細胞核與染色體

關于細胞核與染色體第2頁,共66頁，2024年2月25日，星期天典型的細胞核結構示意圖第3頁,共66頁，2024年2月25日，星期天主要內容

核被膜與核孔復合體染色質染色體核仁第4頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)核被膜與核孔復合體1核被膜是雙層膜結構膜厚：7.5nm外核膜：來源于內質網，附有核糖體；核周隙：寬20-40nm，與ER腔相通；內核膜：表面光滑，內表面有核纖層以及特異蛋白；第5頁,共66頁，2024年2月25日，星期天核纖層：內核膜內表面的纖維網絡，支持核膜，并與染色質、核骨架相連；核孔：核的內外膜在在一些位點融合形成的環(huán)狀開口，直徑80-120nm。第6頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共66頁，2024年2月25日，星期天2核孔復合體組成：至少由100多種蛋白質組成；數(shù)量：一般哺乳動物細胞約3000-4000個核孔；大小：120-150nm；結構模型

：捕魚籠式（fish-trap）；

Gp210位于孔膜區(qū)，功能包括：介導核孔復合體與核被膜連接；在介導核被膜融合形成復合體時起重要作用；在介導核質交換時起作用。

p62是一類功能性的核孔蛋白，可能直接參與核質交換。第8頁,共66頁，2024年2月25日，星期天3捕魚籠式核孔復合體組成胞質環(huán)：位于核孔邊緣的胞質面一側，從環(huán)上向胞質伸出8條呈對稱分布的短纖維，又稱外環(huán)；核質環(huán)：位于核孔邊緣的核質面一側，環(huán)上對稱地連有8條細長的纖維，又稱內環(huán)；輻：由核孔邊緣伸向中心，呈輻射狀八重對稱；柱狀亞單位腔內亞單位環(huán)帶亞單位中央栓：又稱中心顆粒，位于核孔的中心，呈顆粒狀或棒狀。第9頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

核孔復合物的結構模型

第10頁,共66頁，2024年2月25日，星期天4核孔復合體的功能—核質間的物質轉運小分子的轉運—被動擴散大分子的轉運—主動運輸?shù)?1頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

小分子的轉運—被動擴散

核孔有效直徑9-10nm左右，擴散速度與分子量成反比。小于5×103的可自由進入，大于60×103的不能進入。第12頁,共66頁，2024年2月25日，星期天金顆粒標記的核蛋白穿越核孔第13頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

大分子的轉運—主動運輸

主動運輸?shù)倪x擇性：

(1)對顆粒大小的限制，一般可達10-20nm，核孔復合體的有效直徑是可以調節(jié)的；

(2)主動運輸是信號識別和載體介導的過程，需要ATP；

(3)具有雙向性。

第14頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

核定位信號（NLS）：引導蛋白進入細胞核，4-8個氨基酸組成；

協(xié)助蛋白質：如importin，Ran

。

第15頁,共66頁，2024年2月25日，星期天親核蛋白質從細胞質向細胞核轉運過程示意圖第16頁,共66頁，2024年2月25日，星期天爪蟾卵母細胞核質蛋白注射試驗第17頁,共66頁，2024年2月25日，星期天主要內容

核被膜與核孔復合體染色質與染色體核仁第18頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)染色質與染色體1概念

染色質：是指間期細胞核內由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復合結構，是間期細胞遺傳物質存在的形式。

染色體：是細胞在有絲分裂時遺傳物質存在的特殊形式，是間期細胞染色質結構緊密包裝的結果。第19頁,共66頁，2024年2月25日，星期天2染色質的化學組成組成：DNA、組蛋白、非組蛋白、少量RNA。比例：1:1:(1-1.5):0.1染色質DNA

以DNA序列重復的頻率分為三類：

單一序列

中度重復序列

高度重復序列第20頁,共66頁，2024年2月25日，星期天3染色質蛋白質—組蛋白和非組蛋白組蛋白

概念：構成真核生物染色體的基本結構蛋白，富含帶正電荷的賴氨酸和精氨酸。

五種：H1，H2A，H2B，H3，H4；

帶正電荷，堿性蛋白；

非特異性地與DNA結合。第21頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

非組蛋白

概念：染色體上與特異DNA序列相結合的蛋白質。

帶負電荷，酸性蛋白；

有種屬和組織特異性；

整個細胞周期都合成，組蛋白只在S期合成；第22頁,共66頁，2024年2月25日，星期天4染色質的基本結構單位—核小體

組成

一個組蛋白八聚體:4個二聚體，H2A，H2B，H3，H4

一個H11.75圈DNA超螺旋鏈，約146個bp

處理前后的染色質絲電鏡照片第23頁,共66頁，2024年2月25日，星期天5染色質包裝的結構模式染色質包裝的多級螺旋模型

一級結構：核小體

二級結構：螺線管

三級結構：超螺線管

四級結構：染色單體第24頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

一級結構：核小體組成：DNA1.75圈約146個bp

組蛋白八聚體一個第25頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

二級結構：螺線管以直徑30nm染色質纖維的形式存在在Ｈ1參與下形成每周含６個核小體核小體壓縮6倍第26頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

