1、医学细胞生物学2020/12/121第八章第八章 细胞核细胞核 nucleusnucleus医学细胞生物学2020/12/122细胞核细胞核真核细胞内最大、最重要的细胞器真核细胞内最大、最重要的细胞器细胞遗传与代谢的调控信息中心细胞遗传与代谢的调控信息中心精品资料医学细胞生物学 你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早”医学细胞生物学2020/12/125第一节第一节 核膜核膜 一、核膜的化学组
2、成一、核膜的化学组成 1.1.蛋白质：部分与内质网相似，内核膜含蛋白质：部分与内质网相似，内核膜含有核纤层蛋白有核纤层蛋白 2.2.脂类：与内质网相似脂类：与内质网相似医学细胞生物学2020/12/126第一节第一节 核膜核膜 二、核膜的结构与区域化作用二、核膜的结构与区域化作用 1.1.双层但不连续的非对称性膜单位双层但不连续的非对称性膜单位 1)1)外核膜：与内质网相连，附着有核糖体颗粒外核膜：与内质网相连，附着有核糖体颗粒及中间纤维，参与蛋白质合成及细胞核定位。及中间纤维，参与蛋白质合成及细胞核定位。2)2)内核膜：表面光滑，紧密附着核纤层内核膜：表面光滑，紧密附着核纤层 3)3)核周间
3、隙：内外核膜之间的腔隙，与内质网核周间隙：内外核膜之间的腔隙，与内质网联通。联通。4)4)核孔：内外核膜融合形成，由蛋白质构成复核孔：内外核膜融合形成，由蛋白质构成复杂结构，负责核内外物质运输。数目与细胞代杂结构，负责核内外物质运输。数目与细胞代谢状态有关。谢状态有关。医学细胞生物学2020/12/127医学细胞生物学2020/12/128第一节第一节 核膜核膜医学细胞生物学2020/12/129第一节第一节 核膜核膜 2.2.核膜将核质与胞质限定在各自区域并控核膜将核质与胞质限定在各自区域并控制着核制着核-质间的物质交换质间的物质交换 1)1)核膜的区域化作用使转录和翻译在空间核膜的区域化作
4、用使转录和翻译在空间上分离上分离 DNADNA复制、复制、RNARNA转录和加工在核内，蛋白质合成在胞质，避转录和加工在核内，蛋白质合成在胞质，避免相互干扰。免相互干扰。2)2)核膜控制着细胞核与细胞质间的物质交核膜控制着细胞核与细胞质间的物质交换换医学细胞生物学2020/12/1210第一节第一节 核膜核膜 三、核孔复合体与核三、核孔复合体与核-质间物质运输质间物质运输 1.1.核孔复合体的捕鱼笼结构模型：核孔复合体的捕鱼笼结构模型：(1)(1)胞质环胞质环(cytoplasmic ring),(cytoplasmic ring),外环外环(2)(2)核质环核质环(nuclear ring)
5、,(nuclear ring),内环内环(3)(3)辐辐(spoke)(spoke)(4)(4)中央栓中央栓(central plug):transporter(central plug):transporter医学细胞生物学2020/12/1211第一节第一节 核膜核膜医学细胞生物学2020/12/1212第一节第一节 核膜核膜 八个方向的对称结构八个方向的对称结构 含有围绕中央通道的含有围绕中央通道的8根辐条状组合根辐条状组合 辐条连接到核与细胞质界面上的环辐条连接到核与细胞质界面上的环 NPC电镜照片：电镜照片：医学细胞生物学2020/12/1213第一节第一节 核膜核膜NPC NPC
6、经典研究手段经典研究手段:树脂包埋超薄切片，树脂包埋超薄切片，负染色技术，负染色技术，冷冻蚀刻。冷冻蚀刻。医学细胞生物学2020/12/1214第一节第一节 核膜核膜 在扫描电子显微镜下用场散射透镜显示的在扫描电子显微镜下用场散射透镜显示的Xenopus oocytes 的核被膜的核被膜医学细胞生物学2020/12/1215第一节第一节 核膜核膜 2.2.核孔复合体介导核孔复合体介导细胞核与细胞质间细胞核与细胞质间的物质交换的物质交换 主动运输和被动运主动运输和被动运输介导输介导双向双向物质转物质转运运医学细胞生物学2020/12/1216第一节第一节 核膜核膜 亲核蛋白依靠本身核定位序列与核
7、转运受亲核蛋白依靠本身核定位序列与核转运受体蛋白结合形成复合体，从核孔依靠体蛋白结合形成复合体，从核孔依靠GTPGTP水水解产能进入细胞核，核转运受体被分离回解产能进入细胞核，核转运受体被分离回到胞质重复使用。到胞质重复使用。第一步：不需要能量，含有第一步：不需要能量，含有NLSs的蛋白质的蛋白质结合到核被膜上，但不通过核孔结合到核被膜上，但不通过核孔 第二步：需能过程，要求第二步：需能过程，要求GTP水解水解医学细胞生物学2020/12/1217第一节第一节 核膜核膜医学细胞生物学2020/12/1218第一节第一节 核膜核膜Ran蛋白在核转运过程中的作用蛋白在核转运过程中的作用医学细胞生物
