细胞核与染色质
第十章 细胞核与染色体(共62张PPT)
45S rRNA
32S rRNA 20S rRNA
28S rRNA 5.8S rRNA
18S rRNA
5S rRNA
rRNA的加工
核糖体亚单位的装配
核糖体组成：蛋白质+rRNA rRNA前体结合蛋白质—核糖核蛋白体颗粒； 核糖核蛋白体—大亚基和小亚基； 5SrRNA合成后转运至核仁参与核糖核蛋白体
致密纤维组分
核仁内电子密度最高的区域，位于浅染区的周围；
所含主要成分为正在转录的rRNA，此外还有一些RNA结
合蛋白； 颗粒组分
由直径15-20 nm的颗粒构成，是不同加工阶段的核糖
核蛋白体。
2 核仁的功能 rRNA前体的合成、加工 核糖体亚单位的装配
rRNA前体的合成及加工
rDNA的初级产物为rRNA前体
数量，位置、大小相对恒定，可作为鉴别特定染色 体的一个标志。
核仁组织区
位置：位于染色体的次缢痕部位； 含有编码核糖体的rRNA基因；
功能：在间期缔合核仁。
随体
位置：位于染色体末端的球形染色体节段
是鉴别染色体的一个重要标志 —— 通过次缢痕与染色体主体部分相连
端粒
是染色体末端富含Ｇ的重复序列； 作用：维持染色体的稳定性
Gp210位于孔膜区，功能包括：介导核孔复合体与核被膜连接；
—— X染色体失活
概念：构成真核生物染色体的基本结构蛋白， rRNA前体的合成及加工
核型（karyotype） ：染色体组在有丝分裂周期的表现，包括染色体的数目、大小和形态特征。
1号染色体中的DNA包装倍数
主动运输的选择性：
富含带正电荷的赖氨酸和精氨酸。 组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA。
第十一章细胞核与染色质
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（一）结构模型
核孔的直径为80~120nm，而核孔复合体直径为120-150nm。
20 世纪 80 年代，计算机图像处理技术，高分辨率场发射扫描电镜技术 (HR—FESEM)以及快速冷冻—冷冻干燥制样技术出现。 捕鱼笼式(fish-trap)的核孔复合体模型
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核孔复合体主要结构组分
①胞质环：外环，环上8条短纤维对称分 布伸向胞质； ②核质环：内环， 8 条细长的纤维末端 形成一个直径为60nm的小环，小环由8个 颗粒组成 ③辐(spoke)：由核孔边缘伸向中心，呈 辐射状八重对称。分为三个结构域：柱 状亚单位 (column subunit)、腔内亚单 位 ( luminal subunit)、 环 带 亚 单 位 (annular subunit)； 中央栓 核质环 胞质环
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第二节 染色质
染色质( chromatin) 是遗传物质的载体。 1879年，W.Fleming 染色质 1888年，Waldeyer 染色体 染色质和染色体是在细胞周期不同阶段可 以互相转变的形态结构。
- 染色质：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：细胞在有丝分裂或减数分裂的特 定阶段，由染色质缩聚而成的棒状结构。
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RNA及核糖体亚单位的出核转运机制
真核细胞中 RNA一般要经过转录后加工、修饰成为成熟的 RNA分子后才 能 被转运出核。 ①由 RNA聚合酶I转录的rRNA分子，总是在核仁中与从胞质中转运进来 的核糖体蛋白结合形成核糖体亚单位，以核糖核蛋白颗粒(RNP)的形式 离开细胞核，核糖体蛋白分子上含有出核信号 (nuclear export signal， NES)。转运过程需要能量； ②由 RNA 聚合酶 Ⅲ转录的 5SrRNA 与 tRNA 的转运是一种由蛋白质介导的 过程； ③由 RNA 聚合酶Ⅱ转录的 mRNA 前体只有在核内经过转录后加工、修饰 成为成熟的RNA分子后才能被转运出核。 哺乳类细胞每5-20 min就产生一个成熟的 mRNA分子，几分钟后即被运 出细胞核。
