第八章細胞核(Nucleus)第八章細胞核(Nucleus)細胞核是是細胞遺傳（細胞內(nèi)DNA復(fù)制的RNA轉(zhuǎn)錄的中心）與代謝的調(diào)控信息中心。細胞核的大小、位置和數(shù)量常因細胞的類型不同而有很大差異。

核質(zhì)比=細胞核的體積/細胞質(zhì)的體積

真核細胞通常只有一個細胞核，但肝細胞、軟骨細胞、破骨細胞等可有幾個到多個核。細胞核是是細胞遺傳（細胞內(nèi)DNA復(fù)制的RNA轉(zhuǎn)錄的中心）與代細胞核的結(jié)構(gòu)組成核膜染色質(zhì)核仁核基質(zhì)細胞核的結(jié)構(gòu)組成核膜四核仁一核膜和核孔復(fù)合體二核基質(zhì)三染色質(zhì)及染色體五細胞核的功能

四核仁一核膜和核孔復(fù)合體二核基質(zhì)三染色質(zhì)及染第一節(jié)核膜

核膜（nuclearmembrane）又稱核被膜（nuclearenvelope），為雙層膜結(jié)構(gòu)。一、核膜的化學(xué)組成以蛋白質(zhì)與脂質(zhì)為主，含少量核酸。與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)具相似成分。第一節(jié)核膜核膜（nuclearmembra二、核膜的亞微結(jié)構(gòu)不對稱雙層膜、核周間隙、核孔、核纖層。核周間隙異染色質(zhì)核纖層核孔復(fù)合體細胞質(zhì)外核膜內(nèi)核膜核糖體膜整合蛋白二、核膜的亞微結(jié)構(gòu)不對稱雙層膜、核周間隙、核孔、核纖層。核周

外核膜（outernuclearmembrane）

與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，外表面附著核糖體。內(nèi)核膜（innernuclearmembrane）

無核糖體附著，內(nèi)側(cè)有一層致密的纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)，稱為核纖層，有支持核膜的作用。（一）核膜的雙層膜結(jié)構(gòu)外核膜（outernuclearmembrane）（核周間隙指內(nèi)外核膜之間的腔隙，寬約20-40nm，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通。（二）核周間隙（perinuclearspace）核周間隙指內(nèi)外核膜之間的腔隙，寬約20-40nm，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔（三）核孔（nuclearpore）核孔復(fù)合體（nuclearporecomplex,NPC）（三）核孔（nuclearpore）核孔復(fù)合體（nucle胞質(zhì)環(huán)（cytoplasmicring），外環(huán)核質(zhì)環(huán)（nuclearring），內(nèi)環(huán)，“核藍”結(jié)構(gòu)中央栓（centralplug）輪輻（spokes）核孔復(fù)合體結(jié)構(gòu)模型—

捕魚籠式“核藍”胞質(zhì)環(huán)（cytoplasmicring），外環(huán)核孔復(fù)合體結(jié)細胞生物學(xué)-第八章-細胞核ppt課件（四）核膜的主要功能1.區(qū)域化作用

將細胞質(zhì)與細胞核物質(zhì)限定在特定區(qū)域，避免生命活動的彼此干擾（使RNA的轉(zhuǎn)錄及蛋白質(zhì)的翻譯在時間和空間上得以分開）。2.控制核質(zhì)之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)換與信息交流無機離子及小分子物質(zhì)—以自由擴散，被動轉(zhuǎn)運方式通過核孔復(fù)合體中央水性通道；RNA、酶類等大分子--由核孔復(fù)合體選擇性主動轉(zhuǎn)運。（四）核膜的主要功能1.區(qū)域化作用2.控制核質(zhì)之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)換核轉(zhuǎn)運受體與核定位信號

核轉(zhuǎn)運受體(nucleartransportreceptor)：

存在于核孔復(fù)合體上，介導(dǎo)選擇性主動轉(zhuǎn)運。核定位信號(nuclearlocalizationsignal，NLS)：

存在于被轉(zhuǎn)運核蛋白上的一些短的氨基酸序列片段，為核轉(zhuǎn)運受體識別的位點，引導(dǎo)蛋白質(zhì)進入細胞核。主動轉(zhuǎn)運過程中，核孔復(fù)合體上的酶水解ATP提供能量。核轉(zhuǎn)運受體與核定位信號核轉(zhuǎn)運受體(nucleartra細胞生物學(xué)-第八章-細胞核ppt課件

核孔復(fù)合體上還存在識別RNA或RNA結(jié)合蛋白的受體，將轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA由細胞核轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)。細胞質(zhì)細胞核DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄相關(guān)的酶類RNA、RNA結(jié)合蛋白等

