10第十章细胞核与染色体10.pptVIP

第十章 细胞核与染色体 第一节 核被膜与核孔复合体 第二节 染色质 第三节 染色质结构和基因活化 第四节 染色体 第五节 核仁 第六节 核基质 1831年，Brown发现于植物并命名。 细胞遗传与代谢的调控中心，真核细胞区别于原核细胞最显著的标志。 大小：一般占细胞体积的10%，是制约细胞最大体积的一个因素，分裂期增大，衰老时变小。 形状：球形或卵圆形 位置：细胞中央 ，成熟植物细胞的边缘。 数目：通常一个，成熟的筛管和哺乳动物红细胞（0）、肝细胞、心肌细胞(1-2） 、植物毡绒层细胞(2~4) 、骨骼肌细胞(数百）。 Nucleus structure 1.1 核被膜是双层膜结构 外核膜：与粗面内质网连接，附有核糖体。 核周间隙：与内质网腔相通。 核纤层：内核膜内表面的纤维网络，支持核膜，并与染色质、核骨架相连。 核孔 1.2 核孔复合体 （nuclear pore complex，NPC） 转录功能活跃的细胞，NPC的数量比较多。一般哺乳动物细胞核被膜上有约3000-4000个核孔。 由1000多个蛋白质分子组成，组成核孔复合体的蛋白称为“核孔蛋白”。 电镜下观察核孔呈圆形或八角形，一般认为其结构如fish-trap。 The Nuclear Pore complex，NPC Cytoplasmic face cytoplasmic particles Nuclear face basket inner complex 核孔复合体的功能：核质交换的双功能、双向选择性亲水通道 双功能：被动扩散和主动运输 被动扩散：有效直径9-10nm，离子、小分子等物质原则上可自由通过。 主动运输，具有选择性： ① 主动运输的功能直径比被动运输大，为10-20nm； ② 由载体介导，需信号识别，消耗ATP； ③ 具有双向性，既有蛋白质的入核转运，又有RNA，核糖核蛋白颗粒（RNP）的出核转运。 通过核孔的物质运输与信号序列有关 核定位信号（NLS）：引导蛋白进入细胞核，受体为importin，4-8个氨基酸组成，含Pro、Lys和Arg。完成核输入后不被切除。 第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，其NLS为： Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val 核输出信号（NES），引导RNP输出细胞核，受体为exportin。 Ran蛋白，属G蛋白，调节货物复合体的解体或形成。 亲核蛋白输入过程参见下图： 第二节 染色质 1848年，Hofmeister发现于鸭跖草的小孢子母细胞。 1879年，Flemming提出Chromatin。 1888年，Waldeyer提出Chromosome。 2.1 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。 （1）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。 Three DNA conformations （2）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，为转译后修饰的部位。 H1多样性，具有属和组织特异性。 （3）非组蛋白 序列特异性DNA结合蛋白。特性： 带负电，属酸性蛋白。 整个细胞周期都合成，组蛋白只在S期合成。 能识别特异DNA序列，结合籍氢键和离子键。 功能：帮助DNA折叠、复制；调节基因表达。 2.2 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。 核小体单位包括约200bp的DNA、一个组蛋白核心和一个H1。 通过核小体，长度压缩7倍，形成11nm的纤维。 但是在电镜下观察用温和方法分离的染色质是直径30nm的纤维，有两种解释：①由核小体螺旋化形成，每6个核小体绕一圈，长度压缩6倍；②由核小体纤维Z字形折叠而成，长度压缩40倍。 solenoid 对于更高级染色体包装方式，至今尚不明确。 目前多认为30nm的纤维折叠为一系列的环（loop）结合在核骨架上（或称染色体骨架），结合点是富含AT的区域 。 Chromatin Packing Chromatin Packing Nucleoid spread with 2 long axes made up of bundles