细胞生物学教程第十二章细胞核
细胞生物学细胞核
（三）合成生物大分子 （四）在细胞分裂中参与染色体的定位与分离
四、核纤层
❖核纤层（nuclear lamina）： ❖ 是广泛存在于高等真核细胞中的一层紧贴核膜内膜
内侧的一层纤维蛋白网。在细胞核内与核骨架相连， 在细胞核外与中间纤维连接。
（一）核纤层的组成成分 ❖ 组成核纤层的主要成分是核纤层蛋白，其实质就是
❖ 3、辐 ❖ 由核孔边缘伸向中心，呈
辐射状八重对称，其结构 复杂。 ❖ 4、中央栓 ❖ 位于核孔中心，呈颗粒状 或棒状，推测它在核质交 换中起一定的作用。
功能：是核质交换的双向选择性亲水通道。
三、核膜的功能
（一）区域化作用 ❖ 核膜使DNA复制、RNA转录与蛋白质合成在时、空
上分隔进行，更有利于基因表达的调控。是细胞 进化的一个关键步骤。
❖ 组蛋白对DNA复制、转录活性有抑制作用。
❖ 组蛋白甲基化可增强组蛋白与DNA的结合力，降低DNA的 转录活性。
（三）非组蛋白
❖ 是染色质中除组蛋白以外所有蛋白质的统称。 ❖ 具有特异性DNA序列识别和结合特性。 ❖ 有种属和组织特异性。 ❖ 能特异性解除组蛋白对DNA的抑制作用，促进DNA复
制和转录。
三、核孔复合体（略）
❖“捕鱼笼式”的核孔复合体模型。（略）
❖ 1、胞质环： ❖ 位于核孔边缘的胞质一
面，与外核膜相连，故 称外环，环上有8条短 的胞质纤维，对称分布， 伸向细胞质。
❖ 2、核质环：
❖ 位于核孔边缘的核质面， 与内层核膜相连，又称 内环，环上对称地连有 8条细胞纤维，伸向核 质，在纤维末端形成一 个小环。这样，核质面 的核孔复合体就像一个 捕鱼笼式的结构，故称 为核篮。
（四）RNA：量少，来源与功能尚有争论。
《细胞生物学》习题：12细胞增殖与周期
第十二章 细胞增殖与周期
（一）选择题 A 型题 1．细胞周期中，哪一时期最适合研究染色体的形态结构（） A．间期 B．前期 C．中期 D．后期 E．末期 2．同源染色体联会发生在（） A．偶线期 B．细线期 C．粗线期 D．双线期 E．终变期 3．在减数分裂中，开始出现四分体，非姐妹染色单体发生交叉的时期为（） A．细线期 B．粗线期 C．双线期 D．偶线期 E．终变期 4．减数分裂中细胞 DNA 含量的减半（相对于体细胞）发生在什么时期（ A．末期 I B．末期Ⅱ C．前期 I D．后期 I E．后期Ⅱ 5．细胞周期的顺序是（） A．M 期、G1 期、C2 期、S 期 B．M 期、S 期、G1 期、G2 期 C．G1 期、C2 期、S 期、M 期 D．G1 期、S 期、M 期、G2 期 E．G1 期、S 期、C2 期、M 期 6．细胞增殖周期的划分主要依据（） A．蛋白质含量周期性变化 B．DNA 含量周期性变化 C．RNA 含量周期性变化 D 酶含量周期性变化 E．都不是 7．一般来讲，细胞周期各时相中持续时间最短的是（） A．G0 期 B．G1 期 C．C2 期 D．S 期 E．M 期 8．人体中具有增殖潜能但暂不增殖的细胞称为（） A．G0 期 B．G1 期 C．C2 期 D．S 期 E．M 期 9 细胞增殖周期中 DNA 聚合酶的合成是在（） A．G0 期 B．G1 期 C．C2 期 D．S 期 E．M 期 10．细胞周期中，DNA 增加一倍发生在（） A．G0 期 B．G1 期 C．C2 期 D．S 期 E．M 期 11．人类的一个体细胞在 G1 期的 DNA 含量为（） A．1n B．2n C．3n D．4n E．5n 12．下列哪个不是调控细胞增殖的因素（）
(完整版)细胞生物学知识点总结
细胞生物学目录第一章绪论第二章细胞生物的研究方法和技术第三章质膜的跨膜运输第四章细胞与环境的相互作用第五章细胞通讯第六章核糖体和核酶第七章线粒体和过氧化物酶体第八章叶绿体和光合作用第九章内质网，蛋白质分选，膜运输第十章细胞骨架，细胞运动第十一章细胞核和染色体第十二章细胞周期和细胞分裂第十三章胚胎发育和细胞分化第十四章细胞衰老和死亡第一章绪论1.原生质体：被质膜包裹在细胞内的所有的生活物质，包括细胞核和细胞质细胞质：细胞内除核以外的原生质，即细胞中细胞核以外和细胞膜以内的原生质部分原生质体：除去细胞壁的细胞2.结构域：生物大分子中具有特异结构和独立功能的区域3.装配模型：模板组装，酶效应组装，自组装4.五级装配：第一级,小分子有机物的形成第二级，小分子有机物组装成生物大分子第三级,由生物大分子进一步组装成细胞的高级结构第四级,由生物大分子组装成具有空间结构和生物功能的细胞器第五级，由各种细胞器组装成完整细胞6.支原体：目前已知的最小的细胞第二章细胞生物的研究方法和技术1.显微镜技术：光镜标本制备技术、2.光镜标本制备技术步骤：样品固定、包埋与切片、染色3.电子显微镜种类：透射电子显微镜，扫描电镜，金属投影，冷冻断裂和冷冻石刻电镜，复染技术，扫描隧道显微镜4.细胞化学技术：酶细胞化学技术，免疫细胞化学技术，放射自显影5.细胞分选技术：流式细胞术6.分离技术：离心技术，层析技术，电泳技术第三章质膜的跨膜运输1.细胞功能：外界与通透性障碍，组织和功能定位，运输作用，细胞间通讯，信号检测2.膜化学组成：膜脂，膜糖，膜蛋白3.膜脂的三个种类：磷脂，糖脂，胆固醇4.脂质体用途：用作生物膜的研究模型，作为生物大分子与药物的运载体5.膜糖功能：细胞与环境的相互作用，接触抑制，信号转导，蛋白质分选，保护作用。