8、学2020/12/1219A typical NLS contains several consecutive basic amino acids(the positively charged AA:Lys,Arg)Normal pyruvate kinase:Normal pyruvate kinase:in cytosolin cytosolChimeric pyruvate kinase Chimeric pyruvate kinase containing SV40 NLS:containing SV40 NLS:in nucleusin nucleus医学细胞生物学2020/12/1
9、220第一节第一节 核膜核膜 四、核纤层的结构与功能四、核纤层的结构与功能 1 1、核纤层是一层紧贴内核膜的纤维蛋白网、核纤层是一层紧贴内核膜的纤维蛋白网 核纤层蛋白核纤层蛋白ABCABC组成，属于中间纤维蛋白，组成，属于中间纤维蛋白，在内核膜与染色体之间形成笼型网络在内核膜与染色体之间形成笼型网络 2.2.功能：功能：细胞核支架细胞核支架 与核膜重建及染色体凝集密切相关与核膜重建及染色体凝集密切相关 参与细胞核构建与参与细胞核构建与DNADNA复制复制医学细胞生物学2020/12/1221第一节第一节 核膜核膜医学细胞生物学2020/12/1222核纤层蛋白核纤层蛋白（LaminsLamin
10、s）医学细胞生物学2020/12/1223薄层网状结构的核纤层：薄层网状结构的核纤层：医学细胞生物学2020/12/1224第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体医学细胞生物学2020/12/1225第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体 一、染色质的组成成分一、染色质的组成成分（染色质与染色体）（染色质与染色体）1.DNA1.DNA（必须的三个功能序列必须的三个功能序列）端粒：富含端粒：富含G G的简单重复序列，维持的简单重复序列，维持DNADNA复复制的完整性和稳定性制的完整性和稳定性 着丝粒：姐妹染色单体的连接部位着丝粒：姐妹染色单体的连接部位 复制起始序列：多个，复制时同时激活
11、复制起始序列：多个，复制时同时激活医学细胞生物学2020/12/1226第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体医学细胞生物学2020/12/1227第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体 2.2.组蛋白：组蛋白：碱性蛋白质碱性蛋白质 核小体组蛋白核小体组蛋白:H:H2 2A,HA,H2 2B,H3,H4B,H3,H4，高度保守高度保守，参与构成八聚体。参与构成八聚体。H1H1，具有特异性，稳定核小体进出，具有特异性，稳定核小体进出DNADNA序列。序列。参与染色体折叠包装，保护参与染色体折叠包装，保护DNADNA；通过氨基；通过氨基酸修饰调控基因转录。酸修饰调控基因转录。3.3.非组蛋
12、白：非组蛋白：与与DNADNA序列特异性结合，调序列特异性结合，调控转录控转录医学细胞生物学2020/12/1228第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体 二、常染色质与异染色质二、常染色质与异染色质 1.1.常染色质常染色质(1)(1)间期核内染色质纤维折叠压缩程度低间期核内染色质纤维折叠压缩程度低,处于处于伸展状态伸展状态,用碱性染料染色时着色较浅的染色质用碱性染料染色时着色较浅的染色质(2)(2)组成组成:单一序列和中度重复序列单一序列和中度重复序列(3)DNA(3)DNA包装比约为包装比约为1/20001/2000 1/1/10001000(4)(4)并非所有基因都具有转录活性并非
13、所有基因都具有转录活性,常染色质状态只是基常染色质状态只是基因转录的必要条件而非充分条件因转录的必要条件而非充分条件医学细胞生物学2020/12/1229第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体医学细胞生物学2020/12/1230第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体The inactive X chromosome:an example of facultative heterochromatin医学细胞生物学2020/12/1231第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体常染色质常染色质结构异染色质结构异染色质兼性异染色质兼性异染色质碱性染料染色碱性染料染色较浅较浅较深较深螺旋化
