第八章 细胞核

组 蛋 白：2（H2A、H2B、H3、H4） 八聚体 DNA分子：146bp、1.75圈
H2A
H4
H2A H2B
H3
核心部
H4
核小体
H3
H2B H2A
H2A
H4
H2B
H3
连接部:
DNA分子：60bp
10nm
2 .二级结构
螺线管是染色质的二级结构。每6个核小体缠绕一圈形成的 中空性管. 外30nm; 内10nm, 组蛋白H1位于螺旋管内侧。
（二）染色质的种类
间期细胞核中的染色质可分为两类：
异染色质
常染色质
®二者比较如下。
常染色质
细胞核内的位置 细胞核中央
异染色质
间期细胞核被膜的内 表面附近
螺旋化程度
解旋的细纤维丝，电镜 螺旋缠绕紧密，电镜 下呈浅亮区 下呈粗大颗粒 含单一和重复顺序的 与组蛋白结合紧密， DNA，可复制和转录， 很少转录，功能静止 功能活跃 S期早期 S期晚期 染色体的着丝粒、端 粒或在染色体臂的常 染色质之间
★人类所有染色体只包含前三种类型的染色体。
次缢痕
在某些染色体上除主缢痕外的另一个染色较浅的缢 痕部位称为次缢痕，常存在于近端着丝粒染色体的短 臂上，可作为染色体的鉴别标志。
随体 次缢痕
次缢痕部位与分裂末期核仁的形成 有关，因而被称为核仁组织区 （NOR）。
随体
与次缢痕相连的球形或棒状小体称为 随体，是鉴别染色体重要特征之一。
①复制源顺序 ②着丝粒顺序 ③端粒顺序
2、组蛋白
是真核细胞中特有的成分，属碱性蛋白，分子内富含碱 性氨基酸，大量的正电荷使其与带负电荷的DNA分子紧密 结合。 根据在组装形成染色质中的作用不同，可分为两大类：
进化上高度保守，作用是将DNA盘绕形成核小体。 核小体组蛋白
（H2A、H2B、H3、H4 ）
着丝点丝
一条染色单体约有106个微带。
染色体与DNA的关系
三、染色体 染色质与染色体是同一物质在不同时期的表 现形式。 （一）染色体的形态特征
1、中期染色体的形态结构
动粒：是两条染色单体外表面在初 缢痕处的特殊附加结构，为染色体 的运动中心，是纺锤丝着力的部位。 动粒
主要成分蛋白质
染色单体
随体 纺锤体动粒微管 常染色质区 主缢痕（初级缢痕） 着丝粒
2、染色体的数目 • 人类体细胞有46条染色体，其中 44条（22对）为常染色体，另外 两条为性染色体（女性为XX，男 性为XY），称二倍体（2n）。 配子细胞（精子和卵） 具有23条染色体，称单倍 体（n）。

（二）基因组与核型
基因组：生物体内单倍体染色体组成叫做生物体的基因组(genome)，它代 表了一个生物体染色体中储存的全部遗传信息。 核型：根据染色体的相对大小，着丝粒的位置，臂的长短，随体的有无 等特征，把某种生物体细胞中的全套染色体按一定顺序分组排列起来， 就构成了这一物种的核型。
H1组蛋白
进化上不保守，与染色质高级结构的构建有关。
※组蛋白合成于细胞周期的S期，与DNA的合成同时进行。
3、非组蛋白
酸性蛋白质，富含天门冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸。 功能： 1.参与染色体的构建 2.启动基因复制 3.调控基因转录
4、RNA
含量不到DNA量的10%，这些RNA是染色质中的正常成分还 是转录出来的各种RNA的混杂，尚未定论。
机械剪切
核仁 核膜
分离的含有不完整 染色体袢环的核仁
（二）致密纤维成分
是核仁内电子密度最高的 区域，紧密排列的原纤维细 丝组成直径5~10nm的纤维， 位于浅染区的周围，含有正 在转录的rRNA分子。
（三）颗粒成分
呈致密的颗粒，是成 熟的核糖体亚单位的 前体颗粒，多位于核仁 的外周。
二、核仁的功能
1 1
2 3 4
4

