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1、第七章第七章 细胞核细胞核(nucleus)uu细胞核的特点： 位置位置：一般位于中央，有的位：一般位于中央，有的位 于细胞的一侧或边缘。于细胞的一侧或边缘。形状形状：多种多样，与细胞形状：多种多样，与细胞形状 相适应。相适应。数量数量：一般为单核，有的为：一般为单核，有的为 双核或多核。双核或多核。大小大小： 5-30 5-30umum核质比核质比核质比核质比核体积核体积核体积核体积细胞质体积细胞质体积细胞质体积细胞质体积= 细胞核的主要结构：细胞核的主要结构： 核 膜 核纤层 染色质 核基质 核 仁核膜核膜(nuclearenvelop(nuclearenvelope e) )： 电镜下，
2、核膜是由两层单位膜构成。 一、外核膜二、内核膜三、核周间隙四、核孔第一节第一节 核膜核膜外核膜外核膜外核膜外核膜( ( ( (outernuclearmembraneouternuclearmembrane) ) ) ) 外核膜的形态、组成和生化外核膜的形态、组成和生化反应与粗面内质网相似。反应与粗面内质网相似。 外核膜的外表面存在微管和外核膜的外表面存在微管和中间纤维，参与核定位。中间纤维，参与核定位。一、内外核膜一、内外核膜内核膜内核膜内核膜内核膜(innernuclearmembrane)(innernuclearmembrane)面向核质，由核纤层支撑，面向核质，由核纤层支撑， 包围核
3、物质。包围核物质。二、核周间隙二、核周间隙 (perinuclearspace) 由内、外层核膜围成的由内、外层核膜围成的间隙。其间充满液态不定型物间隙。其间充满液态不定型物质。质。 具有缓冲的作用；具有缓冲的作用； 是细胞核与细胞质进行物质是细胞核与细胞质进行物质交换的重要通道之一交换的重要通道之一。 三、核孔三、核孔（nuclearpore） 电镜下核孔是由多个蛋白质颗粒以特定方式排列而成的复杂而又有规律结构，称为核核孔复合体孔复合体（nulearporecomplex，NPCNPC）。核孔复合体-“捕鱼笼” 模式图胞质纤维胞质纤维四、核膜的主要功能2.控制着细胞核与细胞质的物质交换;（1
4、 1 1 1）自由扩散）自由扩散）自由扩散）自由扩散 无机离子，如无机离子，如K K+ +、 Ca Ca2+ 2+ 、 Mg Mg2+2+、 Cl Cl- -离子，水分子等；离子，水分子等； 分子量小于分子量小于5KD5KD的单糖、氨基酸和核苷的单糖、氨基酸和核苷酸。酸。 1.核膜的区域化作用区域化作用，使转录和翻译在时空上 分离; （2 2）主动运输）主动运输 主动运输在核孔复合体上核孔复合体上进行。 两种核转运受体： 1）核转运受体（入核素） 2 2）能）能识别RNA或RNA结合蛋白的受体（出核素）3.3.在细胞分裂中参与染色质在细胞分裂中参与染色质 的定位与分离的定位与分离4.4.核膜参
5、与合成生物大分子核膜参与合成生物大分子 外层核膜与粗面内质网相似，因此可以参与细胞蛋白质的合成。如，核周间隙分布的多种结构蛋白及酶。第二节第二节 核核纤层与核骨架纤层与核骨架一、核纤层一、核纤层 真核细胞中，紧贴内核膜下的一层高电子密度真核细胞中，紧贴内核膜下的一层高电子密度的纤维蛋白网。的纤维蛋白网。 成分：核纤层蛋白A、B、Cuu 功功 能：能： 1. 1.为染色质提供附着的位点为染色质提供附着的位点为染色质提供附着的位点为染色质提供附着的位点 2. 2. 2. 2.为核膜提供支架，稳定核膜为核膜提供支架，稳定核膜为核膜提供支架，稳定核膜为核膜提供支架，稳定核膜 3. 3. 3. 3.与细
