醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講教學(xué)目的和要求1.掌握核膜、核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)模型2.掌握染色質(zhì)與染色體的化學(xué)組成、構(gòu)建過程3.掌握核仁的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能，核纖層的功能2醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講核膜核仁染色質(zhì)核基質(zhì)間期細(xì)胞核3醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講外核膜內(nèi)核膜核孔核周間隙一、核膜在電鏡下，核膜由內(nèi)外層核膜、核周隙、核孔復(fù)合體和核纖層等結(jié)構(gòu)組成。4醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，表面有核糖體附著，被認(rèn)為是粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特化區(qū)域。胞質(zhì)面附著有中間纖維和微管等細(xì)胞骨架成分，與細(xì)胞核定位有關(guān)。1、外核膜5醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講核質(zhì)面附著有致密的核纖層纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2、內(nèi)核膜位于內(nèi)外膜之間；隙寬：20-40nm；充滿液態(tài)物質(zhì)，為各種蛋白質(zhì)和酶。此間隙與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有臨時通道，可進(jìn)行核—質(zhì)物質(zhì)交換。3、核周間隙6醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講

內(nèi)外核膜的融合之處形成環(huán)狀開口，稱為核孔。核孔并非簡單孔洞，而是由核孔復(fù)合體（nuclearporecomplex,NPC）構(gòu)成。4、核孔復(fù)合體一般哺乳動物細(xì)胞平均有3000個核孔。細(xì)胞核活動旺盛的細(xì)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(rèn)為其結(jié)構(gòu)如fish-trap。7醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講核孔復(fù)合體“捕魚籠式結(jié)構(gòu)”胞質(zhì)環(huán)核質(zhì)環(huán)輻中央栓核籃8醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講胞質(zhì)環(huán)：核質(zhì)環(huán)

：輻：包括柱狀亞單位（連接胞質(zhì)、核質(zhì)環(huán)）、腔內(nèi)亞單位（核孔邊緣向核周質(zhì)）、環(huán)帶亞單位（向核孔中心）。中央顆粒（塞子）：中央栓胞質(zhì)環(huán)輻核孔復(fù)合體“捕魚籠式結(jié)構(gòu)”9醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講柱狀亞單位：位于核孔邊緣，連接胞質(zhì)環(huán)與核質(zhì)環(huán)，起到支撐核孔的作用；腔內(nèi)亞單位：穿過核膜伸入核周間隙，起錨定作用；環(huán)狀亞單位：在柱狀亞單位內(nèi)側(cè)靠近核孔中央，是核-質(zhì)交換的通道輻10醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講核質(zhì)環(huán)（nuclearring）：位于核孔復(fù)合體結(jié)構(gòu)邊緣核質(zhì)面一側(cè)的孔環(huán)狀結(jié)構(gòu),與柱狀亞單位相連，在環(huán)上也對稱分布8條纖維伸向核內(nèi)，纖維末端形成一個由8個顆粒組成的小環(huán),構(gòu)成捕魚籠似的結(jié)構(gòu)，稱“核籃”。胞質(zhì)環(huán)（cytoplasmicring）：位于核孔復(fù)合體結(jié)構(gòu)邊緣胞質(zhì)面一側(cè)的環(huán)狀結(jié)構(gòu),與柱狀亞單位相連，環(huán)上對稱分布8條短纖維，并伸向細(xì)胞質(zhì)。11醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講

核纖層廣泛分布于高等真核細(xì)胞中，在細(xì)胞核中編織成纖維網(wǎng)絡(luò)狀，襯于內(nèi)層核膜下面，在細(xì)胞核外與中間纖維相連，構(gòu)成貫穿于細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系，整體觀呈球形網(wǎng)絡(luò)，切面觀呈片層結(jié)構(gòu)。5、核纖層12醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講二、染色質(zhì)與染色體染色質(zhì)（chromatin）：是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì)的存在形式，由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA等構(gòu)成的細(xì)絲狀復(fù)合結(jié)構(gòu)。形態(tài)不規(guī)則，彌散分布于細(xì)胞核內(nèi)。染色體（chromosome）：是細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中，染色質(zhì)復(fù)制后反復(fù)纏繞凝聚而成的條狀或棒狀結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)與染色體是遺傳物質(zhì)在細(xì)胞周期不同階段的不同存在形式。13醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講由：DNA、組蛋白、非組蛋白、少量的RNA組成的無定型復(fù)合物。比例：1:1:(1-1.5):0.05。（一）染色質(zhì)和染色體的化學(xué)組成成分14醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講1、DNA染色質(zhì)中的DNA是遺傳信息的載體。真核細(xì)胞每條未復(fù)制的染色體均由一條線性DNA分子構(gòu)成。一個真核細(xì)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(fù)序列

