细胞核和染色体讲稿.ppt

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1、关于细胞核和染色体第一页，讲稿共四十五页哦l原核细胞的核物质分布在细胞质中相对集中的区域。原核细胞的核物质分布在细胞质中相对集中的区域。l真核生物的核物质包裹在核膜中具有相对稳定的环境，对于细胞真核生物的核物质包裹在核膜中具有相对稳定的环境，对于细胞中各种活动有条不紊地进行是有利的。这是生命的进化。中各种活动有条不紊地进行是有利的。这是生命的进化。l细胞核的作用：贮存、复制、转录遗传物质、和调节控制细胞各细胞核的作用：贮存、复制、转录遗传物质、和调节控制细胞各种功能。种功能。l细胞的活动有周期性，分为分裂间期和分裂期细胞的活动有周期性，分为分裂间期和分裂期。分裂间期的细胞核又叫做间期核。分裂间

2、期的细胞核又叫做间期核。l数目数目:通常一个，成熟的筛管和哺乳动物通常一个，成熟的筛管和哺乳动物红细胞红细胞（0 0）、肝细胞、心肌细胞）、肝细胞、心肌细胞(1-2(1-2）、）、破骨细胞破骨细胞(650(650）、）、骨骼肌细胞骨骼肌细胞(数百）、植物毡绒层细胞数百）、植物毡绒层细胞(24)(24)。细胞核细胞核第二页，讲稿共四十五页哦第一节：细胞核结构第一节：细胞核结构1.核被膜与核孔复合体核被膜与核孔复合体2.核仁核仁3.染色质和染色体的分子结构染色质和染色体的分子结构4.其它其它第三页，讲稿共四十五页哦细胞核的形状：细胞核的形状：常见的为球形、卵形常见的为球形、卵形 核被膜核被膜 核仁

3、核仁 核基质核基质 染色质染色质 核液核液第四页，讲稿共四十五页哦细胞核的胞核的结构构核膜核膜核仁核仁染染色色质质双层膜双层膜核孔：核孔：1、折光性较强易辨认、折光性较强易辨认2、细胞增殖时，周期性的、细胞增殖时，周期性的消失和重建消失和重建成分：成分：DNA+蛋白质蛋白质高度螺旋化，缩短变粗高度螺旋化，缩短变粗解螺旋，变细变长解螺旋，变细变长染色体染色体易被碱性溶液染成深色染色质染色质核孔核孔核膜核膜核仁核仁染色质染色质大分子物质进大分子物质进出的通道出的通道物质交换物质交换细细胞胞核核第五页，讲稿共四十五页哦1.核被膜核被膜 是细胞核最外层的两层膜结构是细胞核最外层的两层膜结构 外核膜：常

4、附有核糖体外核膜：常附有核糖体 内核膜内核膜核周腔：两层核膜之间的空隙，宽核周腔：两层核膜之间的空隙，宽1530nm。核孔复合物核孔复合物核纤层：核膜内表面，核纤层：核膜内表面，厚厚3030160nm 160nm 中间纤维中间纤维 核纤肽核纤肽 保持核的形态保持核的形态 参与染色质和核的组装参与染色质和核的组装（核纤层被磷酸化，核膜解体）核纤层被磷酸化，核膜解体）gp210第六页，讲稿共四十五页哦核孔复合物核孔复合物(NPC)直径为直径为80120nm中间通道直径仅中间通道直径仅915nmfish-trap结构结构 外经外经120 nm呈呈8面对称面对称plug-中央运输蛋白中央运输蛋白Spo

5、ke-8个个辐条条 ring-核质环核质环 胞质环胞质环 篮篮 第七页，讲稿共四十五页哦核被膜的功能核被膜的功能物质运输通道物质运输通道维持细胞核内环境维持细胞核内环境染色体和核内酶分子的支架和固着部位染色体和核内酶分子的支架和固着部位 第八页，讲稿共四十五页哦 几种核定位信号的结构几种核定位信号的结构 第九页，讲稿共四十五页哦含有丰富亮氨酸核输出信号的货物蛋白的输出模型含有丰富亮氨酸核输出信号的货物蛋白的输出模型 第十页，讲稿共四十五页哦l核核输入蛋白：入蛋白：亚基可基可与与亲核蛋白、核蛋白、亚基可基可与与核孔核孔复复合体合体结合合 在胞在胞质溶溶胶胶中，中，核核输入蛋白入蛋白与与亲核蛋白的

