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1、第四篇 细胞核（Nucleus）,细胞核特征,形状：圆形，胚乳细胞(网状）蝶类丝腺细胞(分支状)。 位置：细胞中央，成熟植物细胞的边缘。 数目：通常一个，成熟的筛管和红细胞（0）、肝细胞、心肌细胞(1-2）、破骨细胞(650）、骨骼肌细胞(数百)、植物毡绒层细胞(24)。 结构：核被膜、核仁、核基质、染色质、核纤层。 功能：遗传、发育。,细胞核结构组成,一、核被膜是双层膜结构 构成：内核膜（inner nuclear membrane）外核膜（ outer nuclear membrane ） 核周隙（ perinuclear space） 核孔复合体（Nuclear pore complex
2、) 外核膜：内质网的一部分，胞质面附有核糖体。 核周隙：宽2040nm，与内质网腔相通。,第十六章 核膜（Nuclear envelope),核孔是物质运输的通道,核孔由至少50种不同的蛋白质（nucleoporin）构成，称为核孔复合体（nuclear pore complex，NPC）。 一般哺乳动物细胞平均有3000个核孔。 细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多，反之较少。 在电镜下观察，核孔是呈圆形或八角形，现在一般认为其结构如fish-trap。,核孔复合体结构,核孔复合体结构,胞质环 胞质纤维 核质环 核篮纤维 核篮 中央栓 辐,通过核孔的物质运输与信号序列有关,核定位信号（nucl
3、ear localization signal，NLS）：引导蛋白质进入细胞核的一段信号序列。受体为importin。 第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，序列为：pro-pro-lyslys-lys-Arg-Lys-val。 NLS对连接的蛋白质无特殊要求，完成输入后不被切除。 核输出信号（nuclear export signal, NES），引导RNP输出细胞核，受体为exportin。 Ran蛋白，一类G蛋白，调节货物复合体的解体或形成。,核孔复合体物质转运,核膜的主要功能,区域化作用； 控制细胞核与细胞质的物质交换； 合成生物大分子； 在细胞分裂中参与染色体的定位与分离,一、
4、核纤层（nuclear lamina）：位于内核膜的内表面的纤维网络，可支持核膜，并与染色质及核骨架相连。 组成成分：核纤层蛋白（lamin) 功能： 1保持核膜的形态： 2. 参与核膜重建 3参与染色质和核的组装：核纤层在细胞分裂时呈现出 周期性的变化，在间期核中，核纤层提供了染色质（异染 色质）在核周边锚定的位点。在前期结束时，核纤层被磷 酸化，核膜解体。在分裂末期，核纤层蛋白去磷酸化重新 组装，介导了核膜的重建。,第十七章 核纤层和核骨架,核纤层（nuclear lamina）,第十八章 染色质和染色体,一、染色质和染色体的化学组成 组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA 比例：1:
5、1:(1-1.5):0.05。,（一）DNA,3种序列：单一序列；中度重复序列（104105）；高度重复序列（106）。 3种构像：B-DNA、Z-DNA、A-DNA。,基因组,人类基因组DNA,（二）组蛋白,带正电荷，含Arg，Lys，属碱性蛋白，共5种，分为： 核心组蛋白（core histone）：H2A、H2B、H3、H4； 连接组蛋白（linker histone）：H1。 结构：高度保守，尤其是H4。 核心组蛋白由球形部和尾部构成，球形部借Arg与磷酸二脂骨架间的静电作用使DNA分子缠绕在组蛋白核心上，形成核小体，尾部含有大量Arg和Lys，为组蛋白转译后进行修饰的部位。 H1是多
6、样性，具有属(genus)和组织特异性。,指染色质上能识别特异性DNA序列的蛋白质，又称序列 特异性 DNA结合蛋白 (sequence specific DNA binding proteins) 特性： 非组蛋白具多样性和异质性； 含有较多天冬氨酸、谷氨酸，带负电荷，属酸性蛋白质； 能与特异DNA序列相识别，识别与结合依赖 氢键和离子键； 识别DNA序列在进化上高度保守； 整个细胞周期都进行合成，组蛋白只在S期合成。,（三）非组蛋白, 非组蛋白的功能： 能帮助DNA分子折叠，从而有利于DNA的复制和基因的转录。 协助启动DNA复制。 控制基因转录，调节基因的表达,人体的一个细胞核中有23对
