细胞核与遗传信息储存细胞核与遗传信息储存细胞核细胞核（nucleus）是生命活动的指挥控制中心是生命活动的指挥控制中心双层核膜双层核膜核周间隙核周间隙核孔核孔核仁核仁核纤层核纤层核基质核基质染色质染色质细胞核结构的变化与肿瘤的发生细胞核结构的变化与肿瘤的发生肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用核仁及核骨架异常与肿瘤形成相关核仁及核骨架异常与肿瘤形成相关肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在内核膜内核膜外核膜外核膜核孔核孔核周间隙核周间隙核膜核膜肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在核孔核孔 nuclear pore nuclear pore 内、内、 外两层核膜融合形成的小孔外两层核膜融合形成的小孔合成功能旺盛的细胞，核孔的数目较多合成功能旺盛的细胞，核孔的数目较多肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在核孔复合体核孔复合体 nuclear pore nuclear pore complexcomplex核孔是一个复杂且有规律的盘状结构体系，即核核孔是一个复杂且有规律的盘状结构体系，即核孔复合体，孔复合体，由胞质环、核质环、中央栓和辐构成由胞质环、核质环、中央栓和辐构成胞质环：胞质环：8 8个蛋白颗粒和个蛋白颗粒和8 8条胞质纤维；条胞质纤维；核质环：核质环：8 8条细纤丝交汇条细纤丝交汇形成核篮；形成核篮；中央栓：中央栓：1 1个中央颗粒；个中央颗粒；辐：辐：连接、支撑作用。连接、支撑作用。肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在核孔蛋白核孔蛋白 nucleoporinnucleoporin，NupNup3030多种多种三分之一的核孔蛋白富含由苯丙氨酸和甘氨酸三分之一的核孔蛋白富含由苯丙氨酸和甘氨酸组成的重复序列（组成的重复序列（FGFG重复序列）重复序列）少数核孔蛋白特定地少数核孔蛋白特定地分布在核孔的核篮或分布在核孔的核篮或胞质纤维处，呈现不胞质纤维处，呈现不对称分布特点对称分布特点肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在核孔复合体对大分子和颗粒物质进行主动运输核孔复合体对大分子和颗粒物质进行主动运输核输入信号核输入信号 nuclear import signalnuclear import signal，NISNIS引导蛋白质选择性输入到细胞核内的信号，引导蛋白质选择性输入到细胞核内的信号，通常是一小段含有通常是一小段含有4 48 8个氨基酸的短肽序列，个氨基酸的短肽序列，可位于蛋白质的任何部位，可位于蛋白质的任何部位， 富含带正电荷富含带正电荷的赖氨酸和精氨酸，且一般都含有脯氨酸的赖氨酸和精氨酸，且一般都含有脯氨酸肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在核定位信号核定位信号 nuclear localization signalnuclear localization signal，NLSNLS结合结合转运转运复合物复合物进入进入核质面核质面与与Ran-GTPRan-GTP结合结合释放释放返回返回门孔运输门孔运输肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在 * * 染色体相互易位（平衡易位）：染色体相互易位（平衡易位）： 两条染色体同时断裂两条染色体同时断裂, ,无着丝粒断片互换无着丝粒断片互换位置后重接位置后重接, ,形成两条衍生染色体。形成两条衍生染色体。 * * 融合蛋白：融合蛋白： 通过通过DNADNA重组技术得到的两个重组技术得到的两个基因重组后的表达产物。两个不同的基因重组后的表达产物。两个不同的蛋白质可能连成一个大分子。