第五章 细胞核与染色体
细胞核和染色体
核膜结构示意图
核纤层的结构
二、核孔复合体
核孔是细胞核与细胞质之间物质交换的通道，一方面核的 蛋白都是在细胞质中合成的，通过核孔定向输入细胞核，另 一方面细胞核中合成的各类RNA、核糖体亚单位需要通过核 孔运到细胞质。此外注射实验证明，小分子物质能够以自由 扩散的方式通过核孔进入细胞核。 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。如蛙卵细胞每个核可有37.7X106个 核孔，但其成熟后细胞核仅150~300个核孔。
大多数情况下，细胞核内的RNA是与蛋白质形成RNP复合 物转运出细胞核的。RNP的蛋白质上具有核输出信号 （nuclear export signal, NES），可与细胞内的受体 exportin结合，形成RNP-exportin-Ran-GTP复合体，输出细 胞核后，Ran-GTP水解，释放出结合的RNA，Ran-GDP、 exportin和RNP蛋白返回细胞核。
NLS由4-8个氨基酸组成，含有Pro、Lys和Arg。对其连 接的蛋白质无特殊要求，并且完成核输入后不被切除。
Karyopherin是一类与核孔选择性运输有关的蛋白家族， 相当于受体蛋白。其中imporin负责将蛋白从细胞质运进细胞 核，exportin负责相反方向的运输。
通过核孔复合体的转运还涉及Ran蛋白，Ran是一种G蛋 白，调节货物受体复合体的组装和解体，在细胞核内RanGTP的含量远高于细胞质。 核质蛋白向细胞核的输入可描述如下：①蛋白与NLS受体， 即imporin α/β二聚体结合；②货物与受体的复合物与NPC胞 质环上的纤维结合；③纤维向核弯曲，转运器构象发生改变， 形成亲水通道，货物通过；④货物受体复合体与Ran-GTP结 合，复合体解散，释放出货物；⑤与Ran-GTP结合的 imporin β，输出细胞核，在细胞质中Ran结合的GTP水解， Ran-GDP返回细胞核重新转换为Ran-GTP；⑥imporin α在 核内exportin的帮助下运回细胞质。
细胞生物学第五章 细胞核
（三）核型与带型
• 核型 (karyotype) • 核型是指染色 体组在有丝分 裂中期的表型, 是染色体数目、 大小、形态特 征的总和。 • 在对染色体进 行测量计算的 基础上, 进行分 组、排队、配 对, 并进行形态 分析的过程叫 核型分析(图)。
人的染色体核型
染色体分带
• 用特殊的染色方法, 使 染色体产生明显的色带 (暗带)和未染色的明带 相间的带型(banding patterns), 形成不同的 染色体个性(图), 以此作 为鉴别单个染色体和染 色体组的一种手段。 • 常用的分带技术有以下 几种: • Q带、G带、C带、N带、 R-带、T-带。 人的染色体带型
第一节 核被膜 Nuclear envelope
一、核被膜是双层膜结构
• 构成：①内核膜（inner nuclear membrane）②外核膜 （ outer nuclear membrane ） ③ 核 周 隙 （ perinuclear space） • 外核膜：内质网的一部分，胞质面附有核糖体。 • 核周隙：宽20~40nm，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。
酶来完成，正常体细胞缺
乏此酶，故随细胞分裂而 变短，细胞随之衰老。
（二）染色体的数目
• 性细胞染色体为单倍体（haploid），用n表示; • 体细胞为2倍体（diploid）以2n表示，还有一些物种的染 色体成倍增加成为4n、6n、8n等，称为多倍体。 • 染色体的数目因物种而异，如人类2n=46，黑猩猩2n=48， 果蝇2n=8，家蚕2n=56，小麦2n=42，水稻2n=2பைடு நூலகம்，洋葱 2n=16.
