第八章 细胞核

第八章细胞核第一节：核膜第二节：染色质第三节:染色体第四节：核仁第五节：核骨架1、细胞核的形状：球形、近球形、分枝形、裂瓣状等多种。2、核的大小：原核细胞的拟核，很小真核细胞较大：植物（高等）5—20um动物（高等）5—10um3、核的数量：单核（多）、双核、多核4、核的基本结构：核膜、染色质、核仁、核基质。5、核的功能：遗传物质的贮存、传递、表达。第一节：核膜核膜的结构：外膜：有核糖体与粗面内质网相通。内膜：光滑，有镶嵌蛋白相连。核纤层：蛋白纤维（对核膜有支撑作用，是染色质的附着位点。）核周隙：20—40nm宽，与内质网腔相同核孔：规律排列核孔的超微结构—核孔复合体注：位于内外核膜融合处，可看成多个蛋白形成的特殊亲水通道。成环状结构。1、胞质环（外环）2、核质环（内环）3、辐（辐射状八重对称，连接内外环）4、中心栓（核孔中心）核膜的功能：1、把生物体遗传物质的合成、储存、复制、转录与表达分开，保护和稳定遗传物质，使其处于稳定的环境中。2、控制Cell核内外的物质运输沟通（物质双向交流）。—核孔复合体第二节染色质一、染色质的概念、组成。二、染色质和染色体的装配。三、染色质的分类。一、染色质的概念、组成1、概念：染色质是间期核内的DNA、组Pr、非组Pr、和少量的RNA共同组成的线形复合物，是遗传信息的载体。染色体是细胞分裂期染色质因高度折叠，盘曲而凝缩成条状或棒状的特定形态。注：染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同,构象不同。2、化学组成：DNA：是染色质中结构性质稳定，数量恒定的基本成分，是染色质中贮存遗传信息的生物大分子。RNA：含量低，大部分是RNA新链。蛋白质：组蛋白和非组蛋白。组蛋白—含精aa和赖aa的碱性蛋白，带正点荷。可以和酸性的DNA紧密结合（非特异性结合），抑制DNA的复制和转录。注：染色质中的组蛋白依精aa和赖aa的含量比例不同可分5种：H2A、H2B、H3、H4存在核心上，包装DNA形成核小体，进化上保守性强。H1存在连接线上，锁定核小体及高一层次包装。保守性低非组蛋白—除了组Pr外，所有与真核染色质结合的Pr统称为非组Pr。非组Pr在转录过程中与组Pr蛋白结合，能特异地解除组Pr对DNA的抑制作用，促进复制和转录。注：数量随生理周期而变化，酸性蛋白（酶类、转录复制的Pr因子等）二、染色质和染色体的装配。注：DNA平均长度5cm，而动物核为5-10um，压缩104倍。（一）核小体与串珠结构（一级结构）（二）螺线管（二级结构）（三）染色体支架与袢环结构（三级结构）（四）微带与染色单体（四级结构）（五）染色质包装结构模型（一）、核小体与串珠结构（一级结构）1、核小体：它是染色质的基本结构单位a、每个核小体单位包括200bp左右DNA和一个组Pr八聚体及一分子组PrH1。b、组Pr八聚体构成核心由H2A、H2B、H3、H4各两个分子构成。c、DNA分子以左手方向盘绕两圈，每圈83bp，共146bp。d、一分子H1与DNA结合，锁住核小体进出口。e、相邻核小体间由连接DNA相连。2、串珠结构：由DNA与组Pr包装成核小体，在组PrH1的介导下，核小体彼此连接形成直径约10nm的核小体串珠结构。（二）、螺线管（二级结构）1、螺线管：由直径10nm的串珠状纤维螺旋盘绕，每周含6个核小体，外径30nm，中空的管状结构，螺距11nm。（三）、染色体支架与袢环结构（三级结构）1、染色体支架：以葡聚糖处理中期的染色体，除掉组Pr，电镜下观察到的核心是由非组Pr的密集纤维网组成的染色体支架。作用：把30nm纤维固定在支架上，形成袢环。2、袢环：也叫骨架-放射环结构-三级结构。（四）、微带与染色单体（四级结构）1、微带：一个微带是由18个绊环以染色体支架为轴心呈放射状排列。是构成染色质的高级结构单位。2、染色单体：一个染色单体大约由106个微带沿纵轴构成。