医学细胞生物学ppt.ppt
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1、教学目的和要求教学目的和要求1.掌握核膜、核孔复合体的结构模型2.掌握染色质与染色体的化学组成、构建过程3.掌握核仁的形态结构和功能,核纤层的功能核核 膜膜核核 仁仁染色质染色质核基质核基质间期细胞核间期细胞核外核膜外核膜内核膜内核膜核孔核孔核周间隙核周间隙一、核膜一、核膜 在电镜下,核膜由内外层核膜、核周在电镜下,核膜由内外层核膜、核周隙、核孔复合体和核纤层等结构组成。隙、核孔复合体和核纤层等结构组成。u与粗面内质网相连,表面有核糖体附着,与粗面内质网相连,表面有核糖体附着,被认为是粗面内质网的特化区域。被认为是粗面内质网的特化区域。u胞质面附着有中间纤维和微管等细胞骨胞质面附着有中间纤维和
2、微管等细胞骨架成分,与细胞核定位有关。架成分,与细胞核定位有关。1 1、外核膜、外核膜u核质面附着有致密的核质面附着有致密的核纤层核纤层纤维网络结构纤维网络结构2 2、内核膜、内核膜位于内外膜之间;位于内外膜之间;隙宽:隙宽:20-40nm20-40nm;充满液态物;充满液态物质,为各种蛋白质和酶。此质,为各种蛋白质和酶。此间隙与内质网有临时通道,间隙与内质网有临时通道,可进行核可进行核质物质交换。质物质交换。3 3、核周间隙、核周间隙 内外核膜的融合之处形成环状开口,称为核孔。内外核膜的融合之处形成环状开口,称为核孔。核孔并非简单孔洞,而是由核孔复合体(核孔并非简单孔洞,而是由核孔复合体(n
3、uclear pore complex,NPC)构成。)构成。4 4、核孔复合体、核孔复合体一般哺乳动物细胞平均有一般哺乳动物细胞平均有30003000个核个核孔。孔。细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多,反之较少。较多,反之较少。在电镜下观察,核孔是呈圆形或八在电镜下观察,核孔是呈圆形或八角形,现在一般认为其结构如角形,现在一般认为其结构如fish-fish-traptrap。核孔复合体核孔复合体“捕鱼笼式结构捕鱼笼式结构”胞质环胞质环核质环核质环辐辐中央栓中央栓核篮核篮胞质环:胞质环:胞质环:胞质环:核质环核质环核质环核质环 :辐:辐:辐:辐:包括包括包括包括柱
4、状柱状柱状柱状亚单位亚单位亚单位亚单位(连(连(连(连接胞质、核接胞质、核接胞质、核接胞质、核质环)、质环)、质环)、质环)、腔内亚单位腔内亚单位腔内亚单位腔内亚单位(核孔边缘(核孔边缘(核孔边缘(核孔边缘向核周质)、向核周质)、向核周质)、向核周质)、环带亚单位环带亚单位环带亚单位环带亚单位(向核孔中(向核孔中(向核孔中(向核孔中心)心)心)心)。中央颗粒(塞中央颗粒(塞中央颗粒(塞中央颗粒(塞子):子):子):子):中央栓中央栓胞质环胞质环辐辐核孔复合体核孔复合体“捕鱼笼式结构捕鱼笼式结构”柱状亚单位柱状亚单位:位于核孔边缘,连接胞质环与核质环,起到支撑核:位于核孔边缘,连接胞质环与核质环
5、,起到支撑核孔的作用;孔的作用;腔内亚单位:腔内亚单位:穿过核膜伸入核周间隙,起锚定作用;穿过核膜伸入核周间隙,起锚定作用;环状亚单位环状亚单位:在柱状亚单位内侧靠近核孔中央,是核:在柱状亚单位内侧靠近核孔中央,是核-质交换的质交换的通道通道辐辐核质环(核质环(nuclear nuclear ringring):):位于核孔复位于核孔复合体结构边缘合体结构边缘核质核质面面一侧的孔环状结构一侧的孔环状结构,与与柱状亚单位相连柱状亚单位相连,在,在环上也对称分布环上也对称分布8 8条纤条纤维伸向核内,纤维末维伸向核内,纤维末端形成一个由端形成一个由8 8个颗粒个颗粒组成的小环组成的小环,构成捕鱼构
6、成捕鱼笼似的结构笼似的结构 ,称,称“核核篮篮”。胞质环(胞质环(cytoplasmic ringcytoplasmic ring):):位于核孔复合体结构边缘位于核孔复合体结构边缘胞质胞质面一侧的环状结构面一侧的环状结构,与与柱状亚单位相连柱状亚单位相连,环上对称分布,环上对称分布8 8条短纤条短纤维,并伸向细胞质维,并伸向细胞质 。核纤层广泛分布于高等真核细胞中,在细胞核中编织成纤核纤层广泛分布于高等真核细胞中,在细胞核中编织成纤维网络状,衬于内层核膜下面,维网络状,衬于内层核膜下面,在细胞核外与中间纤维相连,在细胞核外与中间纤维相连,构成贯穿于细胞核与细胞质的网架结构体系,整体观呈构成贯
