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。
细胞核与染色体
第四章细胞核与染色体细胞核是真核细胞最大、最显而易见的细胞器，是遗传信息贮存、复制和转录的地方，是细胞功能及细胞代谢、生长、增殖、分化的控制中心。
细胞核的形状与细胞的形态、性质与及发育阶段有关，大多数细胞的核为圆形或椭圆形，但也可以有盘状、分叶状、分枝状等不规则形状。
通常一个细胞含有一个核，但有些细胞有双核甚至多核。
细胞核的内含成分主要是核酸和蛋白质。
核酸绝大部分为脱氧核糖核酸（DNA），是承载遗传信息的物质，常被称为遗传物质。
在间期(两次有丝分裂之间的时期)，核酸和蛋白质以染色质和核仁的形式存在，核外周有核被膜，核被膜上间隔存在核孔，内层核膜下有一个由纤维蛋白形成的核纤层，核内还存在一个蛋白质纤维组成的核骨架 (又叫核基质，详见第七章“细胞骨架”)，它们共同维持核的形状、核内外物质交换和染色质、染色体的空间位置。
在有丝分裂期，核被膜融解，核骨架解聚，核仁消失，染色质浓聚紧缩形成棒状的染色体，然后每条染色体纵向分裂，此时核消失。
当细胞分裂完成，两个子细胞出现时，核又重新形成。
细胞核早在1674年就被Leeuwenhoek在鱼类的红细胞中发现，到1831年才由Brown 定名 (nucleus)，并确认为真核细胞普遍存在的细胞器。
百多年来人们对细胞核结构和功能有了逐步深入的认识，但是细胞核的许多奥秘仍未被揭示，以至于细胞核被说成是“发现最早而了解最少的细胞器”。
第一节核被膜核被膜（nuclear envelope）是将细胞核内物质包围起来的双层膜结构，又叫核膜（nuclear membrane），其组成包括：内、外层核膜，核周间隙，核孔，核纤层（图4－1）。
图4－1 细胞核结构模式图（引自Alberts等，2002）参照前书图12-1一、内、外层核膜和核周间隙12内、外层核膜（inner and outer nuclear membrane ） 构成细胞核与细胞质的分隔。
它们的化学组成和结构与其他细胞器的膜（统称为细胞内膜，详见第五、六章）一样。
细胞核和染色体
第三节 染色体
染色体 （Chromosome） 姊妹染色单体 （Sister chromatid） 根据着丝粒在染色体上的位置： 中着丝粒染色体 （Metacentric chromosome） 近中着丝粒染色体 （Submetacentric chromosome） 近端着丝粒染色体 （Arocentric chromosome） 端着丝粒染色体 （Telocentric chromosome）
01
1983年，A. W. Murray等人首次成功构建了包括ARS、CEN、TEL和外源DNA，总长度为55kb的酵母人工染色体(yeast artificial chromosome,02
染色体的三种基本序列
对人类到底有多少条染色体这样的问题一直争论到1956年才得以确认，主要归功于50年代以后逐步发展起来的低渗处理，压片技术以及秋水仙处理和细胞培养技术。二十世纪六十年代末至七十年代发展起来的各种染色体分带技术，使染色体的研究进入了一个黄金时代。为人类遗传病的鉴定，物种的亲缘关系与进化研究、遗传育种等方面提供了重要的依据。
对着丝粒蛋白主要是使用ACA来研究的。ACA是从CREST 综合症病人血清中分离出来的抗着丝粒蛋白的抗体(anticentromere antibodies)。用ACAs发现鉴定出来的CENP主要有6种，即：CENP-A至F，它们都能与一个17bp的DNA模式特异结合，与细胞的分裂及调控密切相关，进化上非常保守。
6、端粒（telomere）
荧光原位杂交显示端粒和端粒序列
为确保染色体的复制和稳定遗传，染色体具有3个基本元素，即：自主复制序列(autonomously replicating DNA sequence, ARS)、着丝粒序列(centromere DNA sequence,CEN) 和端粒序列(telomere DNA sequence,TEL) 。
