醫學細胞生物學宣講教學目的和要求1.掌握核膜、核孔復合體的結構模型2.掌握染色質與染色體的化學組成、構建過程3.掌握核仁的形態結構和功能，核纖層的功能2醫學細胞生物學宣講核膜核仁染色質核基質間期細胞核3醫學細胞生物學宣講外核膜內核膜核孔核周間隙一、核膜在電鏡下，核膜由內外層核膜、核周隙、核孔復合體和核纖層等結構組成。4醫學細胞生物學宣講與粗面內質網相連，表面有核糖體附著，被認為是粗面內質網的特化區域。胞質面附著有中間纖維和微管等細胞骨架成分，與細胞核定位有關。1、外核膜5醫學細胞生物學宣講核質面附著有致密的核纖層纖維網絡結構2、內核膜位于內外膜之間；隙寬：20-40nm；充滿液態物質，為各種蛋白質和酶。此間隙與內質網有臨時通道，可進行核—質物質交換。3、核周間隙6醫學細胞生物學宣講

內外核膜的融合之處形成環狀開口，稱為核孔。核孔并非簡單孔洞，而是由核孔復合體（nuclearporecomplex,NPC）構成。4、核孔復合體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目較多，反之較少。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。7醫學細胞生物學宣講核孔復合體“捕魚籠式結構”胞質環核質環輻中央栓核籃8醫學細胞生物學宣講胞質環：核質環

：輻：包括柱狀亞單位（連接胞質、核質環）、腔內亞單位（核孔邊緣向核周質）、環帶亞單位（向核孔中心）。中央顆粒（塞子）：中央栓胞質環輻核孔復合體“捕魚籠式結構”9醫學細胞生物學宣講柱狀亞單位：位于核孔邊緣，連接胞質環與核質環，起到支撐核孔的作用；腔內亞單位：穿過核膜伸入核周間隙，起錨定作用；環狀亞單位：在柱狀亞單位內側靠近核孔中央，是核-質交換的通道輻10醫學細胞生物學宣講核質環（nuclearring）：位于核孔復合體結構邊緣核質面一側的孔環狀結構,與柱狀亞單位相連，在環上也對稱分布8條纖維伸向核內，纖維末端形成一個由8個顆粒組成的小環,構成捕魚籠似的結構，稱“核籃”。胞質環（cytoplasmicring）：位于核孔復合體結構邊緣胞質面一側的環狀結構,與柱狀亞單位相連，環上對稱分布8條短纖維，并伸向細胞質。11醫學細胞生物學宣講

核纖層廣泛分布于高等真核細胞中，在細胞核中編織成纖維網絡狀，襯于內層核膜下面，在細胞核外與中間纖維相連，構成貫穿于細胞核與細胞質的網架結構體系，整體觀呈球形網絡，切面觀呈片層結構。5、核纖層12醫學細胞生物學宣講二、染色質與染色體染色質（chromatin）：是間期細胞遺傳物質的存在形式，由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA等構成的細絲狀復合結構。形態不規則，彌散分布于細胞核內。染色體（chromosome）：是細胞在有絲分裂或減數分裂過程中，染色質復制后反復纏繞凝聚而成的條狀或棒狀結構。染色質與染色體是遺傳物質在細胞周期不同階段的不同存在形式。13醫學細胞生物學宣講由：DNA、組蛋白、非組蛋白、少量的RNA組成的無定型復合物。比例：1:1:(1-1.5):0.05。（一）染色質和染色體的化學組成成分14醫學細胞生物學宣講1、DNA染色質中的DNA是遺傳信息的載體。真核細胞每條未復制的染色體均由一條線性DNA分子構成。一個真核細胞單倍染色體組中所含的全部遺傳信息，叫做基因組（genome）。單一序列和重復序列

真核細胞中染色質DNA序列可分為單一序列和重復序列兩大類型，重復序列又分為中度重復序列和高度重復序列。15醫學細胞生物學宣講①單一序列（uniquesequence）：結構基因，在基因組中一般只有單一拷貝或少數幾個拷貝。②中度重復序列（middlerepetitivesequence）：多數不編碼，少數有編碼功能，如：組蛋白基因。重復次數在101～105之間，序列長度由幾百到幾千個堿基對（bp）不等。

③高度重復序列（highlyrepetitivesequence）：長度較短，一般為幾個至幾十個bp，但重復拷貝數超過105，分布在染色體的端粒、著絲粒區。16醫學細胞生物學宣講與染色體形成有關。染色體的基本結構蛋白保守的堿性蛋白

