細(xì)胞生物學(xué)-第11章-細(xì)胞核

第11章細(xì)胞核

Charper10nucleus授課教師：1/6/20251第9章細(xì)胞核細(xì)胞核基本概況1、細(xì)胞核是細(xì)胞生命活動的控制中心：貯存遺傳信息進行DNA復(fù)制進行RNA轉(zhuǎn)錄它的出現(xiàn)是生命進化史的飛躍，也是真核細(xì)胞和原核細(xì)胞根本區(qū)別，是細(xì)胞遺傳與代謝的調(diào)控信息中心-克隆技術(shù)。2、形態(tài)：與細(xì)胞形態(tài)相適應(yīng)，大多為球形或卵圓形。少數(shù)桿狀、折疊狀、鋸齒狀等。3、數(shù)目：通常一個細(xì)胞一個核，有些為雙核或多核。被病毒感染的宿主細(xì)胞發(fā)生融合成多核。4、大?。汉速|(zhì)比表示，多數(shù)細(xì)胞的核質(zhì)比約為10%，隨生物不同而異，與生物種類、細(xì)胞類型、發(fā)育階段、生理狀態(tài)及染色體倍數(shù)等有關(guān)。５、結(jié)構(gòu)組成：核被膜、染色質(zhì)和染色體、核仁及核骨架等幾部分。（間期核）

1/6/20252第9章細(xì)胞核細(xì)胞核是真核細(xì)胞內(nèi)最大、最重要的細(xì)胞器1/6/20253第9章細(xì)胞核1/6/20254第9章細(xì)胞核細(xì)胞核形態(tài)與細(xì)胞相似1/6/20255第9章細(xì)胞核細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)組成1/6/20256第9章細(xì)胞核第一節(jié)核被膜電鏡下，核被膜包括:

內(nèi)外兩層核膜、核周隙、核孔復(fù)合體及核纖層等結(jié)構(gòu)。核被膜（nuclearenvelope）又稱核膜(nuclearmembrane)：是包圍核質(zhì)、不對稱的雙層膜，是整個內(nèi)膜系統(tǒng)的一部分。核被膜的主要成分是蛋白質(zhì)，約占65%～75%。核被膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)關(guān)系密切。所含酶類、脂類。1/6/20257第9章細(xì)胞核1/6/20258第9章細(xì)胞核一、外核膜和內(nèi)核膜外核膜（outernuclearmembrane）：面向胞質(zhì)，形態(tài)結(jié)構(gòu)和生化性質(zhì)與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相似，并與之連接，其外表面也有核糖體附著。外核膜被認(rèn)為是粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特化區(qū)域，有利于核被膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)間的物質(zhì)交流及核被膜的更新，外核膜表面存在中間纖維，與細(xì)胞核在細(xì)胞質(zhì)中的空間定位有關(guān)。1/6/20259第9章細(xì)胞核1/6/202510第9章細(xì)胞核內(nèi)核膜（innernuclearmembrane）：朝向核質(zhì)，表面光滑，無核糖體附著。內(nèi)核膜上含有核纖層蛋白B受體，為核纖層蛋白B提供結(jié)合位點，從而將核被膜固定在核纖層上。核被膜作用：作為細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的界膜，起到穩(wěn)定核的形態(tài)和成分的作用，使核內(nèi)代謝在相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境下進行。1/6/202511第9章細(xì)胞核二、核周隙（perinuclearspace）核周隙：是位于外核膜與內(nèi)核膜之間的腔隙，寬度為20～40nm，內(nèi)含多種蛋白質(zhì)、酶類及其他液體的不定形物質(zhì)。核周隙與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相通，是細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間物質(zhì)交流的重要通道。1/6/202512第9章細(xì)胞核1/6/202513第9章細(xì)胞核三、核孔與核孔復(fù)合體１、核孔：由內(nèi)外兩層核膜融合形成的小孔，在核膜上的分布排列及其數(shù)目隨細(xì)胞類型和生理狀態(tài)而異，并非簡單的孔狀通道。２、核孔復(fù)合體（nuclearporecomplex,NPC）：指核孔及其周圍由一組蛋白質(zhì)顆粒以特定方式排列而形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。1/6/202514第9章細(xì)胞核（a）用電鏡超薄切片技術(shù)（b）冷凍蝕刻技術(shù)顯示的核孔復(fù)合體（NPC）1/6/202515第9章細(xì)胞核捕魚籠式核孔復(fù)合體模型該模型認(rèn)為，NPC主要成分包括:胞質(zhì)環(huán)，核質(zhì)環(huán)、輪輻、和中央栓。1/6/202516第9章細(xì)胞核捕魚籠式核孔復(fù)合體模型1/6/202517第9章細(xì)胞核核被膜的主要功能