5 1 2 1 23 4
正常人体细胞染色体带型模式图
核基质
是指真核细胞间期核中除核膜、染色质和核仁以外的 一个精密的网架系统，是由非组蛋白构成的纤维状 结构。
功能
与DNA复制有关； 与基因表达调控有关； 与染色体的构建有关。
核仁是真核细胞间期核中最明显的结构，光镜下为均 匀、海绵状的球体。
核 膜 核 仁 染色质 核基质
★核被膜由两层单位膜构成。
面向细胞质，其表面附有核糖体，常见与粗面内质 网相连，可看成是内质网在局部的特化。
面向核基质，与外核膜平行排列。内表面附着有一层纤维 状的蛋白网，称核纤层，该结构对内核膜有支持作用。
内外核膜之间的腔隙，宽20-40nm，与内质网腔相通，充 满液态无定形物质，内含多种蛋白质和酶。
含DNA序列和功能
复制时间
分裂期位置
染色体的两臂
二、染色质的包装
★ ★染色质的四级结构
1.一级结构
核小体是染色质的基本组成单位，为染色质的一级结 构， 10nm。将DNA分子长度压缩1/7。
球状组蛋白核心
H3
H2B
10nm
连接DNA （50-60bp）
H1
核小体
H1
H4
DNA双螺旋(146bp、1.75圈）
★核仁组织区（NOR）
rRNA基因通常分布于几条不同的染色体上，人类rRNA基 因位于5条染色体上，即13、14、15、21、22号染色 体。在二倍体的46条染色体上，就有10条分布有rRNA基 因，它们共同构成的区域称为NOR。核仁组织区定位在核 仁染色体的次缢痕部位。
含有rDNA的10个 伸展的间期染色体 袢环进入核仁中
细胞有 1~2个或 多个核仁。
核仁（有）
思考题
• 解释细胞核、核孔复合体、常染色质、异 染色质、核小体、着丝粒、动粒、随体、 端粒、端粒酶、核仁组织区的概念。 • 简述核被膜的超微结构和功能。 • 试述核孔复合体的结构和功能。 • 比较常染色质和异染色质的异同。 • 试述核仁的细微结构和功能。
• • • •
1.允许水溶性物质通过。 2.选择性运输大分子物质。
孔环颗粒 （8个） 细 纤 丝 边围颗粒 （8个） 孔环颗粒 （8个） 中央颗粒 （1个）
(nuclear lamina)
是附着于内核膜下的纤维状蛋白质层，其化学成分是核 纤层蛋白，在哺乳动物及鸟类细胞中由3种蛋白质构成： lamina 、 作用： ①核纤层为核膜提供结构支架，以维持核孔位置和核被膜形 状；②在细胞间期，为染色质提供锚定部位，分裂期通过其 磷酸化和去磷酸化过程对核膜的崩解和重组起调控作用。
19 — — — — 20 21— — — — 22、Y
中央着丝粒染色体
近端着丝粒染色体、有随体 Y染色体略大、长臂平行伸展、无随体
小
G组
6
正常男性：46，XY 正常女性：46，XX
p
3
54 3 2 1 2 1 3 21 1 2 1 2 3
2
显带染色体： 用特殊的染色方法使 染色体沿其长轴显示 出明暗交替或染色深 浅不同的横纹— — 带。 q
简述细胞核的基本结构及其主要功能。 简述染色质的类型及其特征。 比较组蛋白与非组蛋白的特点及其作用。 试述从DNA到染色体的包装过程。
染色质
（间期）
染色体
高度凝缩
（分裂期）
细网状，不规则形态
故染色质和染色体是同一种物质在细胞周期不同 阶段的表现形式。
一、染色质的化学组成及种类
（一）染色质的化学组成
D N A
组 蛋 白 非组蛋白 少量RNA 1 1
1、DNA
DNA是染色质中重要的化学成分，是遗传信息的携带者。真核 细胞中每一条染色体都由一长的DNA分子组成。人类体细胞中 有46个DNA分子就有46条细丝——染色质细丝 染色体DNA要完成复制，必须包含3个特殊序列：
★经过染色体的四级结
构，DNA分子长度压缩了近 10000倍。
袢环模型（loop model）
染色单体
11 12 13 14 15 16 17 18
10
9 8 7 6 5 4 3 2 1
微 带
着丝点
袢环（ 30nm螺旋管） 总长520nm 30 000~100 000万个bp 染色体支架 （非组蛋白）
含高度重复DNA
短臂 （p）
外层
长臂 （q）
次缢痕 异染色质区 端粒
中层
内层
染色体的类型
根据着丝粒在染色体中的位置，分为：
p 着 丝 粒 p 次缢痕 随体
1/2~5/8
q
中 部
q
5/8~6/8
亚 中 部
6/8~7/8
近 端 部
端 部
7/8~末端处 端着丝粒染色体
中央着丝粒染色体
亚中着丝粒染色体
近端着丝粒染色体
人类体细胞的正常核型
组 染色体号
1 2 3
主要特征
中央着丝粒染色体 亚中着丝粒染色体
大
A组 B组 C组 D组 E组 F组
4———— 5 6 — — — — 12、X 13 — — — — 15 17 16 18
亚中着丝粒染色体、无随体 亚中着丝粒染色体 近端着丝粒染色体、有随体
中央着丝粒染色体 亚中着丝粒染色体
学习目的
• 掌握核被膜及核孔复合体的结构组成及生物 学功能; • 掌握染色质的组成与装配; • 掌握染色体的浓缩、包装及其生物学意义； • 掌握核仁的超微结构与功能； • 掌握常染色质与异染色质的异同。
☆细胞核是真核细胞内最大的细胞器，是遗传物 质储存、复制和转录的场所，是细胞生命活动的 控制中心。
①合成核糖体RNA； ②装配核糖体。
转录
rDNA
rRNA(45S rRNA前体、纤维状)
剪切、加工
核糖体的亚基
加工、包装
颗粒状（18s
5.8s 28srRNA、蛋 白质颗粒）