6.膜蛋白类型：整合蛋白，外周蛋白，脂锚定蛋白7.膜蛋白功能：运输蛋白，酶，连接蛋白，受体（信号接受和传递）8.不对称性的研究方法：冰冻断裂复型，冰冻蚀刻9.膜流动性研究方法：质膜融合，淋巴细胞的成斑成帽效应，荧光漂白恢复技术10.膜流动性的重要性：酶活性，信号转导，物质运输，能量转换，细胞周期11.影响膜脂流动性的因素：脂肪酸链，胆固醇，卵磷脂/鞘磷脂比值12.影响膜蛋白流动的因素：整合蛋白，膜骨架，细胞外基因，相邻细胞，细胞外配体、抗体、药物大分子13.膜骨架的主要蛋白：血影蛋白，肌动蛋白和原肌球蛋白，带4.1蛋白，锚定蛋白14.转运蛋白质包括：载体蛋白，通道蛋白15.协同运输的方向：同向协同，反向协同第四章细胞与环境的相互作用1.细胞表面结构：细胞外被、膜骨架、胞质溶胶2.细胞外被功能：连接，细胞保护，屏障3.糖萼：由细胞表面的碳水化合物形成的质膜保护层，又称为多糖包被。
(整理)细胞生物学第十二章细胞增殖及其调控课程预习
第十二章细胞增殖及其调控一、细胞周期概述(一)细胞周期细胞周期是指细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分完成所经历的一个有序过程。
其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞。
细胞周期时相组成：间期(inter phase)：G1期、S期、G2期；有丝分裂期(mitosis phase)：M期；胞质分裂期(cytokinesis)。
细胞沿着G1→S→G2→M→G1周期性运转，在问期细胞体积增大(生长)，在M期细胞先是核分裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。
细胞周期时间：不同细胞的细胞周期时间差异很大，S+G2+M的时间变化较小，细胞周期时间长短主要差别在G1期。
根据增殖状况，细胞分类三类：连续分裂细胞(cycling cell)、休眠细胞(G0细胞)和终末分化细胞。
(1)连续分裂细胞这类细胞始终保持旺盛的增殖活性，不停地通过G1期及细胞周期各时期，完成细胞分裂，称为增殖细胞。
这类细胞代谢水平高，对环境信号敏感，分化程度都比较低，如：胚胎早期的细胞、造血干细胞、上皮基底细胞，它们对机体的建立和组织的更新起了十分重要的作用。
(2)休眠细胞这类细胞可长期停留在G1早期而不越过R点，处于增殖静止状态。
它们合成具有特殊功能的RNA和蛋白质，使细胞的结构和功能发生分化，但这类细胞并未丧失增殖能力，在一定条件下可以恢复其增殖状态，但需要经过较长的恢复时间。
通常把这类细胞称为G期细胞。
如：肝、肾的实质细胞、血液中的淋巴细胞都属于这类细胞。
它们通常处于G状态，当组织受到损伤或激素的刺激时可重新进入细胞增殖周期。
细胞遗传学中常用PHA(植物凝集素)来刺激处于G状态的淋巴细胞进入细胞周期，从而获得大量分裂期细胞来制备染色体。
(3)终末分化细胞这类细胞的结构和功能发生高度分化，已经丧失增殖能力，期，直到衰老死亡。
如：人的红细胞、神经元细胞和骨骼肌细胞等。
终生处于G(二)细胞周期中各个不同时期及其主要事件(1)G期(DNA合成前期)。
细胞生物学 第十二章 细胞的信号转导
第十二章细胞的信号转导信号转导：细胞之间联系的信号有许多种，由细胞分泌的、能够调节机体功能的生物活性物质是一类重要的化学信号分子，它们通过与细胞膜上或胞内的受体特异性结合，将信号转换后传给相应的胞内系统，使细胞对外界信号做出适当的反应，这一过程称为信号转导。
第一信使：细胞所接收的信号包括物理信号、化学信号等，其中最重要的是由细胞分泌的、能够调节机体功能的一大类生物活性物质，它们是细胞间通讯的信号，被称为“第一信使”。
激素：由内分泌细胞合成，经血液或淋巴循环到达机体各部位靶细胞的化学信号分子，如胰岛素、甲状腺素等，作用特点是距离远、范围大、持续时间长。
神经递质：由神经元的突触前膜终端释放，作用于突触后膜上的特殊受体，如乙酰胆碱、去甲肾上腺素等，特点是作用时间短、作用距离短。
