二、細胞核的形態(tài)、大小、數(shù)目形態(tài)：大多呈球形或卵圓形（特列：細長的肌細胞呈桿狀，在胚乳中呈網(wǎng)狀）

大?。焊叩葎游餅?-10μm，高等植物為5-20μm，低等植物為1-4μm。

數(shù)目：通常一個，成熟的篩管和哺乳動物紅細胞（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)。第一頁，共一百零五頁。核被膜（nuclearenvelope)核仁（nucleolus)核基質(zhì)（nuclearmatrix)間期核染色質(zhì)（chromatin)三、間期核的典型形態(tài)結構第二頁，共一百零五頁。第三頁，共一百零五頁。第一節(jié)核被膜與核孔復合體●核被膜

（nuclearenvelope)●核孔復合體（nuclearporecomplex,NPC）

第四頁，共一百零五頁。核被膜●結構組成●核被膜的功能●核被膜在細胞周期中的崩解與組裝第五頁，共一百零五頁。一、結構組成

◆外核膜（outernuclearmembrane），附有核糖體顆粒，與糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連續(xù)

內(nèi)核膜（innernuclearmembrane），有特有的蛋白成份（如核纖層蛋白B受體） ◆核周間隙（perinuclearspace）

核孔（nuclearpore）第六頁，共一百零五頁。NuclearEnvelope第七頁，共一百零五頁。（一）外核膜與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，其外表面附著核糖體（二）內(nèi)核膜無核糖體附著，有核纖層蛋白受體，從而固定到核纖層上（三）核周間隙核、質(zhì)交流的通道第八頁，共一百零五頁。核孔：內(nèi)外兩層核膜融合形成環(huán)狀開口，稱為核孔。

一般來說，合成功能旺盛的細胞，核孔數(shù)目較多（其數(shù)量主要是與細胞核的轉錄水平有關，密度大約10—20個/μm2）（四）核孔第九頁，共一百零五頁。核孔第十頁，共一百零五頁。二、核被膜的功能

構成核、質(zhì)之間的天然選擇性屏障

避免生命活動的彼此干擾

保護DNA分子免受損傷

核質(zhì)之間的物質(zhì)交換與信息交流

第十一頁，共一百零五頁。三、核被膜在細胞周期中的崩解與組裝

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）?！艉吮荒さ慕怏w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。規(guī)律性第十二頁，共一百零五頁。核孔復合體

（nuclearporecomplex,NPC）●結構模型●核孔復合體的功能第十三頁，共一百零五頁。核孔復合體在核孔上鑲嵌由一組蛋白質(zhì)顆粒和纖維物質(zhì)以特定方式排列形成的復合結構，稱為核孔復合體。(nuclearporecomplex，NPC)第十四頁，共一百零五頁。結構模型---捕魚籠模型

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）:連接內(nèi)、外環(huán)，支撐作用

腔內(nèi)亞單位(luminalsubunit)，伸入核周間隙中

環(huán)帶亞單位（annularsubunit）

中央栓（centralplug）：transporter第十五頁，共一百零五頁。胞質(zhì)環(huán)中央栓輻胞質(zhì)纖維核質(zhì)環(huán)核纖層捕魚籠式模型第十六頁，共一百零五頁。②核質(zhì)環(huán)內(nèi)核膜外核膜核周間隙③輻①胞質(zhì)環(huán)④中央栓核孔復合體模型--捕魚籠式第十七頁，共一百零五頁。核孔復合體的功能

核質(zhì)交換的雙向選擇性親水通道

第十八頁，共一百零五頁。第十九頁，共一百零五頁。核孔運輸特點◆被動擴散◆主動運輸●雙向性●信號引導第二十頁，共一百零五頁。入核：DNA聚合酶、RNA聚合酶、組蛋白、核糖體蛋白出核：RNA、組裝好的核糖體亞單位1.被動擴散離子、小分子2.主動運輸?shù)诙豁摚惨话倭阄屙?。核質(zhì)蛋白注射實驗實驗1實驗2，3實驗4第二十二頁，共一百零五頁。實驗結論實驗1：表明核質(zhì)蛋白為親核蛋白，可以進入細胞核內(nèi)；實驗2和實驗3：核質(zhì)蛋白不是自由進入細胞核，而是有選擇性的，受到一定信號的控制，只有帶有核定位信號（NLS）的蛋白才能進入細胞核內(nèi)。實驗4：核質(zhì)蛋白是通過核孔攝入細胞核內(nèi)第二十三頁，共一百零五頁。親核蛋白與核定位信號

