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1 第十二章间期细胞核和染色体

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4 细胞核为最大的细胞器 ; 细胞核的数量 大小 : 一般一个细胞只有一个核, 特 殊细胞可多核, 如肌细胞里, 横纹肌多核, 平滑肌 1 个核, 心肌 1 个或多核 大小 : 高等动物 10-15μm, 高等植物 5-20μm, 低等植物 1-4μm 细胞核在生命活动中的地位 : 极为重要, 是细胞 遗传物质的集中区, 对细胞的结构和生命活动具有调控作用 ( 核外也有遗传物质, 如 mit chl 质中) 细胞核在细胞周期中的变化 : 变化显著, 解体和 重建

5 细胞核的形态结构

6 * 细胞核的形态 结构 : 球形 卵圆形 分枝状 带状 * 间期细胞核的结构 : 核被膜染色质核仁核基质

7 核被膜 双层膜, 具有保护核内物质, 控制核与细胞质之间物质运输和信息交换的功能 染色质 核内遗传物质的存在形式, 分裂中期可凝缩为染色体 核仁 核内浓密小体, 核糖体合成场所 核基质 无定形的液体和复杂的网络结构, 即核骨架

8 DNA 及其结合蛋白 内质网 核仁 中心粒 中间丝 微管 核孔 核纤层 核被膜 蓝 : 染色质 ; 白 : 核基质

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10 第一节核被膜与核孔复合体第二节染色质和中期染色体第三节中期染色体第四节核仁第五节核质及核体第六节核骨架

11 第一节核被膜与核孔复合体

12 ( 一 ) 核被膜 ( 核膜 ) 1. 结构 : 双层膜结构 界膜 外核膜 :7.5nm, 上有核糖体 内核膜 :7.5nm, 与核纤层相连 核周隙 :20 40nm, 或称核周池 (perinuclear cisternae), 核孔 核孔复合体 孔膜区 : 特征蛋白 gp210

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15 核被膜的 TEM 照片

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17 核被膜的结构

18 ( 二 ) 核孔复合体 : 核孔复合体的数量和大小随 细胞种类和生理状态的变化而变化 代谢旺盛, 则多 1 核孔复合体的结构: 四个假说纤丝模型 (1974); 滴漏样模型 (1991); 圆柱模型 (1993); 核篮模型 (1998)

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21 核篮模型的内容 : 八重对称辐射状的结构 ; 胞质环 ; 核质环 ;8 根细纤丝 ; 核篮 ; 核环直接与核纤层相连 胞质丝 端环 核篮

22 胞质丝 中央栓 胞质环 外核膜 核膜 核质环 篮丝 内核膜 核篮 端环 核孔结构模型之核蓝模型

23 2. 核孔复合体的组成 : 多种蛋白质 ; 核孔蛋白的通性 : 含有以二肽 ( FG 苯丙 + 甘 ) 结 尾的重复区段 已了解的两类核孔蛋白 : (1)gp210, 跨膜的 N- 连接糖蛋白 ; 将核孔复合体锚链到核膜上 (2)O- 连接糖蛋白 : 构成胞质和核质的丝状物, 直接参与胞质和核质之间的物质交换

24 3 核孔复合体的功能物质运输 核孔复合体 跨膜运输蛋白复合体 核孔复合体运输特点 双向性 : 细胞核 选择性 亲水性核孔复合体运输方式 被动扩散 主动运输 细胞质

25 被动运输 ( 自由扩散 ), 核孔为充满液体的直径 9-10nm, 长 15nm 的柱状亲水通道, 离子和水溶性小分子可自由扩散 有效直径 ( 功能直径 ) 9nm 左右 主动运输 : 具有严格双向选择性 (1) 分子大小的选择 : 功能直径 :10~20nm, 最大 26nm (2) 信号识别与载体介导性的选择, 须消耗 ATP (3) 具有运入与运出核的双向性选择

26 被动扩散 <60KD 主动运输 <25-30MD

27 主要功能 : (1) 核蛋白的运入 : 亲核蛋白类 亲核蛋白 : 在细胞质基质中合成 运到核内执行功能的蛋白质, 如 DNA 聚合酶 RNA 聚合酶 组蛋白 核糖体蛋白等

