第十一讲 细胞核及染色质
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细胞生物学中文课件9A细胞核与染色体
Model of the nuclear pore complex
核孔复合物
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
11.2.1核蛋白运输机制
基本概念
◆核蛋白(nuclear protein) ◆核定位信号(nuclear localization
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。
电 镜 观 察 的 核 孔
11.1.2 核被膜的功能
◆基因表达的时空隔离 ◆核膜成为保护性屏障, 使核处于 一微环境 ◆染色体的定位和酶分子的支架 ◆物质运输
11.2 核孔复合体的结构与功能
核孔复合体的结构:鱼笼模型
◆胞质环(cytoplasmic ring) ◆细胞质颗粒(cytoplasmic granular) ◆核质环(nucleoplasmic ring) ◆中央运输蛋白 ◆辐条(spoke) ◆核被膜网格(Nuclear Envelope lattice) ◆笼状体(basket)
signals ,NLS) ◆核输出信号(nuclear export
signals, NES) ◆输入蛋白(importin) ◆输出蛋白(exportin)
核蛋白的输入
◆核质蛋白(nucleoplasmin)实验 ◆核蛋白输入机理 ●输入蛋白 ●Ran蛋白
核 质 蛋 白 的 标 记 与 注 射 实 验
细胞生物学中文课件9A细胞核与染 色体
第十一章细胞核与染色质
6
（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
7
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
20
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。
14
15
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。
第十一讲 细胞核及染色质
核孔复合体(nuclear pore complex,NPC）
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）。
核孔复合体的结构:鱼笼模型
主要包括以下几个部分：
①胞质环（cytoplasmic ring），位于核孔复合体胞质一侧，环上有8条
染色质由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成，比例为 1：1：（1-1.5）：0.05。DNA与组蛋白的含量比较恒定，非组 蛋白的含量变化较大，RNA含量最少。
（一）DNA
DNA是遗传信息的携带者（少数病毒为RNA）. DNA－染色体－基因组 大肠杆菌(4.2×106 bp, 2350个基因)
酵母菌(1.3×107 bp, 6100个基因) 国蝇(1.4×108 bp, 8750个基因) 人(3×109 bp, 约有1米长，含3－4万个基因) DNA的序列可分为3种类型： 单一序列（主要为基因编码序列，一个或几个拷贝，比 例少于5％）；中度重复序列（101-5），分为短散的重复序 列（一般少于500 bp）和长散的重复序列（一般多于1000 bp），与基因选择性表达的调控有关；高度重复序列 （>105），分为卫星DNA(satellite，重复单位长5-100 bp)主 要分布在着丝粒区域，小卫星DNA(minisatellte DNA, 单位 长12-100 bp，拷贝数可变，常用于DNA指纹(DNA fingerprinting)技术)，微卫星DNA(microsatellte DNA，单位1-5 bp，常串联达50-100 bp，具有高度多态性，遗传上保守， 但个体差异较大)，用于构建遗传图谱。
第十一讲 细胞核(nucleus)与
细胞核与染色质ppt课件
间期存在，分裂期解体
11
二、核孔复合体
12
核孔复合体 (Nuclear pore complex, NPC)
核被膜上由内外两层膜局部融合形成的许多核孔， 核孔是由一组蛋白质（至少50种不同的蛋白质）以 一定方式排布形成的复杂结构，可沟通核质和胞质。 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。
21
2．核孔复合体的主动运输
A 对运输颗粒大小的限制。主动运输的功能直径（约10～ 20nm）比被动运输大，核孔复合体的有效直径的大小是 可被调节的；
B 是一个信号识别与载体介导的过程复合体，需要消耗 ATP能量，表现出饱和动力学特征；
C 有核输出与核输入双向性。
22
1）亲核蛋白的入核转运 （KARYOPHILIC PROTEIN）
核被膜由内外两层平行但不连续的单位膜构成。
外核膜胞质面附有核糖体，与糙面内质网相联。核周隙与内质网 腔相通，外核膜是内质网的一部分。
核被膜内层光滑，内表面紧贴一层致密的核纤层；可支持核膜， 并与染色质及核骨架相连。
核周间隙宽20-40nm，腔内电子密度低，一般不含固定的结构， 与内质网腔相通。
组成：核被膜、核纤层、染色质、核仁及核体组成。 功能：①遗传 ②发育。
3
哺乳类成 熟红细胞 无细胞核
肝细胞和 心肌细胞 可有双核
植物成 熟筛管 细胞无 细胞核
a
a破骨细
胞可有
a
6-50个
细胞核
a
a 4
本章主要内容
*核被膜 *染色质 染色质的复制与表达 *染色体 *核仁与核体 核基质
介导NPC与核被膜连接
在内、外核膜融合形成核孔 中起重要作用
11
二、核孔复合体
12
核孔复合体 (Nuclear pore complex, NPC)
