细胞生物学第八章细胞核知识点

第八章细胞核一．核膜和核孔复合物1．核膜概念：位于细胞核的最外层，是细胞核与细胞质之间的界限，调控细胞核内外的物质交换和信息交流；组成：核外膜：表面附有核糖体，与粗面内质网（rER）相连；核内膜：表面光滑，附有一层致密的纤维网络结构（核纤层），决定细胞核形态；膜间隙：与内质网腔相通核孔:内、外膜相互融合形成的环状开口，嵌有核孔复合体2．核孔复合物（1）结构环：胞质环、核质环（核篮）；辐：柱状亚单位、腔内亚单位、环带亚单位；中央栓（2）功能------双向选择性亲水通道被动运输：孔径10nm，≤60kDa主动运输：孔径20nm亲核蛋白的核输入信号：核定位信号(NLS)；10个氨基酸的短肽，指导亲核蛋白完成核输入后并不切除（NLS、NES、信号肽和信号斑)（importinα/β、nucleoporin、Ran—GTP/GDP）亲核蛋白的入核转运：①亲核蛋白通过NLS识别importinα，与可溶性NLS受体importinα/β异二聚体结合，形成转运复合物；②在importinβ的介导下，转运复合物与核孔复合体的胞质纤维结合；③转运复合物通过改变构象的核孔复合体从胞质面被转移到核质面；④转运复合物在核质面与Ran-GTP结合，并导致复合物解离，亲核蛋白释放；⑤受体的亚基与结合的Ran并与importinβ解离，Ran-GDP返回核内再转换成Ran-GTP状态。mRNA、tRNA和核糖体亚基的核输出：核输出信号nuclearexportsignal（NES）请说明Ran在亲核蛋白的核输入过程中所起的作用。①在细胞质内,受体(importin)与cargoprotein的NLS结合②受体/亲核蛋白复合物和Ran-GDP穿过核孔进入细胞核③在核质内，在GEF作用下Ran-GDP转变为Ran-GTP，并与受体importin结合④构象改变导致受体释放出cargoprotein⑤受体-Ran-GTPcomplex被运回细胞质,在GAP作用下Ran-GTP被水解为Ran-GDP,Ran与受体importin分离3.核纤层lamina是位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络（1）结构和组成：由核纤层蛋白laminA、B、C组成（2）功能在间期细胞中，核纤层为核膜提供一个支架；在分裂细胞中，核纤层的可逆性解聚调节核膜的崩解和重建；核纤层蛋白磷酸化时，核膜崩解；核纤层蛋白去磷酸化时，核膜重建；在间期细胞中，核纤层为染色质提供核周锚锭部位，维持和稳定间期染色质高度有序的结构；调节基因表达，调节DNA修复二．染色质和染色体1．组蛋白和非组蛋白与染色质DNA结合的蛋白质负责DNA分子遗传信息的组织、复制（1）组蛋白·构成真核生物染色体的基本结构蛋白富含Arg和Lys的碱性蛋白质，等电点在pH10.0以上，可以和酸性DNA紧密结合，分为H1,H2A,H2B,H3,H4五种。H2A,H2B,H3,H4为核小体组蛋白，在进化上十分保守，没有种属和组织特异性。H1的种族保守性低，有一定的种属和组织特异性。Histone在维持染色体结构和功能的完整性上起着关键性的作用。Histone与DNA在细胞周期的S期合成。DNA复制停止，Histone合成也立即停止。（2）非组蛋白·主要指导与特异DNA序列结合的蛋白质富含天冬氨酸、谷氨酸和色氨酸的酸性蛋白质。占染色体蛋白质的60—70%，在不同组织细胞中的种类和数量都不相同。在整个细胞周期中都有不同类型的非组蛋白合成。能识别并结合在特异的DNA序列上，识别和结合靠氢键和离子键。非组蛋白在调节真核生物基因表达，染色体高级结构的形成等方面起着重要的作用。α螺旋-转角-α螺旋模式羧基端的α螺旋为识别螺旋，识别DNA大沟的特异碱基信号锌指模式Cys2/His2锌指单位和Cys2/Cys2锌指单位非组蛋白与DNA序列的结合模式③Leu拉链模式2个蛋白质分子的α螺旋之间靠Leu的疏水键形成一条拉链状结构，以二聚体形式与DNA特异结合。2．