將DNA與細(xì)胞質(zhì)分隔開，保護DNA分子免受損傷；使DNA的復(fù)制和RNA的翻譯表達分隔開。

是物質(zhì)交換的通道。

參與生物大分子合成。靜止?fàn)顟B(tài)下，核孔復(fù)合體中中央有直徑9nm、長15nm的圓筒形親水通道。被動運輸：相對分子量小于5000的離子、水溶性分子可以被動擴散方式通過。核孔復(fù)合體的被動運輸主動運輸：包括親核蛋白質(zhì)的核輸入和RNA，核糖體大、小亞基的核輸出。---------門控轉(zhuǎn)運（1/6/202518第9章細(xì)胞核親核蛋白質(zhì)（karyophilicprotein）：在胞質(zhì)內(nèi)合成，在核內(nèi)發(fā)揮作用的DNA聚合酶、RNA聚合酶、組蛋白、核糖體蛋白等蛋白質(zhì)。親核蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上都含有由4~8個氨基酸組成的核定位信號（nuclearlocalizationsignal,NLS）序列。

NLS通常富含帶正電荷的賴氨酸、精氨酸和脯氨酸。1/6/202519第9章細(xì)胞核核孔復(fù)合體的物質(zhì)運輸核輸入受體（nuclearimportreceptor）:細(xì)胞質(zhì)中存在的NLS的受體，是一種可溶性細(xì)胞基質(zhì)蛋白。核輸入受體既能與輸入的親核蛋白質(zhì)NLS結(jié)合，又可與核孔復(fù)合體的核孔蛋白結(jié)合。核輸入受體與核輸出受體均可重復(fù)利用。核孔復(fù)合體的主動運輸1/6/202520第9章細(xì)胞核通過核孔復(fù)合體物質(zhì)運輸?shù)墓δ苁疽鈭D

（a）自由擴散；（b）協(xié)助擴散；1/6/202521第9章細(xì)胞核

（c）信號介導(dǎo)的核輸入；（d）信號介導(dǎo)的核輸出。

門控轉(zhuǎn)運（gatedtransported)1/6/202522第9章細(xì)胞核1/6/202523第9章細(xì)胞核四、核纖層核纖層（nuclearlamina）：是真核細(xì)胞中緊貼內(nèi)核膜的一層高密度纖維蛋白網(wǎng)，其內(nèi)連核骨架，外接中間纖維，構(gòu)成貫穿于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系。成分：核纖層蛋白。哺乳動物細(xì)胞的核纖層蛋白有l(wèi)aminA、laminB1、laminB2和laminC等4種，屬中間纖維蛋白超家族成員。作用：1、為核被膜提供支架，在維持核孔位置及核被膜形狀上起重要作用。

2、間期為染色質(zhì)提供錨定部位，在分裂期通過其磷酸化和去磷酸化過程對核膜的崩解和重組起調(diào)控作用。1/6/202524第9章細(xì)胞核在分裂前期，核纖層蛋白磷酸化、解聚，laminA和laminC分散到胞質(zhì)中，laminB則與核膜小泡結(jié)合，核纖層蛋白解聚使染色質(zhì)與核纖層蛋白的連接喪失。核膜小泡是分裂末期核膜重建的基礎(chǔ)。分裂末期，去磷酸化的核纖層蛋白在核周圍聚合，核膜再次形成。1/6/202525第9章細(xì)胞核1/6/202526第9章細(xì)胞核1/6/202527第9章細(xì)胞核第２節(jié)染色質(zhì)和染色體染色質(zhì)（chromatin）：間期細(xì)胞核內(nèi)能被堿性染料著色的物質(zhì)，呈伸展、分散的細(xì)絲網(wǎng)狀的DNA蛋白質(zhì)纖維，是遺傳信息的載體。染色體（chromosome）：是細(xì)胞分裂期高度凝集的DNA蛋白質(zhì)纖維，是間期染色質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密盤繞折疊的結(jié)果。

兩者實質(zhì)上是同一物質(zhì)在細(xì)胞周期的不同細(xì)胞階段，執(zhí)行不同生理功能時呈現(xiàn)的兩種不同的存在形式。1/6/202528第9章細(xì)胞核染色質(zhì)和染色體一、染色質(zhì)的化學(xué)成分二、染色質(zhì)的類型三、染色質(zhì)的包裝四、染色體1/6/202529第9章細(xì)胞核一、染色質(zhì)的化學(xué)成分染色質(zhì)的主要組成成分為DNA和組蛋白，還有非組蛋白和少量RNA。大體比例：1:1:0.5~1.5:0.05。（一）、DNA：是染色質(zhì)主要組成成分，是基因載體，不同的生物含有的DNA量不同。適應(yīng)DNA復(fù)制和穩(wěn)定遺傳的需要，染色質(zhì)（體）DNA含有三個特殊的序列：

