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1、OUTLINEOUTLINE1.1.核被膜与核孔复合体核被膜与核孔复合体 2.2.染色质染色质 3.3.染色体染色体 4.4.核仁核仁 5.5.核基质与核体核基质与核体DNA纤维第1页/共25页细细胞胞核核第2页/共25页第一节 核被膜与核孔复合体一、一、核被膜核被膜(nuclear envelope)结构组成 功能 核被膜的解体与重建 图第3页/共25页核 被 膜第4页/共25页（一）（一）核被膜的结构核被膜的结构(Structure of the Nuclear Envelope)一般结构一般结构 外核膜外核膜(Outer nuclear membrane)内核膜内核膜(Inner nuc
2、lear membrane)核周间隙核周间隙(Perinuclear space，核周池、核周腔核周池、核周腔)两两层层核核膜膜之之间间的的空空隙隙,宽宽15-30nm,其其中中充充满满无无定定形物质形物质 核纤层核纤层(lamina)核孔核孔(nuclear pore)第5页/共25页（二）（二）核被膜的功能核被膜的功能(Functions of the Nuclear Envelope)基因表达的时空隔离基因表达的时空隔离核膜成为保护性屏障核膜成为保护性屏障,使核处于一微环境使核处于一微环境染色体的定位和酶分子的支架染色体的定位和酶分子的支架跨膜的跨膜的物质运输物质运输第6页/共25页（三
3、）（三）核被膜的解体与重建 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。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。第7页/共25页（一）核孔复合体的结构模型（一）核孔复合体的结构模型 胞胞质质环环(cytoplasmic ring),外环外环 核核 质质 环环(nucleoplasmic ring),内环内环 中中央央栓栓(central plug),中中央央运输蛋运输蛋 白白(central transporter)辐辐(spoke)柱柱 状状 亚亚 单单 位位(column subunit
4、)腔腔 内内 亚亚 单单 位位(luminal subunit)环环 带带 亚亚 单单 位位(annular subunit)笼状体笼状体(basket)图图1（本页）（本页）图图2 （下页）（下页）二、核孔复合体的结构与功能核孔复合体的结构与功能第8页/共25页Model of the nuclear pore complex 第9页/共25页（二）核孔复合体的功能进行物质运输:包括主动运输和被动运输第10页/共25页通过核孔复合体物质运输的功能示意图（引自B.Talcott等，1999）（a）自由扩散 （b）协助扩散（c）信号介导的核输入 （d）信号介导的核输出第11页/共25页1.被动运
5、输亲水通道:有效直径910nm，有的可达12.5nm允许离子、小分子通过。通过速度与分子大小有关有些小分子不能扩散，是由于带有信号只有通过主动运输才能转运或与其他大分子结合被限制转运。第12页/共25页2.主动运输运输有机大分子具有高度选择性和双向性 输入:DNA聚合酶、RNA聚合酶、核糖体蛋白、组蛋白等(亲核蛋白)输出：mRNA、装配好的核糖体亚基（RNP)第13页/共25页亲核蛋白运输机制亲核蛋白运输机制 图图1 1 图图2 2 基本概念基本概念 亲亲核核蛋蛋白白(nuclear protein)：在细胞质内合成后，需要 或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质 核定位信号核定位信号(nuc
6、lear localization signals,NLS)：具有定向、定位作用的特殊氨基酸系列具有定向、定位作用的特殊氨基酸系列 NLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段，富含碱性氨基酸残基，如Lys、Arg，此外还常含有Pro。NLS的氨基酸残基片段可以是一段连续的序列（T抗原），也可 以分成两段，两段之间间隔约10个氨基酸残基（核质蛋白）。NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，在指导完成核输入后并 不被切除。NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件而非充分条件 第14页/共25页核核定定位位信信号号作作用用实实验验第15页/共25页亲核蛋白输入细胞核机理亲核蛋白输入细胞核机理第16页
7、/共25页第二节第二节 染色质染色质(chromatin)染色质的概念及化学组成 染色质的基本结构单位核小体(nucleosome)染色质包装的结构模型 常染色质和异染色质第17页/共25页一、染色质的概念染色质染色质(Chromatin):指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非 组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质 存在的形式染染色色体体(chromosome):(chromosome):指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质聚缩而成的棒状结构染色体与染色质比较染色体与染色质比较 在化学本质上没有差异在化学本质上没有差异 在构型上不同在构型上不同 是是遗遗传传物物质质在在
8、细细胞胞周周期期不不同同阶阶段段的的不不同同表表现现形形式。式。第18页/共25页二、染色质 DNA基因组（genome）：一个生物贮存在单倍染色体组中的总遗传信息，称为该生物的基因组。基因组大小通常随物种的复杂性而增加 基因组中两类遗传信息 编码序列 调控序列第19页/共25页物种 基因组大小 平均基因长（bp）基因数目 大肠杆菌 4.2106bp，1.2Kb 约2 350酵母 1.3107bp 1.4Kb 约6 100 果蝇 1.4108bp 11.3Kb 约8 750 人 3109bp 16.3Kb 约125 000 几种生物基因组比较第20页/共25页染色质DNA的类型（一级结构）蛋白
9、编码序列：单一序列或很少量重复（2-1000个拷贝)rRNA、tRNA、snRNA序列：串联重复序列（2-300个拷贝）无编码功能的中度重复序列简单序列 （拷贝数可变）散在重复序列（一般几万-几百万拷贝数）在物种进化过程中是基因组中可移动的遗传元件，并且影响基因表达。高度重复DNA序列（重复次数在105以上）卫星DNA（satellite DNA），主要分布在染色体着丝粒部位；小卫星DNA（minisatellite DNA），又称数量可变的的串联重复 序列，常用于DNA指纹技术（DNA finger-printing）作个体鉴定；微卫星DNA（microsatellite DNA）（易通过P
10、CG进行扩增）重复单位序列最短，具高度 多态性，在遗传上高度保守，为重要的遗传标志。用于构建遗传图谱和个体鉴定第21页/共25页DNA二级结构具有多形性三种构型DNA：B型DNA（右手双螺旋DNA）；活性最高的DNA构象；A型DNA，B型DNA的重要变构形式，仍有活性；Z型DNA，Z型DNA是左手螺旋，B型DNA的另一种变构形式，活性明显降低 图第22页/共25页三种不同构型三种不同构型DNADNA的的主要特征 第23页/共25页DNA构型的生物学意义 沟（特别是大沟）的特征在遗传信息表达过程中起关键作用 沟的宽窄及深浅影响调控蛋白对DNA信息的识别 三种构型的DNA处于动态转变之中 DNA二级结构的变化与高级结构的变化是相互关联的，这种变化在DNA复制与转录中具有重要的生物学意义。第24页/共25页感谢您的观看！第25页/共25页