《醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)》課件：第九章 細(xì)胞核

1、第九章 細(xì) 胞 核 為什么真核細(xì)胞需要細(xì)胞核作為獨(dú)立的區(qū)室，而原核細(xì)胞沒有核膜也能生活得很好？1.概 述1.大小 多數(shù)高等動物細(xì)胞核在510m核質(zhì)指數(shù)（NP）=Vn/(VcVn)一、細(xì)胞核的大小、形態(tài)、數(shù)目生長旺盛的細(xì)胞，核較大；分化成熟的細(xì)胞，核較小。2.2.數(shù)目：通常一個或多個核，或無核肝細(xì)胞3.3.形態(tài)多數(shù)呈圓形或橢圓，但少數(shù)細(xì)胞核呈桿狀或分葉狀4.第一節(jié) 細(xì)胞核的基本結(jié)構(gòu)核膜染色質(zhì)核仁核基質(zhì)5.一.核膜(nuclear envelop) （一）核膜的結(jié)構(gòu)1.核膜外層1.核膜內(nèi)層3.核孔核糖體2.核周間隙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)質(zhì)網(wǎng)4.核纖層6.核膜電鏡照片核纖層核孔核膜7.3.核孔及核孔復(fù)合體 （n

2、uclear pore complex，NPC）捕魚籠式模型： 胞質(zhì)環(huán) 核質(zhì)環(huán) 輪輻 中央栓8. 核孔復(fù)合體功能: 核內(nèi)外物質(zhì)的交換組蛋白， DNA聚合酶，RNA聚合酶，核糖體蛋白 主動運(yùn)輸RNA，核糖體亞基離子，小分子被動運(yùn)輸9.核 孔復(fù) 合 體膜蛋白外 膜內(nèi) 膜 鑲 嵌 膜 蛋 白核 周 腔BBBBBBBAC ACACACACACAC核纖層染色質(zhì)4.核纖層（nuclear lamina）核纖層：附著于核膜內(nèi)側(cè)的纖維狀蛋白網(wǎng)10.核纖層在細(xì)胞周期中的變化（P163）間期，核纖層提供了染色質(zhì)（異染色質(zhì)）在核周邊錨定的位點。前期結(jié)束時，核纖層被磷酸化，形成可溶性蛋白，核膜解體。其中B核纖蛋白與核

3、膜殘余小泡結(jié)合，A和C溶于胞質(zhì)中。分裂末期，核纖層去磷酸化重新組裝，介導(dǎo)了核膜的重建。11.（二）核膜的功能1.保護(hù)性屏障2.基因表達(dá)的時空隔離3.核纖層為染色質(zhì)提供了錨定位點4.核質(zhì)之間的物質(zhì)運(yùn)輸12.二.染色質(zhì)（chromatin）指間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA等構(gòu)成的細(xì)絲狀復(fù)合物.？DNA是遺傳物質(zhì)染色質(zhì)是遺傳物質(zhì)染色體是遺傳物質(zhì)分為常染色質(zhì)和異染色質(zhì)13.1核 酸蛋白質(zhì)成 分DNARNA組蛋白非組蛋白所占比例0.050.110.51.5（一）染色質(zhì)的化學(xué)組成14.組蛋白與非組蛋白 非組蛋白:1.種類多2.酸性，富含AspGlu, 3.有種屬和組織特異性4.整個細(xì)胞

4、周期中都可以合成5.DNA識別特異性6.功能多樣性： 參與染色體構(gòu)建 啟動DNA的復(fù)制 調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄組蛋白:1.H1 H2A H2B H3 H42.堿性，富含ArgLys, 3.無種屬、組織特異性（H1除外）4.S期合成15.（二）染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)人體的一個細(xì)胞核中有23對染色體，每條染色體的脫氧核糖核酸雙螺旋若伸展開，平均長為5cm，核內(nèi)全部脫氧核糖核酸連結(jié)起來約1.72.0m。鋪展染色質(zhì)的電鏡觀察： 未經(jīng)處理的染色質(zhì)自然結(jié)構(gòu)為30nm的纖絲，經(jīng)鹽溶液處理后解聚的染色質(zhì)呈現(xiàn)10nm串珠狀結(jié)構(gòu)16.球狀組蛋白核心H4DNA雙螺旋(140-160bp、1.75圈）H3H4H3H2AH2AH2BH2