第七章细胞核与染色体
图6-2 核被膜的结构
二、核孔复合体（NPC）
核孔复合体的结构模型 核孔复合体的功能
胞质环 核质环 辐
柱状亚单位 腔内亚单位 环带亚单位 中央栓
图6-3 核孔复合体的结构模型
核孔复合体的功能
主要功能就是进行物质运输。核孔复合体进行的 运输既可以是被动运输，也可以是主动运输。 通过核孔复合体的主动运输不仅具有选择性，而 且具有双向性，即核输入与核输出。 核输入
1.着丝粒和动粒 2.次缢痕与核仁组织区 3.随体与端粒
着丝粒和动粒
着丝粒是连接两个染色单体形成有丝分裂染色体的主缢痕, 其将染色单体分为两臂——短臂(p)和长臂(q) 。
根据着丝粒在染色体上的位置, 分为四种类型 中着丝粒染色体 亚中着丝粒 亚端部着丝粒染色体 端部着丝粒染色体
动粒是由着丝粒结合蛋白在有丝分裂期间特别装配起来的、 附着于主缢痕外侧的圆盘状的结构 。 动粒可分为三个不同的结构域: 动粒结构域、中央结构域、 配对结构域
作业
名词解释： 染色质与染色体、组蛋白与非组蛋白、常染色质与 异染色质、结构异染色质与兼性染色质、多线染色 体与灯刷染色体、着丝粒与动粒、随体与端粒、次 缢痕与核仁组织区、核型、染色体分带、亲核蛋白、 核仁、
简答题： 1、概述细胞核的基本结构及其主要功能。 2、简述核孔复合体的结构及其功能。 3、核小体的结构特点。 4、试述从DNA到染色体的包装过程。 5、分析中期染色体DNA的3种功能元件及其作用。 6、概述核仁的结构及其功能。
图7-12 根据着丝粒位置对染色体的分类
中央结构域 图7-13 动粒的结构模型
次缢痕与核仁组织区
细胞核与染色体ppt课件
目录
• 细胞核概述 • 染色体概述 • 细胞核与染色体的关系 • 细胞核与染色体的研究意义 • 总结
01 细胞核概述
细胞核的定义与功能
总结词
细胞核是细胞内的一个重要的亚细胞结构，它含有细胞的遗传物质，控制着细 胞的代谢和遗传过程。
详细描述
细胞核是细胞内的一个重要的亚细胞结构，由核膜、核仁和染色质等组成。它 含有细胞的遗传物质DNA，通过DNA的复制、转录和翻译等过程，控制着细胞 的代谢和遗传过程。
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细胞核的结构
总结词
细胞核的结构包括核膜、核仁、染色质和核基质等部分，这些结构共同协作，维持细胞 核的正常功能。
详细描述
细胞核的结构包括核膜、核仁、染色质和核基质等部分。核膜是细胞核的外膜，上有核 孔，可控制物质的进出。核仁是细胞核中的一个结构，参与蛋白质的合成和加工。染色 质是细胞核中由DNA和蛋白质组成的结构，是遗传信息的载体。核基质是细胞核中由
不同生物的染色体数目不同，如人类 有23对染色体，共46条。
染色体的组成
染色体由染色质、着丝粒和端粒等部 分组成。
染色体的化学体的主要成分，携 带着遗传信息。
蛋白质
与DNA结合形成染色质， 起到稳定和保护DNA的作 用。
其他成分
如组蛋白、非组蛋白等， 参与染色体的组装和调控。
遗传信息的传递与表达
细胞核与染色体的结构和功能决定了遗传信息的传递与表达，从而影响生物体的性状和特 征。
细胞分裂与繁殖
细胞核与染色体的复制和分离在细胞分裂和繁殖过程中起着关键作用，保证了生物体的生 长和繁殖。
对未来研究的展望
深入探索细胞核与染色体的结构和功能
第九章 细胞核与染色体
第九章细胞核与染色体名词：1、核孔复合体：核被膜上沟通核质和细胞质的复杂隧道结构，由多种核孔蛋白构成。
隧道的内、外口和中央有由核糖核蛋白组成的颗粒，对进出核的物质有控制作用。
2、染色质: 是细胞间期细胞核内能被碱性染料染色的物质。
