細胞核與染色體 (2)ppt課件

1、第十章 細胞核與染色體第一節(jié) 核被膜與核孔復合體第二節(jié) 染色質(zhì)第三節(jié) 染色體第四節(jié) 核仁第五節(jié) 染色質(zhì)構(gòu)造和基因轉(zhuǎn)錄第六節(jié) 核基質(zhì)與核體l數(shù)目：通常一個，成熟的篩管和紅細胞0、肝細胞、心肌細胞(1-2、破骨細胞(650、骨骼肌細胞(數(shù)百l外形: 多呈球形或卵圓形l體積: 約占細胞總體積的10%l構(gòu)造：核被膜、核仁、核基質(zhì)、染色質(zhì)、核骨架l功能：遺傳、發(fā)育 第一節(jié) 核被膜與核孔復合體一、核被膜構(gòu)成：內(nèi)核膜 外核膜 核周隙外核膜：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一部分，胞質(zhì)面附有核糖體。核周隙：寬2040nm，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通內(nèi)核膜：光滑，與核纖層銜接，含核纖層蛋白B受體作用：天然選擇性屏障；介導物質(zhì)交換和信息交流l核纖層

2、：位于內(nèi)核膜的內(nèi)外表的纖維網(wǎng)絡(luò)，可支持核膜，并與染色質(zhì)及核骨架相連l核孔復合體l核被膜在細胞周期中的崩解與裝配：新核膜來自舊核膜，能夠有一種直徑200nm左右的單層小膜泡直接參與了核膜的構(gòu)成二、核孔復合體核孔由至少50種不同的蛋白質(zhì)構(gòu)成，稱為核孔復合體NPC普通哺乳動物細胞平均有約3000個核孔。細胞核活動旺盛的細胞中核孔數(shù)目較多，反之較少。在電鏡下察看，核孔是呈圓形或八角形，如今普通以為其構(gòu)造如fish-trap高度保守、如gp210和p62功能：核質(zhì)交換的雙向選擇性親水通道 雙向性：介導蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)運及RNA、RNP的出核轉(zhuǎn)運 雙功能：被動分散與自動運輸l經(jīng)過核孔的物質(zhì)自動運輸與信號序列

3、有關(guān)l核定位信號NLS：引導蛋白質(zhì)進入細胞核的一段信號序列。受體為importinl 第一個被確定的NLS是病毒SV40的T抗原，序列為：pro-pro-lyslys-lys-Arg-Lys-val。l NLS對銜接的蛋白質(zhì)無特殊要求，完成輸入后不被切除。l核輸出信號NES：引導RNP輸出細胞核，受體為exportinlRan蛋白，一類G蛋白，調(diào)理貨物復合體的解體或構(gòu)成lRNA及核糖體亞單位的出核轉(zhuǎn)運機制 第二節(jié) 染色質(zhì)一、染色質(zhì)的概念及化學組成1879年，W. Flemming提出Chromatin染色質(zhì)和染色體是在細胞周期不同階段可以相互轉(zhuǎn)變的形狀構(gòu)造組成：DNA、組蛋白、非組蛋白、少量R

4、NA 比例：1:1:0.6:0.1 一DNAl 3種序列：單一序列；中度反復序列1015；高度反復序列105。l3種構(gòu)像：B-DNA、Z-DNA、A-DNA 二組蛋白l帶正電荷，含Arg，Lys，屬堿性蛋白，共5種，分為：l 中心組蛋白：H2A、H2B、H3、H4l 銜接組蛋白：H1l構(gòu)造：高度保守，尤其是H4。lH1是多樣性，具有屬和組織特異性 三非組蛋白序列特異性DNA結(jié)合蛋白。 特性：1. 具多樣性和異質(zhì)性2. 能識別特異的DNA序列，識別與結(jié)合籍氫鍵和離子鍵3. 多功能性：協(xié)助DNA折疊；協(xié)助DNA復制；調(diào)理基因表達序列特異性DNA結(jié)合蛋白的不同構(gòu)造模型二、染色質(zhì)的根本構(gòu)造單位核小體核