28 金标记的核质素穿越核孔

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30 亲核蛋白进核的机制 : A 核输入信号的作用: 亲核蛋白上由 4 8 个带正电的氨基酸构成的 能使亲核蛋白进入核的短肽, 称核输入信号 (NLS) 无此信号时, 亲核蛋白不能进入核 进入核后该信号不被切除 例子 : 病毒 SV40 的 T 抗原, 上有核输入信号, 若突变, 不能进入核

31 亲核蛋白经核孔复合体主动被运进核, 除要依赖 NLS 外, 还是一个载体介导的过程 B 核输入受体的作用: 核输入信号的结合蛋白 (NBP) 输入蛋白或接载蛋白或核输入受体, 其作用是协助亲核蛋白进入核, 然后再返回细胞质, 参与再循环 此过程需要能量

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33 核质素输入细胞核的过程

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35 (2)RNA 和核糖体亚单位的运出 运出机制不清 推断 : 受体介导的主动运输 RNA 加工成熟后才能出核 ;mrna 和 scrna( 小胞质 RNA) 依赖于 m 7 G 帽才能出核 成熟的 rrna 在核内结合上核糖体蛋白而变成核糖体亚单位, 以 RNP 的形式依赖于受体的介导被运出核

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39 总之 : 亲核蛋白的入核,RNA 和核糖体 亚单位的出核均具有高度选择性, 是 一种信号识别和载体介导的耗能过程

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41 细胞内有小核 RNA(small nuclearrna,snrna) 它是真核生物转录后加工过程中 RNA 剪接体 (spilceosome) 的主要成分, 参与 mrna 前体的加工过程 现在发现有五种 snrna, 其长度在哺乳动物中约为 个核苷酸 snrna 一直存在于细胞核中, 与 40 种左右的核内蛋白质共同组成 RNA 剪接体, 在 RNA 转录后加工中起重要作用 另外, 还有端粒酶 RNA(telomeraseRNA), 它与染色体末端的复制有关 ; 以及反义 RNA(antisenseRNA), 它参与基因表达的调控

42 第二节 染色质和中期染色体 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, 称为染色质, 是遗传物质的存在形式 间期核中染色质以两种形式存在 : 常染色质 : 伸展开的呈电子透亮状态 异染色质 : 卷曲凝缩 (Giemsa 染, 常浅异深 ) 染色体 : 和染色质是遗传物质在细胞周期不同阶段的存在形式, 是在细胞分裂过程中由染色质凝缩而成的棒状结构, 二者的化学组成没有多大差异

43 一 染色质的化学组成 : DNA 组蛋白 非组蛋白 少量 RNA 的复合物 染色体 DNA: 基因 最小的遗传功能单位 3 种序列 : 单一序列 : 一个拷贝 ; 中等重复序列 : 重复频率 10~10 万次 ; 高度重复序列 : 重复频率 100 万次以上

44 3 种构像 : 1B-DNA 2Z-DNA 3A-DNA 3 种基本元素 : 1 自主复制序列 (ARS), 2 着丝粒序列 (CEN), 3 端粒序列 (TEL)

45 三种不同构象的 DNA 双螺旋

46 B-DNA: 为 Watson&Click 提出的右手螺旋模型, 每圈螺旋 10 个碱基, 螺旋扭角为 36 度, 螺距 34A, 每个碱基对的螺旋上升值为 3.4A, 碱基倾角为 -2 度 A-DNA: 为右手螺旋, 每圈螺旋 10.9 个碱基, 螺旋扭角为 33 度, 螺距 32A, 每个碱基对的螺旋上升值为 2.9A, 碱基倾角为 13 度 Z-DNA: 为左手螺旋, 每圈螺旋 12 个碱基, 螺旋扭角为 -51 度 (G C) 和 -9 度 (C G), 螺距 46A, 每个碱基对的螺旋上升值为 3.5A(G C) 和 4.1A(C G), 碱基倾角为 9 度

47 2 染色体蛋白质 : 染色体 DNA 结合蛋白 组蛋白 (DNA: 组蛋白 =1:1) 非组蛋白 (DNA: 非组蛋白 = 不确定 )

48 组蛋白 碱性 ph>10 富含 Lys 和 Arg 组蛋白分为 : H1 H2A H2B H3 H4 保守性强 与 DNA 非特异性结合 组蛋白分组 : (1) 连接组蛋白 H1 (2) 核心组蛋白 H2A H2B H3 H4

49 非组蛋白 ph 4-9 与 DNA 特异性结合 序列特异性 DNA 结合蛋白 1 转录因子 TFⅢA:5S RNA SV40 之 T 抗原转录必需 2 类固醇激素受体分子 3 参与 DNA 复制 转录的酶类 ( 各种 DNA RNA 聚合酶 )