親核蛋白（karyophilicprotein）在細胞質(zhì)內(nèi)合成后，需要或能夠進入細胞核內(nèi)發(fā)揮功能的一類蛋白質(zhì)

核定位信號(nuclearlocalizationsignal，NLS)

NLS是存在于親核蛋白內(nèi)的一些短的氨基酸序列片段。

NLS的可以是一段連續(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，在指導完成核輸入后并不被切除。(與信號肽的區(qū)別）

第二十四頁，共一百零五頁。通過核孔復合體的主動運輸

對運輸顆粒大小的限制

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

主動運輸具有雙向性，即核輸入與核輸出

生物大分子的核質(zhì)分配主要是通過核孔復合體的主動運輸完成的，具有高度的選擇性，并且是雙向的。選擇性表現(xiàn)在以下三個方面：第二十五頁，共一百零五頁。親核蛋白入核轉運的步驟

結合：需NLS識別并結合importin；

轉移：需GTP水解提供能量第二十六頁，共一百零五頁。第二十七頁，共一百零五頁。mRNA和核糖體的核輸出核內(nèi)異質(zhì)RNA需在核內(nèi)進行5’加帽和3’加尾以及剪接等加工過程，形成成熟的mRNA出核；

mRNA的出核轉運過程是有極性的，其5’端在前，3’端在后。核糖體則相反，前體核糖體出核后，在細胞質(zhì)內(nèi)組裝形成成熟的核糖體。第二十八頁，共一百零五頁。第二節(jié)

染

色

質(zhì)

●染色質(zhì)的概念及化學組成●染色質(zhì)的基本結構單位—核小體●染色質(zhì)包裝的結構模型●常染色質(zhì)和異染色質(zhì)第二十九頁，共一百零五頁。一、染色質(zhì)的概念及化學組成●染色質(zhì)概念

●染色質(zhì)DNA

染色質(zhì)蛋白質(zhì)

第三十頁，共一百零五頁。染色質(zhì)概念

染色質(zhì)與染色體是在細胞周期不同的功能階段可以相互轉變的的形態(tài)結構

染色質(zhì)與染色體具有基本相同的化學組成，但包裝程度不同，構象不同。

◆染色質(zhì)（chromatin）:間期細胞核內(nèi)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(zhì)存在的形式。◆染色體(chromosome):指細胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中,由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結構。第三十一頁，共一百零五頁。染色質(zhì)DNA

基因組（genome）

DNA分子一級結構具有多樣性

DNA二級結構具有多形性(polymorphism)第三十二頁，共一百零五頁?；蚪M（genome）

概念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。

基因組大小通常隨物種的復雜性而增加

基因組中兩類遺傳信息

編碼序列

調(diào)控序列

第三十三頁，共一百零五頁。物種 基因組大小平均基因長（bp）基因數(shù)目大腸桿菌4.2×106bp，1.2Kb 約4228酵母1.3×107bp1.4Kb約6000果蠅1.4×108bp11.3Kb約13600人3×109bp16.3Kb約30000第三十四頁，共一百零五頁。DNA分子一級結構具有多樣性蛋白編碼序列（非重復序列DNA）串聯(lián)重復序列（中度重復DNA序列）

高度重復DNA序列

衛(wèi)星DNA（satelliteDNA），主要分布在染色體著絲粒部位；

小衛(wèi)星DNA（minisatelliteDNA），又稱數(shù)量可變的的串聯(lián)重復序列，常用于DNA指紋技術（DNAfinger-printing）作個體鑒定；

微衛(wèi)星DNA（microsatelliteDNA）重復單位序列最短，具高度多態(tài)性，在遺傳上高度保守，為重要的遺傳標記。第三十五頁，共一百零五頁。DNA二級結構具有多形性(polymorphism)

