细胞核
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第八章 细胞核
•Fusion of the T-Antigen NLS sequence to a cytoplasmic protein (pyruvate kinase), results in nuclear import of the cytoplasmic protein •Experiment shows that the NLS sequence is necessary and sufficient to direct nuclear import
内外核膜在局部区域融合形成核孔(nuclear pore)
核周间隙(perinuclear space)
内外核膜之间的部分
与粗面内质网腔相连续
内含多种蛋白质和酶
核孔(nuclear pore)
内外核膜局部融合形成
核孔具有复杂的结构，包括多个颗粒长短不 一 的 纤 维 ， 称 为 核 孔 复 合 体 (nuclear pore complex)
Method:
injecting labeled molecules of different sizes into the cytosol and then measuring their rate of diffusion into the nucleus. Ribosome 30 nm DNA, RNA polymerases 100-200 Kd subunits ???
• Transporter( shown in pink)
The Nuclear Pore Complexes (NPC)
form a continuous aqueous channel between cytoplasm & nucleoplasm
Cytoplasmic face
内外核膜在局部区域融合形成核孔(nuclear pore)
核周间隙(perinuclear space)
内外核膜之间的部分
与粗面内质网腔相连续
内含多种蛋白质和酶
核孔(nuclear pore)
内外核膜局部融合形成
核孔具有复杂的结构，包括多个颗粒长短不 一 的 纤 维 ， 称 为 核 孔 复 合 体 (nuclear pore complex)
Method:
injecting labeled molecules of different sizes into the cytosol and then measuring their rate of diffusion into the nucleus. Ribosome 30 nm DNA, RNA polymerases 100-200 Kd subunits ???
• Transporter( shown in pink)
The Nuclear Pore Complexes (NPC)
form a continuous aqueous channel between cytoplasm & nucleoplasm
Cytoplasmic face
细胞核
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退
出
Cell Nucleus
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第八章 细胞核
二、核膜的结构
3.核纤层与染色质凝集成染色体相关
细胞分裂间期，染色质与核纤层紧密结合，染色质不
能螺旋化为染色体
细胞分裂前期，核纤层蛋白解聚，染色质与核纤层蛋
白丧失，染色质逐渐凝集成染色体
Cell Nucleus
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第八章 细胞核
二、核膜的结构
分子组成：核纤层蛋 白，属于中间纤维。
A.核纤层与细胞核构建的模式图 B.核纤层的电镜图片 Cell Nucleus
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第八章 细胞核
功能：
维持核的轮廓；
二、核膜的结构
1.核纤层在细胞核中起支架作用
使胞质骨架和核骨架形成连续网络结构 。 2.核纤层与核膜的崩解和重建密切相关 细胞分裂前期，核纤层蛋白被磷酸化解聚，核膜崩解为小泡 ； 细胞分裂末期，核纤层蛋白去磷酸化，重新组装介导核膜重 建。