染色体：细胞在有丝分裂和减速分裂过程中有染色质聚缩而成的棒状结构3、染色单体：复制时产生的染色体拷贝4、巨染色体;某些生物的细胞中，特别是在发育的某些阶段，可以观察到一些特殊的染色体，它们的特点是体积巨大，细胞核和整个细胞体积也大，所以称为巨大染色体，包括多线染色体和灯刷染色体。
5、基因组：一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。
6、核小体：核小体是染色体的基本结构单位，由DNA和组蛋白(histone）构成，是染色质（染色体）的基本结构单位。
由4种组蛋白H2A、H2B、H3和H4，每一种组蛋白各二个分子，形成一个组蛋白八聚体，约200 bp的DNA分子盘绕在组蛋白八聚体构成的核心结构外面，形成了一个核小体。
7、常染色质：常染色质是指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。
8、异染色质：在细胞周期中，间期、早期或中、晚期，某些染色体或染色体的某些部分的固缩常较其他的染色质早些或晚些，其染色较深或较浅，具有这种固缩特性的染色体称为异染色质9、着丝粒：染色体中连接连个染色单体、并将染色单体分为短臂和长臂的结构。
10、着丝点：有着丝点结合蛋白在有丝分裂期间特别装配起来的、附着于主缢痕外侧的圆盘状结构，内层与着丝粒结合，外层与动粒微管结合。
11、主缢痕：中期染色体上一个染色较浅而缢缩的部位，主缢痕处有着丝粒，所以亦称着丝粒区，由于这一区域染色线的螺旋化程序低，DNA含量少，所以染色很浅或不着色。
12、次缢痕：是染色体上的一个缢缩部位, 由于此处部分的DNA松懈, 形成核仁组织区, 故此变细。
医学细胞生物学第八章细胞核和染色体
细胞核和染色体是细胞中关键的组成部分，负责控制细胞的生物学活动和遗 传信息的传递。本章将深入探讨细胞核的结构和功能，以及染色体的重要性 和组成。
细胞核的结构和功能
核膜和核孔复合物
细胞核由双层核膜包围，核孔复合物允许物质在细胞核和细胞质之间交换。
染色质和核仁
染色质是细胞核中的DNA和蛋白质组成的复合物，核仁负责合成和组装核糖体。
染色体重排是染色体的结构改变，可以导致遗传疾病和基因缺失或重复。
染色体突变
染色体突变是染色体DNA序列的改变，可以导致遗传疾病和异常发育。
遗传咨询和筛查
遗传咨询和筛查是预防和治疗遗传疾病的重要手段，有助于辅助家庭做出更好的决策。
细胞核和染色体的研究方法
1 染色体制备和染色
染色体制备和染色技术可 以用于研究染色体的形态 和结构。
2 原位杂交
原位杂交是通过探针与特 定DNA序列结合来研究染 色体上的基因和染色体结 构。
3 核酸测序
核酸测序技术可以揭示 DNA序列的细节，从而进 一步研究基因和染色体的 功能。
本章小结和要点总结
本章介绍了细胞核和染色体的关键概念和重要性，包括结构和功能，基因表 达调控，复制和分离，遗传疾病，以及研究方法。
染色体复制
染色体复制是细胞分裂前的重要 步骤，确保每个子细胞都获得完 整的染色体组。
染色体分离
染色体分离发生在有丝分裂和减 数分裂过程中，确保每个细胞获 得正确的染色体数量。
有丝分裂纺锤体
有丝分裂纺锤体是分离染色体的 关键结构，通过纺锤体纤维将染 色体引导到正确的位置。
染色体变异与遗传疾病
染色体重排
转录和基因表达
细胞核是转录的场所，负责合成RNA分子从而实现基因表达。
生物的细胞核与染色体
生物的细胞核与染色体细胞是生物体的基本结构和功能单位，其中核是细胞的重要组成部分。
细胞核内含有遗传物质DNA（脱氧核糖核酸），而染色体则是DNA的组织形式。
本文将深入探讨生物的细胞核与染色体的结构和功能。
一、细胞核的结构和组成细胞核是细胞的控制中心，通常位于细胞的中央位置。
它由核膜、核孔、染色体、核仁和核质组成。
1. 核膜核膜是细胞核的外部结构，由内外两层膜组成。
核膜的主要功能是保护细胞核内的遗传物质，同时还可以调节细胞核内外物质的交换。