7、染色体，每条染色体的DNA双螺旋若伸展开，平均长为5cm，核内全部DNA连结起来约1.72.0m。,二、染色质和染色体的亚微结构,1. 从DNA到染色体,核小体（nucleosome）：一种串珠状结构，由核心颗粒和连结线DNA两部分组成，通过酶消化实验建立。 每个核小体单位包括约200bp的DNA、一个组蛋白核心和一个H1； 由H2A、H2B、H3、H4各两分子形成八聚体，构成核心颗粒； DNA分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面，每圈80bp，共1.75圈，约146bp，两端被H1锁合； 相邻核心颗粒之间为一段60bp的连接线DNA。,核小体的结构,螺线管(solenoid),通过核小体，DNA
8、长度压缩7倍，形成11nm的纤维。但是在电镜下观察用温和方法分离的染色质是直径30nm的纤维，这种纤维的形成有两种解释： 由核小体螺旋化形成，每6个核小体绕一圈，长度压缩6倍； 由核小体纤维Z字形折叠而成，长度压缩40倍。 目前多认为30nm的纤维折叠为一系列的环（loop）结合在核骨架上（或称染色体骨架），结合点是富含AT的区域。,2、染色质组装,染色质包装的多级螺旋模型,一级结构：核小体(nucleosome) 二级结构：螺线管(solenoid) 三级结构：超螺线管(supersolenoid) 四级结构：染色单体（chromatid） 压缩7倍 压缩6倍 压缩40倍 压缩5倍 DNA
9、核小体 螺线管 超螺线管 染色单体,染色质组装与染色体结构,三、异染色质与常染色质,间期核中染色质可分为异染色质 （heterochromatin）和常染色质（enchromatin）。 常染色质：间期细胞核中解旋的细纤维丝，结构松散，碱性染料不宜着色，在电镜下呈浅亮区。 异染色质：间期细胞核中结构紧密、呈凝集状态，碱性染料着色很深的团块状结构。 在间期核中处于凝缩状态，无转录活性、是遗传惰性区。 在细胞周期中表现为晚复制、早凝缩（异固缩）。 异染色质又分为结构异染色质和兼性异染色质。,巴氏小体（barr body）： 雌性哺乳动物细胞两条X染色体在胚胎发育早期都是有活性的常染色质，约在胚胎发
10、育第16天，其中一条X染色体失活，转化成异固缩化的异染色质。形成一个高度凝集的浓染小体，称为巴氏小体。,结构异染色质和兼性异染色质 （P152-P153),染色体结构示意图,centromere,satellite,Sister chromatids,p arm,q arm,染色体的结构,相关概念,着丝粒（centromere）和动粒（kinetochore）是两个不同的概念，前者指中期染色单体相互联系在一起的特殊部位，后者指主缢痕处两个染色单体外侧与纺锤体微管连接的部位。 着丝粒-动粒复合体包括：动粒结构域、中心结构域和配对结构域 动粒结构域（kinetochore domain）：位于着丝
11、粒的外表面，包括三层板状结构和围绕外层的纤维冠(fibrous corona)； 中心结构域（central domain):位于动粒结构域内面，富含高度重复的DNA序列，是着丝粒-动粒复合体的主体； 配对结构域（pairing domain）：位于着丝粒-动粒复合体的内表面，是细胞有丝分裂中期姐妹染色单体相互连接的位点。,次缢痕（P154) 随体 端粒 核仁组织区,Chromosome centromere and telomere shown by Fluorescence In situ Hybridization,染色体分类（P154),染色体分类,真核细胞染色体的3 种DNA序列功能
12、元件,复制起始点 着丝粒 端粒,核型与带型,核型：即细胞分裂中期染色体特征的总和。包括染色体的数目、大小和形态特征等方面。 带型：染色体经物理、化学因素处理后，再进行分化染色，使其呈现特定的深浅不同带纹（band）的方法。 人类染色体分组（P155表18-4） 单倍体 多倍体,There are 46 , 23 pairs. autochromosome: 1 -22 are autosomes from the largest (chromosome 1) to the smallest (chromosomes21 and 22). sex chromosome: XX in female
13、s XY in males. The human normal karyotype female karyotype: 46, XX male karyotype: 46, XY,Human Chromosome karyotype,Standard karyotype Male: 46 XY,Standard karyotype under light microscope,Standard karyotype Female: 46 XX,R-banding: Reverse banding,G-banding :Giemsa banding,T-banding：ending of chromosome,C-banding： centromere banding,讨论题目（PPT演讲时间5-8分钟）,列举一种与细胞膜或内膜系统功能异常相关的临床病例，并阐明其致病机制。 讨论和列举几种与蛋白质的磷酸化与去磷酸化相关的生物学功能。 从疾病的角度，列举几个具体的病例，叙述细胞生物学与医学的关系。,