14、程度螺旋化程度较低较低较高较高基因转录水平基因转录水平活跃活跃无无核内分布核内分布均匀，多在核中央均匀，多在核中央多位于核周近核膜处多位于核周近核膜处复制时间复制时间S期早、中期期早、中期晚复制，早聚集晚复制，早聚集DNA序列构成序列构成单一序列和中度重复单一序列和中度重复序列序列高度重复序列高度重复序列功能功能基因转录区域基因转录区域染色质高级结构形染色质高级结构形成成可与常染色质互相可与常染色质互相转化，为转录关闭转化，为转录关闭区域区域医学细胞生物学2020/12/1232第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体医学细胞生物学2020/12/1233第二节第二节 染色质与染色体染色质与
15、染色体 三、染色质组装为染色体三、染色质组装为染色体 1.1.核小体：核小体：DNADNA片段缠绕组蛋白八聚体形成片段缠绕组蛋白八聚体形成的基本结构单位。的基本结构单位。医学细胞生物学2020/12/1234第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体医学细胞生物学2020/12/1235H4H3H4H3H2AH2AH2BH2BH4H3H3H4H2AH2AH2BH2B 10nm H1 H1医学细胞生物学2020/12/123610nm30nm组蛋白组蛋白医学细胞生物学2020/12/1237第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体 beads on a string-nucleosome fr
16、om interphase nucleus医学细胞生物学2020/12/1238第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体 螺线管螺线管医学细胞生物学2020/12/1239医学细胞生物学2020/12/1240第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体医学细胞生物学2020/12/1241第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体 四、染色体的形态结构四、染色体的形态结构 1.1.着丝粒：主缢痕处的染色质部分，连接着丝粒：主缢痕处的染色质部分，连接两个姐妹染色单体，由高度重复的异染色两个姐妹染色单体，由高度重复的异染色质组成。质组成。动粒：主缢痕两侧的特化圆盘状结构，由动粒：主缢痕两侧的特化
17、圆盘状结构，由蛋白质构成，是细胞分裂时纺锤丝动粒微蛋白质构成，是细胞分裂时纺锤丝动粒微管的附着部位，参与染色体向两级移动。管的附着部位，参与染色体向两级移动。着丝粒着丝粒动粒复合体：动粒结构域；中心动粒复合体：动粒结构域；中心结构域和配对结构域。结构域和配对结构域。医学细胞生物学2020/12/1242第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体医学细胞生物学2020/12/1243第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体(1)(1)中 着 丝 粒 染 色 体中 着 丝 粒 染 色 体(metacentric CS)(metacentric CS)(2)(2)亚中着丝粒染色体亚中着丝粒染色体(
18、submetacentric CS)(submetacentric CS)(3)(3)亚端着丝粒染色体亚端着丝粒染色体(subtelocentric CS)(subtelocentric CS)(4)(4)端 着 丝 粒 染 色 体端 着 丝 粒 染 色 体(telocentric CS)(telocentric CS)医学细胞生物学2020/12/1244第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体2.2.次缢痕：除主缢痕之外的缢缩部位。次缢痕：除主缢痕之外的缢缩部位。至少有一条染色体上有次缢痕，但并非至少有一条染色体上有次缢痕，但并非所有染色体上都有。可用作鉴别染色体所有染色体上都有。可用作
19、鉴别染色体的标记。的标记。3.3.端粒：位于染色体两端的特化结构，端粒：位于染色体两端的特化结构，相同的短串联重复序列和蛋白质构成。相同的短串联重复序列和蛋白质构成。维持染色体稳定与完整，参与染色体核维持染色体稳定与完整，参与染色体核内排布和同源染色体配对，与衰老凋亡内排布和同源染色体配对，与衰老凋亡相关。相关。4.4.随体：染色体末端球形或棒状结构，随体：染色体末端球形或棒状结构，由异染色质构成，通过次缢痕与主体相由异染色质构成，通过次缢痕与主体相连，是识别染色体的重要形态特征。连，是识别染色体的重要形态特征。5.5.核仁组织区核仁组织区 rRNA rRNA基因转录活跃区域，与核仁形基因转录
