细胞核与染色体ppt课件
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第十章 细胞核与染色体(共62张PPT)
— 哺乳类45S，果蝇38S
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。
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。
细胞生物学翟中和编 第十章 细胞核与染色体
染色质是细胞生命活动的基础
.
染 色 质---成分
➢ DNA ➢ 组蛋白 ➢ 非组蛋白 ➢ 少量RNA
DNA 与组蛋白是染色质的稳定成分 非组蛋白与RNA的含量随细胞生理状态的不同而变化
.
染 色 质---成分--DNA
✓ 凡是具有细胞形态的生物其遗传物质都是DNA ✓ 只有少数病毒的遗传物质是RNA
.
的通道。
核被膜
.
核被膜结构
外核膜
核周隙 内核膜
.
核被膜-外核膜
外核膜：上有核糖体 ,与糙面内质网相连。
✓外核膜被认为是粗面内质网的特化区域，有利于核被 膜与内质网间的物质交流及核被膜的更新。
✓外核膜的外表面存在网状分布的中间纤维，与细胞核 在细胞质的定位有关。
.
核被膜-内核膜
外核膜 核膜间隙：20-40nm，与糙面内质网腔相通，腔内电子密
胞质
核
纤
层
结
受体
构
模
B
式A
C
图
外核膜
内核膜 核纤层 蛋白
染色质纤维.
核纤层功能：
（1）维持核孔位置和核被膜的形态； （2）为间期染色质提供附着位点； （3）有丝分裂中，与核被膜的解体和重建有关。
.
.
染色质
染色质：光学显微镜下可见间期核中有一种嗜碱性
很强的的物质，是由DNA,组蛋白，非组蛋白及少量 RNA组成的线性复合结构，是遗传物质的存在形式。
.
细胞核
➢ 真核细胞内最大、最重要的细胞器
核质比=细胞核（体积）/细胞质（体积） 多数细胞的核质比约为10%
细胞核改变是病理状况下细胞坏死的主要标志，与正常细 胞相比，肿瘤细胞核质比增高，大小形态参差不齐，呈现异型 性，表现为核外形不规则。
.
染 色 质---成分
➢ DNA ➢ 组蛋白 ➢ 非组蛋白 ➢ 少量RNA
DNA 与组蛋白是染色质的稳定成分 非组蛋白与RNA的含量随细胞生理状态的不同而变化
.
染 色 质---成分--DNA
✓ 凡是具有细胞形态的生物其遗传物质都是DNA ✓ 只有少数病毒的遗传物质是RNA
.
的通道。
核被膜
.
核被膜结构
外核膜
核周隙 内核膜
.
核被膜-外核膜
外核膜：上有核糖体 ,与糙面内质网相连。
✓外核膜被认为是粗面内质网的特化区域，有利于核被 膜与内质网间的物质交流及核被膜的更新。
✓外核膜的外表面存在网状分布的中间纤维，与细胞核 在细胞质的定位有关。
.
核被膜-内核膜
外核膜 核膜间隙：20-40nm，与糙面内质网腔相通，腔内电子密
胞质
核
纤
层
结
受体
构
模
B
式A
C
图
外核膜
内核膜 核纤层 蛋白
染色质纤维.
核纤层功能：
（1）维持核孔位置和核被膜的形态； （2）为间期染色质提供附着位点； （3）有丝分裂中，与核被膜的解体和重建有关。
.
.
染色质
染色质：光学显微镜下可见间期核中有一种嗜碱性
很强的的物质，是由DNA,组蛋白，非组蛋白及少量 RNA组成的线性复合结构，是遗传物质的存在形式。
.
