医学细胞生物学课件 细胞核-资料讲解
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《医学细胞生物学》课件
细胞周期与细胞分裂
研究细胞增殖的调控机制，包括 细胞周期的调控、细胞分裂和染 色体分离等过程。
细胞膜的结构与功能
研究细胞膜的组成、结构和功能 ，以及物质跨膜运输、信号转导 等机制。
细胞凋亡与自噬
研究细胞死亡的机制和过程，包 括凋亡和自噬等。
医学细胞生物学与医学的关系
医学细胞生物学为医学提供了基础理 论知识和技术手段，为疾病的预防、 诊断和治疗提供了理论基础和实践指 导。
瘤进行治疗。
THANKS
感谢观看
物质进出细胞。
细胞膜的功能
细胞膜具有多种功能，包括物质转 运、信号转导、细胞识别等，对维 持细胞正常生理活动至关重要。
细胞膜的结构特点
细胞膜具有双层膜结构，膜蛋白和 脂质分子具有一定的流动性，这种 流动性对于细胞适应外界环境变化 具有重要意义。
细胞器的结构与功能
线粒体的结构与功能
叶绿体的结构与功能
自身免疫性疾病的细胞基础
自身免疫性疾病概述
自身免疫性疾病是一类由于机体免疫系统对自身组织或器官产生异常反应而导致的疾病 ，如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等。
自身免疫性疾病的细胞基础
自身免疫性疾病的发生与多种免疫细胞有关，如T淋巴细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞等 。这些细胞的异常活化和免疫应答可以导致自身组织的损伤和炎症反应，引发自身免疫
医学细胞生物学的发展也促进了医学 领域的科技进步和创新发展，为提高 人类健康水平和生活质量做出了重要 贡献。
通过研究细胞的生理和病理过程，可 以深入了解疾病的发病机制和发展过 程，为新药研发和治疗方法提供思路 和方向。
02
细胞的结构与功能
细胞膜的结构与功能
细胞膜的组成
细胞膜由脂质、蛋白质和糖类组 成，具有选择透过性，能够控制
《医学细胞生物学》课件：第九章 细胞核
（二）核膜的功能
•1.保护性屏障 •2.基因表达的时 空隔离 •3.核纤层为染色 质提供了锚定位点 •4.核质之间的物 质运输
二.染色质（chromatin）
指间期细胞核内 由DNA、组蛋白、非组蛋白
及少量RNA等构成的 细丝状复合物.
分为常染色质 和异染色质
DNA是遗传物质 染色质是遗传物质
？ 染色体是遗传物质
核纤层 染色质
膜外 蛋 膜 白 核周腔
复 核
合
体
孔
内
膜
镶
嵌
膜
蛋
白
B
B
B
B
B
B
B
核纤层在细胞周期中的变化（P163）
•间期，核纤层提供了染 色质（异染色质）在核周 边锚定的位点。 •前期结束时，核纤层被 磷酸化，形成可溶性蛋白， 核膜解体。其中B核纤蛋 白与核膜残余小泡结合， A和C溶于胞质中。 •分裂末期，核纤层去磷 酸化重新组装，介导了核 膜的重建。
H1结合于核小体DNA上, 两臂与相邻核小体上的H1作用
核小体核心组蛋白尾部帮助把相邻 核小体拉在一起的可能方式:
H2A、H2B、H3、H4四个亚基的肽链尾部 伸出，与相邻核小体发生作用
染色质的高级结构（一）多级螺旋化模型
• 三级结构： • 螺旋环进一步
形成超螺旋环, 此时的直径为 700nm。 • 四级结构： • 超螺旋进一步 折叠形成染色 单体
从核小体到染色体的动画模式图
染色质的高级结构（二）放射环模型
• 30nm的染色质纤维 进一步折叠, 形成 一系列的环,这些 环附着在骨架蛋白 上。环的直径是 300nm。
