细胞生物学细胞核和染色体
细胞生物学翟中和编 第十章 细胞核与染色体
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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
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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
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核被膜结构
外核膜
核周隙 内核膜
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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。
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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。
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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。
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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。
翟中和细胞生物学第十章总结2（名词解释）
第十章细胞核与染色体1.细胞核：真核细胞中由双层膜所包被的，包含由DNA、组蛋白等组织而成的染色质的细胞器，是细胞内储存遗传物质的场所，也是基因组复制、RNA合成和加工、核糖体组装的场所。
它是细胞内最大的细胞器，真核生物的细胞都有细胞核，只有成熟的红细胞和植物成熟的筛管没有细胞核。
核膜上有核孔及其环状结构形成核孔复合体，它与大分子物质的运输有关。
2.核被膜：真核细胞内细胞质与细胞核之间由双层膜构成，分别称为外核膜与内核膜。
双层核膜上镶嵌有核孔复合体，能选择性地运输核内外物质。
内膜面向核质，内、外膜间有20~40nm的透明空隙，称为核周间隙，膜上有核孔。
3.核被膜的功能：一方面，核被膜构成了核、质之间的天然选择性屏障，将细胞分成核与质两大结构与功能区域，使得DNA复制、RNA转录与加工在核内进行，而蛋白质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与信息交流。
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。
4.内、外核膜各有特点：①外核膜表面常附有核糖体颗粒，且常常与糙面内质网相连续，使核周间隙与内质网腔彼此相通、从这种结构上的联系出发，外核膜可以被看作是糙面内质网的一个特化区域。
②内核膜表面光滑，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，即核纤层。
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）。
5.核纤层：位于核膜内侧，由核纤层蛋白组成的纤维状网络结构。
在与核质相邻的核膜内表面有一层厚30～160nm的网络状蛋白质，叫核纤层，对核被膜起支撑作用。
核纤层由3种分子量为6～7万道尔顿的多肽亚单位α、β、γ所组成，核纤层纤维的直径约10 nm，属于中间纤维的一种，其中β亚基与内核膜的特异受体蛋白相结合，α、γ亚单位与β相连接，而α、γ又同染色质的特定部分相结合。
《细胞生物学》题库参考答案
《细胞生物学》题库参考答案第九章细胞核与染色体一、名词解释1、亲核蛋白一般都含有特殊的氨基酸序列，这些内含的特殊短肽保证了整个蛋白质能够通过核孔复合体被转运到细胞核内，这段具有“定向”，“定位”作用的序列被命名为核定位序列或核定位信号(NLS)。
2、染色质是指间期细胞核内由DNA，组蛋白，非组蛋白以及少量RNA组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。
染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。
3、二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双盘旋结构。