蛋白质可能连成一个大分子。 * * 染色体重建染色体重建 chromosome reconstitutionchromosome reconstitution 染色体连续断裂后经修复而重新复原染色体连续断裂后经修复而重新复原肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在Nup214Nup214、Nup98Nup98、Nup358Nup358等核孔蛋白可因染色体等核孔蛋白可因染色体易位，以融合蛋白的方式存在于肿瘤细胞中，易位，以融合蛋白的方式存在于肿瘤细胞中，Nup88Nup88可高表达于肿瘤细胞中可高表达于肿瘤细胞中在急性白血病患者细胞中，因染色体的易位致在急性白血病患者细胞中，因染色体的易位致使大量的使大量的Nup98Nup98基因与其他基因，如同源盒基因、基因与其他基因，如同源盒基因、组蛋白甲基转移酶基因等发生融合组蛋白甲基转移酶基因等发生融合细胞核结构的变化与肿瘤的发生细胞核结构的变化与肿瘤的发生肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用核仁及核骨架异常与肿瘤形成相关核仁及核骨架异常与肿瘤形成相关染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质重建的异常将使细胞多种重要活动受到干染色质重建的异常将使细胞多种重要活动受到干扰，导致疾病的发生扰，导致疾病的发生抑癌基因抑癌基因RbRb的产物与组蛋白去乙酰化过程相关的产物与组蛋白去乙酰化过程相关一些白血病患者中，存在一种特定的染色体易位，一些白血病患者中，存在一种特定的染色体易位，其结果导致其结果导致CBPCBP基因与一种组蛋白乙酰化酶基因基因与一种组蛋白乙酰化酶基因MOZMOZ间发生融合，致使间发生融合，致使MOZMOZ乙酰化酶正常的活性受乙酰化酶正常的活性受到干扰，进而影响染色质的正常重建到干扰，进而影响染色质的正常重建癌细胞中尝出现染色体片段、双微小染色体及染癌细胞中尝出现染色体片段、双微小染色体及染色体匀染区等基因扩增形态特征色体匀染区等基因扩增形态特征染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质：染色质：遗传物质在遗传物质在间期细胞核内间期细胞核内的存在形式，呈的存在形式，呈伸展、分散的细丝网状结构伸展、分散的细丝网状结构染色体：染色体：遗传物质在遗传物质在细胞分裂期细胞分裂期的存在形式，是由的存在形式，是由染色质高度螺旋化、折叠、盘曲形成的短棒小体染色质高度螺旋化、折叠、盘曲形成的短棒小体染色质与染色体是同一物质在细胞周期染色质与染色体是同一物质在细胞周期不同功能阶段所呈现的不同构象不同功能阶段所呈现的不同构象染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用染色体的包装染色体的包装核小体核小体螺线管螺线管三级结构三级结构染色体染色体视频视频（一）核小体（一）核小体染色质的基本结构单位，每个核小体单位包括一个染色质的基本结构单位，每个核小体单位包括一个组蛋白核心组蛋白核心和和200bp200bp左右的左右的DNADNA（1 1）组蛋白核心由）组蛋白核心由H2AH2A、H2BH2B、H3H3、H4H4各各2 2分子聚合分子聚合而成（八聚体）而成（八聚体）（2 2）DNADNA分子在八聚体的外表面缠绕圈分子在八聚体的外表面缠绕圈（3 3）约）约60bp60bp左右的核苷酸与下一个核小体相连左右的核苷酸与下一个核小体相连（4 4）H1H1与连接部与连接部DNADNA结合结合染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用（二）螺线管（二）螺线管6 6个核小体个核小体绕成一个螺旋，形成外绕成一个螺旋，形成外径径30nm30nm，内径，内径10nm10nm的螺线管的螺线管，是染色质包装的，是染色质包装的二级结构二级结构染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用（三）染色质包装的三级结构（三）染色质包装的三级结构1 