Cell Nucleus
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第八章 细胞核
间期细胞核的结构组成：
核膜
核仁
染色质 核基质
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第八章 细胞核
第一节 核膜
一、核膜的化学组成 二、核膜的结构 三、核膜的功能
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第八章 细胞核
核膜的结构
在电镜下，核膜是由内外层核膜、核周隙、核孔复合 体和核纤层等结构组成。
糙面内质网
Cell Nucleus
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第八章 细胞核
压缩5倍
DNA
核小体
螺线管
超螺线管
染色单体
放射环模型
• 非 组 蛋 白 构 成 染 色 体 骨 架 (chromosomal scaffold)，由骨架伸出的无数的DNA侧环；
• 30nm的染色质纤维 折叠成环, 沿染色体 纵轴, 由中央向四周 伸出,构成放射环。
18个放射环
106个微带
1个微带
• 配对结构域 (pairing domain)
配对结构域 中央结构域
着丝粒 （主缢痕） 动粒结构域 纤维冠 外板 中间间隙 染色体臂 内板
类
型
• 中着丝粒染色体(metacentric chromosome) • • • 亚中着丝粒染色体(submetacentric chromosome) 亚端着丝粒染色体(subtelocentric chromosome) 端着丝粒染色体(telocentric chromosome)。
DNA连接部
核心
DNA连接部
核 心 颗 粒 DNA连接部
核小体
核小体与核小体连接形成串珠状的染色质纤维
（二）染色质的二级结构 -- 30nm 染色质纤维
螺线管（solenoid）：由6个核小
体螺旋围成一圈形成，H1组蛋白
位于内部，调节其组装与稳定。
螺线管顶面观
螺线管侧面观
（三）染色质的高级结构
• 异染色质（heterochromatin）：
间期核内处于凝集状态，转录功能缺乏或不活跃的染色质组分，碱性染料染色时着色较深。
异染色质
常染色质
异染色质的类型：
• 结构异染色质 (constitutive-heterochromatin)
为主
细胞核_精品文档
细胞核简介细胞核是细胞的一部分，存在于真核生物的细胞中。
它是一个膜包裹的细胞器，扮演着重要的角色。
细胞核内含有遗传物质DNA，控制着细胞的生命活动和遗传信息的传递。
细胞核的结构细胞核通常呈球状或椭圆形，直径大约为10-20微米。
它由核壳、核膜、核仁和染色质等组成。
1.核壳：核壳是细胞核的外层边界，由两层核膜组成。
核壳起到保护内部结构的作用。
2.核膜：核膜是核壳的主要组成部分，由内核膜和外核膜组成。
核膜具有多孔性，可以让物质在核膜之间进行运输。
3.核孔：核孔是核膜上的开口，起到控制物质进出细胞核的作用。
核孔允许小分子物质自由通过，但对较大分子如DNA具有选择性通透性。
4.核仁：核仁是细胞核内的一个小体，由RNA和蛋白质组成。
核仁参与到蛋白质合成的过程中。
5.染色质：染色质是细胞核中最显著的结构之一，由DNA、蛋白质和RNA组成。
染色质是遗传信息的携带者，其中存储了细胞的遗传信息。
细胞核的功能细胞核是细胞的控制中心，它操纵着细胞内的所有活动。
以下是细胞核的一些重要功能：1.DNA存储和复制：细胞核内含有大量的DNA，这些DNA存储了细胞的遗传信息。
在细胞分裂时，DNA会复制自身，确保每个新生细胞都有完整的遗传信息。
2.基因转录和转译：细胞核内的DNA被转录成RNA分子，然后通过核孔送出到细胞质中。
在细胞质中，RNA通过转译过程合成蛋白质，完成重要的生化反应。
3.RNA修饰和加工：细胞核中的RNA可能需要在核内经历一系列修饰和加工过程，以确保它们在细胞质中能正确发挥功能。
4.蛋白质合成控制：细胞核内的核仁参与到蛋白质合成的过程中，它们合成和加工蛋白质，以满足细胞内的不同功能需求。
5.染色质调控：细胞核中的染色质通过DNA的紧密缠绕和松解来调控基因的表达。