6、胞核构建有关与细胞核构建有关与细胞核构建有关与细胞核构建有关核膜镶嵌蛋白核膜镶嵌蛋白外核膜外核膜内核膜内核膜核周间隙核周间隙ABC二、核骨架二、核骨架核骨架核骨架核骨架核骨架：又称核基质，是：又称核基质，是：又称核基质，是：又称核基质，是间期间期间期间期核内，除去核膜、核纤核内，除去核膜、核纤核内，除去核膜、核纤核内，除去核膜、核纤 层染色质和核仁之外，以层染色质和核仁之外，以层染色质和核仁之外，以层染色质和核仁之外，以非组蛋白非组蛋白非组蛋白非组蛋白为主组成为主组成为主组成为主组成 的的的的纤维网架结构纤维网架结构纤维网架结构纤维网架结构。核核骨骨架架1.非组蛋白性的纤维蛋白非组蛋白性的纤维
7、蛋白：构成核骨架的基本成分。2.核基质结合蛋白核基质结合蛋白：与核基质结合的酶、细胞调控蛋 白等 。3.RNA：维持核骨架的三维结构。DNA： 不是骨架结构成分，只是功能的结合。（一）组成（一）组成核核骨骨架架的的结结构构核骨架通道mRNA聚合酶mRNA（二）功（二）功 能能1.参与DNA的复制； 2.参与基因的表达 ；3.参与前体RNA的加工修饰 及定向运输； 4.参与细胞分裂中DNA的包 装和染色体的构建； 5.与细胞分化相关。 分化程度越高，细胞的RNA合成能力越旺盛，核骨架越发达。第三节第三节 染色质和染色体染色质和染色体 染色质染色质染色质染色质(chromatin)(chromat
8、in)(chromatin)(chromatin)： 间期细胞核中，能被碱性染料染色的物质。呈间期细胞核中，能被碱性染料染色的物质。呈细丝状、形态不规则，弥散于细胞核内。细丝状、形态不规则，弥散于细胞核内。 染色体染色体染色体染色体(chromosome)(chromosome)(chromosome)(chromosome)： 有丝分裂时，染色质组装、凝集成光镜下可见的有丝分裂时，染色质组装、凝集成光镜下可见的棒状或点状结构。棒状或点状结构。一、染色质和染色体的化学组成一、染色质和染色体的化学组成 DNA：组蛋白：组蛋白：RNA：非组蛋白：非组蛋白 1 1 ： 1 1 ：0.05 0.05
9、： 组成组成DNADNA的成分的成分： dAMPdAMP、dGMPdGMP、dCMPdCMP、dTMPdTMP1.DNA：遗传信息的携带者，带负电，含量稳定。遗传信息的携带者，带负电，含量稳定。( (一一) ) 化学组成化学组成2.2.组蛋白组蛋白(histone)(histone) 是染色体的基本结构蛋白。呈碱性、是染色体的基本结构蛋白。呈碱性、带正电，带正电，可以与可以与DNADNA分子结合，与染色体形成有关。分子结合，与染色体形成有关。H1H1：有种属和组织特异性，保守性：有种属和组织特异性，保守性 最小。连接核小体。最小。连接核小体。H2AH2A、H2BH2B： 含赖氨酸较多，比较保守
10、。含赖氨酸较多，比较保守。H3H3、H4H4： 含大量精氨酸，非常保守。含大量精氨酸，非常保守。组蛋白在组蛋白在 “S “S期期”与与DNADNA同时合成。同时合成。组蛋白的化学修饰组蛋白的化学修饰：乙酰化/磷酸化：改变赖氨酸所带电荷，组 蛋白与DNA的结合能力减弱，利于 复制和转录的进行。甲基化：增强组蛋白和DNA的相互作用，降 低DNA复制和转录活性。3 3、非组蛋白、非组蛋白(nonhistone) (nonhistone) ： 是染色体上与特异是染色体上与特异DNADNA序列结合的蛋白质，所以又序列结合的蛋白质，所以又称序列特异性称序列特异性DNADNA结合蛋白。为一类带负电的酸性蛋白