1、染色体支架、染色体支架- -放射环结构模型放射环结构模型认为非组蛋白构成染色体支架，螺线管折叠成无认为非组蛋白构成染色体支架，螺线管折叠成无数的襻环，每个襻环从支架的一点发出再返回到数的襻环，每个襻环从支架的一点发出再返回到其相邻的点，其相邻的点，1818个襻环组成微带，微带沿支架排个襻环组成微带，微带沿支架排列，构成染色单体列，构成染色单体染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用染色体支架（非组蛋白）染色体支架（非组蛋白）放射环（放射环（1818个襻环）个襻环）123456789101112131415161718微微 带带非组蛋白构成染色体支架，螺线管折叠成无数的襻非组蛋白构成染色体支架，螺线管折叠成无数的襻环，每个襻环从支架的一点发出再返回到其相邻的环，每个襻环从支架的一点发出再返回到其相邻的点，点，1818个襻环组成一个微带，微带沿支架排列，构个襻环组成一个微带，微带沿支架排列，构成染色单体成染色单体染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用2 2、多级螺旋模型、多级螺旋模型DNADNA组蛋白组蛋白核小体核小体螺线管螺线管超螺线管超螺线管染色单体染色单体压缩压缩7 7倍倍压缩压缩6 6倍倍压缩压缩4040倍倍压缩压缩5 5倍倍一级结构一级结构二级结构二级结构三级结构三级结构四级结构四级结构视视频频染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用常染色质和异染色质常染色质和异染色质核膜核膜核纤层核纤层常染色质常染色质异染色质异染色质间期核内螺旋化程度较高，间期核内螺旋化程度较高，碱性染料染色时着色较深，碱性染料染色时着色较深，不转录或转录活性低不转录或转录活性低染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用多定位于染色体的端粒和着丝粒区多定位于染色体的端粒和着丝粒区不转录、不编码不转录、不编码与基因表达的调控有关与基因表达的调控有关结构异染色质：结构异染色质：在不同类型细胞中的全部发育在不同类型细胞中的全部发育阶段都处于凝集状态的染色质阶段都处于凝集状态的染色质兼性异染色质：兼性异染色质：某些类型的细胞或一定的发育某些类型的细胞或一定的发育阶段，由常染色质凝集成异染色质阶段，由常染色质凝集成异染色质染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用染色体染色体（一）染色体的结构及其类型（一）染色体的结构及其类型次缢痕次缢痕短臂（短臂（p p）随体随体长臂（长臂（q q）端粒端粒主缢痕（着丝粒主缢痕（着丝粒- -动粒动粒复合体）复合体）1 1、染色体的结构、染色体的结构鉴别染色体鉴别染色体的显著特征的显著特征鉴别染色体鉴别染色体的显著特征的显著特征着丝粒与动粒着丝粒与动粒着丝粒：着丝粒：位于主缢痕中心，由高度重复的异染色质位于主缢痕中心，由高度重复的异染色质组成，组成，是中期染色单体相互联系在一起的特殊部位是中期染色单体相互联系在一起的特殊部位动粒：动粒：又称为着丝点，位于主缢痕外侧表层的特殊又称为着丝点，位于主缢痕外侧表层的特殊结构，结构，是纺锤丝微管的连接处，具有微管组织中心是纺锤丝微管的连接处，具有微管组织中心的作用的作用着丝粒着丝粒动粒（着丝点）动粒（着丝点）染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用 动粒结构域动粒结构域 中心结构域中心结构域 