5、BH4H3H3H4H2AH2AH2BH2B10nm連接DNA（60bp） H1 H1核小體核心部連接部DNA分子：140160bp、1.75圈組 蛋 白：2（H2A、H2B、H3、H4）八聚體組 蛋 白：H1DNA分子：60bp核小體染色質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)-核小體(nucleosome)17.18.染色質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)螺旋管 螺旋管：核小體串珠圍繞一個空心軸，以6個核小體為一圈纏繞而成的中空性管（外徑30nm、內(nèi)徑10nm）。19.組蛋白H1幫助把相鄰核小體拉在一起的可能方式H1結(jié)合于核小體DNA上,兩臂與相鄰核小體上的H1作用20.核小體核心組蛋白尾部幫助把相鄰核小體拉在一起的可能方式:H2A、H2B

6、、H3、H4四個亞基的肽鏈尾部伸出，與相鄰核小體發(fā)生作用21.染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)（一）多級螺旋化模型三級結(jié)構(gòu)：螺旋環(huán)進(jìn)一步形成超螺旋環(huán), 此時的直徑為700nm。四級結(jié)構(gòu)：超螺旋進(jìn)一步折疊形成染色單體22.從核小體到染色體的動畫模式圖23.染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)（二）放射環(huán)模型30nm的染色質(zhì)纖維進(jìn)一步折疊, 形成一系列的環(huán),這些環(huán)附著在骨架蛋白上。環(huán)的直徑是300nm。在同一平面上的18個袢環(huán)形成微帶。形成直徑為12m, 長度為210m的中期染色體24.25.26.(三)染色體（chromosome）：染色單體次縊痕短臂（p）長臂（q）隨體常染色質(zhì)區(qū)異染色質(zhì)區(qū)主縊痕（著絲粒和動粒）1.染色體主要結(jié)構(gòu)

7、端粒27.2.中期染色體的類型1/25/8中央著絲粒染色體5/87/8亞中著絲粒染色體7/8 近端著絲粒染色體中部亞中部近端部端部末端處端著絲粒染色體28.3.核型：一個體細(xì)胞全部染色體在有絲分裂中期的表型，包括數(shù)目、大小和形態(tài)。表示方法：46，XY 46，XX29.特征：嚴(yán)重智力遲鈍、馬鞍鼻豬唇和斜視眼,發(fā)生頻率約為1/600700 。圖示 先天愚型30.染色質(zhì)的類型:常染色質(zhì)和異染色質(zhì)31. 常染色質(zhì) 異染色質(zhì)染色程度 染色淺 染色深分布 核中央 核邊緣螺旋化程度 低、疏松狀態(tài) 高、凝集狀態(tài)DNA序列 單一序列和 高度重復(fù)序列 中度重復(fù)序列 S期早、中期復(fù)制 晚復(fù)制、早凝縮功能狀態(tài) 轉(zhuǎn)錄活

8、躍 無轉(zhuǎn)錄活性 結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)兼性異染色質(zhì)功能性染色質(zhì)32.兼性異染色質(zhì):在不同的細(xì)胞類型及細(xì)胞發(fā)育的不同階段由常染色質(zhì)凝縮而成, 如血紅蛋白鏈基因在胎兒期是異染色質(zhì),成人期是常色質(zhì)；而血紅蛋白基因在紅細(xì)胞中是常染色質(zhì),在其它細(xì)胞中是異染色質(zhì)。結(jié)構(gòu)性異染色質(zhì):位于著絲粒、端粒、次縊痕及Y染色體長臂遠(yuǎn)端2/3區(qū)段,終生為異染色質(zhì).常染色質(zhì)區(qū)異染色質(zhì)區(qū)33.主縊痕模式圖動粒結(jié)構(gòu)域：蛋白質(zhì)配對結(jié)構(gòu)域：蛋白復(fù)合體中心結(jié)構(gòu)域：高度串聯(lián)重復(fù)序列34.35.染色體穩(wěn)定遺傳的功能序列36.37.隨體：指染色體短臂末端的球形結(jié)構(gòu)。次縊痕染色體的臂上凹陷縮窄形成次縊痕，與核仁的形成有關(guān)，稱為核仁組織區(qū)（NOR)。3