核孔復(fù)合體的選擇性轉(zhuǎn)運具有雙向性—

核輸入與核輸出：核孔復(fù)合體上還存在識別RNA或RNA結(jié)合蛋白的受體，將轉(zhuǎn)錄

4.合成生物大分子

外核膜上附著核糖體，參與蛋白質(zhì)合成。3.在細胞分裂中參與染色體的定位與分離4.合成生物大分子3.在細胞分裂中參與染色體的定位與分第二節(jié)核纖層與核骨架

一、核纖層（nuclearlamina）緊貼內(nèi)核膜的一層高密度纖維蛋白網(wǎng)，核內(nèi)與核骨架相連，核外與中間纖維相連。第二節(jié)核纖層與核骨架一、核纖層（nuclear核纖層由核纖層蛋白（lamin）構(gòu)成。核纖層的作用：

1.支持核膜,固定核孔位置;2.為染色質(zhì)提供附著點;3.參與細胞分裂中染色質(zhì)凝集的調(diào)節(jié);4.與核膜的裂解和重建有關(guān).核纖層由核纖層蛋白（lamin）構(gòu)成。核纖層的作用：二、核骨架（nuclearscaffold）又稱核基質(zhì)（nulcearmatrix），為間期核內(nèi)除染色質(zhì)、核膜、核仁外的由非組蛋白組成的纖維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，形態(tài)類似細胞骨架。

核骨架與核纖層以及細胞質(zhì)中的中間纖維形成“核骨架-核纖層-中間纖維”體系，貫穿細胞核與細胞質(zhì)之間。核骨架的主要化學(xué)成分是核骨架蛋白及核骨架結(jié)合蛋白,并含有少量RNA。二、核骨架（nuclearscaffold）又稱核基質(zhì)（核骨架的功能：1.與DNA復(fù)制有關(guān)。2.與基因表達有關(guān)。3.與RNA的轉(zhuǎn)錄后修飾及定向運輸有關(guān)。4.與細胞分裂有關(guān)。5.與細胞分化有關(guān)。核骨架的功能：1.與DNA復(fù)制有關(guān)。第三節(jié)染色質(zhì)和染色體染色質(zhì)（chromatin）:

指間期細胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu),是間期細胞遺傳物質(zhì)存在的形式。染色體（chromosome）:

指細胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中,由染色質(zhì)盤繞壓縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)，也是分裂期遺傳物質(zhì)的存在形式。第三節(jié)染色質(zhì)和染色體染色質(zhì)（chromatin）:染色質(zhì)與染色體是細胞核內(nèi)同一種成分在細胞周期不同時相的不同表現(xiàn)形式。染色質(zhì)：間期，不規(guī)則細線狀，網(wǎng)狀彌散于核內(nèi)。染色體：分裂期，由染色質(zhì)盤繞壓縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)與染色體是細胞核內(nèi)同一種成分在細胞周期不同時相的不同表一、染色質(zhì)和染色體的化學(xué)組成DNA

組蛋白

非組蛋白

少量RNA為主（1:1）一、染色質(zhì)和染色體的化學(xué)組成DNA組蛋白非組蛋白少量（一）DNA

脫氧核糖核酸，雙螺旋鏈，遺傳信息的物質(zhì)載體。

每條染色體含一條線形的DNA分子。其序列分為：單一序列：單拷貝、不重復(fù)，占60%-65%。重復(fù)序列：多拷貝。中度重復(fù)序列：占20%-30%。

高度重復(fù)序列：拷貝數(shù)大于105

，占10%。

多分布于著絲粒及端粒。（一）DNA每條染色體含一條線形的DNA分子。3種特殊的DNA序列：復(fù)制起點序列：多個、成串激活，同時復(fù)制，保持遺傳連續(xù)性。著絲粒序列：連接姐妹染色單體，確保遺傳穩(wěn)定性。

端粒序列：位于染色體端部，保持染色體獨立及穩(wěn)定。染色體DNA的三種功能元件3種特殊的DNA序列：染色體DNA的三種功能元件端粒復(fù)制起點著絲粒間期有絲分裂期間期復(fù)制眼動粒端粒復(fù)制起點著絲粒間期有絲分裂期間期復(fù)制眼動（二）組蛋白（histone）

