医学细胞生物学第八章细胞核和染色体课件.ppt
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- 医学 细胞生物学 第八 细胞核 染色体 课件
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1、细胞核细胞核1 细胞核概述1 核被膜1 染色质与染色体1 核仁与核糖体的发生1 核骨架1 细胞核与疾病细胞核概述细胞核是真核生物储存遗传物质的场所,具有许多重要的功能:DNA的储存、复制、转录及转录调控细胞核概述细胞核在不同物种间、在同一个体的不同组织间具有异形性,即在形态、数目、大小的差异性。数量不等NP=Vn/(Vc-Vn)细胞核随细胞增殖过程呈现周期性变化,间期细胞核最为完整,包括核被膜、DNA纤维(染色质)、核仁、核基质(核骨架)等部分。核膜为双层单位膜结构,将遗传物质和胞质成份分隔开;DNA纤维展开存在时称为染色质,而形成致密结构时称为染色体;核仁是rRNA转录和核糖体亚基组装的场所
2、。核基质为细胞核提供网络状的骨架。核孔 染色质 核仁 中心体 微管 核骨架 外核膜内核膜 核被膜 内质网 中间纤维 拟核细胞核细胞核1 细胞核概述1 核被膜1 染色质与染色体1 核仁与核糖体的发生1 核骨架1 细胞核与疾病核被膜(Nuclear Membrane)核膜的化学组成、结构及功能 核孔复合体及其功能 核纤层的结构及其功能核膜的化学组成核被膜是间期细胞核与细胞质间的界膜,使细胞核成为一个相对独立的体系。核膜的化学成分:蛋白质和脂类 核膜的化学成分与粗面内质网极为相似核膜的结构核被膜是由两层平行但不连续的非对称性单位膜构成的,包括外核膜、内核膜、核周间隙、核孔复合体以及核纤层等结构.外核
3、膜(outer nuclear membrane)面向细胞质,与粗面内质网膜连续,使核周腔与内质网腔相通 表面结合核糖体,是粗面内质网的特化区域 外核膜的胞质面常附着有细胞骨架成分(IF和MT),与细胞核的形态和细胞内的定位有关。核膜的结构外核膜与细胞质骨架的联合作用 面向核质,表面光滑,无核糖体附着;内侧衬以核纤层蛋白形成的骨架网络体系;内外核膜在局部区域融合形成核孔。内核膜(inner nuclear membrane)核膜的结构核周间隙(perinuclear space)核膜的结构 内外核膜之间的部分 与粗面内质网腔相连续 核质间的缓冲区 内外核膜融合形成的小孔 核孔数量与细胞活力成正
4、相关 核孔并非单纯的小孔,而是由蛋白质构成的复杂结构,称为核孔复合体。核孔(nuclear pore)核膜的结构核膜的功能区域化作用1.核膜作为核与质的界膜,使细胞的遗传物质有了一个相对稳定的内环境,保证了DNA复制、转录的精确性与高效性;2.真核细胞核膜的出现将RNA转录和蛋白质翻译在时间和空间上分隔开,即细胞核内转录的RNA前体必须进行加工修饰成熟后,才能输出到细胞质中指导蛋白质的合成,这一机制使基因表达更具可调控性。核膜的功能区域化作用1.核膜作为核与质的界膜,使细胞的遗传物质有了一个相对稳定的内环境,保证了DNA复制、转录的精确性与高效性;2.真核细胞核膜的出现将RNA转录和蛋白质翻译
5、在时间和空间上分隔开,即细胞核内转录的RNA前体必须进行加工修饰成熟后,才能输出到细胞质中指导蛋白质的合成,这一机制使基因表达更具可调控性。核/质间物质交换大分子物质的出核转运与入核转运核膜的功能 核膜的化学组成、结构及功能 核孔复合体及其功能 核纤层的结构及其功能核被膜(Nuclear Membrane)核孔复合体(Nuclear Pore Complex)的结构核孔复合体及其功能 核孔是内外核膜局部融合形成,是沟通核、质的通道 核孔具有复杂的结构,由一组蛋白颗粒按特定的方向排列形成八面对称的复合体,称为核孔复合体(Nuclear Pore Complex)核孔复合体(Nuclear Por
6、e Complex)的结构核孔复合体及其功能NPC的捕鱼笼式结构模型核孔复合体的捕鱼笼式结构模型,由胞质环、核质环(核篮)、辐、中央栓及若干短纤维组成。核孔复合体的核质面和胞质面结构是不对称的,说明其功能也具不对称性,表现为核孔双向运输能力的差异。核孔复合体(Nuclear Pore Complex)的结构核孔复合体及其功能电镜下的核孔复合体电镜下的核孔复合体核孔复合体(Nuclear Pore Complex)的结构核孔复合体及其功能核孔复合体的功能介导核质间物质交换核孔复合体及其功能 NPC是核质间物质交换的双向、选择性、亲水通道,可通过主动运输或被动运输来实现物质转运。1、无机离子和小分
7、子物质(直径10nm)可通过被动运输自由转运;2、生物大分子物质(蛋白质、RNA等)可以通过主动运输进行转运。EE载体信号信号核孔复合体的功能介导核质间物质交换核孔复合体及其功能1.核输入:亲核蛋白入核机制核定位信号(NLS)NPC介导的主动运输是一个信号识别与载体介导的耗能过程,具有饱和性。亲核蛋白是一类在细胞质中合成后,需要或能够进入细胞核中发挥作用的蛋白质,其氨基酸序列中具备核定位信号(NLS),能引导蛋白质通过NPC进入核内。核质胞质入核素入核素亲核蛋白核孔复合体的功能介导核质间物质交换核孔复合体及其功能1.核输出:蛋白质及mRNA的出核机制核输出信号(NES)NPC介导的主动运输是一
