细胞核与染色体
细胞核和染色体
核膜结构示意图
核纤层的结构
二、核孔复合体
核孔是细胞核与细胞质之间物质交换的通道，一方面核的 蛋白都是在细胞质中合成的，通过核孔定向输入细胞核，另 一方面细胞核中合成的各类RNA、核糖体亚单位需要通过核 孔运到细胞质。此外注射实验证明，小分子物质能够以自由 扩散的方式通过核孔进入细胞核。 核孔由至少50种不同的蛋白质（nucleoporin）构成，称 为核孔复合体（nuclear pore complex，NPC）。一般哺 乳动物细胞平均有3000个核孔。细胞核活动旺盛的细胞中核 孔数目较多，反之较少。如蛙卵细胞每个核可有37.7X106个 核孔，但其成熟后细胞核仅150~300个核孔。
大多数情况下，细胞核内的RNA是与蛋白质形成RNP复合 物转运出细胞核的。RNP的蛋白质上具有核输出信号 （nuclear export signal, NES），可与细胞内的受体 exportin结合，形成RNP-exportin-Ran-GTP复合体，输出细 胞核后，Ran-GTP水解，释放出结合的RNA，Ran-GDP、 exportin和RNP蛋白返回细胞核。
NLS由4-8个氨基酸组成，含有Pro、Lys和Arg。对其连 接的蛋白质无特殊要求，并且完成核输入后不被切除。
Karyopherin是一类与核孔选择性运输有关的蛋白家族， 相当于受体蛋白。其中imporin负责将蛋白从细胞质运进细胞 核，exportin负责相反方向的运输。
通过核孔复合体的转运还涉及Ran蛋白，Ran是一种G蛋 白，调节货物受体复合体的组装和解体，在细胞核内RanGTP的含量远高于细胞质。 核质蛋白向细胞核的输入可描述如下：①蛋白与NLS受体， 即imporin α/β二聚体结合；②货物与受体的复合物与NPC胞 质环上的纤维结合；③纤维向核弯曲，转运器构象发生改变， 形成亲水通道，货物通过；④货物受体复合体与Ran-GTP结 合，复合体解散，释放出货物；⑤与Ran-GTP结合的 imporin β，输出细胞核，在细胞质中Ran结合的GTP水解， Ran-GDP返回细胞核重新转换为Ran-GTP；⑥imporin α在 核内exportin的帮助下运回细胞质。
细胞核与染色体
第四章细胞核与染色体细胞核是真核细胞最大、最显而易见的细胞器，是遗传信息贮存、复制和转录的地方，是细胞功能及细胞代谢、生长、增殖、分化的控制中心。
细胞核的形状与细胞的形态、性质与及发育阶段有关，大多数细胞的核为圆形或椭圆形，但也可以有盘状、分叶状、分枝状等不规则形状。
通常一个细胞含有一个核，但有些细胞有双核甚至多核。
细胞核的内含成分主要是核酸和蛋白质。
核酸绝大部分为脱氧核糖核酸（DNA），是承载遗传信息的物质，常被称为遗传物质。
在间期(两次有丝分裂之间的时期)，核酸和蛋白质以染色质和核仁的形式存在，核外周有核被膜，核被膜上间隔存在核孔，内层核膜下有一个由纤维蛋白形成的核纤层，核内还存在一个蛋白质纤维组成的核骨架 (又叫核基质，详见第七章“细胞骨架”)，它们共同维持核的形状、核内外物质交换和染色质、染色体的空间位置。
在有丝分裂期，核被膜融解，核骨架解聚，核仁消失，染色质浓聚紧缩形成棒状的染色体，然后每条染色体纵向分裂，此时核消失。
当细胞分裂完成，两个子细胞出现时，核又重新形成。
细胞核早在1674年就被Leeuwenhoek在鱼类的红细胞中发现，到1831年才由Brown 定名 (nucleus)，并确认为真核细胞普遍存在的细胞器。
百多年来人们对细胞核结构和功能有了逐步深入的认识，但是细胞核的许多奥秘仍未被揭示，以至于细胞核被说成是“发现最早而了解最少的细胞器”。
第一节核被膜核被膜（nuclear envelope）是将细胞核内物质包围起来的双层膜结构，又叫核膜（nuclear membrane），其组成包括：内、外层核膜，核周间隙，核孔，核纤层（图4－1）。
图4－1 细胞核结构模式图（引自Alberts等，2002）参照前书图12-1一、内、外层核膜和核周间隙12内、外层核膜（inner and outer nuclear membrane ） 构成细胞核与细胞质的分隔。
