细胞核和染色体

细胞核和染色体第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期一原核细胞的核物质分布在细胞质中相对集中的区域。真核生物的核物质包裹在核膜中具有相对稳定的环境，对于细胞中各种活动有条不紊地进行是有利的。这是生命的进化。细胞核的作用：贮存、复制、转录遗传物质、和调节控制细胞各种功能。细胞的活动有周期性，分为分裂间期和分裂期。分裂间期的细胞核又叫做间期核。数目:通常一个，成熟的筛管和哺乳动物红细胞（0）、肝细胞、心肌细胞(1-2）、破骨细胞(6~50）、骨骼肌细胞(数百）、植物毡绒层细胞(2~4)。细胞核第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期一第一节：细胞核结构1.核被膜与核孔复合体2.核仁3.染色质和染色体的分子结构4.其它第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期一细胞核的形状：

常见的为球形、卵形①核被膜②核仁③核基质④染色质⑤核液第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期一细胞核的结构核膜核仁染色质双层膜核孔：1、折光性较强易辨认2、细胞增殖时，周期性的消失和重建成分：DNA+蛋白质高度螺旋化，缩短变粗解螺旋，变细变长染色体易被碱性溶液染成深色染色质核孔核膜核仁染色质大分子物质进出的通道物质交换细胞核第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期一1.核被膜是细胞核最外层的两层膜结构

外核膜：常附有核糖体

内核膜核周腔：两层核膜之间的空隙，宽15～30nm。

核孔复合物核纤层：核膜内表面，

厚30～160nm

中间纤维

核纤肽

保持核的形态参与染色质和核的组装（核纤层被磷酸化，核膜解体）gp210第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期一核孔复合物(NPC)

直径为80~120nm中间通道直径仅9×15nmfish-trap结构

外经120nm呈8面对称plug-中央运输蛋白Spoke-8个辐条

ring-核质环胞质环

篮

第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期一核被膜的功能物质运输通道维持细胞核内环境染色体和核内酶分子的支架和固着部位第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期一信号类别蛋白名称信号在蛋白中的位置信号序列单信号SV40病毒大T抗原残基126-132ProLysLysLysArgLysVal腺病毒E1aC-末端LysArgProArgPro流感病毒核蛋白靠近C-末端336-345AlaAlaPheGlyAspLeuArgValLeuSer二重信号非洲爪蟾核质蛋白靠近C-末端155-171LysArgProAlaAlaThrLysLysGlyGlnAlaLysLysLysLysLeu非洲爪蟾N1核蛋白内部534-550LysArgLysThrGluGluGluSerProLeuLysAspLysAspAlaLysLys酵母SW15转录因子内部636-652LysLysTyrGluAsnValValIleLysArgSerProArgLysArgGlyArg鼠poly-ADP核糖体聚合酶内部208-224ArgLysGlyAspGluValAspGlyThrAspGluValValLysLysLysGlu鸡雌激素受体内部205-260ArgLysAspArgArgGlyGlyGluMetMetLysGlnLysArgGlnArgGlu

几种核定位信号的结构

第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期一含有丰富亮氨酸核输出信号的货物蛋白的输出模型

第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期一核输入蛋白：

α亚基可与亲核蛋白、β亚基可与核孔复合体结合在胞质溶胶中，核输入蛋白与亲核蛋白的核定位信号识别、结合形成转运蛋白复合体Ran蛋白：是一个小G蛋白在胞质中Ran-GTPRan-GDPRan核苷转换蛋白Ran-GTP与转运复合体结合，释放亲核蛋白；在核中Ran-GTPRan-GDPRanGAP第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期一2.核仁核仁核仁染色质纤维成分颗粒成分核仁基质非膜性结构蛋白质：80%RNA:11%①结构第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期一纤维中心:是rRNA基因rDNA的存在部位致密纤维成分:5nm细丝，可被RNA酶和蛋白酶消化故纤维成分为RNA颗粒成分:位于核仁的周边部分，电子密度较高，颗粒15~20nm。为核糖体前体。与蛋白质的复合物，它可在核仁内构成海绵状网架核仁染色质。核仁周围染色质：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: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，它是形成核仁的部位。核仁基质:低电子密度、无定形的蛋白质液体物质。第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期一②核仁的主要功能转录rRNA组装核糖体的大小亚基第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期一核仁周期：核仁随细胞周期的进行而呈现周期性变化（形成和消失）。间期细胞有1~2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）③

核仁组织者区和分裂后核仁的重新装配第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期一核基质核基质：光镜下见到的核内胶状物，为核内的网络系统——核骨架。核基质还应包括核纤蛋白和核孔复合体。化学成分蛋白质（90%）：少量RNA和DNA主要是非组蛋白的纤维蛋白，相当部分为含硫蛋白，分子量40~60KD.第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期一3.染色质和染色体的分子结构第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期一①

染色质DNA真核细胞的DNA是线状分子特点:基因组庞大；基因序列仅占10%；相同序列反复出现；大部分基因中有内含子；

基因表达调控蛋白多数结合于DNA的大沟部位。染色质（chromatin）指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体(chromosome):

