细胞核和染色体(6)课件

1、关于细胞核与染色体 (6)第一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月细胞核的形态结构 第二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月第一节 核被膜与核孔复合体（nuclear pore complex,NPC） 第三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月一、核被膜内外两层平行单位膜组成。每层厚约7.5nm。（一）结构外核膜：面向胞质，表面有核糖体，常与粗面内质网相连。外核膜可以看成是内质网膜的一个特化区。另外，细胞骨架成分常与外核膜相连，起着固定、网罗作用。内核膜：面向核质，有核纤层蛋白B受体。核纤层紧贴其内表面。核周隙：内外膜之间，宽2040nm，连通内质网腔。核孔：内外核膜的融合而

2、成，环状开口，核孔周围核膜特称孔膜区，镶嵌核孔复合体。含跨膜糖蛋白gp210、P62.第四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月 核被膜的结构第五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月（二）核被膜的功能核膜成为保护性屏障, 使核处于一微环境染色体的定位和酶分子的支架基因表达的时空隔离物质运输与信息交流第六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月（三）核被膜在细胞周期中的崩解与装配核被膜在细胞周期中发生有序的去装配与重装配：分裂期双层膜崩解为单层膜泡，核孔复合体解体，核纤层去装配；分裂末期，核被膜围绕染色体重新形成细胞周期调控因子、RanGTP酶及结合蛋白调节 磷酸化解体，去磷酸化重建

3、。第七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月第八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月重组的新核膜来自旧核膜实验证据：将变形虫培养在含有3H-胆碱的培养基中，使核被膜被标记核移植至去核变形虫中，追踪观察一个细胞周期，发现子代细胞核膜有放射性标记上述单层膜泡已发现两种内核膜小囊泡含LBR（核纤层蛋白B受体）组装时先结合染色体孔膜区小囊泡含gp210（核孔复合体特有的跨膜糖蛋白）组装时后结合形成核孔复合体。说明核被膜的重组不是随机的，而是具有区域特异性。第九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月二、核孔复合体（nuclear pore complex,NPC）由内外两层膜的局部融合而成

4、核孔的直径为80-120nm。一个典型的哺乳动物的核膜上有3000-4000个核孔,相当于每平方微米的核膜上有10-60个。 合成功能旺盛的细胞,核孔的数量较多。第十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月 扫描电镜观察的核孔复合物照片 第十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月（一）NPC结构模型 相对NPC轴心为八重对称，相对于核膜平面不对称，结构进化上高度保守。胞质环（外环）：8条短纤维对称分布伸向胞质核质环（核篮）:核篮侧伸出8条纤维，周期性分布8个颗粒组成的环状结构，并相互交叉成网络辐：分为柱状亚单位、腔内亚单位和环带亚单位栓（中央颗粒）:位于核孔中心，参与核质交换。第十二张

5、，PPT共四十八页，创作于2022年6月（二）NPC成份的研究 核孔复合体主要由蛋白质构成，统称核孔蛋白（Nup）。其总相对分子质量约为125106，推测可能含有30余种不同的多肽，共1000多个蛋白质分子。gP210：N-连接糖蛋白，位于孔膜区 诱导内外核膜融合成核孔 为核孔复合体装配提供起始位点，将其锚定于孔膜区 参与核质交换P62：O-连接糖蛋白 N端直接参与核质交换； C端稳定NPC第十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月（三） NPC的功能核质物质交换的双功能、双向选择性亲水通道第十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月1965年，Ccarl Feldherr 将各种不

6、同大小的金颗粒注射到变形虫的细胞质中，然后检查这些颗粒进入细胞核的情况，发现小的金颗粒很快进入了细胞核，但体积越大进入的速度就越慢，大于10nm的金颗粒就进不了细胞核，由此推测核孔可作为水性的运输通道，允许小分子的物质自由扩散出入细胞核 核孔的被动运输第十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月通过NPC的被动扩散NPC是一圆形亲水通道，功能直径为9-10nm，有的可达12.5nm，长约15nm。10nm以下的物质原则上可以自由通过。40-60103可自由穿过。第十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月通过NPC的主动运输1. 对运输颗粒大小的限制。主动运输的功能直径比被动运输大，约

7、1020nm，甚至可达26nm，其有效直径的大小是可调节的。 2.通过NPC的主动运输是一个信号识别与载体介导的过程，需ATP，并表现饱和动力学特征。 3.双向运输亲核物质的核输入RNA及核糖体亚单位的核输出第十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月通过核孔复合体物质运输的功能示意图（引自B.Talcott等，1999） （a）自由扩散；（b）协助扩散；（c）信号介导的核输入；（d） 信号介导的核输出。 第十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月亲核蛋白运输机制 基本概念亲核蛋白(karyophilic protein)核定位信号(nuclear localization sign

8、als ,NLS)核输出信号(nuclear export signals, NES)第十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月亲核蛋白亲核蛋白是指在细胞质内合成, 然后运输到核内起作用的一类蛋白质。如各种组蛋白、DNA合成酶类、RNA转录和加工的酶类、各种起调控作用的蛋白因子等。核蛋白一般都含有特殊的氨基酸信号序列, 起蛋白质定向、定位作用。第二十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月第一个被确定NLS序列的蛋白质是SV40的T抗原。其野生型氨基酸序列为Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val。典型的NLS是一个短肽，由4个氨基酸残基组成，富含带正电荷的Lys和Arg