11、。结合蛋白。为一类带负电的酸性蛋白。 有种属和组织特异性，在整个细胞周期都能进行有种属和组织特异性，在整个细胞周期都能进行合成。合成。 功能：功能： （1 1）与特异性的）与特异性的DNADNA序列相识别、结合，启动并促进基序列相识别、结合，启动并促进基 因的转录和复制，调控基因的表达；因的转录和复制，调控基因的表达；（2 2）促进核小体结构中）促进核小体结构中DNADNA分子的进一步的盘曲、折叠分子的进一步的盘曲、折叠 参与染色体结构的构建。参与染色体结构的构建。（一）常染色质（一）常染色质 指在细胞间期呈松散状、染色较浅，且指在细胞间期呈松散状、染色较浅，且指在细胞间期呈松散状、染色较浅，
12、且指在细胞间期呈松散状、染色较浅，且有转录和复制活性的染色质。有转录和复制活性的染色质。有转录和复制活性的染色质。有转录和复制活性的染色质。二、染色质的种类二、染色质的种类（二）异染色质（二）异染色质 指在细胞间期呈指在细胞间期呈指在细胞间期呈指在细胞间期呈凝缩状态，染色较深，缺乏转凝缩状态，染色较深，缺乏转凝缩状态，染色较深，缺乏转凝缩状态，染色较深，缺乏转录活性的染色质。录活性的染色质。录活性的染色质。录活性的染色质。1 1、结构异染色质结构异染色质 在所有细胞核内都呈异固缩的染色质。多位于着丝粒区、端粒、次缢痕区及染色体短臂的某些节段。 2 2、兼性异染色质、兼性异染色质 在不同细胞类型
13、或不同发育时期出现的异染色质区。 如雌性哺乳类动物一条X染色体常表现为异染色质。三、染色质的结构与包装三、染色质的结构与包装（一）（一）染色质的一级结构染色质的一级结构11nm的染色质纤维的染色质纤维核小体核小体(nucleosome)核小体核小体： 2 200bp的的DNA 包包绕组蛋白八聚体构成的颗绕组蛋白八聚体构成的颗粒状结构。粒状结构。 1 1、核小体的核心：、核小体的核心： 146bp 146bp DNADNA片段绕八聚体片段绕八聚体1.751.75圈，形成的颗粒状结构。圈，形成的颗粒状结构。核小体：核小体的核心+核小体的DNA片段八聚体组蛋白核心颗粒：八聚体组蛋白核心颗粒：2四种组
14、蛋白四种组蛋白（H2A、H2B、H3、H4)2 2、核小体的、核小体的DNADNA连接片断：连接片断： 核小体核心之间由核小体核心之间由60bp60bp的的DNADNA片段相连，并片段相连，并有有1 1分子分子 H1H1H1H1 组蛋白与该组蛋白与该DNADNA结合。结合。 DNADNADNADNA长度压缩长度压缩长度压缩长度压缩 7 7 7 7倍。倍。倍。倍。（二）染色质的二级结构（二）染色质的二级结构30nm的染色质纤维的染色质纤维螺线管模型螺线管模型 螺线管模型：每螺线管模型：每螺线管模型：每螺线管模型：每6 6个核小体个核小体个核小体个核小体染色质纤维螺旋式的围绕一圈，染色质纤维螺旋式
15、的围绕一圈，染色质纤维螺旋式的围绕一圈，染色质纤维螺旋式的围绕一圈，形成外径形成外径形成外径形成外径30nm30nm，内径，内径，内径，内径10nm10nm的的的的螺线管结构。螺线管结构。螺线管结构。螺线管结构。 H1H1组蛋白组蛋白位于螺线管的内位于螺线管的内部，对螺线管的形成有重要作部，对螺线管的形成有重要作用。用。 DNA DNA分子压缩了分子压缩了6 6倍。倍。（三）（三）染色体的三级结构染色体的三级结构襻环模型 30nm30nm30nm30nm的染色质纤维的染色质纤维的染色质纤维的染色质纤维（螺线管）折叠形成襻环，（螺线管）折叠形成襻环，（螺线管）折叠形成襻环，（螺线管）折叠形成襻环