（五）、染色质包装模型1、袢环模型：裸露的线状DNA—直径10nm的串珠（6个核小体）、—直径30nm的螺线管（50圈）—袢环（18个）—微带（106个）—染色单体2、多级螺旋化模型：裸露的线状DNA—直径10nm的串珠（6个核小体）—直径30nm的螺线管—超螺线管—染色单体三、染色质的分类（间期）常染色质；a、间期核中处于分散状态，DNA分子的压缩程度较低（1000-2000倍）其结果：染色质丝较伸展，有转录活性。b、一般存在核中部。c、着色较浅（与异染色质相比）异染色质：a、DNA高度压缩，染色质处于凝集状态，无转录活性。b、存在于核的边缘c、相对着色深d、生理活性—贮存遗传信息，在某些情况下可与常染色质互变。袢环染色体支架第三节:染色体一、中期染色体的形态结构二、染色体DNA的三种功能元件三、核型与染色体显带四、巨大染色体一、中期染色体形态结构（一）、主缢痕：中期染色体上一个染色较浅而缢缩的部位,主缢痕处有着丝粒,所以也称着丝粒区.。（二）、次缢痕：除主缢痕外，染色体上第二个呈浅缢缩的部分称次缢痕，次缢痕的位置相对稳定，是鉴定染色体个别性的一个显著特征。（三）、核仁组织区：是核糖体RNA基因所在的区域，其精细结构呈灯刷状。能够合成核糖体的28S、18S和5.8SrRNA。（四）、随体：指位于染色体末端的球形染色体节段，通过次缢痕区与染色体主体部分相连。（五）、端粒：是染色体端部的特化部分，其生物学作用在于维持染色体的稳定性。二、染色体DNA的三种功能元件（一）、自主复制序列(ARS)是DNA复制的起点，确保染色体在细胞周期中自我复制（二）、着丝粒序列(CEN)由大量串联的重复序列组成，其功能是参与形成着丝粒，使细胞分裂中染色体能够准确地分离（三）、端粒序列(TEL)不同生物的端粒序列都很相似，由长5-10bp的重复单位串联而成，人的重复序列为TTAGGG。三、核型与染色体显带核型：是细胞分裂中期染色体特征的总和，包括染色体的数目、大小和形态特征等方面。如果将成对的染色体按形状、大小依顺序排列起来叫核型图。分带技术：是经物理、化学因素处理后，再用染料对染色体进行分化染色，使其呈现特定的深浅不同带纹的方法。分为两大类，一类是产生的染色带分布在整过染色体的长度上如：G、Q和R带，另一类是局部性的显带，它只能使少数特定的区域显带，如C、Cd、T和N带。四、巨大染色体（一）多线染色体（二）、灯刷染色体第四节：核仁一、核仁的超微结构二、核仁的功能定义：细胞核内的特定染色体上的核仁组织区缔合形成的合成rRNA、装配核糖体亚基的结构。注：a、特定染色体：每一个体细胞至少有一对染色体具有核仁组织区，人类有5对染色体，即13、14、15、21和22号染色体具有核仁组织区。b、核仁组织区：与核仁形成有关的某些染色体的特殊区域。c、缔合：多个小核仁融合的结果。d、功能：合成rRNA、装配核糖体亚基（前体）一、核仁的超微结构A、纤维中心（FC）：（核仁内染色质）电子密度低的区域，圆形结构也叫浅染区，含遗传物质rDNA（合成rRNA的基因）及对应酶。B、致密纤维组分（DFC）：电子密度高的不透明区，呈月牙形或环行，包着浅染区。由致密的纤维构成，是新合成的RNP（指结合蛋白质的rRNA）C、颗粒组分（GC）：直径10-20nm，是核糖体Pr构成的核Pr纤维,是不同加工阶段的RNP.D、基质：前三种成分的环境，含不容性的Pr。二、核仁的功能a、rRNA基因：rDNAb、每个重复单位包括：转录单位、间隔片段（不具有转录活性）。c、rRNA的合成过程：转录时，RNA聚合酶沿DNA分子排列，此酶由基因头端向末端移动，转录好的rRNA分子从聚合酶处伸出，愈近末端愈长，并且从左右两侧均可伸出，呈羽毛状。rRNA首先出现在纤维部，而后转颗粒部。d、rRNA产物：均相同—45SrRNA前体e、rRNA的加工与大小亚基的形成：当45SrRNA被转录后，很快与进入核仁Pr结合形成RNP复合体。45SrRNA被逐级降解：18SrRNA—小亚基，28SrRNA、5.8SRNA、5SRNA—大亚基第五节：核骨架核骨架：间期的核去除核孔复合物，和纤层，染色体，核仁以外的纤维Pr构成的网状结构。功能：支撑、定位、及与遗传物质的复制、转录有关。染色体染色体2三种功能元件核型三、核型与染色体显带带型人染色体带型核仁核仁功能1核仁功能2