1、一、核被膜（一）結構構成：是雙層膜結構 內核膜（inner nuclear membrane） 外核膜（outer nuclear membrane） 核周間隙（perinuclear space）外核膜：內質網的一部分，胞質面附有核糖體。核周間隙：寬2040nm，與內質網腔相通。核纖層：位于內核膜的內表面的纖維網絡，可支持核膜，并與染色質及核骨架相連。 第一節 核被膜與核孔復合體一、核被膜（一）結構構成：是雙層膜結構第一節 核被膜與核孔復細胞核和染色體課件細胞核和染色體課件1 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。2 作用：（1）保持核的形態：（2）參

2、與染色質和核的組裝： 細胞分裂時：呈現出周期性的變化， 間期核中：提供染色質（異染色質）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型溶于胞質中。 分裂末期，核纖肽去磷酸化重新組裝，介導了核膜的重建。 核纖層1 構成：核纖層（二）核被膜要細胞周期中的崩解與裝配1 分裂期：雙層核膜崩解成單層膜泡，核孔復合體解體，核纖內層去裝配；2 分裂未期：核膜重新形成3 舊核膜參與新核膜的構建，新核膜來自舊核膜4 核被膜的去組裝是非隨機的，具有區域特異性（domain-specific）。5 核被膜的解體與重建的動態變化受細胞周期調控因子的調節，調節作用可

3、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。 （二）核被膜要細胞周期中的崩解與裝配1 分裂期：雙層核膜崩解細胞核和染色體課件二、核孔復合體 （一）結構模型1 胞質環（cytoplasmic ring），外環2 核質環（nuclear ring），內環3 輻（spoke） 柱狀亞單位（column subunit） 腔內亞單位(luminal subunit) 環帶亞單位（annular subunit）4 中央栓（central plug）：transporter二、核孔復合體 （一）結構模型1 核孔由至少50種不同的蛋白質（nucleoporin）構成，稱為核孔復合體（nucl

4、ear pore complex，NPC）。2 一般哺乳動物細胞平均有3000個核孔。3 細胞核活動旺盛的細胞中核孔數目較多，反之較少。4 在電鏡下觀察，核孔是呈圓形或八角形，現在一般認為其結構如fish-trap。 1 核孔由至少50種不同的蛋白質（nucleoporin）構細胞核和染色體課件抽提后核孔胞質面的結構（Cytoplasmic face， cytoplasmic particles）抽提后核孔胞質面的結構（Cytoplasmic face，抽提后核孔核質面的結構（Nuclear face basket inner complex）抽提后核孔核質面的結構（Nuclear face

5、bas（二）核孔復合體成分的研究核孔復合體主要由核孔蛋白構成，可能含有30余種不同的多肽，共1000多個蛋白質分子。具有同源性，高度保守。所有的核孔復合體蛋白統一命名為核孔蛋白。其中gp210是第一個被鑒定出來的核孔蛋白，代表一類結構性跨膜蛋白。（二）核孔復合體成分的研究核孔復合體主要由核孔蛋白構成，可能（三）核孔復合體的功能核質交換的雙向、雙功能、選擇性親水性通道。雙向：入核、出核；既介導蛋白質的入核轉運，又介導RNA、核糖核蛋白顆粒的出核轉運。雙功能：被動運輸、主動運輸。（三）核孔復合體的功能核質交換的雙向、雙功能、選擇性親水性通1. 通過核孔復合體的被動運輸NPC的中央通道在介導被動運輸

6、時直徑約為9nm，相當于可以允許60kDa以下的球形蛋白自由通過；由于各種因素的影響，并不是所有直徑10nm以下的分子在核被膜兩側均勻分布。有些小分子蛋白可能會與其他大分子相結合，或與一些不溶性結構成分（如中間絲、核骨架等）結合被限制在細胞質或細胞核內。1. 通過核孔復合體的被動運輸2. 通過核孔復合體的主動運輸(1).選擇性和雙向性對運輸顆粒大小的限制：有效功能直徑可被調節約1020nm，甚至可達26nm； 主動運輸是一個信號識別與載體介導的過程，需要消耗能量，并表現出飽和動力學特征；主動運輸具有選擇雙向性，即選擇性地對不同的物質進行核輸入或核輸出 。2. 通過核孔復合體的主動運輸(1).選