染色质的结构和组织状态对基因表达起到重要的调控作用。
与其他细胞器的关系细胞核与其他细胞器之间相互作用和协同工作，共同维持细胞功能的正常进行。
1.线粒体：细胞核控制着线粒体的生物合成过程，线粒体则提供细胞所需的能量。
八章细胞核课件
■输出蛋白(exportin)
• 存在于细胞核中识别并与输出信号结合的蛋白质, 帮 助核内物质通过核孔复合物输出到细胞质, 而后快速 通过核孔回到细胞核中。
RNA的出核
转录的RNA需加工、修饰成为成熟的RNA分子后才 能被转运出核。
① RNA聚合酶I转录的rRNA分子：以RNP的形式离开 细胞核；
• 核纤层(lamina)：在与核质相邻的核膜内表面有一
层厚30-160nm 网络状蛋白质。对核被膜起支撑作用 。核纤层由3种相对分子质量为6-7万道尔顿的多肽亚 单位α、β、γ所组成，属于中间纤维的一种, 其中β亚 基与内核膜的特异受体蛋白相结合, α、γ亚单位与β相 连接, 而α、γ又同染色质的特定部分相结合。
①对运输颗粒大小的限制：有效功能直径可被调节到 10-20nm，甚至可达26nm； ②是信号识别和载体介导的过程，需要消耗能量，并 表现出饱和动力学特征；
③具有双向性：即核输入与核输出，包括蛋白质的入 核；RNA和核糖体亚单位的出核。
通过核孔复合 体物质运输的 功能示意图
通过核孔复合体物质运输的功能示意图（引自B.Talcott等，1999） （c）信号介导的核输入；（d） 信号介导的核输出。
② RNA聚合酶III转录的5s rRNA与tRNA的核输出由蛋 白质介导；
③ RNA聚合酶II转录的hn RNA，在核内进行5’端加帽 和3’端附加多聚A序列以及剪接等加工过程，然后形 成成熟的mRNA出核，5’端的m7GpppG“帽子”结构 对mRNA的出核转运是必要的；
第二节 染色质
1842年，Nali在植物细胞核中发现了杆状的染色体。 1848年，Hofmeister从鸭跖草的小孢子母细胞中发现 染色体。 1879年，W. Flemming提出了染色质（chromatin）。 1888年，Waldeyer正式定名为Chromosome。
• 存在于细胞核中识别并与输出信号结合的蛋白质, 帮 助核内物质通过核孔复合物输出到细胞质, 而后快速 通过核孔回到细胞核中。
RNA的出核
转录的RNA需加工、修饰成为成熟的RNA分子后才 能被转运出核。
① RNA聚合酶I转录的rRNA分子：以RNP的形式离开 细胞核；
• 核纤层(lamina)：在与核质相邻的核膜内表面有一
层厚30-160nm 网络状蛋白质。对核被膜起支撑作用 。核纤层由3种相对分子质量为6-7万道尔顿的多肽亚 单位α、β、γ所组成，属于中间纤维的一种, 其中β亚 基与内核膜的特异受体蛋白相结合, α、γ亚单位与β相 连接, 而α、γ又同染色质的特定部分相结合。
①对运输颗粒大小的限制：有效功能直径可被调节到 10-20nm，甚至可达26nm； ②是信号识别和载体介导的过程，需要消耗能量，并 表现出饱和动力学特征；
③具有双向性：即核输入与核输出，包括蛋白质的入 核；RNA和核糖体亚单位的出核。
通过核孔复合 体物质运输的 功能示意图
通过核孔复合体物质运输的功能示意图（引自B.Talcott等，1999） （c）信号介导的核输入；（d） 信号介导的核输出。
② RNA聚合酶III转录的5s rRNA与tRNA的核输出由蛋 白质介导；
③ RNA聚合酶II转录的hn RNA，在核内进行5’端加帽 和3’端附加多聚A序列以及剪接等加工过程，然后形 成成熟的mRNA出核，5’端的m7GpppG“帽子”结构 对mRNA的出核转运是必要的；
第二节 染色质
1842年，Nali在植物细胞核中发现了杆状的染色体。 1848年，Hofmeister从鸭跖草的小孢子母细胞中发现 染色体。 1879年，W. Flemming提出了染色质（chromatin）。 1888年，Waldeyer正式定名为Chromosome。
细胞核
3种序列：①单一序列；②中度重复序列 （101~5）；③高度重复序列（>105）。
3种构型：①B-DNA；② A-DNA；③ Z-DNA。 3种关键序列： (p154)
①复制源序列 ②着丝粒序列 ③端粒序列 酵母人工染色体(YAC )：含上述3种成分，可 用于转基因等研究。
Three DNA conformations
