细胞核整合2013-11

主要应用 疾病诊断、预测及治疗
疾病易感性的研究 癌症研究
基础研究 基因结构与功能的研究
新技术的开发
后续研究 功能基因组学 蛋白质组学 比较基因组学
染色质DNA序列
单一序列（unique sequence)
基因组中只有单一拷贝或几个拷贝 一般为具有编码功能的基因
重复序列 （repetitive sequence)
人类基因组工作框架图
2003.4.14 美国联邦国家人类基因组研究项目负责人 弗朗西斯·柯林斯博士在华盛顿宣布，六国 科学家经过１３年努力共同绘制完成了人 类基因组序列图，人类基因组计划的所有 目标全部实现。
人类基因组是全人类的共同财富。国内外专家普遍认 为，基因组序列图首次在分子层面上为人类提供了一 份生命“说明书”，不仅奠定了人类认识自我的基石 ，推动了生命与医学科学的革命性进展，而且为全人 类的健康带来了福音。
(2)核内外物质转运 (3)生物大分子合成
(三)染色质和染色体（chromatin，chromosome）
染色质是间期细胞核中由DNA和组蛋白构成的能被碱性染 料着色的物质
染色体是高度螺旋化的染色质 染色质和染色体是相同物质在细胞周期不同时相的不同 表现形式
核酸（DNA，少量RNA） 蛋白质（组蛋白，非组蛋白）
✓面向胞质一侧的环形结构 ✓对称分布有8条纤维，伸向胞质
B 核质环
✓ 面向核质一侧的环形结构 ✓ 对称分布有8条纤维 ✓ 末端形成小环 – 核篮
C 辐 由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称，
由三个结构域组成
柱状亚单位: 连接内、外环，起支撑作用
腔内亚单位 在内外核膜交汇处插入核周隙，锚定复合物
被转运成分
RanGTP：为转运提供能量
B RNA和核糖体亚基的核输出 识别受体：输出蛋白 exportin
5.核纤层 nuclear lamina
(1)结构
内核膜内表面一层纤维状的蛋白网
✓外表面与内核膜的特殊部位结合 ✓内表面与染色质的特殊位点结合
(2)分子组成
核纤层蛋白 A，B，C （中间纤维蛋白）
一、细胞核的结构
(一）概述 双层膜结构 形状： 与细胞形态相适应 大小： 5-10 微米(10%) 数量： 通常一个 位置：通常位于细胞中央
只有处于间期的细胞中，才能观察到细胞核的完整结 构（核被膜、核仁、染色质、核基质）
（二）核被膜 nuclear envelop
化学成分：
✓ 蛋白质：20多种 酶类与内质网相似
✓ 内外核膜之间的腔隙，与rER连通 ✓ 内外核膜之间的缓冲区
4.核孔(复合体) nuclear pore complex
(1)概述 ✓内外核膜融合产生的圆环状结构 ✓细胞核内外物质转运的通道 ✓代谢活跃细胞中数量多
哺乳动物细胞 3000～4000个/细胞
胞质面
核质面
(2) 结构组成 由多种蛋白颗粒组成 捕鱼笼模型 A 胞质环
(3)功能
A 在细胞核中起支架作用
处理后保留 与核骨架及中间纤维相连
B 通过磷酸化和去磷酸化参与核膜的崩解和 重建
核纤层蛋白去磷酸化
C 与染色质凝集有关
间期：染色质与核纤层结合，染色质不能螺旋化 分裂期：染色质与核纤层蛋白解离，染色质凝集
D 参与DNA复制
6.核被膜功能 (1)为基因表达提供时空屏障 区域化功能分区
环状亚单位 靠近核孔复合体中心部分 8个颗粒成分环绕形成物质交换通道
D 中央栓 位于核孔复合体的中心
（3）功能
转运各种物质进出细胞核
蛋白合成：mRNA tRNA rRNA
（6/min）Ri
复制：DNA+Hp，酶 （106/3min）
转录：聚合酶
水溶性通道 直径 9nm 长15nm
分子量5000 以下的分子可自由转运（被动自由扩散） 水、离子、单糖、核苷酸
基因信息传递
细胞生物学教研室 方瑾
DNA
核苷酸顺序
转录
RNA 翻译
蛋白质 氨基酸顺序
细胞核 DNA复制 RNA合成（转录） 蛋白质合成（翻译） 基因表达调控
细胞核
The Cell Nucleus
细胞核的出现是细胞进化的重要标志，有无 细胞核是真核细胞与原核细胞的根本区别。 进化意义：
1.保护DNA，免受胞质机械运动影响 2.使基因表达的两步在不同的时间和空间进行
大分子通过主动转运过程完成运输 ➢ 蛋白质、RNA ➢ 选择性： 孔径大小可调 信号识别，消耗能量 双向性
A 亲核蛋白的核输入
被转运成分
核定位信号 NLS ： 4-8 碱性氨基酸序列 ✓ 指导亲核蛋白入核 ✓ 入核后不被切除
输入蛋白受体 输入蛋白 importin
定位: 细胞质基质 功能: 结合 核孔复合体
1.染色体（质）的组成
（1）染色体 DNA
一个真核细胞单倍染色体组中所含的全部遗传信 息叫做一个基因组
1986年由美国生物学家杜伯克首次提出 1990年10月美国投资30亿美元启动计划
预计15年完成
主要内容 1.用5-10年的时间绘制23对染色体的图谱 2.用15年时间测定所有染色体的DNA序列
国际化研究项目 美国、英国、日本、法国、德国
1993 我国启动“中华民族基因组中若干位点基因 结构的研究”项目
1997 我国启动“重大疾病相关基因的定位、克隆、 结构与功能研究”项目
1999.7 我国注册承担人类基因组1%测序任务 2000.3 我国科学家完成3号染色体测序 2000.6 美国、英国宣布人类基因组草图完成 2001.2 《SCIENCE》、《NATURE》杂志正式发表
✓ 脂类：与内质网种类相似，含量有差别
结构：外核膜
内核膜 核纤层 核周隙 核孔
1.外核膜：
✓面向胞质,与糙面内质网（rER）膜连续 ✓有核糖体（Ri）附着 ✓外表面分布有细胞骨架 - 中间纤维、微管
维持细胞核形态
2.内核膜：
✓面向核质，与外核膜平行 ✓有特殊蛋白结合核纤层
3.核周隙 perinuclear space
中度重复序列
重复次数101-105 非编码序列：基因调控 编码序列：rRNA,tRNA,组蛋白,核糖体蛋白
高度重复序列
重复次数 ＞105， 非编码，维系染色体结构 - 端粒、着丝粒
功能性染色体
A 能够进行自我复制
复制源（replication origin）(多个)
B 分裂时两拷贝分离
着丝粒（centromere）(1源自文库)