细胞核
➢ 真核细胞内最大、最重要的细胞器
核质比=细胞核（体积）/细胞质（体积） 多数细胞的核质比约为10%
细胞核改变是病理状况下细胞坏死的主要标志，与正常细 胞相比，肿瘤细胞核质比增高，大小形态参差不齐，呈现异型 性，表现为核外形不规则。
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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。
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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
高中生物必修一细胞核课件
RNA加工
新合成的RNA分子在核糖体中进行一系列的加工修饰，如剪 切、拼接、加帽等，以产生成熟的RNA分子，用于蛋白质合 成或作为信号分子。
蛋白质的合成和运
蛋白质合成
在核糖体的帮助下，mRNA通过与 tRNA的反密码子配对，指导氨基酸按 照特定的顺序连接起来，形成蛋白质 。
蛋白质运输
新合成的蛋白质通过内质网和高尔基 体的加工和运输，最终被分泌到细胞 外或留在细胞内发挥特定功能。
染色体的形态和结构
染色体形态
染色体的形态在不同细胞周期中 有所不同，如间期呈细丝状，分 裂期呈棒状或杆状。
染色体结构
染色体的结构包括着丝粒、染色 单体、端粒等部分，这些结构对 染色体的复制、分离和重组起到 关键作用。
染色体的复制和分裂
染色体复制
在细胞分裂间期，染色质经过复 制形成姐妹染色单体，为细胞分
06
细胞核与细胞周期
细胞周期的概念和阶段
细胞周期的概念
细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始，到下一次分裂完 成所经历的全过程。根据功能和结构的变化，可将细胞周 期划分为两个阶段，即分裂间期和分裂期。
分裂间期
细胞完成DNA复制和有关蛋白质合成，为分裂期做准备。
分裂期
细胞完成分裂的过程，包括前期、中期、后期和末期。
裂期做准备。
染色体分裂
在细胞分裂期，染色体进行精确的 分裂，保证遗传信息的完整传递。
染色体数目变化
在有丝分裂和减数分裂过程中，染 色体数目会发生变化，从而保证遗 传的稳定性和多样性。
03
核仁和核质
核仁的组成和功能
总结词
核仁是细胞核中重要的亚结构，由多种蛋白质和RNA组成，对细胞的生命活动 起着至关重要的作用。
新合成的RNA分子在核糖体中进行一系列的加工修饰，如剪 切、拼接、加帽等，以产生成熟的RNA分子，用于蛋白质合 成或作为信号分子。
蛋白质的合成和运
蛋白质合成
在核糖体的帮助下，mRNA通过与 tRNA的反密码子配对，指导氨基酸按 照特定的顺序连接起来，形成蛋白质 。
蛋白质运输
新合成的蛋白质通过内质网和高尔基 体的加工和运输，最终被分泌到细胞 外或留在细胞内发挥特定功能。
染色体的形态和结构
染色体形态
染色体的形态在不同细胞周期中 有所不同，如间期呈细丝状，分 裂期呈棒状或杆状。
染色体结构
染色体的结构包括着丝粒、染色 单体、端粒等部分，这些结构对 染色体的复制、分离和重组起到 关键作用。
染色体的复制和分裂
染色体复制
在细胞分裂间期，染色质经过复 制形成姐妹染色单体，为细胞分
06
细胞核与细胞周期
细胞周期的概念和阶段
细胞周期的概念
细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始，到下一次分裂完 成所经历的全过程。根据功能和结构的变化，可将细胞周 期划分为两个阶段，即分裂间期和分裂期。
分裂间期
细胞完成DNA复制和有关蛋白质合成，为分裂期做准备。
分裂期
细胞完成分裂的过程，包括前期、中期、后期和末期。
裂期做准备。
染色体分裂
在细胞分裂期，染色体进行精确的 分裂，保证遗传信息的完整传递。
染色体数目变化
在有丝分裂和减数分裂过程中，染 色体数目会发生变化，从而保证遗 传的稳定性和多样性。
03
核仁和核质
核仁的组成和功能
总结词
核仁是细胞核中重要的亚结构，由多种蛋白质和RNA组成，对细胞的生命活动 起着至关重要的作用。
细胞生物学 第章 细胞核与染色体(共97张PPT)
；
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，纤维的末端形成一个直径为60nm的小环(8个颗粒结构)
，构成笼子状的结构
(二) 核孔复合体的结构
3. 幅：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称。
(3)环带亚单位(annular subunit)：在“
柱状亚单位”内，靠近核孔复合体中
2. 被动扩散
➢
➢
核孔复合体的有效直径为9~10 nm，离子、小
分子以及直径在10nm以下的物质原则上可以自
由通过。
注意：有些小分子蛋白因具有信号序列，是通
过主动运输进入；小分子物质在核被膜两侧不
一定均匀分布。
二、核孔复合体
(四) 核孔复合体的功能