1)、1個著絲粒序列（centromeresequence）

2)、2個端粒序列（telomeresequence）

3)、多個復(fù)制源序列（replicationoriginsequence）1/6/202530第9章細(xì)胞核1/6/202531第9章細(xì)胞核染色體DNA的三個特殊序列1/6/202532第9章細(xì)胞核著絲粒序列：位于復(fù)制完成的兩條姐妹染色單體的連接部，作用是協(xié)助復(fù)制了的染色體平均分配到兩個子細(xì)胞中，保證遺傳的穩(wěn)定性。1/6/202533第9章細(xì)胞核端粒：存在于染色體的兩端，是富含G的簡單重復(fù)序列，作用是維持DNA分子兩個末端復(fù)制的完整性及染色體的獨立性和穩(wěn)定性。1/6/202534第9章細(xì)胞核復(fù)制源序列：位于DNA復(fù)制的起點，真核細(xì)胞DNA中多個復(fù)制源序列可被成串激活，并在起點處解旋復(fù)制，可使整條DNA分子在不同區(qū)域同時進行復(fù)制。1/6/202535第9章細(xì)胞核（二）、組蛋白（histone）（三）、非組蛋白(non-histone)（四）、RNA：含量較少，這些RNA是染色質(zhì)的正常組分，還是轉(zhuǎn)錄的這種RNA的混雜，尚無定論。1/6/202536第9章細(xì)胞核組蛋白是染色質(zhì)的主要成分，屬堿性蛋白，富含帶正電荷的精氨酸和賴氨酸，能與帶負(fù)電荷的DNA緊密結(jié)合，而不要求特殊的核苷酸序列。作用：維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的完整性。特點：進化上十分保守。與DNA緊密結(jié)合可抑制DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄。磷酸化或者乙?；梢愿淖兘M蛋白的電荷性質(zhì)，使其與DNA結(jié)合能力減弱，有利于DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄；甲基化則可增強組蛋白與DNA的相互作用，抑制DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。包括核小體組蛋白（H2A、H2B、H3和H4）和H1組蛋白。1/6/202537第9章細(xì)胞核組蛋白1/6/202538第9章細(xì)胞核非組蛋白是一類酸性蛋白，帶負(fù)電荷，富含天門冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸，數(shù)量少種類多，只與DNA的特定序列結(jié)合。在整個細(xì)胞周期中均能合成，具有與特異性DNA序列識別和結(jié)合的特性，故有種屬和組織特異性也稱序列特異性DNA結(jié)合蛋白質(zhì)。非組蛋白的功能：1）參與染色體的構(gòu)建：2）協(xié)助啟動DNA復(fù)制：3）調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄：調(diào)節(jié)基因表達（磷酸化）。1/6/202539第9章細(xì)胞核二、染色質(zhì)的類型（一）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)按形態(tài)特征及染色性能，染色質(zhì)區(qū)分為常染色質(zhì)與異染色質(zhì)兩種類型。常染色質(zhì)（euchromatin）：是間期核內(nèi)堿性染料染色較淺、折疊程度低、結(jié)構(gòu)較為松散、處于伸展?fàn)顟B(tài)的染色質(zhì)細(xì)纖維絲。異染色質(zhì)（heterochromatin）：是指間期核內(nèi)堿性染料染色較深、高度纏繞、折疊程度高、凝集成塊的結(jié)構(gòu)緊密染色質(zhì)纖維絲。常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的比較在一定的條件下，二者可以互相轉(zhuǎn)換。1/6/202540第9章細(xì)胞核常染色質(zhì)、異染色質(zhì)1/6/202541第9章細(xì)胞核常染色質(zhì)和異染色質(zhì)的對比常染色質(zhì)異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)螺旋化程度低，結(jié)構(gòu)松散，直徑10nm螺旋化程度高，結(jié)構(gòu)緊密，直徑20-30nm染色淺深分布常位于核中央核膜邊緣功能復(fù)制和轉(zhuǎn)錄活躍轉(zhuǎn)錄不活躍1/6/202542第9章細(xì)胞核異染色質(zhì)異染色質(zhì)區(qū)分為：

結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)

