第十章细胞核与染色体.

第十章细胞核与染色体典型的细胞核结构示意图主要内容核被膜与核孔复合体染色质染色体核仁第一节核被膜与核孔复合体1核被膜是双层膜结构膜厚：7.5nm外核膜：来源于内质网，附有核糖体；核周隙：宽20-40nm，与ER腔相通；内核膜：表面光滑，内表面有核纤层以及特异蛋白；核纤层：内核膜内表面的纤维网络，支持核膜，并与染色质、核骨架相连；核孔：核的内外膜在在一些位点融合形成的环状开口，直径80-120nm。2核孔复合体组成：至少由100多种蛋白质组成；数量：一般哺乳动物细胞约3000-4000个核孔；大小：120-150nm；结构模型：捕鱼笼式（fish-trap）；Gp210位于孔膜区，功能包括：介导核孔复合体与核被膜连接；在介导核被膜融合形成复合体时起重要作用；在介导核质交换时起作用。p62是一类功能性的核孔蛋白，可能直接参与核质交换。3捕鱼笼式核孔复合体组成胞质环：位于核孔边缘的胞质面一侧，从环上向胞质伸出8条呈对称分布的短纤维，又称外环；核质环：位于核孔边缘的核质面一侧，环上对称地连有8条细长的纤维，又称内环；辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称；柱状亚单位腔内亚单位环带亚单位中央栓：又称中心颗粒，位于核孔的中心，呈颗粒状或棒状。核孔复合物的结构模型4核孔复合体的功能—核质间的物质转运小分子的转运—被动扩散大分子的转运—主动运输小分子的转运—被动扩散核孔有效直径9-10nm左右，扩散速度与分子量成反比。小于5×103的可自由进入，大于60×103的不能进入。金颗粒标记的核蛋白穿越核孔大分子的转运—主动运输主动运输的选择性：(1)对颗粒大小的限制，一般可达10-20nm，核孔复合体的有效直径是可以调节的；(2)主动运输是信号识别和载体介导的过程，需要ATP；(3)具有双向性。核定位信号（NLS）：引导蛋白进入细胞核，4-8个氨基酸组成；协助蛋白质：如importin，Ran。亲核蛋白质从细胞质向细胞核转运过程示意图爪蟾卵母细胞核质蛋白注射试验主要内容核被膜与核孔复合体染色质与染色体核仁第二节染色质与染色体1概念染色质：是指间期细胞核内由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：是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特殊形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。2染色质的化学组成组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA。比例：1:1:(1-1.5):0.1染色质DNA以DNA序列重复的频率分为三类：单一序列中度重复序列高度重复序列3染色质蛋白质—组蛋白和非组蛋白组蛋白概念：构成真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的赖氨酸和精氨酸。五种：H1，H2A，H2B，H3，H4；带正电荷，碱性蛋白；非特异性地与DNA结合。非组蛋白概念：染色体上与特异DNA序列相结合的蛋白质。带负电荷，酸性蛋白；有种属和组织特异性；整个细胞周期都合成，组蛋白只在S期合成；4染色质的基本结构单位—核小体组成一个组蛋白八聚体:4个二聚体，H2A，H2B，H3，H4一个H11.75圈DNA超螺旋链，约146个bp处理前后的染色质丝电镜照片5染色质包装的结构模式染色质包装的多级螺旋模型一级结构：核小体二级结构：螺线管三级结构：超螺线管四级结构：染色单体一级结构：核小体组成：DNA1.75圈约146个bp组蛋白八聚体一个二级结构：螺线管以直径30nm染色质纤维的形式存在在Ｈ1参与下形成每周含６个核小体核小体压缩6倍核小体和螺线管的结构三级结构：超螺线管直径400nm圆筒状结构压缩40倍四级结构：染色单体超螺线管再一次折叠螺旋化2-10um压缩5倍螺旋模型一级结构7～10×二级结构—螺线管6×三级结构—超螺线管40×四级结构—染色单体5×1号染色体中的DNA包装倍数6常染色质和异染色质常染色质：间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态，用碱性染料着色浅的染色质。