细胞核医学细胞生物学示范课件.ppt

1、细胞核医学细胞生物学（优选）细胞核医学细胞生物学3.是细胞生命活动的调控中心 一、细胞核最基本的功能一、细胞核最基本的功能1.贮存遗传信息（DNA）2.复制、转录遗传信息并指导蛋白 质合成3.3.数目数目 一般仅一个，破骨细胞有数百个二、细胞核的大小、形态、数目二、细胞核的大小、形态、数目1.1.大小大小 胚胎细胞、肿瘤细胞细胞核比例大 衰老细胞细胞核比例小2.2.形态形态 随细胞不同而不同核被膜核被膜（nuclear envelope)染色质染色质（chromatin)核仁核仁（nucleolus)核基质核基质（nuclear matrix)即即核骨架核骨架（nuclear skeleton

2、)第一节第一节 核膜核膜（nuclear envelope）蛋白质蛋白质 占占6575%，所含酶类与内质网相似，所含酶类与内质网相似 脂类脂类 与内质网相似，但浓度有差别，胆与内质网相似，但浓度有差别，胆固醇及甘油三酯的含量较高固醇及甘油三酯的含量较高 少量的少量的DNA、RNA 外核膜外核膜（outer nuclear membrane)内核膜内核膜（inner nuclear membrane)核周间隙核周间隙（perinuclear space)核核 孔孔（nuclear pores)（一）外核膜（一）外核膜 与粗面内质网相连，与粗面内质网相连，其外表面附着核糖体。其外表面附着核糖体。（

3、二）内核膜（二）内核膜 无核糖体附着，有核无核糖体附着，有核纤层蛋白受体，从而固定纤层蛋白受体，从而固定到核纤层上。到核纤层上。（三）核周间隙（三）核周间隙 内、外核膜之间的空腔。内、外核膜之间的空腔。核孔核孔内外两层核膜融合形成内外两层核膜融合形成的小孔。的小孔。一般来说，合成功能旺盛的细胞，核孔数目较多（其数量主要是与细胞核的转录水平有关，密度大约35-65个/m2）（四）核孔（四）核孔核纤层是1amin A、lamin B、lamin C三种多肽组成的纤维网状结构。核小体蛋白，帮助DNA卷曲形成核小体中度重复序列（middle repetitive seq.DNA复制、转录与蛋白合成有时

4、空间隔。（四）染色单体四级结构少量的DNA、RNA真核细胞才有的结构，为非膜性结构。以上即染色体的组装过程，均以螺旋方式实现，总称为多级螺旋模型。2、主动运输：大分子物质装配核糖体大、小亚基的场所天门冬AA，谷AA等酸性AAQ带：喹吖因或荧光染料 具有种属和组织特异性（二）组蛋白和非组蛋白细胞内特定染色体次缢痕处，含DNA随着生物进化而呈现增加趋势，但也不尽然。rRNA基因转录和加工的场所单一序列（unique seq.中期染色体的形态和结构五、染色体的数目、核型和带型 核孔是由一组蛋白质颗粒和核孔是由一组蛋白质颗粒和纤维物质以特定方式排列形成的纤维物质以特定方式排列形成的复合结构，称为核孔复

5、合体。复合结构，称为核孔复合体。(nuclear pore complex，NPC)1.区域化作用区域化作用 内环境相对稳定；DNA复制、转录与蛋白合成有时空间隔。2.控制细胞核与细胞质之间的物控制细胞核与细胞质之间的物质和信息流通质和信息流通1 1、被动运输：无机离子和小分子物、被动运输：无机离子和小分子物质可以自由通过核膜质可以自由通过核膜2 2、主动运输：大分子物质、主动运输：大分子物质 主要途径：核孔复合体胞质颗粒胞质颗粒胞质环胞质环中央栓中央栓辐辐胞质纤维胞质纤维核质环核质环核纤层核纤层捕鱼笼式模型组成 核孔复合体的核孔复合体的功能：功能：介导细胞核与细胞质之间的物质介导细胞核与细胞