五類：H1、H2A、H2B、H3、H4

H1：富含賴氨酸，21.5kD。有種屬和組織特異性，保守性最小。位于核小體連接部，功能與染色體構建有關。

H2A、H2B：含較多賴氨酸，較保守

H3、H4：含大量精氨酸，非常保守在細胞合成周期的“S期”與DNA同時合成2、組蛋白（histone）17醫學細胞生物學宣講染色質中除組蛋白以外所有蛋白質的統稱。特性：

（1）酸性蛋白：含Asn（天冬）、Glu（谷）等，帶負電;數量少、種類多，有種屬和組織特異性。在整個細胞周期內合成。

（2）真核轉錄調控因子，與基因選擇性表達有關；對DNA的結構域起組織作用。3、非組蛋白18醫學細胞生物學宣講

組蛋白與非組蛋白的比較

組蛋白

非組蛋白

堿性蛋白質

酸性蛋白質(Asp,Glu)帶正電荷

帶負電荷

有五種類型種類繁多（H1、H3、H4、H2A、H2B）（有500多種）在S期合成

在整個周期中均能合成抑制DNA的轉錄

促進DNA復制和轉錄氨基酸序列保守19醫學細胞生物學宣講常染色質異染色質（二）常染色質與異染色質間期染色質按其染色特性和形態特征分兩類：常染色質和異染色質。20醫學細胞生物學宣講常染色質enchromatin（伸展染色質、功能性染色質）：無明顯螺旋和盤曲、染色淺、功能上活躍。多在S期的早、中期復制。21醫學細胞生物學宣講異染色質是間期核中處于功能惰性呈凝縮狀態染色質纖維無轉錄活性，用堿性染料染色時著色較深的染色質組分。多位于核周近核膜處。22醫學細胞生物學宣講結構異染色質：在所有細胞類型及各發育階段中均處于凝集狀態。兼性異染色質：是在某些細胞類型或一定的發育階段，原有的常染色質凝聚并喪失轉錄活性后轉變而成的異染色質，可轉化為常染色質。巴氏小體23醫學細胞生物學宣講X染色質X染色質數目＝X染色體數－124醫學細胞生物學宣講（二）常染色質與異染色質常染色質異染色質螺旋纏繞程度螺旋程度低，呈疏松的纖維狀螺旋程度高，呈團塊狀間期染色深度染色淺染色深間期核中的分布主要分布于核中央主要分布于核周邊轉錄活性轉錄活性高轉錄活性低復制時間S期的早、中期S晚期25醫學細胞生物學宣講人體的一個細胞核中有23對染色體，每條染色體的DNA雙螺旋若伸展開，平均長為5cm，核內全部DNA連結起來約1.7~2.0m。nucleosomes(10nm)condensedform(30nm)（三）染色質組裝成染色體26醫學細胞生物學宣講（三）染色質組裝成染色體1、核小體是染色體的基本結構單位核小體：染色體組裝的一級結構

200bpDNA+組蛋白八聚體將DNA分子長度壓縮了約7倍27醫學細胞生物學宣講球狀組蛋白核心H4DNA雙螺旋(140-160bp、1.75圈）H3H4H3H2AH2AH2BH2BH4H3H3H4H2AH2AH2BH2B10nm連接DNA（50-60bp）

H1H1核小體核心部連接部DNA分子：140-160bp、1.75圈組蛋白：2（H2A、H2B、H3、H4）八聚體組蛋白：H1DNA分子：50—60bp核小體染色體的一級結構——核小體28醫學細胞生物學宣講29

30nm和11nm染色質纖維

29醫學細胞生物學宣講2、核小體進一步螺旋形成螺線管

螺旋管是在組蛋白H1協助下，6個核小體纏繞一圈形成的中空性管.外30nm;內10nm,組蛋白H1位于螺旋管內側。將串珠狀小體長度壓縮了約6倍；內10nm外30nm組蛋白30醫學細胞生物學宣講DNAH1組蛋白八聚體螺線管頂面觀（直徑30nm）螺線管側面觀31醫學細胞生物學宣講3、螺線管的進一步包裝多級螺旋化模型（multiplecoilingmodel）

一級結構——核小體；二級結構——螺線管；三級結構——超螺線管（supersolenoid）：由螺線管

進一步螺旋化形成的圓筒狀結構；四級結構——染色單體（chromatid）：超螺線管進一

步螺旋折疊形成。CellNucleus關于螺線管如何進一步包裝成染色體，目前有兩種模型：多級螺旋化模型和染色體骨架-放射環模型。32醫學細胞生物學宣講多級螺旋化模型