2. 主动运输：完成生物大分子的核质分配，具有高度的选择
成熟的mRNA出核
核输出信号 (Nuclear Export Signal，NES)：
RNA分子的出核转运需要蛋白分子的帮助，这
些蛋白因子本身含有 出核信号。
第三节 染色质
一、染色质的概念及化学组成
二、染色质的基本结构单位——核小体
三、染色质包装的结构模型
四、常染色质与异染色质
五、活性染色质
一、染色质的概念及化学组成
四、常染色质与异染色质
单一序列DNA 和中度重复序列DNA(如组蛋白基因和tRNA基因)；
，大约106个微带沿纵轴构建成子染色体。
四、常染色质与异染色质
(一) 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，用碱性染料染色时着色浅的那些染
色质。
特征：DNA包装比约为1 000～2 000分之一；单
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，纤维的末端形成一个直径为60nm的小环(8个颗粒结构)
，构成笼子状的结构
(二) 核孔复合体的结构
3. 幅：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称。
(3)环带亚单位(annular subunit)：在“
柱状亚单位”内，靠近核孔复合体中
2. 被动扩散
➢
➢
核孔复合体的有效直径为9~10 nm，离子、小
分子以及直径在10nm以下的物质原则上可以自
由通过。
注意：有些小分子蛋白因具有信号序列，是通
过主动运输进入；小分子物质在核被膜两侧不
一定均匀分布。
二、核孔复合体
(四) 核孔复合体的功能
2. 主动运输：完成生物大分子的核质分配，具有高度的选择
成熟的mRNA出核
核输出信号 (Nuclear Export Signal，NES)：
RNA分子的出核转运需要蛋白分子的帮助，这
些蛋白因子本身含有 出核信号。
第三节 染色质
一、染色质的概念及化学组成
二、染色质的基本结构单位——核小体
三、染色质包装的结构模型
四、常染色质与异染色质
五、活性染色质
一、染色质的概念及化学组成
四、常染色质与异染色质
单一序列DNA 和中度重复序列DNA(如组蛋白基因和tRNA基因)；
，大约106个微带沿纵轴构建成子染色体。
四、常染色质与异染色质
(一) 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，用碱性染料染色时着色浅的那些染
色质。
特征：DNA包装比约为1 000～2 000分之一；单
间期细胞核和染色体PPT课件
观察染色体
观察染色体的形态、数量和分布情况。
分析核仁与染色体的关系
分析核仁的大小、数量与染色体形态、数量的关系。
比较不同细胞周期的细胞核和染色体特点
比较间期细胞核和染色体的特点与有丝分裂期细胞核和染色体的特点 。
实验结论与讨论
01
02
03
04
总结实验结果
根据观察和分析，总结间期细 胞核和染色体的形态特征。
随着科学技术的不断进步，未来可以进一步深入研究细胞核和染色体的精细结构和功能， 以及它们之间的相互关系。
染色体的变异与疾病关系
染色体的变异与许多疾病的发生和发展密切相关，未来可以进一步研究染色体变异与疾病 的关系，为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
基因表达与调控的研究
基因表达的调控是一个非常复杂的过程，未来可以进一步研究基因表达的调控机制，以及 表观遗传学在其中的作用，为基因治疗和基因编辑等技术的发展提供理论基础。
人体每个细胞内有23对染色体，共46 条染色体，包括22对常染色体和1对 性染色体。
染色体的化学组成
DNA
染色体是DNA的主要载体，每个 染色体上都含有一定量的DNA。
蛋白质
染色体上还含有一定量的蛋白质 ，这些蛋白质与DNA结合形成染
色质。
基因
染色体上包含大量的基因，是遗 传信息的基本单位，控制着生物
体的各种性状。
染色体的功能
遗传信息的载体
染色体是遗传信息的载体，通过DNA的复制将遗 传信息传递给下一代。
细胞分裂的调控
在细胞分裂过程中，染色体的形态和数目发生变 化，调控细胞的分裂和增殖。
基因的表达和调控
染色体的结构和组成影响基因的表达和调控，从 而影响生物体的性状和发育。
观察染色体的形态、数量和分布情况。
分析核仁与染色体的关系
分析核仁的大小、数量与染色体形态、数量的关系。
比较不同细胞周期的细胞核和染色体特点
比较间期细胞核和染色体的特点与有丝分裂期细胞核和染色体的特点 。
实验结论与讨论
01
02
03
04
总结实验结果
根据观察和分析，总结间期细 胞核和染色体的形态特征。
随着科学技术的不断进步，未来可以进一步深入研究细胞核和染色体的精细结构和功能， 以及它们之间的相互关系。
染色体的变异与疾病关系
染色体的变异与许多疾病的发生和发展密切相关，未来可以进一步研究染色体变异与疾病 的关系，为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
基因表达与调控的研究