6、质之间的物质交换交换组蛋白，组蛋白，DNA聚合聚合酶，酶，RNA聚合酶，聚合酶，核糖体蛋白核糖体蛋白主动运输主动运输离子，小分子离子，小分子RNA，核糖体亚基，核糖体亚基 被动运输被动运输 核纤层是核纤层是1amin A1amin A、lamin Blamin B、lamin C lamin C三种多肽组成的纤维三种多肽组成的纤维网状结构。网状结构。属于中间属于中间纤维纤维蛋蛋白，与核外中间纤维白，与核外中间纤维、核骨架相连。、核骨架相连。1 1）在细胞核中起支架作用在细胞核中起支架作用2）参与核膜的重建参与核膜的重建前期：前期：lamin 磷酸化磷酸化lamin解聚解聚核膜崩解核膜崩解末期：

7、末期：lamin去磷酸化去磷酸化lamin装配装配核膜重建核膜重建 参与参与染色质的染色质的凝集凝集阻碍染色质螺旋化形成染色体阻碍染色质螺旋化形成染色体3 3）参与细胞核构建和）参与细胞核构建和DNADNA复制复制核纤层蛋白A 核纤层蛋白B 核纤层蛋白C第二节第二节染色质和染色体染色质和染色体Chromatin&chromosome染色质五、染色体的数目、核型和带型核孔复合体的功能：染色体的臂上凹陷缩窄形成次缢痕，与核仁的形成有关，称为核仁组织区。染色质（chromatin)是遗传物质在细胞内的存在形式，由DNA、组蛋白、非组蛋白及RNA等组成的核蛋白复合体。真核细胞才有的结构，为非膜性结构。

8、真核细胞才有的结构，为非膜性结构。核纤层蛋白A 核纤层蛋白B 核纤层蛋白C是遗传物质在细胞内的存在形式，由DNA、组蛋白、非组蛋白及RNA等组成的核蛋白复合体。外核膜（outer nuclear membrane)核仁的形状、大小、数目依生物的种类、细胞的形状和生理状态而不同。二、细胞核的大小、形态、数目（二）螺线管二级结构高度重复序列（highly repetitive seq.中度重复序列（middle repetitive seq.3）参与细胞核构建和DNA复制(nuclear pore complex，NPC)rRNA基因转录和加工的场所rRNA基因转录和加工的场所以上即染色体的组装过

9、程，均以螺旋方式实现，总称为多级螺旋模型。是遗传物质在细胞内的存在形式，是遗传物质在细胞内的存在形式，由由DNADNA、组蛋白、非组蛋白及、组蛋白、非组蛋白及RNARNA等组成等组成的核蛋白复合体。染色体和染色质是同的核蛋白复合体。染色体和染色质是同一种物质在细胞周期的不同时期中所表一种物质在细胞周期的不同时期中所表现的两种不同存在方式。现的两种不同存在方式。核核 酸酸蛋白质蛋白质成成 分分DNADNARNARNA组蛋白组蛋白 非组蛋白非组蛋白所占比例所占比例1 10.05-0.10.05-0.11 10.5-1.50.5-1.5 DNA随着生物进化而呈现增加趋势，但也不尽然。12条104条8

10、0条48条44条116，160条单一序列单一序列（unique seq.)中度重复序列中度重复序列（middle repetitive seq.)高度重复序列高度重复序列（highly repetitive seq.)端粒序列端粒序列着丝点序列复制源序列 RNA含量极低含量极低 1.组蛋白组蛋白 组蛋白是真核细胞染色质的主要组蛋白是真核细胞染色质的主要结构蛋白，富含带正电荷的精氨酸和结构蛋白，富含带正电荷的精氨酸和赖氨酸，属碱性蛋白质。赖氨酸，属碱性蛋白质。（二二）组蛋白和非组蛋白）组蛋白和非组蛋白核小体核小体 种类种类赖氨酸赖氨酸/精氨酸精氨酸残基数残基数分子量分子量 (kD)(kD)保守性