50 组蛋白碱性无物种和组织特异性种类少, 仅 6 种 有抑制基因表达作用 非组蛋白酸性有物种和组织特异性种类多 对基因表达有专一性调控作用

51 二 染色质的分子结构 1 核小体 染色质的基本结构单位 (1) 核小体的结构和组分 螯合剂 30nm( 粗纤维 )- 尿素 10nm( 细纤维 )- 2-4nm

52 用非特异性核酸酶 ( 如微球菌核酸酶 ) 处理染色质, 大多数情况下可得到大约 200bp 的片段, 但处理裸露的 DNA 分子会得到随机降解的片段 以这个实验为基础, R.Kornberg 1974 年提出了核小体模型 ( 念珠模型 )

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54 念珠模型的主要内容 : 染色质基本结构 DNA 和蛋白质 重复亚单位 1 个亚单位 =200 bp 的 DNA 链 +9 分子组蛋白 = 核小体 9 个组蛋白分子 1 分子连接组蛋白 (H1) 8 分子核心组蛋白 (H2A H2B H3 H4) 各 2 分子 若干核小体串连成念珠状 染色质丝 ( 细纤维 )

55 核小体结构核心组蛋白八聚体 核小体核心核心 DNA H1 连接组蛋白 连接区 DNA

56 核小体组装程序 1 核心组蛋白八聚体 (H3)2(H4)2 四聚体 + H2A H2B 八聚体 2 DNA 缠绕 147bpDNA 绕核心组蛋白 1.8 圈,H1 结合上去 ; 共用 165bp 绕核心组蛋白 2 圈 3 连接区 DNA 染色质小体之间 0-100bp

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58 核小体和螺线管的结构

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61 1 由核小体螺旋化形成, 每 6 个核小体绕一圈, 构成外径 30nm 的中空管, 长度压缩 6 倍 ; 2 由核小体纤维 Z 字形折叠而成, 长度压缩 40 倍 30nm 纤维的形成与核小体之间蛋白质的相互作用有关, 连接组蛋白 H 1 和核心组蛋白尾部均参与这种相互作用

62 (2) 核小体中各组分的作用 : A: 只有 H 3 和 H 4 时能形成核小体, 但是, 只有 H 2 A 和 H 2 B 时不能形成核小体颗粒 B:H 1 组蛋白的作用 : 保持染色质的结构, 保护核心上的 165bp DNA 不被核酸酶消化, 在 10 纳米染色质丝进一步盘绕时起重要作用 C: 组蛋白疏水区向着核心内部, 带正电荷区分布在颗粒表面, 可以与 DNA 紧密结合

63 (3) 染色质中的酶敏感区 : 微球菌核酸酶 ;DNA 酶 Ⅰ( 超敏感位点 ) (4) 核小体装配 :2.0mol/L Nacl, 核心蛋白可以去 掉, 降低 Nacl 的浓度,DNA 和组蛋白重新构成核小体 (5) 离子强度对染色质纤维结构的影响 : 低离子 浓度, 染色质丝为 10 纳米, 离子强度增加,H 1 分子间相互作用增大,10 纳米的核小体丝卷曲为 30 纳米螺旋管状的染色质粗纤维

64 2 常染色质和异染色质 : 间期核中染色质可分为 : 常染色质 是进行活跃转录的部位, 呈疏松的环 状, 电镜下表现为浅染, 易被核酸酶在一些敏感的位点降解 ( 伸展开的染色质 ) 异染色质 在间期核中处于凝缩状态, 无转录活 性, 也叫非活动染色质 (inactive chromatin); 是遗传惰性区 ; 在细胞周期中表现为晚复制 早凝缩, 即异固缩现象 (heteropycnosis) 存在部位: 着丝粒 端粒和核仁组织区附近 ( 凝缩状态的染色质 )

65 异染色质的特异性 :(1) 间期凝缩,(2) 遗传惰 性区 ;(3) 复制晚 异染色质分类 : (A) 恒定型异染色质 : 在所有细胞内都呈异固缩的染色质, 多定位于着丝粒区, 端粒, 次缢痕及染色体臂的某些节段, 在间期聚集成多个染色中心, 由相对简单的高度重复序列构成

66 荧光原位杂交显示的着丝粒卫星 DNA( 黄 )

