细胞核和染色体课件.ppt
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- 细胞核 染色体 课件
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1、资料仅供参考,不当之处,请联系改正。一、核被膜(一)结构构成:是双层膜结构 内核膜(inner nuclear membrane)外核膜(outer nuclear membrane)核周间隙(perinuclear space)外核膜:内质网的一部分,胞质面附有核糖体。核周间隙:宽2040nm,与内质网腔相通。核纤层: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。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。1 构成:由核纤层蛋白(lamin)构成,核纤肽一类中间纤维,分为A、B两型。2 作用:(1)保持核的形
2、态:(2)参与染色质和核的组装:细胞分裂时:呈现出周期性的变化,间期核中:提供染色质(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。B型核纤肽与核膜残余小泡结合,A型溶于胞质中。分裂末期,核纤肽去磷酸化重新组装,介导了核膜的重建。核纤层核纤层资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(二)核被膜要细胞周期中的崩解与装配1 分裂期:双层核膜崩解成单层膜泡,核孔复合体解体,核纤内层去装配;2 分裂未期:核膜重新形成3 旧核膜参与新核膜的构建,新核膜来自旧核膜4 核被膜的去组装是非随机的,具有区域特异性(domain-specific)。5 核被膜的解体与重建的动态变化受细胞周期调
3、控因子的调节,调节作用可能与核纤层蛋白、核孔复合体蛋白的磷酸化与去磷酸化修饰有关。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。二、核孔复合体(一)结构模型1 胞质环(cytoplasmic ring),外环2 核质环(nuclear ring),内环3 辐(spoke)柱状亚单位(column subunit)腔 内 亚 单 位(l u m i n a l subunit)环带亚单位(annular subunit)4 中央栓(central plug):transporter资料仅供参考,不当之处,请联系改正。1 核孔由至少50种不同的蛋白质(nucleopori
4、n)构成,称为核孔复合体(nuclear pore complex,NPC)。2 一般哺乳动物细胞平均有3000个核孔。3 细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多,反之较少。4 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。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。抽提后核孔胞质面的结构(Cytoplasmic face,cytoplasmic particles)资料仅供参考,不当之处,请联系改正。抽提后核孔核质面的结构(Nuclear face basket inner complex)资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(二)核孔复
5、合体成分的研究核孔复合体主要由核孔蛋白构成,可能含有核孔复合体主要由核孔蛋白构成,可能含有30余种不同余种不同的多肽,共的多肽,共1000多个蛋白质分子。多个蛋白质分子。具有同源性,高度保守。具有同源性,高度保守。所有的核孔复合体蛋白统一命名为所有的核孔复合体蛋白统一命名为核孔蛋白核孔蛋白。其中其中gp210是第一个被鉴定出来的核孔蛋白,代表一类是第一个被鉴定出来的核孔蛋白,代表一类结构性跨膜蛋白。结构性跨膜蛋白。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(三)核孔复合体的功能核质交换的核质交换的双向、双功能双向、双功能、选择性、选择性亲水性亲水性通道。通道。双向:双向:入核、出核;既介导蛋白质的入
6、核转运,又介入核、出核;既介导蛋白质的入核转运,又介导导RNA、核糖核蛋白颗粒的出核转运。、核糖核蛋白颗粒的出核转运。双功能双功能:被动运输、主动运输。:被动运输、主动运输。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。1.1.通过核孔复合体的被动运输通过核孔复合体的被动运输 NPCNPC的中央通道在介导被动运输时直径约为的中央通道在介导被动运输时直径约为9nm9nm,相当于可以允许相当于可以允许60kDa60kDa以下的球形蛋白自由通以下的球形蛋白自由通过;过;由于各种因素的影响,并不是所有直径由于各种因素的影响,并不是所有直径10nm10nm以以下的分子在核被膜两侧均匀分布。下的分子在核被膜两侧均匀