7、擇性和雙向性核輸入：復制、轉錄、染色體構建和核糖體亞單位組成等所需要的各種因子如DNA聚合酶、RNA聚合酶、組蛋白等運輸到核內。核輸出：翻譯所需要的RNA、組裝好的核糖體亞單位從核內運輸到細胞質。有些蛋白質或RNA分子甚至兩次或多次穿越核孔復合體，如核糖體蛋白、snRNA（小核RNA，參與RNA的剪切）等。核輸入：復制、轉錄、染色體構建和核糖體亞單位組成等所需要的各(2).親核蛋白與核定位信號親核蛋白（karyophilic protein）: 在細胞質內合成后，需要或能夠進入細胞核內發揮功能的一類蛋白質.典型的如組蛋白、核纖層蛋白停留在核內，有的親核蛋白則需穿梭于核質之間進行功能活動，如im

8、portin核定位信號（nuclear localization signal，NLS）：引導蛋白質進入細胞核的一段信號序列。受體為importin。如果將NLS連接到非親核蛋白上則可引導其入核。(2).親核蛋白與核定位信號親核蛋白（karyophil親核蛋白通過NLS識別受體importin并結合形成轉運復合物。不需能量，依賴NLS.在importinB 的介導下，轉運復合體與核孔復合體的胞質纖維結合轉運復合物通過改變構象的核孔復合體從從胞質面轉移到核質面轉運復合物在核質面與Ran-GTP結合，并導致復合物解離，親核蛋白釋放。受體的亞基與結合的Ran返回胞質，在胞質內Ran-GTP水解形成R

9、an-GDP并與importinB解離， Ran-GDP返回核內再轉換成Ran-GTP狀態親核蛋白通過NLS識別受體importin并結合形成轉運(3)出核轉運和核輸出信號不同RNA的出核轉運：RNA聚合酶I轉錄的rRNA分子：以RNP的形式離開細胞核，需要能量；P318RNA聚合酶III轉錄的5s rRNA與 tRNA的核輸出由蛋白質介導；RNA聚合酶II轉錄的hn RNA，在核內進行5端加帽和3端附加PolyA序列以及剪接等加工過程，然后形成成熟的mRNA出核；(3)出核轉運和核輸出信號不同RNA的出核轉運：核輸出信號（nuclear export signal, NES），引導RNP輸出

10、細胞核，受體為exportin。mRNA的出核轉運過程是有極性的，其5端在前，3端在后。所謂RNA出核轉運實際上是RNA-蛋白復合體的轉運，即RNA的核輸出離不開特殊的蛋白因子的參與，這些蛋白因子本身含有核輸出信號。核輸出信號（nuclear export signal, 小結：核膜主要功能1.區域化作用 相對穩定的內環境，精確調控遺傳信息的表達2.合成生物大分子 與蛋白質的合成有關。3.控制細胞核與細胞質進行物質流和信息流 小分子、蛋白質的跨膜運輸。 雙向、雙功能、選擇性親水性通道。 親核蛋白 核定位信號序列小結：核膜主要功能1.區域化作用一、染色質和染色體染色質（chromatin）: 指

11、間期細胞核內由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量 RNA組成的線性復合結構, 是間期細胞遺傳物質存在的形式。 染色體(Chromosome): 指細胞在有絲分裂或減數分裂過程中, 由染色質聚縮而成的棒狀結構。第二節 染色質一、染色質和染色體染色質（chromatin）: 指間期細染色質和染色體的化學成分組成： DNA 組蛋白Histone 非組蛋白Nonhistone 少量RNA染色質和染色體的化學成分組成：二、染色質 DNA（一）基因組（Genome）：一個生物貯存在單倍染色體組中的總遺傳信息，稱為該生物的基因組。一條DNA分子:在真核細胞中，每條未復制的染色體包裝一條DNA分子。基因：存在于D

12、NA分子上。基因（遺傳因子）是遺傳的物質基礎，是DNA（脫氧核糖核酸）分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列的總稱，是具有遺傳效應的DNA分子片段。atgct gctgc agtct. tagca atcgt gtgtc 二、染色質 DNA（一）基因組（Genome）：（二）染色質DNA分子的類型1.單一序列；2.中度重復DNA序列 ；短散在重復元件長散在重復元件3.高度重復DNA序列 衛星DNA，主要分布在染色體著絲粒部位；小衛星DNA，又稱數量可變的的串聯重復序列，常 用于DNA指紋技術作個體鑒定；微衛星DNA，重復單位序列最短，具高度多態性，在遺傳上高度保守，為重要的遺傳標志。DNA一級結構

13、多樣性（二）染色質DNA分子的類型1.單一序列；DNA一級結構多樣DNA二級結構具有多形性B-DNA：右手螺旋DNA，經典的Watson-Crick結構。Z-DNA：B-DNA的重要變構形式，右手螺旋。A-DNA：左手螺旋，是B-DNA的變構形式DNA二級結構具有多形性B-DNA：右手螺旋DNA，經典三、染色質蛋白與染色質DNA結合的蛋白負責DNA分子遺傳信息的組織、復制和閱讀。組蛋白：與DNA結合但沒有序列特異性非組蛋白：與特定DNA序列或組蛋白相結合三、染色質蛋白與染色質DNA結合的蛋白負責DNA分子遺傳信息（一）組蛋白 真核生物染色體的基本結構蛋白，富含Arg，Lys，屬堿性蛋白，可以和