20、活跃区域，与核仁形成有关。成有关。医学细胞生物学2020/12/1245医学细胞生物学2020/12/1246第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体 多线染色体：一条染色体多线染色体：一条染色体含有多条染色单体而不分含有多条染色单体而不分离，光镜下表现为沿染色离，光镜下表现为沿染色体纵轴一系列深浅交替的体纵轴一系列深浅交替的带与间带。带与间带。(1)(1)双翅目昆虫幼虫组织双翅目昆虫幼虫组织细胞细胞(2)(2)来源来源:核内有丝分裂核内有丝分裂(3)(3)带及间带带及间带(4)(4)袢环袢环:基因活跃转录基因活跃转录的形态学标志的形态学标志 医学细胞生物学2020/12/1247第二节第二
21、节 染色质与染色体染色质与染色体 灯刷染色体：同源灯刷染色体：同源染色体交叉相连，染色体交叉相连，染色粒串联为主轴，染色粒串联为主轴，向两侧伸出成对侧向两侧伸出成对侧环。环。(1)(1)普遍见于动物卵普遍见于动物卵母细胞母细胞(2)(2)来源来源:停留在双停留在双线期的染色体。线期的染色体。医学细胞生物学2020/12/1248第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体 五、核型与染色体五、核型与染色体带型带型 核型：个体细胞全核型：个体细胞全部染色体在有丝分部染色体在有丝分裂中期的表型，包裂中期的表型，包括染色体数目、大括染色体数目、大小和形态特征。小和形态特征。医学细胞生物学2020/12
22、/1249第二节第二节 染色质与染色体染色质与染色体 带型：染色体经特定染料染色后，沿长轴带型：染色体经特定染料染色后，沿长轴显示深浅各异、宽窄不等的带纹，是鉴别显示深浅各异、宽窄不等的带纹，是鉴别染色体和易位片段的重要手段。染色体和易位片段的重要手段。医学细胞生物学2020/12/1250第三节第三节 核仁核仁 一、核仁的形态和化一、核仁的形态和化学组成学组成 1.1.基因基因：纤维中心是：纤维中心是分布有分布有rRNArRNA基因的染基因的染色质区色质区 2.2.转录转录：致密纤维含：致密纤维含有处于不同转录阶段有处于不同转录阶段的的rRNArRNA分子分子 3.3.加工加工：颗粒分子由：
23、颗粒分子由正在加工和成熟的正在加工和成熟的RNARNA及蛋白质构成及蛋白质构成医学细胞生物学2020/12/1251医学细胞生物学2020/12/1252医学细胞生物学2020/12/1253第三节第三节 核仁核仁 二、核仁的功能二、核仁的功能 1.rRNA1.rRNA基因转录加基因转录加工的场所工的场所 2.rRNA2.rRNA与核糖体蛋与核糖体蛋白组装白组装医学细胞生物学2020/12/1254第三节第三节 核仁核仁 三、核仁周期三、核仁周期 与细胞周期相关联，有丝分裂时结构和功与细胞周期相关联，有丝分裂时结构和功能的周期性变化能的周期性变化 1.1.变形变小变形变小 2.RNA2.RNA
24、合成停止，袢环收缩合成停止，袢环收缩 3.3.核仁消失核仁消失 4.DNA4.DNA解聚，重新组成前核仁体解聚，重新组成前核仁体 5.5.融合为核仁融合为核仁医学细胞生物学2020/12/1255第四节第四节 核骨架核骨架 一、核骨架的形态结构与化学组成一、核骨架的形态结构与化学组成 1.1.形态结构：细胞核内广泛分布的以纤维形态结构：细胞核内广泛分布的以纤维蛋白构成的交错排列网架结构。蛋白构成的交错排列网架结构。2.2.化学组成：百余种蛋白化学组成：百余种蛋白 核基质蛋白核基质蛋白 核基质结合蛋白核基质结合蛋白医学细胞生物学2020/12/1256医学细胞生物学2020/12/1257第四节
25、第四节 核骨架核骨架 二、核骨架功能二、核骨架功能 1.DNA1.DNA复制的支架复制的支架 2.2.基因转录中发挥重要作用基因转录中发挥重要作用 3.3.参与染色体和核膜构建参与染色体和核膜构建医学细胞生物学2020/12/1258第五节第五节 细胞核的功能细胞核的功能 一、遗传信息存储一、遗传信息存储 保持保持DNADNA稳定稳定 二、遗传信息复制二、遗传信息复制 1.1.多个复制起始点，双链中一条不连续复制多个复制起始点，双链中一条不连续复制 2.2.需要多种酶和其他蛋白质的参与需要多种酶和其他蛋白质的参与 3.3.端粒酶能保持端粒酶能保持DNADNA复制时染色体末端的完整复制时染色体末端的完整性性 三、遗传信息的转录三、遗传信息的转录医学细胞生物学2020/12/1259第六节第六节 细胞核与疾病细胞核与疾病 一、细胞核形态异常与肿瘤一、细胞核形态异常与肿瘤 二、染色体异常与肿瘤二、染色体异常与肿瘤