11、保守性存在部位存在部位及结构作用及结构作用H1存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体存在于核心颗粒，形成核小体29.0021523.0低低高高高高极高极高极高极高H2AH2BH3H41.2212914.02.6612513.60.7713515.30.7910211.3存在于连接线上，锁定核小体存在于连接线上，锁定核小体及参与高一层次的包装及参与高一层次的包装 核小体蛋白，核小体蛋白，帮助帮助DNA卷曲形成核卷曲形成核小体小体2.非组蛋白非组蛋白 酸性

12、蛋白质，带负电荷酸性蛋白质，带负电荷,富含富含 天门冬天门冬AAAA，谷，谷AAAA等酸性等酸性AAAA 数量少，种类多数量少，种类多 具有种属和组织特异性具有种属和组织特异性 整个周期都能合成整个周期都能合成 特性特性 常染色质常染色质（euchromatin)异染色质异染色质（herterchromatin)结构异染色质结构异染色质 兼性异染色质兼性异染色质弱嗜碱性，包装松散，有转录活性1）在细胞核中起支架作用核仁的形状、大小、数目依生物的种类、细胞的形状和生理状态而不同。贮存遗传信息（DNA）组蛋白，DNA聚合酶，RNA聚合酶，核糖体蛋白(一)DNA遗传信息的载体（二）组蛋白和非组蛋白一

13、般来说，合成功能旺盛的细胞，核孔数目较多（其数量主要是与细胞核的转录水平有关，密度大约35-65个/m2）2、主动运输：大分子物质2、主动运输：大分子物质末期：lamin去磷酸化lamin装配核膜重建存在于核心颗粒，形成核小体真核细胞才有的结构，为非膜性结构。具有种属和组织特异性（二）组蛋白和非组蛋白属于中间纤维蛋白，与核外中间纤维、核骨架相连。75圈DNA（约146bp)核基质（nuclear matrix)控制细胞核与细胞质之间的物质和信息流通 常染色质常染色质 异染色质异染色质螺旋化程度螺旋化程度低低高高染染 色色 较浅较浅较深较深间间 期期核中央核中央核边缘核边缘分裂期分裂期染色体臂染

14、色体臂着丝粒区和端粒区着丝粒区和端粒区活活 性性常转录常转录很少转录很少转录复制时间复制时间S 早、中期早、中期S 晚期晚期u 是构成染色质的基本结构单位是构成染色质的基本结构单位,约约200bp200bpu 核小体模型核小体模型核心颗粒：组蛋白八聚体及周围缠绕的1.75圈DNA（约146bp)Linker DNA：连结两个核小体（约60bp）（H1：锁住DNA进出端，稳定核小体的结构）由核小体构成的染色质细丝再螺旋化，形成中空的螺线管，每个螺旋内含6个核小体。压缩压缩7 7倍倍压缩压缩6 6倍倍压缩压缩4040倍倍压缩压缩5 5倍倍（主缢痕）（主缢痕）中期染色体的形态和结构中期染色体的形态和

15、结构 动粒结构域动粒结构域配对结构域配对结构域中心结构域中心结构域 随细胞增殖分裂逐渐缩短，与细随细胞增殖分裂逐渐缩短，与细胞衰老有关。胞衰老有关。随体 染色体的臂染色体的臂上凹陷缩窄形成上凹陷缩窄形成次缢痕，与核仁次缢痕，与核仁的形成有关，称的形成有关，称为核仁组织区。为核仁组织区。五、染色体的数目、核型和带型五、染色体的数目、核型和带型（一）核型（一）核型 指体细胞中的全部染色体组成，包括染指体细胞中的全部染色体组成，包括染色体的数目、大小、结构等特点。色体的数目、大小、结构等特点。（二）带型（二）带型 是染色体中的非组蛋白和是染色体中的非组蛋白和DNA碱基呈现碱基呈现的特定带纹。的特定带

