第七章细胞核与染色体课件

第七章

细胞核与染色体

第一节核被膜与核孔复合体

第二节

染色质

第三节

染色体第四节

核仁

第五节核基质.第七章细胞核与染色体第一节核被膜与核孔复合体.1细胞核是真核细胞内储存遗传物质的场所。

细胞核一般呈圆形，核的大小与与细胞大小有关。

细胞核的主要结构包括：①核被膜、②核纤层、③染色质、④核仁、⑤核基质等。

细胞核的主要功能有两个方面：遗传和发育。

.细胞核是真核细胞内储存遗传物质的场所。

细胞核一般呈圆形，核2图6-1细胞核的结构示意图.图6-1细胞核的结构示意图.3第一节核被膜与核孔复合体

一、核被膜

二、核孔复合体（NPC）

.第一节核被膜与核孔复合体一、核被膜.4一、核被膜

核被膜的结构

外核膜：面向细胞质基质,常附有核糖体。内核膜：面向核基质，其表面没有核糖体颗粒。核纤层：与核质相邻的核膜内表面有一层网络状蛋白质。核周腔：是两层核膜之间的空隙。核孔复合体：内外核膜在某些部位相互融合形成环状开口，称核孔。核孔是由许多种蛋白装配的复杂结构，叫核孔复合体（NPC）。核被膜功能

构成核、质之间的天然选择性屏障

基因表达的时空隔离

运输作用

.一、核被膜核被膜的结构.5图6-2核被膜的结构.图6-2核被膜的结构.6二、核孔复合体（NPC）

核孔复合体的结构模型

核孔复合体的功能

.二、核孔复合体（NPC）核孔复合体的结构模型.7图6-3核孔复合体的结构模型

胞质环

核质环

辐

柱状亚单位

腔内亚单位

环带亚单位

中央栓.图6-3核孔复合体的结构模型胞质环.8核孔复合体的功能主要功能就是进行物质运输。核孔复合体进行的运输既可以是被动运输，也可以是主动运输。通过核孔复合体的主动运输不仅具有选择性，而且具有双向性，即核输入与核输出。

核输入

核输出

.核孔复合体的功能主要功能就是进行物质运输。核孔复合体进行的运9图6-4核孔复合体的核输入与核输出.图6-4核孔复合体的核输入与核输出.10核输入

亲核蛋白：在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。

核定位信号(NLS)：是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段，富含碱性氨基酸残基，如Lys、Arg。

亲核蛋白的入核转运.核输入亲核蛋白：在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发11图6-5亲核蛋白输入细胞核的过程.图6-5亲核蛋白输入细胞核的过程.12第二节染色质一、染色质的化学组成二、染色质的基本结构单位---核小体三、染色质的包装四、异染色质和常染色质.第二节染色质一、染色质的化学组成.13染色质概念染色质（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):指细胞在分裂期由染色质聚缩而成的棒状结构。

染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构。

染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同，构象不同。.染色质概念染色质（chromatin）:.14一、染色质的化学组成

真核生物染色质由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成，比例为1：1：（1-1.5）：0.05。

（一）染色质DNA（二）染色质蛋白

组蛋白

非组蛋白.一、染色质的化学组成真核生物染色质由DNA、组蛋白、非组蛋15染色质DNA

DNA是遗传信息的携带者，一个生物储存在单倍体染色体组中的总遗传信息称为该生物的基因组。DNA的序列

单一序列又称非重复序列：在一个基因组中只有一个拷贝。

中度重复序列：拷贝数在102

～105的序列，

高度重复序列：拷贝数在105以上的序列。

卫星DNA：主要分布在染色体着丝粒部位；

小卫星DNA：又称数量可变的的串联重复序列，常用于DNA指纹技术作个体鉴定；

微卫星DNA重复单位序列最短，具高度多态性，在遗传上高度保守，为重要的遗传标志。.染色质DNADNA是遗传信息的携带者，一个生物储存在单倍16图6-6DNA的三种构型DNA的三种构型.图6-6DNA的三种构型DNA的三种构型.17组蛋白组蛋白是真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的Arg和Lys等碱性氨基酸，可以和DNA的酸性磷酸基团紧密结合。5种组蛋白在功能上分为两类：