细胞核与染色质—《细胞生物学》笔记
细胞核与染色质—《细胞生物学》笔记●第一节细胞核的基本概念●一.定义●细胞核(nucleus, 复数:nuclei)：真核细胞中由双层膜所包被、包含染色质的细胞器，是遗传信息储存和复制、RNA合成和加工、核糖体亚基形成的场所，是细胞遗传与代谢的调控中心。
●二.主要组成●核被膜，核纤层，染色质，核仁，核体。
●第二节核被膜Nuclear envelope●一、核被膜●(一) 核被膜的结构组成●由内外两层平行但不连续的单位膜构成。
由外到内分别为●①外(层)核膜(outer nuclear membrane)●面向胞质的一层膜，厚约7.5nm，表面常附有核糖体颗粒,且常与粗面内质网相连；●②核周间隙(perinuclear space)●内外核膜之间的透明空隙，20~40nm；●③内(层)核膜(inner nuclear membrane)●面向核质的一侧，厚约7.5nm，表面光滑，无核糖体颗粒附着;在内表面有特有的蛋白成分(如核纤层蛋白 B受体lamin B receptor,LBR)●④核纤层(nuclear lamina)●紧贴内核膜下，是一层由纤维蛋白构成的网络结构;可支持核膜,并与染色质及核骨架相连；●⑤核孔(nuclear pore)●内外核膜在某些部位相互融合形成的环状开口;●⑥核孔复合体(nuclear pore complex, NPC)●在核孔上镶嵌着的一种复杂结构;有特有的蛋白成分(如跨膜糖蛋白gp210、Pom121等)。
●(二) 核膜在细胞周期中的崩解与重建●(1)将被³H 标记核被膜的细胞核,移植到正常的去核变形虫中,发现子代细胞核的核被膜中带有放射性标记,证明旧核膜参与了新核膜的构建。
●(2)以非洲爪蟾卵提取物为基础的非细胞核装配体系,成功地模拟出细胞核的构建及解体过程。
●(3)对 HeLa 细胞有丝分裂的研究证明核被膜的去组装不是随机的,具有区域特异性domain-specific。
细胞生物学-第九章细胞核与染色质
§2 染色质
• 染色质和染色体是由相同 的物质组成的，其主要成 分是DNA、组蛋白、非组 蛋白以及少量的RNA。
• DNA ：组蛋白 ：非组蛋 白 ：RNA =
1 ：1 ：0.6 ：0.1
• DNA和组蛋白的含量比较 稳定，非组蛋白和RNA的 含量依细胞生理状态而改 变。
（三）功能
1、通过核孔复合体的被动扩散 • NPC作为被动扩散的亲水通道，其有效直径为9-10nm。 • NPC象一个分子筛，它允许离子、小分子、直径小于
10nm的物质原则上自由通过。
（三）功能
2、核孔复合体的主动运输 • 生物大分子的转运如蛋白质、RNA分子的核质交换主
要是通过NPC的主动运输完成的。 • NPC最重要的功能是主动运输，并且这种主动运输具
（三）功能
• 除信号识别外，通过NPC 的主动运输还是一个载体 介导的过程，其载体是一 些胞质中的蛋白因子：如 输入蛋白α、输入蛋白β等。 在这些载体的帮助下，亲 核蛋白才能穿过NPC。
• 亲核蛋白入核转运的步骤： 5个。书P183图。
（三）功能
②RNA及核糖体亚基的核输出机制 • RNA转录后一般需要经过加工、修饰成为成熟的RNA
• 细胞核由核被膜、染色质、 核仁和核基质组成。
§1 核被膜
• 核被膜是细胞核与细胞质之间的 界膜。
s 一方面构成核、质之间天然选择 性屏障，将细胞分为细胞核和细 胞质两大结构与功能区；
s 另一方面又通过核孔复合体控制 着细胞核与细胞质之间的物质交 换和信息交流。
• 核被膜由双层核膜、核孔复合体 及核纤层3种结构组分构成。
11-细胞核与染色质
第11章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中心。