染色体的分子结构模型（1）染色体的四级结构模型Korberg(1974年)：念珠模型，核小体Finch(1976年)：螺线管Bak(1977年)：超螺线管染色单体（2）袢环模型J.Painta和D.Coffey（1984年）：强调了非组蛋白在染色体包装中的作用。由螺线管形成DNA袢环，每18个袢环呈放射状平面排列，结合在核基质(非组蛋白)上形成微带，大约106个微带沿纵轴构建染色单体DNA是如何包装成染色体的？四级结构模型：有DNA和组蛋白包装成核小体，即200bp的DNA和组蛋白八聚体（H2A,H2B,H3,H4各2个）；在H1作用下，由直径10nm的核小体串珠结构螺旋化，每圈6个核小体，形成外径30nm，内径10nm，螺距11nm的螺线管；由螺线管进一步螺旋化形成直径0.4μm的超螺线管；超螺线管进一步螺旋折叠，形成长2-10μm的染色单体。袢环模型：由螺线管形成DNA袢环，每18个袢环呈放射状平面排列，结合在核基质(非组蛋白)上形成微带，大约106个微带沿纵轴构建染色单体。（强调了非组蛋白在染色体包装中的作用）3．重要概念（1）常染色质和异染色质常染色质：间期细胞核内染色质纤维折叠压缩程度低，相对处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅的染色质；异染色质：间期细胞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染色质结构（组成）异染色质：在整个细胞周期都处于聚缩状态，没有较大变化的异染色质；特点：1、在中期染色体上多定位于着丝粒区、端粒、次缢痕及染色体臂的某些节段；2、由相对简单、高度重复的DNA序列构成；3、有显著的遗传惰性4、在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制、早聚缩；5、占有较大部分核DNA兼性异染色质：在发育阶段，原来的常染色体聚缩，并丧失转录活性，变为异染色质。（2）着丝粒和着丝点着丝点结构域、中央结构域、配对结构域着丝粒：染色体中将两条姐妹染色单体结合起来的区域，由无编码意义的高度重复DNA序列组成，为主缢痕，连接两条染色单体，将染色单体分成长臂和短臂。；着丝点：着丝粒外面的蛋白质结构，为板状结构，是纺锤丝插入的位点。着丝粒的3种结构域着丝点（动粒）结构域：内板、中间间隙、外板中央结构域：卫星DNA和动粒蛋白（CENP）配对结构域：内部着丝粒蛋白（INCENP）染色单体连接蛋白（clips）（3）次缢痕和随体次缢痕和随体是鉴别染色体的重要形态特征之一。次缢痕：除主缢痕外，染色体上其他的浅缢痕部位→作为鉴定染色体的标记随体：位于染色体末端的球形染色体节段，通过次缢痕区域染色体主体部分相连。*人类的第13、14、15、21、22号染色体具有次缢痕和随体随体次缢痕（4）核仁组织中心(NOR)位于次缢痕部位（并非所有次缢痕都是NOR）是rRNA的基因（rDNA）所在的部位（除5srRNA基因）与间期细胞核仁形成有关具有NOR的染色体称为核仁染色体（5）核型指染色体组在有丝分裂中期的表型，包括染色体数目、大小、形态特征等（6）端粒和端粒酶端粒：是染色体两个端部的特化结构，由富含G的重复DNA序列组成端粒酶：一种核糖核蛋白复合物，具有逆转录酶的性质，以其内在的RNA为模板，合成端粒重复序列，添加在DNA链3’末端。（7）染色体DNA的三个功能元件DNA复制起始点确保DNA的自我复制着丝粒使复制的染色体能平均分配到子细胞中端粒保持染色体的独立性和稳定性三．核仁1．超微结构：纤维中心、致密纤维组分、颗粒组分、核仁基质纤维中心（FC）：rDNA致密纤维组分（DFC）：rRNA颗粒组分（GC）：RNP核糖体亚单位前体颗粒核仁基质：可溶性蛋白质真核生物细胞核糖体含有4种rRNA，即5.8S、18S、28S和5SrRNA，其中前3种基因组成一个转录单位（rDNA），存在100—5000个重复序列单位,位在NOR。5SrRNA基因不定位在NOR。2．核仁的功能合成和加工rRNA，组装核糖体亚单位32s28s+5.8s45s的rRNA41s加70种Proteins20s18s60s(28s、5.8s、5sRNA+Proteins)80sRNP40s(18sRNA+Proteins)↑rRNA加工