的部位。
• 着丝粒包含3个结构域 • 1、动粒结构域（kinetochore domain） • 位于着丝粒的表面，包括三层板状结构和围绕外层的纤维 冠(fibrous corona)。
5.细胞核 染色质与染色体PPT
细胞核
1.真核细胞内最大、最重要的细胞器 2.遗传信息储存、复制和转录的场所 3.控制细胞代谢、生长、增殖、分化、衰老的功能 4.原核生物与真核生物
最主要的区别就在于 有无完整的细胞核。 5.成熟的红细胞 无细胞核
细胞核的结构
核膜：双层膜，对核物质起保护作用，控制细胞核物质交换 核孔：核与细胞质间大分子交换的通道。 核仁：rRNA合成、加工和核糖体装配的场所
人类染色体结构
1.一条染色体包含两条姐妹染色单体 2.染色体数目的判断：一个着丝粒，一条染色体
人类染色体结构
正常男性核型：46，XY 白质能力相关。
染色质与染色体
染色质与染色体
1.染色质和染色体是同一物质在细胞周期的不同时期的两种表现 2.染色质螺旋化形成染色体 3.染色质与染色体的成分一样，易被碱性染料着色 4.成分：DNA、组蛋白RNA 5.DNA的二级结构:双螺旋结构 6.核小体是染色质和染色体的基本结构单位 7.细胞分裂中期，染色体具有稳定的形态结构，便于观察数目
细胞核与染色质上的结构与功能
细胞核与染色质上的结构与功能细胞是构成所有生命体的基本单位。
而细胞内的核与染色质是维持细胞生命活动的重要部分。
这些细胞结构的结构和功能对于细胞、组织以及器官的生物学过程产生了深远的影响。
本文将从细胞核与染色质的结构与功能两个方面来探讨其在细胞分裂、DNA复制和表达等过程中的作用。
一. 细胞核与染色质的结构细胞核是细胞中心，主要由核膜、核孔、染色体以及各种蛋白质组成。
核膜是以两层膜为主的结构，其外层与内质网相连，负责物质的交换；核孔则允许物质的进出，如mRNA等基因表达生物分子的转运通道。
染色体则是DNA分子最紧密的形态，DNA分子以螺旋为主要结构，绕细胞组织蛋白质核小体上，紧密组合成不同长度的染色体。
细胞核与染色质的结构不仅决定了细胞内过程的进行，还直接影响着细胞生命活动的各个方面，如细胞分裂以及基因的表达等。
二. 细胞核与染色质的功能（一）细胞分裂细胞分裂是细胞生命周期的重要过程，包括有丝分裂和减数分裂。
分裂过程中，细胞核与染色质起到了决定性的作用。
在有丝分裂中，染色体在纺锤体的作用下安排在分裂平面的两侧。
细胞核内的染色质螺旋会逐渐缩短，最后凝聚成染色体染色分体。
细胞核膜的消失与重生，在分裂后两个细胞中重新形成细胞核等过程中，细胞核与染色质发挥着重要的作用。
而在减数分裂中，细胞中的有丝分裂过程被简化成一个特殊的过程，染色体由其自身联合成双倍体。
此外，减数分裂中还涉及着染色体互联群体和染色体父系分离等复杂的问题。
在减数分裂过程中，细胞核与染色质的组合形态起着至关重要的作用。
（二）基因的表达细胞核和染色质是基因表达过程的中心。
在基因表达的过程中，基因DNA需要保存在染色体上，其中只有少数基因由细胞核内的蛋白质直接转录。
在转录过程中，转录因子与DNA结合，产生的RNA单链由核孔运出细胞核。
而在RNA被翻译成蛋白质前，RNA则会在核膜外的核糖体上经历一系列的后期修饰。
此外，还存在大量的非编码RNA，包括微型RNA、siRNA、tRNA、RNA及其他长非编码RNA等。
(整理)细胞核与染色体
细胞核与染色体学习方法归纳：第一、认识细胞生物学课程的重要性，正如原子是物理性质的最小单位，分子是化学性质的最小单位，细胞是生命的基本单位。
50年代以来诺贝尔生理与医学奖大都授予了从事细胞生物学研究的科学家，可见细胞生物学的重要性。
如果你将来打算从事生物学相关的工作，学好细胞生物学能加深你对生命的理解。
第二、明确细胞生物学的研究内容，即：结构、功能、生活史。
生物的结构与功能是相适应的，每一种结构都有特定的功能，每一种功能的实现都需要特定的物质基础。
如肌肉可以收缩、那么动力是谁提供的、能量从何而来的？第三、从显微、超微和分子三个层次来认识细胞的结构与功能。
一方面每一个层次的结构都有特定的功能，另一方面各层次之间是有机地联系在一起的。
第四、将所学过的知识关联起来，多问自己几个为什么。
细胞生物学涉及分子生物学、生物化学、遗传学、生理学等几乎所有生物系学过的课程，将学过的知识与细胞生物学课程中讲到的内容关联起来，比较一下有什么不同，有什么相同，为什么？尽可能形成对细胞和生命的完整印象，不要只见树木不见森林。
另一方面细胞生物学各章节之间的内容是相互关联的，如我们在学习线粒体与叶绿体的时候，要联想起细胞物质运输章节中学过的DNP、FCCP 等质子载体对线粒体会有什么影响，学习微管结构时要问问为什么β微管蛋白是一种G蛋白，而α微管蛋白不是，学习细胞分裂时要想想细胞骨架在细胞分裂中起什么作用，诸如此类的例子很多。
第五、紧跟学科前沿，当前的热点主要有“信号转导”、“细胞周期调控”、“细胞凋亡”等。