6、核定位信核蛋白的核定位信号号识别、结合形成合形成转运运蛋白蛋白复复合体合体lRanRan蛋白：蛋白：是一是一个个小小G G蛋白蛋白在胞质中在胞质中Ran-GTPRan-GDPRan核苷转换蛋白核苷转换蛋白Ran-GTP与转运复合体结合，释放亲核蛋白；与转运复合体结合，释放亲核蛋白；在核中在核中Ran-GTPRan-GDPRan GAP第十一页，讲稿共四十五页哦2.2.核仁核仁核核 仁仁核仁染色质核仁染色质纤维成分纤维成分颗粒成分颗粒成分核仁基质核仁基质非膜性结构非膜性结构蛋白质蛋白质：80%R N A:11%结构结构第十二页，讲稿共四十五页哦纤维中心纤维中心:是是rRNArRNA基因基因rDN

7、ArDNA的存在部位的存在部位致密纤维成分致密纤维成分:5nm 5nm细丝，可被细丝，可被RNARNA酶和蛋白酶消化故纤维成分为酶和蛋白酶消化故纤维成分为RNA RNA 颗粒成分颗粒成分:位于核仁的周边部分，电子密度较高，颗粒位于核仁的周边部分，电子密度较高，颗粒 1520nm1520nm。为核糖体前体。与蛋白质的复合物，为核糖体前体。与蛋白质的复合物，它可在核仁内构成海绵状网架它可在核仁内构成海绵状网架核仁染色质。核仁染色质。核仁周围染色质核仁周围染色质：包围在核仁周围的染色质，高度螺旋，属异染色质。包围在核仁周围的染色质，高度螺旋，属异染色质。核仁内染色质核仁内染色质:伸入核仁内的染色质，

8、处于非螺旋状态，属常染色质，伸入核仁内的染色质，处于非螺旋状态，属常染色质，载有载有rRNArRNA基因（基因（rDNArDNA）此段）此段DNADNA称核仁组织区，称核仁组织区，它是形成核仁的部位。它是形成核仁的部位。核仁基质核仁基质:低电子密度、无定形的蛋白质液体物质。低电子密度、无定形的蛋白质液体物质。第十三页，讲稿共四十五页哦 核仁的主要功能核仁的主要功能转录转录rRNArRNA组装核糖体的大小亚基组装核糖体的大小亚基第十四页，讲稿共四十五页哦核仁周期：核仁周期：核仁随细胞周期的进行而呈现周期性变化（形核仁随细胞周期的进行而呈现周期性变化（形成和消失）。成和消失）。间间 期期细胞有细胞

9、有12个个或多个核仁。或多个核仁。分分 裂裂 期期染色质浓缩、染色质浓缩、rRNA合成停止，合成停止，rDNA袢环逐渐缩袢环逐渐缩回到染色体，核仁回到染色体，核仁缩小继而消失。缩小继而消失。细胞分裂期后末期细胞分裂期后末期核仁组织者染色体解核仁组织者染色体解旋，旋，rDNA伸展成袢样，伸展成袢样，在酶的作用下合成在酶的作用下合成rRNA，经积累和包装，经积累和包装rDNA袢环周围又组建成袢环周围又组建成新的核仁。新的核仁。核仁（有）核仁（有）核仁（消失）核仁（消失）核仁（再现）核仁（再现）核仁组织者区和分裂后核仁的重新装配核仁组织者区和分裂后核仁的重新装配第十五页，讲稿共四十五页哦核核 基基

10、质质核基质：光镜下见到的核内胶状物，核基质：光镜下见到的核内胶状物，为核内的网络系统为核内的网络系统核骨架。核骨架。核基质还应包括核纤蛋白和核孔复合体。核基质还应包括核纤蛋白和核孔复合体。化化学学成成分分蛋白质（蛋白质（90%）：）：少量少量RNA和和DNA主要是非组蛋白的纤维蛋白，相当部分主要是非组蛋白的纤维蛋白，相当部分为含硫蛋白，分子量为含硫蛋白，分子量4060KD.第十六页，讲稿共四十五页哦3.3.染色质和染色体的分子结构染色质和染色体的分子结构第十七页，讲稿共四十五页哦 染色染色质 DNA真核细胞的真核细胞的DNA是线状分子是线状分子特点特点:基因组庞大；基因组庞大；基因序列仅占基因

11、序列仅占10%10%；相同序列反复出现；相同序列反复出现；大部分基因中有内含子；大部分基因中有内含子；基因表达调控蛋白多数结合于基因表达调控蛋白多数结合于DNA的大沟部位。的大沟部位。染色质（染色质（chromatin）指间期细胞核内由指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线组成的线性复合结构性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体染色体(chromosome):指指细胞在有胞在有丝分裂或分裂或减数减数分裂分裂过程中，由染色程中，由染色质聚聚缩而成的棒而成的棒状状结构构。第十八页，讲稿共四十五页哦 异染色质异染色