超螺旋管為染色質的三級結構，它是由螺旋管進一步盤曲而形成。將螺旋管長度壓縮了40倍。

四級結構：染色單體,超螺旋管進一步折疊又被壓縮了5倍。

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3、螺線管的進一步包裝33醫學細胞生物學宣講染色質組裝的多級螺旋化模型

CellNucleus34醫學細胞生物學宣講2.染色體骨架-放射環模型（scaffoldradialloopstructuremodel）一級結構——核小體；二級結構——螺線管（30nm染色質纖維）。袢環結構染色單體高級結構CellNucleus(三)螺線管的進一步包裝螺線管以后的高級結構由30nm染色質纖維折疊成的袢環構成。袢環沿染色體縱軸由中央向周圍伸出，形成放射環；每18個袢環呈放射狀排列形成微帶（miniband），微帶是染色質高級結構的組成單位；約106個徽帶沿縱軸排列形成染色單體。35醫學細胞生物學宣講

在染色體中有一個由非組蛋白構成的纖維網架稱為染色體支架直徑30nm的螺線管一端與支架結合，另一端向周圍呈環狀迂回后再回到結合處，形成的環狀結構稱為袢環(每個袢環包含核小體315個）袢環（由30nm螺旋管構成）36醫學細胞生物學宣講

18個袢環沿染色體的縱軸由中央向四周伸出，形成放射環，稱為微帶。染色體支架（非組蛋白）袢環123456789101112131415161718微帶一條染色單體約有106個微帶。37醫學細胞生物學宣講(染色體縱軸或支架)示染色質袢環(染色體縱軸或支架)示染色質袢環38醫學細胞生物學宣講DNA核小體螺線管伸展的袢環濃縮袢環染色體39醫學細胞生物學宣講三、核仁（nucleolus）核仁：真核細胞間期細胞核中最明顯的結構，光鏡下為均勻、海綿狀的球體。數目：一般1~2個，有時多達3~5個。位置與大?。阂话愕鞍踪|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，常趨向核的邊緣。反之核仁很小或缺失。核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出現。40醫學細胞生物學宣講（一）核仁的化學組成核仁的化學成分主要為蛋白質，RNA和DNA。蛋白質為核仁的主要成分，占核仁干重的80%，如核糖體蛋白、組蛋白、非組蛋白、DNA蛋白酶、RNA蛋白酶、ATP酶等多種酶系。RNA，約占干重的10%，多與蛋白質結合以核蛋白形式存在。DNA占核仁干重的8%。41醫學細胞生物學宣講

超微結構：海綿狀核仁染色質纖維成分顆粒成分核仁基質CellNucleus（二）核仁的結構42醫學細胞生物學宣講43核仁的結構（1）纖維成分——核仁中央。由蛋白和rRNA所構成，交織成海綿狀。

（2）顆粒成分——核仁外圍。由纖維轉變而來。是核糖體亞基的前體。43醫學細胞生物學宣講45核仁內染色質含rDNA*rDNA載有多個rRNA基因。*多拷貝基因、串連排列，重復序列*轉錄rRNA，核仁形成的關鍵。*稱核仁組織區（NOR）

nucleolarorganizerregion，45醫學細胞生物學宣講核膜核仁含有rDNA的10個伸展的間期染色體袢環進入核仁中機械剪切分離的含有不完整染色體袢環的核仁rDNA是染色體上伸展出的DNA袢環，每一個袢環稱為一個核仁組織者。人類rRNA基因位于5條染色體上，即13、14、15、21、22號染色體。核仁內染色質含rDNA46醫學細胞生物學宣講核仁組織者（區）Nuclearorganizer核仁內染色質上含有成串的rRNA基因，這個染色體區段稱為核仁組織者。它們在間期時相互融合，構成的區域稱為核仁組織者區(NOR)；在分裂中期時存在于特定染色體的次縊痕處。

人類的rRNA基因位于13、14、15、21、22號5對染色體的端部。47醫學細胞生物學宣講NOR有絲分裂時核仁為什么會消失?染色質48醫學細胞生物學宣講492.核仁的功能

*（1）核仁是rRNA基因轉錄和加工的場所

*（2）核仁是核糖體亞基裝配的場所問題：在細胞分裂時，核仁為何會消失？49醫學細胞生物學宣講50（1）核仁是rRNA基因轉錄和加工的場所當細胞需要時，NOR可利用多拷貝的rRNA基因大量轉錄45S的rRNA分子。45SrRNA是核糖體所需RNA的前體，要經過剪切加工成28S、18S、5.8SrRNA。核糖體所需的5SrRNA的基因不在NOR。50醫學細胞生物學宣講CellNucleus(1)核仁是rRNA基因轉錄和加工的場所51醫學細胞生物學