7、分布。有些小分子蛋白可能会与其他大分子相结合,或与一有些小分子蛋白可能会与其他大分子相结合,或与一些不溶性结构成分(如中间丝、核骨架等)结合被限些不溶性结构成分(如中间丝、核骨架等)结合被限制在细胞质或细胞核内。制在细胞质或细胞核内。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。2.2.通过核孔复合体的主动运输通过核孔复合体的主动运输(1).(1).选择性和双向性选择性和双向性 对运输颗粒大小的限制:对运输颗粒大小的限制:有效功能直径有效功能直径可被调节约可被调节约101020nm20nm,甚至可达,甚至可达26nm26nm;主动运输是一个信号识别与载体介导的主动运输是一个信号识别与载体介导的过程,需要
8、消耗能量过程,需要消耗能量,并表现出饱和动力,并表现出饱和动力学特征;学特征;主动运输具有选择双向性主动运输具有选择双向性,即选择性地,即选择性地对不同的物质进行核输入或核输出对不同的物质进行核输入或核输出 。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。核输入核输入:复制、转录、染色体构建和核糖体亚:复制、转录、染色体构建和核糖体亚单位组成等所需要的各种因子如单位组成等所需要的各种因子如DNADNA聚合酶、聚合酶、RNARNA聚合酶、组蛋白等运输到核内。聚合酶、组蛋白等运输到核内。核输出核输出:翻译所需要的:翻译所需要的RNARNA、组装好的核糖体、组装好的核糖体亚单位从核内运输到细胞质。亚单位从核内
9、运输到细胞质。有些蛋白质或有些蛋白质或RNARNA分子甚至两次或多次穿越核孔复合分子甚至两次或多次穿越核孔复合体,如核糖体蛋白、体,如核糖体蛋白、snRNAsnRNA(小核(小核RNARNA,参与,参与RNARNA的剪的剪切)等。切)等。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(2).(2).亲核蛋白与核定位信号亲核蛋白与核定位信号亲核蛋白亲核蛋白(karyophilic protein):在细胞质内合在细胞质内合成后,需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋成后,需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质白质.典型的如组蛋白、核纤层蛋白停留在核内,有典型的如组蛋白、核纤层蛋白停留在核内,有的亲核蛋
10、白则需穿梭于核质之间进行功能活动,如的亲核蛋白则需穿梭于核质之间进行功能活动,如importin核定位信号核定位信号(nuclear localization signal,NLS):):引导蛋白质进入细胞核的一段信号序列。受体为引导蛋白质进入细胞核的一段信号序列。受体为importin。如果将。如果将NLS连接到非亲核蛋白上则可引连接到非亲核蛋白上则可引导其入核。导其入核。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。亲核蛋白通过亲核蛋白通过NLSNLS识别受体识别受体importinimportin并结合形成转运复合物。不需能量,并结合形成转运复合物。不需能量,依赖依赖NLS.NLS.在在impor
11、tinB importinB 的介导下,转运复合体与核孔复合体的胞质纤维结合的介导下,转运复合体与核孔复合体的胞质纤维结合转运复合物通过改变构象的核孔复合体从从胞质面转移到核质面转运复合物通过改变构象的核孔复合体从从胞质面转移到核质面转运复合物在核质面与转运复合物在核质面与Ran-GTPRan-GTP结合,并导致复合物解离,亲核蛋白释放。结合,并导致复合物解离,亲核蛋白释放。受体的亚基与结合的受体的亚基与结合的RanRan返回胞质,在胞质内返回胞质,在胞质内Ran-GTPRan-GTP水解形成水解形成Ran-GDPRan-GDP并与并与importinB解离,解离,Ran-GDP返回核内再转换
12、成返回核内再转换成Ran-GTP状态状态资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(3)(3)出核转运和核输出信号出核转运和核输出信号 不同不同RNARNA的出核转运:的出核转运:RNA聚合酶聚合酶I转录的转录的rRNA分子分子:以:以RNP的形的形式离开细胞核,需要能量;式离开细胞核,需要能量;P318P318 RNA聚合酶聚合酶III转录的转录的5s rRNA与与 tRNA的核的核输出由蛋白质介导;输出由蛋白质介导;RNA聚合酶聚合酶II转录的转录的hn RNA,在核内进行,在核内进行5 5端加帽和端加帽和3 3端附加端附加PolyA序列以及剪接等加工过序列以及剪接等加工过程,然后形成成熟的程,
