第八章：(4)细胞核和染色体.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,核仁,（,necleolus,）,见于间期的细胞核内，呈圆球形，一般,1-2,个，也有多达,3-5,个的。核仁的位置不固定，或位于核中央，或靠近内核膜，核仁的数量和大小因细胞种类、细胞所处的时期和功能而异。一般蛋白质合成旺盛和分裂增殖较快的细胞有较大和数目较多的核仁，反之核仁很小。核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出现。,核仁的主要功能是转录,rRNA,和组装核糖体单位。,第四节 核仁,一、核仁的超微结构,核仁与其他的细胞器不同，周围没有界膜包围，在电子显微镜下可辨认出有,3,个特征性的区域，即：,纤维中心,(,fibrillar,centers,，,FC),，,致密纤维组分,(dense,fibrillar,component,，,DFC),和,颗粒组分,(granular component,，,GC),。,纤维中心,(FC),是被致密纤维包围的一个或几个低电子密度的圆形结构，主要成分为,RNA,聚合酶和,rDNA,，,这些,rDNA,是裸露的分子，可能是,NORs,在间期核的副本。,致密纤维组分,(DFC),呈环形或半月形包围,FC,，,由致密的纤维构成，是新合成的,RNP,（,指结合蛋白质的,rRNA,），,转录主要发生在,FC,与,DFC,的交界处。,颗粒组分,(GC),由直径,15-20 nm,的颗粒构成，是正在加工、成熟的核糖体亚单位的前体颗粒。,核仁相随染色质分为两部分，,一部分位于核仁周围，称为核仁周染色质，属异染色质；一部分位于核仁内，为常染色质，即核仁组织区，是,rDNA,所在的位置。,鼠肝细胞核仁的结构,二、核仁的功能,主要功能是核糖体的生物发生，包括,rRNA,的合成、加工和核糖体的亚单位的装配,。,1,、,rRNA,基因转录的形态和组织特征,染色体上,NORs,的,DNA,是,rRNA,的信息来源，,1964,年,Miller,的电境铺展照片及后来的研究证明，,rRNA,的基因转录呈,“圣诞树”,样的结构。真核生物中,rRNA,基因有,100-5000,个拷贝，串联成重复序列。人单倍体基因组含,200,个,rRNA,基因拷贝，成簇分布在,5,条不同的染色体上。,rRNA,基因由,RNA,聚合酶,I,负责转录，可以在一个转录单位连续工作。,核仁组织者中心形成核仁,核仁基因转录单位的“圣诞树”样结构,2,、,rRNA,前体的加工,RNA,聚合酶转录产生的初始转录产物为,rRNA,前体。哺乳类的,rRNA,前体为,45S,，,果蝇的为,38S,，,酵母的为,37S,。,前体的转录、加工过程见下图：,真核生物的,5S,rRNA,基因不定位在核仁，通常定位在常染色体，人大约有,2000,个,5S,rRNA,基因，串联成簇，由,RNA,聚合酶,负责转录。,小分子核仁蛋白,(small,nucleolar,ribonucleoproteins,snoRNAs,),：,rRNA,前体的加工是非常复杂的过程，涉及一系列核酸降解和碱基修饰。,snoRNAs,在这一过程中起到非常重要的作用。,3,、核糖体亚单位的装配,新合成的,45,SrRNA,很快与蛋白质形成,RNP,复合体（,80S,的,RNP,），,45 S,rRNA,甲基化以后经,RNA,酶裂解为,2,个分子，,18,SrRNA,和,32,SrRNA,，后者再裂解为,28,SrRNA,的,5.8,SrRNA,。成熟的,rRNA,仅为,45 S,rRNA,的一半，丢失的大部分是非甲基化和,GC,含量较高的区域。,5S,rRNA,合成后被转运至核仁区参与大亚基的装配。,核仁生产核糖体过程示意图,45SrRNA,的加工过程,45SrRNA,核糖体亚单位形成和装配示意图,三、核仁周期,细胞周期中核仁是高度动态的结构，有丝分裂前期末核仁解体，末期核仁开始重建。,(A)Conventional electron microscopic sample preparation.(B,D)The DNA fibers appear in the,nucleolar,region after NAMA-Ur DNA-specific staining,(C)the lowest electronic density region contains DNA clumps.,Immunolocalization,of,fibrillarin,and specific DNA staining in nucleoli of,Allium,sativum,cells.The gold particles are restricted to nucleoli.Gold,particles are mainly distributed over the DNA fibers.,In situ hybridization using an,rDNA,probe on sections processed with specific DNA staining.Gold particles are distributed over the DNA fibers.,The configuration of,rDNA,in the nucleolus after,DNAspecific,staining.The,rDNA,fibers are distributed around the FC,forming multiple circular,rDNA,arrangements(arrows).The DNA,components within the FC remain in an aggregated states.,Profile of the arrangement of,rDNA,in the nucleolus.,Micrographs of,rDNA,arrangement at high magnifications.(A,B)DNA clumps within,FCs,are connected with,rDNA,surrounding the,FC by DNA fibers(white arrows).A and,B are partial enlargements of C.,rDNA,ultrastructures,after specific staining,showing,the variation in thickness of,rDNA,fibers(A,).,The distribution of Ag-NOR protein in the nucleolus.(A)Ag-NOR,proteins are mainly distributed in the interior of the nucleolus and present as circular configurations with hollow centers.,The similarity between,rDNA,and Ag-NOR,arrangement configurations.A is one of the arrangements,of,rDNA,.B is the circular distribution configuration of Ag-,NOR protein.,The nucleolus labeled with the RNA/DNA hybrid antibody.,The signals of colloid gold particles for transcription sites are,locatedat,the periphery of FC and DFC regions near the FC(asterisks).,A model of the,nucleolar,ultrastructure,.,