• 在同一平面上的18 个袢环形成微带。
形成直径为1～2μm, 长度为2～10μm的 中期染色体
医学细胞生物学 第八章 细胞核
染色质的化学组成
DNA
组 蛋 白（碱性蛋白）
染
色 质
蛋白质
H1、H2A、H2B、H3、H4
非组蛋白（酸性蛋白）
少量RNA
二、染色质的类型
异染色质
间期细胞核中高度螺旋和盘曲、染色深、 功能上不很活跃，多分布在核膜内缘 的染色质。
常染色质
间期细胞核中无明显螺旋和盘 曲、染色浅、功能上活跃，多 分布在核中央的染色质。
核孔是内外两层核膜 局部融合而形成的开口， 是由多种蛋白构成的复 杂结构，称核孔复合体。
Cytoplasmic face cytoplasmic particles
Nuclear face basket inner complex
二、核膜的功能
1.作为界膜，维持细胞核相对稳定的内环境 保护DNA分子
4. 在染色体中有一个由非组蛋白构成的纤维网架称 为染色体支架，直径30nm的螺线管一端与支架结合，另 一端向周围呈环状迂回后再回到结合处，形成的环状 结构称为袢环。
5. 18个袢环沿染色体的纵轴由中央向四周伸出， 形成放射环，称为微带。
6. 106个微带沿轴心支架纵向排列构成染色单体 7.两条染色单体在着丝粒处相连形成染色体。
称核仁组织区致密纤维组分
（NOR)。
颗粒组分
纤维中心
核仁组织者（区）：是从染色体上伸展出的DNA 袢环，载有rRNA基因，转录形成rRNA，组织形 成核仁，称核仁组织者（区）（NOR)。
含有rDNA的10个 伸展的间期染色 体袢环进入核仁 中
核仁 核膜
组分
致密纤维组分 颗粒组分 纤维中心
致密纤维组分 颗粒组分 纤维中心
2.使DNA转录和蛋白质的翻译 具有时空性
第八章 细胞核
二,常染色质与异染色质
cell Biology
间期染色质按其形态特征与染色性质的不同可 分为两类:常染色质与异染色质. 分为两类:常染色质与异染色质. 常染色质与异染色质在螺旋化程度,DNA序列 常染色质与异染色质在螺旋化程度, 序列 及功能上存在显著差别,但其化学本质是相同的. 及功能上存在显著差别,但其化学本质是相同的. 在一定条件下,二者可以互相转变. 在一定条件下,二者可以互相转变.
2,核孔复合体介导细胞核与细胞质间的物质交换 ,
cell Biology
cell Biology
cell Biology
cell Biology
核孔复合体通过主动运输和被动运输两种方式 实现核-质间的物质转运, 实现核-质间的物质转运,其转运方式取决于被转 运物质的大小及性质. 运物质的大小及性质. 生物大分子的核质分配主要借助核孔复合体的 主动运输方式来实现. 主动运输方式来实现.
cell Biology
两个相邻核小体之间以连接DNA相连,其平均 相连, 两个相邻核小体之间以连接 相连 长度为60bp. 长度为 . 组蛋白H 结合于连接DNA上,起稳定核小体的 组蛋白 1结合于连接 上 作用. 作用.
cell Biology
在核小体的基础上,在组蛋 在核小体的基础上, 的参与下, 白H1的参与下,形成染色质的二 级结构——螺线管. 螺线管. 级结构 螺线管 螺线管每圈6个核小体,螺距 螺线管每圈 个核小体, 个核小体 11nm,外径 ,外径30nm,内径 ,内径10nm. .
cell Biology
核纤层蛋白属于中间纤维家族成员,是一种中间纤维. 核纤层蛋白属于中间纤维家族成员,是一种中间纤维.