细胞生物学是当今发展最快的学科之一，知识的半衰期很短（可能不足5年），国内教科书由于编撰周期较长，一般滞后于学科实际水平5-10年左右，课本中的很多知识都已是陈旧知识。
有很多办法可以使你紧跟学科前沿：一是选择国外的最新教材，中国图书进出口公司读者服务部那里可以买到很多价廉物美的正宗原版教材（一般200-400元，只相当于国外价格的1/5）；二是经常读一些最新的期刊资料，如果条件所限查不到国外资料，可以到中国期刊网、万方数据等数据库中查一些综述文章，这些文章很多是国家自然科学基金支助的，如在中国期刊网的检索栏输入关键词“细胞凋亡”，二次检索输入关键词“进展”，你会发现一大堆这样的文章，都是汉字写的比读英文省事。
细胞核和染色质的结构和功能
细胞核和染色质的结构和功能细胞核和染色质是生物学的重要组成部分，二者都具有重要的结构和功能。
在细胞的各项生命活动中，细胞核、染色质发挥着至关重要的作用。
本文将从两部分分别阐述细胞核和染色质的结构和功能，希望能够让读者对这两个生物学概念更深入地了解。
一、细胞核的结构与功能细胞核是细胞内最大的膜包裹结构，通常位于细胞中央。
正常情况下，细胞每个核都包含一个细胞核，它主要起着控制遗传信息的作用。
细胞核由核膜、核仁、染色体和核质等部分组成。
1、核膜核膜是包围细胞核的双层膜结构，每一层膜之间相隔10到50纳米，中间有一层叫做核孔复合体( NPC) 的结构，能够向外传递物质。
核膜的主要成分是各种蛋白质和不同形式的脂类。
2、核仁核仁是细胞核的一个圆形或椭圆形团块，由核仁固有的核糖体RNA (rRNA) 和蛋白质组成。
核仁的功能是参与到核糖体的合成过程中。
3、染色体染色体是可以看到的，线性排列并缠绕于某些蛋白质中的DNA分子集合体。
在细胞分裂和修复DNA时，染色体的分布和排布是相当重要的。
人类的每个细胞核都包含46根染色体，但在不同物种和不同细胞类型中，染色体数量可能是不同的。
4、核质细胞核质是指细胞核内剩余的任何物质。
通常由水和杂质组成，起支撑和代谢功能，能够为核糖体提供所需要的原料和信息。
二、染色质的结构与功能染色质是指DNA与其相关的蛋白质在细胞核中形成的可见固体物质，是细胞遗传物质(DNA)的载体，是生命活动的基础。
在核自动融合过程中，染色体起到一定的支持作用，找到需要和某种特定物质结合的DNA序列，协同使基因表达循序渐近。
1、染色质的结构染色质结构复杂，主要由DNA、组蛋白、非组蛋白和其他附属蛋白组成。
组蛋白、非组蛋白和DNA都是DNA-蛋白质复合物的一部分，是染色体上的核小球体。
图1是染色体复合物的结构示意图。
2、染色质的功能染色质在细胞生命过程中发挥着非常重要的角色。
在遗传学的研究中，染色质帮助开发了许多方法，如序列定位、新基因的发现和DNA改造技术。
细胞生物学细胞核与染色体
细胞核与细胞质细胞核是真核细胞内最大、最明显和最重要的细胞器。
是区别原核细胞与真核细胞最显著的特征之一。
一般一个细胞只有一个细胞核，但在有些特殊细胞中，有多个细胞核。
细胞核主要由核被膜、核纤层、染色质、核仁及核体组成。
细胞核是遗传信息的储存场所，与细胞遗传及代谢活动密切相关的基因复制、转录和转录初产物的加工过程均在此进行。
核被膜核被膜的形态结构核被膜是包围在细胞核外的界膜，核被膜含有两层核膜，内层核膜的内表面存在一层由中间丝相互交织成的搞电子密度的蛋白质网络结构，为核纤层。
核被膜的外核膜外表面结合有核糖体。
内外核膜之间隔有间隙，为核间隙。
在核膜的许多部位，内外核膜相互融合，成为通道，为核孔。
每一核空由一个极为精密复杂的结构所组成，此结构为核孔复合体。
核被膜是有内外两层大致平行的膜组成，向着胞质侧的一层核膜称为外核膜，常常与糙面内质网相连，其胞质面上附有大量的核糖体。
近核质一侧核膜为内核膜，其内表面光滑，含有一些特异的蛋白质。
内外核膜之间存在间隙，与糙面内质网腔相通。
有贯穿核被膜的细胞质和核质间的环形通道为核空。
靠近核孔的核膜在化学组成上与其它处的核膜不同，特称核孔区，其特征蛋白为一种跨膜糖蛋白gp210.核被膜的功能及生物学意义一方面，核被膜构成了核、质之间的天然选择性屏障，将细胞分成核质结构和功能区域，使得DNA复制，RNA转录在核内进行。
而蛋白质的翻译则局限在细胞质中。
这样既避免了核质间彼此相互干扰，使细胞的生命活动秩序更加井然。
同时还能保护核内的DNA分子免受损伤。
另一方面，核被膜调控细胞核内外的物质交换和信息交流。
核被膜并不是完全封闭的，核质之间进行着频繁的物质交换和信息交流。
这些物质交换与信息交流主要是通过核被膜上的核孔复合体进行的。
核孔复合体的结构核孔是胞质与核质之间物质交换的通道，每一核孔都是由结构精密的核孔复合体构成，组成核孔复合体的蛋白叫核孔蛋白，核孔复合体的数量随细胞种类、转录活性不同而有较大差异。
细胞生物学-细胞核与染色体思维导图知识大纲
细胞核与染色体10.1 细胞核概述一、细胞核的概念细胞核是真核细胞内最大、最重要的细胞器，是真核细胞中遗传信息储存的场所，是真核细胞与原核细胞最根本的区别。