67 (B) 兼性异染色质 ( 仅在 某些细胞的特定发育阶段出 现 ): 是指不同细胞类型或 不同发育时期出现的异染色 barr body 质区 巴氏小体 (barr body) 雌性哺乳动物细胞中一条异固缩化的 X 染色体 人的胚胎发育到 16 天以后, 出现巴氏小体

68 三 染色质逐级凝缩的结构模型 : 从 DNA 到染色体经过四级包装 : 压缩 7 倍压缩 6 倍压缩 40 倍 DNA 核小体 螺线管 压缩 5 倍 超螺线管 染色单体

69 对于更高级染色体包装方式, 至今尚不明确 目前多认为 30nm 的纤维折叠为一系列的环 (loop) 结合在核骨架上 ( 或称染色体骨架 ), 结合点是富含 AT 的区域, 这种环状的结构散布于细胞核中 用盐溶液去除组蛋白, 在电镜下可以看到, 无论有丝分裂的染色体 灯刷染色体 间期的唾腺染色体上, 都有大量的结合在骨架上的放射环, 说明这种环并不是有丝分裂染色体所特有的

70 染色质结合在核骨架 / 染色体骨架上

71 中期染色体骨架 : 中期染色体将组蛋白去掉后, 染色体周围布满了松展开的裸露的 DNA 丝, 由非组蛋白构成的支架仍可保持着染色体的基本轮廓, 特称为染色体骨架, 为核骨架成员之一

72 染色体骨架 放射环模型 螺线管复制环 18 个复制环微带 106 微带染色体

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74 一个典型的有丝分裂中期的染色 体近末端区域的扫描电镜照片 一个有丝分裂染色体的染色 单体的透射电镜照片

75 . 中期染色体的类型和结构 : 一条中期染色体 两条姊妹染色单体 两条姊妹染色单体 着丝粒相连 着丝粒位置 第三节中期染色体 中部 : 中央着丝粒染色体 亚中部 : 亚中央着丝粒染色体 亚端部 : 近端着丝粒染色体 端部 : 端着丝粒染色体

76 中期染色体的形态结构 有丝分裂中期, 染色质高度螺旋化凝集形成具有明显 形态特征的染色体

77 人中期染色体的制备 外周血 加 pha 培养 72 h 秋水仙素 低渗 固定 滴片 染色

78 染色体分析技术 ( 一 ) 核型分析 概念 : 真核生物中染色体的数量和形态具有物种的特异性 将体细胞核中的全部染色体的显微图像按照大小 着丝粒位置, 以至带型有序地排列起来, 此图像排列即称为核型 (karyotype) 或染色体组型

79 核型分析以中期染色体为准 制作过程 : 首先用秋水仙素抑制纺锤丝的形成, 使中期染色体停留在赤道面处 ; 然后用低渗法将细胞胀破, 使细胞的染色体铺展到载玻片上 ; 最后将染色体的显微图像裁剪排列即成 美籍华人徐道觉首创

80 Male karyotype ( 46, XY) Female karyotype (46,XX)

81 染色体的数目 生殖细胞的染色体为单倍体 n, 体细胞的染色体是二倍体 2n 每一物种的染色体数目保持恒定 : 人 46 条小鼠 40 条中国仓鼠 22 条黑猩猩 48 条长臂猿 44 条马 64 条牛 60 条

82 ( 二 ) 染色体分带 (chromosome binding) 美籍华人徐道觉首创 利用一定的染色方法可显示出染色体上有一定排列顺序的明暗相间的带, 带的排列方式称为带型 (bind pattern), 每一染色体均各具有特定的带型 根据带型可鉴别染色体 例 p38

83 染色体分带有助于研究基因在染色体上的位置 染色体畸变 基因重排等结构变化, 也可在物种间进行染色体比较, 为分析进化关系提供依据

84 不同的染色方法所显示的带型有差异, 常用的显带法有三种

85 1 Q- 带 用氮芥奎丫因 (Quinacrine mustard) 或其他荧光染料染色后, 在荧光显微镜下染色体的不同区域显示出强弱不同的荧光, 这样显示出的带称为 Q- 带 Q- 带主要显示染色体 DNA 的 A-T 对丰富区 缺点 : 由于荧光保持时间短, 标本不适于长期保存观察