真核細(xì)胞中染色質(zhì)DNA序列可分為單一序列和重復(fù)序列兩大類型，重復(fù)序列又分為中度重復(fù)序列和高度重復(fù)序列。15醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講①單一序列（uniquesequence）：結(jié)構(gòu)基因，在基因組中一般只有單一拷貝或少數(shù)幾個拷貝。②中度重復(fù)序列（middlerepetitivesequence）：多數(shù)不編碼，少數(shù)有編碼功能，如：組蛋白基因。重復(fù)次數(shù)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(fù)序列（highlyrepetitivesequence）：長度較短，一般為幾個至幾十個bp，但重復(fù)拷貝數(shù)超過105，分布在染色體的端粒、著絲粒區(qū)。16醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講與染色體形成有關(guān)。染色體的基本結(jié)構(gòu)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(gòu)建有關(guān)。

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(xì)胞合成周期的“S期”與DNA同時合成2、組蛋白（histone）17醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講染色質(zhì)中除組蛋白以外所有蛋白質(zhì)的統(tǒng)稱。特性：

（1）酸性蛋白：含Asn（天冬）、Glu（谷）等，帶負(fù)電;數(shù)量少、種類多，有種屬和組織特異性。在整個細(xì)胞周期內(nèi)合成。

（2）真核轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，與基因選擇性表達(dá)有關(guān)；對DNA的結(jié)構(gòu)域起組織作用。3、非組蛋白18醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)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(zhì)

酸性蛋白質(zhì)(Asp,Glu)帶正電荷

帶負(fù)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(zhuǎn)錄

促進(jìn)DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄氨基酸序列保守19醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講常染色質(zhì)異染色質(zhì)（二）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)間期染色質(zhì)按其染色特性和形態(tài)特征分兩類：常染色質(zhì)和異染色質(zhì)。20醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講常染色質(zhì)enchromatin（伸展染色質(zhì)、功能性染色質(zhì)）：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(fù)制。21醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講異染色質(zhì)是間期核中處于功能惰性呈凝縮狀態(tài)染色質(zhì)纖維無轉(zhuǎn)錄活性，用堿性染料染色時著色較深的染色質(zhì)組分。多位于核周近核膜處。22醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)：在所有細(xì)胞類型及各發(fā)育階段中均處于凝集狀態(tài)。兼性異染色質(zhì)：是在某些細(xì)胞類型或一定的發(fā)育階段，原有的常染色質(zhì)凝聚并喪失轉(zhuǎn)錄活性后轉(zhuǎn)變而成的異染色質(zhì)，可轉(zhuǎn)化為常染色質(zhì)。巴氏小體23醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講X染色質(zhì)X染色質(zhì)數(shù)目＝X染色體數(shù)－124醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講（二）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)常染色質(zhì)異染色質(zhì)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(tuán)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(zhuǎn)錄活性轉(zhuǎn)錄活性高轉(zhuǎn)錄活性低復(fù)制時間S期的早、中期S晚期25醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講人體的一個細(xì)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(nèi)全部DNA連結(jié)起來約1.7~2.0m。nucleosomes(10nm)condensedform(30nm)（三）染色質(zhì)組裝成染色體26醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講（三）染色質(zhì)組裝成染色體1、核小體是染色體的基本結(jié)構(gòu)單位核小體：染色體組裝的一級結(jié)構(gòu)

200bpDNA+組蛋白八聚體將DNA分子長度壓縮了約7倍27醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)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(jié)構(gòu)——核小體28醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講29

30nm和11nm染色質(zhì)纖維

29醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講2、核小體進(jìn)一步螺旋形成螺線管

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

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

進(jìn)一步螺旋化形成的圓筒狀結(jié)構(gòu)；四級結(jié)構(gòu)——染色單體（chromatid）：超螺線管進(jìn)一

步螺旋折疊形成。CellNucleus關(guān)于螺線管如何進(jìn)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(huán)模型。32醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講多級螺旋化模型

超螺旋管為染色質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)，它是由螺旋管進(jìn)一步盤曲而形成。將螺旋管長度壓縮了40倍。

四級結(jié)構(gòu)：染色單體,超螺旋管進(jìn)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(jìn)一步包裝33醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講染色質(zhì)組裝的多級螺旋化模型