它们的化学组成和结构与其他细胞器的膜（统称为细胞内膜，详见第五、六章）一样。
细胞核和染色体
第三节 染色体
染色体 （Chromosome） 姊妹染色单体 （Sister chromatid） 根据着丝粒在染色体上的位置： 中着丝粒染色体 （Metacentric chromosome） 近中着丝粒染色体 （Submetacentric chromosome） 近端着丝粒染色体 （Arocentric chromosome） 端着丝粒染色体 （Telocentric chromosome）
01
1983年，A. W. Murray等人首次成功构建了包括ARS、CEN、TEL和外源DNA，总长度为55kb的酵母人工染色体(yeast artificial chromosome,02
染色体的三种基本序列
对人类到底有多少条染色体这样的问题一直争论到1956年才得以确认，主要归功于50年代以后逐步发展起来的低渗处理，压片技术以及秋水仙处理和细胞培养技术。二十世纪六十年代末至七十年代发展起来的各种染色体分带技术，使染色体的研究进入了一个黄金时代。为人类遗传病的鉴定，物种的亲缘关系与进化研究、遗传育种等方面提供了重要的依据。
对着丝粒蛋白主要是使用ACA来研究的。ACA是从CREST 综合症病人血清中分离出来的抗着丝粒蛋白的抗体(anticentromere antibodies)。用ACAs发现鉴定出来的CENP主要有6种，即：CENP-A至F，它们都能与一个17bp的DNA模式特异结合，与细胞的分裂及调控密切相关，进化上非常保守。
6、端粒（telomere）
荧光原位杂交显示端粒和端粒序列
为确保染色体的复制和稳定遗传，染色体具有3个基本元素，即：自主复制序列(autonomously replicating DNA sequence, ARS)、着丝粒序列(centromere DNA sequence,CEN) 和端粒序列(telomere DNA sequence,TEL) 。
第七章细胞核与染色体
图6-2 核被膜的结构
二、核孔复合体（NPC）
核孔复合体的结构模型 核孔复合体的功能
胞质环 核质环 辐
柱状亚单位 腔内亚单位 环带亚单位 中央栓
图6-3 核孔复合体的结构模型
核孔复合体的功能
主要功能就是进行物质运输。核孔复合体进行的 运输既可以是被动运输，也可以是主动运输。 通过核孔复合体的主动运输不仅具有选择性，而 且具有双向性，即核输入与核输出。 核输入
1.着丝粒和动粒 2.次缢痕与核仁组织区 3.随体与端粒
着丝粒和动粒
着丝粒是连接两个染色单体形成有丝分裂染色体的主缢痕, 其将染色单体分为两臂——短臂(p)和长臂(q) 。
根据着丝粒在染色体上的位置, 分为四种类型 中着丝粒染色体 亚中着丝粒 亚端部着丝粒染色体 端部着丝粒染色体
动粒是由着丝粒结合蛋白在有丝分裂期间特别装配起来的、 附着于主缢痕外侧的圆盘状的结构 。 动粒可分为三个不同的结构域: 动粒结构域、中央结构域、 配对结构域
作业
名词解释： 染色质与染色体、组蛋白与非组蛋白、常染色质与 异染色质、结构异染色质与兼性染色质、多线染色 体与灯刷染色体、着丝粒与动粒、随体与端粒、次 缢痕与核仁组织区、核型、染色体分带、亲核蛋白、 核仁、
简答题： 1、概述细胞核的基本结构及其主要功能。 2、简述核孔复合体的结构及其功能。 3、核小体的结构特点。 4、试述从DNA到染色体的包装过程。 5、分析中期染色体DNA的3种功能元件及其作用。 6、概述核仁的结构及其功能。
图7-12 根据着丝粒位置对染色体的分类
中央结构域 图7-13 动粒的结构模型
次缢痕与核仁组织区
细胞核与染色体ppt课件
目录
• 细胞核概述 • 染色体概述 • 细胞核与染色体的关系 • 细胞核与染色体的研究意义 • 总结
01 细胞核概述
细胞核的定义与功能
总结词
细胞核是细胞内的一个重要的亚细胞结构，它含有细胞的遗传物质，控制着细 胞的代谢和遗传过程。
详细描述