12、质(浓缩染色质、非功能性染色质浓缩染色质、非功能性染色质):常染色质常染色质(伸展染色质伸展染色质 、功能性染色质、功能性染色质):高度螺旋和盘曲、染色深、高度螺旋和盘曲、染色深、功能上不很活跃。功能上不很活跃。结构疏松处于伸展状态、染色浅、结构疏松处于伸展状态、染色浅、功能上活跃。功能上活跃。染染色色质质染色质的种类染色质的种类第十九页，讲稿共四十五页哦中期染色体的形态结构中期染色体的形态结构根据着丝粒位点不同根据着丝粒位点不同,分为四种分为四种:中着丝染色体中着丝染色体(metacentric)近中着丝染色体近中着丝染色体(submetacentric)近端着染色体近端着染色体(acroc

13、entric)端着丝染色体端着丝染色体(telocentric)第二十页，讲稿共四十五页哦长度为长度为0.250m,一般为一般为110m。着丝粒着丝粒-连接两个染色单体连接两个染色单体 动粒（着丝点）动粒（着丝点）-主缢痕处两个染色单体外侧表层部位的特殊结构，主缢痕处两个染色单体外侧表层部位的特殊结构，它与仿锤丝微管相接触。它与仿锤丝微管相接触。主缢痕主缢痕-DNA含量少含量少,染色很染色很浅浅或不着色。或不着色。次缢痕次缢痕-位置相对稳定，数目、位置和大小是鉴定位置相对稳定，数目、位置和大小是鉴定 染色体个别性的一个显著特征。染色体个别性的一个显著特征。随体随体-位于染色体末端的位于染色体末

14、端的,是识别染色体的主要特征之一是识别染色体的主要特征之一.端粒端粒-特化部分，末端有粘性，高度保守，特化部分，末端有粘性，高度保守，哺乳类的序列为哺乳类的序列为GGGTTA 中期染色体的形态结构中期染色体的形态结构 第二十一页，讲稿共四十五页哦 为确保染色体的复制和稳定遗传，为确保染色体的复制和稳定遗传，染色体具有染色体具有3个基本元素个基本元素:自主复制序列自主复制序列(autonomously replicating DNA sequence,ARS)着丝粒着丝粒序列序列(centromere DNA sequence,CEN)端粒序列端粒序列(telomere DNA sequence

15、,TEL)。染色体染色体DNA的三种功能元件的三种功能元件:第二十二页，讲稿共四十五页哦自主自主复复制序列制序列(ARS)是是DNA复制的起点复制的起点.大多数具有一个大多数具有一个11-14 bp;富含富含AT的共有序列（的共有序列（ARS consensus sequence,ACS）。）。着丝粒序列着丝粒序列(centromere DNA sequence,CEN)不同来源的不同来源的CEN的共同特点是具有两个彼此相邻的核心区的共同特点是具有两个彼此相邻的核心区:一个是一个是80-90 bp的的AT区，另一个是区，另一个是11 bp的保守区。的保守区。CEN由大量串联的重复序列组成，其功

16、能是参与形成着丝粒，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使细胞分裂中染色体能够准确地分离.不同生物的端粒序列都很相似，由长不同生物的端粒序列都很相似，由长5-10 bp的重复单位串联而成的重复单位串联而成.人的重复序列为人的重复序列为GGGTTA。真核细胞染色体端粒的重复序列不是。真核细胞染色体端粒的重复序列不是染色体染色体DNA复制时连续合成的，而是由端粒酶（复制时连续合成的，而是由端粒酶（telomerase）合成后）合成后 添加到染色体末端。端粒酶是一种核糖核蛋白复合物，具有逆转录酶的性质，添加到染色体末端。端粒酶是一种核糖核蛋白复合物，具有

17、逆转录酶的性质，以物种专一的内在以物种专一的内在RNA为模板，把合成为模板，把合成DNA的添加到染色体的的添加到染色体的3端。端。端粒序列端粒序列(telomere DNA sequence,TEL)第二十三页，讲稿共四十五页哦端粒起到细胞分裂计时器的作用，端粒核苷酸复制和基因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不同不同.每复制一次减少每复制一次减少50-100 bp，正常体细胞染色体缺乏端粒酶活性，正常体细胞染色体缺乏端粒酶活性，故随细胞分裂而变短，细胞随之衰老。故随细胞分裂而变短，细胞随之衰老。人的生殖细胞和部分干细胞染色体具有端粒酶活性，人的生殖细胞和部分干细胞染色体