核小體組蛋白(nucleosomalhistone)：

H2A、

H2B、H3和H4，幫助DNA卷曲形成核小體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

H1組蛋白：

H1，在構(gòu)成核小體時H1起連接作用,賦予染色質(zhì)以極性。（二）組蛋白（histone）核小體組蛋白(nucleo真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白，富含帶正電荷的Arg和Lys等堿性氨基酸，屬堿性蛋白質(zhì)，可以和酸性的DNA緊密結(jié)合（非特異性結(jié)合）；沒有種屬及組織特異性，在進化上十分保守。可以進行化學(xué)修飾:乙?；⒘姿峄图谆?。在細胞周期的Ｓ期與ＤＮＡ同時合成。組蛋白的特點：真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白，富含帶正電荷的Arg和Lys等（三）非組蛋白（non-histone）染色體中除組蛋白外的其它蛋白。對DNA的識別具有特異性，從而調(diào)控基因的表達（與其磷酸化修飾關(guān)系密切）、促進染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的形成等。種類多，有種屬和組織特異性（三）非組蛋白（non-histone）染色體中除組蛋白外的二、染色質(zhì)的種類常染色質(zhì)（euchromatin）：間期核內(nèi)處于分散狀態(tài)，具有活躍DNA復(fù)制及轉(zhuǎn)錄功能的染色質(zhì)組分，用堿性染料染色時著色淺。異染色質(zhì)（heterochromatin）： 間期核內(nèi)處于凝集狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄功能缺乏或不活躍的染色質(zhì)組分，堿性染料染色時著色較深。二、染色質(zhì)的種類常染色質(zhì)（euchromatin）：異染色質(zhì)的類型：結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)(constitutive-heterochromatin)

除復(fù)制期以外，在整個細胞周期均處于聚縮狀態(tài)，形成多個染色中心。多定位于著絲粒、次縊痕。兼性異染色質(zhì)(facultative-heterochromatin)

在某些細胞類型或一定的發(fā)育階段,原來的常染色質(zhì)聚縮,并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性,變?yōu)楫惾旧|(zhì)。如雌性哺乳動物體細胞在發(fā)育過程中一條X染色體隨機異染色質(zhì)化失活，形成巴爾小體。

異染色質(zhì)化可能是關(guān)閉基因活性的一種途徑。

為主異染色質(zhì)的類型：結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)(constitutive-h異染色質(zhì)常染色質(zhì)異染色質(zhì)常染色質(zhì)常染色質(zhì)異染色質(zhì)間期染色程度淺深分布核中央，染色體臂核膜附近螺旋化程度低，疏松狀態(tài)高，凝集狀態(tài)DNA序列單一序列和中度重復(fù)序列（如組蛋白基因和tRNA基因）高度重復(fù)序列功能狀態(tài)轉(zhuǎn)錄和翻譯活躍轉(zhuǎn)錄和翻譯不活躍常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的比較常染色質(zhì)異染色質(zhì)間期染色程度淺深分布核中央，染色體臂核膜附近三、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)與裝配

染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位—核小體(nucleosome)（一）染色質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)--11nm染色質(zhì)纖維由核小體串聯(lián)組成，呈念珠狀。三、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)與裝配染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位—核小體(核小體結(jié)構(gòu)要點：每個核小體單位包括約200bp的DNA、一個組蛋白八聚體核心和一個H1組蛋白；八聚體由H2A、H2B、H3、H4各兩分子形成，構(gòu)成核小體的核心；DNA分子螺旋纏繞在核心顆粒表面，每圈83bp，共1.75圈，約146bp，兩端被H1鎖合；相鄰核心顆粒之間為一段60bp的連接線DNA。核小體結(jié)構(gòu)要點：每個核小體單位包括約200bp的DNA、一個細胞生物學(xué)-第八章-細胞核ppt課件核小體核心顆粒核心DNA連接部DNA連接部DNA連接部核小體核心顆粒核心DNA連接部DNA連接部DNA連接部核小體與核小體連接形成串珠狀的染色質(zhì)纖維核小體與核小體連接形成串珠狀的染色質(zhì)纖維（二）染色質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)--30nm染色質(zhì)纖維（二）染色質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)--30nm染色質(zhì)纖維螺線管（solenoid）：由6個核小體螺旋圍成一圈形成，H1組蛋白位于內(nèi)部，調(diào)節(jié)其組裝與穩(wěn)定。螺線管側(cè)面觀螺線管頂面觀螺線管（solenoid）：由6個核小體螺旋圍成一圈形成，H（三）染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)多級螺旋模型

(multiplecoilingmodel)放射環(huán)模型

(radialloopmodel)（三）染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)多級螺旋模型(multiplec