9、8.核仁組織區(qū)（nucleolar organizer region NOR) 人類有5對染色體上存在核仁組織區(qū)，它們都是短臂上帶有隨體的染色體（D組：13、14、15；G組：21、22）這些染色體稱核仁染色體。其短臂末端與隨體之間有染色質(zhì)細(xì)絲相連（DNA袢環(huán)），含rRNA基因，可指導(dǎo)rRNA的合成。 rRNA基因是從染色體上伸出的DNA袢環(huán)，每個rDNA袢環(huán)就是一個核仁組織者39.作用：維持染色體的穩(wěn)定性與完整；參與染色體的空間排布及同源染色體正確配對。起細(xì)胞分裂計時器的作用。端粒核苷酸每復(fù)制一次減少50-100bp，因為端粒的復(fù)制需要端粒酶來完成，正常體細(xì)胞缺乏此酶，故隨細(xì)胞分裂而變短，細(xì)

10、胞隨之衰老。端粒（telomere）40.DNA、染色質(zhì)和染色體 間期染色質(zhì)分裂期染色體同一物質(zhì)在細(xì)胞不同時相所表現(xiàn)出的不同形態(tài)？染色質(zhì)=蛋白質(zhì)+DNA41.試想一想，46條染色質(zhì)（每條染色體DNA長度約40000 m）繞在一個很小的范圍內(nèi)(細(xì)胞核直徑約30m），如何平均分配？染色體形成的意義只有繞成一個個線團(tuán)，才能平均分配。完成遺傳物質(zhì)的平均分配42.當(dāng)基因轉(zhuǎn)錄變得活躍，異染色質(zhì)減少，常染色質(zhì)增多異染色質(zhì)與常染色質(zhì)的區(qū)分不是一成不變的，而是可以互相轉(zhuǎn)換的43.三、核仁 核仁見于間期的細(xì)胞核內(nèi)，呈圓球形，一般12個，有時多達(dá)35個。44.（一）超微結(jié)構(gòu)纖維中心（FC）：呈淺染區(qū)，主要成分為rD

11、NA伸出的袢環(huán)。致密纖維組分（DFC）：位于淺染區(qū)周圍,呈環(huán)形或半月形，由致密的纖維構(gòu)成，含有正在轉(zhuǎn)錄的RNA分子顆粒組分(GC)：已合成的核糖體前體顆粒。核仁基質(zhì)：低電子密度、無定形的蛋白質(zhì)物質(zhì)，為上述三種結(jié)構(gòu)的存在環(huán)境。45.rDNArRNA轉(zhuǎn)錄單位3nm間隔片段轉(zhuǎn)錄的起點轉(zhuǎn)錄的終點RNA聚合酶rDNA轉(zhuǎn)錄rRNA(45S rRNA前體、纖維狀)顆粒狀（18s 5.8s 28srRNA、蛋白質(zhì)顆粒）剪切、加工加工、包裝核糖體的亞基蛋白質(zhì)顆粒46.47.核仁相隨染色質(zhì)核仁周圍染色質(zhì):包圍在核仁周圍的染色質(zhì)，高度螺旋，屬異染色質(zhì)。核仁內(nèi)染色質(zhì):伸入核仁內(nèi)的染色質(zhì)，處于非螺旋狀態(tài)，屬常染色質(zhì)，載

12、有rRNA基因（rDNA）,此段DNA稱核仁組織區(qū)（NOR）,它是形成核仁的部位。48.(二)核仁的形成和消失核仁為什么間期出現(xiàn)？49.核膜核仁含有rDNA的10個伸展的間期染色體袢環(huán)進(jìn)入核仁中50. 間 期有12個或多個核仁。分裂前期染色質(zhì)濃縮、rRNA合成停止，rDNA袢環(huán)逐漸縮回到染色體，核仁消失。 分裂末期染色體解旋，rDNA伸展，合成rRNA，組建成新的核仁。51.核仁融合核仁的周期變化52.(三)核仁的功能：是細(xì)胞合成核糖體的工廠53.54.核仁在核糖體合成和組裝中的作用55.56.四.核基質(zhì)（核骨架）概念：間期細(xì)胞核內(nèi)，除去核被膜、核孔復(fù)合體、核纖層、染色質(zhì)、及核仁之外的由纖維狀蛋白構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（一）核基質(zhì)組成： 1.核骨架蛋白 2.核骨架結(jié)合蛋白57.核基質(zhì)基本組分(非組蛋白性質(zhì))纖維蛋白核骨架蛋白是各種類型細(xì)胞共有的蛋白質(zhì)核骨架結(jié)合蛋白是與細(xì)胞類型及分化程度相關(guān)的蛋白質(zhì)RNA：RNA與蛋白質(zhì)結(jié)合成RNP復(fù)合物 DNA：可能是染色質(zhì)殘余部分 58.（二）核基質(zhì)功能1.是DNA復(fù)制的支架2.調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄3.參與染色體構(gòu)建59.