核纤层的功能
cell Biology
医学细胞生物学课件 细胞核-2014
概念：除组蛋白之外的染色质结合蛋白的总称 特点：
含量少，种类多
在不同组织细胞中的种类和数量均不相同 与特异的DNA序列结合
※功能*：协助DNA折叠，启动和推进DNA的复制， 调控基因转录
二、常染色质与异染色质
按间期核中染色质螺 旋化程度、功能状态 的不同，可分为：
常染色质 异染色质
核小体（nucleosome）是染色体组装的 一级结构，为直径约10nm的圆盘状颗粒。
伸展的染色质纤维
※核小体的组成*：
146bp：盘绕组蛋白八聚 体1.75圈，称核心DNA
DNA：约200bp左右
60bp：连接相邻的核小体， 称连接DNA（长度变异大）
组蛋白八聚体：一个 Ｈ1组蛋白：一个
核小体串珠的形成使DNA分子长度压缩了约7倍
一、核膜的化学组成
主要为蛋白质（65%～75%）和 脂类，可能还有少 量DNA和RNA 所含的酶类和脂类都与ER相似，但含量有差异
* 二、核膜的结构
电镜下，核膜是由内核膜、外核膜、核周间隙、 核孔复合体和核纤层等结构组成。
（一）外核膜(outer membrane)
与糙面内质网膜相连续 外表面有核糖体附着 外表面附着有细胞骨架成分，起着固定细胞核 并维持细胞核形态的作用。
-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-
病毒SV40的T-抗原在宿主细胞中的分布
具有正常NLS的T-抗原 聚集于细胞核内
NLS发生突变的T-抗原 分布于胞质中
亲核蛋白入核转运的条件
亲核蛋白 核输入受体
①核定位序列（NLS）
②NLS受体（核输入蛋白）
含量少，种类多
在不同组织细胞中的种类和数量均不相同 与特异的DNA序列结合
※功能*：协助DNA折叠，启动和推进DNA的复制， 调控基因转录
二、常染色质与异染色质
按间期核中染色质螺 旋化程度、功能状态 的不同，可分为：
常染色质 异染色质
核小体（nucleosome）是染色体组装的 一级结构，为直径约10nm的圆盘状颗粒。
伸展的染色质纤维
※核小体的组成*：
146bp：盘绕组蛋白八聚 体1.75圈，称核心DNA
DNA：约200bp左右
60bp：连接相邻的核小体， 称连接DNA（长度变异大）
组蛋白八聚体：一个 Ｈ1组蛋白：一个
核小体串珠的形成使DNA分子长度压缩了约7倍
一、核膜的化学组成
主要为蛋白质（65%～75%）和 脂类，可能还有少 量DNA和RNA 所含的酶类和脂类都与ER相似，但含量有差异
* 二、核膜的结构
电镜下，核膜是由内核膜、外核膜、核周间隙、 核孔复合体和核纤层等结构组成。
（一）外核膜(outer membrane)
与糙面内质网膜相连续 外表面有核糖体附着 外表面附着有细胞骨架成分，起着固定细胞核 并维持细胞核形态的作用。
-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-
病毒SV40的T-抗原在宿主细胞中的分布
具有正常NLS的T-抗原 聚集于细胞核内
NLS发生突变的T-抗原 分布于胞质中
亲核蛋白入核转运的条件
亲核蛋白 核输入受体
①核定位序列（NLS）
②NLS受体（核输入蛋白）
医学细胞生物学细胞核nucleu
核周间隙
医学细胞生物学细胞核nucleu
二、核骨架
核骨架：又称核基质，是间期核内，除去核膜、核纤
层染色质和核仁之外，以非组蛋白为主组成 的纤维网架结构。
（一）组成
1. 非组蛋白性的纤维蛋白：构成核骨架的基本成分。
核 2. 核基质结合蛋白：与核基质结合的酶、细胞调控蛋
骨
白等 。
架
3. RNA：维持核骨架的三维结构。
四、核膜的主要功能