核被膜上由内外两层膜局部融合形成的许多核孔， 核孔是由一组蛋白质（至少50种不同的蛋白质）以 一定方式排布形成的复杂结构，可沟通核质和胞质。 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。
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2．核孔复合体的主动运输
A 对运输颗粒大小的限制。主动运输的功能直径（约10～ 20nm）比被动运输大，核孔复合体的有效直径的大小是 可被调节的；
B 是一个信号识别与载体介导的过程复合体，需要消耗 ATP能量，表现出饱和动力学特征；
C 有核输出与核输入双向性。
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1）亲核蛋白的入核转运 （KARYOPHILIC PROTEIN）
核被膜由内外两层平行但不连续的单位膜构成。
外核膜胞质面附有核糖体，与糙面内质网相联。核周隙与内质网 腔相通，外核膜是内质网的一部分。
核被膜内层光滑，内表面紧贴一层致密的核纤层；可支持核膜， 并与染色质及核骨架相连。
核周间隙宽20-40nm，腔内电子密度低，一般不含固定的结构， 与内质网腔相通。
组成：核被膜、核纤层、染色质、核仁及核体组成。 功能：①遗传 ②发育。
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哺乳类成 熟红细胞 无细胞核
肝细胞和 心肌细胞 可有双核
植物成 熟筛管 细胞无 细胞核
a
a破骨细
胞可有
a
6-50个
细胞核
a
a 4
本章主要内容
*核被膜 *染色质 染色质的复制与表达 *染色体 *核仁与核体 核基质
介导NPC与核被膜连接
在内、外核膜融合形成核孔 中起重要作用
细胞核与染色体ppt课件
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。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
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
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。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
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
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。
第十一章 细胞核与染色体-细胞生物学
（ 二 ） 染 色 体 的 骨 架 放 射 环 结 构 模 型
——
五、染色质的类型
1、常染色质（euchromatin） ：
结构异染色质
2、异染色质（heterochromatin）
异染色质的特点：
中表现为晚复制、早凝缩。
③分为两类：结构异染色质、兼性异染色质
一起形成。
体细胞中同源染色体紧密配对。
横带纹，染色后呈现出明暗相间的带纹 。
胀泡和环，在幼虫发育的某个阶段，多线染色体的某些带区
疏松膨大，形成胀泡（puff）或巴氏环（Balbiani ring）。
果 蝇 幼 虫 唾 液 腺 多 线 染 色 体
多线染色体的带、间带与胀泡
（二）、灯刷染色体 (lampbrush chromosome)
巴氏小体（barr body）
• 在哺乳动物体细胞核中，除一条X染色体外， 其余的X染色体常浓缩成染色较深的染色质体 ，此即为巴氏小体。又称X小体，通常位于间 期核膜边缘。1949年，美国学者M.L.Barr等发 现雌猫的神经细胞间期核中有一个深染的小 体而雄猫却没有。在人类，男性细胞核中没 有巴氏小体，而女性则有1个。
一、核基质(nuclear matrix)：又称核骨架(nucleoskeleton)， 主要是作为骨架, 提供附着或支撑点 •是指除核被膜、染色质、核纤层及核仁以外的核内网架体 系。
核基质
目前对核骨架的认识
• P261
核骨架的功能 • 1. DNA复制：提供DNA聚合酶结合位点 。 • 2. RNA转录：提供RNA聚合酶结合位点。
2、核孔复合体成分的研究 核孔蛋白： gp210 ： p62 ： 3、核孔复合体的功能 亲水性核质交换通道 双功能性、双向性
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
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。
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②传递遗传信息
ppt课件
6
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
ppt课件
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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。
ppt课件
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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 ）
ppt课件
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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。
ppt课件
21
图11-9 hn-RNP介导 的mRNA输出细胞核 的推测模型
ppt课件
