CN109545039A - 一种核孔复合体结构模型教具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核孔复合体结构模型教具及其使用方法，包括具有空腔的基底层，基底层上均匀设置有多个本体；本体包括平行设置的第一环形体、第二环形体，第一环形体设置在第二环形体正上方，第一环形体与第二环形体之间均匀设置有连接杆；第一环形体由多个连接件首尾相连组成，连接件包括中间杆、设置在中间杆内侧的内球体、设置在中间杆外侧的球形卡扣、设置在中间杆上端部的针状体，中间杆上下端部膨大形成上突起及下突起。本发明采用三维立体拆装结构，不仅能够节省运输空间，降低运输成本，还能够增加使用者的动手能力，加深记忆，更加深入了解间核孔复合体结构的生物学结构特征。
Description
技术领域
本发明涉及教学用具领域，具体涉及一种核孔复合体结构模型教具。
背景技术
真核生物的细胞质和细胞核是功能不同的两个亚细胞部位，细胞核膜是二者分隔的重要屏障，核膜上分布的核孔复合体(nuclear pore complex，NPC)是沟通细胞核内外物质交换和信息交流的主要通道。核孔复合体的功能：核质交换的双向选择性亲水通道，是一种特殊的跨膜运输的蛋白质复合体，具有双功能和双向性。双功能表现在两种运输方式：被动扩散与主动运输；双向性表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA、核糖核蛋白颗粒(RNP)等的出核运输。生物大分子经NPC跨核膜转运(nucleocytoplasmic transport)是真核细胞基因复制、转录和翻译的必要环节，也是联系细胞内信号转递、参与细胞核反应(即细胞增殖、分化、凋亡等核反应)调控的重要环节。
核孔复合体镶嵌在内外核膜融合形成的核孔上，为核被膜上沟通核质和细胞质的复杂隧道结构，由多种核孔蛋白构成。隧道的内、外口和中央有由核糖核蛋白组成的颗粒，对进出核的物质有控制作用。核孔的直径约为80～100nm，通道的直径约为9～25nm，而核孔复合体稍大一些，直径为120～150nm，因为它有一部分结构嵌入核被膜内。在核膜表面上的核孔的密度，以及核孔的内径和外径，可因生物的种类和细胞时期的不同而异。通常核孔的密度与核的活性有关，凡核的合成活动越高，则核孔的密度也越大。具体来说：离子、水分子等小分子物质可通过被动运输通过核孔复合体，而大分子凭借自身的核定位信号和核孔复合体上的受体蛋白结合而实现“主动转运”的过程，而且核孔对大分子的进入是有选择的，如mRNA分子的嵌体在核内产生后，只有经过加工成为mRNA并与蛋白形成复合物后才能通过。
不同生物的核膜孔具有相同结构，并以核孔复合体的形式存在。核膜孔内外口的周边均有对称排列的8个球状颗粒，其直径约15nm；中央尚有一个中心颗粒，直径约30nm。中心颗粒与球状颗粒之间有细丝相连。这些细丝具有核糖核蛋白的性质。核膜孔通道中还有一些无定形物质。核膜孔的数目、分布和密度与细胞代谢活性有关，核质与细胞质之间物质交换旺盛的部位核膜孔数目多。可见，核膜孔在调节核与细胞质的物质交换中有一定的作用。
因此，核孔复合体结构在生物学方面具有很大的研究价值。常规教学中一般都采用平面图模式讲解，但平面图不能很好的表达核孔复合体结构的细节，因此需要一个三维的模型进行辅助讲解。
发明内容
本发明的目的是提供一种拆装式的核孔复合体结构型教具。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种核孔复合体结构模型教具，包括具有空腔的基底层，所述基底层上均匀设置有多个本体；所述本体包括平行设置的第一环形体、第二环形体，所述第一环形体设置在所述第二环形体正上方，所述第一环形体与所述第二环形体之间均匀设置有连接杆；所述第一环形体由多个连接件首尾相连组成，所述连接件包括中间杆、设置在所述中间杆内侧的内球体、设置在所述中间杆外侧的球形卡扣、设置在所述中间杆上端部的针状体，所述中间杆上下端部膨大形成上突起及下突起。
上述技术方案中，连接件呈辐射状排列成环形形成第一环形体。所述第一环形体中心卡设有球状的内核体。
优选的技术方案，所述基底层还设置有网状层，所述网状层通过粘贴片固定于所述基底层下表面。
优选的技术方案，所述基底层上设置有与所述第一环形体相配合的通孔，所述通孔内壁上设置有与所述球形卡扣相配合的卡槽。
优选的技术方案，所述内球体固定设置在所述中间杆上，所述球形卡扣固定设置在所述中间杆上。
优选的技术方案，所述上突起上设置有与所述针状体下端部形状相配合的卡口。
优选的技术方案，所述下突起下表面设置有与所述连接杆上端部相配合的卡口，所述第二环形体上表面设置有与所述连接杆下端部相配合的卡口。