4、非组蛋白主要是指染色体上与特异DNA序列相结合的蛋白质，所以又称序列特异性DNA 结合蛋白。
5、核型是指染色体在有丝分裂中期的表型，包括染色体数目、大小、形态特征等。
6、用核酸酶与高盐溶液对细胞核进行处理，将DNA、组蛋白和RNA抽取后发现核内仍残留有纤维蛋白的网架结构，将其称之为核基质。
因为它的基本形态与胞质骨架很相似，又与胞质骨架体系有一定的联系，因此也称为核骨架。
7、一个生物储存在单倍染色体组中的总遗传信息，称为该生物的基因组(genome)。
8、常染色质(euchromatin)是指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。
9、异染色质(heteromatin)是指核内染色质纤维折叠压缩程度高，处于聚缩状态，用碱性染料染色时着色深的那些染色质。
10、结构异染色质(constitutive heterochromatin)是指各种类型的细胞，除复制期以外，在整个细胞周期均处于聚缩状态，DNA包装比在整个细胞周期中基本没有较大变化的异染色体。
11、兼性异染色质(facultative heterochromatin)是指某些细胞类型或一定的发育阶段，原来的常染色质聚缩，并丧失基因转录活性，变为异染色质。
12、端粒酶(telomerase)是一种核糖核蛋白复合物，具有逆转录酶的性质，一物种专一的内在的RNA作模板，把合成的端粒重复序列在加到染色体的3′端。
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
医学细胞生物学第八章细胞核和染色体
细胞核和染色体是细胞中关键的组成部分，负责控制细胞的生物学活动和遗 传信息的传递。本章将深入探讨细胞核的结构和功能，以及染色体的重要性 和组成。
细胞核的结构和功能
核膜和核孔复合物
细胞核由双层核膜包围，核孔复合物允许物质在细胞核和细胞质之间交换。
染色质和核仁
染色质是细胞核中的DNA和蛋白质组成的复合物，核仁负责合成和组装核糖体。
染色体重排是染色体的结构改变，可以导致遗传疾病和基因缺失或重复。
染色体突变
染色体突变是染色体DNA序列的改变，可以导致遗传疾病和异常发育。
遗传咨询和筛查
遗传咨询和筛查是预防和治疗遗传疾病的重要手段，有助于辅助家庭做出更好的决策。
细胞核和染色体的研究方法
1 染色体制备和染色
染色体制备和染色技术可 以用于研究染色体的形态 和结构。
2 原位杂交
原位杂交是通过探针与特 定DNA序列结合来研究染 色体上的基因和染色体结 构。
3 核酸测序
核酸测序技术可以揭示 DNA序列的细节，从而进 一步研究基因和染色体的 功能。
本章小结和要点总结
本章介绍了细胞核和染色体的关键概念和重要性，包括结构和功能，基因表 达调控，复制和分离，遗传疾病，以及研究方法。
染色体复制
染色体复制是细胞分裂前的重要 步骤，确保每个子细胞都获得完 整的染色体组。
染色体分离
染色体分离发生在有丝分裂和减 数分裂过程中，确保每个细胞获 得正确的染色体数量。
有丝分裂纺锤体
有丝分裂纺锤体是分离染色体的 关键结构，通过纺锤体纤维将染 色体引导到正确的位置。
染色体变异与遗传疾病
染色体重排
转录和基因表达
细胞核是转录的场所，负责合成RNA分子从而实现基因表达。
细胞生物学第10章2细胞核与染色体
多线染色体
◆存在于双翅目昆虫的幼虫组织细胞、某些植 物细胞
◆多线染色体的来源：核内有丝分裂
◆多线染色体的带及间带：
带和间带都含有基因，可能“管家”基因 (housekeeping gene) 位于间带, “奢侈”基因 (luxury gene)
◆多线染色体与基因活性：胀泡是基因活跃转 录的形态学标志
Structure of the nucleolus
二、核仁的功能
核仁是细胞制造核糖体的装置。 ◆rRNA的合成 ◆rRNA前体的加工 ◆参与核糖体大小亚基的装配 ◆控制蛋白质合成的速度
rRNA基因转录的形态及组织特征
组织特征位于NORs的rDNA是rRNA的信 息来源。
形态特征:“圣诞树”样结构。
内部着丝粒蛋白INCENP(inner centromere
protein) 染色单体连接蛋白clips(chromatid linking proteins) roteins)
着 丝 粒 与 动 粒
染 色 体 主 要 结 构
二.染色体DNA的三种功能元件 （functional elements）
第三节 染色体
●中期染色体的形态结构 ●染色体DNA的三种功能元件（functional elements） ●巨大染色体（giant chromosome）