兼性異染色質(zhì)1/6/202543第9章細(xì)胞核結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)概念：是異染色質(zhì)的主要類型，在所有細(xì)胞及細(xì)胞發(fā)育任何階段，均處于凝集狀態(tài)的染色質(zhì)，無轉(zhuǎn)錄活性，多位于著絲粒、端粒、次縊痕等處。組成：由相對簡單、高度重復(fù)的DNA序列構(gòu)成，如衛(wèi)星DNA。遺傳惰性：不轉(zhuǎn)錄不編碼基因，在S期晚期復(fù)制、早聚縮。1/6/202544第9章細(xì)胞核兼性異染色質(zhì)概念：在特定的細(xì)胞中或一定的發(fā)育階段，由常染色質(zhì)凝縮并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性，轉(zhuǎn)變而成的異染色質(zhì)，也可向常染色質(zhì)轉(zhuǎn)變，恢復(fù)轉(zhuǎn)錄活性。其總量在不同類型細(xì)胞中有所差別，胚胎細(xì)胞中含量很少，高度分化的細(xì)胞含量很多。異染色質(zhì)化可能是關(guān)閉基因活性的一種途徑。細(xì)胞越分化，一些基因隨之關(guān)閉。在某些細(xì)胞類型或一定的發(fā)育階段,原來的常染色質(zhì)聚縮,并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性,變?yōu)楫惾旧|(zhì)，如X染色體隨機失活巴氏小體1/6/202545第9章細(xì)胞核1/6/202546第9章細(xì)胞核（二）活性染色質(zhì)與非活性染色質(zhì)根據(jù)染色質(zhì)上基因的轉(zhuǎn)錄活性，可將染色質(zhì)分為：活性染色質(zhì)與非活性染色質(zhì)?；钚匀旧|(zhì)：只占基因總數(shù)的10%以下非活性染色質(zhì)：占基因總數(shù)的90%以上1/6/202547第9章細(xì)胞核三、染色質(zhì)的包裝染色質(zhì)包裝的結(jié)構(gòu)模型：染色質(zhì)包裝的多級螺旋模型

(multiplecoilingmodel)染色體的支架-放射環(huán)結(jié)構(gòu)模型

(scaffoldradialloopstructuremodel)1/6/202548第9章細(xì)胞核染色質(zhì)包裝的多級螺旋模型

壓縮7倍壓縮6倍壓縮40倍壓縮5倍

DNA———→核小體———→螺線管———→超螺線管———→染色單體一級結(jié)構(gòu)：核小體（nucleosome）二級結(jié)構(gòu)：螺線管

(solenoid)三級結(jié)構(gòu)：超螺線管(supersolenoid)四級結(jié)構(gòu)：染色單體（chromatid）1/6/202549第9章細(xì)胞核1/6/202550第9章細(xì)胞核核小體結(jié)構(gòu)要點核小體（nucleosome）由200bp左右的DNA超螺旋和4種核小體組蛋白各2分子及1個分子H1。4種核小體組蛋白各2分子形成的八聚體稱為核心粒。146bp的DNA分子超螺旋盤繞核心粒1.75圈,組蛋白H1在核心

DNA進出處與連接DNA結(jié)合，鎖住核小體DNA的進出端，起穩(wěn)定核小體的作用。兩個相鄰核小體之間以連接DNA相連，典型長度60bp，不同物種變化值為0～80bp。核小體核心與含1分子組蛋白H1的連接DNA共同構(gòu)成一個完整的核小體。實驗表明，核小體具有自組裝（self-assemble）的性質(zhì)。1/6/202551第9章細(xì)胞核核小體串200bp的核小體DNA長度約為70nm（0.34nm×200），核小體核心直徑為10nm，說明DNA包裝成核小體，長度壓縮了7倍。將一個DNA分子所構(gòu)成的全部核小體成為“核小體串”。核小體是染色質(zhì)包裝成染色體的基本結(jié)構(gòu)單位。核小體串是染色體的一級結(jié)構(gòu)。1/6/202552第9章細(xì)胞核核小體（nucleosome）1/6/202553第9章細(xì)胞核螺線管（solenoid）在Ｈ1參與下，每個核小體間緊密連接、螺旋纏繞，形成了外徑30nm，內(nèi)徑10nm，螺距11nm的螺線管，每周螺旋的含６個核小體。組蛋白Ｈ1組對螺線管的形成起重要作用。螺線管是染色體的二級結(jié)構(gòu)。1/6/202554第9章細(xì)胞核螺線管1/6/202555第9章細(xì)胞核超螺線管（supersolenoid）30nm螺線管螺旋化形成0.2～0.4μm的圓管狀結(jié)構(gòu)——超螺線管。電鏡下可看到直徑0.4μm的染色線，即超螺線管。超螺線管是染色體的三級結(jié)構(gòu)。1/6/202556第9章細(xì)胞核超螺線管進一步盤折疊、壓縮，形成直徑1～2μm、長度2～10μm的染色單體。染色單體染色體的四級結(jié)構(gòu)。染色單體（chromatid）1/6/202557第9章細(xì)胞核ＤＮＡ