多級螺旋模型一級結(jié)構(gòu)：核小體二級結(jié)構(gòu)：螺線管三級結(jié)構(gòu)：超螺線管（supersolenoid）

四級結(jié)構(gòu)：染色單體（chromatid）多級螺旋模型一級結(jié)構(gòu)：核小體DNA核小體螺線管超螺線管染色單體

壓縮7倍壓縮6倍壓縮40倍壓縮5倍DNA總長度可被壓縮8000-10000倍。DNA核小體螺線管非組蛋白構(gòu)成染色體骨架

(chromosomalscaffold)，由骨架伸出的無數(shù)的DNA側(cè)環(huán)；

放射環(huán)模型30nm的染色質(zhì)纖維折疊成環(huán),沿染色體縱軸,由中央向四周伸出,構(gòu)成放射環(huán)。非組蛋白構(gòu)成染色體骨架(chromosomalscaff袢環(huán)染色體支架袢環(huán)染色體支架細胞生物學(xué)-第八章-細胞核ppt課件四、染色體的結(jié)構(gòu)分裂中期染色體形態(tài)及結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，可作為標準。四、染色體的結(jié)構(gòu)分裂中期染色體形態(tài)及結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，可作為標準。染色單體（chromatid）中期染色體含兩條染色單體，又稱姐妹染色單體，以著絲粒相連，由間期復(fù)制后組裝形成。染色單體（chromatid）2.著絲粒及動粒著絲粒（centromere）：中期染色單體相互聯(lián)系在一起的特殊部位，染色體主縊痕處，由高度重復(fù)異染色質(zhì)組成。動粒（kinetochore）：主縊痕兩側(cè)的特化圓盤狀結(jié)構(gòu)，與紡錘體微管相連，由蛋白構(gòu)成。2.著絲粒及動粒著絲粒（centromere）：中期染色單

著絲粒--動粒復(fù)合體（包含3個結(jié)構(gòu)域）動粒結(jié)構(gòu)域(kinetochoredomain)中央結(jié)構(gòu)域(centraldomain)

配對結(jié)構(gòu)域(pairingdomain)內(nèi)板(innerplate)中間間隙(middlespace)外板(outerplate)纖維冠(fibrouscorona)著絲粒--動粒復(fù)合體（包含3個結(jié)構(gòu)域）內(nèi)板(inner位于有些染色體短臂末端的球形或棒形結(jié)構(gòu)，通過次縊痕與短臂相連，異染色質(zhì)組成，穩(wěn)定。3.次縊痕染色體上除主縊痕外的縊縮部位。4.隨體

位于有些染色體短臂末端的球形或棒形結(jié)構(gòu)，通過次縊痕與短臂相連5.端粒（telomere）染色體末端的特化部位，由高度重復(fù)的短序列組成，高度保守。5.端粒（telomere）染色體末端的特化部位，由高度重維持染色體的穩(wěn)定性，防止染色體末端粘連。起細胞分裂計時器的作用。染色體每復(fù)制一次，端粒核苷酸減少50~100bp，使端粒長度逐漸減少，導(dǎo)致衰老發(fā)生。端粒的作用：

多數(shù)腫瘤細胞中存在端粒酶活性，可不斷復(fù)制合成端粒，從而無限增殖而不衰老。正常細胞中一般無端粒酶活性。維持染色體的穩(wěn)定性，防止染色體末端粘連。端粒的作用：多數(shù)染色體各部分的名稱隨體次縊痕主縊痕端粒長臂短臂染色體各部分的名稱隨體次縊痕主核型： 指染色體組在有絲分裂中期的表型,包括染色體數(shù)目、大小、形態(tài)特征的總和。染色體顯帶技術(shù)：染色體沿縱軸方向顯示寬窄深淺不一的條帶。根據(jù)染料及顯色方法不同，有Q帶、G帶、R帶和C帶等。五、核型與帶型核型：五、核型與帶型細胞生物學(xué)-第八章-細胞核ppt課件ABCDEFGABCDEFG細胞生物學(xué)-第八章-細胞核ppt課件細胞生物學(xué)-第八章-細胞核ppt課件細胞生物學(xué)-第八章-細胞核ppt課件第四節(jié)核仁

核仁（nucleolus）

細胞核中均質(zhì)、無包膜的球形小體，一個或多個，多位于核的一側(cè)。

核仁是細胞中形成核糖體的結(jié)構(gòu)。第四節(jié)核仁核仁（nucleolus）核仁是細一、核仁的化學(xué)組成蛋白質(zhì)RNADNA微量的脂類占80%，包括核糖體蛋白、染色質(zhì)組蛋白和非組蛋白、酶類。一、核仁的化學(xué)組成蛋白質(zhì)占80%，包括核糖體蛋白、染色質(zhì)組二、核仁的結(jié)構(gòu)

核仁相隨染色質(zhì)

纖維結(jié)構(gòu)

顆粒成分

核仁基質(zhì)二、核仁的結(jié)構(gòu)核仁相隨染色質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)顆粒成分1.核仁相隨染色質(zhì)核仁周圍染色質(zhì)：異染色質(zhì)。核仁內(nèi)染色質(zhì)：常染色質(zhì)，占主要部分。含rDNA，為核仁組織者。1.核仁相隨染色質(zhì)核仁周圍染色質(zhì)：異染色質(zhì)。核仁組織者（區(qū)）Nuclearorganizer核仁內(nèi)染色質(zhì)上含有成串的rRNA基因，這個染色體區(qū)段稱為核仁組織者。它們在間期時相互融合形成核仁，構(gòu)成的區(qū)域稱為核仁組織者區(qū)(NOR)；在分裂中期時存在于特定染色體的次縊痕處。