核小體和螺線管的結構

第27頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

三級結構：超螺線管直徑400nm圓筒狀結構壓縮40倍第29頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

四級結構：染色單體超螺線管再一次折疊螺旋化2-10um壓縮5倍第30頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第31頁,共66頁，2024年2月25日，星期天螺旋模型一級結構7～10×二級結構—螺線管6×三級結構—超螺線管40×四級結構

—染色單體5×第32頁,共66頁，2024年2月25日，星期天1號染色體中的DNA包裝倍數(shù)

第33頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第34頁,共66頁，2024年2月25日，星期天6常染色質和異染色質常染色質：間期核內染色質纖維折疊壓縮程度低，處于伸展狀態(tài)，用堿性染料著色淺的染色質。異染色質：間期核中，染色質纖維折疊壓縮程度高，處于聚縮狀態(tài)，用堿性染料染色時著色深的染色質。

結構異染色質

兼性異染色質第35頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

結構異染色質

整個細胞周期中處于凝集狀態(tài)的染色質。多位于著絲粒、端粒和染色體臂的凹陷部位，合成于S期。

兼性異染色質在一定細胞類型、一定發(fā)育階段，原來的常染色質聚縮，凝集成異染色質狀態(tài)。

——X染色體失活第36頁,共66頁，2024年2月25日，星期天深染區(qū)：異染色質，淺染區(qū)：常染色質第37頁,共66頁，2024年2月25日，星期天常染色質與異染色質比較常染色質異染色質堿性染料染色著色淺著色深形態(tài)解旋的細纖維絲卷曲成粗大顆粒部位核中央核邊緣功能活躍地復制轉錄轉錄不活躍

第38頁,共66頁，2024年2月25日，星期天7染色體的結構著絲粒次縊痕核仁組織區(qū)隨體端粒

第39頁,共66頁，2024年2月25日，星期天著絲粒區(qū)

著絲粒（centromere）:連接兩個姐妹染色單體，主縊痕的中心部位，為中期染色體的主要功能結構域，是高度重復的異染色質結構。

動粒（kinetochore）:位于主縊痕處兩條染色單體的外側表層部位，由蛋白質組成，是紡錘絲微管的聚合中心之一。

第40頁,共66頁，2024年2月25日，星期天染色體分類：根據(jù)著絲粒在染色體上的位置

中著絲粒染色體

近中著絲粒染色體

近端著絲粒染色體

端著絲粒染色體第41頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第42頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

次縊痕

染色體上主縊痕以外的縊縮狹窄部位；

數(shù)量，位置、大小相對恒定，可作為鑒別特定染色體的一個標志。

第43頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第44頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

核仁組織區(qū)

位置：位于染色體的次縊痕部位；

含有編碼核糖體的rRNA基因；

功能：在間期締合核仁。第45頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

隨體

位置：位于染色體末端的球形染色體節(jié)段

是鑒別染色體的一個重要標志——通過次縊痕與染色體主體部分相連第46頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

端粒

是染色體末端富含Ｇ的重復序列；

作用：維持染色體的穩(wěn)定性保證染色體DNA的完全復制參與染色體在核內的空間排布起細胞分裂計時器的作用第47頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第48頁,共66頁，2024年2月25日，星期天8染色體的核型和帶型核型（karyotype）：染色體組在有絲分裂周期的表現(xiàn)，包括染色體的數(shù)目、大小和形態(tài)特征。帶型（band）：染色體經過一定的處理，其中的非組蛋白和DNA所呈現(xiàn)的特定帶紋。

Q、G、C、R、F帶等現(xiàn)帶法第49頁,共66頁，2024年2月25日，星期天染色體核型第50頁,共66頁，2024年2月25日，星期天A-TG帶G-CR帶第51頁,共66頁，2024年2月25日，星期天正常男人顯帶核型模式圖第52頁,共66頁，2024年2月25日，星期天人類G帶核型（顯示染色體上富含AT的序列）第53頁,共66頁，2024年2月25日，星期天人類Q帶核型（Q帶與G帶相似）第54頁,共66頁，2024年2月25日，星期天C顯帶核型圖

第55頁,共66頁，2024年2月25日，星期天是真核細胞間期核中最明顯的結構，光鏡下為均質、無包膜的球形小體；核仁的數(shù)目、大小和形狀隨生物的種類、細胞的類型和細胞代謝狀態(tài)的不同而變化；第三節(jié)核仁第56頁,共66頁，2024年2月25日，星期天1核仁的超微結構

纖維中心致密纖維組分顆粒組分第57頁,共66頁，2024年2月25日，星期天細胞核仁的電鏡圖第58頁,共66頁，2024年2月25日，星期天纖維中心

是致密纖維包圍的低電子密度的圓形結構，主要成分為RNA聚合酶和rDNA；致密纖維組分

核仁內電子密度最高的區(qū)域，位于淺染區(qū)的周圍；

所含主要成分為正在轉錄的rRNA，此外還有一些RNA結合蛋白；顆粒組分

由直徑15-20nm的顆粒構成，是不同加工階段的核糖核蛋白體。第59頁,共66頁，2024年2月25日，星期天2核仁的功能

rRNA前體的合成、加工核糖體亞單位的