除极少数高度特化的细胞外，真核细胞均具有细胞核。
例外高等植物韧皮部成熟的筛管细胞哺乳动物成熟的红细胞二、细胞核的组成核被膜、染色质/染色体、核仁、核基质三、细胞核的功能细胞核是真核生物遗传物质的主要储存场所，是细胞遗传与代谢的调控中心。
细胞核通过复制、分裂将遗传信息传递给子细胞。
细胞核中还进行遗传信息的转录，进行初始转录产物的加工，并经由核孔进入细胞质中转译，以此调控细胞的生命活动。
四、细胞核的意义真核细胞与原核细胞最大的区别即含有完整的细胞核，使遗传物质与细胞质相分离。
遗传物质的复制在细胞核中进行，而遗传物质的表达则拥有严格的阶段性与区域性，受到多个层次的调控，这对于真核细胞复杂的生命过程至关重要。
10.2 核被膜一、核被膜的概念核被膜是指包被于细胞核最外层的，分离核、质的界膜。
能够选择性控制物质进出细胞核，分为内外两层。
核被膜的组成核被膜的组成：外膜、核周腔、内膜、核纤层、核孔二、核被膜的功能（1）核被膜将细胞分为核、质两大功能区域，使遗传信息的表达具有严格的阶段性与区域性，避免核、质之间相互干扰，同时起到保护遗传物质的作用。
（2）核被膜构成核、质间选择性屏障，细胞核通过核孔复合体调控核、质间物质运输与信息交流。
三、核被膜周期性解体与重建真核细胞有丝分裂时，核被膜于前期解体，末期重现，进行规律性的解体与重建。
（1）有丝分裂前期：核被膜非随机、有区域特异性的解体，形成单层膜泡，核孔复合体消失，核纤层去组装。
（2）有丝分裂末期：核被膜围绕染色体重建，旧核膜与膜泡参与这一过程。
首先附着于染色体表面，并相互融合形成双层核膜，同时膜上的某些功能区域相互融合，与蛋白质组装形成核孔复合体。
（3）核被膜的解体与重建受到细胞促进成熟因子（MPF）的调控，与核纤层蛋白、核孔复合体蛋白磷酸化与去磷酸化有关。
第五章第一节染色体和染色质
功能：
• 1、具有遗传惰性，不转录也不编 码蛋白质； • 2、在复制行为上，较常染色质早 聚缩晚复制
• 2）兼性异染色性：
• 作用： • 染色质的压缩折叠可能是关闭基因 活性的一种途径。
常、异染色质的区别
常染色质 螺旋化程度 低 异染色质 高
染色 间 期
分裂期 活 性 复制时间
较深 较浅 核中央 核边缘 染色体臂 着丝粒区和端粒区 很少转录 常转录 S 晚期 S 早、中期
常染色质
特点：
• 1、伸展状态，螺旋化程度低，用碱性染料 染色时着色浅而均匀的染色质。 • 2.单一序列DNA和中度重复序列DNA，具 有转录活性。 • 3.大部分位于间期核的中央，一部分介于异 染色质之间。 • 4.在细胞分裂期，常染色质位于染色体的臂
（2）异染色质： 分布在核仁和核膜附近，即存 在于细胞核周围异染色质.一般 是卷曲凝缩状态。 功能：染色体结构形成及染色 体配对
（二）染色体
• 染色体是遗传物质组成的单一环形双链 DNA分子，而在真核细胞中的染色体是由 单一线形双链DNA分子及蛋白质组成的遗 传物质结构单位。 • 作用： • 细胞分裂过程中，棒状结构，有利于平均 分配
• 1、染色体的形态结构 • 染色体是由染色单体、着丝粒、次缢痕、 随体、核仁组织区、端粒、复制子与复制 起点组成。
B 12 X
13
14
15
C
16
17
18
D 19 20 21
E 22 Y
F
G
6）端粒
• 端粒是存在于染色体末端的特化部位。通常由 一简单重复的序列组成,进化上高度保守。可以 保护染色体末端不被降解，并防止与其它染色 体的末端融合。 正常染色体每复制一次,端粒序 列减少50-100个bp, （碱基对）因而端粒也被 称为细胞的生命钟,当端粒缩短到一定程度，即 是细胞衰老的标志。 • 生殖细胞、胚胎干细胞和肿瘤细胞含有端粒酶， 可以使端粒恢复原长。 • 端粒、着丝粒和复制原点是染色体保持完整和 稳定的三大要素。端粒和细胞老化有明显的关 系。
细胞核与染色体
一、填空题1.真核细胞除了和外，都含有细胞核。
2.染色体的四级结构分别是：、、、。
3.1831年布朗在中发现了细胞核和核仁。
4.着丝粒DNA具有性，并为所染色。
5. 是第一个被发现的分子伴侣，时值1978年。
6.核质蛋白协助组蛋白与DNA形成正常的核小体，机理主要是降低，从而阻止了错误的装配。
7.亮氨酸拉链的形成是靠。
8.就目前所知，中度重复序列中，除了外，都没有蛋白质产物。
9.保证染色体进行稳定复制和遗传的三个功能序列分别是：、、。
10.组蛋白带电荷，富含氨基酸。
11.成熟的鸟类红细胞中，被H5所取代。
12.精细胞的细胞核中没有组蛋白，但由取代它的作用。
13.细胞核中的组蛋白与DNA的含量之比为，并且组蛋白的合成是在期，与同步进行。
14.染色质的异固缩现象有正异固缩和负异固缩之分，前者染色，后者染色15.人的等5条染色体中存在核仁组织区。
16.核小体的两个基本的作用是：①②。
17.核粒（核小体）中主要而又比较稳定的化学组成是和。
18.多线染色体在结构上有三个特点：①；②；③。