一.中期染色体的形态结构
中期染色体的典型形态 类型 染色体的主要结构
染 色 体 的 电 镜 照 片
类型
中着丝粒染色体(metacentric chromosome) 近（亚）中着丝粒染色体
活性染色质是具有转录活性的染色质 活性染色质的核小体发生构象改变，具
有疏松的染色质结构，从而便于转录调 控因子与顺式调控元件结合和RNA 聚合 酶在转录模板上滑动。 非活性染色质是没有转录活性的染色质
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
细胞生物学中的细胞核与染色质结构与功能解析
细胞生物学中的细胞核与染色质结构与功能解析细胞是生命活动的基本单位，它包含着各种组织和器官所需的遗传信息和调控系统。
细胞核和染色质是细胞中至关重要的组成部分，具有重要的结构和功能。
本文将从细胞核和染色质的结构及其功能两个方面进行解析。
一、细胞核结构与功能细胞核是细胞中最显著的特征之一，其位于细胞的中央，由核膜、核孔、染色质和核仁等多个部分组成。
1. 核膜核膜是细胞核的外层包膜，由两层磷脂双分子层构成。
核膜具有许多核孔，这些核孔能够使细胞质和细胞核内的物质相互传递，起到信息交流和物质运输的作用。
2. 核孔核孔是核膜上的小孔道，通过它，细胞质和细胞核内的物质可以进行通讯和交换。
核孔由许多核孔复合体组成，其中包括核蛋白和核孔蛋白。
核孔蛋白负责物质的选择性进出，保证细胞核内外的物质交流的有序进行。
3. 染色质染色质是细胞核内的一种复杂的物质，是由DNA、蛋白质和RNA 等组成的纤维状结构。
染色质是遗传信息的载体，其在细胞分裂和基因转录调控等方面发挥着重要的作用。
4. 核仁核仁是细胞核中最明显的结构，具有多个核仁小体组成。
核仁是蛋白质的合成和RNA的转录的主要场所，也是核糖体的组装和合成的地方。
细胞核作为细胞的控制中心，具有许多重要的功能，包括遗传物质的保存与遗传信息的传递、调控基因的表达以及参与细胞分裂等。
它的重要性不仅体现在个体发育和生殖过程中，还在许多疾病的形成和发展中发挥着重要的作用。
二、染色质结构与功能染色质是细胞核中的主要成分之一，是由DNA、RNA和蛋白质等组成的复杂结构。
它是遗传信息的载体，不仅包含着基因，还参与基因的调控和表达。
1. DNADNA是 DNA排列在线粒体中；这些线粒体被认为最可能与DNA 有关。
目前，没有确定真正的体线粒体基因组的图。
唯一已经被证实有线粒体基因组的一个真核细胞来自Parasitoid wasp ，在这里，我们制定一个特定的，绝对、核因，原线粒体后代的线粒体基因组。
细胞生物学第八章 细胞核与染色体 复习题
第八章细胞核与染色体复习题本章的基本内容：1.核被膜与和孔复合体2.染色质与染色体3.核仁4.核基质学习要求：掌握细胞核各个部分的结构与功能（核膜、和孔复合体、染色质与染色体、核仁和核基质），理解染色质与染色体间的互变和染色质结构与基因转录间的关系，了解与细胞核有关的一些常用实验技术。
基本概念：核纤层：是位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维蛋白网络。
核纤层由一至三种核纤层蛋白多肽组成。
在细胞周期过程中，核纤层伴随着核纤层蛋白的磷酸化和去磷酸化而发生着解体和重建的变化。
核孔复合体：是镶嵌在内外核膜融合出形成的和孔上、直径约为120~150nm的一种复杂结构。
他是核质之间物质交换的双向选择性通道。
核定为信号：指亲和蛋白具有的、能保证其整个蛋白质分子通过核孔复合体而转运到细胞核内的一段特殊氨基酸序列。
第一个被确定序列的核定位信号来自猴肾病毒SV40的T抗原。
核质蛋白：是一种大分子五聚体、耐热的可溶性蛋白质。
最早由Laskey等人于1978年在非洲爪蟾卵母细胞的核中大量存在。
核质蛋白经水解可分为两部分，五聚体的核心是抗蛋白酶的，而每条尾巴则为蛋白酶敏感区。
如果五聚体的尾巴全部消化掉，则这种蛋白质不能进入细胞核中；若注射入细胞核中，也不被转运而留在核中；但只要留有一条尾巴。
即能积累于核中。
核质蛋白对DNA与组蛋白组装成核小体是必不可少的。
若缺少核质蛋白质，DNA与组蛋白在组装过程中会产生沉淀而不能形成正常核小体。
核质蛋白的作用在于即能促进组蛋白与DNA的相互作用，又可避免DNA与组蛋白间因强静电吸引而形成非特异性结合的不溶性聚合物。
但它本身并不参与核小体的组成。
染色质：建起细胞核中的DNA与蛋白质形成的复合物，其基本单位是以组蛋白八聚体为核心、DNA环绕其外两周所形成的核小体结构。
他在有丝分裂时浓缩成染色体。
核定位信号：指亲核蛋白具有德、能保证其整个蛋白质分子通过核孔复合体而转运到细胞核内的一段特殊氨基酸序列。