7、穿于细胞核与细胞质的网架结构体系,整体观呈球形球形网络网络,切面观呈,切面观呈片层结构片层结构。5、核纤层、核纤层二、二、染色质与染色体染色质与染色体u染色质(染色质(chromatin):是间期细胞遗传物质的存在形式,由是间期细胞遗传物质的存在形式,由DNADNA、组蛋、组蛋白、非组蛋白及少量白、非组蛋白及少量RNARNA等构成的细丝状复合结构。等构成的细丝状复合结构。形态不规则,弥散分布于细胞核内。形态不规则,弥散分布于细胞核内。u染色体(染色体(chromosomechromosome):):是细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,染色质是细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,染色质复制后反复缠绕凝
8、聚而成的条状或棒状结构。复制后反复缠绕凝聚而成的条状或棒状结构。染色质与染色体是遗传物质在细胞周期不同染色质与染色体是遗传物质在细胞周期不同阶段的不同存在形式。阶段的不同存在形式。由:DNA、组蛋白、非组蛋白、少量的RNA组成的无定型复合物。比例:1:1:(1-1.5):0.05。(一)染色质和染色体的化学组成成分(一)染色质和染色体的化学组成成分1 1、DNADNA染色质中的染色质中的染色质中的染色质中的DNADNADNADNA是是是是遗传信息的载体。遗传信息的载体。遗传信息的载体。遗传信息的载体。真核细胞每条未复制的染色体均由一条真核细胞每条未复制的染色体均由一条真核细胞每条未复制的染色体
9、均由一条真核细胞每条未复制的染色体均由一条线性线性线性线性DNADNADNADNA分分分分子子子子构成。构成。构成。构成。一个真核细胞单倍染色体组中所含的全部遗传信息,一个真核细胞单倍染色体组中所含的全部遗传信息,一个真核细胞单倍染色体组中所含的全部遗传信息,一个真核细胞单倍染色体组中所含的全部遗传信息,叫做叫做叫做叫做基因组(基因组(基因组(基因组(genome genome genome genome)。)。)。)。单一序列和重复序列单一序列和重复序列单一序列和重复序列单一序列和重复序列 真核细胞中染色质真核细胞中染色质真核细胞中染色质真核细胞中染色质DNADNA序列可分为序列可分为序列可
10、分为序列可分为单一序列单一序列单一序列单一序列和和和和重复重复重复重复序列序列序列序列两大类型,重复序列又分为两大类型,重复序列又分为两大类型,重复序列又分为两大类型,重复序列又分为中度重复序列中度重复序列中度重复序列中度重复序列和和和和高高高高度重复序列度重复序列度重复序列度重复序列。单一序列(单一序列(单一序列(单一序列(unique sequence unique sequence):):):):结构基因,结构基因,结构基因,结构基因,在基在基在基在基因组中一般只有单一拷贝或少数几个拷贝。因组中一般只有单一拷贝或少数几个拷贝。因组中一般只有单一拷贝或少数几个拷贝。因组中一般只有单一拷贝或
11、少数几个拷贝。中度重复序列(中度重复序列(中度重复序列(中度重复序列(middle repetitive sequence middle repetitive sequence):):):):多数不编码,少数有编码功能,如:组蛋白基因。多数不编码,少数有编码功能,如:组蛋白基因。多数不编码,少数有编码功能,如:组蛋白基因。多数不编码,少数有编码功能,如:组蛋白基因。重复次数在重复次数在重复次数在重复次数在10101 110105 5之间,序列长度由几百到几千之间,序列长度由几百到几千之间,序列长度由几百到几千之间,序列长度由几百到几千个碱基对(个碱基对(个碱基对(个碱基对(bpbp)不等。)不
12、等。)不等。)不等。高度重复序列(高度重复序列(高度重复序列(高度重复序列(highly repetitive sequencehighly repetitive sequence):长长长长度较短,一般为几个至几十个度较短,一般为几个至几十个度较短,一般为几个至几十个度较短,一般为几个至几十个bpbp,但重复拷贝数,但重复拷贝数,但重复拷贝数,但重复拷贝数超过超过超过超过10105 5,分布在染色体的端粒、着丝粒区。,分布在染色体的端粒、着丝粒区。,分布在染色体的端粒、着丝粒区。,分布在染色体的端粒、着丝粒区。与染色体形成有关。与染色体形成有关。染色体的基本结构蛋白染色体的基本结构蛋白染色体
13、的基本结构蛋白染色体的基本结构蛋白 保守的碱性蛋白保守的碱性蛋白保守的碱性蛋白保守的碱性蛋白 五类:五类:五类:五类:H H H H1 1 1 1、H H H H2 2 2 2A A A A、H H H H2 2 2 2B B B B、H H H H3 3 3 3、H H H H4 4 4 4 H H H H1 1 1 1:富含赖氨酸,富含赖氨酸,富含赖氨酸,富含赖氨酸,21.5kD21.5kD21.5kD21.5kD。有种属和组织特异有种属和组织特异有种属和组织特异有种属和组织特异性,保守性最小。性,保守性最小。性,保守性最小。性,保守性最小。位于核小体连接部,功能与染位于核小体连接部,功能