细胞核主要由核被膜（包括核孔复合体）、核纤层、染色质、核仁及核体组成。
核被膜与核孔复合体是真核细胞所特有的结构。
核被膜作为细胞核与细胞质之间的界膜，将细胞分成核与质两大结构与功能区域。
与核被膜相联系的核孔复合体是一种复杂的跨膜运输蛋白复合体。
核质之间的大分子主要通过核孔复合体实现频繁的物质交换与信息交流。
染色质是间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构。
一个双倍体体细胞内所有DNA的总和的一半构成该生物基因组。
到目前为止，包括人类在内的许多生物（特别是诸多模式生物）的基因组序列已得到解析。
真核细胞染色质DNA序列的组成复杂，包括单一序列、中度重复序列和高度重复序列。
构成染色质的蛋白参与DNA遗传信息的组织、复制和阅读。
其中组蛋白是染色质的基本组成蛋白，与DNA的结合没有序列特异性；非组蛋白多数是序列特异性DNA结合蛋白，是重要的基因表达调控蛋白。
它们具有不同的结构模式，形成不同的DNA 结合蛋白家族。
核小体是构成染色质的基本结构单位，每个核小体由组蛋白八聚体核心及200 bp左右的DNA 和一分子组蛋白H1组成。
染色质组装是一个动态过程，它与DNA复制、修复和重组直接相关。
间期染色质可分为常染色质与异染色质两类。
按其功能状态染色质又被分为活性染色质和非活性染色质。
在真核细胞，染色质的结构与基因表达有密切关系。
引起染色质结构变化的事件和因子包括DNA局部结构与核小体相位的改变、组蛋白的修饰（甲基化、乙酰化和磷酸化等）、DNA甲基化、HMG结构域蛋白、特殊RNA分子以及染色质重构因子等。
可遗传的、与核酸序列没有直接关系的控制基因活性的调控方式称之为表观遗传调控。
染色体是细胞有丝分裂时遗传物质存在的特殊形式，是间期染色质紧密组装的结果。
中期染色体具有比较稳定的形态。
要确保其正常复制和稳定遗传，染色体起码具备3种功能元件: 一个DNA复制起始点、一个着丝粒和两个端粒。
细胞核小体组装与染色质结构调控
细胞核小体组装与染色质结构调控在我们的身体中，细胞是基本的单位，而细胞核则是细胞中最重要的结构之一。
细胞核中的染色体是DNA最重要的组织形式，负责细胞的遗传特征和遗传信息的传递。
为了实现这个任务，染色体需要在一定的空间范围内以非常复杂的方式排列，这就涉及到了细胞核小体组装与染色质结构调控这个问题。
一、细胞核小体的组装细胞核小体是由组成核酸的核心粒（核小体核心粒）和贡献空间结构的蛋白质组成。
核小体核心粒是DNA和蛋白质的基本单位。
核小体蛋白质主要组成为酸性蛋白质（H2A，H2B，H3和H4）和包裹DNA的非酸性蛋白H1。
核小体中的蛋白质与DNA结合形成连续的螺旋形结构。
由于在染色体表面形成了非常密集的结构，核小体起到了维护染色体结构和DNA修复的作用。
核小体组装的机制至今未被完全解决，但从最近的研究中可以看出，细胞核小体会沿着DNA序列均匀分布，碱基组合成不同的序列，与酸性蛋白质结合，最终形成核小体。
二、染色质结构调控通过标记特定的基因和染色质区域，人们已经证明了细胞核中的染色质并不是随机排列的。
研究表明，活性基因通常是在染色体表面，而沉默的基因则在核小体组件内部。
这个结构与转录因子和染色质的结构紧密相关。
如何通过调节这些因素来达到调节染色质结构的目的呢？（一）通过组蛋白化来实现染色质结构的调节组蛋白是一类轻质子蛋白，它们与DNA相互作用导致染色体的那些特定区域呈现出不同的状态。
组蛋白化作用影响了DNA的染色质结构。
当组蛋白处理后染色质会由密集的状态解开，这有助于转录复合物接近并读取DNA。
逆转录复合物操作类似，有时候需要高度密集的染色质来防止DNA损伤。
染色质中具体的组蛋白化状态可以影响染色体结构，另外一些新研究还表明，组蛋白化也涉及到染色体形成过程中的其他细节。
（二）通过转录因子活性来实现染色质结构调节转录因子是能够推动特定基因转录的蛋白质，它们能够结合到 DNA 的编码区域（即启动子），引导RNA聚合酶在该基因上转录RNA。
细胞核与染色质(共69张PPT)