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。
细胞生物学-细胞核与染色体思维导图知识大纲
细胞核与染色体10.1 细胞核概述一、细胞核的概念细胞核是真核细胞内最大、最重要的细胞器，是真核细胞中遗传信息储存的场所，是真核细胞与原核细胞最根本的区别。
除极少数高度特化的细胞外，真核细胞均具有细胞核。
例外高等植物韧皮部成熟的筛管细胞哺乳动物成熟的红细胞二、细胞核的组成核被膜、染色质/染色体、核仁、核基质三、细胞核的功能细胞核是真核生物遗传物质的主要储存场所，是细胞遗传与代谢的调控中心。
细胞核通过复制、分裂将遗传信息传递给子细胞。
细胞核中还进行遗传信息的转录，进行初始转录产物的加工，并经由核孔进入细胞质中转译，以此调控细胞的生命活动。
四、细胞核的意义真核细胞与原核细胞最大的区别即含有完整的细胞核，使遗传物质与细胞质相分离。
遗传物质的复制在细胞核中进行，而遗传物质的表达则拥有严格的阶段性与区域性，受到多个层次的调控，这对于真核细胞复杂的生命过程至关重要。
10.2 核被膜一、核被膜的概念核被膜是指包被于细胞核最外层的，分离核、质的界膜。
能够选择性控制物质进出细胞核，分为内外两层。
核被膜的组成核被膜的组成：外膜、核周腔、内膜、核纤层、核孔二、核被膜的功能（1）核被膜将细胞分为核、质两大功能区域，使遗传信息的表达具有严格的阶段性与区域性，避免核、质之间相互干扰，同时起到保护遗传物质的作用。
（2）核被膜构成核、质间选择性屏障，细胞核通过核孔复合体调控核、质间物质运输与信息交流。
三、核被膜周期性解体与重建真核细胞有丝分裂时，核被膜于前期解体，末期重现，进行规律性的解体与重建。
（1）有丝分裂前期：核被膜非随机、有区域特异性的解体，形成单层膜泡，核孔复合体消失，核纤层去组装。
（2）有丝分裂末期：核被膜围绕染色体重建，旧核膜与膜泡参与这一过程。
首先附着于染色体表面，并相互融合形成双层核膜，同时膜上的某些功能区域相互融合，与蛋白质组装形成核孔复合体。
（3）核被膜的解体与重建受到细胞促进成熟因子（MPF）的调控，与核纤层蛋白、核孔复合体蛋白磷酸化与去磷酸化有关。
(细胞生物学(王金发版)章节总结)第十一章 细胞核与染色体
第十一章细胞核与染色体11.1细胞核概述11.1.1细胞核的结构组成、特性11.1.2细胞核物质的运输11.1.3分子伴侣11.2染色质与染色体11.2.1染色质结构与组装11.2.2染色体结构与组装11.3细胞核其它结构11.3.1核仁11.3.2基质11.1细胞核概述11.1.1细胞核的结构组成、特性（1）细胞核功能储存遗传物质，进行遗传物质的传递；基因的选择性表达，控制细胞的新陈代谢。
（2）细胞核组成①核被膜由外核膜、核周腔、内核膜、核孔复合体、核纤层组成。
外核膜与ER 连续，表面有核糖体；核周腔充满不定型物质；内核膜下为核纤层，支撑核膜，形成一定的形态；核孔复合体由很多核孔蛋白组成，控制物质运输。
核膜一方面作为保护性屏障，将DNA隔离与单独的空间内，有利于DNA 的复制、转录、mRNA的加工等过程不受细胞内的活动的影响，保证了核的正常功能；另一方面，作为染色体的定位和酶分子的支架，保证了细胞核内各项活动的有序性。
②DNA纤维（见下）③核仁（见下）④核基质（见下）⑤核质11.1.2细胞核物质的运输（1）核孔复合体由多拷贝的核孔蛋白组成的蛋白复合体。
中央运输蛋白、环形辐条、胞质环、胞质纤维、核质环、核蓝、内辐条环、外辐条环、近侧纤维。
（2）运输特性被动运输、主动运输。
核孔的大小可调节，运输具有双向性。
主动运输需信号肽。
（3）运输机制①向内运输机制运输物质：核蛋白。
运输机制：核定位信号，位于多肽序列的任何部分，不被切割掉；输入蛋白；核孔复合体作用。
运输流程：输入蛋白α亚基及输入蛋白β亚基与核蛋白结合为一个复合物，其中α亚基与核蛋白的核定位信号相结合，而输入蛋白β亚基与核孔复合体相互作用，介导复合物入核，这一过程需要ATP；复合物进入核质后，结合一种称为Ran的GTPase，Ran-GTP与β亚基相互作用，导致复合体的解体，α亚基和β亚基-Ran-GTP重新回到细胞质，然后在细胞质的Ran-GTP激活蛋白的作用下，GTP水解，将β亚基释放，重新结合α亚基即可再次运输核蛋白，而Ran-GDP则通过NPC进入核质，在核内Ran核苷酸交换因子的作用下，重新形成Ran-GTP。
细胞生物学-8细胞核与染色体-01
学习要求
1、掌握细胞核（包括核膜与核孔复合体、染 色质与染色体、核仁与核基质） 2、理解染色质与染色体间的互变和染色质结 构与基因转录间的关系 3、了点为细胞核各部分的结构与功能， 及其相关的生命过程 2.本章难点为核孔复合体的结构与功能、染 色质和染色体的结构、巨大染色体、染色 质结构与基因转录、核基质与核体的知识