基因表达的调控是一个非常复杂的过程，未来可以进一步研究基因表达的调控机制，以及 表观遗传学在其中的作用，为基因治疗和基因编辑等技术的发展提供理论基础。
人体每个细胞内有23对染色体，共46 条染色体，包括22对常染色体和1对 性染色体。
染色体的化学组成
DNA
染色体是DNA的主要载体，每个 染色体上都含有一定量的DNA。
蛋白质
染色体上还含有一定量的蛋白质 ，这些蛋白质与DNA结合形成染
色质。
基因
染色体上包含大量的基因，是遗 传信息的基本单位，控制着生物
体的各种性状。
染色体的功能
遗传信息的载体
染色体是遗传信息的载体，通过DNA的复制将遗 传信息传递给下一代。
细胞分裂的调控
在细胞分裂过程中，染色体的形态和数目发生变 化，调控细胞的分裂和增殖。
基因的表达和调控
染色体的结构和组成影响基因的表达和调控，从 而影响生物体的性状和发育。
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②传递遗传信息
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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
11
（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
17
• 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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20
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
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22
(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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Ran(一种GTP结合蛋白，分子开关)
核孔复合体——转录产物RNA的核输出
• RNA通常需加工、修饰成成熟RNA分子后才被转运出核 - RNA聚合酶I转录的rRNA分子，以RNP形式离核，需能量 - RNA聚合酶III转录的5S rRNA与tRNA的核输出由蛋白介导 - RNA聚合酶II转录的hn RNA，经5’端加帽、3’端附加polyA 序列、剪接等形成成熟的mRNA出核，5’端的m7GpppG“帽 子”结构对mRNA的出核转运是必要的
• 双功能性：被动扩散、主动运输
• 双向性：介导蛋白质的入核转运，介导RNA、核糖核蛋白颗 粒(RNP)的出核转运
• 核孔复合体作为被动扩散的亲水性通道，有效直径为9-10 nm， 长约15 nm
• 离子、小分子及直径10 nm以下的物质原则上可以自由通过
• 但有些小分子并不能随意进出细胞核 - 具信号序列的小分子蛋白，籍主动运输入核，如组蛋白H1 - 与具信号序列结合的小分子蛋白 - 与其他大分子结合，或与不溶性结构成分结合的
• 功能：①核被膜构成了核、质之间的天然选择性屏障，将细 胞分成核与质两大结构与功能区域，使细胞的生命活动更加 秩序井然，同时保护核内的DNA分子免受由于细胞骨架运动 所产生的机械力的损伤；②通过核被膜上的核孔复合体进行 核质之间的物质交换与信息交流
• 在真核细胞的细胞周期中，核被膜有规律地解体与重建 - 解体：分裂期，双层核膜崩解成单层膜泡，核孔复合体解 体，核纤层去装配 - 重建：分裂末期，核被膜开始围绕染色体重新形成，某些 部位内外膜融合，形成核孔复合体 - 解体与重建的动态变化受细胞周期调控因子调节，可能与 核纤层蛋白、核孔复合体蛋白的磷酸化与去磷酸化有关
• 细胞遗传与代谢的调控中心 - 遗传信息的贮存 - DNA复制、转录和转录初 产物的加工
• 组成 - 核被膜 - 染色质 - 核仁 - 核骨架
核被膜与核孔复合体
• 核被膜 • 核孔复合体
核被膜(nuclear envelope)——结构组成
• 由内外两层平行但不连续的单位膜构成，位于间期细胞核的 最外层，是细胞核与细胞质之间的界膜
核孔复合体——功能
核孔复合体——功能
核孔复合体——主动运输
• 生物大分子的核质分配主要通过核孔复合体的主动运输完成
• 典型的哺乳类细胞的核被膜上有3000-4000个核孔。如果细胞 正在合成DNA，为了确保染色质包装，则需要每个核孔每分 钟运进100个组蛋白分子；如果细胞在迅速生长，则需要每 个核孔每分钟从细胞核向细胞质输出三对核糖体大小亚基， 以确保蛋白质合成的需要
核孔复合体——亲核蛋白的入核转运
• 亲核蛋白(karyophilic protein)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
• 通过研究核质蛋白 (nucleoplasmin)在非 洲爪蟾卵母细胞的 入核转运，发现了 核定位信号(nuclear localization signal,
