细胞核与染色质-文档资料
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
入核——蛋白质， 出核——RNA、 核酸核蛋白复合体(RNP) 。
双功能：
被动扩散——离子、小分子等（直径<10 nm） 主动运输——亲核蛋白输入、RNA及RNP输出等。
15
16
核孔复合体的主动运输
高度选择性：
运输颗粒直接10-20nm，且大小可调节 需要消耗ATP的信号识别与载体介导的过程 具有饱和动力学特征
双向性：
核输入：DNA复制转录、染色体构建和核糖体亚单位组装等所需 的各种因子
核输出：RNA，组装好的核糖体亚单位等
亲核蛋白（karyophilic protein）：
细胞质内合成，进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质 可停留于核内，也可穿梭于核、质之间 含有核定位信号( nuclear localization signal，NLS)
17
核输入
核定位序列验证试验 18
第一个被鉴定的NLS：猴肾病毒的T抗原
Wild-type: T-antigen in nucleus
Mutant-type: T-antigen in cytosol
19
亲核蛋白通过NPC的主动运输
20
核输出
• CRM1 识别 NES（核输出信号） 从而介导出核， • CRM1 与 Cargo 的结合也是受到Ran-GTP 活性的调控， • CRM1 像 Importin 一样，可以与 NPC 直接结合，
23
薄层网状结构的核纤层
24
第二节、染色质 (chromatin)
10
（一）结构模型
核孔复合体结构模型
结构组分：
1. 胞质环：位于核孔边缘的胞质面一侧，又称外环；
2. 核质环：位于核孔边缘的核质面一侧，又称内环；
3. 辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称的纤维；
4. 栓：又称中央栓。位于核孔中心，呈颗粒状或棒状(有争议)。
11
胞质面结构
12
核质面结构：篮状复合体
调控核内外的物质交换和信息交流——核孔复合体 结构组分：
双层核膜、核孔复合体和核纤层
4
一、核 膜
5
（一）核 膜 结 构
1. 内层核膜(inner nuclear membrane), 2. 外层核膜(outer nuclear membrane), 3. 核周间隙(perinuclear space), 4. 外层核膜与内质网相通，常带有核
大小： 约占细胞总体积的10%
数目： 一般一个：大多数生物体细胞中都是一个 有的多个：植物个体发育过程中的多数胚乳核，草履虫 等原生动物；人的骨胳肌细胞中的细胞核可达数百个。
3
第一节、核被膜
细胞核与细胞质之间的界膜 功能：
核、质之间的天然选择屏障：核酸复制、转录和加工 在核内，蛋白质翻译在细胞质中
高分辨率扫描电镜观察NPC
9
• 1949-1950年，Callan和Tomlin发现， • 一个典型的哺乳动物细胞核上约3000-4000个， • 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fish-trap， • 核质交换的双向、选择性、亲水通道。
糖体， 5. 内核膜光滑，无核糖体，内贴核纤
层，借助核纤层蛋白B受体(Lamin B receptor, LBR)等与核纤层连接， 6. 内外膜平行，融合处形成核孔 (nuclear pore), 核孔处镶嵌着核孔复 合体（nuclear pore complex, NPC）
6
（二）核膜的崩解和组装
• 由RNA聚合酶Ⅰ转录的rRNA, 在核仁中合成，形成核糖体 亚基后以RNP形式被运出核外，
• 由RNA聚合酶Ⅲ转录的5sRNA和tRNA, 由蛋白介导出核， • 由RNA聚合酶Ⅱ转录的核内异质RNA（hnRNA）, 加帽、
加尾、剪切加工后形成成熟的mRNA出核。
21
三、核纤层 (nuclear lamina)
控机制，其中，至少有多个核孔复合体蛋白、内层核膜上的 LaminB 受体以及核纤层蛋白等都被磷酸化。