三種構型DNA：

B型DNA（右手雙螺旋DNA）；活性最高的DNA構象；

A型DNA，B型DNA的重要變構形式，仍有活性；

Z型DNA，Z型DNA是左手螺旋，B型DNA的另一種 變構形式，活性明顯降低

DNA構型的生物學意義

第三十六頁，共一百零五頁。DNA構型的生物學意義

溝（特別是大溝）的特征在遺傳信息表達過程中起關鍵作用

溝的寬窄及深淺影響調(diào)控蛋白對DNA信息的識別

三種構型的DNA處于動態(tài)轉變之中

DNA二級結構的變化與高級結構的變化是相互關聯(lián)的，這種變化在DNA復制與轉錄中具有重要的生物學意義。第三十七頁，共一百零五頁。三種不同構型的DNA第三十八頁，共一百零五頁。染色質(zhì)蛋白質(zhì) 負責DNA分子遺傳信息的組織、復制和閱讀◆組蛋白(histone)：染色質(zhì)的主要結構蛋白 ◆非組蛋白(nonhistone)：影響染色質(zhì)結構和功能◆非組蛋白的不同結構模式第三十九頁，共一百零五頁。組蛋白(histone)

核小體組蛋白(nucleosomalhistone)：H2B、H2A、H3和H4，幫助DNA卷曲形成核小體的穩(wěn)定結構

H1組蛋白：在構成核小體時H1起連接作用,它賦予染色質(zhì)以極性。

特點：真核生物染色體的基本結構蛋白，富含帶正電荷的Arg和Lys等堿性氨基酸，屬堿性蛋白質(zhì)，可以和酸性的DNA緊密結合（非特異性結合）。第四十頁，共一百零五頁。非組蛋白

非組蛋白具多樣性和異質(zhì)性

對DNA具有識別特異性，又稱序列特異性DNA結合蛋白(sequencespecificDNAbindingproteins)

具有多種功能，包括基因表達的調(diào)控和染色質(zhì)高級結構的形成。第四十一頁，共一百零五頁。非組蛋白的不同結構模式

α螺旋-轉角-α螺旋模式(helix-turn-helixmotif)

鋅指模式(Zincfingermotif)

亮氨酸拉鏈模式(Leucinezippermotif，ZIP)

螺旋-環(huán)-螺旋結構模式(helix-loop-helixmotif，HLH)

HMG-盒結構模式（HMG-boxmotif）第四十二頁，共一百零五頁。第四十三頁，共一百零五頁。二、染色質(zhì)的基本結構單位—

核小體(nucleosome)第四十四頁，共一百零五頁。鹽溶液處理前后染色質(zhì)絲的電鏡照片A自然結構；30nm的纖絲；B解聚的串珠結構，10nm第四十五頁，共一百零五頁。非特異性微球菌核酸酶消化染色質(zhì)，凝膠電泳圖譜第四十六頁，共一百零五頁。核小體結構要點◆每個核小體單位包括200bp左右的DNA超螺旋和一個組蛋白八聚體及一個分子H1◆組蛋白八聚體構成核小體的盤狀核心結構◆146bp的DNA分子超螺旋盤繞組蛋白八聚體1.75圈,組蛋白H1在核心顆粒外結合額外20bpDNA，鎖住核小體DNA的進出端，起穩(wěn)定核小體的作用?！魞蓚€相鄰核小體之間以連接DNA相連，典型長度60bp，不同物種變化值為0～80bp◆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的特異序列，實驗表明，核小體具有自組裝（self-assemble）的性質(zhì)◆核小體沿DNA的定位受不同因素的影響，進而通過核小體相位改變影響基因表達第四十七頁，共一百零五頁。第四十八頁，共一百零五頁。核小體模型圖解第四十九頁，共一百零五頁。三、染色質(zhì)包裝的多級螺旋模型

◆一級結構：核小體 ◆二級結構：螺線管(solenoid) ◆三級結構：超螺線管(supersolenoid) ◆四級結構：染色單體（chromatid）

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———→染色單體第五十頁，共一百零五頁。（二）螺線管—二級結構由核小體構成的染色質(zhì)細絲再螺旋化，形成中空的螺線管，每個螺旋內(nèi)含6個核小體。第五十一頁，共一百零五頁。（三）超螺線管--三級結構單位線（電鏡觀察，圓筒狀）以上即染色體的組裝過程，均以螺旋方式實現(xiàn)，總稱為多級螺旋模型（四）染色單體—四級結構第五十二頁，共一百零五頁。染色體組裝的放射環(huán)模型第五十三頁，共一百零五頁?；蚪M結構和染色質(zhì)組裝第五十四頁，共一百零五頁。四、常染色質(zhì)和異染色質(zhì)

常染色質(zhì)(euchromatin)