细胞核与细胞质之间的界膜
3. 核孔复合体解散， 30 nm的螺线管折叠成环，沿染色体纵轴，由中央向四周伸出，构成复制环，每18个复制环呈放射状平面排列，结合在核基质上形成微带，
约106个微带沿纵轴构成染色单体。 核质环：位于核孔边缘的核质面一侧，又称内环；
H1组蛋白：在构成核小体时H1起连接作用, 形成染色体 高级结构，
（二）非组蛋白(nonhistone)：
序列特异性（相对的）DNA结合蛋白，占染色体蛋白的6070% 。
特性： 1. 具有多样性和异质性：包括参与核酸代谢和修饰的酶类、核质 蛋白、染色体骨架蛋白、基因表达调控蛋白等； 2. 识别DNA具有特异性，识别与结合靠氢键和离子键，位于DNA双
薄层网状结构的核纤层
第二节、染色质 (chromatin)
1879年，W. Flemming（德） 提出 Chromatin——染色质 ——描述细胞核中被碱性染料着色的物质， 1888年，Waldeyer （德）提出 Chromosome——染色体。
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。
传统观点认为染色质是组蛋白包裹在DNA外面形成的纤维状结 构。
1974，Kornberg根据染色质的酶切和电镜观察，发现核小体
是染色质组装的基本结构单位，提出染色质结构的“串珠”模型 。
核小体是染色质的基本构成单位。
（一）核小体的发现
一级结构：铺核小展体染(nu色cleo质som的e) 电镜观察，经盐溶液处理后解聚的染色质呈现10 nm串 珠状结构； 用非特异性微球菌核酸酶消化染色质，部分酶解片段分析结果: 200 bp片段为单位；
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。
细胞核内染色质结构及其对基因表达调控的作用
细胞核内染色质结构及其对基因表达调控的作用细胞核内染色质是一个复杂的结构，其中包含着我们人类所有的基因信息。
虽然我们在日常生活中难以观测到这个微小的结构，但是它对于人类生命的运转和进化却起着重要的作用。
在本文中，我们将探讨细胞核内染色质的结构以及它对基因表达的调控作用。
一、细胞核内染色质结构细胞核内染色质是由DNA、蛋白质和RNA组成的复杂结构，其中DNA是其中最重要的组成部分。
DNA是遗传信息的载体，而染色体是细胞中含有DNA的复杂结构。
每个细胞通常包含着一对染色体，其中包含的基因数目从几百到几千不等。
染色体在细胞分裂过程中起着重要的作用，从而保证不可逆地传递遗传信息。
DNA在细胞核内以一种高度有序的方式组织成染色体。
在正常情况下，DNA以一种松散的线性结构存在于细胞核中。
但是为了更好地进行基因表达调控，DNA还会在某些特定的区域被紧密地压缩成一种成为“染色体”的结构。
染色体是通过一种叫做“伸展臂”的结构与一种叫做核小体的结构相互作用而形成的。
核小体由一种叫做组蛋白H2A、H2B、H3和H4的蛋白质组成，这些蛋白质会缠绕在DNA上，形成了核小体，同时染色体的伸展臂会将核小体相互联系起来，形成一个完整的染色体。
二、细胞核内染色质对基因表达调控的作用细胞核内染色质对基因表达的调控作用是非常重要的。
它不仅可以促进或抑制基因表达，还可以影响基因突变和染色体易位。
1. 基因表达基因表达指的是基因中的信息通过蛋白质或RNA表达出来的过程。
细胞核内染色质以染色体的形式存在，其中包含着所有的基因信息。
其中有的基因会显性表达，有些则不会。
这与细胞核内染色质的组织和状态密切相关。
在染色体的不同部位可以存在某些诸如交错环（loop）和染色体区域间活素（interchromosomal decompaction）等调节机制，它们可以通过暴露或隐蔽某些区域的基因来影响基因的选择性表达。
2. 基因突变染色体易位是指两个染色体之间的不平衡转换。
细胞核与染色质
①由H2A、H2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、H3、H4各两分子形成八聚 体，构成核心颗粒；