2. 核孔核孔是核膜上的小孔，负责细胞核内外物质的运输。
核孔通过调节通道的开闭来控制物质的进出，从而维持细胞核内外物质的平衡。
3. 染色体染色体是DNA的组织形式，也是细胞核最重要的成分之一。
染色体在细胞分裂时起到重要的遗传作用，它能够传递和保存生物的遗传信息。
4. 核仁核仁是细胞核内的圆形结构，它主要参与到蛋白质合成过程中。
核仁内富含核糖体，并且能够合成和储存核糖体RNA，从而促进蛋白质的合成。
5. 核质核质是细胞核内的胶体物质，主要是由水和溶解的物质组成。
核质能够提供细胞核内化学反应所需的环境，并且参与到细胞核的代谢过程中。
二、染色体的结构和功能染色体是由DNA和蛋白质组成的复杂结构，常见于有细胞核的生物中。
它在细胞的有丝分裂和减数分裂过程中起到重要的遗传作用。
1. 染色体的结构染色体呈现出线状、X状、圆状等形态，结构上可以分为两个主要部分：染色质和着丝粒。
- 染色质：染色质是染色体中最主要的部分，它由DNA和蛋白质组成。
DNA是遗传信息的载体，而蛋白质则帮助DNA进行包装和组织，使其紧密而有序地存在于细胞核内。
- 着丝粒：着丝粒是染色体上的结构，类似于一个“纽扣”。
它在有丝分裂中起到固定和分离染色体的作用，确保后续的染色体复制过程顺利进行。
2. 染色体的功能染色体在细胞分裂过程中起到重要的遗传功能，并且参与到其他细胞代谢过程中。
- 遗传作用：染色体是遗传信息的载体，它能够传递父代的遗传特征给子代。
细胞生物学 第10章 细胞核与染色体
可变的连接组蛋白（linker histone）即H1。
H1是多样性，具有属(genus)和组织特异性
染色质中的组蛋白与DNA的含量之比为：1∶1。
2. 组蛋白
(2) 功能
核小体组蛋白作用是与DNA组装成核小体
H1不参加核小体的组建, 在构成核小体时起连
接作用,并赋予染色质以极性。
3. 非组蛋白
三、染色质包装的结构模型
（一）染色质包装的多级螺旋模型(multiple coiling model)
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：①由核小体螺旋化形
成，每6个核小体绕一圈，长度压缩6倍；②由核小体纤维
Z字形折叠而成，长度压缩40倍。
对运输颗粒大小的限制。
是一个信号识别与载体介导的过程，需消耗
ATP，表现出饱和动力学特征
具有双向性。
爪蟾卵母细胞核质蛋白质注射实验
二、核孔复合体
2. 主动运输 (1) 亲核蛋白运输机制
基本概念
亲核蛋白：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白质 核定位信号(nuclear localization signals,NLS)：存在于亲 核蛋白内，具有定向、定位作用的特殊氨基酸序列。 输入蛋白(importin)：仅有核定位信号的蛋白质自身不能 通过核孔复合体，它必须与水溶性的NLS受体结合才可 穿过NPC，这种受体称为输入蛋白。
新核膜来自旧核膜������ 核被膜的去组装是非随机的，具有区域特异性 （domain-specific）。������ 核被膜的解体与重建的动态变化受细胞周期调 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。
第十章-2 细胞核与染色体
论文作业
查找端粒与端粒酶相关知识和研究
进展，并发表自己的看法。 查找人类基因组计划相关进展，并 发表自己的看法。 查找“基因身份证”相关进展，并 发表自己的看法。
测试（五）
1与核蛋白入核转运无关的是（ ）。 A NPC； B 输入蛋白； C Ran； D Rab 2 帮助组蛋白和DNA形成正常核小体的分子伴侣是（ ） A Hsp60； B Hsp70； C Ran； D核质蛋白 3 组成型异染色质分布与染色体的着丝粒、端粒和次缢 痕处，呈现（ ）带染色。 A G ；B C； C N；D T 4硝酸银染色主要是染（ ）的酸性蛋白质。 A NOR； B 着丝粒； C 端粒； D 随体 5 （ ）带法是对染色体末端区的特殊染色法。 A G； B C ； C N ； D T