異染色質(zhì)(heterochromatin)：

第五十五頁，共一百零五頁。常染色質(zhì)(euchromatin)◆概念：指間期核內(nèi)染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度低,處于伸展狀態(tài),用堿性染料染色時著色淺的那些染色質(zhì)。◆單一序列DNA和中度重復序列DNA(如組蛋白基因和tRNA基因)◆并非所有基因都具有轉錄活性，常染色質(zhì)狀態(tài)只是基因轉錄的必要條件而非充分條件第五十六頁，共一百零五頁。異染色質(zhì)(heterochromatin)◆概念：指間期細胞核中,折疊壓縮程度高,處于聚縮狀態(tài)的染色質(zhì)組分。堿性染料染色時著色較深的染色質(zhì)組分.◆類型

結構異染色質(zhì)（或組成型異染色質(zhì)） (constitutiveheterochromatin)

兼性異染色質(zhì)(facultativeheterochromatin)第五十七頁，共一百零五頁。結構異染色質(zhì)或組成型異染色質(zhì)

除復制期以外，在整個細胞周期均處于聚縮狀態(tài)，形成多個染色中心

結構異染色質(zhì)的特征：①凝縮狀態(tài)，無轉錄活性、是遺傳惰性區(qū)。②在細胞周期中表現(xiàn)為晚復制、早凝縮。第五十八頁，共一百零五頁。兼性異染色質(zhì)

在某些細胞類型或一定的發(fā)育階段,原來的常染色質(zhì)聚縮,并喪失基因轉錄活性,變?yōu)楫惾旧|(zhì)，如X染色體隨機失活

異染色質(zhì)化可能是關閉基因活性的一種途徑第五十九頁，共一百零五頁。常、異染色質(zhì)的區(qū)別常染色質(zhì)

異染色質(zhì)螺旋化程度低高染色較淺較深間期核中央核邊緣分裂期染色體臂著絲粒區(qū)和端粒區(qū)活性常轉錄很少轉錄復制時間S早期S晚期第六十頁，共一百零五頁。第三節(jié)

染色體

●中期染色體的形態(tài)結構●染色體DNA的三種功能元件（functionalelements）

●核型與染色體顯帶●巨大染色體（giantchromosome）第六十一頁，共一百零五頁。中期染色體的形態(tài)結構中期染色體具有比較穩(wěn)定的結構，它由兩條相同的姐妹染色單體（chromatid)構成，彼此以著絲粒（centromere)相連。第六十二頁，共一百零五頁。染色體的形態(tài)特征第六十三頁，共一百零五頁。類型

中著絲粒染色體(metacentricchromosome)

亞中著絲粒染色體(submetacentricchromosome)

亞端著絲粒染色體(subtelocentricchromosome)

端著絲粒染色體(telocentricchromosome)。第六十四頁，共一百零五頁。染色體的類型第六十五頁，共一百零五頁。染色體的主要結構◆著絲粒(主縊痕centromere)與動粒（kinetochore)◆次縊痕(secondaryconstriction)◆核仁組織區(qū)(nucleolarorganizingregion,NOR)◆隨體(satellite)◆端粒(telomere)第六十六頁，共一百零五頁。中期染色體模式圖第六十七頁，共一百零五頁。著絲粒與動粒著絲粒（centromere）和著絲點（kinetochore）是兩個不同的概念，著絲點又稱動粒。著絲粒包含3個結構域：1.動粒結構域（kinetochoredomain）位于著絲粒的表面，包括三層板狀結構和圍繞外層的纖維冠(fibrouscorona)。第六十八頁，共一百零五頁。2.中央結構域（CENP-B盒與動粒蛋白）位于著絲粒結構域的下方，含α衛(wèi)星DNA。3.配對結構域位于著絲粒內(nèi)層，中期染色單體相互作用的位點。

內(nèi)部著絲粒蛋白INCENP(innercentromereprotein)

染色單體連接蛋白CLIPS(chromatidlinkingproteins)

第六十九頁，共一百零五頁。著絲粒Centromere纖維冠動粒結構域中央結構域配對結構域第七十頁，共一百零五頁。配對結構域中心結構域第七十一頁，共一百零五頁。SatelliteDNA(FISHimage)第七十二頁，共一百零五頁。（二）次縊痕染色體上除主縊痕之外的淺染縊縮部位，每種染色體組中至少有一條染色體上有次縊痕。第七十三頁，共一百零五頁。（三）隨體指染色體末端的球形染色體節(jié)段，通過次縊痕與染色體部分相連，有隨體的染色體稱sat染色體隨體柄部凹陷縮窄的次級縊痕與核仁的形成有關，稱為核仁組織區(qū)（NOR)第七十四頁，共一百零五頁。