细胞核是细胞内的一个重要的亚细胞结构，由核膜、核仁和染色质等组成。它 含有细胞的遗传物质DNA，通过DNA的复制、转录和翻译等过程，控制着细胞 的代谢和遗传过程。
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细胞核的结构
总结词
细胞核的结构包括核膜、核仁、染色质和核基质等部分，这些结构共同协作，维持细胞 核的正常功能。
详细描述
细胞核的结构包括核膜、核仁、染色质和核基质等部分。核膜是细胞核的外膜，上有核 孔，可控制物质的进出。核仁是细胞核中的一个结构，参与蛋白质的合成和加工。染色 质是细胞核中由DNA和蛋白质组成的结构，是遗传信息的载体。核基质是细胞核中由
不同生物的染色体数目不同，如人类 有23对染色体，共46条。
染色体的组成
染色体由染色质、着丝粒和端粒等部 分组成。
染色体的化学体的主要成分，携 带着遗传信息。
蛋白质
与DNA结合形成染色质， 起到稳定和保护DNA的作 用。
其他成分
如组蛋白、非组蛋白等， 参与染色体的组装和调控。
遗传信息的传递与表达
细胞核与染色体的结构和功能决定了遗传信息的传递与表达，从而影响生物体的性状和特 征。
细胞分裂与繁殖
细胞核与染色体的复制和分离在细胞分裂和繁殖过程中起着关键作用，保证了生物体的生 长和繁殖。
对未来研究的展望
深入探索细胞核与染色体的结构和功能
第九章 细胞核与染色体
第九章细胞核与染色体名词：1、核孔复合体：核被膜上沟通核质和细胞质的复杂隧道结构，由多种核孔蛋白构成。
隧道的内、外口和中央有由核糖核蛋白组成的颗粒，对进出核的物质有控制作用。
2、染色质: 是细胞间期细胞核内能被碱性染料染色的物质。
染色体：细胞在有丝分裂和减速分裂过程中有染色质聚缩而成的棒状结构3、染色单体：复制时产生的染色体拷贝4、巨染色体;某些生物的细胞中，特别是在发育的某些阶段，可以观察到一些特殊的染色体，它们的特点是体积巨大，细胞核和整个细胞体积也大，所以称为巨大染色体，包括多线染色体和灯刷染色体。
5、基因组：一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。
6、核小体：核小体是染色体的基本结构单位，由DNA和组蛋白(histone）构成，是染色质（染色体）的基本结构单位。
由4种组蛋白H2A、H2B、H3和H4，每一种组蛋白各二个分子，形成一个组蛋白八聚体，约200 bp的DNA分子盘绕在组蛋白八聚体构成的核心结构外面，形成了一个核小体。
7、常染色质：常染色质是指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。
8、异染色质：在细胞周期中，间期、早期或中、晚期，某些染色体或染色体的某些部分的固缩常较其他的染色质早些或晚些，其染色较深或较浅，具有这种固缩特性的染色体称为异染色质9、着丝粒：染色体中连接连个染色单体、并将染色单体分为短臂和长臂的结构。
10、着丝点：有着丝点结合蛋白在有丝分裂期间特别装配起来的、附着于主缢痕外侧的圆盘状结构，内层与着丝粒结合，外层与动粒微管结合。
11、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，所以亦称着丝粒区，由于这一区域染色线的螺旋化程序低，DNA含量少，所以染色很浅或不着色。
12、次缢痕：是染色体上的一个缢缩部位, 由于此处部分的DNA松懈, 形成核仁组织区, 故此变细。
医学细胞生物学第八章细胞核和染色体
细胞核和染色体是细胞中关键的组成部分，负责控制细胞的生物学活动和遗 传信息的传递。本章将深入探讨细胞核的结构和功能，以及染色体的重要性 和组成。
细胞核的结构和功能
核膜和核孔复合物
细胞核由双层核膜包围，核孔复合物允许物质在细胞核和细胞质之间交换。
染色质和核仁
染色质是细胞核中的DNA和蛋白质组成的复合物，核仁负责合成和组装核糖体。
染色体重排是染色体的结构改变，可以导致遗传疾病和基因缺失或重复。
染色体突变
染色体突变是染色体DNA序列的改变，可以导致遗传疾病和异常发育。