19.一段长 1340nm的染色体DNA，分子质量约2600KD，与等量组蛋白装配可形成约个核小体，进一步包装，可形成长约 nm的螺线管。
20.核仁的主要功能是和。
21.核定位信号是亲核蛋白上的一段肽序列，功能是起蛋白质的。
核定位信号不同于其他的蛋白质运输信号，它是的，在核重建时可反复利用。
22.端粒的功能是保持线性染色体的稳定性，即①；②；③。
23.细胞核内的DNA可能通过锚定在核骨架上。
24.真核生物有三种RNA聚合酶分别起不同的作用，RNA聚合酶I参与的合成，RNA聚合酶Ⅱ参与的合成，RNA聚合酶Ⅲ参与的合成。
25.根据多级螺旋模型，从DNA到染色体四级包装，共压缩了倍。
26.动粒和着丝粒是两个不同的概念，化学本质也不相同，前者是，后者则是27.核质蛋白是一种亲核蛋白，具有头、尾两个不同的结构域，其具有入核信号。
28.构成结构性异染色质的DNA序列，一般是不转录的，原因是缺少转录活动所需的。
细胞生物学-细胞核与染色体
（一） 核被膜的结构(Structure of the Nuclear Envelope)
◆外核膜 ◆内核膜
◆核纤层
◆核周间隙 ◆核孔复合体
核纤层
核纤层由核纤肽（lamin）构成，是一类中间纤维。核纤层 的作用有以下两个方面： 1．保持核的形态 2．参与染色质和核的组装
（二）核被膜在细胞周期中的崩解与装配
核酸酶
DNA合成 RNA合成
切割DNA和/或RNA
DNA连接酶
Poly-A聚合酶 DNA甲基化酶 拓扑异构酶 螺旋去稳定酶
作用于染色质蛋白的酶
在DNA复制和修复时进行DNA连接
在mRNA3＇添加poly A尾 DNA甲基化 将超螺旋DNA转变成松弛型 DNA解旋, 形成稳定的单链 蛋白质切割 组蛋白乙酰化和去乙酰化 组蛋白和非组蛋白的磷酸化 组蛋白甲基化
10nm
被动运输（passive transport）
小于10nm的分子自由出入
主动运输（active transport）
具有入核信号的蛋白的入核 RNA分子 核糖核蛋白颗粒出核
2. 通过核孔复合体的主动运输 生物大分子的核质分配如亲核蛋白的核输入，RNA分子及RNP颗粒的核输出，在 细胞核功能活性的控制中起非常重要的作用。
核定位信号(nuclear localization signals , NLS)
核蛋白输入机理
（ 1 ）亲核蛋白通过 NLS 识别 importinα ，与可溶性 NLS 受体 importinα/ improtinβ异二聚体结合，形成转运复合物；
（2）在importinβ 的介导下，转运复合物与核孔复合体的胞质纤
NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件，某种亲核蛋白是否被转运入核还受到 其它因素的影响。
细胞核与染色体结构
细胞核与染色体结构细胞核是细胞中一个重要的细胞器，它包含了细胞的遗传信息，并调控细胞内的生物活动。
而染色体则是细胞核中最直观的结构，是细胞遗传信息的主要携带者。
本文将从细胞核的组成和功能、染色体的结构以及二者之间的关系等方面进行讨论。
一、细胞核的组成和功能细胞核是由核膜、染色质和核仁三部分组成的。
核膜是由两层膜组成，分别是内核膜和外核膜，两层膜之间形成核腔。
核膜的主要功能是保护细胞核内的遗传物质，同时调控物质的进出。
在核膜上还有许多核孔，可以让物质在核内和胞质之间进行交换。
染色质是细胞核内最重要的组成部分，它是由DNA、RNA和一些蛋白质组成的复合物。
DNA是遗传物质的主要组成部分，含有细胞的全部遗传信息。
而RNA则在遗传信息的转录和翻译过程中发挥重要的作用。
染色质能够在细胞分裂时准确地传递遗传信息，同时还能调控基因的表达。
核仁是细胞核内的一个细胞器，其主要功能是合成和组装核糖体。
核糖体是蛋白质合成的场所，参与蛋白质的合成过程。
核仁的数量和大小在不同类型的细胞中会有所差异，但其作用是相似的。
细胞核除了以上组成部分外，还含有一些其他的细胞器，例如核糖体、核孔、聚合酶和DNA复制酶等。
这些细胞器在细胞核的正常功能中扮演着重要的角色。
二、染色体的结构染色体是细胞核中的一个重要结构，是DNA和蛋白质的复合物。
染色体的基本结构是由两个姐妹染色单体通过着丝粒相连而成，形成一个X形结构。
在有丝分裂的时候，染色体会在细胞分裂的过程中准确地进行复制和分离，确保遗传信息的准确传递。
每个染色体由许多不同的区域组成，这些区域被称为基因。
基因是DNA的一部分，携带了细胞遗传信息的编码。
不同的基因可以决定细胞的特征和功能。
染色体的结构可以进一步细分为几个层次，从最基本的DNA链开始，逐渐组装为核小体，然后进一步组合成紧凑的染色质纤维，最终形成染色体。
三、细胞核与染色体的关系细胞核和染色体之间存在着密切的关系。
细胞核是染色体存在的场所，它不仅包含了染色体，还含有其他与染色体相关的细胞器。
第五章第一节染色体和染色质
• ③在细胞的寿命、衰老和死亡中起作用。
染色体端粒
端粒酶
