1、細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)OUTLINE1.核被膜與核孔復(fù)合體 2.染色質(zhì) 3.染色體 4.核仁 5.核基質(zhì)與核體DNA纖維2細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)OUTLINE1.核被膜與核孔復(fù)合體 DNA纖維2細(xì)胞核和染細(xì)胞核3細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)細(xì)胞核3細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)第一節(jié) 核被膜與核孔復(fù)合體一、 核被膜(nuclear envelope) 結(jié)構(gòu)組成 功能 核被膜的解體與重建 圖4細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)第一節(jié) 核被膜與核孔復(fù)合體一、 核被膜(nuclea核 被 膜5細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)核 被 膜5細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)（一） 核被膜的結(jié)構(gòu)(Structure of the

2、Nuclear Envelope)一般結(jié)構(gòu) 外核膜(Outer nuclear membrane) 內(nèi)核膜(Inner nuclear membrane) 核周間隙(Perinuclear space ，核周池、核周腔) 兩層核膜之間的空隙, 寬15-30nm,其中充滿無(wú)定形物質(zhì) 核纖層(lamina) 核孔(nuclear pore)6細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)（一） 核被膜的結(jié)構(gòu)(Structure of the N（二） 核被膜的功能(Functions of the Nuclear Envelope )基因表達(dá)的時(shí)空隔離核膜成為保護(hù)性屏障, 使核處于一微環(huán)境染色體的定位和酶分子的支架跨膜的

3、物質(zhì)運(yùn)輸7細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)（二） 核被膜的功能(Functions of the （三） 核被膜的解體與重建 新核膜來(lái)自舊核膜 核被膜的去組裝是非隨機(jī)的，具有區(qū)域特異性。 核被膜的解體與重建的動(dòng)態(tài)變化受細(xì) 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(fù)合體蛋白的 磷酸化與去磷酸化修飾有關(guān)。8細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)（三） 核被膜的解體與重建8細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)（一）核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)模型 胞質(zhì)環(huán)(cytoplasmic ring),外環(huán) 核質(zhì)環(huán)(nucleoplasmic ring),內(nèi)環(huán) 中央栓(central plug),中央運(yùn)輸?shù)?白(central transporte

4、r) 輻(spoke) 柱狀亞單位(column subunit) 腔內(nèi)亞單位(luminal subunit) 環(huán)帶亞單位(annular subunit) 籠狀體(basket) 圖1（本頁(yè)） 圖2 （下頁(yè)） 二、 核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)與功能9細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)（一）核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)模型二、 核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)與功能9細(xì)胞Model of the nuclear pore complex 10細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)10細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)培訓(xùn)課件通過(guò)核孔復(fù)合體物質(zhì)運(yùn)輸?shù)墓δ苁疽鈭D（引自B.Talcott等，1999） （a）自由擴(kuò)散 （b）協(xié)助擴(kuò)散（c）信號(hào)介導(dǎo)的核輸

5、入 （d） 信號(hào)介導(dǎo)的核輸出12細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)通過(guò)核孔復(fù)合體物質(zhì)運(yùn)輸?shù)墓δ苁疽鈭D（引自B.Talcott等1.被動(dòng)運(yùn)輸親水通道:有效直徑910nm，有的可達(dá)12.5nm允許離子、小分子通過(guò)。通過(guò)速度與分子大小有關(guān)有些小分子不能擴(kuò)散，是由于帶有信號(hào)只有通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸才能轉(zhuǎn)運(yùn)或與其他大分子結(jié)合被限制轉(zhuǎn)運(yùn)。13細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)1.被動(dòng)運(yùn)輸親水通道:有效直徑910nm，有的可達(dá)12.52.主動(dòng)運(yùn)輸運(yùn)輸有機(jī)大分子具有高度選擇性和雙向性 輸入:DNA聚合酶、RNA聚合酶、核糖體蛋白、組蛋白等(親核蛋白) 輸出：mRNA、裝配好的核糖體亞基（RNP)14細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)2.主動(dòng)運(yùn)輸運(yùn)輸有機(jī)

6、大分子14細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)親核蛋白運(yùn)輸機(jī)制 圖1 圖2 基本概念 親核蛋白(nuclear protein)：在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成后，需要 或能夠進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮功能的一類蛋白質(zhì) 核定位信號(hào)(nuclear localization signals ,NLS)： 具有定向、定位作用的特殊氨基酸系列 NLS是存在于親核蛋白內(nèi)的一些短的氨基酸序列片段， 富含堿性氨基酸殘基，如Lys、Arg，此外還常含有Pro。NLS的氨基酸殘基片段可以是一段連續(xù)的序列（T抗原），也可 以分成兩段，兩段之間間隔約10個(gè)氨基酸殘基（核質(zhì)蛋白）。NLS序列可存在于親核蛋白的不同部位，在指導(dǎo)完成核輸入后并 不被切除。NL

