細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞核

第六章細(xì)胞核1/25/20241781年Trontana發(fā)現(xiàn)于魚類細(xì)胞；1831年，Brown發(fā)現(xiàn)于植物。大小：植物1~4μm，動(dòng)物10μm。常以核質(zhì)比來(lái)估算核的大小。正常細(xì)胞NP≈0.5，分裂期細(xì)胞NP>0.5，衰老細(xì)胞NP<0.5。NP=Vn/(Vc-Vn)1/25/2024形狀：圓形，胚乳細(xì)胞(網(wǎng)狀〕蝶類絲腺細(xì)胞(分支狀)。位置：細(xì)胞中央，成熟植物細(xì)胞的邊緣。數(shù)目：通常一個(gè)，成熟的篩管和紅細(xì)胞〔0〕、肝細(xì)胞、心肌細(xì)胞(1-2〕、破骨細(xì)胞(6~50〕、骨骼肌細(xì)胞(數(shù)百〕、植物氈絨層細(xì)胞(2~4)。結(jié)構(gòu)：①核被膜、②核仁、③核基質(zhì)、④染色質(zhì)、⑤核纖層功能：遺傳發(fā)育1/25/2024第一節(jié)核被膜一、核被膜是雙層膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成：①內(nèi)核膜②外核膜③核周隙外核膜：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一局部，胞質(zhì)面附有核糖體。核周隙：寬20~40nm，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通。核纖層：位于內(nèi)核膜的內(nèi)外表的纖維網(wǎng)絡(luò)，可支持核膜，并與染色質(zhì)及核骨架相連。1/25/2024核纖層由核纖肽構(gòu)成，分為A、B兩型。作用：1．保持核的形態(tài)：2．參與染色質(zhì)和核的組裝：核纖層在細(xì)胞分裂時(shí)呈現(xiàn)出周期性的變化，在間期核中，核纖層提供了染色質(zhì)〔異染色質(zhì)〕在核周邊錨定的位點(diǎn)。在前期結(jié)束時(shí)，核纖層被磷酸化，核膜解體。其中B型核纖肽與核膜剩余小泡結(jié)合，A型溶于胞質(zhì)中。在分裂末期，核纖肽去磷酸化重新組裝，介導(dǎo)了核膜的重建。1/25/20241/25/2024二、核孔是物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ?/25/20241/25/2024三、通過(guò)核孔的物質(zhì)運(yùn)輸與信號(hào)序列有關(guān)核定位信號(hào)〔NLS〕：引導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核的一段信號(hào)序列。受體為importin。核輸出信號(hào)〔NES〕，引導(dǎo)RNP輸出細(xì)胞核，受體為exportin。Ran蛋白，一類G蛋白，調(diào)節(jié)貨物復(fù)合體的解體或形成。1/25/20241/25/2024第二節(jié)、染色體1848年，Hofmeister發(fā)現(xiàn)于鴨跖草的小孢子母細(xì)胞。1888年，Waldeyer提出Chromosome。1879年，W.Flemming提出Chromatin。1/25/2024一、染色質(zhì)的化學(xué)組成組成：DNA、組蛋白、非組蛋白、少量RNA比例：1:1:(1-1.5):0.05。1/25/2024〔一〕DNA3種序列：①單一序列；②中度重復(fù)序列〔101~5〕；③高度重復(fù)序列〔>105〕。3種構(gòu)像：①B-DNA、②Z-DNA、③A-DNA。3種根本元素：①自主復(fù)制序列(ARS)，是DNA復(fù)制的起點(diǎn)。②著絲粒序列(CEN)，含α衛(wèi)星DNA。③端粒序列(TEL)。1/25/20241/25/2024〔二〕組蛋白帶正電荷，含Arg，Lys，屬堿性蛋白，共5種，分為：–核心組蛋白：H2A、H2B、H3、H4；–連接組蛋白：H1。結(jié)構(gòu)：高度保守，尤其是H4。1/25/2024〔三〕非組蛋白序列特異性DNA結(jié)合蛋白。功能：幫助DNA折疊；協(xié)助DNA復(fù)制；調(diào)節(jié)基因表達(dá)1/25/2024二、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)1/25/2024〔一〕一級(jí)結(jié)構(gòu)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)單位是核小體，是染色質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)：1、一級(jí)結(jié)構(gòu)——核小體：一種串珠狀結(jié)構(gòu)，由核心顆粒和連結(jié)線DNA兩局部組成。