5、小體：一種串珠狀構(gòu)造，由中心顆粒和連結(jié)線DNA兩部分組成，經(jīng)過酶消化實驗建立。 每個核小體單位包括約200bp的DNA、一個組蛋白中心和一個H1； 由H2A、H2B、H3、H4各兩分子構(gòu)成八聚體，構(gòu)成中心顆粒； DNA分子以左手螺旋纏繞在中心顆粒外表，每圈80bp，共1.75圈，約146bp，兩端被H1鎖合； 相鄰中心顆粒之間為一段60bp的銜接線DNA。三、染色質(zhì)包裝的構(gòu)造模型四、常染色質(zhì)和異染色質(zhì)間期核中染色質(zhì)可分為異染色質(zhì)和常染色質(zhì)異染色質(zhì)：間期染色質(zhì)最濃縮的方式稱之，它的轉(zhuǎn)錄是不活潑的異染色質(zhì)是在雌性哺乳動物的間期X染色體上發(fā)現(xiàn)的。一切雌性哺乳動物每個細胞中兩條X染色體中總有一條是永久

6、性地失活巴氏小體：雌性哺乳動物細胞中一條異固縮化的X染色體。人的胚胎發(fā)育到16天以后， 出現(xiàn)巴氏小體。常染色質(zhì)：與異染色質(zhì)相對 第三節(jié) 染色體真核生物的DNA包裝成為染色體染色體是指處于有絲分裂期的致密的染色質(zhì)一、中期染色體的形狀構(gòu)造組成：著絲粒、次縊痕、核仁組織區(qū)、隨體、端粒核仁組織區(qū)NORs：構(gòu)成核仁，位于染色體的次縊痕區(qū)，但并非一切的次縊痕都是NORs端粒telomere：由高度反復的短序列組成，高度保守作用：1. 維持染色體的穩(wěn)定性。2. 起細胞分裂計時器的作用。端粒核苷酸復制和基因DNA不同，每復制一次減少50100bp，其復制要靠具有反轉(zhuǎn)錄酶性質(zhì)的端粒酶來完成，正常體細胞缺乏此酶，

7、故隨細胞分裂而變短，細胞隨之衰老。l著絲粒和著絲點是兩個不同的概念，前者指中期染色單體相互聯(lián)絡(luò)在一同的特殊部位，后者指主縊痕處兩個染色單體外側(cè)與紡錘體微管銜接的部位。l著絲粒包含3個構(gòu)造域l1、著絲點動粒構(gòu)造域l 位于著絲粒的外表，包括三層板狀構(gòu)造和圍繞外層的纖維冠l2、中央構(gòu)造域l位于著絲粒構(gòu)造域的下方。其中含有高度反復的衛(wèi)星DNA。l3、配對構(gòu)造域l位于著絲粒構(gòu)造的內(nèi)層，中期兩條染色單體在此處相互連結(jié)。二、染色體DNA的三種功能元件復制起始位點：大多數(shù)染色體含有許多起始位點，保證整條染色體能快速復制著絲粒：保證復制后染色體的每份拷貝在細胞分裂時能被分配到每個子細胞中去端粒：位于染色體兩端，

8、含有反復的核苷酸序列，使染色體的末端能復制在細菌中，經(jīng)過環(huán)形DNA分析做為染色體，處理“末端復制問題。此外，端粒還能維護末端DNA免受核酸酶的消化三、核型與染色體顯帶1. 核型：即細胞分裂中期染色體特征的總和。包括染色體的數(shù)目、大小和形狀特征等方面。2. 帶型：染色體經(jīng)物理、化學要素處置后，再進展分化染色，使其呈現(xiàn)特定的深淺不同帶紋的方法四、宏大染色體1. 多線染色體： 由Balbiani(1881)發(fā)現(xiàn)于搖蚊幼蟲唾腺細胞，特點： 體積宏大，是由于核內(nèi)有絲分裂的結(jié)果 多線性 體細胞聯(lián)會 橫帶紋 膨突和環(huán)。在幼蟲發(fā)育的某個階段，多線染色體的某些帶區(qū)疏松膨大，構(gòu)成膨突puff，或巴氏環(huán)Balbia

9、ni ring。用H3-UdR處置細胞，發(fā)現(xiàn)膨突被標志，闡明膨突是基因活潑轉(zhuǎn)錄的區(qū)域。2、燈刷染色體 最早發(fā)現(xiàn)于魚類、兩棲類和爬行類卵母細胞減數(shù)分裂的雙線期，雙線期是卵黃合成的旺盛期。由于染色體主軸兩側(cè)有側(cè)環(huán)，狀如燈刷，故名燈刷染色體。側(cè)環(huán)是RNA活潑轉(zhuǎn)錄的區(qū)域。 第四節(jié) 核仁l核仁nucleolus見于間期的細胞核內(nèi)，是載有核糖體RNA基因的各染色體的部分聚集構(gòu)成的機構(gòu)區(qū)，呈圓球形，普通12個，有時多達35個。主要功能是轉(zhuǎn)錄rRNA和組裝核糖體單位l 普通蛋白質(zhì)合成旺盛和分裂增殖較快的細胞有較大和數(shù)目較多的核仁，反之核仁很小或缺如l核仁在分裂前期消逝，分裂末期又重新出現(xiàn)纖維中心(FC)：是被