16、纹。显带技术染色体经过一定处理，并用特显带技术染色体经过一定处理，并用特定染定料染色后，其长轴显现出明暗或深定染定料染色后，其长轴显现出明暗或深浅相间的横行带纹。浅相间的横行带纹。显带显带技术技术整条显带整条显带局部显带局部显带Q带：喹吖因或荧光染料带：喹吖因或荧光染料G带：带：G染色染色R带：带：Q、G反带反带高分辨带高分辨带C带：着丝粒等区的异带：着丝粒等区的异 染色质染色质T带：端粒带：端粒N带：带：NOR区酸性蛋白区酸性蛋白18三体综合征三体综合征先天愚型先天愚型2121号染色体三体型患者、核型及其发生与母龄的关系号染色体三体型患者、核型及其发生与母龄的关系 21号染色体三体号染色体三

17、体型患者及其核型型患者及其核型母母亲亲生生育育年年龄龄（岁岁）出出生生先先天天愚愚型型的的危危险险率率 曾曾经经出出生生过过先先天天愚愚型型患患儿儿再再出出生生患患儿儿的的危危险险率率 45 1/50 无无明明显显增增加加 2121号染色体三体型患者出生率与母龄的关系号染色体三体型患者出生率与母龄的关系 女性胚胎女性胚胎6 6个个月时已完成第一月时已完成第一次减数分裂，若次减数分裂，若在第二次减数分在第二次减数分裂中发生染色体裂中发生染色体不分离，而形成不分离，而形成2121三体三体杜纳综合症表型女性，体矮，表型女性，体矮，蹼颈，后发际低蹼颈，后发际低性腺发育不全，性腺发育不全，原发性闭经，原

18、发性闭经，肘外翻。肘外翻。(45,X)(45,X)示示47,XYY患者及其核型（有攻击性，其他正常）患者及其核型（有攻击性，其他正常）第第三三节节 核核 仁仁 真核细胞才有的结真核细胞才有的结构，为非膜性结构。构，为非膜性结构。核仁的形状、大核仁的形状、大小、数目依生物的种小、数目依生物的种类、细胞的形状和生类、细胞的形状和生理状态而理状态而不同不同。真核细胞间期核中真核细胞间期核中最明显的结构！最明显的结构！光镜：核仁呈均质海绵状结构，其数目、光镜：核仁呈均质海绵状结构，其数目、大小与细胞的蛋白质代谢活跃程度有关。大小与细胞的蛋白质代谢活跃程度有关。常有常有“核仁趋边核仁趋边”现象。现象。电

19、镜：核仁裸露无膜、有纤维丝构成电镜：核仁裸露无膜、有纤维丝构成组成：纤维中心致密纤维组分组成：纤维中心致密纤维组分 颗粒成分核仁基质颗粒成分核仁基质 细胞内特定染色体次缢痕处，含细胞内特定染色体次缢痕处，含有主要有主要rRNA(18SrRNA(18S、28S28S、5.8S rRNA)5.8S rRNA)基因的染色体区段。基因的染色体区段。在人类是第在人类是第1313、1414、1515、2121、2222号号5 5对对染色体，这染色体，这5 5对染色体属于核仁染色体。对染色体属于核仁染色体。具有组织形成核仁能力的染色质区1.1.定位在核仁组织区（定位在核仁组织区（NORNOR）的）的rDNA

20、rDNA呈串呈串状重复排列（中度重复序列）状重复排列（中度重复序列）约约200个基因个基因18SrRNA约约2000核苷酸核苷酸28SrRNA约约5000核苷酸核苷酸5.8SrRNA约约160核苷酸核苷酸2.rDNA转录转录45S RNA约约1300013000核苷酸核苷酸加工加工核仁是装配核糖体大小亚基的场核仁是装配核糖体大小亚基的场所，所，核糖体的大小亚基在核仁中核糖体的大小亚基在核仁中成熟后，通过核孔转运至细胞质中，成熟后，通过核孔转运至细胞质中，形成有功能的形成有功能的。45S RNA共同加工装配共同加工装配rDNArDNA45SrRNA45SrRNA蛋白质蛋白质RNPRNP18SrRNA18SrRNA28SrRNA28SrRNA小亚单位小亚单位5.8SrRNA5.8SrRNA5SrRNA5SrRNA核仁外核仁外DNADNA大亚单位大亚单位3333种种Pr.Pr.4949种种Pr.Pr.核仁在核糖体核仁在核糖体合成和组装中的作用合成和组装中的作用