核小體

螺線管

超螺線管

染色單體。

共壓縮８４００倍。壓縮7倍壓縮6倍壓縮40倍壓縮5倍染色質(zhì)包裝的各級壓縮1/6/202558第9章細(xì)胞核染色體的支架-放射環(huán)結(jié)構(gòu)模型一級結(jié)構(gòu)——核小體二級結(jié)構(gòu)——螺線管三級結(jié)構(gòu)——微帶四級結(jié)構(gòu)——染色單體染色體支架袢環(huán)18個放射狀環(huán)1/6/202559第9章細(xì)胞核1/6/202560第9章細(xì)胞核微帶（miniband）染色單體的核心是非組蛋白形成的纖維網(wǎng)——染色體支架，直徑為30nm的螺線管一端與支架的某一點結(jié)合，另一端沿支架縱軸向周圍呈環(huán)狀迂回，即折疊成放射環(huán)，或稱袢環(huán)，最后回到支架處，并與支架結(jié)合。每個放射環(huán)的DNA長約63000bp，含315個核小體。以染色體支架為中心，在染色單體的橫斷面上，放射狀分布的18個放射環(huán)稱為微帶。微帶是染色體的三級結(jié)構(gòu)，1條染色單體由106個微帶沿縱軸構(gòu)筑而成。1/6/202561第9章細(xì)胞核微帶（miniband）染色體支架（非組蛋白）袢環(huán)（

30nm螺線管）123456789101112131415161718微帶一條染色單體約有106個微帶。染色單體著絲點1/6/202562第9章細(xì)胞核1/6/202563第9章細(xì)胞核四、染色體（一）染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)（二）染色體核型1/6/202564第9章細(xì)胞核中期染色體結(jié)構(gòu)模式圖1/6/202565第9章細(xì)胞核（一）染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)1、主縊痕和著絲粒2、次縊痕、核仁組織區(qū)及隨體3、端粒(telomere)1/6/202566第9章細(xì)胞核主縊痕和著絲粒主縊痕：中期染色體的兩條姐妹染色單體相連處縮窄變細(xì)，光鏡下著色相對較淺，稱為主縊痕（primaryconstriction）。著絲粒：主縊痕部位是姐妹染色單體分離時，紡錘體微管（紡錘絲）附著處，故稱為著絲粒（centromere）。電鏡下，著絲粒處可見到結(jié)構(gòu)和組成上高度有序、非均一的整合結(jié)構(gòu)，稱為著絲粒—動粒復(fù)合體。1/6/202567第9章細(xì)胞核著絲粒(centromere)1/6/202568第9章細(xì)胞核染色體臂著絲粒的存在將染色體分為兩部分，稱為染色體臂，長的稱長臂(p)，短的為短臂(q),根據(jù)著絲粒在染色體上的位置，通常將染色體分為四類。中央著絲粒染色體(metacentricchromosome)亞中著絲粒染色體(submetacentricchromosome)近端著絲粒染色體(subtelocentricchromosome)端著絲粒染色體(telocentricchromosome)人類染色體有前3種類型，無端著絲粒染色體。1/6/202569第9章細(xì)胞核1/6/202570第9章細(xì)胞核著絲?！獎恿?fù)合體著絲?！獎恿?fù)合體：電鏡下，著絲粒處可見到結(jié)構(gòu)和組成上高度有序、非均一的整合結(jié)構(gòu)，稱為著絲?！獎恿?fù)合體。自外向內(nèi)，依次有：動粒結(jié)構(gòu)域（kinetochoredomain）中央結(jié)構(gòu)域（centraldomain）配對結(jié)構(gòu)域（pairdomain）1/6/202571第9章細(xì)胞核著絲?！獎恿?fù)合體動粒結(jié)構(gòu)域:簡稱動粒，又稱著絲點，是紡錘體的動粒微管連接的位點，主要成分是蛋白質(zhì)。中央結(jié)構(gòu)域：位于動粒的內(nèi)側(cè)，是著絲粒區(qū)的主體，有高度濃縮、富含DNA重復(fù)序列的異染色質(zhì)構(gòu)成。配對結(jié)構(gòu)域：位于最內(nèi)側(cè)，是有絲分裂中期姐妹染色單體相互作用的位點，含有與姐妹染色單體配對、分離有關(guān)的蛋白質(zhì)。1/6/202572第9章細(xì)胞核著絲粒結(jié)構(gòu)區(qū)域組織1/6/202573第9章細(xì)胞核著絲粒的3個結(jié)構(gòu)域1/6/202574第9章細(xì)胞核著絲點結(jié)構(gòu)域1/6/202575第9章細(xì)胞核熒光原位雜交顯示著絲粒衛(wèi)星DNA1/6/202576第9章細(xì)胞核次縊痕、核仁組織區(qū)及隨體次縊痕（secondaryconstriction）：是主縊痕外某些染色體上狹窄的淺染部位，其在染色體上的數(shù)目、位置及大小通常恒定，可作為鑒定染色體的標(biāo)志。核仁組織區(qū)(nucleolarorganizingregions,NORs)：人類近端著絲粒染色體短臂次縊痕區(qū)含有45SrRNA基因，轉(zhuǎn)錄出的rRNA參與間期核仁的形成，因此，將此區(qū)的rRNA基因（rDNA）稱為NORs。隨體（satellite）：含有NORs的次縊痕遠端相連的棒狀或球形結(jié)構(gòu)，稱為隨體。它也是識別染色體的重要標(biāo)志，主要由異染色質(zhì)組成。1/6/202577第9章細(xì)胞核端粒染色體兩臂的末端稱為端粒，是由端粒DNA和端粒結(jié)構(gòu)蛋白組成的染色體端部特化結(jié)構(gòu)。由高度重復(fù)的簡單序列組成，進化上高度保守，富含G堿基，人體細(xì)胞染色體端粒的堿基序列為GGGTAA。端粒隨細(xì)胞分裂次數(shù)增加變短，端粒起到細(xì)胞分裂計數(shù)器的作用。當(dāng)端?？s短到一定程度，即是細(xì)胞走向衰老的標(biāo)志（細(xì)胞生命鐘）。作用：維持染色體的穩(wěn)定性和完整性。1/6/202578第9章細(xì)胞核熒光原位雜交顯示的端粒（上）和端粒序列（下）1/6/202579第9章細(xì)胞核端粒、端粒酶與衰老當(dāng)細(xì)胞分裂的時候，端粒變得越來越小，其作用就像是鞋帶的塑料末梢。在自然狀態(tài)下，端粒會隨著細(xì)胞的不斷分裂變得非常小，以至細(xì)胞不再能夠分裂，也就是說細(xì)胞將死去。在健康人的多數(shù)體細(xì)胞中，端粒酶是處于非活躍狀態(tài)的，然而在大多數(shù)的癌細(xì)胞中，端粒酶非?；钴S。