指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

①异染色质(浓缩染色质、非功能性染色质):②常染色质(伸展染色质、功能性染色质):高度螺旋和盘曲、染色深、功能上不很活跃。结构疏松处于伸展状态、染色浅、功能上活跃。染色质染色质的种类第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期一中期染色体的形态结构根据着丝粒位点不同,分为四种:①中着丝染色体(metacentric)②近中着丝染色体(submetacentric)③近端着染色体(acrocentric)④端着丝染色体(telocentric)第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期一长度为0.2～50μm,一般为1～10μm。着丝粒

-连接两个染色单体

动粒（着丝点）-主缢痕处两个染色单体外侧表层部位的特殊结构，它与仿锤丝微管相接触。主缢痕-DNA含量少,染色很浅或不着色。次缢痕-位置相对稳定，数目、位置和大小是鉴定染色体个别性的一个显著特征。随体

-位于染色体末端的,是识别染色体的主要特征之一.

端粒-特化部分，末端有粘性，高度保守，哺乳类的序列为GGGTTA②

中期染色体的形态结构

第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期一为确保染色体的复制和稳定遗传，染色体具有3个基本元素:①自主复制序列(autonomouslyreplicatingDNAsequence,ARS)②着丝粒序列(centromereDNAsequence,CEN)③端粒序列(telomereDNAsequence,TEL)。染色体DNA的三种功能元件:第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期一①自主复制序列(ARS)

是DNA复制的起点.大多数具有一个11-14bp;富含AT的共有序列（ARSconsensussequence,ACS）。②着丝粒序列(centromereDNAsequence,CEN)

不同来源的CEN的共同特点是具有两个彼此相邻的核心区:一个是80-90bp的AT区，另一个是11bp的保守区。CEN由大量串联的重复序列组成，其功能是参与形成着丝粒，使细胞分裂中染色体能够准确地分离.不同生物的端粒序列都很相似，由长5-10bp的重复单位串联而成.人的重复序列为GGGTTA。真核细胞染色体端粒的重复序列不是染色体DNA复制时连续合成的，而是由端粒酶（telomerase）合成后添加到染色体末端。端粒酶是一种核糖核蛋白复合物，具有逆转录酶的性质，以物种专一的内在RNA为模板，把合成DNA的添加到染色体的3‘端。③端粒序列(telomereDNAsequence,TEL)第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期一端粒起到细胞分裂计时器的作用，端粒核苷酸复制和基因DNA不同.每复制一次减少50-100bp，正常体细胞染色体缺乏端粒酶活性，故随细胞分裂而变短，细胞随之衰老。人的生殖细胞和部分干细胞染色体具有端粒酶活性，所以人的生殖细胞染色体末端比体细胞染色体末端长几千个bp。肿瘤细胞和永生细胞系具有端粒酶的活性。第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期一第二节：细胞核化学组成染色质DNA2.DNA结合蛋白质3.RNA4.其它RNA、非组蛋白含量不同DNA、组蛋白含量稳定（1:1）第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期一DNA经四级包装形成染色体染色质DNA第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期一2.DNA结合蛋白质①组蛋白-与DNA非特异性结合②非组蛋白-与DNA特异性结合第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期一①组蛋白带正电荷，含Arg，Lys，属碱性蛋白，共5种:核心组蛋白（corehistone）：H2A、H2B、H3、H4（将DNA分子盘绕成核小体);连接组蛋白（linkerhistone）：H1（染色质极性

）。核小体（nucleosome）:一种串珠状结构，由核心颗粒和连结线DNA两部分组成。核小体单位包括约200bp的DNA、一个组蛋白核心和一个H1。功能：参与染色体的构建；维持染色体结构；调节DNA的复制和转录。第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期一由H2A、H2B、H3、H4各两分子形成八聚体，构成核心颗粒；DNA分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面，每圈80bp，共1.75圈，约146bp，两端被H1锁合；相邻核心颗粒之间为一段60bp的连接线DNA。核小体结构特点第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期一从DNA到染色体第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期一从DNA到染色体第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期一②非组蛋白序列特异性DNA结合蛋白。特性:带负电，属酸性蛋白,富含天门冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸。整个细胞周期都合成，组蛋白只在S期合成。能识别特异DNA序列，结合与氢键和离子键。功能:帮助DNA折叠、复制；调节基因表达。第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期一非组蛋白与DNA结合方式:α

螺旋-转角-α

螺旋结构(H-T-Hmotif)α

螺旋-环-α

螺旋结构(H-L-Hmotif)亮氨酸拉链结构(Lucinezippermotif)锌指结构(Zincfingermotif)非组蛋白常常是通过磷酸化与DNA结合调节基因表达第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期一LucinezippermotifH-L-HmotifZincfingermotif(Cys-cys-his-his)第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期一tRNA、rRNA、mRNA、snRNA（核内小RNA);含量不到DNA量的10%。3.RNA第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期一核蛋白:核内核酸（DNA和RNA）与蛋白质结合形成的超大分子复合物。少量的水、无机盐、脂类（磷脂+蛋白质脂蛋白）。4.其它第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期一第三节：细胞核功能1.遗传物质储存和复制的主要场所2.细胞遗传特性和代谢活动的控制中心第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期一染色质包装的多级螺旋模型

一级结构：核小体10nm

二级结构：螺线管30nm三级结构：超螺线管700nm四级结构：染色单体