局部化学介质：由某些细胞产生并分泌的一大类生物活性物质，包括生长因子、前列腺素和一氧化氮等，它们通过细胞外液的介导作用于附近的靶细胞。
胞外信号分子可根据与受体结合后细胞所产生的效应不同，分为激动剂和拮抗剂。
激动剂：指与受体结合后能使细胞产生效应的物质。
①Ⅰ型激动剂：与受体结合的部位与内源性配体相同，产生的细胞效应与内源性配体相当或更强者②Ⅱ型激动剂：与受体结合的部位不同于内源性配体，本身不能使细胞产生效应，但可增强内源性配体对细胞作用者拮抗剂：指与受体结合后不产生细胞效应，但可阻碍激动剂对细胞作用的物质。
①Ⅰ型拮抗剂：结合于受体的部位与内源性配体相同，可阻断或减弱内源性配体对细胞的效应②Ⅱ型拮抗剂：结合于受体的部位与内源性配体不同，能阻断或减弱内源性配体对细胞的作用。
受体：是一类存在于胞膜或胞内的特殊蛋白质，能特异性识别并结合胞外信号分子，进而激活细胞内一系列生物化学反应，使细胞对外界刺激产生相应的效应。
配体（ligand）：与受体结合的生物活性物质统称为配体，包括激素、神经递质、生长因子、某些药物和毒物等。
膜受体：主要为镶嵌在胞膜上糖蛋白，由与配体相互作用的细胞外域、将受体固定在细胞膜上的穿膜域和起传递信号作用的胞内域三部分构成，其配体是一些亲水的、不能直接穿过细胞膜脂质双分子层的肽类激素、生长因子和递质。
细胞生物学 第十二章 细胞增殖及其调控
第十二章细胞增殖及其调控一、细胞增殖的意义细胞增殖cell proliferation,是细胞生命活动中的一个重要部分，对于多细胞生物体的生长发育以及生物种群的延续都具有十分重要的意义。
例如一个成年人约由1014个细胞构成，而如此多的细胞均来源于同一个受精卵，是通过大量的、连续不断地细胞分裂增殖以及细胞分化才形成人体的。
此外，每个人体平均每秒钟还要增补产生几十万个新细胞，来补偿体内各种衰亡细胞的损失，维持机体细胞数量的相对平衡。
二、细胞周期 cell cycle（一）细胞周期的概念细胞增殖包括：细胞生长、DNA复制和细胞分裂三个主要事件，构成细胞周期。
可分为四个期：G1期、S期、G2期和M期。
其中的S期是DNA合成期，M期是分裂期，而G1和G2期分别是合成前期和合成后期。
因为分裂期染色体出现了明显形态特征，∴通常从一次分裂中期到下一次分裂中期的历程称为一个周期。
M期中又可分为前期、中期、后期和末期四个阶段。
从细胞增殖行为来看，细胞在晚G1期开始分歧为三类：①周期性细胞，即持续在周期中运转的细胞；②G O期细胞（休眠细胞），即暂时脱离周期不增殖，但在适当刺激下仍可恢复进入周期的细胞；③终端分化细胞（特化细胞），即不可逆地脱离周期，丧失分裂能力，但仍然保持正常生理机能的细胞。
（二）细胞周期的速率细胞周期时间（TC）是随细胞类型不同而异的，周期内四个期的时间亦各不相同。
一般规律是：①S期长,M期短；②G1期时间（TG1）易变，但TG2、TS和TM都变动不大；③ TG1长短是细胞周期速率变化的基础。
（三）细胞周期各时相的时间测定●仅M期可依据染色体形态变化来判断，而其它的三个期皆无形态判断依据。
●3H—TdR脉冲标记和放射自显影观测▲标记物仅在S期能渗入细胞▲最先在M期显现标记的是被标记时的S期最晚期细胞▲细胞周期中各期时间的推算：TG2 = 换液洗脱→被标记M细胞出现TM = 被标记M细胞出现→占M细胞总数最大值TS= 被标记M细胞达总数的50%→降回50%TC= 被标记M细胞始出现→再次又开始出现TG1 = TC-TG2-TM-TS●流式细胞仪测定法能快速测定和分析流体中的细胞或颗粒物的各种参数，如DNA、RNA和蛋白质等含量变化，目前被广为应用于细胞周期研究。
医学细胞生物学课件 细胞核-2014
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》第12章 细胞的信号转导
1、NO的产生及其细胞信使作用？
2、G蛋白的类型有哪些？
3、简要说明由G蛋白偶联的受体介导的信号的特点。
六、论述题
1、cAMP信号系统的组成及其信号途径？
第十二章 细胞的信号转导参考答案
一、名词解释
1、细胞通讯：一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和凋亡是必须的。
7、动物细胞中cAMP的主要生物学功能是活化（ ）。
A、蛋白激酶C B、蛋白激酶A C、蛋白激酶K D、Ca2+激酶
8、在G蛋白中，α亚基的活性状态是（ ）。
A、与GTP结合，与βγ分离 B、与GTP结合，与βγ聚合
C、 与GDP结合，与βγ分离 D、 与GTP结合，与βγ聚合
四、判断题
1、√；2、√；3、√；4、√；5、√；6、√；7、×；8、√；9、×；10、√。
五、简答题
1、NO的产生及其细胞信使作用？