因為癌細(xì)胞分裂非常迅速，端粒變短的速度也比正常細(xì)胞快得多。但是，癌細(xì)胞的端粒酶（它促使端粒的重建）非?；钴S，使得癌細(xì)胞可以永遠保持端粒的長度。盡管目前端粒酶是癌細(xì)胞的表象還是根本原因尚無定論，但是許多制藥公司為了研制抗癌藥物已經(jīng)把研究注意力集中在端粒酶上面。

1/6/202580第9章細(xì)胞核（二）染色體核型核型（karyotype）：在有絲分裂中期，一個體細(xì)胞內(nèi)的全部染色體的表型稱為核型，是體細(xì)胞內(nèi)染色體染色體數(shù)目、大小及著絲粒、次縊痕、隨體等形態(tài)特征的總合。核型分析（karyotyping）：借助顯微攝影技術(shù)，對特定個體體細(xì)胞內(nèi)染色體進行測量、計算、配對、分組、排序的形態(tài)分析過程。1/6/202581第9章細(xì)胞核染色體核型1、非顯帶核型：人類染色體標(biāo)本未經(jīng)特殊處理，只用常規(guī)方法染色獲得的核型稱為非顯帶核型。2、顯帶核型：經(jīng)顯帶技術(shù)顯示的核型稱為顯帶核型。如Q帶、G帶、C帶等。

G顯帶方法應(yīng)用最普遍。顯帶染色體的命名1/6/202582第9章細(xì)胞核非顯帶核型非顯帶核型核型的記錄格式：染色體總數(shù)，性染色體組成。人類體細(xì)胞的正常核型：

正常男性核型表示為：４６，ＸＹ。

正常女性核型表示為：４６，ＸＸ。按染色體的大小和著絲粒的位置分為Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ７組。1/6/202583第9章細(xì)胞核正常男性核型：46，XY1/6/202584第9章細(xì)胞核正常女性核型：46，XX1/6/202585第9章細(xì)胞核人類非顯帶染色體的分組及形態(tài)特征組序染色體編號形態(tài)大小著絲粒位置隨體副縊痕Ａ1-3