通過(guò)核小體，DNA長(zhǎng)度壓縮7倍，形成11nm的纖維。①每個(gè)核小體單位包括約200bp的DNA、一個(gè)組蛋白核心和一個(gè)H1；②由H2A、H2B、H3、H4各兩分子形成八聚體，構(gòu)成核心顆粒；③DNA分子以左手螺旋纏繞在核心顆粒外表，每圈80bp，共1.75圈，約146bp，兩端被H1鎖合；④相鄰核心顆粒之間為一段60bp的連接線DNA。1/25/20241/25/20242、二級(jí)結(jié)構(gòu)——30nm纖維〔螺線管〕：兩種解釋：①由核小體螺旋化形成，每6個(gè)核小體繞一圈，長(zhǎng)度壓縮6倍；②由核小體纖維Z字形折疊而成，長(zhǎng)度壓縮40倍。3、三級(jí)結(jié)構(gòu)——超螺線管4、四級(jí)結(jié)構(gòu)——染色體單體1/25/20241/25/20241/25/20241/25/2024〔二〕異染色質(zhì)和常染色質(zhì)間期核中染色質(zhì)可分為異染色質(zhì)和常染色質(zhì)。異染色質(zhì)的特點(diǎn)：①在間期核中處于凝縮狀態(tài)，無(wú)轉(zhuǎn)錄活性、是遺傳惰性區(qū)。②在細(xì)胞周期中表現(xiàn)為晚復(fù)制、早凝縮。1/25/2024巴氏小體〔barrbody〕。雌性哺乳動(dòng)物細(xì)胞中一條異固縮化的X染色體。人的胚胎發(fā)育到16天以后，出現(xiàn)巴氏小體。1/25/2024三、染色體〔一〕染色體相關(guān)的術(shù)語(yǔ)隨體次縊痕主縊痕染色體分類1、核仁組織區(qū)構(gòu)成核仁，位于染色體的次縊痕區(qū)，但并非所有的次縊痕都是NOR。1/25/20242、端粒：由高度重復(fù)的短序列組成，高度保守。作用：—維持染色體的穩(wěn)定?！鸺?xì)胞分裂計(jì)時(shí)器的作用。端粒核苷酸復(fù)制和基因DNA不同，每復(fù)制一次減少50~100bp，其復(fù)制要靠具有反轉(zhuǎn)錄酶性質(zhì)的端粒酶來(lái)完成，正常體細(xì)胞缺乏此酶，故隨細(xì)胞分裂而變短，細(xì)胞隨之衰老。1/25/2024〔二〕著絲粒的結(jié)構(gòu)著絲粒和著絲點(diǎn)是兩個(gè)不同的概念，前者指中期染色單體相互聯(lián)系在一起的特殊部位，后者指主縊痕處兩個(gè)染色單體外側(cè)與紡錘體微管連接的部位。

著絲粒包含3個(gè)結(jié)構(gòu)域1、著絲點(diǎn)結(jié)構(gòu)域位于著絲粒的外表，包括三層板狀結(jié)構(gòu)和圍繞外層的纖維冠。

1/25/20242、中央結(jié)構(gòu)域位于著絲粒結(jié)構(gòu)域的下方。其中含有高度重復(fù)的衛(wèi)星DNA。3、配對(duì)結(jié)構(gòu)域位于著絲粒結(jié)構(gòu)的內(nèi)層，中期兩條染色單體在此處相互連結(jié)。1/25/20241/25/2024〔三〕核型與帶型1.核型：即細(xì)胞分裂中期染色體特征的總和。包括染色體的數(shù)目、大小和形態(tài)特征等方面。2.帶型：染色體經(jīng)物理、化學(xué)因素處理后，再進(jìn)行分化染色，使其呈現(xiàn)特定的深淺不同帶紋的方法。分帶技術(shù)可分為兩類：一類是產(chǎn)生的染色帶分布在整過(guò)染色體的長(zhǎng)度上如：Q、G和R帶，另一類是局部性的顯帶，如C、Cd、T和N帶1/25/20241/25/20241/25/20241/25/2024〔四〕幾類的特殊的染色體1.多線染色體：由Balbiani(1881)發(fā)現(xiàn)于搖蚊幼蟲唾腺細(xì)胞，特點(diǎn)：①體積巨大，是由于核內(nèi)有絲分裂的結(jié)果；②多線性；③體細(xì)胞聯(lián)會(huì)；④橫帶紋。⑤膨突和環(huán)。1/25/20241/25/20241/25/20242、燈刷染色體最早發(fā)現(xiàn)于魚類、兩棲類和爬行類卵母細(xì)胞減數(shù)分裂的雙線期，雙線期是卵黃合成的旺盛期。由于染色體主軸兩側(cè)有側(cè)環(huán)，狀如燈刷，故名燈刷染色體。側(cè)環(huán)是RNA活潑轉(zhuǎn)錄的區(qū)域。1/25/2024第三節(jié)核仁核仁見于間期的細(xì)胞核內(nèi)，呈圓球形，一般1~2個(gè)，有時(shí)多達(dá)3~5個(gè)。主要功能是轉(zhuǎn)錄rRNA和組裝核糖體單位。一般蛋白質(zhì)合成旺盛和分裂增殖較快的細(xì)胞有較大和數(shù)目較多的核仁，反之核仁很小或缺如。