核心组蛋白：H2A、H2B、H3、H4帮助DNA卷曲形成核体的稳定结构，没有种属及组织特异性，在进化上十分保守。

连接组蛋白：H1，在构成核小体时H1起连接作用,它赋予染色质以极性。.组蛋白组蛋白是真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的18非组蛋白非组蛋白是染色体上与特异DNA序列结合的蛋白质，又称序列特异性DNA结合蛋白。非组蛋白呈酸性，带负电荷非组蛋白的功能：主要参与基因表达的调控和染色质高级结构的形成。序列特异性DNA结合蛋白的结构特征.非组蛋白非组蛋白是染色体上与特异DNA序列结合的蛋白质，又称19图6-7序列特异性DNA结合蛋白的结构域

.图6-7序列特异性DNA结合蛋白的结构域.20二、染色质的基本结构单位---核小体核小体的结构特点：核小体是一种串珠状结构，由核心颗粒和连结DNA组成①每个核小体单位包括约200bp的DNA、一个组蛋白核心和一个H1；②H2A、H2B、H3、H4各两分子形成八聚体，构成核心颗粒；③约146bpDNA分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面，共1.75圈，H1与DNA结合,锁住核小体DNA的进出口,起稳定核小体结构的作用；④相邻核心颗粒之间以一段60bp的连接DNA相连。

.二、染色质的基本结构单位---核小体核小体的结构特点：.21图6-8核小体的结构模型.图6-8核小体的结构模型.22三、染色质的包装染色体是染色质经多步压缩包装而成的,是染色质的高级结构，染色质以核小体作为基本结构逐步进行包装压缩，总共经过四级包装

。

从核小体到螺线管

从螺线管到超螺线管

从超螺线管到染色单体

压缩7倍压缩6倍压缩40倍压缩5倍DNA———→核小体———→螺线管———→超螺线管———→染色单体.三、染色质的包装染色体是染色质经多步压缩包装而成的,是染色23图6-9DNA由核小体包装成染色体的基本过程.图6-9DNA由核小体包装成染色体的基本过程.24四、异染色质和常染色质间期核中染色质可分为异染色质和常染色质常染色质：指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。异染色质：指间期核内染色质纤维折叠压缩程度高，处于聚缩状态，用碱性染料染色时着色深的那些染色质。

结构异染色质：整个细胞周期内都处于凝集状态的染色质。

兼性异染色质：指在一定的细胞类型或一定的发育阶段呈现凝集状态的异染色质。.四、异染色质和常染色质间期核中染色质可分为异染色质和常染色质25..26图6-10白细胞中的巴氏小体（鼓槌状结构）.图6-10白细胞中的巴氏小体（鼓槌状结构）.27第三节染色体染色体是细胞分裂期由染色质聚缩而成的棒状结构。

一、中期染色体的形态结构二、染色体形态与结构相关的术语三、染色体DNA的三种功能序列四、核型与带型五、巨大染色体.第三节染色体染色体是细胞分裂期由染色质聚缩而成的棒状结构。28一、中期染色体的形态结构中期染色体形态比较稳定是观察染色体形态和计数的最佳时期图7-11中期染色体

.一、中期染色体的形态结构中期染色体形图7-11中期染色体29二、染色体形态与结构相关的术语1.着丝粒和动粒2.次缢痕与核仁组织区3.随体与端粒.二、染色体形态与结构相关的术语1.着丝粒和动粒.30着丝粒和动粒着丝粒是染色体中连接两个染色单体,将染色单体短臂(p)和长臂(q),由于着丝粒区浅染内缢，也叫主缢痕根据着丝粒在染色体上的位置,分为四种类型

中着丝粒染色体

亚中着丝粒

亚端部着丝粒染色体

端部着丝粒染色体动粒是由着丝粒结合蛋白在有丝分裂期间特别装配起来的、附着于主缢痕外侧的圆盘状的结构。动粒可分为三个不同的结构域:动粒结构域、中央结构域、配对结构域

.着丝粒和动粒着丝粒是染色体中连接两个染色单体,将染色单体短31图7-12根据着丝粒位置对染色体的分类.图7-12根据着丝粒位置对染色体的分类.32图7-13动粒的结构模型中央结构域.图7-13动粒的结构模型中央结构域.33次缢痕与核仁组织区

次缢痕：是除主缢痕外，染色体上第二个呈浅缢缩的部分称次缢痕。

核仁组织区：是细胞核特定染色体的次缢痕处，含有rRNA基因的一段染色体区域，与核仁的形成有关，故称为核仁组织区。.次缢痕与核仁组织区次缢痕：是除主缢痕外，染色体上第二个呈浅34随体与端粒