配对结构域配对结构域着丝粒着丝粒- -动粒复合体动粒复合体染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用着丝粒着丝粒- -动粒复合体动粒复合体次缢痕次缢痕染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用端粒酶由蛋白质和与端粒酶由蛋白质和与端粒端粒DNADNA互补的互补的RNARNA组组成，具有反转录酶性成，具有反转录酶性质质端粒端粒染色体末端的特化部位，由染色体末端的特化部位，由端粒端粒DNADNA和和端粒结构端粒结构蛋白蛋白构成，构成，可防止染色体末端彼此粘连可防止染色体末端彼此粘连高度重复的短串联序高度重复的短串联序列，高度保守列，高度保守非组蛋白，可保护端非组蛋白，可保护端粒粒DNADNA不受降解不受降解端粒端粒DNADNA复制依赖于复制依赖于端粒酶端粒酶19981998年年1 1月，美国德克萨斯大学与一个老年人团体合月，美国德克萨斯大学与一个老年人团体合作，将端粒酶导入人的体细胞，成功地使人的细胞正作，将端粒酶导入人的体细胞，成功地使人的细胞正常分裂次数增加了常分裂次数增加了 2020次次染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用核仁组织区核仁组织区 NORNORrRNArRNA基因所在的区域，基因所在的区域，在细胞间期高速在细胞间期高速表达缔合核仁表达缔合核仁染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用2 2、染色体的分类、染色体的分类根据着丝粒位置分类根据着丝粒位置分类中央着丝中央着丝粒染色体粒染色体亚中着丝亚中着丝粒染色体粒染色体近端着丝近端着丝粒染色体粒染色体端着丝粒端着丝粒染色体染色体染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用小鼠骨髓细胞染色体标本小鼠骨髓细胞染色体标本3 3、染色体、染色体DNADNA关键序列关键序列复制源序列复制源序列着丝粒序列着丝粒序列端粒序列端粒序列（二）染色体数目与核型（二）染色体数目与核型1 1、染色体数目在物种内相对稳定、染色体数目在物种内相对稳定只含有一组染色体的只含有一组染色体的细胞或个体称细胞或个体称单倍体单倍体 n n二倍体二倍体 2n2n2 2、核型、核型核型：核型：一个中期体细胞中全部染色体表型的总和，一个中期体细胞中全部染色体表型的总和，包括染色体数目、大小和形态特征包括染色体数目、大小和形态特征核型分析：核型分析：核型分析：核型分析：按照中期染色体的形态特征、数目、大按照中期染色体的形态特征、数目、大小对其进行配对、分组、分析的过程小对其进行配对、分组、分析的过程正常核型记录格式：染色体总数，性染色体组成正常核型记录格式：染色体总数，性染色体组成正常人核型正常人核型染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用2121三体综合征核型记录：三体综合征核型记录：4747，XXXX，+21+21X染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用细胞核结构的变化与肿瘤的发生细胞核结构的变化与肿瘤的发生肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在肿瘤细胞中核孔蛋白常以融合蛋白的方式存在染色质结构变化对癌基因有激活作用染色质结构变化对癌基因有激活作用核仁及核骨架异常与肿瘤形成相关核仁及核骨架异常与肿瘤形成相关核仁无被膜，其大小、形态和数目因细胞种类和生核仁无被膜，其大小、形态和数目因细胞种类和生理状态有差异理状态有差异核仁核仁核仁由核仁由核仁相随染色质核仁相随染色质、密集纤维部分密集纤维部分、颗粒部分颗粒部分、核仁基质核仁基质组成组成rRNArRNA基因，为合成基因，为合成rRNArRNA提供模板提供模板rRNArRNA合成活跃区合成活跃区域域rRNArRNA产物加工、核糖产物加工、核糖体亚单位成熟和储存体亚单位成熟和储存位点位点充满无定形蛋白质液充满无定形蛋白质液状物质状物质核仁组织区：核仁组织区：染色体上染色体上rRNArRNA基因排列在核仁内染色质基因排列在核仁内染色质DNADNA襻环上，即核仁组织者，襻环上，即核仁组织者，染色体上核仁组织者共染色体上核仁组织者共同构成的区域称为核仁组织区，定位于染色体的次缢同构成的区域称为核仁组织区，定位于染色体的次缢痕部分痕部分核仁周期：核仁周期：核仁在有丝分裂核仁在有丝分裂间期出现，在分裂期消失，间期出现，在分裂期消失，这种随细胞周期同步变化的这种随细胞周期同步变化的现象现象核仁是高度动态的结构核仁是高度动态的结构1 