第十章細胞核與染色體詳解演示文稿

第十章細胞核與染色體詳解演示文稿本文檔共38頁；當前第1頁；編輯于星期六\12點50分優(yōu)選第十章細胞核與染色體本文檔共38頁；當前第2頁；編輯于星期六\12點50分形狀：圓形，胚乳細胞(網(wǎng)狀）蝶類絲腺細胞(分支狀)。位置：細胞中央，成熟植物細胞的邊緣。數(shù)目：通常一個，成熟的篩管和成熟的哺乳動物紅細胞（0）、肝細胞、心肌細胞(1-2）、破骨細胞(6~50）、骨骼肌細胞(數(shù)百）、植物氈絨層細胞(2~4)。結構：①核被膜、②核仁、③核基質(zhì)、④染色質(zhì)、⑤核纖層。功能：①遺傳、②發(fā)育。本文檔共38頁；當前第3頁；編輯于星期六\12點50分Nucleusstructure本文檔共38頁；當前第4頁；編輯于星期六\12點50分一、核被膜（一）結構構成：是雙層膜結構①內(nèi)核膜（innernuclearmembrane）②外核膜（outernuclearmembrane）③核周間隙（perinuclearspace）外核膜：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一部分，胞質(zhì)面附有核糖體。核周間隙：寬20~40nm，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通。核纖層：位于內(nèi)核膜的內(nèi)表面的纖維網(wǎng)絡，可支持核膜，并與染色質(zhì)及核骨架相連。第一節(jié)核被膜與核孔復合體本文檔共38頁；當前第5頁；編輯于星期六\12點50分Thenuclearenvelope本文檔共38頁；當前第6頁；編輯于星期六\12點50分本文檔共38頁；當前第7頁；編輯于星期六\12點50分核纖層構成：由核纖層蛋白（lamin）構成，核纖肽一類中間纖維，分為A、B兩型。作用：保持核的形態(tài)：參與染色質(zhì)和核的組裝：

細胞分裂時：呈現(xiàn)出周期性的變化，

間期核中：提供染色質(zhì)（異染色質(zhì)）在核周邊錨定的位點。

在前期結束時：核纖層被磷酸化，核膜解體。

B型核纖肽與核膜殘余小泡結合，A型溶于胞質(zhì)中。

分裂末期，核纖肽去磷酸化重新組裝，介導了核膜的重建。本文檔共38頁；當前第8頁；編輯于星期六\12點50分Lamins本文檔共38頁；當前第9頁；編輯于星期六\12點50分（二）核被膜要細胞周期中的崩解與裝配分裂期：雙層核膜崩解成單層膜泡，核孔復合體解體，核纖內(nèi)層去裝配；分裂未期：核膜重新形成舊核膜參與新核膜的構建，新核膜來自舊核膜核被膜的去組裝是非隨機的，具有區(qū)域特異性（domain-specific）。核被膜的解體與重建的動態(tài)變化受細胞周期調(diào)控因子的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)作用可能與核纖層蛋白、核孔復合體蛋白的磷酸化與去磷酸化修飾有關。本文檔共38頁；當前第10頁；編輯于星期六\12點50分本文檔共38頁；當前第11頁；編輯于星期六\12點50分二、核孔復合體

（一）結構模型胞質(zhì)環(huán)（cytoplasmicring），外環(huán)核質(zhì)環(huán)（nuclearring），內(nèi)環(huán)

輻（spoke）柱狀亞單位（columnsubunit）腔內(nèi)亞單位(luminalsubunit)環(huán)帶亞單位（annularsubunit）

中央栓（centralplug）：transporter本文檔共38頁；當前第12頁；編輯于星期六\12點50分TheNuclearPore本文檔共38頁；當前第13頁；編輯于星期六\12點50分核孔由至少50種不同的蛋白質(zhì)（nucleoporin）構成，稱為核孔復合體（nuclearporecomplex，NPC）。一般哺乳動物細胞平均有3000個核孔。細胞核活動旺盛的細胞中核孔數(shù)目較多，反之較少。在電鏡下觀察，核孔是呈圓形或八角形，現(xiàn)在一般認為其結構如fish-trap。本文檔共38頁；當前第14頁；編輯于星期六\12點50分抽提后核孔胞質(zhì)面的結構（Cytoplasmicface，