16、，襻环沿染色体纵轴由中央襻环沿染色体纵轴由中央襻环沿染色体纵轴由中央襻环沿染色体纵轴由中央向四周放射状伸出，其基向四周放射状伸出，其基向四周放射状伸出，其基向四周放射状伸出，其基部与染色单体中非组蛋白部与染色单体中非组蛋白部与染色单体中非组蛋白部与染色单体中非组蛋白轴相连，由此构成放射环轴相连，由此构成放射环轴相连，由此构成放射环轴相连，由此构成放射环状结构。状结构。状结构。状结构。 DNA DNA分子又压缩了分子又压缩了40404040倍。倍。（四）（四）染色体的四级结构染色体的四级结构徽带 徽带： 18个襻环以染色体骨架为中心，放射状地平面排列成一个圈，形成的结构。 约约10106 6个徽
17、带沿轴心骨架纵向个徽带沿轴心骨架纵向排列，形成染色单体。排列，形成染色单体。1. 1. 染色单体染色单体(chromatid) (chromatid) 姐姐姐姐妹妹妹妹染染染染色色色色单单单单体体体体以以以以着丝粒相连组成染色体。着丝粒相连组成染色体。着丝粒相连组成染色体。着丝粒相连组成染色体。四、染色体的结构四、染色体的结构2.主缢痕主缢痕(primary constriction)(primary constriction) 两条染色单体相连处，染色体两条染色单体相连处，染色体 出现向内凹陷的、浅染的缢痕出现向内凹陷的、浅染的缢痕区。区。 （1 1）着丝粒着丝粒(centromere)(c
18、entromere) 主缢痕处两条染色单体相连处。主缢痕处两条染色单体相连处。 （2 2）动粒动粒(kinetochore) (kinetochore) 主缢痕着丝粒外侧，特化的圆主缢痕着丝粒外侧，特化的圆 盘状结构，与纺锤丝微管相连。盘状结构，与纺锤丝微管相连。qP中央着丝粒中央着丝粒染色体染色体亚中央着丝粒亚中央着丝粒染色体染色体近端着丝粒近端着丝粒染色体染色体染色体分型：根据着丝粒在染色体的位置染色体分型：根据着丝粒在染色体的位置4. 随体：染色体短臂上的球形或棒状结染色体短臂上的球形或棒状结构，通过染色质丝与短臂相连。带构，通过染色质丝与短臂相连。带有随体的染色体称为有随体的染色体称为
19、SATSAT染色体。染色体。3. 次缢痕 除主缢痕外，在染色体上第二个浅染的缢缩部位。 次缢痕在染色体上的位置相对稳定，是鉴定染色体个别性的一个显著的特征 。5. 5. 端粒端粒(telomere)：染色体末端，由染色体末端，由染色体末端，由染色体末端，由DNADNADNADNA和蛋白和蛋白和蛋白和蛋白质构成的特殊结构。质构成的特殊结构。质构成的特殊结构。质构成的特殊结构。 能够维持染色体结能够维持染色体结能够维持染色体结能够维持染色体结构的稳定，防止染色体末端粘构的稳定，防止染色体末端粘构的稳定，防止染色体末端粘构的稳定，防止染色体末端粘连。同源染色体配对时，端粒连。同源染色体配对时，端粒连
20、。同源染色体配对时，端粒连。同源染色体配对时，端粒可粘到核膜的一定位置。可粘到核膜的一定位置。可粘到核膜的一定位置。可粘到核膜的一定位置。 正常染色体每复制正常染色体每复制正常染色体每复制正常染色体每复制一次，端粒序列减少一次，端粒序列减少一次，端粒序列减少一次，端粒序列减少50505050100bp100bp100bp100bp。根据染色体的大小、形态、着丝粒的位置，将根据染色体的大小、形态、着丝粒的位置，将人类体细胞中的人类体细胞中的4646条染色体配成条染色体配成2323对。编成对。编成A A、 B B、C C、D D、E E、F F、G G，7 7组，组，1 12222号为常染色体，号