86 2 G 带 标本先用蛋白质水解酶处理, 然后用吉姆萨 (Giemsa) 染液染色而显示出明暗相间的带型, 用这种方法显示的带型称为 G 带 G 带显示带型与 Q 带基本一致, 且标本适于长期保存观察, 可取代 Q 带技术 缺点 : 吉姆萨染色缺乏专一性, 可重复性较差

87 3 C 带 在染色之前先用 NaOH 和盐类处理标本, 使染色体发生部分变性, 但着丝粒区比较稳定 然后用 Giemsa 染色, 染色体两臂的长染色质区仅浅染不显带, 而着丝粒区深染, 故此染色法只对着丝粒 (centromere) 显带, 特称为 C 带 C 带适用于显示含有高度重复序列的恒定型异染色质 (constitutive heterochromosome) 区

88 通过分带技术可使中期染色体显示出若干深染的带, 带与带之间的区域为间带 (interband) 分带技术为鉴别人类染色体提供了一种新的方法

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90 21 三体综合症 : 患者两外眼角上翘, 鼻梁扁平, 舌头常外伸, 肌无力及通贯手 患者多数智能障碍并伴有多种脏器的异常, 如先天性心脏病 白血病 消化道畸形等

91 猫叫综合症 : 哭声像猫 头部畸形 眼距较宽 耳廓偏低

92 基因组 : 单倍体细胞中的全部基因为一个基因组 C 值矛盾 单倍体基因组中 DNA 的克数 (pg) 称最大 C 值 其中编码基因的 DNA 含量最小 c 值 真核生物中存在 C 值矛盾 : 同一物种内 C 与 c 值相差很大 亲缘关系很近的生物其 C 值可相差上百倍 进化程度高的 C 值不一定大

93 着丝粒的位置是鉴别染色体的重要标志, 根据着丝粒在染色体上的位置将染色体分为四类 : 4/8-3/8 3/8-2/8 2/8-1/8 1/8-0

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95 染色体结构 1 着丝粒( 初级缢痕 ) 2 次( 级 ) 缢痕 3 核仁组织区(NOR) 4 随体:sat- 染色体 随体染色体 5 端粒: 端粒 DNA 和端粒蛋白构成

96 ⑴ 着丝粒 (centromere) 着丝粒位于每条染色体的两条姊妹染色单体相连处主缢痕的中心部位, 由高度重复序列的 DNA 组成, 将染色体分为两臂

97 ⑵ 动粒 ( kinetochore ) : 染色体主缢痕两侧的一对由蛋白质构成的三层盘状结构, 可与纺锤体微管相连 中间层密度小, 两侧的两层密度大, 外层连接纺锤体微管, 内层连接着丝粒

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99 由于着丝粒和动粒在空间位置上 及结构功能上密不可分, 故称为着丝粒 - 动粒复合体, 分为动粒域 中心域和配对域

100 动粒域 :3 层式板的动粒和动粒外层的纤维冠 中心域 : 位于动粒域内侧, 包括了着丝粒的大部分区域, 含高度重复的 DNA, 对着丝粒 - 动粒复合体的形成和正常功能的维持有重要作用 配对域 : 两条染色单体连接的区域, 有内着丝粒蛋白和染色单体连接蛋白, 与姐妹染色单体的配对和分离有关

101 ⑶ 次缢痕 (secondary constriction): 主缢痕之外染色体臂上的其它缢缩部位, 次缢痕的数目 位置和大小可作为鉴定某条染色体的标志 ⑷ 核仁组织区 (nucleolar organizing region): 染色体上某些次缢痕处存在 rdna 基因 ( 编码 18S 5.8S 28SrRNA 的基因 ), 间期时具有组织形成核仁的能力, 称为核仁组织区 人类染色体的核仁组织区位于 号染色体上

102 核仁组织染色体 核仁组织者中心形成核仁

103 ⑸ 随体 (satellite): 在有些染色体的短臂上有一个棒状或球状的结构, 它通过次缢痕与染色体的主要部分相连, 称随体, 随体的形态 位置和大小是识别染色体的另一重要特征 ⑹ 端粒 (telomere): 染色体末端的特化部位, 有极性, 由端粒 DNA 和端粒蛋白构成, 可防止染色体末端彼此粘连, 保证染色体的完全复制 参与染色体在核内的空间分布