人類的rRNA基因位于13、14、15、21、22號5對染色體的端部。核仁組織者（區(qū)）核仁內(nèi)染色質(zhì)上含有成串的rRNA基因，這個染NOR有絲分裂時核仁為什么會消失?染色質(zhì)NOR有絲分裂時核仁為什么會消失?染色質(zhì)也稱核仁骨架，與核骨架相通。2.纖維結(jié)構(gòu)由致密的纖維構(gòu)成，主要成分是正在轉(zhuǎn)錄的rRNA，以及核糖體蛋白和RNA結(jié)合蛋白等。3.顆粒成分直徑15-20nm的顆粒，是rRNA進一步加工成熟的區(qū)域，是不同加工階段的核糖體亞單位前體。4.核仁基質(zhì)也稱核仁骨架，與核骨架相通。2.纖維結(jié)構(gòu)由致密的纖維構(gòu)成，三、核仁周期核仁的動態(tài)變化：核仁隨細胞周期的進行而呈現(xiàn)周期性變化（形成和消失）。染色體含rDNA的核仁組織區(qū)解旋和伸展，重新開始形成核仁。間期分裂期染色質(zhì)濃縮，核仁組織者區(qū)縮回染色體，纖維成分和顆粒成分分散在核質(zhì)中，整個核仁縮小繼而消失。三、核仁周期核仁的動態(tài)變化：染色體含rDNA的核仁組織區(qū)解旋四、核仁的功能

合成rRNA

裝配核糖體四、核仁的功能合成rRNA1.rRNA的合成5SrRNA5.8SrRNA18SrRNA28SrRNA在核仁外染色體上合成在核仁內(nèi)合成

位于NOR的rDNA是rRNA的信息來源。

形態(tài)特征：“圣誕樹”樣結(jié)構(gòu)。1.rRNA的合成5SrRNA在核仁外染色體上合成在核編碼3種rRNA的基因緊密連鎖為一個轉(zhuǎn)錄單位多個轉(zhuǎn)錄單位串聯(lián)為基因簇，中間以一段不轉(zhuǎn)錄DNA相隔編碼3種rRNA的基因緊密連鎖為一個轉(zhuǎn)錄單位多個轉(zhuǎn)錄單位轉(zhuǎn)錄時，RNA聚合酶沿DNA鏈排列，轉(zhuǎn)錄好的rRNA分子從聚合酶處伸出，沿轉(zhuǎn)錄方向愈近末端愈長，呈“圣誕樹”狀。轉(zhuǎn)錄時，RNA聚合酶沿DNA鏈排列，轉(zhuǎn)錄好的rRNA分子從聚rRNA前體的加工rRNA在纖維結(jié)構(gòu)處合成，它與蛋白質(zhì)形成RNP復(fù)合體（核糖核蛋白復(fù)合體），在顆粒結(jié)構(gòu)處加工。45SrRNA前體20S+32S18S28S5.8S+rRNA前體的加工rRNA在纖維結(jié)構(gòu)處合成，它與蛋白質(zhì)形2.核糖體的組裝18SrRNA40S核糖體小亞基5SrRNA28S+5.8SrRNA60S核糖體大亞基2.核糖體的組裝18SrRNA40S核糖體小亞基5S核糖體的成熟作用只發(fā)生在轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)以后,從而阻止有功能的核糖體與核內(nèi)加工不完全的hnRNA分子接近。核糖體的成熟作用只發(fā)生在轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)以后,從而阻止有功能的第五節(jié)細胞核的功能主要功能：遺傳信息的貯存、復(fù)制、傳遞與表達。DNA復(fù)制RNA轉(zhuǎn)錄第五節(jié)細胞核的功能主要功能：遺傳信息的貯存、復(fù)制、傳一、遺傳信息的貯存什么是遺傳信息？——DNA分子中堿基（核苷酸）的排列順序。基因：DNA分子中具有一定生物功能的區(qū)段，是攜帶遺傳信息的結(jié)構(gòu)單位，控制某一特定的性狀。編碼：mRNA—合成蛋白質(zhì)

tRNA、rRNA—協(xié)助合成蛋白質(zhì)一、遺傳信息的貯存什么是遺傳信息？——DNA分子中堿基（核遺傳信息的流動：DNA轉(zhuǎn)錄翻譯RNA蛋白質(zhì)遺傳信息的流動：DNA轉(zhuǎn)錄翻譯RNA蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)制中心法則CentraldogmaDNARNA蛋白質(zhì)翻譯轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制中心法則CentraldogmaDNARNA二、遺傳信息的復(fù)制DNA復(fù)制(replication)：DNA分子在DNA合成酶系的作用下，合成與自身分子結(jié)構(gòu)相同的子代DNA的過程。復(fù)制親代DNA子代DNA二、遺傳信息的復(fù)制DNA復(fù)制(replication)：復(fù)（一）DNA復(fù)制所需的酶及蛋白質(zhì)