答案要点：NO是可溶性的气体，NO的产生与血管内皮细胞和神经细胞相关，血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起细胞内Ca2+浓度升高，激活一氧化氮合成酶，该酶以精氨酸为底物，以NADPH为电子供体，生成NO和胍氨酸。细胞释放NO，通过扩散快速透过细胞膜进入平滑肌细胞内，与胞质鸟苷酸环化酶活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，导致酶活性的增强和cGMP合成增多。cGMP可降低血管平滑肌中的Ca2+离子浓度，引起血管平滑肌的舒张，血管扩张、血流通畅。NO没有专门的储存及释放调节机制，靶细胞上NO的多少直接与NO的合成有关。
3、简要说明由G蛋白偶联的受体介导的信号的特点。
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1
• 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。
NP= Vn Vc-Vn
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2
• 形状：圆形，胚乳细胞(网状）蝶类丝腺细胞(分支状)。 • 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、②发育。
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3
Nucleus structure
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第一节 核被膜 Nuclear envelope
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– ①自主复制序列(ARS)，是DNA复制的起点。 – ②着丝粒序列(CEN) ，含α卫星DNA。 – ③端粒序列(TEL)。
• 酵母人工染色体(YAC )：含上述3种成分，用于转基因。
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20
Three DNA conformations
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21
Three key regions of a chromosome
• 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。 • 在电镜下观察，核孔是呈圆形或八角形，现在一般认为其
结构如fish-trap。
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13
The Nuclear Pore
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三、通过核孔的物质运输与信号序列有关
• 核定位信号（nuclear localization signal，NLS）：引导 蛋白质进入细胞核的一段信号序列。受体为importin。
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二、染色质的结构
• 人体的一个细胞核中有23对染色体，每条染色体的DNA双螺旋若 伸展开，平均长为5cm，核内全部DNA连结起来约1.7~2.0m。
nucleosomes (10 nm)
condensed form (30 nm)
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二、从DNA到染色体
• 核小体（nucleosome）：一种串珠状结构，由核心颗粒 和连结线DNA两部分组成，通过酶消化实验建立。
– 第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，序列为：pro-pro-lyslys-lys-Arg-Lys-val。
– NLS对连接的蛋白质无特殊要求，完成输入后不被切除。
• 核输出信号（nuclear export signal, NES），引导RNP输 出细胞核，受体为exportin。
• Ran蛋白，一类G蛋白，调节货物复合体的解体或形成。
• H1多样性，具有属(genus)和组织特异性。
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（三）非组蛋白