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105 端粒由高度重复的短序列串联而成, 在进化上高度保守, 不同生物的端粒序列都很相似, 人的序列为 GGGTTA 端粒起到细胞分裂计时器的作用, 端粒核苷酸复制和基因 DNA 不同, 每复制一次减少 bp, 其复制要靠具有反转录酶性质的端粒酶 (telomerase) 来完成, 正常体细胞缺乏此酶, 故随细胞分裂而变短, 细胞随之衰老

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108 3 染色体 DNA 的关键序列 : 自我复制 DNA 序列 ARS DNA 复制起点 着丝粒 DNA 序列 CEN 保证染色单体分离 端粒 DNA 序列 TEL 维持染色体稳定性保证染色体完整复制

109 染色体的三种基本序列

110 人造微小染色体 ARS 均具有一段 11~14bp 的同源性很强的富含 AT 的共有序列 CEN 两个彼此相临的核心区 一个是 80~90bp 的 AT 区 一个是 11bp 的保守区 TEL 端粒 DNA+ 端粒蛋白 端粒蛋白 :RNA+ 蛋白质, 又称端粒酶 端粒序列 : 5' CCCCAA 3' 3' GGGGTT 5'

111 4 特殊染色体 (1) 多线染色体 210(1024) 条染色体 明暗相间条纹 暗条纹 带 : 奢侈基因 (luxury gene) 明条纹 间带 : 管家基因 ( 家政基因 )(house keeping ) 胀泡 ( 蓬突 ) Balbiani 环

112 果蝇幼虫唾液腺多线染色体 伸展开的放射环

113 唾腺染色体

114 (2) 灯刷染色体 这种染色体最早发现于鱼类 两栖类和爬行类卵母细胞减数分裂的双线期 由于染色体主轴两侧有侧环, 状如灯刷, 故名灯刷染色体 由两条同源染色体组成, 二价体或四分体 组成 染色粒 : 染色质紧密螺旋化的部位 侧环 : RNA 活跃转录的区域, 基质组成 DNA 基质 :RNP(RNA+ 蛋白质 )

115 灯刷染色体

116 四分体 二价体 染色质侧环 染色粒 转录单位 / 侧环

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118 ( 三 ) 大肠杆菌染色体

119 第四节核仁 核仁 (necleolus) 见于间期的细胞核内, 呈圆球形, 核仁的位置不固定, 或位于核中央, 或靠近内核膜, 核仁的数量和大小因细胞种类和功能而异 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, 反之核仁很小或缺失 一般 1-2 个, 也有多达 3-5 个的 核仁超微结构 核仁功能 : 转录 rrna 和组装核糖体单位 核仁周期 : 在分裂前期消失, 分裂末期又重新出现

120 1 核仁超微结构核仁与其他的细胞器不同, 周围没有界膜包围, 由五部分组成 : 原纤维中心 (fibrilar area): 为 DNP 复合物 (rdna, RNA 聚合酶 1, 转录因子 ) 致密纤维组分 : 核仁中电子密度最高, 为新合成的 RNP 颗粒组分 (granular area): 位于核仁边缘部分, 是不同加工阶段的核糖体亚单位前体 (RNP)

121 核仁染色质 : 核仁染色质分为两部分, 一部分位于核仁周围, 称为核仁周染色质, 属异染色质, 一部分位于核仁内, 为常染色质, 即核仁组织区, 是 rdna 所在的位置 核仁基质 : 悬浮前三种成分的无结构的蛋白质性溶液

122 致密纤维成分 颗粒成分 纤维中心 核仁结构

123 A 纤维中心 B 致密纤维组分 (DFC) 组成 r DNA 转录产物 r RNA 特异结合蛋白 fibrillarin 核仁素 Ag -- NOR 蛋白 C 颗粒组分 (GC) 组分 :RNP 颗粒 核糖体亚单位前体

124 D 其它 核仁相关染色质 核仁周边染色质 核仁内染色质 核仁组织区 (NOR) 核仁基质 核液

125 2 核仁功能 r DNA 转录 r RNA 加工 核糖体亚单位的装配 参与物质运输 : 核糖体蛋白 5SrRNA 进核仁, 核糖体亚单位出核仁 参与调控细胞周期

126 A r RNA 基因 (r DNA) 转录 r DNA 成簇排列 RNA 聚合酶 I 催化 一个转录单位 一个 r DNA 重复单位 若干转录产物 (r RNA) 若干 RNA 聚合酶 I 一个转录单位有多个转录产物 r RNA 与蛋白质结合形成 RNP 颗粒