最大

1、3為中著絲粒無常見1

2為亞中著絲粒

Ｂ4-5

次大亞中著絲粒無Ｃ6-12,X

中等

亞中著絲粒

無常見9

Ｄ13-15

中等

近端著絲粒有13偶見

Ｅ16-18

小

16為中著絲粒，

17、18為亞中著絲粒

無16常見

Ｆ19-20

次小

中著絲粒無Ｇ21-22,Y

最小

近端著絲粒有1/6/202586第9章細(xì)胞核人類Q帶核型，Q帶顯示的帶紋與G帶相似1/6/202587第9章細(xì)胞核人類G帶核型，G帶顯示的是染色體上富含AT的區(qū)域1/6/202588第9章細(xì)胞核人類C帶核型，C帶顯示的是著絲粒異染色質(zhì)1/6/202589第9章細(xì)胞核顯帶染色體的命名和書寫人類細(xì)胞遺傳學(xué)國際命名體制(ISCN,1995)(AnInternationalSystemforHumanCytogeneticNomenclature)界標(biāo)：每條染色體經(jīng)顯帶后具有穩(wěn)定的、形態(tài)特征的標(biāo)記，稱為界標(biāo)。確定染色體兩臂的某端、著絲粒和某些固定帶作為界標(biāo)1/6/202590第9章細(xì)胞核命名方法：1、染色體的名稱

2、染色體臂的名稱

3、區(qū)號

4、帶號注意：1、離著絲粒最近的區(qū)為1區(qū)，其次2區(qū)；2、在一個區(qū)內(nèi)，離著絲粒最近的帶為1帶，其次2帶3、帶、亞帶：與帶之間用“.”隔開。如：1p36.11/6/202591第9章細(xì)胞核1/6/202592第9章細(xì)胞核界標(biāo)XpXq區(qū)帶112212345678Xq28染色體帶命名的國際體制1/6/202593第9章細(xì)胞核第三節(jié)核仁一、核仁的化學(xué)成分二、核仁的超微結(jié)構(gòu)三、核仁的功能四、核仁周期1/6/202594第9章細(xì)胞核核仁1781年，F(xiàn)ontan首先發(fā)現(xiàn)了核仁（nucleolus）1/6/202595第9章細(xì)胞核一、核仁的化學(xué)成分化學(xué)成分：蛋白質(zhì)（約80％）、

RNA（約10％）、

DNA（約8％）微量脂類蛋白質(zhì)：核糖體蛋白、核仁染色質(zhì)的組蛋白和非組蛋白和多種酶類。1/6/202596第9章細(xì)胞核二、核仁的超微結(jié)構(gòu)電鏡下，核仁電子密度較高，無界膜包裹，由絲狀纖維構(gòu)成類似線團樣或海綿狀結(jié)構(gòu)，可辨認(rèn)出有三個不完全分隔的特征性區(qū)域：（一）纖維中心（二）致密纖維成分（三）顆粒成分1/6/202597第9章細(xì)胞核核仁的三個分隔區(qū)域1/6/202598第9章細(xì)胞核纖維中心（fibrillarcenter，F(xiàn)C）電鏡下，F(xiàn)C表現(xiàn)為相對淺染、近似圓形的低電子密度區(qū)域，是rRNA的基因（rDNA）的存在部位。核仁內(nèi)染色質(zhì)實際上是從染色體上伸展出的rDNA袢環(huán)，在袢環(huán)上rRNA基因串聯(lián)排列，進行高速轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生rRNA，組織起來形成核仁。每一個rDNA的袢環(huán)形成一個核仁組織者（nucleolarorganizer），分布在幾條不同的染色體上，人類的rRNA基因位于13、14、15、21、22號染色體上。10個rDNA袢環(huán)合稱為核仁組織區(qū)（nucleolarorganizingregion，NORs）。1/6/202599第9章細(xì)胞核人體細(xì)胞核仁中DNA袢環(huán)示意圖1/6/2025100第9章細(xì)胞核致密纖維成分