• 序列特异性DNA结合蛋白。 • 特性：
1. 含有较多天冬氨酸、谷氨酸，带负电荷，属酸性蛋白质。 2. 整个细胞周期都进行合成，组蛋白只在S期合成。 3. 能识别特异的DNA序列，识别与结合籍氢键和离子键。
• 功能：帮助DNA折叠；协助DNA复制；调节基因表达。
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Process of Nuclear Import
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Colloidal gold labeled Nucleoplasmin were transported into nucleus.
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第二节、染色体
• 1848年，Hofmeister发现于鸭跖草的小孢子母细胞。 • 1888年，Waldeyer提出Chromosome。 • 1879年，W. Flemming提出Chromatin。
并与染色质及核骨架相连。
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6
The nuclear envelope
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7
• 核纤层由核纤肽（lamin）构成，核纤肽一类中间纤维， 分为A、B两型。作用：
• 1．保持核的形态： • 2．参与染色质和核的组装：核纤层在细胞分裂时呈现出
周期性的变化，在间期核中，核纤层提供了染色质（异染 色质）在核周边锚定的位点。在前期结束时，核纤层被磷 酸化，核膜解体。其中B型核纤肽与核膜残余小泡结合， A型溶于胞质中。在分裂末期，核纤肽去磷酸化重新组装， 介导了核膜的重建。
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（二）组蛋白
• 带正电荷，含Arg，Lys，属碱性蛋白，共5种，分为：
– 核心组蛋白（core histone）：H2A、H2B、H3、H4； – 连接组蛋白（linker histone）：H1。
• 结构：高度保守，尤其是H4。
– 核心组蛋白由球形部和尾部构成，球形部借Arg与磷酸二脂骨架间 的静电作用使DNA分子缠绕在组蛋白核心上，形成核小体，尾部 含有大量Arg和Lys，为组蛋白转译后进行修饰的部位。
5
一、核被膜是双层膜结构
• 构成：①内核膜（inner nuclear membrane）②外核膜 （ outer nuclear membrane ） ③ 核 周 隙 （ perinuclear space）
• 外核膜：内质网的一部分，胞质面附有核糖体。 • 核周隙：宽20~40nm，与内质网腔相通。 • 核纤层：位于内核膜的内表面的纤维网络，可支持核膜，
– ①每个核小体单位包括约200bp的DNA、一个组蛋白核心和一个 H1；
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一、染色质的化学组成
• 组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA • 比例：1:1:(1-1.5):0.05。
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（一）DNA
• 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种构像：①B-DNA、②Z-DNA、③A-DNA。
• 3种基本元素：
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Lamins
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9
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10
Cytoplasmic face cytoplasmic particles
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Nuclear face basket inner complex
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二、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）。