DNA解旋酶：利用ATP供能，作用于氫鍵，解開DNA雙螺旋鏈。DNA單鏈結(jié)合蛋白：在復(fù)制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護單鏈的完整。引物酶：復(fù)制起始時催化生成RNA引物的酶。（一）DNA復(fù)制所需的酶及蛋白質(zhì)DNA解旋酶：利用AT

DNA聚合酶(DNApolymerase,DNA-pol)：原核細胞–DNA聚合酶I、II、III真核細胞–DNA聚合酶α、β、δ、ε。活性：1.53

聚合活性2.53核酸外切酶活性3.35核酸外切酶活性(DNA聚合酶I&DNA聚合酶δ)DNA聚合酶(DNApolymerase,DNA-53

DNA聚合活性53DNA聚合活性5′AGCTTCAGGATA3′

|||||||||||3′TCGAAGTCCTAGCGAC5′

35外切酶活性

53外切酶活性?切除RNA引物、突變的DNA片段等。辨認錯配的堿基對，并將其水解。核酸外切酶活性5′AGCTTCAG

連接酶：催化相鄰DNA片段間的3’-OH與5’-PO4間形成磷酸二酯鍵，從而使DNA片段連接在一起。DNA連接酶ATPADPHO5’3’5’3’3’5’5’3’連接酶：催化相鄰DNA片段間的3’-OH與5’-端粒酶：在DNA復(fù)制終止時發(fā)揮作用的一種酶，由RNA與具有反轉(zhuǎn)錄酶活性的蛋白質(zhì)組成。功能：以自帶RNA片段為模板，催化補齊DNA端粒末端的重復(fù)序列，避免DNA在復(fù)制中逐漸縮短。普通的正常細胞中無端粒酶活性。端粒酶：在DNA復(fù)制終止時發(fā)揮作用的一種酶，由RNA與（二）DNA復(fù)制的特性1、半保留性復(fù)制形成的子代DNA中，一條單鏈來自親代模板DNA，另一條單鏈則為完全重新合成的互補鏈。這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。（二）DNA復(fù)制的特性1、半保留性復(fù)制形成的子代DNA中，AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈DNA

復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉子代DNA

ATCGATTAATAT+母鏈DNA復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉3’5’引物酶兩條DNA單鏈的復(fù)制從固定起點開始，向兩側(cè)相反方向推進（各自分別沿新合成鏈的5’

3’方向）。2、雙向性復(fù)制叉(replicationfork)3’5’引物酶兩條DNA單鏈的復(fù)制從固定起點開始，向兩側(cè)相反3、多起點性真核生物DNA復(fù)制有多個起始點。習(xí)慣上把具有一個DNA復(fù)制起點的復(fù)制單位稱為復(fù)制子(replicon)。因此真核生物的DNA復(fù)制是多復(fù)制子的雙向復(fù)制，最終互相連接。3、多起點性真核生物DNA復(fù)制有多個起始細胞生物學(xué)-第八章-細胞核ppt課件4、不連續(xù)性DNA聚合酶催化DNA鏈合成方向：5’3’5’5’3’復(fù)制子3’4、不連續(xù)性DNA聚合酶催化DNA鏈合成方向：5’3535解鏈方向3′5′3′3′5′前導(dǎo)鏈(leadingstrand)后隨鏈(laggingstrand)RNA引物3535解鏈方向3′5′3′3′5′前導(dǎo)鏈(lea前導(dǎo)鏈(leadingstrand)：合成方向同復(fù)制叉推進方向一致，連續(xù)合成。后隨鏈(laggingstrand)：合成方向同復(fù)制叉推進方向相反，短片段、不連續(xù)合成。復(fù)制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段(okazakifragment)。

前導(dǎo)鏈(leadingstrand)：合成方向同復(fù)制叉推細胞生物學(xué)-第八章-細胞核ppt課件5、不同步性不同復(fù)制子在復(fù)制時間上存在差異。常染色質(zhì)復(fù)制早于異染色質(zhì)。5、不同步性不同復(fù)制子在復(fù)制時間上存在差異。復(fù)制過程簡圖引物酶前導(dǎo)鏈復(fù)制過程簡圖引物酶前導(dǎo)鏈三、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(transcription)：