异染色质：间期核中，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。结构异染色质兼性异染色质结构异染色质整个细胞周期中处于凝集状态的染色质。多位于着丝粒、端粒和染色体臂的凹陷部位，合成于S期。兼性异染色质在一定细胞类型、一定发育阶段，原来的常染色质聚缩，凝集成异染色质状态。——X染色体失活深染区：异染色质，浅染区：常染色质常染色质与异染色质比较常染色质异染色质碱性染料染色着色浅着色深形态解旋的细纤维丝卷曲成粗大颗粒部位核中央核边缘功能活跃地复制转录转录不活跃7染色体的结构着丝粒次缢痕核仁组织区随体端粒着丝粒区着丝粒（centromere）:连接两个姐妹染色单体，主缢痕的中心部位，为中期染色体的主要功能结构域，是高度重复的异染色质结构。动粒（kinetochore）:位于主缢痕处两条染色单体的外侧表层部位，由蛋白质组成，是纺锤丝微管的聚合中心之一。染色体分类：根据着丝粒在染色体上的位置中着丝粒染色体近中着丝粒染色体近端着丝粒染色体端着丝粒染色体次缢痕染色体上主缢痕以外的缢缩狭窄部位；数量，位置、大小相对恒定，可作为鉴别特定染色体的一个标志。核仁组织区位置：位于染色体的次缢痕部位；含有编码核糖体的rRNA基因；功能：在间期缔合核仁。随体位置：位于染色体末端的球形染色体节段是鉴别染色体的一个重要标志——通过次缢痕与染色体主体部分相连端粒是染色体末端富含Ｇ的重复序列；作用：维持染色体的稳定性保证染色体DNA的完全复制参与染色体在核内的空间排布起细胞分裂计时器的作用8染色体的核型和带型核型（karyotype）：染色体组在有丝分裂周期的表现，包括染色体的数目、大小和形态特征。带型（band）：染色体经过一定的处理，其中的非组蛋白和DNA所呈现的特定带纹。Q、G、C、R、F带等现带法染色体核型A-TG带G-CR带正常男人显带核型模式图人类G带核型（显示染色体上富含AT的序列）人类Q带核型（Q带与G带相似）C显带核型图是真核细胞间期核中最明显的结构，光镜下为均质、无包膜的球形小体；核仁的数目、大小和形状随生物的种类、细胞的类型和细胞代谢状态的不同而变化；第三节核仁1核仁的超微结构纤维中心致密纤维组分颗粒组分细胞核仁的电镜图纤维中心是致密纤维包围的低电子密度的圆形结构，主要成分为RNA聚合酶和rDNA；致密纤维组分核仁内电子密度最高的区域，位于浅染区的周围；所含主要成分为正在转录的rRNA，此外还有一些RNA结合蛋白；颗粒组分由直径15-20nm的颗粒构成，是不同加工阶段的核糖核蛋白体。2核仁的功能rRNA前体的合成、加工核糖体亚单位的装配rRNA前体的合成及加工rDNA的初级产物为rRNA前体—哺乳类45S，果蝇38S45SrRNA32SrRNA20SrRNA28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA5SrRNArRNA的加工核糖体亚单位的装配核糖体组成：蛋白质+rRNArRNA前体结合蛋白质—核糖核蛋白体颗粒；核糖核蛋白体—大亚基和小亚基；5SrRNA合成后转运至核仁参与核糖核蛋白体大亚基的组装；大亚基和小亚基由细胞核转运至细胞质中。核糖体的组装5SrRNA定位在常染色体，合成后被转运至核仁区参与大亚基的装配3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）。分裂间期：NOR上的rDNA快速进行rRNA转录，在其周围装配核糖体亚单位，形成典型的核仁结构；分裂前期：NOR上的rDNA停止rRNA的转录，其周围的核糖体亚单位散去，核仁消失；分裂末期，染色体解旋，rRNA重新转录，核仁重现。