18、具有端粒酶活性，所以人的生殖细胞染色体末端比体细胞染色体末端长几千个所以人的生殖细胞染色体末端比体细胞染色体末端长几千个bp。肿瘤细胞和永生细胞系具有端粒酶的活性。肿瘤细胞和永生细胞系具有端粒酶的活性。第二十四页，讲稿共四十五页哦第二节：细胞核化学组成第二节：细胞核化学组成1.1.染色质染色质 DNADNA2.2.2.DNA2.DNA结合蛋白质结合蛋白质3.3.RNA4.4.其它其它RNA、非组蛋白含量不同、非组蛋白含量不同DNA、组蛋白含量稳定（、组蛋白含量稳定（1:1）第二十五页，讲稿共四十五页哦DNADNA经四级包装形成染色体经四级包装形成染色体1.染色质染色质 DNA第二十六页，讲稿共

19、四十五页哦2.DNA 2.DNA 结合蛋白质结合蛋白质 组蛋白组蛋白-与与 DNA 非特异性结合非特异性结合 非组蛋白非组蛋白-与与 DNA 特异性结合特异性结合第二十七页，讲稿共四十五页哦 组蛋白组蛋白带正电荷，含带正电荷，含Arg，Lys，属碱性蛋白，共，属碱性蛋白，共5种种:核心组蛋白（核心组蛋白（core histone）：）：H2A、H2B、H3、H4 （将（将DNA分子盘绕成核小体分子盘绕成核小体);连接组蛋白（连接组蛋白（linker histone）：）：H1（染色质极性（染色质极性）。）。核小体（核小体（nucleosome）:一种串珠状结构，由核心颗粒和连结线一种串珠状结构

20、，由核心颗粒和连结线DNA两部分组成。两部分组成。核小体单位包括约核小体单位包括约200bp的的DNA、一个组蛋白核心和一个、一个组蛋白核心和一个H1。功能：参与染色体的构建；功能：参与染色体的构建；维持染色体结构；维持染色体结构；调节调节DNA的复制和转录。的复制和转录。第二十八页，讲稿共四十五页哦由由H2A、H2B、H3、H4各两分子形成八聚体，构成各两分子形成八聚体，构成核心颗粒；核心颗粒；DNA分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面，每圈分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面，每圈80bp，共，共1.75圈，约圈，约146bp，两端被，两端被H1锁合；锁合；相邻核心颗粒之间相邻核心颗粒之间为一段为

21、一段60bp的连接的连接线线DNA。核小体结构特点核小体结构特点第二十九页，讲稿共四十五页哦 从从DNA 到到染色体染色体第三十页，讲稿共四十五页哦 从从DNA 到到染色体染色体第三十一页，讲稿共四十五页哦 非组蛋白非组蛋白序列特异性序列特异性DNA结合蛋白。结合蛋白。特性特性:带负电，属酸性蛋白带负电，属酸性蛋白,富含天门冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸。富含天门冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸。整个细胞周期都合成，组蛋白只在整个细胞周期都合成，组蛋白只在S期合成。期合成。能识别特异能识别特异DNA序列，结合与氢键和离子键。序列，结合与氢键和离子键。功能功能:帮助帮助DNA折叠、复制；折叠、复制；调节基

22、因表达。调节基因表达。第三十二页，讲稿共四十五页哦非组蛋白与非组蛋白与DNA结合合方式方式:螺旋螺旋-转角转角-螺旋结构螺旋结构(H-T-H motif)螺旋螺旋-环环-螺旋螺旋结构结构(H-L-H motif)亮氨酸拉链结构亮氨酸拉链结构(Lucine zipper motif)锌指结构锌指结构(Zinc finger motif)非组蛋白常常是通过磷酸化与非组蛋白常常是通过磷酸化与DNA结合合调节基因表达调节基因表达第三十三页，讲稿共四十五页哦Lucine zipper motifH-L-H motifZinc finger motif(Cys-cys-his-his)第三十四页，讲稿共四