遗传咨询和筛查
遗传咨询和筛查是预防和治疗遗传疾病的重要手段，有助于辅助家庭做出更好的决策。
细胞核和染色体的研究方法
1 染色体制备和染色
染色体制备和染色技术可 以用于研究染色体的形态 和结构。
2 原位杂交
原位杂交是通过探针与特 定DNA序列结合来研究染 色体上的基因和染色体结 构。
3 核酸测序
核酸测序技术可以揭示 DNA序列的细节，从而进 一步研究基因和染色体的 功能。
本章小结和要点总结
本章介绍了细胞核和染色体的关键概念和重要性，包括结构和功能，基因表 达调控，复制和分离，遗传疾病，以及研究方法。
染色体复制
染色体复制是细胞分裂前的重要 步骤，确保每个子细胞都获得完 整的染色体组。
染色体分离
染色体分离发生在有丝分裂和减 数分裂过程中，确保每个细胞获 得正确的染色体数量。
有丝分裂纺锤体
有丝分裂纺锤体是分离染色体的 关键结构，通过纺锤体纤维将染 色体引导到正确的位置。
染色体变异与遗传疾病
染色体重排
转录和基因表达
细胞核是转录的场所，负责合成RNA分子从而实现基因表达。
生物的细胞核与染色体
生物的细胞核与染色体细胞是生物体的基本结构和功能单位，其中核是细胞的重要组成部分。
细胞核内含有遗传物质DNA（脱氧核糖核酸），而染色体则是DNA的组织形式。
本文将深入探讨生物的细胞核与染色体的结构和功能。
一、细胞核的结构和组成细胞核是细胞的控制中心，通常位于细胞的中央位置。
它由核膜、核孔、染色体、核仁和核质组成。
1. 核膜核膜是细胞核的外部结构，由内外两层膜组成。
核膜的主要功能是保护细胞核内的遗传物质，同时还可以调节细胞核内外物质的交换。
2. 核孔核孔是核膜上的小孔，负责细胞核内外物质的运输。
核孔通过调节通道的开闭来控制物质的进出，从而维持细胞核内外物质的平衡。
3. 染色体染色体是DNA的组织形式，也是细胞核最重要的成分之一。
染色体在细胞分裂时起到重要的遗传作用，它能够传递和保存生物的遗传信息。
4. 核仁核仁是细胞核内的圆形结构，它主要参与到蛋白质合成过程中。
核仁内富含核糖体，并且能够合成和储存核糖体RNA，从而促进蛋白质的合成。
5. 核质核质是细胞核内的胶体物质，主要是由水和溶解的物质组成。
核质能够提供细胞核内化学反应所需的环境，并且参与到细胞核的代谢过程中。
二、染色体的结构和功能染色体是由DNA和蛋白质组成的复杂结构，常见于有细胞核的生物中。
它在细胞的有丝分裂和减数分裂过程中起到重要的遗传作用。
1. 染色体的结构染色体呈现出线状、X状、圆状等形态，结构上可以分为两个主要部分：染色质和着丝粒。
- 染色质：染色质是染色体中最主要的部分，它由DNA和蛋白质组成。
DNA是遗传信息的载体，而蛋白质则帮助DNA进行包装和组织，使其紧密而有序地存在于细胞核内。
- 着丝粒：着丝粒是染色体上的结构，类似于一个“纽扣”。
它在有丝分裂中起到固定和分离染色体的作用，确保后续的染色体复制过程顺利进行。
2. 染色体的功能染色体在细胞分裂过程中起到重要的遗传功能，并且参与到其他细胞代谢过程中。
- 遗传作用：染色体是遗传信息的载体，它能够传递父代的遗传特征给子代。
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两层核膜之间的空隙, 宽15-30nm, 其中充 满无定形物质
核孔
◆由内外两层膜的局部融合而成 ◆核孔的直径为80-120nm。 ◆ 一 个 典 型 的 哺 乳 动 物 的 核 膜 上 有 3000-
4000个核孔,相当于每平方微米的核膜上 有10-60个。 ◆合成功能旺盛的细胞,核孔的数量较多。
1.3核被膜在细胞在有丝分裂中有规律地解体与 重建
新核膜来自旧核膜 核被膜的去组装是非随机的，具有区域特异
性（domain-specific）。 以非洲爪蟾卵提取物为基础的非细胞核装配
体系提供了实验模型
◆核被膜的解体与重建的动态变化受细胞周期 调控因子的调节，调节作用可能与核纤层蛋 白、核孔复合体蛋白的磷酸化与去磷酸化修 饰有关。
• 在细胞水平上原核细胞与真核细胞的主要 差异是什么?