14、酸性的DNA 結合： 核心組蛋白（core histone）：H2A、H2B、H3、H4； 連接組蛋白（linker histone）：H1。結構： 核心組蛋白高度保守，沒有種屬及組織特異性，尤其是H4。 H1是多樣性的，具有一定的屬(genus)和組織特異性。（一）組蛋白 真核生物染色體的基本結構蛋白，富含Arg細胞核和染色體課件（二）非組蛋白Nonhistone非組蛋白具多樣性和異質性；對DNA具有識別特異性，又稱序列特異性DNA結合蛋白 (sequence specific DNA binding proteins)；功能多樣性：幫助DNA折疊；協助DNA復制；調節基因表達。（二）非組蛋

15、白Nonhistone非組蛋白具多樣性和異質非組蛋白和DNA不同的結合模式(圖10-8)（1）螺旋-轉角-螺旋模式(helix-turn-helix motif) （2）鋅指模式(Zinc finger motif) （3）亮氨酸拉鏈模式(Leucine zipper motif，ZIP)（4）螺旋-環-螺旋結構模式(helix-loop-helix motif，HLH) （5）HMG-盒結構模式（HMG-box motif）。非組蛋白和DNA不同的結合模式(圖10-8)（1）螺旋-（二）核小體結構要點P3271.每單位包括200bp左右的DNA和一個組蛋白八聚體以及一個組蛋白H12.組蛋白八

16、聚體構成核小體的盤狀核心顆粒，由4個異二聚體組成：各2個H2AH2BH3H43.146bp的DNA分子超螺旋盤繞組蛋白八聚體1.75圈。組蛋白H1在核心顆粒外結合20bpDNA，鎖住核小體DNA的進出端，起穩定核小體的作用。4.兩個核小體之間以連接DNA相連，典型長度為60bp.5.組蛋白與DNA之間的相互作用主要是結構性的，基本不依賴于核苷酸順序。6. 核小體沿DNA的定位受不同因素的影響。（二）核小體結構要點P3271.每單位包括200bp左右的D五、染色質的組裝模型1. 多級螺旋模型multiple coiling model一級結構：核小體Nucleosome二級結構：螺線管(sole

17、noid)電鏡下觀察用溫和方法分離的染色質是直徑30nm的纖維，這種纖維的由核小體螺旋化形成，每6個核小體繞一圈，長度壓縮6倍。三級結構：超螺線管(supersolenoid)四級結構：染色單體（chromatid）五、染色質的組裝模型1. 多級螺旋模型multiple co據多級螺旋模型DNA 壓縮7倍 核小體 壓縮6倍 螺線管 壓縮40倍 超螺線管 壓縮5倍 染色單體。經過四級螺旋組裝形成的染色體結構，共壓縮了8400倍。2米, 細胞核只有58微米壓縮近萬倍（網球內包含2千米長的細線。）據多級螺旋模型DNA 壓縮7倍 核小體 壓縮6倍 細胞核和染色體課件細胞核和染色體課件染色體的多級螺旋模

18、型7倍6倍40倍5倍共8400倍染色體的多級螺旋模型7倍6倍40倍5倍共8400倍2 骨架-放射環結構模型scaffold radial loop structure model認為30nm的纖維折疊為一系列的環（loop），沿染色體縱軸結合在染色體骨架chromsomal scaffold。由螺線管形成DNA復制環,每18個復制環呈放射狀平面排列, 結合在核基質上形成微帶(miniband)。染色體包裝的不同組織水平：染色體包裝的實際形式可能是多種機制（模型）的融合。2 骨架-放射環結構模型scaffold radial lo六、常染色質和異染色質常染色質(enchromatin）：指間期核

19、內染色質纖維折疊壓縮程度低, 處于伸展狀態, 用堿性染料染色時著色淺的那些染色質。異染色質heterochromatin）：指間期核內染色質纖維折疊壓縮程度高, 處于聚縮狀態, 用堿性染料染色時著色深的那些染色質。六、常染色質和異染色質常染色質(enchromatin）：指第四節 染色體一、中期染色體的形態結構（著絲點）（核仁組織區）第四節 染色體一、中期染色體的形態結構（著絲點）（核仁組織區中期染色體的形態結構穩定、明顯、含有兩條相同的姐妹染色單體，共有一個著絲粒。中期染色體的形態結構穩定、明顯、含有兩條相同的姐妹染色單體，染色體各部的主要結構1.著絲粒與動粒（著絲點）連接兩個染色單體，并將

