凌细胞五PP-PPT课件.ppt
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1、细胞核(nucleus)是细胞遗传物质的集中区,细胞生命活动的控制中心。 间期核,由核被膜、染色质、核仁、核液和核基质五部分组成。,第一节 核被膜 核被膜(nuclear envelope),核膜(nuclear membrane)。 核被膜由外核膜、内核膜、核周间隙、核孔和核纤层五部分组成。,一、外核膜(outer nuclear membrane) 胞质面上有核糖体附着,有些部位与粗面内质网膜连续。,二、内核膜(inner nuclear membrane) 三、核周间隙(perinuclear space) 四、核孔(nuclear pore) 核孔复合体(nuclear pore co
2、mplex)。 核孔蛋白(nucleoporin)。,(一)核孔复合体的结构 纤丝模型:孔环颗粒;边围颗粒;中央颗粒;细纤丝。 核篮模型:柱状成分亚单位;环形成分亚单位;腔成分亚单位;环带亚单位;细纤维,端环 ,核篮(nuclear basket)。,(二)核孔复合体的功能 细胞核与细胞质间的物质运输。 1、通过核孔复合体的被动运输 通过核孔复合体的扩散速度与分子大小成反比。 小于5kDa的小分子:可以自由进出;17kDa的蛋白质:2min内可达到核质间平衡;44kDa的蛋白质:30min左右达到平衡;大于60kDa的蛋白质:几乎不能进入核内。由此推断,核孔复合体通道的直径为9nm左右。,蛋白
3、质分子量变化范围很大,从大约6kDa到1,000kDa或更大一些。真核生物DNA聚合酶的分子量为110-220kDa,RNA聚合酶的分子量为500kDa左右。,2、通过核孔复合体的主动运输 (1)核输入 核质蛋白(nucleoplasmin, 165kDa)。直径20nm的胶体金颗粒。,核定位信号(nuclear localization signal, NLS):指导蛋白质由细胞质进入细胞核的氨基酸序列,可以位于蛋白质的任何部位,一般由4-8个氨基酸组成,富含带正电荷的赖氨酸、精氨酸,通常还有脯氨酸。,病毒SV40的T抗原(92kD)的NLS:脯-赖-赖-赖-精-赖-缬。 核质蛋白的NLS:
4、赖-精-10氨基酸-赖-赖-赖-赖。,丙酮酸激酶(pyruvate kinase),SV40 NLS。,核输入受体(nuclear import receptor):能识别并与NLS结合。,(2)核输出 核输出信号(nuclear export signal,NES)。 核输出受体(nuclear export receptor)。,五、核纤层(nuclear lamina) 核纤层蛋白(lamin)A、B和C。,第二节 染色质和染色体 染色质(chromatin)是指间期细胞内由DNA、组蛋白、非组蛋白蛋白质及少量RNA组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体(chromos
5、ome)是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。 所以,染色质与染色体是同一物质周期性相互转化的不同形态表现。,一、染色质的化学组成及种类 (一)染色质的化学组成 染色质的化学组成主要是DNA、RNA、组蛋白和非组蛋白蛋白质,比例大致为1:0.05:1:0.5-1.5。 1、DNA,染色体DNA稳定遗传的三个必需序列: 复制源序列。 着丝粒序列。 端粒序列。 四膜虫:TTGGGG,重复约20-70次。 人类:TTAGGG,重复约500-5000次。 能够保证DNA分子两个末端复制的完整性。 端粒酶,由RNA和蛋白质构成。反转录酶。,2、蛋白质 组蛋白(histone)和
6、非组蛋白蛋白质(nonhistone protein)。 (1)组蛋白 等电点pH10,带有正电荷,属碱性蛋白质。H1、H2A、H2B、H3、H4和H5,其中H5只存在于鱼类、两栖类和鸟类的红细胞中。 (2)非组蛋白蛋白质 等电点pH4-9,与组蛋白相比,为酸性蛋白质。 3、RNA,(二)染色质的种类 可以分为两类:常染色质(euchromatin)和异染色质(heterochromatin)。 1、常染色质 在间期细胞中结构较为松散,碱性染料着色较浅的染色质。 2、异染色质 在间期细胞中结构较为紧密,碱性染料着色较深的染色质。 异染色质通常具有三个特点:(1)在间期中处于凝缩状态;(2)是遗
7、传惰性区,不转录或转录不活跃;(3)复制时间晚于常染色质。,可将异染色质划分为两种类型:结构异染色质(constitutive heterochromatin)和兼性异染色质(facultative heterochromatin)。 (1)结构异染色质 各种类型细胞中在整个细胞周期内都处于凝集状态的染色质,即永久性地呈现凝集状态的染色质。 (2)兼性异染色质 在一定的细胞类型或一定的发育阶段呈现凝集状态的异染色质。 巴氏小体(Barr body):雌性哺乳动物间期细胞中异固缩的X染色体。巴氏小体的形成保证了雌性和雄性都只有一条具有完全活性的X染色体,合成基本等量的X染色体基因编码的产物。,二
8、、染色质的包装 (一)染色质的基本结构单位-核小体(nucleosome),核小体结构要点: 每个核小体是由200bp左右的DNA链结合有9个组蛋白分子组成。 核小体的核心结构由组蛋白H2A、H2B、H3和H4各2分子所组成的八聚体和在八聚体上缠绕约13/4圈的146bp左右DNA所组成。在八聚体中,2个H3-H4二聚体相互结合在中央形成四聚体,2个H2A-H2B二聚体位于H3-H4四聚体的外侧。结合上1个分子的组蛋白H1,则DNA双螺旋共缠绕约2圈,有166bp左右。 连接DNA(linker DNA)长度为0-80bp不等。 核小体的直径约为10nm。,(二)染色质包装的结构模型 以人为例
9、,每条DNA分子的平均长度约5cm,而细胞核的直径只有5-10m左右(5-1010-4cm左右)。这就意味着包装要压缩近万倍。 1、染色质包装的多级螺旋模型 核小体串珠结构,一级结构。 每圈6个核小体,螺线管(solenoid),直径约30nm,二级结构。 超螺线管(supersolenoid),三级结构。 染色单体(chromatid),四级结构。,压缩约7倍 压缩约6倍 DNA-核小体-螺线管 压缩约40倍 压缩约5倍 -超螺线管-染色单体 四级包装结构共压缩了约8,400倍。 2、染色质包装的袢环结构模型 核小体串珠结构。 螺线管。 染色体支架(chromosome scaffold),
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