1.核膜的区域化作用，使转录和翻译在时空上 分离;
2.控制着细胞核与细胞质的物质交换;
（1）自由扩散
无机离子，如K+、 Ca2+ 、 Mg2+、 Cl-离子，水分子等； 分子量小于5KD的单糖、氨基医酸学细和胞生核物学苷细胞酸核n。ucleu
（2）主动运输 主动运输在核孔复合体上进行。
有种属和组织特异性，在整个细胞周期都能进行 合成。
功能：
（1）与特异性的DNA序列相识别、结合，启动并促进基 因的转录和复制，调控基因的表达；
（2）促进核小体结构中DNA分子的进一步的盘曲、折叠 参与染色体结构的构建。
医学细胞生物学细胞核nucleu
二、染色质的种类
（一）常染色质
指在细胞间期呈松散状、染色较浅，且有转 录和复制活性的染色质。
第四节 核仁 (nucleolus)
核仁是真核细胞中最明显的结构。1~2个或多个。 一般位于核的一侧，在生长代谢活跃的细胞中，核 仁边集。
核仁是一个高度 动态的结构。随着细 胞周期的进程，可以 在有丝分裂期发生周 期性的重建与消失。
医学细胞生物学细胞核nucleu
一、主要成份
蛋白质：80％，组蛋白、非组蛋白、 核糖体蛋白及酶类
2024年医学细胞生物学课件细胞核
医学细胞生物学课件细胞核2024医学细胞生物学课件：细胞核1.绪论医学细胞生物学是一门研究细胞结构和功能，以及细胞在生命过程中的作用的学科。
细胞是生命的基本单位，所有的生物现象都是由细胞的结构和功能所决定的。
细胞核作为细胞的重要组成部分，对于细胞的生长、分化和代谢等方面具有至关重要的作用。
本文将重点介绍细胞核的结构和功能，以及其在医学研究中的应用。
2.细胞核的结构细胞核是细胞中最大的结构，主要由核膜、染色质、核仁和核质组成。
核膜是由两层磷脂双分子层组成的双层膜，上面有核孔，是细胞核与细胞质之间的物质交换的通道。
染色质是由DNA、蛋白质和RNA组成的复合体，是细胞遗传信息的载体。
核仁是细胞核中的一种亚结构，主要由rRNA和蛋白质组成，是细胞合成蛋白质的重要场所。
核质是细胞核中除了染色质和核仁以外的部分，主要由核糖体、mRNA和其他小分子RNA组成。
3.细胞核的功能细胞核是细胞中最重要的调控中心，其主要功能包括遗传信息的传递、基因的表达和调控、细胞的生长和分裂等。
遗传信息的传递是指细胞核中的DNA通过复制和转录过程，将遗传信息传递给下一代细胞。
基因的表达和调控是指细胞核中的基因在特定的时间和空间被激活，产生相应的蛋白质，从而发挥生物学功能。
细胞的生长和分裂是指细胞核通过调控基因的表达，控制细胞的生长和分裂过程，维持细胞内环境的稳定。
4.细胞核在医学研究中的应用细胞核在医学研究中具有重要的应用价值，其主要应用领域包括疾病的诊断和治疗、基因编辑和细胞治疗等。
疾病的诊断和治疗是指通过检测细胞核中的遗传变异和基因表达异常，来诊断和治疗疾病。
例如，通过检测细胞核中的癌基因和抑癌基因的突变，可以诊断癌症；通过调控细胞核中的基因表达，可以治疗某些遗传性疾病。
基因编辑是指通过改变细胞核中的DNA序列，来改变细胞的遗传特性。
例如，通过CRISPR/Cas9技术，可以精确地编辑细胞核中的基因，从而治疗某些遗传性疾病。
细胞治疗是指通过改变细胞核中的基因表达，来治疗某些疾病。
《医学细胞生物学》PPT课件
激光共聚焦扫描显微镜
绿蓝 色色 为为 微细 管胞
核
激光共聚焦扫描显微镜用激光作扫描光源，由于激光束的波长较短， 光束很细，所以共焦激光扫描显微镜有较高的分辨力，大约是普通光 学显微镜的3倍。
调焦深度不一样时，就可以获得样品不同深度层次的图像，这些 图像信息都储于计算机内，通过计算机分析和模拟，就能显示细胞样 品的立体结构。