位于染色體次縊痕處，但不是所有的次縊痕都是NOR。含有主要rRNA(18S、28S、⒌8SrRNA)基因的染色體區(qū)段。（四）核仁組織區(qū)（NOR)具有組織形成間期核仁能力的染色質(zhì)區(qū)第七十五頁，共一百零五頁。

染色體端部特化部位，由端粒DNA和端粒蛋白構成。

功能：1.維持染色體的完整性和獨立性

2.保證染色體DNA的完全復制

3.參與染色體在核內(nèi)定位（五）端粒第七十六頁，共一百零五頁。端粒（telomere）第七十七頁，共一百零五頁。端粒是一種特殊DNA聚合酶,具有逆轉錄酶的性質(zhì)人的端粒序列為:TTAGGG可重復500~3000次四膜蟲端粒序列為:TTGGGG端粒DNA序列的特點:串聯(lián)重復高度保守性第七十八頁，共一百零五頁。染色體DNA的三種功能元件

（functionalelements）

自主復制DNA序列(ARS)：維持染色體在細胞世代傳遞中的連續(xù)性

著絲粒DNA序列(CEN)：使染色體平均分配到子細胞中。

端粒DNA序列(TEL)：保持染色體的獨立性和穩(wěn)定性。

◆端粒酶，在生殖細胞和部分干細胞中有端粒酶活性，端粒重復序列的長度與細胞分裂次數(shù)和細胞衰老有關。第七十九頁，共一百零五頁。間期有絲分裂間期第八十頁，共一百零五頁。端粒酶主要表達在：

生殖細胞

９０％癌細胞

開放端粒酶抑制劑，治療癌癥第八十一頁，共一百零五頁。核型與染色體顯帶

核型(karyotype) 是指染色體組在有絲分裂中期的表型, 包括染色體數(shù)目、大小、形態(tài)特征的總和。

核型模式圖(idiogram) 將一個染色體組的全部染色體逐個按其特征繪制下來,再按長短、形態(tài)等特征排列起來的圖象稱為核型模式圖，它代表一個物種的核型模式。

帶型：是染色體中的非組蛋白和DNA堿基對呈現(xiàn)的特定帶紋

顯帶技術染色體經(jīng)過一定處理，并用特定染定料染色后，其長軸顯現(xiàn)出明暗或深淺相間的橫行帶紋。第八十二頁，共一百零五頁。染色體制備中三項重要技術１.秋水仙素的應用：便于富集中期細胞分裂相２.低滲處理：使中期染色體分散良好，便于觀察３.植物凝集素（ＰＨＡ）的應用：刺激細胞轉化和分裂第八十三頁，共一百零五頁。第八十四頁，共一百零五頁。顯帶技術整條顯帶局部顯帶Q帶：喹吖因或熒光染料G帶：Giemsa染色R帶：Q、G反帶高分辨帶C帶：著絲粒等區(qū)的異染色質(zhì)T帶：端粒N帶：NOR區(qū)酸性蛋白P350第八十五頁，共一百零五頁。第八十六頁，共一百零五頁。巨大染色體

多線染色體（polytenechromosome）

燈刷染色體（lampbrushchromosome）第八十七頁，共一百零五頁。多線染色體◆存在于雙翅目昆蟲的幼蟲組織細胞、某些植物細胞◆多線染色體的來源：核內(nèi)有絲分裂(endomitosis)◆多線染色體的帶及間帶：可能“管家”基因(housekeepinggene)位于間帶,“奢侈”基因(luxurygene)位于帶上?！舳嗑€染色體與基因活性：脹泡是基因活躍轉錄的 形態(tài)學標志第八十八頁，共一百零五頁。Polytenechromosomes第八十九頁，共一百零五頁。第九十頁，共一百零五頁。燈刷染色體見于魚類、兩棲類、爬行類雙線期卵母細胞，雙線期是卵黃合成的旺盛期。染色粒軸絲兩側有側環(huán)，狀如燈刷，故名。側環(huán)是轉錄活躍的