致密纤维组分(dense fibrillar component, DFC)
颗粒区(granular component, GC)
二、核仁的功能
核糖体的发生：
前体rRNA合成
FC. DFC
加工
DFC.GC
组装
细胞质
（一）rRNA前体的转录 1、真核生物核糖体含有4种rRNA,即5.8SrRNA 、 18SrRNA、28S rRNA 、5SrRNA，其中前三种的 基因组成一个转录单位，重复串联分布在NORs。
人类的核型分析与核型模式图
（二）染色体显带技术
用特殊染色方法使染色体产生明显带型，形 成不同的染色体个性，以此作为鉴别单个染 色体和染色体组的一种手段。
能够明确鉴别一个核型中的任何一条染色体， 乃至一个易位片段。
常用的有Q带、G带、C带、N带、R带、T 带。
四、巨大染色体
（一）多线染色体 （polytene chromosome） 存在于双翅目昆虫的 幼虫组织细胞、某些植 物细胞。 来源：核内有丝分裂 “管家”基因(housekeeping gene) 位于间带, “奢侈”基因(luxury gene) 位于带上。
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。
第十章 细胞核与染色体
第十章细胞核与染色体The Cell Nucleus and Chromosome细胞核的概述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。
原核细胞中，没有核膜，称为拟核。
有无核膜是区分原核细胞与真核细胞的主要标志。
成熟红细胞无核无细胞器骨骼肌细胞为多核细胞核进化的意义：● 构成核、质之间的天然选择性屏障●保护DNA，使之免受胞质机械运动的影响。
●使基因表达的两步（转录和翻译）在不同的时间和空间进行。
● 核质之间的物质交换与信息交流细胞核的主要功能●有两个方面：①遗传②发育●前者表现为通过DNA的复制和细胞分裂，维持物种的世代连续性。
●后者表现为通过调节基因表达的时空顺序，控制细胞的分化，完成个体发育的使命。
本章内容第一节核被膜（核膜）第二节染色质和染色体第三节核纤层、核基质和核仁间期细胞核的组成1、核被膜（核膜）2、染色质3、核基质（核纤层，核骨架）4、核仁第一节核被膜Nuclear envelope一、核被膜化学成分蛋白质和脂类，浓度有差异。
1、蛋白质内核膜中含有核纤层相关蛋白（LAP）。
2、脂类与内质网相似，不饱和脂肪酸含量低，胆固醇和甘油三酯较多。
二、核被膜的结构1、外核膜2、内核膜3、核周间隙4、核孔复合体1、外核膜与ER膜相连胞质面有核糖体附着,是特殊的内质网（ER）分布有细胞骨架，与核在细胞内的定位有关。
2、内核膜有特殊蛋白结合于核纤层。
●核纤层（nuclear lamina）：旧称“核周层”、“核衬层”或“核层”，是位于细胞核内染色质与内核膜之间的由中间纤维蛋白构成的网络状结构。
核纤层的功能1.为核膜提供支架2.有助于维持间期染色质高度有序的结构3.是联系胞质中间纤维与核骨架之间的桥梁3、核周间隙内外核膜间的腔隙，与rER腔相通。
4、核孔（nuclearpores）由内外核膜融合形成的小孔，细胞内外物质运输的通道。
核孔的数目随着不同细胞类型以及细胞代谢活性的不同，变化很大。
细胞生物学中的细胞核和染色体分析技术
细胞生物学中的细胞核和染色体分析技术在细胞生物学中，细胞核和染色体是研究细胞结构和功能的重要组成部分。
细胞核是细胞的控制中心，包含着遗传物质DNA，而染色体则是DNA的载体。
细胞核和染色体的分析技术在研究细胞的发育、分化和疾病治疗等方面发挥着重要作用。