13、然后形成成熟的mRNAmRNA出核;出核;资料仅供参考,不当之处,请联系改正。核输出信号核输出信号(nuclear export signal,NES),引导),引导RNPRNP输出细胞核,受体为输出细胞核,受体为exportin。mRNAmRNA的出核转运过程是有极性的,其的出核转运过程是有极性的,其5 5端在端在前,前,3 3端在后。端在后。所谓所谓RNARNA出核转运实际上是出核转运实际上是RNA-RNA-蛋白复合体蛋白复合体的转运,即的转运,即RNARNA的核输出离不开特殊的蛋白的核输出离不开特殊的蛋白因子的参与,这些蛋白因子本身含有核输因子的参与,这些蛋白因子本身含有核输出信号。出信
14、号。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。小结:核膜主要功能小结:核膜主要功能1.1.区域化作用区域化作用 相对稳定的内环境,精确调控遗传信息的表达相对稳定的内环境,精确调控遗传信息的表达2.2.合成生物大分子合成生物大分子 与蛋白质的合成有关。与蛋白质的合成有关。3.3.控制细胞核与细胞质进行物质流和信息流控制细胞核与细胞质进行物质流和信息流 小分子、蛋白质的跨膜运输。小分子、蛋白质的跨膜运输。双向、双功能、选择性亲水性通道。双向、双功能、选择性亲水性通道。亲核蛋白亲核蛋白 核定位信号序列核定位信号序列资料仅供参考,不当之处,请联系改正。一、染色质和染色体一、染色质和染色体 染色质染色质(ch
15、romatin):指间期细胞核内由指间期细胞核内由DNADNA、组、组蛋白、非组蛋白及少量蛋白、非组蛋白及少量 RNARNA组成的线性复合结构组成的线性复合结构,是是间期细胞遗传物质存在的形式。间期细胞遗传物质存在的形式。染色体染色体(Chromosome):指细胞在有丝分裂或减数分指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中裂过程中,由染色质聚缩而成的棒状结构。由染色质聚缩而成的棒状结构。第二节第二节 染色质染色质资料仅供参考,不当之处,请联系改正。染色质和染色体的化学成分染色质和染色体的化学成分 组成:组成:DNA 组蛋白组蛋白Histone 非组蛋白非组蛋白Nonhistone 少量少量RNA资料仅
16、供参考,不当之处,请联系改正。二、染色质二、染色质 DNA(一)基因组(一)基因组(GenomeGenome):):一个生物贮存在单倍染色体组中的总遗传信息,称为该生一个生物贮存在单倍染色体组中的总遗传信息,称为该生物的物的基因组。基因组。一条一条DNADNA分子分子:在真核细胞中,每条未复制的染色体包装在真核细胞中,每条未复制的染色体包装一一条条DNADNA分子分子。基因基因:存在于存在于DNADNA分子上。分子上。基因(基因(遗传因子遗传因子)是遗传的物质)是遗传的物质基础,是基础,是DNADNA(脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸)分子上具有遗传信息的特定)分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称
17、,是核苷酸序列的总称,是具有遗传效应具有遗传效应的的DNADNA分子分子片段。片段。atgct gctgc agtctatgct gctgc agtct.tagca atcgt gtgtc.tagca atcgt gtgtc 资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(二)染色质(二)染色质DNADNA分子的类型分子的类型 1.1.单一序列;单一序列;2.2.中度重复中度重复DNADNA序列序列 ;短散在重复元件短散在重复元件 长散在重复元件长散在重复元件 3.3.高度重复高度重复DNADNA序列序列 卫星卫星DNADNA,主要分布在染色体着丝粒部位;,主要分布在染色体着丝粒部位;小卫星小卫星DNA
18、DNA,又称数量可变的的串联重复序列,又称数量可变的的串联重复序列,常常 用于用于DNADNA指纹技术作个体鉴定;指纹技术作个体鉴定;微卫星微卫星DNADNA,重复单位序列最短,具高度多态性,重复单位序列最短,具高度多态性,在遗传上高度保守,为重要的遗传标志。在遗传上高度保守,为重要的遗传标志。DNADNA一级结构多样性一级结构多样性资料仅供参考,不当之处,请联系改正。DNADNA二级结构具有多形性二级结构具有多形性B-DNAB-DNA:右手螺旋:右手螺旋DNADNA,经典的,经典的Watson-Crick结构。结构。Z-DNAZ-DNA:B-DNAB-DNA的重要变构形式,右手螺旋。的重要变
19、构形式,右手螺旋。A-DNAA-DNA:左手螺旋,是:左手螺旋,是B-DNAB-DNA的变构形式的变构形式资料仅供参考,不当之处,请联系改正。三、染色质蛋白三、染色质蛋白 与染色质与染色质DNADNA结合的蛋白负责结合的蛋白负责DNADNA分子遗传分子遗传信息的组织、复制和阅读。信息的组织、复制和阅读。组蛋白:与组蛋白:与DNADNA结合但没有序列特异性结合但没有序列特异性 非组蛋白:与特定非组蛋白:与特定DNADNA序列或组蛋白相结合序列或组蛋白相结合资料仅供参考,不当之处,请联系改正。(一)组蛋白(一)组蛋白 真核生物染色体的基本结构蛋白,富含真核生物染色体的基本结构蛋白,富含Arg,Ly
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