②DNA分子缠绕在核心颗粒表面，每圈80bp， 共1.75圈，约146bp，两端被H1锁合；
③相邻核心颗粒之 间为一段60bp 的连接线DNA。
在低盐亲水介质中展开的染色质，示串珠状的核小体（JA，Gall 1981）
通过核小体长度压缩7倍，形成11nm纤维。 2.螺线管
SBF与近启动 子结合 转录的激活与转录起始物的形成
（二）转录因子介导的调控
通用转录因子（非特异转录因子） 参与转录 调控的因子 特异转录因子 转录激活因子
（DNA-蛋白质） 转录抑制因子
特点：
至少含3个功能结构域：DNA结合功能域，转录活性功能域， 其他转录因子结合功能域；
能识别并结合上游调控区中的DNA元件（顺式作用元件）结合； 对基因表达有正性或负性调控作用，即激活或阻遏基因表达。
一般哺乳动物细胞约3000个核孔。 电镜下观察核孔呈圆形或八角形。
抽提后核孔胞质面的结构
抽提后核孔质面的结构
核孔复合体
胞质纤维 中心栓
胞质环 辐 外核膜
内腔
核被膜
核质环
内核膜
核篮纤维
核篮
终环
从功能上讲，核孔复合体可以看做是一种 特殊的跨膜运输蛋白复合体，并且是双功 能、双向性的亲水性核质交换通道。
亲核蛋白是指在细胞质内合成后，需要或能够 进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质，大多数 的亲核蛋白往往在一个细胞周期中一次性地被 转运到核内，并一直停留核内行使功能，典型 的如组蛋白、核纤层蛋白等。
三、物质运输与信号序列有关
核定位信号（NLS,nuclear localization signal）：引导蛋白进入细胞核，受体蛋 白为核转运蛋白importin，4-8个氨基酸 组成，含Pro、Lys和Arg。完成核输入后 不被切除。
细胞核与染色体的形成与功能
细胞核与染色体的形成与功能细胞核和染色体是细胞的重要组成部分，它们在维持生命和传递遗传信息方面起着关键作用。
本文将探讨细胞核和染色体的形成与功能，并深入了解它们在细胞生物学中的重要性。
一、细胞核的形成与功能细胞核是细胞中最显著的结构之一，它是由核膜、染色质和核仁组成的。
细胞核的形成始于细胞的有丝分裂过程中，当细胞分裂到一定程度时，原细胞核会分裂成两个新的细胞核。
这个过程被称为核分裂。
细胞核的功能主要有两个方面：遗传信息的存储和转录调控。
细胞核内的染色质是由DNA、蛋白质和RNA组成的复杂结构，其中DNA是遗传信息的主要携带者。
细胞核通过DNA的复制和修复来维持遗传信息的完整性，并通过转录调控来控制基因的表达。
此外，细胞核还参与细胞的有丝分裂和减数分裂等重要生物学过程。
二、染色体的形成与功能染色体是细胞核内的染色质在有丝分裂时可见的结构。
在非分裂状态下，染色质呈现为散乱的纤维状结构，但在有丝分裂过程中，染色质会紧密地缠绕成染色体。
染色体的形成是通过DNA的超螺旋结构和组蛋白的包裹作用来实现的。
染色体的主要功能是在细胞分裂过程中保持遗传信息的稳定传递。
每个染色体都包含了大量的基因，而基因则是决定个体遗传特征的基本单位。
在有丝分裂时，染色体会被复制成两份，并在分裂过程中均匀地分配给新的细胞。
这样，每个新细胞都能够获得完整的遗传信息，确保后代的遗传稳定性。
除了遗传信息的传递，染色体还参与了许多重要的生物学过程。
例如，染色体在细胞分裂过程中起到了支撑和定位的作用，确保每个染色体能够正确地分离到新的细胞中。
此外，染色体还参与了DNA的修复和重组等重要生物学过程，维持细胞的稳定和适应性。
三、细胞核与染色体的关系细胞核和染色体是密切相关的，它们共同构成了细胞的遗传系统。
细胞核是染色体的载体，染色体则是细胞核内遗传信息的重要组成部分。
细胞核通过调控染色体的结构和功能，实现了遗传信息的存储和传递。
在细胞分裂过程中，细胞核首先会分裂成两个新的细胞核，然后染色体会被复制成两份，并在分裂过程中均匀地分配给新的细胞核。
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。
细胞核生理功能