8、个信号识别与载体介导的耗能过程,具有饱和性。NES介导蛋白质出核运输介导蛋白质出核运输胞质胞质核质核质mRNAmRNA的的55帽帽子结构子结构与核与核 输出输出 核膜的化学组成、结构及功能 核孔复合体及其功能 核纤层的结构及其功能核被膜(Nuclear Membrane)核纤层是紧贴内核膜内侧的纤维状网络结构,与中间纤维及核骨架相连,并为染色质提供结合位点。核纤层(Nuclear lamina)的结构核纤层的结构与功能 核纤层由A、C两种亚基装配而成并通过B亚基与内核膜相连 核纤层在细胞分裂时 呈现周期性变化。ACB核纤层(Nuclear lamina)的功能核纤层的结构与功能 核纤层在细胞核
9、中起支架作用1、维持核的形态;2、与中间纤维及核骨架形成网络核纤层(Nuclear lamina)的功能核纤层的结构与功能 核纤层参与DNA复制及转录调控 核纤层与核膜重建及染色体凝集关系密切 参与核膜重建:核纤层蛋白通过磷酸化和去磷酸化的作用,在细胞周期中对核膜的崩解和重建起调控作用;核纤层为染色质提供锚定位点,与染色体凝集有关。核被膜小结 核膜的化学组成(蛋白质和脂类)与rER相似,包括内外核膜、核孔、核周隙、核纤层等结构。核膜的功能:NPC的捕鱼笼结构模型:胞质环、核质环(核篮)、中央栓、辐等,具不对称性。核纤层随细胞分裂作周期性变化,具支架作用;参与核膜重建、染色体锚定.区域化效应(稳
10、定细胞核、转录翻译在时空上的分隔)核、质物质交换(NPC)以主动或被动运输方式介导核质间运输 亲核蛋白借助核定位信号完成入核细胞核细胞核1 细胞核概述1 核被膜1 染色质(chromatin)与染色体(chromosome)1 核仁与核糖体的发生1 核骨架1 细胞核与疾病染色质与染色体v 染色质/染色体的化学组成v 常染色质与异染色质v 染色质如何组装成染色体v 中期染色体形态结构v 核型与染色体带型 染色质是间期细胞遗传物质的存在形式,呈细丝状,弥散分布于细胞核内;染色体是细胞分裂过程中,染色质复制后凝聚成的条状、棒状结构。染色体和染色质是细胞周期不同时相中遗传物质的不同存在形式。染色体和染
11、色质具有相同的化学组成:DNA、组蛋白、非组蛋白及少量的RNA染色质/染色体的化学组成染色质和染色体 染色质/染色体的化学组成 真核基因线性DNA分子染色质染色体 真核细胞每条染色体均含两条线性DNA分子(姐妹染色单体)真核细胞内所有染色体集合称为染色体组(2n)间期分裂期基因:能产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部DNA序列启动子启动子exon转录起始点转录起始点intronexonintron终止子终止子增强子增强子 染色质/染色体的化学组成基因组(genome genome)染色质DNA的三个功能序列 染色质/染色体的化学组成 染色质/染色体的化学组成染色质DNA的三个功能序列 染色质
12、/染色体的化学组成染色质DNA的三个功能序列多个复制源同时进行DNA复制,形成多个复制叉 染色质/染色体的化学组成(1)DNA复制起始点(复制起始点(ori)(2)着丝粒()着丝粒(centromere,cen)(3)两个端粒()两个端粒(telomeres,tel)组蛋白 类型 Lys/%Arg/%aa数/个 分子量/Da 保守性 种属/组织特异性H1 29 1 215 23 000 低 有H2A 11 9 129 14 000H2B 16 6 125 13 800H3 10 13 135 15 300H4 11 14 102 11 200 高极高染色质/染色体的化学组成核小体组蛋白 无染色
13、体的非组蛋白支架 非组蛋白染色质/染色体的化学组成1、含量最为丰富的非组蛋白v 染色质/染色体的化学组成v 常染色质与异染色质v 染色质如何组装成染色体v 中期染色体形态结构v 核型与染色体带型染色质与染色体常染色质常染色质与异染色质常染色质(E)和异染色质(H)的电镜照片,Nu为核仁常染色质与异染色质异染色质的分类常染色质与异染色质异染色质的分类v 染色质/染色体的化学组成v 常染色质与异染色质v 染色质如何组装成染色体v 中期染色体形态结构v 核型与染色体带型染色质与染色体染色质组装成染色体DNA(2m)染色质 染色体(58um)染色质包装染色质包装染色体包装染色质组装成染色体DNA(2m
14、)染色质 染色体(58um)染色质包装染色体包装染色体包装染色质组装成染色体染色质包装:一级/二级结构二级结构(生理)一级结构(低盐)染色质包装的一级结构:核小体核小体结构示意图(nucleosome)H2A H2B H3 H4组蛋白八聚体146bpDNA,1.75圈 连接DNA,60bp 核小体200bpDNA组蛋白H1稳定核小体染色质组装成染色体染色质包装的二级结构:螺线管二级结构一级结构组蛋白H1染色质组装成染色体染色质包装的二级结构:螺线管H1组蛋白 核小体 染色体的包装染色质(分裂间期)染色体(分裂期)染色质组装成染色体染色体的包装-多级螺旋化模型染色质组装成染色体染色质的包装(间期
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