21、为常染色体，X X、Y Y为为性染色体。性染色体。Denver体制体制第四节第四节核仁核仁(nucleolus)核核仁仁是是真真核核细细胞胞中中最最明明显显的的结结构构。1212个个或或多多个个。一一般般位位于于核核的的一一侧侧，在在生生长长代代谢谢活活跃跃的的细细胞胞中中，核核仁边集。仁边集。 核仁是一个高度核仁是一个高度动态的结构动态的结构。随着细。随着细胞周期的进程，可以胞周期的进程，可以在有丝分裂期发生周在有丝分裂期发生周期性的重建与消失。期性的重建与消失。蛋白质：80，组蛋白、非组蛋白、 核糖体蛋白及酶类r RNA：10% 45S、28S、18S、5.8SDNA ：8%，rDNA脂类
22、：微量的一、主要成份主要成份二、核仁的超微结构 电镜下，核仁是无界膜包裹的、由多种成分构成的网络状结构。 核仁的结构包括三个不完全分隔的部分。1.核仁相随染色质 是指紧靠核仁的染色质，是指紧靠核仁的染色质，由由10nm10nm的染色质纤维组成。的染色质纤维组成。 包括：核仁内染色质包括：核仁内染色质 核仁周围染色质核仁周围染色质 r DNA和RNA聚合酶。核仁组织者核仁组织者：即：即rDNArDNA，核仁内染色质，核仁内染色质DNADNA上含有成串上含有成串排列的排列的rRNArRNA基因，这些基因通过高速转录，可以产基因，这些基因通过高速转录，可以产生生rRNArRNA，进而在组成、形成核仁
23、的过程中发挥作用，进而在组成、形成核仁的过程中发挥作用，称为核仁组织者称为核仁组织者 。核仁组织者区核仁组织者区(NOR)(NOR)(NOR)(NOR) ： 在人类细胞中，在人类细胞中， rDNA rDNA基因基因分别定位于分别定位于1313，1414，1515，2121和和2222号染号染色体上，在间期细胞中，这些核仁组色体上，在间期细胞中，这些核仁组织者间相互融合，形成了间期中常见织者间相互融合，形成了间期中常见的核仁，其共同构成的这样的区域称的核仁，其共同构成的这样的区域称为核仁组织者区。为核仁组织者区。 2.纤维结构 包括正在转录形成的包括正在转录形成的r RNAr RNA，还有，还有
24、核糖体蛋白，核糖体蛋白，RNARNA结合蛋白（如核结合蛋白（如核仁素）。仁素）。3.颗粒组分 主要是主要是RNARNA和蛋白质复合物和蛋白质复合物（不同加工阶段的核糖体）。（不同加工阶段的核糖体）。4.核仁基质 用DNA酶和RNA酶处理核仁后残余的结构。是核仁骨架。细胞有丝分裂过程中，核仁发生的周期性变化与核仁组织区的活动有关。三、核仁组织区与核仁周期三、核仁组织区与核仁周期（1）合成rRNA（2）装配核糖体四、核仁的功能四、核仁的功能核仁组装核糖体的过程核仁组装核糖体的过程1、构成构成DNA、RNA的核苷酸的核苷酸DNA：dAMP、dGMP、dCMP、dTMPRNA： AMP、 GMP、 CMP、 UMP戊糖戊糖O1H2OH3OH4HHOCH2O=P-OHO磷酸磷酸5碱碱嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶核苷酸核苷酸 磷酸与脱氧核糖彼此通过3、5-磷酸二酯键相连接，构成DNA分子的骨架。磷酸与脱氧核糖在双螺旋外侧，嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧。碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行 两条核苷酸链之间依靠碱基间的氢链结合在一起。螺圈之间主要靠碱基平面间的堆积力维持 每圈螺旋10.4nt ，碱基堆积距0.34nm，双螺旋平均直径2nm，大沟：宽1.2nm ，深0.85nm，小沟 ：宽0.6nm，深0.75nmDNA序列分析仪：序列分析仪：四色荧光基团标记的dNTP