14、与染位于核小体连接部,功能与染位于核小体连接部,功能与染色体构建有关。色体构建有关。色体构建有关。色体构建有关。H H H H2 2 2 2A A A A、H H H H2 2 2 2B B B B:含较多赖氨酸,较保守含较多赖氨酸,较保守含较多赖氨酸,较保守含较多赖氨酸,较保守 H H H H3 3 3 3、H H H H4 4 4 4:含大量精氨酸,非常保守含大量精氨酸,非常保守含大量精氨酸,非常保守含大量精氨酸,非常保守 在细胞合成周期的在细胞合成周期的在细胞合成周期的在细胞合成周期的“S S S S期期期期”与与与与DNADNADNADNA同时合成同时合成同时合成同时合成2 2、组蛋白
15、(、组蛋白(histonehistone)染色质中除组蛋白以外所有蛋白质的统称。染色质中除组蛋白以外所有蛋白质的统称。特性:特性:特性:特性:(1 1 1 1)酸性蛋白:含酸性蛋白:含酸性蛋白:含酸性蛋白:含AsnAsnAsnAsn(天冬)、(天冬)、(天冬)、(天冬)、GluGluGluGlu(谷)等,(谷)等,(谷)等,(谷)等,带负电带负电带负电带负电;数量少、种类多,有种属和组织特异性数量少、种类多,有种属和组织特异性数量少、种类多,有种属和组织特异性数量少、种类多,有种属和组织特异性。在整个细胞周期内合成。在整个细胞周期内合成。在整个细胞周期内合成。在整个细胞周期内合成。(2 2 2
16、 2)真核转录调控因子,与基因选择性表达有关;真核转录调控因子,与基因选择性表达有关;真核转录调控因子,与基因选择性表达有关;真核转录调控因子,与基因选择性表达有关;对对对对DNADNADNADNA的结构域起组织作用。的结构域起组织作用。的结构域起组织作用。的结构域起组织作用。3 3、非组蛋白、非组蛋白 组蛋白与非组蛋白的比较组蛋白与非组蛋白的比较 组蛋白组蛋白 非组蛋白非组蛋白 碱性蛋白质碱性蛋白质 酸性蛋白质酸性蛋白质(Asp,Glu)(Asp,Glu)带正电荷带正电荷 带负电荷带负电荷 有五种类型有五种类型 种类繁多种类繁多(H1H1、H3 H3、H4H4、H2AH2A、H2BH2B)(
17、有)(有500500多种)多种)在在S S期合成期合成 在整个周期中均能合成在整个周期中均能合成 抑制抑制DNADNA的转录的转录 促进促进DNADNA复制和转录复制和转录 氨基酸序列保守氨基酸序列保守常染色质常染色质异染色质异染色质(二)常染色质与异染色质(二)常染色质与异染色质间期染色质按其染色特性和形态特征分间期染色质按其染色特性和形态特征分两类:两类:常染色质常染色质和和异染色质异染色质。常染色质常染色质enchromatinenchromatin(伸展染色质(伸展染色质 、功能性染色、功能性染色质):质):无明显螺旋和盘曲、染色浅、无明显螺旋和盘曲、染色浅、功能上活跃。多在功能上活跃
18、。多在S S期的早、期的早、中期复制。中期复制。异染色质异染色质是间期核中处于是间期核中处于功能惰性呈凝缩状态染色功能惰性呈凝缩状态染色质纤维质纤维无转录活性,用碱性染料无转录活性,用碱性染料染色时着色较深的染色质染色时着色较深的染色质组分。组分。多位于核周近核膜处。多位于核周近核膜处。结构异染色质:结构异染色质:在所有细胞在所有细胞类型及各发育阶段中均处于类型及各发育阶段中均处于凝集状态。凝集状态。兼性异染色质:兼性异染色质:是在某些细是在某些细胞类型或一定的发育阶段,胞类型或一定的发育阶段,原有的常染色质凝聚并丧失原有的常染色质凝聚并丧失转录活性后转变而成的异染转录活性后转变而成的异染色质
19、,可转化为常染色质。色质,可转化为常染色质。巴氏小体巴氏小体X X染色质染色质X X染色质数目染色质数目X X染色体数染色体数1 1(二)常染色质与异染色质(二)常染色质与异染色质常染色质常染色质异染色质异染色质螺旋缠绕程度螺旋缠绕程度螺旋程度低,呈螺旋程度低,呈疏松的纤维状疏松的纤维状螺旋程度高,呈螺旋程度高,呈团块状团块状间期染色深度间期染色深度染色浅染色浅染色深染色深间期核中的分间期核中的分布布主要分布于主要分布于核中核中央央主要分布于主要分布于核周核周边边转录活性转录活性转录活性高转录活性高转录活性低转录活性低复制时间复制时间S S期的早、中期期的早、中期S S晚期晚期n n人人人人体
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