以DNA為模板合成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄RNADNA

三、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(transcription)：轉(zhuǎn)錄DNA雙鏈中作為轉(zhuǎn)錄模板的一股單鏈稱為模板鏈(templatestrand)，也稱作反義鏈(antisensestrand)。相對的另一股互補單鏈，其堿基序列與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相同，稱為編碼鏈(codingstrand)，也稱為有義鏈。5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向DNA雙鏈中作為轉(zhuǎn)錄模板的一股單鏈稱為模板鏈(templ復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別A-U，T-A，G-CA-T，G-C配對mRNA，tRNA，rRNA子代雙鏈DNA（半保留復(fù)制）產(chǎn)物RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶酶NTPdNTP原料模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對稱轉(zhuǎn)錄）兩股鏈均復(fù)制模板轉(zhuǎn)錄復(fù)制A-U，T-A，G-CA-T，G-C配對mRNA，tRNA，rRNA子代雙鏈DNA（半保留復(fù)制）產(chǎn)物RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶酶NTPdNTP原料模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對稱轉(zhuǎn)錄）兩股鏈均復(fù)制模板轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別A-U，T-A，G-CA-T，G-C配對m（一）轉(zhuǎn)錄的基本過程—起始、延長、終止1.轉(zhuǎn)錄的起始原核生物的RNA聚合酶：4種亞基α,β,β’,

。其中亞基識別轉(zhuǎn)錄起始點，稱為轉(zhuǎn)錄的起始因子。核心酶全酶（一）轉(zhuǎn)錄的基本過程—起始、延長、終止1.轉(zhuǎn)錄的起始原真核生物的RNA聚合酶(

3種)：RNA聚合酶I、II、III.亞基種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。種類IIIIII分布核仁核基質(zhì)核基質(zhì)產(chǎn)物45SrRNAhnRNA5SrRNA、tRNA前體對鵝膏蕈堿的反應(yīng)不敏感極敏感中度敏感真核生物的RNA聚合酶(3種)：RNA聚合酶I、II啟動子(promoter)

：RNA聚合酶開始結(jié)合于模板DNA的部位。注意區(qū)分：啟動子是模板DNA上最開始與RNA聚合酶結(jié)合的一段DNA序列；轉(zhuǎn)錄的起始因子是RNA聚合酶上的一個蛋白質(zhì)亞基

。啟動子(promoter)：RNA聚合酶開始結(jié)合于模板原核細胞中RNA聚合酶結(jié)合啟動子：TATAATGATATTAC啟動子識別部位啟動子結(jié)合部位(Pribnowbox)轉(zhuǎn)錄起始因子亞基識別啟動子識別部位，并介導(dǎo)RNA聚合酶全酶結(jié)合于啟動子結(jié)合部位，從而啟動轉(zhuǎn)錄。原核細胞中RNA聚合酶結(jié)合啟動子：TATAATG啟動子識別真核細胞中RNA聚合酶結(jié)合的啟動子：

3種RNA聚合酶分別識別各自的啟動子序列。RNA聚合酶II的啟動子

TATA框

CAAT框------CAAT-----TATA轉(zhuǎn)錄起始點-26~30bp-75bp結(jié)構(gòu)基因RNA聚合酶結(jié)合部位，控制轉(zhuǎn)錄起始的精確性。與RNA聚合酶結(jié)合，控制轉(zhuǎn)錄起始的頻率。真核細胞中RNA聚合酶結(jié)合的啟動子：RNA聚合酶II的轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionfactor,TF)：轉(zhuǎn)錄過程中與DNA特殊序列結(jié)合從而調(diào)控轉(zhuǎn)錄進程的蛋白質(zhì)。在真核細胞中，只有當(dāng)啟動子的DNA序列上結(jié)合一個或多個特異的DNA結(jié)合蛋白時，才成為有功能的啟動子，可被聚合酶所識別。

RNA聚合酶—轉(zhuǎn)錄因子—啟動子真核細胞中RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合需要轉(zhuǎn)錄因子參與。轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionfactor,TF轉(zhuǎn)錄因子：

TFIIB

TFIIDTFIIE

TFIIS-RNApol-TATA框形成復(fù)合物，啟動轉(zhuǎn)錄。促進轉(zhuǎn)錄延伸。轉(zhuǎn)錄因子：-RNApol-TATA框形成復(fù)合物，啟動轉(zhuǎn)2.轉(zhuǎn)錄的延伸原核細胞中：轉(zhuǎn)錄起始后，亞基從全酶上脫落，核心酶沿模板鏈移動，RNA鏈沿5’3’方向延長。真核細胞中：轉(zhuǎn)錄延長過程與原核細胞大致相似，轉(zhuǎn)錄因子TFIIE與TFIIS有促進延長的作用。2.轉(zhuǎn)錄的延伸原核細胞中：3.轉(zhuǎn)錄的終止RNA聚合酶在DNA模板上移動到終止位點，停止作用，產(chǎn)物RNA鏈從模板上脫落。