1、核仁是细胞核中、核仁是细胞核中rRNArRNA合成的活动中心合成的活动中心真核生物真核生物4 4种种rRNArRNA：5s rRNA 5s rRNA 、5.8S rRNA 5.8S rRNA 、18S rRNA 18S rRNA 、28S rRNA28S rRNA2 2、核仁是装配核糖体大小亚基的工厂、核仁是装配核糖体大小亚基的工厂核纤层核纤层 nuclear nuclear laminalamina为细胞核内核膜下高电子密度的为细胞核内核膜下高电子密度的纤维蛋白网格纤维蛋白网格层层，由，由1-31-3种核纤层蛋白构成，种核纤层蛋白构成，在细胞核内与在细胞核内与核骨架相连，在细胞核外与中间纤维相连核骨架相连，在细胞核外与中间纤维相连掌握掌握核纤层纤维直径核纤层纤维直径10nm10nm左左右，纵横排列整齐，右，纵横排列整齐，是是一种特殊的中间纤维一种特殊的中间纤维装配方式与中间纤维装配方式与中间纤维相同相同（一）核纤层的组成成分（一）核纤层的组成成分核纤层蛋白核纤层蛋白核纤层相关蛋白核纤层相关蛋白核纤层蛋白核纤层蛋白A LaminAA LaminA核纤层蛋白核纤层蛋白B LaminBB LaminB核纤层蛋白核纤层蛋白C LaminCC LaminCLamin ALamin A、Lamin BLamin B和和Lamin CLamin C是同一蛋白家族是同一蛋白家族（二）核纤层的主要功能（二）核纤层的主要功能1 1、维持核膜的形态与染色体的核周锚定、维持核膜的形态与染色体的核周锚定2 2、在细胞分裂过程中发生可逆性解聚和重组，对、在细胞分裂过程中发生可逆性解聚和重组，对于核膜重建有调节作用于核膜重建有调节作用3 3、在细胞周期中的解聚和重组可维持染色质的有、在细胞周期中的解聚和重组可维持染色质的有序结构，对基因表达有调控作用序结构，对基因表达有调控作用4 4、参与细胞核的构建、参与细胞核的构建 最近研究发现最近研究发现：核纤层蛋白是：核纤层蛋白是p34p34cdc2cdc2亚基的亚基的直接作用底物，导致核解聚和组装。直接作用底物，导致核解聚和组装。核骨架核骨架 nuclear matrixnuclear matrix细胞核内的细胞核内的非组蛋白网络结构。非组蛋白网络结构。狭义的狭义的核骨核骨架指核内除去核膜、核纤层、染色质和核仁架指核内除去核膜、核纤层、染色质和核仁后的后的核基质核基质。 广义的广义的核骨架包括核纤层核骨架包括核纤层- -核孔核孔复合体，残存的核仁和一个精密的网络结构复合体，残存的核仁和一个精密的网络结构核基质核基质核膜核膜核纤层核纤层染色质染色质核仁核仁（一）核骨架的组成成分（一）核骨架的组成成分核骨架主要由蛋白质组成，并含有少量的核骨架主要由蛋白质组成，并含有少量的RNARNA，DNADNA被认为是一种功能性结合被认为是一种功能性结合细胞质细胞质核纤层核纤层核仁核仁核骨架核骨架（二）核骨架的功能（二）核骨架的功能1 1、核骨架是、核骨架是DNADNA复制的空间支架复制的空间支架DNADNA聚合酶在核骨架上有特定的结合位点聚合酶在核骨架上有特定的结合位点DNADNA上上核骨架结合序列（核骨架结合序列（MARMAR）存在存在DNADNA拓扑酶拓扑酶IIII作用作用位点位点，从而锚定与核骨架上从而锚定与核骨架上2 2、真核细胞中、真核细胞中RNARNA的转录和加工与核骨架有关的转录和加工与核骨架有关基因只有与核骨架结合才能进行转录基因只有与核骨架结合才能进行转录3 3、核骨架可能是核内、核骨架可能是核内hnRNAhnRNA加工的场所加工的场所4 4、核骨架可能参与染色体构建、核骨架可能参与染色体构建5 5、核内病毒的复制与核骨架相关、核内病毒的复制与核骨架相关