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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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核孔运输特点 ◆被动运输 ◆主动运输
●信号引导 ●双向性
通过核孔复合体的主动运输
生物大分子的核质分配主要是通过核孔复合体的主动运输完成的，具有高度 的选择性，并且是双向的。选择性表现在以下三个方面
对运输颗粒大小的限制：有效功能直径可被 调节约10～20nm，甚至可达26nm，
主动运输是一个信号识别与载体介导的过程， 需要消耗能量，并表现出饱和动力学特征
NLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段，富含碱性氨基酸 残基，如Lys、Arg，此外还常含有Pro。 NLS的氨基酸残基片段可以是一段连续的序列（T抗原），也可以分成 两段，两段之间间隔约10个氨基酸残基（核质蛋白）。
NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，在指导完成核输入后并不被切 除。
NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件而非充分条件
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Ran-GTP的含量远高于细胞质。
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。
核纤层在细胞周期中的变化
核孔复合体(nuclear pore complex,NPC）
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）。
第十一讲 细胞核(nucleus)与 染色质(chromatin)
● 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
第一节 核被膜与核孔复合体
一、核被膜
结构组成
◆外核膜（outer nuclear membrane），附有核糖体颗粒 内核膜（inner nuclear membrane），有特有的蛋白成份（如核纤 层蛋白B受体）
主动运输具有双向性，即核输入与核输出
金颗粒标记的核蛋白穿越核孔
质 运 输 的 功 能 示 意 图
通 过 核 孔 复 合 体 进 行 物
爪蟾卵母细胞核质蛋白注射试验
核孔的双向运输
通过核孔的物质运输与信号序列有关
亲核蛋白（karyophilic protein） 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
核孔复合体的结构:鱼笼模型
主要包括以下几个部分： 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（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（图12-6）。
1982年R. Laskey发现核内含量丰富的核质蛋白（nucleoplasmin）的C端有一个 信号序列，可引导蛋白质进入细胞核，称作核定位信号（nuclear localization signal，NLS）。第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，它在胞质中合成后很 快积累在核中。其NLS为：pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val，即使单个氨基酸被 替换，亦失去作用。
Model of the nuclear pore complex
1) 柱状亚单位：位于核孔边缘，连接内外环，支撑核孔。 2）腔内亚单位：分布在柱状亚单位外侧，穿膜进入核周间隙。 3）环带亚单位：分布在柱状亚单位内侧，核质交换通道
核孔复合体成份的研究
核孔复合体主要由蛋白质构成，其总相对分子质量约为1.25×106，推测可 能含有100余种不同的多肽，共1 000多个蛋白质分子。
核被膜的功能
构成核、质之间的天然选择性屏障 避免生命活动的彼此干扰 保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤
◆染色体的定位和酶分子的支架 核质之间的物质交换与息交流
核被膜在细胞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。如孔膜区膜和内核
膜分别形成独立的小囊泡。组装时内核膜形成的小泡先结合染色体，孔膜 区膜形成的小囊泡后结合，再组装核孔复合体。
亲核蛋白入核转运的步骤
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（图12-8）。
疏水性N端区：具重复序列。可能在核孔复合体 功能活动中直接参与核质交换
C端区：具7肽重复序列。可能通过与其它核孔复合体 蛋白相互作用，从而将p62分子稳定到 核孔复合体上，为其N端进行核质交换 活动提供支持。
核孔复合体的功能
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。
◆核纤层（nuclear lamina） ◆核周间隙（perinuclear space）两层核膜之间的空隙, 宽15-30nm, 其中充满无定形物质
核孔（nuclear pore） 由内外两层膜的局部融合而成 核孔的直径为80-120nm。 合成功能旺盛的细胞,核孔的数量较多
电 镜 观 察 的 核 孔
gp210：结构性跨膜蛋白
介导核孔复合体与核被膜的连接，将核孔复合体 锚定在“孔膜区”，从而为核孔复合体装配提供一 个起始位点
在内、外核膜融合形成核孔中起重要作用，其疏水区暴露，使 其能与核膜融合