• 两层膜厚7.5 nm，其间为20-40 nm的透明空隙，即核周间隙 (perinuclear space)或核周池(perinuclear cisternae)
• 内、外膜常在某些部位融合形成环状开口，称核孔(nuclear pore)，即核孔复合体(nuclear pore complex)
核被膜——功能，崩解与装配
• 主动运输具有高度的选择性，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10-20 nm，甚至可达26 nm - 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 - 主动运输具有双向性，即亲核蛋白的核输入、RNA分子及 RNP颗粒的核输出
NLS)
核孔复合体——亲核蛋白的入核转运
核定位信号(NLS)
• 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
• p62：功能性的核孔复合体蛋白，具有两个功能结构域 - 疏水性N端区，可能在核孔复合体功能活动中直接参与核质 交换 - C端区，可能通ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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——功能
• 核孔复合体可以看作是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，是 一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道
• 外核膜(outer nuclear membrane)，表面常附有核糖体颗粒，且 常常与糙面内质网相通连
• 内核膜(inner nuclear membrane)，表面光滑，无核糖体颗粒附 着，但紧贴其内表面有一层致密的纤维网络结构——核纤层 (nuclear lamina)。内核膜上有一些特有的蛋白成分，如核纤 层蛋白B受体(lamin B receptor, LBR)
核被膜——崩解与装配
核孔复合体——结构模型
核孔复合体——成分
• 主要由蛋白质构成，总相对分子质量约为125×106，推测可 能含有100余种不同的多肽，共1000多个蛋白质分子
• 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 - 在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用
• NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件而非充分条件，已发 现带有NLS的蛋白质滞留在胞质内，原因：NLS的活性被封 闭，如磷酸化修饰；由于与“胞质滞留因子”结合，如与 细胞骨架的结合导致亲核蛋白不能自由活动
核孔复合体——亲核蛋白的入核转运
亲核蛋白入核转运的步骤 • 结合(binding)：需NLS识别并结合importin，不需要能量 • 转移(转运, translocation)：需GTP水解提供能量，还需要
第九章 细胞核与染色体
• 核被膜与核孔复合体 • 染色质与染色体 • 核仁 • 染色质结构和基因转录 • 核基质与核体
• 细胞核(nucleus)——真核细 胞内最大、最重要的细胞器， 体积占细胞的10%
• 核直径： - 高等动物：5~10μm - 高等植物：5~20μm - 低等植物：1~4μm
核孔复合体——转录产物RNA的核输出
• RNA通常需加工、修饰成成熟RNA分子后才被转运出核 - RNA聚合酶I转录的rRNA分子，以RNP形式离核，需能量 - RNA聚合酶III转录的5S rRNA与tRNA的核输出由蛋白介导 - RNA聚合酶II转录的hn RNA，经5’端加帽、3’端附加polyA 序列、剪接等形成成熟的mRNA出核，5’端的m7GpppG“帽 子”结构对mRNA的出核转运是必要的
• 双功能性：被动扩散、主动运输
• 双向性：介导蛋白质的入核转运，介导RNA、核糖核蛋白颗 粒(RNP)的出核转运
• 核孔复合体作为被动扩散的亲水性通道，有效直径为9-10 nm， 长约15 nm
• 离子、小分子及直径10 nm以下的物质原则上可以自由通过
• 但有些小分子并不能随意进出细胞核 - 具信号序列的小分子蛋白，籍主动运输入核，如组蛋白H1 - 与具信号序列结合的小分子蛋白 - 与其他大分子结合，或与不溶性结构成分结合的
• 功能：①核被膜构成了核、质之间的天然选择性屏障，将细 胞分成核与质两大结构与功能区域，使细胞的生命活动更加 秩序井然，同时保护核内的DNA分子免受由于细胞骨架运动 所产生的机械力的损伤；②通过核被膜上的核孔复合体进行 核质之间的物质交换与信息交流