细胞核的形态结构
细胞核(nucleus)与染色体(chromosome)
●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
●细胞核的结构组成： 核被膜(nuclear envelope)与核孔复合体(NPC） 染色质（chromatin） 染色体 (chromosome )
组蛋白的功能
◆核小体组蛋白(nucleosomal histone),
包括H2A、H2B、H3和H4, 作用是与DNA
组装成核小体
◆H1不参加核小体的组建, 在构成核小体时
起连接作用,并赋予染色质以极性。
组蛋白的化学修饰
虽然组蛋白分子的氨基酸序列是高度
保守的，也会进行一些化学修饰，如
酰基化、甲基化、磷酸化，以及ADP核
核孔复合物的功能
核孔运输特点
◆被动运输 ◆主动运输 ●信号引导
●双向性
通过核孔复合体物质运输的功能示意图（引自B.Talcott等，1999）
核孔的运输作用
核孔的被动运输
• 1965年，Ccarl Feldherr 将各种不同大小 的金颗粒注射到变形虫的细胞质中，然后 检查这些颗粒进入细胞核的情况，发现∶ 小的金颗粒很快进入了细胞核，但体积越 大进入的速度就越慢，大于10nm的金颗粒 就进不了细胞核，由此推测∶核孔可作为 水性的运输通道，允许小分子的物质自由 扩散出入细胞核
细胞生物学-细胞核与染色体
（一） 核被膜的结构(Structure of the Nuclear Envelope)
◆外核膜 ◆内核膜
◆核纤层
◆核周间隙 ◆核孔复合体
核纤层
核纤层由核纤肽（lamin）构成，是一类中间纤维。核纤层 的作用有以下两个方面： 1．保持核的形态 2．参与染色质和核的组装
（二）核被膜在细胞周期中的崩解与装配
核酸酶
DNA合成 RNA合成
切割DNA和/或RNA
DNA连接酶
Poly-A聚合酶 DNA甲基化酶 拓扑异构酶 螺旋去稳定酶
作用于染色质蛋白的酶
在DNA复制和修复时进行DNA连接
在mRNA3＇添加poly A尾 DNA甲基化 将超螺旋DNA转变成松弛型 DNA解旋, 形成稳定的单链 蛋白质切割 组蛋白乙酰化和去乙酰化 组蛋白和非组蛋白的磷酸化 组蛋白甲基化
10nm
被动运输（passive transport）
小于10nm的分子自由出入
主动运输（active transport）
具有入核信号的蛋白的入核 RNA分子 核糖核蛋白颗粒出核
2. 通过核孔复合体的主动运输 生物大分子的核质分配如亲核蛋白的核输入，RNA分子及RNP颗粒的核输出，在 细胞核功能活性的控制中起非常重要的作用。
核定位信号(nuclear localization signals , NLS)
核蛋白输入机理
（ 1 ）亲核蛋白通过 NLS 识别 importinα ，与可溶性 NLS 受体 importinα/ improtinβ异二聚体结合，形成转运复合物；
（2）在importinβ 的介导下，转运复合物与核孔复合体的胞质纤
NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件，某种亲核蛋白是否被转运入核还受到 其它因素的影响。
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。
细胞生物学中的细胞核和染色体分析技术
细胞生物学中的细胞核和染色体分析技术在细胞生物学中，细胞核和染色体是研究细胞结构和功能的重要组成部分。
细胞核是细胞的控制中心，包含着遗传物质DNA，而染色体则是DNA的载体。
细胞核和染色体的分析技术在研究细胞的发育、分化和疾病治疗等方面发挥着重要作用。
本文将介绍细胞核和染色体的结构与功能，并探讨目前常用的细胞核和染色体分析技术。
一、细胞核的结构与功能细胞核是真核细胞中一个重要的器官，具有多种功能。
细胞核由核膜、核孔、染色质和核仁组成。
1. 核膜：细胞核外被一个双层薄膜所包围，称为核膜。
核膜具有多个核孔，通过核孔可以实现核质之间和核质与细胞浆之间的物质交换。
2. 核孔：核孔是核膜上的孔道结构，是细胞核与胞质之间物质交换的通道。
通过核孔可以实现RNA从细胞质进入到细胞核内以及蛋白质从细胞核出入到细胞质中。
3. 染色质：染色质是细胞核中的主要成分，也是DNA的载体。
染色质在非分裂情况下存在于细胞核中，由DNA、蛋白质和RNA组成。
染色质在细胞分裂时会更加显著，形成染色体。
4. 核仁：核仁是细胞核中的一个小体结构，由核糖体RNA和蛋白质组成。