7、S只是親核蛋白入核的一個(gè)必要條件而非充分條件 15細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)親核蛋白運(yùn)輸機(jī)制 圖1 圖2 基本概念15細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)核定位信號(hào)作用實(shí)驗(yàn)16細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)核定位信號(hào)作用實(shí)驗(yàn)16細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知親核蛋白輸入細(xì)胞核機(jī)理17細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)親核蛋白輸入細(xì)胞核機(jī)理17細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)第二節(jié) 染色質(zhì)(chromatin)染色質(zhì)的概念及化學(xué)組成 染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位核小體(nucleosome) 染色質(zhì)包裝的結(jié)構(gòu)模型 常染色質(zhì)和異染色質(zhì)18細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)第二節(jié) 染色質(zhì)(chromatin)染色質(zhì)的概念及化學(xué)組一、染色質(zhì)的概念染色質(zhì)(Chromatin):指間期

8、細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非 組蛋白及少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu), 是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì) 存在的形式染色體(chromosome):指細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過(guò)程中, 由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)染色體與染色質(zhì)比較 在化學(xué)本質(zhì)上沒(méi)有差異 在構(gòu)型上不同 是遺傳物質(zhì)在細(xì)胞周期不同階段的不同表現(xiàn)形式。19細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)一、染色質(zhì)的概念染色質(zhì)(Chromatin):指間期細(xì)胞核二、染色質(zhì) DNA基因組（genome）：一個(gè)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。 基因組大小通常隨物種的復(fù)雜性而增加 基因組中兩類遺傳信息 編碼序列 調(diào)控序列20細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)二、染色質(zhì) D

9、NA基因組（genome）：一個(gè)生物貯存在單物種 基因組大小 平均基因長(zhǎng)（bp） 基因數(shù)目 大腸桿菌 4.2106bp， 1.2Kb 約2 350酵母 1.3107bp 1.4Kb 約6 100 果蠅 1.4108bp 11.3Kb 約8 750 人 3109bp 16.3Kb 約125 000 幾種生物基因組比較21細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)物種 基因組大小 平均基因長(zhǎng)（bp）染色質(zhì)DNA的類型（一級(jí)結(jié)構(gòu)）蛋白編碼序列：?jiǎn)我恍蛄谢蚝苌倭恐貜?fù)（2-1000個(gè)拷貝) rRNA、tRNA、snRNA序列：串聯(lián)重復(fù)序列（2-300個(gè)拷貝）無(wú)編碼功能的中度重復(fù)序列簡(jiǎn)單序列 （ 拷貝數(shù)可變） 散在重復(fù)序列（

10、一般幾萬(wàn)-幾百萬(wàn)拷貝數(shù)） 在物種進(jìn)化過(guò)程中是基因組中可移動(dòng)的遺傳元件，并且影響基因表達(dá)。高度重復(fù)DNA序列 （重復(fù)次數(shù)在105以上） 衛(wèi)星DNA（satellite DNA），主要分布在染色體著絲粒部位； 小衛(wèi)星DNA（minisatellite DNA），又稱數(shù)量可變的的串聯(lián)重復(fù) 序列，常用于DNA指紋技術(shù)（DNA finger-printing）作個(gè)體鑒定； 微衛(wèi)星DNA（microsatellite DNA）（易通過(guò)PCG進(jìn)行擴(kuò)增）重復(fù)單位序列最短，具高度 多態(tài)性，在遺傳上高度保守，為重要的遺傳標(biāo)志。用于構(gòu)建遺傳圖譜和個(gè)體鑒定22細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)染色質(zhì)DNA的類型（一級(jí)結(jié)構(gòu)）蛋白編碼序列：?jiǎn)我恍蛄谢蚝蹹NA二級(jí)結(jié)構(gòu)具有多形性三種構(gòu)型DNA：B型DNA（右手雙螺旋DNA）；活性最高的DNA構(gòu)象；A型DNA，B型DNA的重要變構(gòu)形式，仍有活性；Z型DNA，Z型DNA是左手螺旋，B型DNA的另一種變構(gòu)形式，活性明顯降低 圖23細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)具有多形性三種構(gòu)型DNA：23細(xì)胞核和染色體三種不同構(gòu)型DNA的主要特征 24細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知識(shí)三種不同構(gòu)型DNA的主要特征 24細(xì)胞核和染色體醫(yī)學(xué)知