特点：
1. 由RNA和蛋白质构成的复合物 2. 为特殊的逆转录酶，能以自身的RNA为 模板逆转录合成端粒DNA
• 功能：
合成端粒DNA，维持端粒的长度
端粒及端粒酶的意义：
• 在中期染色体上常位于染色体的着丝 粒区，端粒区、次缢痕等部位；
功能：
• 1、具有遗传惰性，不转录也不编 码蛋白质；
• 2、在复制行为上，较常染色质早 聚缩晚复制
• 2）兼性异染色性：
• 作用：
• 染色质的压缩折叠可能是关闭基因 活性的一种途径。
常、异染色质的区别
常染色质 异染色质
螺旋化程度 低
7、染色体的三个关键元素
• 染色体要确保在细胞世代中保持稳定，必须具有 自主复制、保证复制的完整性、遗传物质能够平 均分配到2个子细胞中的能力，与这些能力相关 的结构序列是：
• (1)自主复制DNA序列：
• (2)着丝粒DNA序列：
• (3) 端粒DNA序列：
• 为一段短的正向重复序列，在人类TTAGGG 的高度重复序列。
染色质的二级结构：
• 螺线管 螺线管是染色质的二级结构，6个 核小体缠绕一圈形成的中空性管. 外 30nm; 内10nm,组蛋白H1位于螺旋管内 侧。
内10nm
组蛋白H1
一、二级结构与四级结构模型一致：核小体 （10nm），螺线管（30nm）
30nm螺线管 形成袢环
袢环模型（loop model）
2）着丝粒：
• 着丝粒：由高度重复的异染色质组成，是中期 染色单体相互联系在一起的特殊位；在很多高 等真核生物中，着丝粒看起来像是在染色体一 个点上的浓缩区域，这个区域包含着丝点又称 主缢痕也就是在两个染色单体相连处，染色体 上出现向内凹陷的縊痕，被称为主縊痕。此是 细胞分裂时纺锤丝附着之处。在大部分真核生 物中每个纺锤丝附着在不同的着丝粒上。如啤 酒酵母)附着在每个着丝粒上仅一条纺锤丝。广 义上说着丝粒也常指着丝点﹐然而狭义上的着 丝点是将染色体和纺锤丝微管相结合的蛋白质 复合体。
细胞核与染色体
The nuclear envelope
二、核孔是物质运输的通道
• 核被膜上有许多环形孔, 称为核孔,是细胞核膜上沟通核质
与胞质的开口, 由内外两层膜的局部融合所形成。
• 核孔的直径为80～120nm。 • 一般典型的哺乳动物细胞约3000-4000个核孔。 • 电镜下观察核孔呈圆形或八角形，一般认为其结构如fishtrap。
第三节 核仁
• 间期细胞核内呈圆球形的结构，一般1~2个。 功能是转录rRNA和组装核糖体单位。 • 蛋白合成旺盛和分裂增殖较快的细胞有较大 和较多的核仁，反之核仁很小或缺如。 • 核仁在分裂前期消失，末期又重新出现。
核仁的结构模式图
一、核仁形态
• ①纤维中心：是致密纤维包围的低电子密度 的 圆 形 结 构 ， 主 要 成 分 为 RNA 聚 合 酶 和
体，构成核心颗粒；
②DNA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； ③每一分子的H1与DNA结合, 锁住核小体DNA的进出口, 起稳定核小体结构的作用。 ④相邻核心颗粒之间 为一段60bp的连接 线DNA。
• 核小体的装配是染色体装配的第一步。通过核
小体，形成10nm的纤维，是200bp双链DNA
rDNA。
• ②致密纤维组分：呈环形或半月形包围FC，
由致密纤维构成，是新合成的RNP。
• ③颗粒组分：由直径15-20 nm的颗粒构成， 是不同加工阶段的RNP。
Nucleolus
(图11-46)
图11-46 人成纤维细胞中核仁的电子显微镜照片 （a）是完整的核仁；(b)局部观察的照片，主要是致密区
核中与DNA装配形成染色质。
通过核孔的物质运输与信号序列有关。
细胞核和染色体结构的生物学特征和功能
细胞核和染色体结构的生物学特征和功能细胞核是一个细胞内最显著的器官之一，它通过维持基因组的完整性，提供了诸多基本的生物学功能，如对细胞周期的调节、细胞分化、染色体重组等。
细胞核结构的特征细胞核通常呈颗粒状或卵圆形，大小与细胞体积成正比。
内部由核小体、染色体和核膜等组成，核小体是由DNA和蛋白质组成的，它们之间的比例为3：1，这些染色质组织形成一系列的核小体，这样的山丘状结构称为核染色质。
染色体从内核膜的核孔附近依次排列，靠近核膜形成染色体附着体，顺时针对称分布在内核膜两侧，核膜可分成内、外核膜，在核膜的孔道区域内核孔眼负责着经由细胞核和细胞质之间的通讯。
细胞核在原核生物和真核生物中有巨大区别。
原核生物细胞中没有真正意义上的细胞核，就像放大的细胞质，基因组存在于细胞质中，在一定的环境下可以向外进出；而真核生物细胞内的细胞核则具有封闭、稳定两种防护作用。
染色体结构的功能和特征生物体中，大部分基因组都存在于染色体上。
染色体的结构特征是，DNA和蛋白质之间的稳定结合。
DNA是染色体上的主要组成成分，是遗传信息的存储载体；蛋白质通过自我组装构成染色体，总体形成一种线状形态。
每个染色体有一定数量的基因，基因的顺序有规律地排列在染色体上，具有相应的功能。