本文将介绍细胞核和染色体的结构与功能，并探讨目前常用的细胞核和染色体分析技术。
一、细胞核的结构与功能细胞核是真核细胞中一个重要的器官，具有多种功能。
细胞核由核膜、核孔、染色质和核仁组成。
1. 核膜：细胞核外被一个双层薄膜所包围，称为核膜。
核膜具有多个核孔，通过核孔可以实现核质之间和核质与细胞浆之间的物质交换。
2. 核孔：核孔是核膜上的孔道结构，是细胞核与胞质之间物质交换的通道。
通过核孔可以实现RNA从细胞质进入到细胞核内以及蛋白质从细胞核出入到细胞质中。
3. 染色质：染色质是细胞核中的主要成分，也是DNA的载体。
染色质在非分裂情况下存在于细胞核中，由DNA、蛋白质和RNA组成。
染色质在细胞分裂时会更加显著，形成染色体。
4. 核仁：核仁是细胞核中的一个小体结构，由核糖体RNA和蛋白质组成。
核仁在蛋白质合成中起到重要的作用。
细胞核是细胞的控制中心，参与了基因的表达、细胞分裂和生长发育等重要过程。
细胞核通过RNA合成和修饰、染色质的组织和调控以及DNA的复制和修复等过程实现了细胞功能的调控与表达。
二、染色体的结构与功能染色体是细胞核中的DNA和相关蛋白质组成的结构，可见于细胞分裂时。
染色体具有多种功能，包括遗传信息的传递和稳定性的维护等。
1. 染色体的结构：染色体由两条相同的染色单体连接在一起，成为姐妹染色单体，中间有一个由蛋白质组成的连接部分被称为着丝粒。
染色体的两端则为端粒，起到保护染色体稳定性的作用。
2. 染色体的功能：染色体主要用于遗传信息的传递和稳定性的维护。
染色体携带了细胞的全部遗传信息，包括基因的顺序和组织方式。
在细胞分裂过程中，染色体会复制并均匀分配给两个子细胞，确保子细胞遗传信息的一致性。
第8章_细胞核和染色体
第8章细胞核和染色体（Nucleus and Chromosome）本章内容介绍细胞核是基因复制、RNA转录的中心，是细胞生命活动的控制中心。
包括核膜、核孔、核质、核仁和染色质。
第一节核被膜与核孔复合体细胞核基本结构细胞核简介：数量：大多数细胞是单核，但也有多核大小：在不同生物有所不同，动物一般5-10nm，植物5-20nm，低等植物1-4nm形态：圆形、椭圆形、多叶形、分枝形细胞核主要由核被膜、染色质、核仁和核骨架组成。
一、核被膜1. 结构：由内外两层单位膜组成，包括：外核膜、内核膜、核纤层、核孔复合体，核膜外附有核糖体，整合蛋白，内附染色质。
2. 功能(1) 区域化作用；(2) 控制核-质间物质和信息的交流；(3) 核膜内的代谢和转化。
二、核孔复合体1. 结构模型核孔复合体镶嵌在内外两层核膜融合形成的核孔上，核孔直径约为80－120nm，而核孔复合体稍大一些，直径约为120－150nm。
①胞质环（cytoplasimic ring）：位于核孔边缘的胞质面一侧，又称外环，环上有8条短纤维对称分布向胞质；②核质环（nucleoplasmic ring）：位于核膜边缘的核质面一侧，又称内环，环上连有8条细长的纤维向核内伸入50－70nm，在纤维的末端也形成一个直径为60nm的小环，小环由8个颗粒组成，形成一个类似“捕鱼笼”的核篮结构；③辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称；④栓：又称中央栓，位于核孔中心，呈颗粒状或者棒状，又称为中央颗粒；2. 核孔复合体的成分主要由至少50条不同的多肽构成，称为nucleoporins，简称nups，总相对分子量为125000×1033. 核孔复合体的功能核质交换的双向选择性亲水通道。
包括主动运输、被动运输，是过去几年研究的热门。
一个蛋白家族作为转运受体，把大分子运入或运出核孔，从胞质入核膜的为improtins，反之为exportins。