在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用,(抗体封闭)
p62：功能性的核孔复合体蛋白， 具有两个功能结构域
●信号引导 ●双向性
通过核孔复合体的主动运输
生物大分子的核质分配主要是通过核孔复合体的主动运输完成的，具有高度 的选择性，并且是双向的。选择性表现在以下三个方面
对运输颗粒大小的限制：有效功能直径可被 调节约10～20nm，甚至可达26nm，
主动运输是一个信号识别与载体介导的过程， 需要消耗能量，并表现出饱和动力学特征
NLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段，富含碱性氨基酸 残基，如Lys、Arg，此外还常含有Pro。 NLS的氨基酸残基片段可以是一段连续的序列（T抗原），也可以分成 两段，两段之间间隔约10个氨基酸残基（核质蛋白）。
NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，在指导完成核输入后并不被切 除。
NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件而非充分条件
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Ran-GTP的含量远高于细胞质。
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。
核纤层在细胞周期中的变化
核孔复合体(nuclear pore complex,NPC）
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）。
第十一讲 细胞核(nucleus)与 染色质(chromatin)
● 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
第一节 核被膜与核孔复合体
一、核被膜
结构组成
◆外核膜（outer nuclear membrane），附有核糖体颗粒 内核膜（inner nuclear membrane），有特有的蛋白成份（如核纤 层蛋白B受体）
主动运输具有双向性，即核输入与核输出
金颗粒标记的核蛋白穿越核孔
质 运 输 的 功 能 示 意 图
通 过 核 孔 复 合 体 进 行 物
爪蟾卵母细胞核质蛋白注射试验
核孔的双向运输
通过核孔的物质运输与信号序列有关
亲核蛋白（karyophilic protein） 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
核孔复合体的结构:鱼笼模型
主要包括以下几个部分： 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（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（图12-6）。
1982年R. Laskey发现核内含量丰富的核质蛋白（nucleoplasmin）的C端有一个 信号序列，可引导蛋白质进入细胞核，称作核定位信号（nuclear localization signal，NLS）。第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，它在胞质中合成后很 快积累在核中。其NLS为：pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val，即使单个氨基酸被 替换，亦失去作用。
Model of the nuclear pore complex
1) 柱状亚单位：位于核孔边缘，连接内外环，支撑核孔。 2）腔内亚单位：分布在柱状亚单位外侧，穿膜进入核周间隙。 3）环带亚单位：分布在柱状亚单位内侧，核质交换通道
核孔复合体成份的研究
核孔复合体主要由蛋白质构成，其总相对分子质量约为1.25×106，推测可 能含有100余种不同的多肽，共1 000多个蛋白质分子。
核被膜的功能
构成核、质之间的天然选择性屏障 避免生命活动的彼此干扰 保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤
◆染色体的定位和酶分子的支架 核质之间的物质交换与息交流
核被膜在细胞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。如孔膜区膜和内核
膜分别形成独立的小囊泡。组装时内核膜形成的小泡先结合染色体，孔膜 区膜形成的小囊泡后结合，再组装核孔复合体。
亲核蛋白入核转运的步骤
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（图12-8）。
疏水性N端区：具重复序列。可能在核孔复合体 功能活动中直接参与核质交换
C端区：具7肽重复序列。可能通过与其它核孔复合体 蛋白相互作用，从而将p62分子稳定到 核孔复合体上，为其N端进行核质交换 活动提供支持。
核孔复合体的功能
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。
◆核纤层（nuclear lamina） ◆核周间隙（perinuclear space）两层核膜之间的空隙, 宽15-30nm, 其中充满无定形物质
核孔（nuclear pore） 由内外两层膜的局部融合而成 核孔的直径为80-120nm。 合成功能旺盛的细胞,核孔的数量较多
电 镜 观 察 的 核 孔
gp210：结构性跨膜蛋白
介导核孔复合体与核被膜的连接，将核孔复合体 锚定在“孔膜区”，从而为核孔复合体装配提供一 个起始位点
在内、外核膜融合形成核孔中起重要作用，其疏水区暴露，使 其能与核膜融合
在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用,(抗体封闭)
p62：功能性的核孔复合体蛋白， 具有两个功能结构域