优选的技术方案，所述空腔内设置有电源，所述内球体、上突起、下突起、第二环形体内设置有LED灯，所述针状体内设置有LED灯带，所述内球体、上突起、下突起、第二环形体、针状体与所述电源电连接。
进一步技术方案，设置有控制模块、遥控模块，所述控制模块控制所述LED灯、LED灯带的明灭，所述遥控模块遥控所述控制模块，所述控制模块与所述电源电连接。
上述技术方案中，遥控模块可在一定距离内控制内球体、上突起、下突起、第二环形体内的LED灯，针状体内的LED灯带分别亮起或者同时亮起。
本发明的工作原理：
本发明的各部件分别代表核孔复合体结构部件。基底层代表核被膜，基底层的上层代表外核膜，基底层的下层代表内核膜，空腔代表核间腔，第二环形体代表端环，内核体代表栓，连接杆代表核质丝，连接杆形成的环代表核篮，连接件代表辐，中间杆代表柱状亚单位，上突起、下突起代表环亚单位，上突起形成的环代表胞质环，下突起形成的环代表核质环，内球体代表环带亚单位，球形卡扣代表腔内亚单位，针状体代表胞质丝，网状层代表核纤层。
本发明的使用方法，具体包括以下步骤：
步骤一，将收纳在所述空腔内的已拆分的所述本体取出；
步骤二，将已拆分的所述本体组装到所述基底层上；
步骤三，启动电源及遥控模块解说所述核孔复合体结构模型教具。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明采用三维立体拆装结构，不仅能够节省运输空间，降低运输成本，还能够增加使用者的动手能力，加深记忆，更加深入了解间核孔复合体结构的生物学结构特征；
2、本发明在多个部件上设置有LED灯，可通过遥控实现LED灯的变化来吸引使用者注意力，增强教师解说的生动性；
3、本发明的空腔具有良好的收纳储存功能，在不使用时，可将各个部件拆分后收入空腔内，以减少储存空间以及防止丢失。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本体结构示意图；
图3为本体剖视图；
图4为连接件结构示意图。
其中：1、基底层；2、空腔；3、第二环形体；4、连接杆；5、连接件；6、中间杆；7、上突起；8、下突起；9、内球体；10、球形卡扣；11、针状体；12、网状层；13、内核体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，如图1-3所示，一种核孔复合体结构模型教具，包括具有空腔2的基底层1，基底层1上均匀设置有多个本体；本体包括平行设置的第一环形体、第二环形体，第一环形体设置在第二环形体3正上方，第一环形体与第二环形体3之间均匀设置有连接杆4；第一环形体由多个连接件5首尾相连组成，连接件5包括中间杆6、设置在中间杆6内侧的内球体9、设置在中间杆6外侧的球形卡扣10、设置在中间杆6上端部的针状体11，中间杆6上下端部膨大形成上突起7及下突起8。第一环形体中心卡设有球状的内核体13。
连接件5呈辐射状排列成环形形成第一环形体。第一环形体中心卡设有球状的内核体。
基底层1还设置有网状层12，网状层12通过粘贴片固定于基底层1下表面。
基底层1上设置有与第一环形体相配合的通孔，通孔内壁上设置有与球形卡扣10相配合的卡槽。
内球体9固定设置在中间杆6上，球形卡扣10固定设置在中间杆6上。
上突起7上设置有与针状体11下端部形状相配合的卡口。
下突起8下表面设置有与连接杆4上端部相配合的卡口，第二环形体3上表面设置有与连接杆4下端部相配合的卡口。
空腔2内设置有电源，内球体9、上突起7、下突起8、第二环形体3内设置有LED灯，针状体11内设置有LED灯带，内球体9、上突起7、下突起8、第二环形体3、针状体11与电源电连接。
设置有控制模块、遥控模块，控制模块控制LED灯、LED灯带的明灭，遥控模块遥控控制模块，控制模块与电源电连接。
遥控模块为手持式遥控器，可在一定距离内控制内球体9、上突起7、下突起8、第二环形体3内的LED灯、针状体11内的LED灯带分别亮起或者同时亮起。
核孔复合体主要有以下4种结构组分：
胞质环(cytoplasmic ring)，位于核孔边缘的胞质面一侧，又称外环。环上有8条短纤维对称分布并伸向胞质。(2)核质环(nuclear ring)，位于核孔边缘的核质面一侧，又称内环；内环比外环结构复杂，环上也对称地连有8条细长的纤维，向核内伸入50～70nm。在纤维的末端形成一个直径为60nm的小环，小环由8个颗粒构成。整个核质环似“捕鱼笼”样结构即核篮结构。(3)辐(spoke)，由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称。可进一步分为3个结构域：“柱状亚单位”为主要的区域，位于核孔边缘，连接内、外环，起支撑作用。此外，接触核膜部分的区域称为“腔内亚单位”，它穿过核膜伸入双层核膜的核周间隙。在“腔内亚单位”之内，靠近核孔复合体中心的部分称作“环带亚单位”，由8个颗粒状结构环绕形成核孔复合体核质交换的通道。(4)栓：或称中央栓、中央插销蛋白(central plug，transporter)，位于核孔的中心，呈颗粒状或棒状，所以又称为中央颗粒。核孔复合体相对垂直于核膜通过核孔中心的轴呈辐射状八重对称结构，而相对平行于核膜的平面则是不对称的，即核孔复合体在核质面与胞质面两侧的结构明显不对称，这与其在功能上的不对称是一致的。