核孔复合体蛋白质的运输1.带有NSL(nuclear localization signal)片段的蛋白质与受体importin a/b结合2.复合体与胞质内的纤丝结合3.复合体被送入核内4.与Ran-GTP相互作用,复合体解散5.importin b被Ran-GTP送回胞质6.Ran-GTP 水解成Ran-GDP, Ran-GDP返回核内, importine回到胞质核孔复合体RNA的运输细胞核内的物质运输到细胞质也是信号介导的过程。
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两层核膜之间的空隙, 宽15-30nm, 其中充 满无定形物质
核孔
◆由内外两层膜的局部融合而成 ◆核孔的直径为80-120nm。 ◆ 一 个 典 型 的 哺 乳 动 物 的 核 膜 上 有 3000-
4000个核孔,相当于每平方微米的核膜上 有10-60个。 ◆合成功能旺盛的细胞,核孔的数量较多。
1.3核被膜在细胞在有丝分裂中有规律地解体与 重建
新核膜来自旧核膜 核被膜的去组装是非随机的，具有区域特异
性（domain-specific）。 以非洲爪蟾卵提取物为基础的非细胞核装配
体系提供了实验模型
◆核被膜的解体与重建的动态变化受细胞周期 调控因子的调节，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。
• 在细胞水平上原核细胞与真核细胞的主要 差异是什么?
• 答: 原核生物没有真正的细胞核,而只有拟核(nucleiod)。 在细胞水平上原核和真核有三方面主要差别: ①核膜: 真 核细胞有核膜, 原核细胞没有核膜, 称之为拟核;② 核仁: 真核细胞有核仁, 原核细胞无核仁;③核内遗传物质的存 在状态: 真核细胞内DNA同组蛋白结合, 有染色体结构； 原核近年也发现同蛋白质结合, 但无染色体结构。
核内起作用的一类蛋白质。如各种组蛋白、 DNA合成酶类、RNA转录和加工的酶类、各 种起调控作用的蛋白因子等。核蛋白一般都含 有特殊的氨基酸信号序列, 起蛋白质定向、定 位作用。
• ◆核定位信号(nuclear localization signals ,NLS) 核定位信号是另一种形式的信号肽, 这种信 号肽序列可以位于多肽序列的任何部分。一般含 有 4～8个氨基酸, 且没有专一性, 作用是帮助亲 核蛋白进入细胞核。
• 外核膜(outer nuclear membrane) 外核膜面向细胞质基质, 常附有核糖体, 有些
部位与内质网相连, 外核膜可以看成是内质网膜 的一个特化区。 • 内核膜(inner nuclear membrane)
内核膜面向核基质，与外核膜平行排列, 其表 面没有核糖体颗粒。
• 核纤层(lamina)
2 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）。
• 结构：①胞质环（cytoplasmic ring），位于核孔复合体 胞质一侧，环上有8条纤维伸向胞质；②核质环（nuclear ring），位于核孔复合体核质一侧，上面伸出8条纤维， 纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构；③转运器（中 央栓）（transporter），核孔中央的一个栓状的中央颗 粒；④辐（Spoke）：核孔边缘伸向核孔中央的突出物。
在与核质相邻的核膜内表面有一层厚30～ 160nm 网络状蛋白质, 叫核纤层, 对核被膜起支 撑作用。核纤层由3种相对分子质量为6～7万道 尔顿的多肽亚单位α、β、γ所组成, 属于中间纤 维的一种, 其中β亚基与内核膜的特异受体蛋白 相结合, α、γ亚单位与β相连接, 而α、γ又同染色 质的特定部分相结合。
Nuclear Pore Complexes
Model of the nuclear pore complex
核孔运输特点 ◆被动运输 ◆主动运输 ●信号引导 ●双向性
核孔的运输作用
核孔的被动运输
核孔的双向运输
核孔运输的信号引导
?