• 在真核细胞的细胞周期中，核被膜有规律地解体与重建 - 解体：分裂期，双层核膜崩解成单层膜泡，核孔复合体解 体，核纤层去装配 - 重建：分裂末期，核被膜开始围绕染色体重新形成，某些 部位内外膜融合，形成核孔复合体 - 解体与重建的动态变化受细胞周期调控因子调节，可能与 核纤层蛋白、核孔复合体蛋白的磷酸化与去磷酸化有关
• 细胞遗传与代谢的调控中心 - 遗传信息的贮存 - DNA复制、转录和转录初 产物的加工
• 组成 - 核被膜 - 染色质 - 核仁 - 核骨架
核被膜与核孔复合体
• 核被膜 • 核孔复合体
核被膜(nuclear envelope)——结构组成
• 由内外两层平行但不连续的单位膜构成，位于间期细胞核的 最外层，是细胞核与细胞质之间的界膜
核孔复合体——功能
核孔复合体——功能
核孔复合体——主动运输
• 生物大分子的核质分配主要通过核孔复合体的主动运输完成
• 典型的哺乳类细胞的核被膜上有3000-4000个核孔。如果细胞 正在合成DNA，为了确保染色质包装，则需要每个核孔每分 钟运进100个组蛋白分子；如果细胞在迅速生长，则需要每 个核孔每分钟从细胞核向细胞质输出三对核糖体大小亚基， 以确保蛋白质合成的需要
核孔复合体——亲核蛋白的入核转运
• 亲核蛋白(karyophilic protein)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
• 通过研究核质蛋白 (nucleoplasmin)在非 洲爪蟾卵母细胞的 入核转运，发现了 核定位信号(nuclear localization signal,
• 两层膜厚7.5 nm，其间为20-40 nm的透明空隙，即核周间隙 (perinuclear space)或核周池(perinuclear cisternae)
• 内、外膜常在某些部位融合形成环状开口，称核孔(nuclear pore)，即核孔复合体(nuclear pore complex)
核被膜——功能，崩解与装配
• 主动运输具有高度的选择性，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10-20 nm，甚至可达26 nm - 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 - 主动运输具有双向性，即亲核蛋白的核输入、RNA分子及 RNP颗粒的核输出
NLS)
核孔复合体——亲核蛋白的入核转运
核定位信号(NLS)
• 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
• p62：功能性的核孔复合体蛋白，具有两个功能结构域 - 疏水性N端区，可能在核孔复合体功能活动中直接参与核质 交换 - C端区，可能通ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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——功能
• 核孔复合体可以看作是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，是 一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道
• 外核膜(outer nuclear membrane)，表面常附有核糖体颗粒，且 常常与糙面内质网相通连
• 内核膜(inner nuclear membrane)，表面光滑，无核糖体颗粒附 着，但紧贴其内表面有一层致密的纤维网络结构——核纤层 (nuclear lamina)。内核膜上有一些特有的蛋白成分，如核纤 层蛋白B受体(lamin B receptor, LBR)
核被膜——崩解与装配
核孔复合体——结构模型
核孔复合体——成分
• 主要由蛋白质构成，总相对分子质量约为125×106，推测可 能含有100余种不同的多肽，共1000多个蛋白质分子
• 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 - 在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用
• NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件而非充分条件，已发 现带有NLS的蛋白质滞留在胞质内，原因：NLS的活性被封 闭，如磷酸化修饰；由于与“胞质滞留因子”结合，如与 细胞骨架的结合导致亲核蛋白不能自由活动
核孔复合体——亲核蛋白的入核转运
亲核蛋白入核转运的步骤 • 结合(binding)：需NLS识别并结合importin，不需要能量 • 转移(转运, translocation)：需GTP水解提供能量，还需要
第九章 细胞核与染色体
• 核被膜与核孔复合体 • 染色质与染色体 • 核仁 • 染色质结构和基因转录 • 核基质与核体
• 细胞核(nucleus)——真核细 胞内最大、最重要的细胞器， 体积占细胞的10%
• 核直径： - 高等动物：5~10μm - 高等植物：5~20μm - 低等植物：1~4μm