细胞核的生理功能
细胞核是细胞内最重要的细胞器之一，具有至关重要的生理功能，主要有以下几方面：
1. 遗传物质储存和复制的场所：细胞核的主要成分是染色质，而染色质主要是由DNA 和蛋白质组成，因此细胞核是遗传物质储存和复制的场所。
当遗传物质向后代传递时，必须在核中进行复制。
2. 细胞遗传性和细胞代谢活动的控制中心：细胞核中的基因不仅携带遗传信息，而且
可以表达出相应的蛋白质或RNA，进而控制细胞的代谢活动。
因此，细胞核是细胞代
谢和遗传的控制中心。
3. 细胞核负责调控基因的表达：通过转录和翻译过程，基因在核中转录为相应的RNA，然后在细胞质中翻译成蛋白质。
这个过程受到多种因素的调控，包括DNA的转录因子、RNA聚合酶、RNA剪接体等。
4. 维持细胞的正常生长和发育：细胞核中的基因通过表达相应的蛋白质或RNA来控制细胞的生长和发育。
如果细胞的基因发生突变或异常表达，可能会导致细胞的异常生
长或发育异常。
5. 细胞核还参与细胞周期的调控：细胞周期是指一个细胞从分裂开始到下一次分裂结
束所经历的过程。
细胞核中的基因参与调控这个过程，以确保细胞的正常生长和分裂。
细胞核在细胞的生命活动中发挥着至关重要的作用，其功能的异常可能导致多种疾病
的发生，包括癌症、遗传性疾病等。
细胞核中的染色质变化及其调控机制研究
细胞核中的染色质变化及其调控机制研究细胞核是细胞内重要的组成部分，其中的染色质是基因表达和遗传信息传递的关键。
随着科技的不断发展，人们对细胞核中的染色质变化及其调控机制进行了越来越深入的研究。
一、染色质的构成染色质是由DNA、组蛋白和其他蛋白质组成的。
DNA是遗传信息的储存库，同时也是基因表达与正常细胞功能的重要调控因子。
对于以DNA作为储存库的生物，染色质的构成非常稳定。
组蛋白是一个重要的蛋白质家族，它们对于染色质的结构、可读性和功能发挥起着核心作用。
组蛋白的不同修饰方式对于细胞功能和染色体稳定性产生了重要影响。
此外，染色质中还包括了许多其他蛋白质，比如融合蛋白、酶和激酶等，这些蛋白质对于维持染色质的稳定性和调控细胞周期也起着至关重要的作用。
二、染色质变化的类型及其影响1. 染色质可见性的改变染色质的改变有许多类型，其中最常见的就是可见性的改变。
这种改变通常伴随有组蛋白的转化和DNA加密，最终导致染色质的稳定性变差。
染色质可见性的改变可能会带来以下影响:(1)组蛋白与DNA交互作用受阻，不利于基因表达和正常细胞功能的运转。
(2)DNA受到一些细胞过程中的损伤，例如辐射和化学药物，更易受到损害。
(3)染色质的稳定性降低，容易导致染色体异常，引发疾病、生殖障碍等问题。
2. 染色质区域的收缩和扩张另外一种染色质变化是区域的收缩和扩张。
这种变化主要是由于染色质分子间相互作用的影响。
收缩或扩张的染色质会改变DNA的可读性和转录水平，导致基因表达和蛋白质合成的变化。
这种变化在肿瘤细胞和癌细胞中较为常见。
3. 染色质的转移和变换另一方面，染色质区域的转移和变换也是重要变化方式之一。
这些变化通常由染色质蛋白催化产生的复杂反应触发。
染色质区域转移和变换可能引起重大的生物学效应，如转录起始点的改变、启动子的组装或切割、异源基因的表达和启动，以及染色质与DNA损伤应答之间的联系。
三、染色质变化机制的调控染色质变化机制主要由生物学机制和分子机制调节。
细胞生物学--细胞核与染色质 ppt课件
②传递遗传信息
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第一节 核 膜（Nuclear membrane）
一、核膜的结构
•
①外核膜
• （outer nuclear membrane）
•
②内核膜
• （inner nuclear membrane）
•
③核周隙
• （perinuclear space）
•
④核孔复合体
• (nuclear pore complex)
Nuclear face basket inner complex