cytoplasmicparticles）本文檔共38頁；當前第15頁；編輯于星期六\12點50分抽提后核孔核質(zhì)面的結構（Nuclearface

basketinnercomplex）本文檔共38頁；當前第16頁；編輯于星期六\12點50分（二）核孔復合體成分的研究 核孔復合體主要由蛋白質(zhì)構成，其總相對分子質(zhì)量約為1.25×106，推測可能含有100余種不同的多肽，共1000多個蛋白質(zhì)分子。

gp210：結構性跨膜蛋白

p62：功能性的核孔復合體蛋白，具有兩個功能結構域本文檔共38頁；當前第17頁；編輯于星期六\12點50分

gp210：結構性跨膜蛋白介導核孔復合體與核被膜的連接，將核孔復合體錨定在“孔膜區(qū)”，從而為核孔復合體裝配提供一個起始位點在內(nèi)、外核膜融合形成核孔中起重要作用。

兩段疏水區(qū)，

C端:位于孔膜區(qū)，跨膜結構域核周間隙內(nèi)：核孔復合體組裝開始時，發(fā)生構象改變，使其中的疏水區(qū)暴露，與核膜作用，誘導內(nèi)外核膜的融合。在核孔復合體的核質(zhì)交換功能活動中起一定作用本文檔共38頁；當前第18頁；編輯于星期六\12點50分