根据高倍电子显微镜对青蛙卵细胞、昆虫细胞、脊椎动物细胞和酵母细胞等的研究，认为核孔复合体近似于圆柱状结构，细胞核膜由内、外两层核膜组成，两核膜之间为核间腔(nuclear lumen)；内外两侧核膜以外分别为核液面和胞质面；每个NPC由对称的8分子幅蛋白(spoke)将内、外两层核膜粘在一起且8分子幅蛋白相互围成一疏水孔道；孔中心有一中央插销蛋白，中央插销蛋白控制着生物大分子出入NPC的速率或启闭；幅蛋白与外核膜融合为一胞质环，胞质环引出八根长30～50nm游离于胞质的胞质丝(cytoplasmicfilament)；同样，幅蛋白与内核膜融合成一核质环，核质环上引出八根长100nm提篮纤丝(核质丝)(basket filament)，然后由一根终末环(端环)(terminal ring)将提篮纤丝的另一端连在一起形成提篮样网筐(nuclear basket)结构。
本实施例中各部件与核孔复合体结构各结构部件对比：基底层1代表核被膜，基底层1的上层代表外核膜，基底层1的下层代表内核膜，空腔2代表核间腔，第二环形体3代表端环，连接杆4代表核质丝，连接杆4形成的环代表核篮，连接件5代表辐，内核体13代表栓，中间杆6代表柱状亚单位，上突起7、下突起8代表环亚单位，上突起7形成的环代表胞质环，下突起8形成的环代表核质环，内球体9代表环带亚单位，球形卡扣10代表腔内亚单位，针状体11代表胞质丝，网状层12代表核纤层。
本实施例的使用方法，具体包括以下步骤：
步骤一，将收纳在空腔2内的已拆分的本体取出；
步骤二，将已拆分的本体组装到基底层1上；
步骤三，启动电源及遥控模块解说所述核孔复合体结构模型教具。
Claims (10)
1.一种核孔复合体结构模型教具，其特征在于：包括具有空腔的基底层，所述基底层上均匀设置有多个本体；所述本体包括平行设置的第一环形体、第二环形体，所述第一环形体设置在所述第二环形体正上方，所述第一环形体与所述第二环形体之间均匀设置有连接杆；所述第一环形体由多个连接件首尾相连组成，所述连接件包括中间杆、设置在所述中间杆内侧的内球体、设置在所述中间杆外侧的球形卡扣、设置在所述中间杆上端部的针状体，所述中间杆上下端部膨大形成上突起及下突起。
2.根据权利要求1所述的一种核孔复合体结构模型教具，其特征在于：所述第一环形体中心卡设有球状的内核体。
3.根据权利要求1所述的一种核孔复合体结构模型教具，其特征在于：所述基底层还设置有网状层，所述网状层通过粘贴片固定于所述基底层下表面。
4.根据权利要求1所述的一种核孔复合体结构模型教具，其特征在于：所述基底层上设置有与所述第一环形体相配合的通孔，所述通孔内壁上设置有与所述球形卡扣相配合的卡槽。
5.根据权利要求1所述的一种核孔复合体结构模型教具，其特征在于：所述内球体固定设置在所述中间杆上，所述球形卡扣固定设置在所述中间杆上。
6.根据权利要求1所述的一种核孔复合体结构模型教具，其特征在于：所述上突起上设置有与所述针状体下端部形状相配合的卡口。
7.根据权利要求1所述的一种核孔复合体结构模型教具，其特征在于：所述下突起下表面设置有与所述连接杆上端部相配合的卡口，所述第二环形体上表面设置有与所述连接杆下端部相配合的卡口。
8.根据权利要求1所述的一种核孔复合体结构模型教具，其特征在于：所述空腔内设置有电源，所述内球体、上突起、下突起、第二环形体内设置有LED灯，所述针状体内设置有LED灯带，所述内球体、上突起、下突起、第二环形体、针状体与所述电源电连接。
9.根据权利要求8所述的一种核孔复合体结构模型教具，其特征在于：设置有控制模块、遥控模块，所述控制模块控制所述LED灯、LED灯带的明灭，所述遥控模块遥控所述控制模块，所述控制模块与所述电源电连接。
10.一种核孔复合体结构模型教具的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一，将收纳在所述空腔内的已拆分的所述本体取出；
步骤二，将已拆分的所述本体组装到所述基底层上；
步骤三，启动所述电源及所述遥控模块解说所述核孔复合体结构模型教具。
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