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（一）核孔复合体的结构模型
捕鱼笼模型（Fish trap）
1)胞质环 胞质纤维
2)核质环 核篮纤维 3)中央运输颗粒
(中央栓)
4)辐(spokes) 5)终末环
柱状亚单位 腔内亚单位 环带亚单位
2)和5)构成-核篮
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首先是在SV40病毒的T抗原中发现的
核定位信号位于蛋白质的任何部位，通常为 由一段4~8个氨基酸组成的短肽，富含带正 电荷的Lys、Arg及Pro，没有专一性，作用 是帮助核蛋白进入细胞核。
核孔大小：9nm~26nm是可以调控。
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• 核定位信号:引导蛋白质进入细胞核的一段信 号序列。
–序列为：pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lysval（ SV40中 ）
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含有丰富亮氨酸核输出信号的货物蛋白的输出模型。
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图11-9 hn-RNP介导 的mRNA输出细胞核 的推测模型
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(四)、核孔是物质运输的通道
• 对运输颗粒大小的限制（9nm~26nm） • 是信号识别与载体介导过程,消耗ATP（Mg2+-ATP酶）。 • 具有双向性
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一、核 膜nuclear membrane), 2. 外层核膜(outer nuclear membrane), 3. 核周间隙(perinuclear space), 4. 外层核膜与内质网相通，常带有核
控机制，其中，至少有多个核孔复合体蛋白、内层核膜上的 LaminB 受体以及核纤层蛋白等都被磷酸化。
—组装
1. 有丝分裂中期到后期，激酶失活，磷酸化的核膜、核孔、 核纤层成分去磷酸化，激活核膜重建，
2. 核膜成分与染色体结合，膜泡融合，其中，Lamin、 Lamin B 受体等都可以与DNA直接或间接结合，
高分辨率扫描电镜观察NPC
• 1949-1950年，Callan和Tomlin发现， • 一个典型的哺乳动物细胞核上约3000-4000个， • 细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多，反之较少， • 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， • 核质交换的双向、选择性、亲水通道。
核输出：RNA，组装好的核糖体亚单位等
亲核蛋白（karyophilic protein）：
细胞质内合成，进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质 可停留于核内，也可穿梭于核、质之间 含有核定位信号( nuclear localization signal，NLS)
核输入
核定位序列验证试验
第一个被鉴定的NLS：猴肾病毒的T抗原
核纤层由核纤肽（lamin）构成，核纤肽是一类中间纤维， 分为A、B、C三型。带NLS(核定位信号);
Lamin A/C的表达：具有组织与发育时期的特异性； Lamin B：所有哺乳动物细胞均有表达。
功能：
1、结构支撑，保持核的形态与大小 2、调节基因表达， 3、调节DNA修复——Lamin A 4、与细胞周期相关——解聚和重组装
——崩解
1. 有丝分裂早前期，核膜崩解，是一个受调控的过程，Cdk1， PKC，