随体：是位于染色体末端的、圆形或圆柱形的染色体片段,通过次缢痕与染色体主要部分相连。端粒：是染色体端部的特化部分，其生物学作用在于维持染色体的稳定性。.随体与端粒随体：是位于染色体末端的、圆形或圆柱形的染色体片35图7-14荧光原位杂交显示的端粒（上）和端粒序列（下）

.图7-14荧光原位杂交显示的端粒（上）和端粒序列（下）.36三、染色体DNA的三种功能序列染色体稳定遗传必须具有三个功能单位ARS序列：即自主复制序列，是DNA复制的起点。维持染色体在细胞世代传递中的连续性。CEN序列：

即着丝粒序列，由大量串联重复序列组成,保证染色体平均分配到子细胞中。TEL序列：即端粒序列是线性染色体两端的特殊序列，由长5-10bp的重复单位串联而成。保证染色体独立性和稳定性。人工染色体.三、染色体DNA的三种功能序列染色体稳定遗传必须具有三个功能37图7-15染色体的三种功能序列

.图7-15染色体的三种功能序列.38四、核型与带型核型

核型是指染色体组在有丝分裂中期的表型,是染色体数目、大小、形态特征的总和。染色体分带

用特殊的染色方法,使染色体产生明显的色带(暗带)和未染色的明带相间的带型,形成不同的染色体个性,以此作为鉴别单个染色体和染色体组的一种手段。常用的分带技术有以下几种：Q带、G带、C带、N带、R-带、T-带。.四、核型与带型核型.39图7-16人的染色体核型

.图7-16人的染色体核型.40图7-17人的染色体显带.图7-17人的染色体显带.41..42五、巨大染色体多线染色体

核内DNA多次复制产生的子染色体平行排列,且体细胞内同源染色体配对,紧密结合在一起,从而阻止了染色体纤维进一步聚缩,形成体积很大的由多条染色体组成的结构叫多线染色体。

灯刷染色体

灯刷染色体是卵母细胞进行第一次减数分裂时,停留在双线期的染色体。它是一个二价体,含4条染色单体，形似灯刷。

.五、巨大染色体多线染色体.43图7-18果蝇幼虫唾液腺多线染色体

.图7-18果蝇幼虫唾液腺多线染色体.44..45灯刷染色体的形态结构.灯刷染色体的形态结构.46第四节

核仁

大多数真核生物细胞核的显著特点是有一个大的、球形核仁。一、

核仁的超微结构二、核糖体三、核仁的功能.第四节核仁大多数真核生物细胞核的显著特点是有一个大的、球47一、核仁的超微结构

核仁与其他的细胞器不同，无外界膜包围，在电子显微镜下有3个特征性的区域：①纤维中心(FC)：是被致密纤维包围的一个或几个低电子密度的圆形结构。②致密纤维组分(DFC)：呈环形或半月形包围FC，由致密的纤维构成。③颗粒组分(GC)：由直径15-20nm的颗粒构成。.一、核仁的超微结构核仁与其他的细胞器不同，无外界膜包围，在48图7-20人成纤维细胞中核仁的电子显微镜照片（a）是完整的核仁；(b)局部观察的照片，主要是致密区.图7-20人成纤维细胞中核仁的电子显微镜照片.49..50二、核糖体核糖体是细胞内合成蛋白质的工厂

核糖体含40%的蛋白质、60%的RNA

核糖体根据沉降系数的不同分为70S和80S两种类型，70S核糖体存在于细菌，线粒体和叶绿体中，80S核糖体存在于真核生物的细胞质中

核糖体都是由大小两个亚基构成工作时多个甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上，称多聚核糖体

.二、核糖体核糖体是细胞内合成蛋白质的工厂.51核糖体的组成.核糖体的组成.52核糖体与蛋白质合成示意图.核糖体与蛋白质合成示意图.53三、核仁的功能核仁是细胞合成核糖体的工厂核糖体的加工过程包括：rRNA的转录加工核糖体大小亚基的装配.三、核仁的功能核仁是细胞合成核糖体的工厂.54rRNA基因是重复的多拷贝基因。人的一个细胞中约有200个拷贝，是裸露的DNA节段，相邻基因之间为非转录的间隔DNA。.rRNA基因是重复的多拷贝基因。人的一个细胞中约有200个拷55图7-21核仁在核糖体合成中的作用

.图7-21核仁在核糖体合