(2)通过核孔复合体的主动运输
①具有高度的选择性，并且是双向的
对运输颗粒大小的限制：有效功能直径可被 调节约9～20nm，甚至可达26nm 。
是一个信号识别与受体介导的过程，耗能。 核输入与核输出。
②核蛋白质的运输
亲核蛋白(入核蛋白)
核定位序列(nuclear localization sequence， NLS)或核输入信号 (nuclear import signal)： 引导蛋白质进入细胞核的一段4-8个氨基酸的 信号序列，富含带正电荷的赖氨酸和精氨酸， 一般还含有脯氨酸。受体为importin。
二、染色质和染色体的亚微结构
1. 核小体 (nuclesome) ：直径10nm，包括 200bpDNA、组蛋白八聚体及一分子H1。
核心：(H2A、H2B、H3、H4)×2， 146bpDNA缠绕1.75圈
连接DNA(60bp)，结合H1
→核小体链(串珠链)，染色质的一级结构。
2. 染色体支架-放射环结构模型(袢环模型)
细胞核(nucleus)
细胞遗传与代谢的调控信息中心； 真核细胞的重要标志；其结构和功 能异常经常会导致各种疾病。
核被膜
染色质
间期核
核仁
核基质(核骨架)
•。常以核质比(核质指数，NP)来估算核的 大小。一般来说，正常细胞NP≈0.3-0.5，分 裂期细胞NP>0.5，衰老细胞NP<0.5，肿瘤 细胞=1。
3种构型：①B-DNA；② A-DNA；③ Z-DNA。 3种关键序列： (p154)
①复制源序列 ②着丝粒序列 ③端粒序列 酵母人工染色体(YAC )：含上述3种成分，可 用于转基因等研究。
Three DNA conformations
(2)通过核孔复合体的主动运输
①具有高度的选择性，并且是双向的
对运输颗粒大小的限制：有效功能直径可被 调节约9～20nm，甚至可达26nm 。
是一个信号识别与受体介导的过程，耗能。 核输入与核输出。
②核蛋白质的运输
亲核蛋白(入核蛋白)
核定位序列(nuclear localization sequence， NLS)或核输入信号 (nuclear import signal)： 引导蛋白质进入细胞核的一段4-8个氨基酸的 信号序列，富含带正电荷的赖氨酸和精氨酸， 一般还含有脯氨酸。受体为importin。
二、染色质和染色体的亚微结构
1. 核小体 (nuclesome) ：直径10nm，包括 200bpDNA、组蛋白八聚体及一分子H1。
核心：(H2A、H2B、H3、H4)×2， 146bpDNA缠绕1.75圈
连接DNA(60bp)，结合H1
→核小体链(串珠链)，染色质的一级结构。
2. 染色体支架-放射环结构模型(袢环模型)
细胞核(nucleus)
细胞遗传与代谢的调控信息中心； 真核细胞的重要标志；其结构和功 能异常经常会导致各种疾病。
核被膜
染色质
间期核
核仁
核基质(核骨架)
•。常以核质比(核质指数，NP)来估算核的 大小。一般来说，正常细胞NP≈0.3-0.5，分 裂期细胞NP>0.5，衰老细胞NP<0.5，肿瘤 细胞=1。
细胞核
性异染色质)(性别鉴定 )
1.染色体各部的主要结构：
• 主缢痕：在两条染色单体相连处，染色体上出现
的一个向内凹陷的缢痕，称为主缢痕。
• 着丝粒：指主缢痕处两条染色单体相连的中心部
位，其染色质为结构异染色质，由富含高度重复
序列的DNA构成。
• 着丝点（动粒）：是主缢痕处两条染色单体的外
侧表层部位的特殊结构，为染色体的运动中心，
结构异染色质：在各 种细胞和细胞发育的任 何时期，都为异染色质。 常见于染色体的着丝粒、 端粒。 兼性异染色质：仅在 某些类型的细胞中或细 胞发育的某个时期为异 染色质。如：女性的X 染色质。
常染色质与异染色质的比较
常染色质
螺旋化程度 折光性 染色 分布位置 小，呈分散状态 强 不易染上染料，染色浅 多在核中央
行分组、排列、配对并进行形态分析的过程。
正常男性：46，XY 正常女性：46，XX
1 2 1 2 3
4
5 1 2 1 23 4
正常人体细胞染色体带型模式图
（二）核仁
真核细胞间期核中最显著的结构。为非膜结构。
1、核仁的化学组成
主要为蛋白质（80%）、RNA （10~11%）、DNA（8%）和
少量脂类 。 蛋白质主要是核糖体蛋白质、 rRNA聚合酶；RNA主要为 rRNA；DNA中主要是rRNA基 因（又称rDNA ）。