20、染色體分為長、短臂，也叫主縊痕。染色體各部的主要結構1.著絲粒與動粒（著絲點）著絲粒的三個結構域1）配對結構域：位于著絲粒內表面，是姐妹染色單體相互作用的位點。含有著絲粒蛋白和染色單體連接蛋白。2）中央結構域：串聯高度重復的衛星DNA序列。具有物種的專一性，保守性強。3）動粒結構域：位于著絲粒外表面，外板結合動粒微管。三者共同作用保證染色體與紡錘體整合及染色單體的分離。著絲粒的三個結構域1）配對結構域：位于著絲粒內表面，是姐妹染2.次縊痕：除主縊痕外，其它的縊縮部位。數目位置大小不等，是染色體鑒定的標記之一。3.核仁組織區（NOR）：主要位于次縊痕部位 ，是rRNA基因所在區域，形成28s、1

21、8s、5.8s rRNA（5s rRNA除外），間期與核仁形成有關。2.次縊痕：除主縊痕外，其它的縊縮部位。數目位置大小不等，是4.隨體：染色體末端的球形染色體，通過次縊痕與主體部分相連。5.端粒：染色體兩個端部特化結構。富含G的短重復序列，保守性強。端粒作用 ：1）維持染色體的完整性和穩定性，并與染色體的分布及同源染色體配對有關。2）起細胞分裂計時器的作用。 端粒核苷酸復制和基因DNA不同，不能隨DNA的復制而復制，必須由端粒酶的催化作用，一般體細胞內則沒有該活性酶（生殖細胞及部分干細胞內有），故每復制一次減少50100bp，故隨細胞分裂而變短，細胞隨之衰老。4.隨體：染色體末端的球形染色體

22、，通過次縊痕與主體部分相連。端粒的復制(端粒酶及其作用）端粒酶是一個蛋白質和RNA的復合體,它使用RNA為模板合成一個GT豐富的重復序列,然后DNA聚合酶a以此鏈合成另一條DNA鏈。端粒的復制(端粒酶及其作用）端粒酶是一個蛋白質和RNA的復合二、染色體DNA的3種功能元件自主復制DNA序列（ARS）復制起點序列酵母：11個富含AT的堿基對，其兩側有200bp是正常復制所必須的真核生物：大多包含一個富含AT的序列著絲粒DNA序列（CEN）動粒裝配與染色體分離有兩個彼此相連的核心區，一個是8090bp的AT區，另一個是11bp的保守區端粒DNA序列（TEL）長度約1000bp，富含G的短串聯重復序

23、列二、染色體DNA的3種功能元件自主復制DNA序列（ARS）復真核細胞染色體的3種功能元件真核細胞染色體的3種功能元件端粒能夠保持染色體的完整性端粒能夠保持染色體的完整性第五節 核仁1 核仁（nucleolus）見于間期的細胞核內，呈圓球形，一般12個，有時多達35個。主要功能是轉錄rRNA和組裝核糖體單位。2 一般蛋白質合成旺盛和分裂增殖較快的細胞有較大和數目較多的核仁，反之核仁很小或缺如。3核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出現。第五節 核仁1 核仁（nucleolus）見于間期的細胞核一、核仁的超微結構纖維中心(FC)：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

24、合酶 I，rDNA和結合的轉錄因子，這些rDNA是裸露的分子。致密纖維組分(DFC)：呈環形或半月形包圍FC，由致密的纖維構成，是新合成的RNP，轉錄主要發生在FC與DFC的交界處。顆粒組分(GC)：由直徑15-20 nm的顆粒構成，是不同加工階段的RNP。一、核仁的超微結構纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個二、核仁的功能與核糖體的生物發生相關從核仁纖維組分開始再向顆粒組分延續，包括rRNA的合成、加工和核糖體亞單位的組裝。（一）核糖體的結構含40%的蛋白質、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為模板合成蛋白質時才結合在一起，肽

25、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）。二、核仁的功能與核糖體的生物發生相關（一）核糖體的結構核糖體的組成核糖體的組成Protein SynthesisProtein Synthesis（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節段，相鄰基因之間為非轉錄的間隔DNA。（一）rRNA基因的轉錄（二）核糖體組裝rRNA基因是重復的多拷貝基因。人的一個細胞轉錄時，RNA聚合酶沿DNA分子排列，此酶由基因頭端向末端移動，轉錄好的rRNA分子從聚合酶處伸出