染色体结构的功能有很多，其中最重要的是基因的传递。
遗传信息传递是染色体结构的主要功能之一，它保证了个体的正常生长、发育和繁殖。
染色体还通过对基因的复制和重组来提高基因的遗传多样性，这对于物种的生存和进化都是至关重要的。
在细胞分裂过程中，染色体起到了相当的作用。
染色体丝是在细胞分裂过程中形成的，能够将染色体准确地分配到新的细胞中。
在这个过程中发现，并分离染色体的过程大量依赖于微管。
总的来看，细胞核和染色体的结构具有非常重要的生物学特征和功能。
理解这些特征和功能有助于我们更好地认识生命，进一步推动生物学的发展。
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染色体的化学组成
主要化学成分是DNA 和组蛋白（1：1），还有 非组蛋白和少量RNA （变化较大）。
DNA
DNA是染色质的主要化学 成分，是遗传信息的载体； 细胞中DNA分子的数量与染 色体的数量是一致的。
DNA序列
单一序列：60-65%，结构基因多属于此类 中度重复序列：20-30%，多为非编码序列 高度重复序列：10%，卫星DNA
组蛋白没有种属及组织特异性，在进化上 十分保守。H2B、H2A、H3和H4高度保守， H1的保守性较低。
非组蛋白
非组蛋白具多样性和异质 性，属于酸性蛋白质。 具有多种功能，包括基因表 达的调控和染色质高级结构 的形成。
染色质和染色体的包装
染色质包装的多级螺旋模型 一级结构：核小体 二级结构：螺线管 三级结构：超螺线管 四级结构：染色单体
细胞核的结构组成
核被膜与核孔复合体 染色质和染色体 核仁 核骨架和核基质
核被膜与核孔复合体
核被膜主要化学成分 核被膜结构组成
核被膜主要化学成分
蛋白约占65~75%，脂类次之， 少量DNA和RNA
核被膜结构组成（双层膜结构,7.5nm）
外核膜 内核膜 周间隙 核孔复合体 核纤层
核被状态的染色质。碱性染料 染色时着色较深的染色质组分。 结构异染色质（或组成型异染色质） 兼性异染色质
结构异染色质
除复制期以外，在整个细胞 周期均处于聚缩状态，形成多 个染色中心; 在中期染色体上多定位于着 丝粒区、端粒、次缢痕及染色 体臂的某些节段.
（1）构成核、质之间的天然选择性屏障，稳定 细胞核的形态和成分。 1）避免生命活动的彼此干扰 2）保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械 力的损伤 （2）控制核质之间的物质交换与信息交流
核孔复合体（NPC） 的功能
对细胞核与细胞质之 间大分子物质的交流具 有选择性运输作用。
The Nuclear Pore
染色质与染色体
染色质的概念及化学组成 染色质和染色体的包装
染色质
指间期细胞核内由 DNA、组蛋白、非组蛋白 及少量RNA组成的线性复 合结构，是间期细胞遗传 物质存在的形式。
染色体
指细胞在有丝分裂或减数分裂过 程中，由染色质聚缩而成的棒状结 构。
染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段 可以相互转变的的形态结构 染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但 包装程度不同，构象不同。
Three key regions of a chromosome
组蛋白
H1、H2B、H2A、H3和H4五种。 H1在构成核小体时起连接作用。 H2B、H2A、H3和H4帮助DNA卷 曲形成核小体的稳定结构。
组蛋白特点
组蛋白是真核生物染色体的基本结构 蛋白，富含带正电荷的Arg和Lys等碱性氨 基酸，属碱性蛋白质，可以和酸性的DNA 紧密结合（非特异性结合）。
核 仁
核仁的化学组成 核仁的超微结构 核仁的功能
核仁的化学组成
蛋白（80%）：核糖体蛋白、组 蛋白、非组蛋白及RNA聚合酶 RNA（10%）、DNA（8%）
核仁的超微结构——非膜相结构
核仁相随染色质 纤维中心(FC)与致密纤维组分(DFC) 颗粒组分 核仁基质
Nucleolus
How a nucleolus is organized
核小体相位在协助转录中的作用 （a）基因的关键调控元件被留在核心颗粒外面，从而有利于结合转录因子； （b）位于DNA上调控元件被盘绕在核心组蛋白上，因为组蛋白，使DNA上的关键 调控元件靠得很近，它们可以通过转录因子而联系。
通过核小体核心结构的转录的模型（引自C.C.Adams等） 第一步：RNA聚合酶使核小体不稳定，撤掉2个（H2A-H2B）,形 成H3-H4四聚体复合物； 第二步：组蛋白核心的另一半（H3-H4四聚 体）被移开并转到聚合酶后面自由DNA上； 第三步：2个H2A-H2B二 聚体重新结合到DNA上，又形成一个完整的核小体核心结构。
染色体的数目因物种而异，如人类2n=46，黑猩猩2n=48，果
蝇2n=8，家蚕2n=56，小麦2n=42，水稻2n=24，洋葱2n=16.