7
—组装
1. 有丝分裂中期到后期，激酶失活，磷酸化的核膜、核孔、 核纤层成分去磷酸化，激活核膜重建，
2. 核膜成分与染色体结合，膜泡融合，其中，Lamin、 Lamin B 受体等都可以与DNA直接或间接结合，
第十一章 细胞核与染色质
第一节 核被膜 第二节 染色质 第三节 染色质的复制与表达 第四节 染色体 第五节 核仁与核体 第六节 核基质
1
细胞核截面图
2
细胞核的分布、形态、大小、数目
分布： 绝大多数真核生物细胞中； 例外：哺乳动物的成熟的红细胞，高等植物成熟的筛管 细胞等极少数的细胞。
形态： 球形或者卵形或圆形
3. 核孔形成，核孔复合体装配， 4. 核纤层形成，细胞核体积增大， 5. Ran-GTP、Ran-GTP 修饰因子等在核膜重建中起到重要
作用。
8
二、核孔复合体 (Nuclear Pore Complex，NPC)
NPC 经典研究手段: ✓树脂包埋超薄切片， ✓负染色技术， ✓冷冻蚀刻。
冷冻蚀刻电镜技术观察NPC
13
百度文库 （二）组成成分
gp210
介导核孔复合体与核被膜的链接， 提供NPC组装起始位点
介导内、外核膜融合形成核孔
核孔蛋白
介导核、质交换功能
疏水性N端区：直接参与核质交换 p62
C端区：疏水性7肽重复序列， 稳定p62分子
30多种不同的多肽，1000多个蛋白质分子。
14
（三）功 能
NPC的功能特点 双向性：
——崩解
1. 有丝分裂早前期，核膜崩解，是一个受调控的过程，Cdk1， PKC，
2. 染色体凝集， 3. 核孔复合体解散， 4. 核纤层解聚， 5. 双层核膜膜泡化，以膜泡或膜片的形式分散到细胞质中， 6. 内层核膜蛋白也随膜成分分散于细胞质中。 7. 在核膜崩解中，核膜成分中的蛋白质被磷酸化是最主要的调
22
核纤层由核纤肽（lamin）构成，核纤肽是一类中间纤维， 分为A、B、C三型。带NLS(核定位信号);
Lamin A/C的表达：具有组织与发育时期的特异性； Lamin B：所有哺乳动物细胞均有表达。
功能：
1、结构支撑，保持核的形态与大小 2、调节基因表达， 3、调节DNA修复——Lamin A 4、与细胞周期相关——解聚和重组装
双功能：
被动扩散——离子、小分子等（直径<10 nm） 主动运输——亲核蛋白输入、RNA及RNP输出等。
15
16
核孔复合体的主动运输
高度选择性：
运输颗粒直接10-20nm，且大小可调节 需要消耗ATP的信号识别与载体介导的过程 具有饱和动力学特征
双向性：
核输入：DNA复制转录、染色体构建和核糖体亚单位组装等所需 的各种因子
核输出：RNA，组装好的核糖体亚单位等
亲核蛋白（karyophilic protein）：
细胞质内合成，进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质 可停留于核内，也可穿梭于核、质之间 含有核定位信号( nuclear localization signal，NLS)
17
核输入
核定位序列验证试验 18
第一个被鉴定的NLS：猴肾病毒的T抗原
Wild-type: T-antigen in nucleus
Mutant-type: T-antigen in cytosol
19
亲核蛋白通过NPC的主动运输
20
核输出
• CRM1 识别 NES（核输出信号） 从而介导出核， • CRM1 与 Cargo 的结合也是受到Ran-GTP 活性的调控， • CRM1 像 Importin 一样，可以与 NPC 直接结合，
23
薄层网状结构的核纤层
24
第二节、染色质 (chromatin)
10
（一）结构模型
核孔复合体结构模型
结构组分：
1. 胞质环：位于核孔边缘的胞质面一侧，又称外环；
2. 核质环：位于核孔边缘的核质面一侧，又称内环；
3. 辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称的纤维；
4. 栓：又称中央栓。位于核孔中心，呈颗粒状或棒状(有争议)。
11
胞质面结构
12
核质面结构：篮状复合体
调控核内外的物质交换和信息交流——核孔复合体 结构组分：