3、染色质的超微结构与组装
（1）核小体 (nucleosome) ：
构成染色质的基本结构单位 。 组成：五种组蛋白和200bp 左右的DNA组装形成。
核心颗粒： 2（H2A、H2B、 H3、H4）组成的八聚体
核心颗粒+1.75圈（约 146bp）DNA+60bp连接DNA+H1
1.染色体各部的主要结构：
• 主缢痕：在两条染色单体相连处，染色体上出现
的一个向内凹陷的缢痕，称为主缢痕。
• 着丝粒：指主缢痕处两条染色单体相连的中心部
位，其染色质为结构异染色质，由富含高度重复
序列的DNA构成。
• 着丝点（动粒）：是主缢痕处两条染色单体的外
侧表层部位的特殊结构，为染色体的运动中心，
结构异染色质：在各 种细胞和细胞发育的任 何时期，都为异染色质。 常见于染色体的着丝粒、 端粒。 兼性异染色质：仅在 某些类型的细胞中或细 胞发育的某个时期为异 染色质。如：女性的X 染色质。
常染色质与异染色质的比较
常染色质
螺旋化程度 折光性 染色 分布位置 小，呈分散状态 强 不易染上染料，染色浅 多在核中央
行分组、排列、配对并进行形态分析的过程。
正常男性：46，XY 正常女性：46，XX
1 2 1 2 3
4
5 1 2 1 23 4
正常人体细胞染色体带型模式图
（二）核仁
真核细胞间期核中最显著的结构。为非膜结构。
1、核仁的化学组成
主要为蛋白质（80%）、RNA （10~11%）、DNA（8%）和
少量脂类 。 蛋白质主要是核糖体蛋白质、 rRNA聚合酶；RNA主要为 rRNA；DNA中主要是rRNA基 因（又称rDNA ）。
3、染色质的超微结构与组装
（1）核小体 (nucleosome) ：
构成染色质的基本结构单位 。 组成：五种组蛋白和200bp 左右的DNA组装形成。
核心颗粒： 2（H2A、H2B、 H3、H4）组成的八聚体
核心颗粒+1.75圈（约 146bp）DNA+60bp连接DNA+H1
第八章 细胞核
1、概念：染色质是间期核内的DNA、
功能阶段可以相互转变的的形态结构 染色质与染色体具有基本相同的化学 组成，但包装程度不同,构象不同。
2、化学组成：
DNA：是染色质中结构性质稳定，数量
恒定的基本成分，是染色质中贮存遗传 信息的生物大分子。 RNA：含量低，大部分是RNA新链。 蛋白质：组蛋白和非组蛋白。
袢环
染色体支架
第三节: 染色体
一、中期染色体的形态结构
二、染色体DNA的三种功能元件
三、核型与染色体显带
四、巨大染色体
一、中期染色体形态结构
（一）、主缢痕：中期染色体上一个染色较浅 而缢缩的部位, 主缢痕处有着丝粒,所以也称 着丝粒区.。 （二）、次缢痕：除主缢痕外，染色体上第二 个呈浅缢缩的部分称次缢痕，次缢痕的位置相 对稳定，是鉴定染色体个别性的一个显著特征。 （三）、核仁组织区：是核糖体RNA基因所在 的区域，其精细结构呈灯刷状。能够合成核糖 体的28S、18S和5.8S rRNA。 （四）、随体：指位于染色体末端的球形染色 体节段，通过次缢痕区与染色体主体部分相连。 （五）、端粒：是染色体端部的特化部分，其 生物学作用在于维持染色体的稳定性。
组蛋白—含精aa和赖aa的碱性蛋白，带正点荷。
可以和酸性的DNA紧密结合（非特异性结合）， 抑制DNA的复制和转录。 注：染色质中的组蛋白依精aa和赖aa的含量比 例不同可分5种：H2A、H2B、H3、H4存在核 心上，包装DNA形成核小体，进化上保守性强。 H1存在连接线上，锁定核小体及高一层次包装。 保守性低 非组蛋白—除了组Pr外，所有与真核染色质结 合的Pr统称为非组Pr。非组Pr在转录过程中与 组Pr蛋白结合，能特异地解除组Pr对DNA 的 抑制作用，促进复制和转录。
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高二生物教案细胞核的结构与功能
教学目标：
1、结合细胞核的亚显微结构图，阐明细胞核各部分的结构和功能。
2、通过对相关资料的分析，认同细胞核是细胞遗传和代谢活动的控制中心。
3、学会提出假设、验证和修改假设的科学假说方法。
4、体会细胞核的结构与功能相适应。
5、养成实事求是、科学严谨的学习态度和缜密的思维习惯。
教学重点：细胞核的功能；细胞核的结构
教学难点：细胞核的功能；细胞核中染色质和染色体的形态变化
教学方式：讲授、探究法
板书设计：
教学过程：。