9、，通常还有Pro。不同的NLS尚未发现共同的特征序列。NLS序列可定位在亲核蛋白的不同部位，连续也可分散存在。入核信号是蛋白质的永久性部分,在引导入核过程中,并不被切除, 可以反复使用, 有利于细胞分裂后核蛋白重新入核。核定位信号(nuclear localization signal, NLS)第二十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月核定位信号第二十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月核定位信号 第二十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月亲核蛋白核输入示意 NLS被磷酸化或蛋白质与胞质滞留因子（细胞骨架）结合都可导致亲和蛋白不能入核。第二十四张，PPT共四十八页，创

10、作于2022年6月爪蟾卵母细胞核质蛋白注射实验第二十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月核输出信号(nuclear expotr-signal,NES) 作为核内物质输出细胞核的信号，帮助核内的某些分子迅速通过核孔进入细胞质。另外, 有些蛋白并非是核内常驻人口, 通常要往返于核质和胞质之间, 这些穿梭蛋白既有NLS又有NES 第二十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月核内蛋白质的输出第二十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月RNA及核糖体亚单位的核输出载体介导的主动运输需分子伴侣参与存在核输出信号（NES）rRNA，以RNP形式输出（RNApolymerase I）5S

11、 rRNA、 tRNA由蛋白质介导转运 （RNApolymerase III）hnRNA加工后，以成熟的mRNA形式出核 （RNApolymerase II） 5端具有m7 GpppG帽子结构时, 即被定位于细胞质, 而没有帽子结构则定位在细胞核。 第二十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月核纤层分布于内核膜与染色质之间紧贴内核膜的一层蛋白网络结构。由一层特殊的中间纤维呈正交网络组成，切面观呈片层结构，整体观呈球形结构。一般认为，核纤层为核膜及染色质提供结构支架，维持核孔的位置和核被膜的形状，并介导核膜与染色质之间的相互作用。核纤层是一种高度动态的结构。核纤层在细胞的有丝分裂中和核被膜

12、的崩解与重组密切相关。第二十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月第三十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月第三十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月第二节 核仁（Nucleolus） 真核细胞间期核中最显著的结构，单一或多个球形小体；高度动态，核仁周期，随有丝分裂，周期性消失与重建 ；多样性 大小、形状、数目随生物种类、细胞类型和代谢状态而变化。第三十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月一、核仁的超微结构1、纤维中心2、致密纤维组分3、颗粒组分4、核仁相随染色质5、核仁基质/骨架第三十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月一、核仁形态纤维中心(fibrill

13、ar centers，FC)：是被致密纤维包围的一个或几个浅染、低电子密度的圆形结构小岛，主要成分为rDNA、RNA聚合酶和转录因子，是rDNA储存位点。真核生物5SrRNA基因不定位在NOR。嗜银蛋白与rDNA结合起调节作用。致密纤维组分(dense fibrillar component，DFC)：呈环形或半月形包围FC，实验证明rRNA以最高电子密度出现在密集纤维区，因此认为该区是rRNA转录活跃的区域，加工。特异结合蛋白fibrillarin、核仁素、Ag-NOR蛋白。第三十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月一、核仁形态颗粒组分(granular component，GC)：

14、代谢细胞主要结构。由直径15-20 nm的高电子密度颗粒构成，主要成分是RNA和蛋白质，是不同加工阶段的RNP。核糖体亚单位装配、成熟和存储位点。核仁基质（nuclelous matrix):为无定形的蛋白质性液态物质，电子密度低，是上述三种组分的结构环境。第三十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月核仁周边染色质(NAC) ：包围在核仁周围的染色质，高度螺旋，属异染色质。核仁内染色质(INC) ： 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称核仁组织者（NO）它是形成核仁的部位。核仁相随染色质第三十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6

15、月rDNA成簇串联排列在核仁内染色质DNA袢环，为合成rRNA提供模板。形成纤维中心。rRNA基因高速转录，产生大量的rRNA 形成致密纤维部分rRNA经加工与来自细胞质的蛋白质组装成核糖体亚基前体颗粒，形成核仁的颗粒组分 核糖体形成的空间顺序是：纤维中心 致密纤维组分 颗粒组分第三十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月核仁组织区（NOR）：nucleolar-organizer region人类有5对染色体上存在核仁组织区，它们都是短臂上带有随体的染色体（D组：13、14、15；G组：21、22）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

16、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体外分离的含有不完整染色体袢环的核仁第三十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月二、核 仁 的 功 能-核糖体的生物发生1.rRNA基因的转录2. rRNA前体加工和核糖体亚单位的组装3.mRNA的输出与降解第三十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月5SrRNA基因是串联重复的多拷贝基因集中于核仁区。人的一个单倍基因组中约有200个拷贝，rDNA没有组蛋白核心，是裸露的DNA节段，相邻基因之间为非转录的间隔DNA。定位核仁外第四十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月rDN

17、ArRNA转录单位3nm间隔片段转录的起点转录的终点RNA聚合酶蛋白质颗粒转录时，RNA聚合酶沿DNA分子排列，此酶由基因头端向末端移动，转录好的rRNA分子从聚合酶处伸出，愈近末端愈长，从左右两侧均可伸出，呈圣诞树样结构。第四十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月圣诞树样结构第四十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月rDNA45SrRNA蛋白质RNP18SrRNA28SrRNA40S小亚单位5.8SrRNA5SrRNA核仁外DNA60S大亚单位33种蛋白质49种蛋白质核孔第四十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月第四十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月45SrRNA合成后与来自细胞质的近80多种蛋白质结合成80S的RNP颗粒，在加工成熟过程丢失一部分RNA和蛋白质，形成核糖体大、小亚基的前体。小亚基前体含18SrRNA和33种蛋白质；大亚基前体含5.8S、28S、5SrRNA与49种蛋白质。细胞质基质中组装成成熟核糖体第四十五张，PPT共四十八页，创作于2