（densefibrillarcomponent）由原纖維絲構(gòu)成，是核仁內(nèi)電子密度最高的區(qū)域，呈環(huán)形或半月形包圍纖維中心區(qū)，主要含正在轉(zhuǎn)錄的rRNA、核糖體蛋白、RNA結(jié)合蛋白及核仁素。轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在纖維中心區(qū)與致密纖維區(qū)的交界處。核仁素(nucleolin)：可以使核仁有銀染特異性。1/6/2025101第9章細(xì)胞核顆粒成分（granularcomponent）位于核仁的外周，由直徑15～20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的核糖體亞基的前體顆粒。在代謝活躍細(xì)胞的核仁中，顆粒成分是核仁的主要結(jié)構(gòu)，間期核中核仁的大小主要由顆粒結(jié)構(gòu)的數(shù)量差別造成。顆粒成分可被蛋白酶和RNA酶消化。1/6/2025102第9章細(xì)胞核核仁相隨染色質(zhì)與核仁基質(zhì)核仁相隨染色質(zhì)（nucleolarassociatedchromatin）：核仁周圍染色質(zhì)：包圍在核仁周圍的異染色質(zhì)。核仁內(nèi)染色質(zhì)：伸入到核仁內(nèi)，含rDNA的常染色質(zhì)。核仁基質(zhì)：核仁內(nèi)的無定形的液體物質(zhì)。1/6/2025103第9章細(xì)胞核三、核仁的功能1、轉(zhuǎn)錄和合成rRNA2、裝配核糖體大、小亞基1/6/2025104第9章細(xì)胞核核仁的功能概論1/6/2025105第9章細(xì)胞核（一）45SrRNA的轉(zhuǎn)錄1、rRNA基因位于NORs的rDNA是rRNA的信息來源。電鏡標(biāo)本上看到由rRNA基因轉(zhuǎn)錄成rRNA的形態(tài)學(xué)過程，“圣誕樹”樣結(jié)構(gòu)。1/6/2025106第9章細(xì)胞核人間期細(xì)胞核仁組織區(qū)含有rRNA基因的10個染色體袢環(huán)延伸進入并簇集在核仁

（引自B.Alberts）1/6/2025107第9章細(xì)胞核1/6/2025108第9章細(xì)胞核45SrRNA的轉(zhuǎn)錄真核生物含有4種rRNA，即5.8SrRNA、18SrRNA、28SrRNA及5SrRNA，其中前三者的基因組成一個轉(zhuǎn)錄單位。編碼rRNA的DNA片段稱rRNA基因，它是重復(fù)的多拷貝基因，人的一個細(xì)胞中約有200個拷貝，轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物為45SrRNA的轉(zhuǎn)錄。rDNA沒有組蛋白核心，是裸露的DNA節(jié)段，兩個相鄰基因之間為一段非轉(zhuǎn)錄的間隔DNA長約30kb,不具有轉(zhuǎn)錄功能。

由專一性的RNA酶Ⅰ進行轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄時，RNA聚合酶Ⅰ沿DNA分子排列，此酶由基因頭端向末端移動，轉(zhuǎn)錄好的rRNA分子從聚合酶處伸出，愈近末端愈長，并且從左右兩側(cè)均可伸出，呈羽毛狀。1/6/2025109第9章細(xì)胞核

rRNA的轉(zhuǎn)錄1/6/2025110第9章細(xì)胞核每個箭頭結(jié)構(gòu)代表一個rRNA基因的轉(zhuǎn)錄單位，箭頭的尖端是rDNA的3’端，是轉(zhuǎn)錄的起點，此處的DNA軸兩側(cè)轉(zhuǎn)錄的RNA鏈較短；隨著轉(zhuǎn)錄向5’端推進，兩側(cè)的RNA鏈逐漸加長，箭頭的基部則為轉(zhuǎn)錄的終點。1/6/2025111第9章細(xì)胞核（二）45SrRNA的加工前體rRNA經(jīng)過剪切、甲基化等加工過程才能成熟。

45SrRNA的加工

5SrRNA的加工：5SrRNA基因在核仁外轉(zhuǎn)錄出5SrRNA無需加工，，直接運送到核仁中。1/6/2025112第9章細(xì)胞核45SrRNA的加工過程

45SrRNA的加工過程是以核蛋白方式進行的。

45SrRNA被轉(zhuǎn)錄后，很快與來自胞質(zhì)的80多種核糖體蛋白結(jié)合成80S的核糖體蛋白顆粒。

加工過程中，逐漸失去一些RNA和蛋白質(zhì)。1/6/2025113第9章細(xì)胞核核糖體亞基的組裝生物有機體細(xì)胞內(nèi)有兩種基本類型的核糖體：一種是70S的核糖體，可解離為50S與30S兩個亞基另一種為80S的核糖體，可解離為60S與40S兩個亞基在真核細(xì)胞中

60S大亞基：28SrRNA、5.8SrRNA、5SrRNA和約49種核糖體蛋白質(zhì)

40S小亞基：18SrRNA與約33種核糖體蛋白質(zhì)核糖體大小亞基的組裝1/6/2025114第9章細(xì)胞核核糖體大、小亞基的組裝1/6/2025115第9章細(xì)胞核四、核仁周期

核仁周期（nucleolarcycle）：在細(xì)胞周期進程中，核仁