• 答: 原核生物没有真正的细胞核,而只有拟核(nucleiod)。 在细胞水平上原核和真核有三方面主要差别: ①核膜: 真 核细胞有核膜, 原核细胞没有核膜, 称之为拟核;② 核仁: 真核细胞有核仁, 原核细胞无核仁;③核内遗传物质的存 在状态: 真核细胞内DNA同组蛋白结合, 有染色体结构； 原核近年也发现同蛋白质结合, 但无染色体结构。
核内起作用的一类蛋白质。如各种组蛋白、 DNA合成酶类、RNA转录和加工的酶类、各 种起调控作用的蛋白因子等。核蛋白一般都含 有特殊的氨基酸信号序列, 起蛋白质定向、定 位作用。
• ◆核定位信号(nuclear localization signals ,NLS) 核定位信号是另一种形式的信号肽, 这种信 号肽序列可以位于多肽序列的任何部分。一般含 有 4～8个氨基酸, 且没有专一性, 作用是帮助亲 核蛋白进入细胞核。
• 外核膜(outer nuclear membrane) 外核膜面向细胞质基质, 常附有核糖体, 有些
部位与内质网相连, 外核膜可以看成是内质网膜 的一个特化区。 • 内核膜(inner nuclear membrane)
内核膜面向核基质，与外核膜平行排列, 其表 面没有核糖体颗粒。
• 核纤层(lamina)
2 核孔是物质运输的通道
• 核孔由至少50种不同的蛋白质（nucleoporin）构成，称 为核孔复合体（nuclear pore complex，NPC）。
• 结构：①胞质环（cytoplasmic ring），位于核孔复合体 胞质一侧，环上有8条纤维伸向胞质；②核质环（nuclear ring），位于核孔复合体核质一侧，上面伸出8条纤维， 纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构；③转运器（中 央栓）（transporter），核孔中央的一个栓状的中央颗 粒；④辐（Spoke）：核孔边缘伸向核孔中央的突出物。
在与核质相邻的核膜内表面有一层厚30～ 160nm 网络状蛋白质, 叫核纤层, 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。
Nuclear Pore Complexes
Model of the nuclear pore complex
核孔运输特点 ◆被动运输 ◆主动运输 ●信号引导 ●双向性
核孔的运输作用
核孔的被动运输
核孔的双向运输
核孔运输的信号引导
?
mRNA的输出
3 核蛋白运输机制
基本概念
◆核蛋白(nuclear protein) 核蛋白是指在细胞质内合成, 然后运输到
电 镜 观 察 的 核 孔
• ★1.2核被膜的功能
• ■ 基因表达的时空隔离 • 真核生物的结构复杂, 而且大多数基因都有内含子, 转录
后需要经过复杂的加工, 所以核膜的出现, 为基因的表达 提供了时空隔离的屏障, 便于DNA在核内活动的多样性, DNA转录形成RNA的多样性, 从而导致细胞的多样性。
第十章 细胞核与染色体
• 1781年 Trontana发现于鱼类细胞； • 1831年，Brown发现于植物。 • 大小：植物1～4μm，动物10μm。常以核质比来
估算核的大小。正常细胞NP≈0.5，分裂期细胞 NP>0.5，衰老细胞NP<0.5。 • 形状：圆形，胚乳细胞(网状）蝶类丝腺细胞(分 支状)。
• ■ 染色体的定位和酶分子的支架
• 染色质通过核纤层同核膜相连, 使之多而不乱, 保 证了有序性。另外, 核内的一些酶是以膜蛋白的形 式存在的, 这就有利于核内生化反应的区域化, 从 而发挥高度的催化活性。所以核膜是染色体和酶分 子的支架和固着部位。
• ■物质运输
• 核被膜的形成对细胞的生命活动具 有什么意义?
第一节 核被膜与核孔复合体• 1核被膜(nuclear envelope) • 真核生物的细胞核是在细胞周期的间期才能见到
的细胞内的结构，此时的染色质被两层单位膜包 裹，因此核被膜是细胞核最外层的两层膜结构， 它的形成对于细胞的生命活动具有重要意义。 • ★1.1 核被膜的结构 • 核被膜的结构比较复杂, 它由外核膜、内核膜、 核周腔、核孔复合物和核纤层等5个部分组成。
• 位置：细胞中央 ，成熟植物细胞的边缘。 • 数目：通常一个，成熟的筛管和红细胞（0）、肝细
胞、心肌细胞(1-2）、破骨细胞(6～50）、骨骼肌细 胞(数百）、植物毡绒层细胞(2～4)。
• 结构：①核被膜、②核仁、③核基质、④染色质、⑤ 核纤层。
• 功能：①遗传（通过遗传物质的复制和细胞分裂,保持 细胞世代间的连续性）②发育（通过基因的选择性表 达,控制细胞的代谢活动,以适应外界环境）
• ■ 核膜作为保护性屏障, 使核处于一微环境中 • 核膜的出现，为细胞遗传信息的保存、复制、传递及发挥
其对细胞代谢和发育的指导作用创造了特定的微环境，提 高了上述各项活动的效率；避免直接受细胞内其它各种生 命活动的干扰，并防止细胞中这个调度中枢的功能轻易地 随环境条件的变化而变化，以保持其相对的稳定性，这些 都是核膜出现的进化意义。