医学细胞生物学 第七章 细胞核

第八章细胞核

(nucleus)医学细胞生物学第一节细胞核的形态与结构细胞质粗面内质网细胞核细胞膜是区别真核细胞与原核细胞最重要的标志主要内容细胞核的形态与结构1核膜与核孔复合体2染色质3染色体4核仁5核基质6细胞核与疾病7教学要求12345核孔复合体的结构和功能核纤层的结构和功能核膜的结构和功能染色质和染色体的概念、化学组成、包装过程核仁的超微结构和功能

形态：多数为圆形或椭圆形，少数为不规则型位置：一般位于细胞中央中性粒细胞肌细胞第一节细胞核的形态与结构

数目：通常一个，成熟的红细胞（0）、肝细胞、心肌细胞（1-2）、破骨细胞（数百个）第一节细胞核的形态与结构大小：以核质比来估算——细胞核与细胞质的体积比.核质比=V细胞核V细胞V细胞核-第一节细胞核的形态与结构第二节核膜与核孔复合体核膜一核周池二核孔复合体三核纤层四核膜核仁染色质核基质间期细胞核第二节核膜与核孔复合体粗面内质网核糖体核孔复合体结构一、核膜核孔复合体核糖体核纤层内核膜外核膜核周池1、核膜为基因表达提供了时空隔离屏障（区域化）2、参与DNA复制真核细胞：DNA复制、RNA转录在核内；蛋白质翻译在细胞质内原核细胞：没有核膜，转录没有结束就开始翻译功能一、核膜细胞核转录旺盛，核孔数目较多，反之较少三、核孔复合体(nuclearporecomplex，NPC)一般哺乳动物细胞有3000-4000个核孔，约50个/μm2核孔复合体电镜下核孔复合体形态三、核孔复合体(nuclearporecomplex，NPC)捕鱼笼式（fish-trap)结构模型胞质环核质环辐中心颗粒三、核孔复合体(nuclearporecomplex，NPC)（一）结构三、核孔复合体(nuclearporecomplex，NPC)是细胞核与细胞质之间的物质交换的通道（二）功能双向选择性亲水通道核孔直径可调节：9nm29nm亲水小分子：水分子、单糖、双糖、氨基酸、核苷、核苷酸是信号识别与载体介导的过程、耗能被动运输：主动运输：运输方式亲核蛋白的核输入RNA及核糖体亚基的核输出核孔复合体的主动运输亲核蛋白质细胞核核转运蛋白核定位信号RNA、核糖体亚基核转运蛋白细胞质核纤层结构四、核纤层紧贴内核膜，厚10-100nm内核膜外核膜核孔复合体染色质核纤层蛋白C核纤层蛋白A核纤层蛋白B核纤层蛋白四、核纤层功能（1）支架作用（4）参与DNA的复制（3）与染色质凝集成染色体相关（2）与核膜的崩解和重建密切相关四、核纤层与核膜的崩解和重建密切相关细胞间期核分裂前期分裂末期分裂早末期核纤层蛋白磷酸化核纤层蛋白去磷酸化核膜小泡融合核纤层与染色质凝集成染色体相关第三节染色质染色质的化学组成一染色质的结构二常染色质和异染色质三染色质核膜核仁染色质核基质间期细胞核粗面内质网核糖体核孔复合体染色质与染色体间期：染色质分裂期：染色体一种物质的两种形态（一）染色质DNA一、染色质的化学组成单位长度重复次数数量高度重复序列>100bp几十至几千次10%～60%中度重复序列<500bp或>1000bp几十至几千次20%单拷贝序列750～2000bp一个或几个40～80%表：真核细胞基因组DNA的种类DNA是遗传信息的载体真核细胞每条未复制的染色体均由一条线型DNA分子构成DNA分子DNA分子一条功能性的染色质DNA分子必须能够进行自我复制多个复制源序列DNA分子多个复制源序列一个着丝粒序列一条功能性的染色质DNA分子必须能够进行自我复制DNA分子两个端粒序列多个复制源序列一个着丝粒序列一条功能性的染色质DNA分子必须能够进行自我复制DNA分子两个端粒序列多个复制源序列一个着丝粒序列一条功能性的染色质DNA分子必须能够进行自我复制（二）染色质蛋白质一、染色质的化学组成1、组蛋白质2、非组蛋白质3、核糖核酸可与酸性DNA非特异性紧密结合。1、核小体组蛋白：H2A、H2B、H3、H4；特点分类2、连接蛋白：H11、组蛋白真核细胞特有的结构蛋白质，是构成染色质的主要成分含有赖氨酸、精氨酸，带正电荷，属碱性蛋白1、组蛋白组蛋白核心八聚体DNAH1组蛋白核小体连接DNA：60bp组蛋白的修饰Me：甲基化Ac：乙酰基化组蛋白甲基化甲基化：无转录活性去甲基化：有转录活性组蛋白乙酰基化乙酰基化：有转录活性去乙酰基化：无转录活性特点

含有天冬氨酸、谷氨酸，带负电荷，属酸性蛋白质数量少，但种类多，具有种属和组织特异性非组蛋白中含有很多种酶，与DNA特异性结合2、非组蛋白H1核小体非组蛋白DNA组蛋白核心特点功能②可与染色体上特异的DNA序列结合，协助DNA分子折叠①参与维持染色体的结构，催化酶促反应③参与启动DNA复制，调控基因转录2、非组蛋白

含有天冬氨酸、谷氨酸，带负电荷，属酸性蛋白质数量少，但种类多，具有种属和组织特异性非组蛋白中含有很多种酶，与DNA特异性结合（一）一级结构——核小体二、染色质的结构组蛋白核心八聚体

核小体（146bp碱基对）连接者DNA（60bp碱基对）

=10nm压缩7倍（二）二级结构——30nm纤维

=30nm压缩6倍二、染色质的结构组蛋白核心H1DNA核小体30nm纤维组蛋白核心H1DNA30nm10nm压缩7倍压缩6倍二、染色质的结构DNA核小体30nm纤维（三）三级结构——超螺线管

=0.4um压缩40倍二、染色质的结构组蛋白30nm纤维核小体超螺线管染色体（三）三级结构——袢环结构二、染色质的结构30nm纤维30nm纤维由非组蛋白构成染色体骨架由螺线管形成DNA放射环。约106微带沿纵轴排列形成染色单体。一个平面上有18个放射环，结合在核骨架上形成微带。染色体骨架-放射环模型DNA总共压缩了8400倍染色质压缩成染色体的过程一级结构核小体压缩7倍二级结构30nm纤维压缩6倍三级结构超螺线管压缩40倍四级结构染色单体压缩5倍常染色质(euchromatin）异染色质(heteochromatin)又称为伸展染色质、功能性染色质位于核的内部、结构疏松处于伸展状态、染色浅、具有转录活性。又称为浓缩染色质、非功能性染色质位于核的边缘、螺旋化程度高、染色深、转录功能不活跃。三、常染色质和异染色质常染色质异染色质三、常染色质和异染色质异染色质结构异染色质：指在整个细胞周期中都处于凝缩状态的染色质，不具有转录活性。兼性异染色质：指在特定细胞的一定发育阶段所具有的凝缩状态的染色质。如X染色质。三、常染色质和异染色质形态：姐妹染色单体（sisterchromatid）姐妹染色单体着丝粒结构：着丝粒（主缢痕）端粒染色体臂

次级缢痕随体端粒