医学细胞生物学ppt

1、外核膜
与粗面内质网相连，表面有核糖体附着， 被认为是粗面内质网的特化区域。 胞质面附着有中间纤维和微管等细胞骨 架成分，与细胞核定位有关。
2、内核膜
核质面附着有致密的核纤层纤维网络结构
3、核周间隙
位于内外膜之间； 隙宽：20-40nm；充满液态物 质，为各种蛋白质和酶。此 间隙与内质网有临时通道， 可进行核—质物质交换。
●核仁内染色质 （常染质为主）
含rDNA，为核仁组织 者。
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核仁内染色质含rDNA
* rDNA载有多个rRNA基因。
* 多拷贝基因、串连排列，重复序列 * 转录 rRNA，核仁形成的关键。 * 称核仁组织区（NOR）
nucleolar organizer region ，
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核仁内染色质含rDNA
➢核质环（nuclear ring）：位于核孔复 合体结构边缘核质面 一侧的孔环状结构,与 柱状亚单位相连，在 环上也对称分布8条纤 维伸向核内，纤维末 端形成一个由8个颗粒 组成的小环,构成捕鱼 笼似的结构 ，称“核 篮”。
➢胞质环（cytoplasmic ring）：位于核孔复合体结构边缘胞质 面一侧的环状结构,与柱状亚单位相连，环上对称分布8条短纤 维，并伸向细胞质 。
H1：富含赖氨酸，21.5kD。 有种属和组织特异 性，保守性最小。位于核小体连接部，功能与染 色体构建有关。
H2A、H2B：含较多赖氨酸，较保守 H3、H4：含大量精氨酸，非常保守 ❖ 在细胞合成周期的“S期”与DNA同时合成
3、非组蛋白
染色质中除组蛋白以外所有蛋白质的统称。
特性： （1）酸性蛋白：含Asn（天冬）、Glu（谷）等，
带负电;数量少、种类多，有种属和组织特异性。 在整个细胞周期内合成。
（2）真核转录调控因子，与基因选择性表达有关 ；对DNA的结构域起组织作用。
组蛋白与非组蛋白的比较
组蛋白
非组蛋白
碱性蛋白质
酸性蛋白质(Asp,Glu)
带正电荷
带负电荷
有五种类型
种类繁多
（H1、 H3、H4、H2A、H2B）（有500多种）
袢环
染色体支架 （非组蛋白）
一条染色单体约有106个微带。
(染色体纵轴或支架)
(染色体纵轴或支架)
示染色质袢环
示染色质袢环
伸展的袢环
DNA 核小体 螺线管
浓缩袢环 染色体
三、核 仁（nucleolus）
核仁：真核细胞间期细胞核中最明显的结构， 光镜下为均匀、海绵状的球体。 数目：一般1~2个，有时多达3~5个。 位置与大小 ：一般蛋白质合成旺盛和分裂增 殖较快的细胞有较大和数目较多的核仁，常趋 向核的边缘。反之核仁很小或缺失。 核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出现。
比例：1:1:(11.5):0.05。
1、DNA
➢ 染色质中的DNA是遗传信息的载体。 ➢ 真核细胞每条未复制的染色体均由一条线性DNA分
子构成。 ➢ 一个真核细胞单倍染色体组中所含的全部遗传信息，
叫做基因组（ genome ）。 单一序列和重复序列
真核细胞中染色质DNA序列可分为单一序列和重 复序列两大类型，重复序列又分为中度重复序列和 高度重复序列。
进一步螺旋化形成的圆筒状结构 ；
➢ 四级结构——染色单体（chromatid）：超螺线管进一
步螺旋折叠形成。
Cell Nucleus
3、螺线管的进一步包装
➢多级螺旋化模型
超螺旋管为染色质的三级结构，它是由 螺旋管进一步盘曲而形成。将螺旋管长度压 缩了40倍。
四级结构：染色单体, 超螺旋管进一步 折叠又被压缩了5倍。
第六章 细胞核
主讲人：
教学目的和要求
1.掌握核膜、核孔复合体的结构模型 2.掌握染色质与染色体的化学组成、构建过
程 3.掌握核仁的形态结构和功能，核纤层的功
能
核膜
间期细胞核 核 仁 染色质 核基质
一、核膜 在电镜下，核膜由内外层核膜、核周 隙、核孔复合体和核纤层等结构组成。
外核膜 核孔 核周间隙 内核膜
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
Cell Nucleus
染色质组装的多级螺旋化模型
(三)螺线管的进一步包装
2.染色体骨架-放射环模型（scaffold radial loop
structure model）
➢ 一级结构——核小体； ➢ 二级结构——螺线管（30nm染色质纤维）。
在S期合成
在整个周期中均能合成
抑制DNA的转录
促进DNA复制和转录
氨基酸序列保守
（二）常染色质与异染色质
常染色质
异染色质
间期染色质按其染色特性和形态特征分 两类：常染色质和异染色质。
常染色质enchromatin
（伸展染色质 、功能性染 色质）：
无明显螺旋和盘曲、染色浅 、功能上活跃。多在S期的早 、中期复制。