mRNA的输出
3 核蛋白运输机制
基本概念
◆核蛋白(nuclear protein) 核蛋白是指在细胞质内合成, 然后运输到
电 镜 观 察 的 核 孔
• ★1.2核被膜的功能
• ■ 基因表达的时空隔离 • 真核生物的结构复杂, 而且大多数基因都有内含子, 转录
后需要经过复杂的加工, 所以核膜的出现, 为基因的表达 提供了时空隔离的屏障, 便于DNA在核内活动的多样性, DNA转录形成RNA的多样性, 从而导致细胞的多样性。
第十章 细胞核与染色体
• 1781年 Trontana发现于鱼类细胞； • 1831年，Brown发现于植物。 • 大小：植物1～4μm，动物10μm。常以核质比来
估算核的大小。正常细胞NP≈0.5，分裂期细胞 NP>0.5，衰老细胞NP<0.5。 • 形状：圆形，胚乳细胞(网状）蝶类丝腺细胞(分 支状)。
• ■ 染色体的定位和酶分子的支架
• 染色质通过核纤层同核膜相连, 使之多而不乱, 保 证了有序性。另外, 核内的一些酶是以膜蛋白的形 式存在的, 这就有利于核内生化反应的区域化, 从 而发挥高度的催化活性。所以核膜是染色体和酶分 子的支架和固着部位。
• ■物质运输
• 核被膜的形成对细胞的生命活动具 有什么意义?
第一节 核被膜与核孔复合体• 1核被膜(nuclear envelope) • 真核生物的细胞核是在细胞周期的间期才能见到
的细胞内的结构，此时的染色质被两层单位膜包 裹，因此核被膜是细胞核最外层的两层膜结构， 它的形成对于细胞的生命活动具有重要意义。 • ★1.1 核被膜的结构 • 核被膜的结构比较复杂, 它由外核膜、内核膜、 核周腔、核孔复合物和核纤层等5个部分组成。
• 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(6～50）、骨骼肌细 胞(数百）、植物毡绒层细胞(2～4)。
• 结构：①核被膜、②核仁、③核基质、④染色质、⑤ 核纤层。
• 功能：①遗传（通过遗传物质的复制和细胞分裂,保持 细胞世代间的连续性）②发育（通过基因的选择性表 达,控制细胞的代谢活动,以适应外界环境）
• ■ 核膜作为保护性屏障, 使核处于一微环境中 • 核膜的出现，为细胞遗传信息的保存、复制、传递及发挥
其对细胞代谢和发育的指导作用创造了特定的微环境，提 高了上述各项活动的效率；避免直接受细胞内其它各种生 命活动的干扰，并防止细胞中这个调度中枢的功能轻易地 随环境条件的变化而变化，以保持其相对的稳定性，这些 都是核膜出现的进化意义。