CellNucleus34醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講2.染色體骨架-放射環(huán)模型（scaffoldradialloopstructuremodel）一級結(jié)構(gòu)——核小體；二級結(jié)構(gòu)——螺線管（30nm染色質(zhì)纖維）。袢環(huán)結(jié)構(gòu)染色單體高級結(jié)構(gòu)CellNucleus(三)螺線管的進(jìn)一步包裝螺線管以后的高級結(jié)構(gòu)由30nm染色質(zhì)纖維折疊成的袢環(huán)構(gòu)成。袢環(huán)沿染色體縱軸由中央向周圍伸出，形成放射環(huán)；每18個袢環(huán)呈放射狀排列形成微帶（miniband），微帶是染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的組成單位；約106個徽帶沿縱軸排列形成染色單體。35醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講

在染色體中有一個由非組蛋白構(gòu)成的纖維網(wǎng)架稱為染色體支架直徑30nm的螺線管一端與支架結(jié)合，另一端向周圍呈環(huán)狀迂回后再回到結(jié)合處，形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)稱為袢環(huán)(每個袢環(huán)包含核小體315個）袢環(huán)（由30nm螺旋管構(gòu)成）36醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講

18個袢環(huán)沿染色體的縱軸由中央向四周伸出，形成放射環(huán)，稱為微帶。染色體支架（非組蛋白）袢環(huán)123456789101112131415161718微帶一條染色單體約有106個微帶。37醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講(染色體縱軸或支架)示染色質(zhì)袢環(huán)(染色體縱軸或支架)示染色質(zhì)袢環(huán)38醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講DNA核小體螺線管伸展的袢環(huán)濃縮袢環(huán)染色體39醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講三、核仁（nucleolus）核仁：真核細(xì)胞間期細(xì)胞核中最明顯的結(jié)構(gòu)，光鏡下為均勻、海綿狀的球體。數(shù)目：一般1~2個，有時多達(dá)3~5個。位置與大?。阂话愕鞍踪|(zhì)合成旺盛和分裂增殖較快的細(xì)胞有較大和數(shù)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(xiàn)。40醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講（一）核仁的化學(xué)組成核仁的化學(xué)成分主要為蛋白質(zhì)，RNA和DNA。蛋白質(zhì)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(zhì)結(jié)合以核蛋白形式存在。DNA占核仁干重的8%。41醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講

超微結(jié)構(gòu)：海綿狀核仁染色質(zhì)纖維成分顆粒成分核仁基質(zhì)CellNucleus（二）核仁的結(jié)構(gòu)42醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講43核仁的結(jié)構(gòu)（1）纖維成分——核仁中央。由蛋白和rRNA所構(gòu)成，交織成海綿狀。

（2）顆粒成分——核仁外圍。由纖維轉(zhuǎn)變而來。是核糖體亞基的前體。43醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講45核仁內(nèi)染色質(zhì)含rDNA*rDNA載有多個rRNA基因。*多拷貝基因、串連排列，重復(fù)序列*轉(zhuǎn)錄rRNA，核仁形成的關(guān)鍵。*稱核仁組織區(qū)（NOR）

nucleolarorganizerregion，45醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講核膜核仁含有rDNA的10個伸展的間期染色體袢環(huán)進(jìn)入核仁中機(jī)械剪切分離的含有不完整染色體袢環(huán)的核仁rDNA是染色體上伸展出的DNA袢環(huán)，每一個袢環(huán)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(nèi)染色質(zhì)含rDNA46醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講核仁組織者（區(qū)）Nuclearorganizer核仁內(nèi)染色質(zhì)上含有成串的rRNA基因，這個染色體區(qū)段稱為核仁組織者。它們在間期時相互融合，構(gòu)成的區(qū)域稱為核仁組織者區(qū)(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(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講NOR有絲分裂時核仁為什么會消失?染色質(zhì)48醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講492.核仁的功能

*（1）核仁是rRNA基因轉(zhuǎn)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(xì)胞分裂時，核仁為何會消失？49醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講50（1）核仁是rRNA基因轉(zhuǎn)錄和加工的場所當(dāng)細(xì)胞需要時，NOR可利用多拷貝的rRNA基因大量轉(zhuǎn)錄45S的rRNA分子。45SrRNA是核糖體所需RNA的前體，要經(jīng)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(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)宣講CellNucleus(1)核仁是rRNA基因轉(zhuǎn)錄和加工的場所51醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)