双层核膜、核孔复合体和核纤层
4
一、核 膜
5
（一）核 膜 结 构
1. 内层核膜(inner nuclear membrane), 2. 外层核膜(outer nuclear membrane), 3. 核周间隙(perinuclear space), 4. 外层核膜与内质网相通，常带有核
大小： 约占细胞总体积的10%
数目： 一般一个：大多数生物体细胞中都是一个 有的多个：植物个体发育过程中的多数胚乳核，草履虫 等原生动物；人的骨胳肌细胞中的细胞核可达数百个。
3
第一节、核被膜
细胞核与细胞质之间的界膜 功能：
核、质之间的天然选择屏障：核酸复制、转录和加工 在核内，蛋白质翻译在细胞质中
高分辨率扫描电镜观察NPC
9
• 1949-1950年，Callan和Tomlin发现， • 一个典型的哺乳动物细胞核上约3000-4000个， • 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fish-trap， • 核质交换的双向、选择性、亲水通道。
糖体， 5. 内核膜光滑，无核糖体，内贴核纤
层，借助核纤层蛋白B受体(Lamin B receptor, LBR)等与核纤层连接， 6. 内外膜平行，融合处形成核孔 (nuclear pore), 核孔处镶嵌着核孔复 合体（nuclear pore complex, NPC）
6
（二）核膜的崩解和组装
• 由RNA聚合酶Ⅰ转录的rRNA, 在核仁中合成，形成核糖体 亚基后以RNP形式被运出核外，
• 由RNA聚合酶Ⅲ转录的5sRNA和tRNA, 由蛋白介导出核， • 由RNA聚合酶Ⅱ转录的核内异质RNA（hnRNA）, 加帽、
加尾、剪切加工后形成成熟的mRNA出核。
21
三、核纤层 (nuclear lamina)
控机制，其中，至少有多个核孔复合体蛋白、内层核膜上的 LaminB 受体以及核纤层蛋白等都被磷酸化。
7
—组装
1. 有丝分裂中期到后期，激酶失活，磷酸化的核膜、核孔、 核纤层成分去磷酸化，激活核膜重建，
2. 核膜成分与染色体结合，膜泡融合，其中，Lamin、 Lamin B 受体等都可以与DNA直接或间接结合，
第十一章 细胞核与染色质
第一节 核被膜 第二节 染色质 第三节 染色质的复制与表达 第四节 染色体 第五节 核仁与核体 第六节 核基质
1
细胞核截面图
2
细胞核的分布、形态、大小、数目
分布： 绝大多数真核生物细胞中； 例外：哺乳动物的成熟的红细胞，高等植物成熟的筛管 细胞等极少数的细胞。
形态： 球形或者卵形或圆形
3. 核孔形成，核孔复合体装配， 4. 核纤层形成，细胞核体积增大， 5. Ran-GTP、Ran-GTP 修饰因子等在核膜重建中起到重要
作用。
8
二、核孔复合体 (Nuclear Pore Complex，NPC)
NPC 经典研究手段: ✓树脂包埋超薄切片， ✓负染色技术， ✓冷冻蚀刻。
冷冻蚀刻电镜技术观察NPC
13
百度文库 （二）组成成分
gp210
介导核孔复合体与核被膜的链接， 提供NPC组装起始位点
介导内、外核膜融合形成核孔
核孔蛋白
介导核、质交换功能
疏水性N端区：直接参与核质交换 p62
C端区：疏水性7肽重复序列， 稳定p62分子
30多种不同的多肽，1000多个蛋白质分子。
14
（三）功 能
NPC的功能特点 双向性：
——崩解
1. 有丝分裂早前期，核膜崩解，是一个受调控的过程，Cdk1， PKC，
2. 染色体凝集， 3. 核孔复合体解散， 4. 核纤层解聚， 5. 双层核膜膜泡化，以膜泡或膜片的形式分散到细胞质中， 6. 内层核膜蛋白也随膜成分分散于细胞质中。 7. 在核膜崩解中，核膜成分中的蛋白质被磷酸化是最主要的调
22
核纤层由核纤肽（lamin）构成，核纤肽是一类中间纤维， 分为A、B、C三型。带NLS(核定位信号);
Lamin A/C的表达：具有组织与发育时期的特异性； Lamin B：所有哺乳动物细胞均有表达。
功能：
1、结构支撑，保持核的形态与大小 2、调节基因表达， 3、调节DNA修复——Lamin A 4、与细胞周期相关——解聚和重组装