核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出現(xiàn)。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/20241/25/2024二、核糖體〔一〕核糖體的結(jié)構(gòu)含40%的蛋白質(zhì)、60%的RNA，由兩個(gè)亞單體構(gòu)成。分為70S和80S兩種類型。由大小兩個(gè)亞基構(gòu)成，只在以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時(shí)才結(jié)合在一起，肽鏈合成終止后，大小亞單位又解離。核糖體并不是單獨(dú)工作的，而是由多個(gè)甚至幾十個(gè)串連在一條mRNA分子上，稱多聚核糖體〔polyribosome〕1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024核糖體的組成1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/20241/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024〔二〕核糖體組裝rRNA基因是重復(fù)的多拷貝基因。人的一個(gè)細(xì)胞中約有200個(gè)拷貝，rDNA沒(méi)有組蛋白核心，是裸露的DNA節(jié)段，相鄰基因之間為非轉(zhuǎn)錄的間隔DNA。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024轉(zhuǎn)錄時(shí)，RNA聚合酶沿DNA分子排列，此酶由基因頭端向末端移動(dòng)，轉(zhuǎn)錄好的rRNA分子從聚合酶處伸出，愈近末端愈長(zhǎng)，從左右兩側(cè)均可伸出，呈羽毛狀。rRNA首先出現(xiàn)在纖維部，而后轉(zhuǎn)向顆粒部。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024纖維部的纖維狀物質(zhì)是新合成的45SrRNA，它與蛋白質(zhì)形成RNP復(fù)合體。45SrRNA甲基化以后經(jīng)RNA酶裂解形成18s、28s、5.8srRNA。成熟的rRNA僅為45srRNA的一半，喪失的大局部是非甲基化和GC含量較高的區(qū)域。1/25/20245SrRNA通常定位在常染色體，合成后被轉(zhuǎn)運(yùn)至核仁區(qū)參與大亞基的裝配。1/25/2024第四節(jié)核骨架

核基質(zhì)或稱核骨架，為真核細(xì)胞核內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是指除核被膜、染色質(zhì)、核纖層及核仁以外的核內(nèi)網(wǎng)架體系。1/25/2024〔一〕核基質(zhì)的組成①非組蛋白性纖維蛋白，10多種次要蛋白質(zhì)，包括肌動(dòng)蛋白和波形蛋白，后者構(gòu)成核骨架的外罩。核骨架碎片中還存在三種支架蛋白〔SCⅠ、SCⅡ、SCⅢ)，SCⅠ那么是DNA拓樸異構(gòu)酶Ⅱ。②少量RNA〔占0.5%〕和DNA(占0.8%)。③少量磷脂〔1.6%〕和糖類〔0.9%〕。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024〔二〕核骨架的功能1.為DNA的復(fù)制提供支架結(jié)合有DNA復(fù)制所需要的酶。2.是基因轉(zhuǎn)錄加工的場(chǎng)所有RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)，RNA的合成在核骨架上進(jìn)行。3.與染色體構(gòu)建有關(guān)一般認(rèn)為核骨架與染色體骨架為同一類物質(zhì)，30nm的染色質(zhì)纖維就是結(jié)合在核骨架上，形成放射環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，在分裂期進(jìn)一步包裝成光學(xué)顯微鏡下可見的染色體。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋白)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在FC與DFC的交界處。③顆粒組分(GC)：由直徑15-20nm的顆粒構(gòu)成，是不同加工階段的RNP。1/25/2024一、核仁形態(tài)①纖維中心(FC)：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA，這些rDNA是裸露的分子。②致密纖維組分(DFC)：呈環(huán)形或半月形包圍FC，由致密的纖維構(gòu)成，是新合成RNP(核糖核蛋