白、非组蛋白及少量RNA等构成的细丝状复合结构。 形态不规则，弥散分布于细胞核内。
染色体（chromosome）： 是细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，染色质
复制后反复缠绕凝聚而成的条状或棒状结构。
染色质与染色体是遗传物质在细胞周期不同 阶段的不同存在形式。
（一）染色质和染色体的化学组成成分
由：DNA、组蛋白 、非组蛋白、少量 的RNA组成的无定 型复合物。
人体的一个细胞核中有23对染色体，每条染色体
的DNA双螺旋若伸展开，平均长为5cm，核内全部
DNA连结起来约1.7~2.0m。
nucleosomes (10 nm)
condensed form (30 nm)
（三）染色质组装成染色体
1、核小体是染色体的基 本结构单位
核小体：染色体组装 的一级结构
5、核纤层
核纤层广泛分布于高等真核细胞中，在细胞核中编织成纤 维网络状，衬于内层核膜下面， 在细胞核外与中间纤维相连 ，构成贯穿于细胞核与细胞质的网架结构体系，整体观呈球 形网络，切面观呈片层结构。
二、 染色质与染色体
染色质（chromatin）： 是间期细胞遗传物质的存在形式，由DNA、组蛋
①单一序列（unique sequence ）：结构基因，在基 因组中一般只有单一拷贝或少数几个拷贝。
②中度重复序列（middle repetitive sequence ）： 多数不编码，少数有编码功能，如：组蛋白基因。 重复次数在101～105之间，序列长度由几百到几 千个碱基对（bp）不等。
核心部
、H2B、H3、H4）八 聚体
核 小 体
连接部
DNA分子：140160bp、1.75圈 组 蛋 白：H1
DNA分子：50—60bp
30nm和11nm染色质纤维
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2、核小体进一步螺旋形成螺线管
螺旋管是在组蛋白H1协助下，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。将串珠状小体长度压缩了约6倍；
核孔复合体“捕鱼笼式结构”
中央栓
胞质环 辐
核质环 核篮
核孔复合体“捕鱼笼式结构”
胞质环： 核质环 ： 辐：包括柱状
亚单位（连 接胞质、核 质环）、 腔内亚单位 （核孔边缘 向核周质）、 环带亚单位 （向核孔中 心）。 中央颗粒（塞 子）：
中央栓 胞质环 辐
辐
柱状亚单位：位于核孔边缘，连接胞质环与核质环，起到支撑核 孔的作用； 腔内亚单位：穿过核膜伸入核周间隙，起锚定作用； 环状亚单位：在柱状亚单位内侧靠近核孔中央，是核-质交换的
200bpDNA + 组蛋白八 聚体
将DNA分子长度压缩了 约7倍
染色体的一级结构——核小体
球状组蛋白核心
核 小 体
H1
连接DNA（ 50-60bp）
H1
H3
H2A
H2B
H4
10nm
H2A
H4 H2B
H3
H3
H2A
H4
H2B H2B
H4
H2A
H3
DNA双螺旋(140-160bp、1.75圈）
组 蛋 白：2（H2A
*（1）核仁是rRNA基因转录和加工的场所 *（2）核仁是核糖体亚基装配的场所
问题：在细胞分裂时，核仁为何会消失？
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（1）核仁是rRNA基因转录和加工的场所
当细胞需要时，NOR可利用多拷贝的rRNA基 因大量转录45S的rRNA分子。
45S rRNA是核糖体所需RNA的前体， 要经过剪切加工成28S、18S、5.8S rRNA。 核糖体所需的5S rRNA的基因不在NOR。
袢环结构 ➢ 高级结构
染色单体 螺线管以后的高级结构由30nm染色质纤维折叠成的袢环构成。 ➢袢环沿染色体纵轴由中央向周围伸出，形成放射环； ➢每18个袢环呈放射状排列形成微带（miniband），微带是 染色质高级结构的组成单位； ➢约106个徽带沿纵轴排列形成染色单体。
Cell Nucleus
在染色体中有一个由非组蛋白构成的纤维网架 称为染色体支架
异染色质是间期核中处于 功能惰性呈凝缩状态染色 质纤维 无转录活性，用碱性染料 染色时着色较深的染色质 组分。 多位于核周近核膜处。
结构异染色质：在所有细胞 类型及各发育阶段中均处于 凝集状态。 兼性异染色质：是在某些细 胞类型或一定的发育阶段， 原有的常染色质凝聚并丧失 转录活性后转变而成的异染 色质，可转化为常染色质。
4、核孔复合体
内外核膜的融合之处形成环状开口，称为核孔。 核孔并非简单孔洞，而是由核孔复合体（nuclear pore complex,NPC）构成。
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。 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fishtrap。