127 B r RNA 加工 初始转录产物 哺乳类 45Sr RNA 前体 果蝇 38S 酵母 37S 中间前体物

128 C 核糖体亚单位的装配 核糖体蛋白质 : 细胞质 核仁内 5S rrna : 核仁外 核仁内 核糖体大 小亚单位 : 核仁 细胞质

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130 核糖体的组装

131 3 核仁周期 分裂间期 核仁明显 分裂前期 核仁开始变小消失 分裂中期 后期 核仁完全消失 分裂末期 核仁重建

132 第五节核质和核体 一 核质 二 核体 三 核基质 四 核纤层的结构和变化

133 三 核基质 核基质 ( nuclear matrix ) 或称核骨架 (nucleoskeleton) 为真核细胞核内的网络结构, 是指除核被膜 核纤层 - 核孔复合体体系 染色体骨架及核仁以外的核内网架体系 ( 狭义 ) 广义 : 核骨架包括核基质 核纤层 - 核孔复合体体系 残存的核仁 染色体骨架

134 1 形态 : 核骨架纤维粗细不等, 直径为 3-30nm, 形成三维网络结构与核纤层, 与核孔复合体相接, 将染色质和核仁网络在其中 核骨架 - 核纤层 - 中间纤维三者相互联系形成一个贯穿于核 质间的统一网络系统 这一系统较微管 微丝具有更高的稳定性

135 2 化学组成 : 主要为蛋白, 已知的四类蛋白 : 核基质 蛋白 ;Nuc 2+ 蛋白 ; 核内肌动蛋白 ; 附着区结合蛋白 3 核基质功能 :(1) 与 DNA 复制有关 ;(2) 与 RNA 转 录有关 ;(3) 与 RNA 的加工有关 ;(4) 与染色体 DNA 的有序包装和染色体构建有关

136 核骨架的功能 1. 为 DNA 的复制提供支架,DNA 是以复制环的形式锚定在核骨架上的, 核骨架上有 DNA 复制所需要的酶, 如 : DNA 聚合酶 α DNA 引物酶 DNA 拓朴异构酶 II 等 DNA 的自主复制序列 (ARS) 也是结合在核骨架上 2. 是基因转录加工的场所,RNA 的转录同样需要 DNA 锚定在核骨架上才能进行, 核骨架上有 RNA 聚合酶的结合位点, 使之固定于核骨架上,RNA 的合成是在核骨架上进行的 新合成的 RNA 也结合在核骨架上, 并在这里进行加工和修饰

137 3. 与染色体构建有关, 现在一般认为核骨架与染色体骨架为同一类物质,30nm 的染色质纤维就是结合在核骨架上, 形成放射环状的结构, 在分裂期进一步包装成光学显微镜下可见的染色体

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139 四 核纤层 核纤层是结合在内层核膜的内表面 由中间纤维相 互交织而成的一层高电子密度的蛋白质网络结构, 在所有真核细胞中普遍存在, 一般厚约 10-20nm 1 组成 lamina laminb laminc laminb + laminb 受体 (LBR) lamina laminc+ 染色体

140 胞质 外核膜 核纤层蛋白 A 受体 B C 内核膜 染色质纤维

141 核纤层结构

142 末期 间期 富含 LBR 富含 gp210 前期

143 核膜的装配 核膜去组装 重组装 膜泡前体模型 Courvalin 等人实验 (HeLa 细胞 ) 核膜去组装, 得到两种膜泡 一组 : 富含 LBR 一组 : 富含 gp210 核膜重组装 : 先 LBR 膜泡 后 gp210 膜泡 LBR gp210 周期性磷酸化 去磷酸化

144 2 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

145 第三节核骨架

146 广义 : 核基质 核纤层 染色体骨架 狭义 : 核基质 核基质 核纤层与核孔复合体系统 染色体骨架 核骨架功能 染色体骨架 多种非组蛋白构成 骨架结合区域 SAR MAR 成分 :SCⅠ SCⅡ SCⅠ DNA 拓扑异构酶 Ⅱ

147 名词 : 着丝粒 (centromere) 动粒 ( kinetochore ) 核仁组织区 (nucleolar organizing region), 随体 (satellite) 端粒 (telomere) 问答题 : 1 染色质 DNA 应有哪些关键序列? 其在染色体结构功能中的作用是什么? 2 简述核仁的化学组成及其结构 3 核仁有哪些功能? 4 核糖核蛋白体是如何合成的? 5. 中期染色体是如何包装的?

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