10、致密纖維包圍的一個或幾個低電子密度的圓形構(gòu)造，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成的RNP，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。顆粒組分(GC)：由直徑15-20 nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。一、核仁形狀二、核仁的功能核糖體的生物發(fā)生，包括rRNA的合成、加工和核糖體亞單位的裝配一核糖體的構(gòu)造 含40%的蛋白質(zhì)、60%的RNA，由兩個亞單體構(gòu)成。 分為70S和80S兩種類型。 由大小兩個亞基構(gòu)成，只在以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時才結(jié)合在一同，肽鏈合成終止后，大小亞單位又解離。 核糖體并

11、不是單獨任務的，而是由多個甚至幾十個串連在一條mRNA分子上，稱多聚核糖體三 核仁周期在細胞周期中，核仁是一種高度動態(tài)的構(gòu)造，這種動態(tài)變化是rDNA轉(zhuǎn)錄和細胞周期依賴性的細胞進入有絲分裂時，核仁首先變形和變小，在中期和后期完全消逝，一切RNA合成停頓，進入末期后，核仁重建核仁機構(gòu)整合性的維持及有絲分裂后核仁構(gòu)造的重建都需求rDNA的活性 第五節(jié) 染色質(zhì)構(gòu)造和基因轉(zhuǎn)錄一、分類：活性染色質(zhì)，指具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)，占總基因10以下非活性染色質(zhì)，指沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)，占總基因90以上活性染色質(zhì)具有DNase超敏感位點，大部分位于基因5端啟動子區(qū)域，其本質(zhì)是一段長100200bp的DNA序列特異暴露

12、的染色質(zhì)區(qū)域，和一些非組蛋白相關(guān)，如HMG14、HMG17l活性染色質(zhì)的生化特點：l1、很少有H1與其結(jié)合l2、中心組蛋白乙?；潭雀遧3、H2B很少被磷酸化l4、H2A的變異少l5、含有HMG14、HMG17蛋白二、染色質(zhì)構(gòu)造與基因轉(zhuǎn)錄研討焦點：活性染色質(zhì)中超敏位點的構(gòu)成及RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄起始 活性染色質(zhì)與非活性染色質(zhì)的區(qū)域隔離 RNA聚合酶如何經(jīng)過與組蛋白結(jié)合的DNA模板進展轉(zhuǎn)錄1、疏松染色質(zhì)構(gòu)造的構(gòu)成DNA部分構(gòu)造的改動與核小體相位的影響組蛋白的修飾中心組蛋白的賴氨酸殘基乙酰基化組蛋白H1的磷酸化HMG構(gòu)造域蛋白的影響2、染色質(zhì)的區(qū)間性基因座控制區(qū)LCR：參與蛋白質(zhì)因子的協(xié)同作用，使啟

13、動子處于無組蛋白形狀，穩(wěn)定染色質(zhì)疏松構(gòu)造，使相關(guān)基因或基因簇表達加強，是很強的加強子隔離子：基因表達有位置性，能防止處于阻抑形狀與活化形狀的染色質(zhì)機構(gòu)域之間的構(gòu)造特點向兩側(cè)擴展的染色質(zhì)DNA序列，稱為隔離子3、染色質(zhì)模板的轉(zhuǎn)錄真核細胞中基因轉(zhuǎn)錄的模板是染色質(zhì)而不是裸露的DNA，RNA聚合酶被以為是用“核小體犁來抑制核小體的妨礙作用 第六節(jié) 核基質(zhì)與核體一、核基質(zhì)指在細胞核內(nèi)，除了核被膜、核纖層、染色質(zhì)與核仁以外的網(wǎng)架構(gòu)造體系核骨架是存在于真核細胞核內(nèi)真實的構(gòu)造體系核骨架與核纖層、中間纖維相互銜接構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)體系，是貫穿于核與質(zhì)的一個獨立構(gòu)造體系核骨架的主要成分是由非組蛋白的纖維蛋白構(gòu)成的，含有多種蛋白成分，另還含有少量RNA核骨架與DNA復制、基因表達及染色體的包裝與構(gòu)建有親密關(guān)系二、核