1932年Ruska发明了以电子束为光源，用 电磁场作透镜的电子显微镜 。 电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍 透射电子显微镜 扫描电子显微镜
透射电子显微镜
RER的形态
显 与分子生物学技术
细胞化学技术
组织化学或细胞化学染色：是利用染色剂可同细胞的某种成分发生反应而着色 的原理，对某种成分进行定性或定位研究的技术。
分子杂交技术
具有互补核苷酸序列的两条单链核苷酸分子片段，在适当条件下，通过氢键 结合，形成DNA-DNA，DNA-RNA或RNA-RNA杂交的双链分子。 这种技术可用来测定单链分子核苷酸序列间是否具有互补关系。
人类染色体 端粒DNA的 荧光原位杂交
最初是使用带放射性的DNA探针，通过放射自显影 来显示位置。后来又发明了免疫探针法，将探针核 苷酸的侧链加以改造，探针杂交后，其侧链可被带 有荧光标记的抗体所识别，从而显示出位置。
显微光谱分析技术
细胞中有一些成分具有特定的吸收光谱，核酸、蛋白质、细胞色素、维生素 等都有自己特征性的吸收曲线。例如，核酸的吸收波长为260nm，而蛋白质 的则为280nm。根据细胞成分所具有的这种特性，可利用显微分光光度计对 某些成分进行定位、定性，甚至定量测定
放射自显影术
用于研究标记化合物在机体、组织和细胞中的分布、定位、排出以及合成、 更新、作用机理、作用部位等等。 原理是将放射性同位素（如14C和3H）标记的化合物导入生物体内，将标本 制成切片或涂片，涂上卤化银乳胶，组织中的放射性即可使乳胶感光。显 示还原的黑色银颗粒，即可得知标本中标记物的准确位置和数量。
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亲核蛋白入核转运的条件 亲核蛋白
①核定位序列（NLS） ②NLS受体（核输入蛋白）
核输入受体α 核输入受体β
③Ran：一种GTP结合蛋白
间期核的结构主要由4部分构成
① 核膜 ② 染色质 ③ 核仁 ④ 核基质
第一节 核 膜
核膜(nuclear membrane)又称核被膜(nuclear
envelope)
一、核膜的化学组成 二、核膜的结构 三、核膜的功能
一、核膜的化学组成
主要为蛋白质（65%～75%）和 脂类，可能还有少 量DNA和RNA
9-10nm
通过核孔复合体的主动运输
绝大多数生物大分子的核-质分配需要借助核孔复合 体的主动运输方式来实现。
具有高度选择性，表现在以下三方面
①核孔复合体的孔径 可调，主动运输的功 能直径比被动运输大， 为10～20nm，可调节 达26nm。
②核孔复合体的主动运输是信 号识别与载体介导的过程，需 消耗能量。
基酸（Lys、Arg），通常还有脯氨酸 NLS可以位于亲核蛋白的任何部位，并且在指
导亲核蛋白完成核输入以后不被切除。
-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-
病毒SV40的T-抗原在宿主细胞中的分布
具有正常NLS的T-抗原 聚集于细胞核内
NLS发生突变的T-抗原 分布于胞质中
蛋白质合成旺盛的细胞，核孔数目较多
电镜下，核孔是由多种蛋白质以特定方式排列 而成的复合结构，称为核孔复合体（nuclear pore complex，NPC）。
NPC胞质面观
NPC核质面观
※核孔复合体的结构*：
捕鱼笼式(fish-trap)结构模型被普遍接受
NPC由四种组分构成：
①胞质环 ②核质环 ③辐
所含的酶类和脂类都与ER相似，但含量有差异
二、核膜的结构*
电镜下，核膜是由内核膜、外核膜、核周间隙、 核孔复合体和核纤层等结构组成。
（一）外核膜(outer membrane)
与糙面内质网膜相连续 外表面有核糖体附着 外表面附着有细胞骨架成分，起着固定细胞核
并维持细胞核形态的作用。