核仁在蛋白质合成中起到重要的作用。
细胞核是细胞的控制中心，参与了基因的表达、细胞分裂和生长发育等重要过程。
细胞核通过RNA合成和修饰、染色质的组织和调控以及DNA的复制和修复等过程实现了细胞功能的调控与表达。
二、染色体的结构与功能染色体是细胞核中的DNA和相关蛋白质组成的结构，可见于细胞分裂时。
染色体具有多种功能，包括遗传信息的传递和稳定性的维护等。
1. 染色体的结构：染色体由两条相同的染色单体连接在一起，成为姐妹染色单体，中间有一个由蛋白质组成的连接部分被称为着丝粒。
染色体的两端则为端粒，起到保护染色体稳定性的作用。
2. 染色体的功能：染色体主要用于遗传信息的传递和稳定性的维护。
染色体携带了细胞的全部遗传信息，包括基因的顺序和组织方式。
在细胞分裂过程中，染色体会复制并均匀分配给两个子细胞，确保子细胞遗传信息的一致性。
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• 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
• 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)
细胞生物学细胞核和染色体
细胞生物学细胞核和染色体
核孔复合体——结构模型
• 胞质环(cytoplasmic ring)，外环，上有8条短纤维对称分布， 伸向胞质
• 核质环(nuclear ring)，内环，连有8条细长的纤维，末瑞形成 一个直径为60 nm的小环(由8个颗粒构成)——捕鱼笼(fish trap) 样的结构，也称为核篮(nuclear basket)
• 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
细胞生物学细胞核和染色体
核被膜与核孔复合体
• 核被膜 • 核孔复合体
细胞生物学细胞核和染色体
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
核被膜——功能，崩解与装配
• 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
细胞生物学细胞核和染色体
核孔复合体——功能
细胞生物ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ细胞核和染色体
核孔复合体——功能
细胞生物学细胞核和染色体
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
transporter
细胞生物学细胞核和染色体
核孔复合体——结构模型
细胞生物学细胞核和染色体
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
• 辐(spoke)：由核孔边缘伸向 中心，呈辐射状八重对称 - 柱状亚单位(column subunit) - 腔内亚单位(luminal subunit) - 环带亚单位(annular subunit)
• 中央栓(central plug)，位于核
孔的中心，呈颗粒状或棒状，
中央颗粒(central granule)，
• 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)
细胞生物学细胞核和染色体
核被膜——崩解与装配
细胞生物学细胞核和染色体
核孔复合体
• 所有的真核细胞，从酵母到人，间期细胞核普遍存在核孔复 合体(nuclear pore complex, NPC)
• 核孔复合体在核被膜上的数量、分布密度与分布形式随细胞 类型、细胞核的功能状态而有很大的差异，转录功能活跃的 细胞核孔复合体数量较多。典型3000-4000个，10-60个/μm2
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
细胞生物学细胞核和染色体
• 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
• 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
细胞生物学细胞核和染色体
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
细胞生物学细胞核和染色体
核孔复合体——主动运输
• 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