人类染色体核型
核型是指一个体细胞的染色体组在 有丝分裂中期的表型，包括染色体 数目、大小、形态特征的总和。 核型表示方法： 正常男性核型：46，XY 正常女性核型：46，XX
压缩7倍 压缩6倍 压缩40倍 压缩5倍 DNA———→核小体———→螺线管———→超螺线管———→染色单体
核小体结构要点
1）每个核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和一 个组蛋白八聚体及一个分子H1。 2）组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构。 3）146bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈， 组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bp DNA，锁住 核小体DNA的进出端，起稳定核小体的作用。 4）两个相邻核小体之间以连接DNA相连，典型长度 60bp，不同物种变化值为0～80bp。
兼性异染色质
在某些细胞类型或一定的发育 阶段，原来的常染色质聚缩， 并丧失基因转录活性，变为异 染色质，如X染色体随机失活。 兼性异染色质可向常染色质转 变，恢复转录活性。
巴氏小体（barr body）。雌 性哺乳动物细胞中一条异固
缩化的X染色体。
barr body
人的胚胎发育到16天以后， 出现巴氏小体。
核仁的功能
rRNA基因转录 rRNA前体的加工 核糖体亚单位的组装
Protein Synthesis
核糖体组装
rRNA基因是重复的多拷贝基因。人的一个细胞中约有200个
拷贝，rDNA没有组蛋白核心，是裸露的DNA节段，相邻基因
之间为非转录的间隔DNA。
核糖体的组成
纤维部的纤维状物质是新合成 的45SrRNA，它与蛋白质形
染色体
指细胞在有丝分裂或减数分 裂过程中，由染色质聚缩而成 的棒状结构。 结构 类型 人类染色体核型
染色体结构
染色单体 着丝粒 动粒 核仁组织区 随体 端粒
随体
次缢痕
短臂
主缢痕
长臂
端粒
染色体结构及类型
染色体的数目 染色体的数目
性细胞染色体为单倍体（haploid），用n表示; 体细胞为2倍体（diploid）以2n表示，还有一些物种的染色 体成倍增加成为4n、6n、8n等，称为多倍体。
由X-射线晶体衍射(2.8A)所揭示的核小体三维结构（引自K.Luger等，1997）
a。通过DNA超螺旋中心轴所显示的核小体核心颗粒8个组蛋白分子的位置； b．垂直与中心轴的角度所见到的核小体核心颗粒的盘状结构；
c．半个核小体核心颗粒的示意模型，一圈DNA超螺旋（73bp）和4种核心 组蛋白分子，每种组蛋白由3 个α螺旋和一个伸展的N-端尾部组成。 N-端尾部有序排列，参与核小体之间的相互作用，以形成螺线管等高级结构。
成RNP复合体。45SrRNA甲
基化以后经RNA酶裂解形成 18s、28s、5.8srRNA。成熟 的rRNA仅为45srRNA的一半， 丢失的大部分是非甲基化和
GC含量较高的区域。
5SrRNA通常定位在常染色体，合成后被转运至核仁区参与大亚 基的装配 。
核仁周期
细胞核骨架(核基质)
核基质，指细胞核中除去 核被膜、染色质、核仁以外， 由纤维状和颗粒状蛋白质等 构成的网架结构。
第五章 细胞核与染色体
细胞核是真核细胞内最大、 最重要的细胞器，是细胞遗传 与代谢的调控信息中心，由核 被膜与核孔复合体、染色质和 染色体、核仁、核骨架和核基 质组成。
细胞核大多呈球型或卵圆形， 通常位于细胞中央，有的偏于 细胞一侧。绝大多数细胞只有 一个核，但也有双核（肝、肾 管细胞）、多核（破骨细胞）。
螺线管
核小体构成的染色质纤维螺旋化形 成螺线管，每个核小体以窄的一面向 外，每圈6个，螺距为11nm，外经 30nm，内经为10nm。H1位于螺线管 的内部，起稳定作用。
solenoid
Chromatin Packing
Chromatin Packing
常染色质
指间期核内染色质纤维折叠压缩程 度低，处于伸展状态（典型包装 率750倍），用碱性染料染色时 着色浅的那些染色质。 并非所有基因都具有转录活性，常 染色质状态只是基因转录的必要 条件而非充分条件。
成分： 主要是蛋白，少量RNA和DNA。 功能： 在真核细胞空间构建、基因表达调 控、DNA复制、RNA转录以及RNA 剪切和转运过程中起着重要作用。