白质。
游离核糖体
亲核蛋白一般都有一段特殊的氨基酸信号序列， 起着定向和定位的作用，保证蛋白质通过核孔复 合体向核内输入，这一特殊的信号序列称为核定
位序列* (nuclear localization sequence, NLS)。
NLS特点：
含4~8个氨基酸的短肽序列 不同亲核蛋白上的NLS不同，但都富含碱性氨
双核（肝、肾、软骨细胞） 多核（破骨细胞、骨骼肌细胞等） 无核（成熟红细胞）
大小：高等动物细胞核直径通常在 5～10μm
生长旺盛的细胞：核较大，如卵、肿瘤细胞 分化成熟的细胞：核较小 常用核质比来表示细胞核的相对大小
形态：
间期才可以观察到细胞核的完整结构； 多样，多为圆形或椭圆形； 与细胞的形状、类型、发育时期等有关。
•柱状亚单位 •环状亚单位 •腔内亚单位
④中央栓
核篮
核孔复合体模式图
胞质面 侧面观
核质面
核孔复合体的化学组成：主要由蛋白质组成
核孔蛋白（nucleoporin，Nup）的特点 进化上高度保守 多含有一簇FG重复序列 F：苯丙氨酸 G：甘氨酸
（五）核纤层(nuclear lamina)
③具有双向性，兼有核输入与 核输出两种功能
核输入：DNA复制与RNA转录 所需的各种酶、 组蛋白、核糖体蛋 白等
核输出：mRNA、tRNA、核糖 体大小亚基等
1.亲核蛋白的核输入
※亲核蛋白* （karyophilic protein）：
指在细胞质中游离核糖 体上合成、经核孔转运 入细胞核发挥作用的蛋
※核纤层的功能*
1.核纤层在细胞核中起支架作用
2.核纤层与核膜的崩解和重建密切相关
lamin A、C分散 到胞质中
lamin B与核膜小 泡结合
3.核纤层与染色质凝集成染色体相关
分裂间期，染色质与核纤层结合紧密，不能螺旋化 成染色体；
分裂前期，核纤层解聚，染色质与核纤层的结合丧 失，染色质凝集成染色体。
（二）内核膜(inner membrane)
表面无核糖体附着 核质面附着有核纤层，对核膜其支持作用
（三内外两层核膜之间的腔隙 与内质网腔相连，内含多种蛋白质和酶
（四）核孔复合体
核孔：内外核膜融合之处形成的环状开口 数量：3000~4000个/哺乳类细胞
细胞核概述
真核细胞中最大、最重要的细胞器 功能：1.遗传物质贮存、复制和转录的场所 2.细胞生命活动的控制中心
真核生物和原核生物的最大区别 核进化意义：核物质区域化 1.保护核内DNA免受损伤，保证遗传的稳定性 2.使遗传信息的转录和翻译在时空上分离
细胞核的数量、大小与形态
数量：单核（多数细胞）
※概念*：核纤层是位于内核膜内侧与染色质之间的 一层由高电子密度纤维蛋白质组成的网络片层结构。 只存在于间期核中，分裂期解体
核纤层的化学成分：
核纤层蛋白（属于中间纤维蛋白）
哺乳类细胞的核纤层蛋白（lamin）有3类
lamin A lamin C Lamin B
由同一基因编码的不同的加工产物
2.核膜参与蛋白质的合成
3.核孔复合体控制着核-质间的物质交换
核孔复合体是介导核-质间物质交换的 双向亲水通道
具有两种运输方式
被动运输 主动运输
通过核孔复合体的被动运输
静止状态下，核孔中央有直径9～10nm的亲水通 道，水、无机离子、小分子及直径小于10nm的物 质原则上可自由通过。
4.核纤层参与DNA的复制
利用爪蟾卵母细胞核重建体系的研究发现， 重建的缺乏核纤层的细胞核不能进行DNA的 复制，提示核纤层参与了DNA复制。
三、※核膜的功能*
1.核膜为基因表达提供了时 空隔离屏障
使DNA复制、RNA转录与蛋白质 翻译在时空上分离，建立了遗 传物质稳定的活动环境；
保证了RNA转录后先进行加工、 修饰，才能输入细胞质中，进 而指导蛋白质的合成，使遗传 信息的表达调控过程更加精确、 高效。