p62：功能性的核孔復合體蛋白，具有兩個功能結構域疏水性N端區(qū)：可能在核孔復合體功能活動中直接參與核質(zhì)交換C端區(qū)：可能通過與其它核孔復合體蛋白相互作用，從而將p62分子穩(wěn)定到核孔復合體上，為其N端進行核質(zhì)交換活動提供支持。本文檔共38頁；當前第19頁；編輯于星期六\12點50分（三）核孔復合體的功能核質(zhì)交換的雙向選擇性親水通道爪蟾卵母細胞核質(zhì)蛋白注射實驗通過核孔復合體的主動運輸親核蛋白與核定位信號親核蛋白入核轉運的步驟轉錄產(chǎn)物RNA的核輸出本文檔共38頁；當前第20頁；編輯于星期六\12點50分1.通過核孔復合體的被動擴散核孔復合體作為被動擴散的親水通道。實驗證明？將聚乙烯吡咯烷酮（PVP）包被的膠體金顆粒，注射細胞質(zhì)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)小分子物質(zhì)能夠以自由擴散的方式通過核孔進入細胞核。擴散數(shù)率與分子大小成反比。組蛋白，帶本身信號序列的蛋白質(zhì)，通過主動運輸進入細胞核與其他信號序列的成分結合，主動運輸本文檔共38頁；當前第21頁；編輯于星期六\12點50分例子：帶有放射性標記的完整核質(zhì)蛋白、頭、未片段（N、C端）分別注射非洲爪蟾卵母細胞中：膠體金包被完整核質(zhì)蛋白、尾部分別注射非洲爪蟾卵母細胞中：結果：完整的核質(zhì)蛋白、未片段能夠在細胞核內(nèi)迅速地積累，而頭部卻被拒之核外。結論：信號序列在尾部三、通過核孔的物質(zhì)運輸與信號序列有關本文檔共38頁；當前第22頁；編輯于星期六\12點50分本文檔共38頁；當前第23頁；編輯于星期六\12點50分ColloidalgoldlabeledNucleoplasminweretransportedintonucleus.Mitochondrion本文檔共38頁；當前第24頁；編輯于星期六\12點50分1982年R.Laskey發(fā)現(xiàn)核內(nèi)含量豐富的核質(zhì)蛋白(nucleoplasmin)的C端有一個信號序列，可引導蛋白質(zhì)進入細胞核，稱作核定位信號（nuclearlocalizationsignal，NLS）。第一個被確定的NLS是病毒SV40的T抗原，它在胞質(zhì)中合成后很快積累在核中。其NLS為：pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val，即使單個氨基酸被替換，亦失去作用。通過核孔的物質(zhì)運輸與信號序列有關本文檔共38頁；當前第25頁；編輯于星期六\12點50分NLS由4-8個氨基酸組成，含有Pro、Lys和Arg。對其連接的蛋白質(zhì)無特殊要求，并且完成核輸入后不被切除。Karyopherin是一類與核孔選擇性運輸有關的蛋白家族，相當于受體蛋白。其中imporin負責將蛋白從細胞質(zhì)運進細胞核，exportin負責相反方向的運輸。通過核孔復合體的轉運還涉及Ran蛋白，Ran是一種G蛋白，調(diào)節(jié)貨物受體復合體的組裝和解體，在細胞核內(nèi)Ran-GTP的含量遠高于細胞質(zhì)。本文檔共38頁；當前第26頁；編輯于星期六\12點50分（一）核質(zhì)蛋白向細胞核的輸入（通過核孔復合體的主動運輸）蛋白與NLS受體，即impotinα/β二聚體結合；貨物與受體的復合物與NPC胞質(zhì)環(huán)上的纖維結合；纖維向核彎曲，轉運器構象發(fā)生改變，形成親水通道，貨物通過；貨物受體復合體與Ran-GTP結合，復合體解散，釋放出貨物；與Ran-GTP結合的impotinβ，輸出細胞核，在細胞質(zhì)中Ran結合的GTP水解，Ran-GDP返回細胞核重新轉換為Ran-GTP；impotinα在核內(nèi)exportin的幫助下運回細胞質(zhì)。本文檔共38頁；當前第27頁；編輯于星期六\12點50分(二）對細胞核向細胞質(zhì)的大分子輸出大多數(shù)情況下，細胞核內(nèi)的RNA是與蛋白質(zhì)形成RNP復合物轉運出細胞核的。RNP的蛋白質(zhì)上具有核輸出信號（nuclearexportsignal,NES），可與細胞內(nèi)的受體exportin結合，形成RNP-exportin-Ran-GTP復合體，輸出細胞核后，Ran-GTP水解，釋放出結合的RNA，Ran-GDP、exportin和RNP蛋白返回細胞核。本文檔共38頁；當前第28頁；編輯于星期六\12點50分ProcessofNuclearImport本文檔共38頁；當前第29頁；編輯于星期六\12點50分第五節(jié)核仁核仁（nucleolus）見于間期的細胞核內(nèi)，呈圓球形，一般1~2個，有時多達3~5個。主要功能是轉錄rRNA和組裝核糖體單位。一般蛋白質(zhì)合成旺盛和分裂增殖較快的細胞有較大和數(shù)目較多的核仁，反之核仁很小或缺如。核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出現(xiàn)。本文檔共38頁；當前第30頁；編輯于星期六\12點50分一、核仁形態(tài)①纖維中心(fibrillarcenters，F(xiàn)C)：是被致密纖維包圍的一個或幾個低電子密度的圓形結構，主要成分為RNA聚合酶I，rDNA和結合的轉錄因子，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(densefibrillarcomponent，DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構成，是新合成的RNP，轉錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(granularcomponent，GC)：由直徑15-20nm的顆粒構成，是不同加工階段的RNP。本文檔共38頁；當前第31頁；編輯于星期六\12點50分Nucleolus本文檔共38頁；當前第32頁；編輯于星期六\12點50分二、核仁的功能核糖體的生物發(fā)生相關從核仁纖維組分開始再向顆粒組分延續(xù)（一）核糖體的結構含40%的蛋白質(zhì)、60%的RNA，由兩個亞單體構成。分為70S和80S兩種類型。由大小兩個亞基構成，只在以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時才結合在一起，肽鏈合成終止后，大小亞單位又解離。核糖體并不是單獨工作的，而是由多個甚至幾十個串連在一條mRNA分子上，稱多聚核糖體（polyribosome）。本文檔共38頁；當前第33頁；編輯于星期六\12點50分核糖體的組成本文檔共38頁；當前第34頁；編輯于星期六\12點50分ProteinSynthesis本文檔共38頁；當前第35頁；編輯于星期六\12點50分（二）核糖體組裝rRNA基因是重復的多拷貝基因。人的一個細胞中約有200個拷貝，rDNA沒有組蛋白核心，是裸露的DNA節(jié)段，相鄰基因之間為非轉錄的間隔DNA。（一）rRNA基因的轉錄本文檔共38頁；當前第36頁；編輯于星期六\12點50分轉錄時，RNA聚合酶沿DNA分子排列，此酶由基因頭端向末端移動，轉錄好