2. 染色体凝集， 3. 核孔复合体解散， 4. 核纤层解聚， 5. 双层核膜膜泡化，以膜泡或膜片的形式分散到细胞质中， 6. 内层核膜蛋白也随膜成分分散于细胞质中。 7. 在核膜崩解中，核膜成分中的蛋白质被磷酸化是最主要的调
第十一章 细胞核与染色质
第一节 核被膜 第二节 染色质 第三节 染色质的复制与表达 第四节 染色体 第五节 核仁与核体 第六节 核基质
细胞核截面图
细胞核的分布、形态、大小、数目
分布： 绝大多数真核生物细胞中； 例外：哺乳动物的成熟的红细胞，高等植物成熟的筛管 细胞等极少数的细胞。
形态： 球形或者卵形或圆形
（一）结构模型
核孔复合体结构模型
结构组分： 1. 胞质环：位于核孔边缘的胞质面一侧，又称外环； 2. 核质环：位于核孔边缘的核质面一侧，又称内环； 3. 辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称的纤维； 4. 栓：又称中央栓。位于核孔中心，呈颗粒状或棒状(有争议)。
胞质面结构
核质面结构：篮状复合体
薄层网状结构的核纤层
第二节、染色质 (chromatin)
1879年，W. Flemming（德） 提出 Chromatin——染色 质——描述细胞核中被碱性染料着色的物质，
（二）组成成分
gp210
介导核孔复合体与核被膜的链接， 提供NPC组装起始位点
介导内、外核膜融合形成核孔
核孔蛋白
介导核、质交换功能
疏水性N端区：直接参与核质交换 p62
C端区：疏水性7肽重复序列， 稳定p62分子
30多种不同的多肽，1000多个蛋白质分子。
（三）功 能
NPC的功能特点 双向性：
入核——蛋白质， 出核——RNA、 核酸核蛋白复合体(RNP) 。
Wild-type: T-antigen in nucleus
Mutant-type: T-antigen in cytosol
亲核蛋白通过NPC的主动运输
核输出
• CRM1 识别 NES（核输出信号） 从而介导出核， • CRM1 与 Cargo 的结合也是受到Ran-GTP 活性的调控， • CRM1 像 Importin 一样，可以与 NPC 直接结合，
大小： 约占细胞总体积的10%
数目： 一般一个：大多数生物体细胞中都是一个 有的多个：植物个体发育过程中的多数胚乳核，草履虫 等原生动物；人的骨胳肌细胞中的细胞核可达数百个。
第一节、核被膜
细胞核与细胞质之间的界膜
功能： 核、质之间的天然选择屏障：核酸复制、转录和加工 在核内，蛋白质翻译在细胞质中 调控核内外的物质交换和信息交流——核孔复合体
糖体， 5. 内核膜光滑，无核糖体，内贴核纤
层，借助核纤层蛋白B受体(Lamin B receptor, LBR)等与核纤层连接， 6. 内外膜平行，融合处形成核孔 (nuclear pore), 核孔处镶嵌着核孔复 合体（nuclear pore complex, NPC）
（二）核膜的崩解和组装
• 由RNA聚合酶Ⅰ转录的rRNA, 在核仁中合成，形成核糖 体亚基后以RNP形式被运出核外，
• 由RNA聚合酶Ⅲ转录的5sRNA和tRNA, 由蛋白介导出核， • 由RNA聚合酶Ⅱ转录的核内异质RNA（hnRNA）, 加帽、
加尾、剪切加工后形成成熟的mRNA出核。
三、核纤层 (nuclear lamina)
3. 核孔形成，核孔复合体装配， 4. 核纤层形成，细胞核体积增大， 5. Ran-GTP、Ran-GTP 修饰因子等在核膜重建中起到重要
作用。
二、核孔复合体 (Nuclear Pore Complex，NPC)
NPC 经典研究手段: ✓树脂包埋超薄切片， ✓负染色技术， ✓冷冻蚀刻。
冷冻蚀刻电镜技术观察NPC
双功能：
被动扩散——离子、小分子等（直径<10 nm） 主动运输——亲核蛋白输入、RNA及RNP输出等。
核孔复合体的主动运输
高度选择性：
运输颗粒直接10-20nm，且大小可调节 需要消耗ATP的信号识别与载体介导的过程 具有饱和动力学特征
双向性：
核输入：DNA复制转录、染色体构建和核糖体亚单位组装等所需 的各种因子