23、十五页哦tRNA、rRNA、mRNA、snRNA（核（核内内小小RNA);含量不到含量不到DNA量的量的10%。3.RNA第三十五页，讲稿共四十五页哦核蛋白核蛋白:核内核酸（核内核酸（DNA和和RNA）与蛋白质结合形成的超大分子复合物。）与蛋白质结合形成的超大分子复合物。少量的水、无机盐、脂类（磷脂少量的水、无机盐、脂类（磷脂+蛋白质蛋白质脂蛋白）。脂蛋白）。4.4.其它其它第三十六页，讲稿共四十五页哦第三节：细胞核功能第三节：细胞核功能1.1.遗传物质储存和复制的主要场所遗传物质储存和复制的主要场所2.2.细胞遗传特性和代谢活动的控制中心细胞遗传特性和代谢活动的控制中心第三十七页，讲稿共四十

24、五页哦染色质包装的多级螺旋模型染色质包装的多级螺旋模型 一级结构：核小体一级结构：核小体 10nm10nm 二级结构：螺线管二级结构：螺线管 30nm30nm 三级结构：超螺线管三级结构：超螺线管 700nm700nm 四级结构：染色单体四级结构：染色单体 压缩压缩5倍倍DNA核小体核小体螺线管螺线管超螺线管超螺线管压缩压缩7倍倍压缩压缩6倍倍压缩压缩40倍倍染色单体染色单体第三十八页，讲稿共四十五页哦1.一级结构：一级结构：2.核小体是染色质的基本组成单位，核小体是染色质的基本组成单位，3.为染色质的一级结构，为染色质的一级结构，10nm。4.将将DNADNA分子长度压缩分子长度压缩1010

25、倍。倍。染色质的包装染色质的包装第三十九页，讲稿共四十五页哦球状组蛋白核心球状组蛋白核心H4DNA双螺旋双螺旋(140-160bp、1.75圈）圈）H3H4H3H2AH2AH2BH2BH4H3H3H4H2AH2AH2BH2B 10nm连接连接DNA（50-60bp）H1 H1核核小小体体核心部核心部连接部连接部DNA分子分子:140-160bp、1.75圈圈组组 蛋蛋 白白:H1DNA分子分子:5060bp八聚体八聚体核核小小体体组组 蛋蛋 白白:2（H2A、H2B、H3、H4）第四十页，讲稿共四十五页哦2.二级结构：螺旋管是染色质的二级结构，二级结构：螺旋管是染色质的二级结构，6个核小体缠绕

26、一圈，个核小体缠绕一圈，形成的中空性管形成的中空性管.外外30nm;30nm;内内10nm,10nm,组蛋白组蛋白H H1 1位于螺旋管内侧。将串珠状小体长度压缩了位于螺旋管内侧。将串珠状小体长度压缩了6 6倍；螺旋管即为倍；螺旋管即为30nm30nm的染色质纤维。的染色质纤维。10nm第四十一页，讲稿共四十五页哦 内内10nm 外外30nm组蛋白组蛋白第四十二页，讲稿共四十五页哦3.3.三级结构：三级结构：超螺旋管为染色质的三级结构，超螺旋管为染色质的三级结构，它是由螺旋管进一步盘曲而形成。它是由螺旋管进一步盘曲而形成。将螺旋管长度压缩将螺旋管长度压缩40倍。倍。4.4.四级结构：四级结构：

27、超螺旋管进一步折叠又被压缩超螺旋管进一步折叠又被压缩5 5倍。倍。成为四级结构成为四级结构染色单体。染色单体。（DNA分子长度压缩至分子长度压缩至1/8001/10 000)。总共压缩了近总共压缩了近10000倍。倍。第四十三页，讲稿共四十五页哦灯刷染色体灯刷染色体 卵母细胞进行减数第一次分裂时停留在双线期的染色体。卵母细胞进行减数第一次分裂时停留在双线期的染色体。常常见于鱼类、两栖类、爬行类双线期卵母细胞，双线期是卵黄合成见于鱼类、两栖类、爬行类双线期卵母细胞，双线期是卵黄合成的旺盛期。染色体主轴两侧有侧环，状如灯刷，故名。侧环是转录活的旺盛期。染色体主轴两侧有侧环，状如灯刷，故名。侧环是转录活跃的区域。跃的区域。灯刷染色体的超微结构灯刷染色体的超微结构:灯刷染色体的功能灯刷染色体的功能:轴丝轴丝 染色粒染色粒侧环：成对出现，是转录活跃区域侧环：成对出现，是转录活跃区域合成和贮存的作用合成和贮存的作用RNP、转录因子、转录因子对于卵子发生期的核糖体合成有重要作用对于卵子发生期的核糖体合成有重要作用-rDNA由无转录活性的染色质组成由无转录活性的染色质组成第四十四页，讲稿共四十五页哦感感谢谢大大家家观观看看第四十五页，讲稿共四十五页哦