rRNA合成停止，rDNA袢环逐渐缩回到染色体，核仁缩小继而消失。,细胞分裂期后末期,核仁组织者染色体解旋，rDNA伸展成袢样，在酶的作用下合成rRNA，经积累和包装rDNA袢环周围又组建成新的核仁。,核仁(有),核仁(消失),核仁(再现),核仁周期,形态结构和功能异常与细胞病变 高核质比：染色体数目异常（如超二倍体）、DNA含量异常。 核被膜变化：核被膜增厚，且呈不规则状，出现小囊泡。 核仁改变：核仁大，数目多，核仁染色深，核仁组织中心作为诊断指标。 染色体病 常染色体数目异常性染色体数目异常 染色体结构畸变染色体异

11、常与肿瘤,细胞核与疾病,细胞核是遗传物质DNA存在的主要场所。核的功能主要是遗传物质的复制和遗传信息的表达。,第五节 细胞核的功能,一、 生物遗传信息的贮存,部分生物细胞中DNA含量和碱基对数（C值矛盾， C value paradox),大肠杆菌 0.0047 4 106,水 母 0.33 6.7 108,乌 贼 4.5 2.6 109,果 蝇 0.36 1.1 108,海 胆 1.58 8.2 108,爪 蟾 7.50 2.5 109,大 鼠 6.00 2.9 109,人 5.16 3.2 109,二、DNA复制,DNA复制 : DNA分子合成一个与自己相同的DNA分子的过程。其结果DNA

12、含量增加一倍。,（一）DNA复制的基本形式和过程,1 . DNA复制的基本形式 半保留复制,1,解旋2条单链。,2,分别以2条单链为模板按碱基配对原则形成与亲代DNA分子相同的两条子链。每条子链中一条多核苷酸链是亲代DNA分子即模板链，另一条是互补合成的。,2 . DNA复制的基本过程,复制起始点,复制叉,复制起始点,复制叉,先导链,后导链（延迟链）,RNA引物,岗崎片段,RNA引物：长度一般为412个核苷酸。引物的出现可能提高DNA复制的无差错性。,(1)、DNA聚合酶：作用是将脱氧核苷酸连接成DNA。,DNA复制所需的引物,DNA复制所需的酶和蛋白质,（二）DNA复制所需的引物、酶和某些蛋

13、白,大肠杆菌 聚合酶,DNA聚合酶 I,DNA聚合酶 II,DNA聚合酶 III,将岗崎片段5端上的RNA引物切除。此外对DNA复制起校正作用（proofreading)，并在DNA损伤修复中也起重要作用。,作用机制不详。,DNA复制所必须的酶，作用除与DNA聚合酶 I有类似作用外，还有一些其它独特的机能。,DNA,DNA聚合酶 ,DNA聚合酶,DNA聚合酶,DNA聚合酶,DNA聚合酶,：DNA复制时所需要的酶。,： DNA损伤修复时起作用。,：存在线粒体，只对线粒体DNA复制起 作用。,作用机制不详。,DNA复制校正作用,免错机制,改错机制（失配修复机制）,引发酶作用：催化RNA引物的合成。

14、引发酶催化前要与多种蛋白质结合共同构成一个复合体引发体。,引发体有三种蛋白质,dnaA,dnaB,dnaC,(2)引发酶和引发体,(3)DNA连接酶:能催化一段DNA链的5磷酸根与另一段DNA的3OH形成磷酸二酯键，使两段DNA连接起来。此外，在DNA修复中亦起重要作用。 。,(4)DNA解链酶：解开DNA双链。解链时需ATP供能。,(5)单链DNA结合蛋白（SSB）:与被解开的DNA单链结合，使其不再缠结而便于作模板去螺旋稳定蛋白（HDP)。,与复制有关的另外两种酶,拓扑异 构酶,端粒酶（端粒末端 转移酶）,拓扑异构酶I,拓扑异构酶II,切断DNA双链中的一股,使DNA解链旋转时不致缠结，待

15、张力解除后又把切口封闭。,稳定螺旋结构；当复制完毕时，使着丝粒处连锁着的两个DNA分子分离。,保证真核细胞内线性DNA的复制进行得彻底和完善。,三 、基因的表达,DNA转录是将DNA信息传给RNA的过程, 在哺乳动物中仅有少数DNA能被转录。 真核细胞的转录酶系统 RNA聚合酶：45srRNA，最终转录产物是18s、28s、5.8sRNA。 RNA聚合酶：hnRNA(核不均一RNA），最终转录产物是mRNA。 RNA聚合酶：tRNA前体和5SrRNA, 最终产物是tRNA和5srRNA。,转录的基本过程,RNA,加帽（转录早期） 5末端带帽7-甲基-鸟苷 (m7-G5ppp5Xp)的 “G”帽,其作用可能是防止外切酶水解作用,帮助mRNA与小亚基结合。,转录后加工,mRNA前体（hnRNA)加工。,加尾（polyA) (转录完成进行 其作用可能与mRNA出核过程有关。,剪接： 断裂基因（split gene):内含子(intron)和外显子(exon)。,rRNA前体加工 tRNA前体加工,1.Explain the followi