依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴ρ

因子的轉(zhuǎn)錄終止原核細胞中的轉(zhuǎn)錄終止3.轉(zhuǎn)錄的終止RNA聚合酶在DNA模板上移動到終止位點依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止ρ因子識別DNA上終止序列并與之結(jié)合當(dāng)RANpol移至終止位點，與ρ因子結(jié)合RAN鏈脫離模板，轉(zhuǎn)錄終止依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止ρ因子識別DNA上終止序列并與之結(jié)合非依賴ρ

因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物局部形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，引起轉(zhuǎn)錄終止。5′pppG5335RNA-pol非依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的（二）轉(zhuǎn)錄后的加工DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。真核細胞的結(jié)構(gòu)基因一般是不連續(xù)的，稱為斷裂基因（splitgene），由編碼蛋白質(zhì)的序列和非編碼蛋白質(zhì)的序列構(gòu)成。CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)（二）轉(zhuǎn)錄后的加工DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子斷裂基因上可編碼蛋白質(zhì)，表達為成熟RNA的核酸序列。內(nèi)含子在斷裂基因中出現(xiàn)在外顯子之間，在剪接過程中被除去的核酸序列，不參與編碼蛋白質(zhì)。外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子1.原核細胞中轉(zhuǎn)錄后的加工mRNA：不需剪切加工。tRNA：切除5’及3’端點附加序列，在3’端附加CCA序列，對特定堿基進行化學(xué)修飾。rRNA：將rRNA前體剪切成5S、16S、23SrRNA。原核細胞的結(jié)構(gòu)基因是連續(xù)的，不含內(nèi)含子。1.原核細胞中轉(zhuǎn)錄后的加工mRNA：不需剪切加工。tRN（1）mRNA前體的加工2.真核細胞中轉(zhuǎn)錄后的加工核不均一RNA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA）成熟的mRNA戴帽剪接加尾（1）mRNA前體的加工2.真核細胞中轉(zhuǎn)錄后的加工核不均一戴帽在hnRNA5’端加上帽子結(jié)構(gòu)，即7-甲基鳥嘌呤核苷-5’-三磷酸鳥苷(m7GpppG……)。在hnRNA合成到30個核苷酸時開始形成。作用：封閉hnRNA5’端，穩(wěn)定hnRNA，防其被降解；為核糖體小亞基識別位點，幫助mRNA與核糖體小亞基結(jié)合。戴帽在hnRNA5’端加上帽子結(jié)構(gòu)，即7-甲基鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶甲基化酶鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶甲基化酶加尾在3端加上含100~200個A的多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)。

作用：穩(wěn)定mRNA,并幫助其由核輸出至胞質(zhì)。AAUAAA加尾在3端加上含100~200個A的多聚腺苷酸尾巴(AAUAAAAAUAAA剪接切除hnRNA中的內(nèi)含子，拼接外顯子。剪接信號剪接體互相識別保證精確剪接內(nèi)含子5’端的GC，3’端的AG——剪切位點

內(nèi)含子3’端上游UACUAAC序列中的A——分支點、交叉點剪接切除hnRNA中的內(nèi)含子，拼接外顯子。剪接信號剪小分子RNA：U1-U6(smallnuclearRNA,snRNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核蛋白顆粒（smallnuclearribonucleoproteinparticle,snRNP）剪接體:U1snRNP、U2snRNP

……U6snRNP小分子RNA：U1-U6核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核蛋白顆粒剪接過程①

U1snRNP

結(jié)合5’剪切位點；U2snRNP

結(jié)合分支點。②U4、U5、U6snRNP以復(fù)合體形式結(jié)合于內(nèi)含子，形成剪接體。剪接過程①U1snRNP結(jié)合5’剪切位點；U2s③

分支點上的A向5’端剪接點靠近。④內(nèi)含子與外顯子在5’端剪接點處斷開，斷開的內(nèi)含子5’端與A相連，形成套索狀結(jié)構(gòu)。③分支點上的A向5’端剪接點靠近。④內(nèi)含子與外顯子在5’端⑤5’端外顯子的3’-OH與3’端外顯子的5’-PO4結(jié)合，內(nèi)含子3’剪切點被切除。⑥剪切體及套索結(jié)構(gòu)脫離，剪接過程結(jié)束。剪切過程中需要ATP提供能量。⑤5’端外顯子的3’-OH與3’端外顯子的5’-PO4結(jié)合，hnRNA的選擇性剪接234561234123561hnRNA的選擇性剪接234561