醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)第七章細(xì)胞核

第八章細(xì)胞核

(nucleus)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)第一節(jié)細(xì)胞核的形態(tài)與結(jié)構(gòu)細(xì)胞質(zhì)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞核細(xì)胞膜是區(qū)別真核細(xì)胞與原核細(xì)胞最重要的標(biāo)志主要內(nèi)容細(xì)胞核的形態(tài)與結(jié)構(gòu)1核膜與核孔復(fù)合體2染色質(zhì)3染色體4核仁5核基質(zhì)6細(xì)胞核與疾病7教學(xué)要求12345核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和功能核纖層的結(jié)構(gòu)和功能核膜的結(jié)構(gòu)和功能染色質(zhì)和染色體的概念、化學(xué)組成、包裝過程核仁的超微結(jié)構(gòu)和功能

形態(tài)：多數(shù)為圓形或橢圓形，少數(shù)為不規(guī)則型位置：一般位于細(xì)胞中央中性粒細(xì)胞肌細(xì)胞第一節(jié)細(xì)胞核的形態(tài)與結(jié)構(gòu)

數(shù)目：通常一個，成熟的紅細(xì)胞（0）、肝細(xì)胞、心肌細(xì)胞（1-2）、破骨細(xì)胞（數(shù)百個）第一節(jié)細(xì)胞核的形態(tài)與結(jié)構(gòu)大小：以核質(zhì)比來估算——細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的體積比.核質(zhì)比=V細(xì)胞核V細(xì)胞V細(xì)胞核-第一節(jié)細(xì)胞核的形態(tài)與結(jié)構(gòu)第二節(jié)核膜與核孔復(fù)合體核膜一核周池二核孔復(fù)合體三核纖層四核膜核仁染色質(zhì)核基質(zhì)間期細(xì)胞核第二節(jié)核膜與核孔復(fù)合體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體核孔復(fù)合體結(jié)構(gòu)一、核膜核孔復(fù)合體核糖體核纖層內(nèi)核膜外核膜核周池1、核膜為基因表達提供了時空隔離屏障（區(qū)域化）2、參與DNA復(fù)制真核細(xì)胞：DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)；蛋白質(zhì)翻譯在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)原核細(xì)胞：沒有核膜，轉(zhuǎn)錄沒有結(jié)束就開始翻譯功能一、核膜細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄旺盛，核孔數(shù)目較多，反之較少三、核孔復(fù)合體(nuclearporecomplex，NPC)一般哺乳動物細(xì)胞有3000-4000個核孔，約50個/μm2核孔復(fù)合體電鏡下核孔復(fù)合體形態(tài)三、核孔復(fù)合體(nuclearporecomplex，NPC)捕魚籠式（fish-trap)結(jié)構(gòu)模型胞質(zhì)環(huán)核質(zhì)環(huán)輻中心顆粒三、核孔復(fù)合體(nuclearporecomplex，NPC)（一）結(jié)構(gòu)三、核孔復(fù)合體(nuclearporecomplex，NPC)是細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的物質(zhì)交換的通道（二）功能雙向選擇性親水通道核孔直徑可調(diào)節(jié)：9nm29nm親水小分子：水分子、單糖、雙糖、氨基酸、核苷、核苷酸是信號識別與載體介導(dǎo)的過程、耗能被動運輸：主動運輸：運輸方式親核蛋白的核輸入RNA及核糖體亞基的核輸出核孔復(fù)合體的主動運輸親核蛋白質(zhì)細(xì)胞核核轉(zhuǎn)運蛋白核定位信號RNA、核糖體亞基核轉(zhuǎn)運蛋白細(xì)胞質(zhì)核纖層結(jié)構(gòu)四、核纖層緊貼內(nèi)核膜，厚10-100nm內(nèi)核膜外核膜核孔復(fù)合體染色質(zhì)核纖層蛋白C核纖層蛋白A核纖層蛋白B核纖層蛋白四、核纖層功能（1）支架作用（4）參與DNA的復(fù)制（3）與染色質(zhì)凝集成染色體相關(guān)（2）與核膜的崩解和重建密切相關(guān)四、核纖層與核膜的崩解和重建密切相關(guān)細(xì)胞間期核分裂前期分裂末期分裂早末期核纖層蛋白磷酸化核纖層蛋白去磷酸化核膜小泡融合核纖層與染色質(zhì)凝集成染色體相關(guān)第三節(jié)染色質(zhì)染色質(zhì)的化學(xué)組成一染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)二常染色質(zhì)和異染色質(zhì)三染色質(zhì)核膜核仁染色質(zhì)核基質(zhì)間期細(xì)胞核粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體核孔復(fù)合體染色質(zhì)與染色體間期：染色質(zhì)分裂期：染色體一種物質(zhì)的兩種形態(tài)（一）染色質(zhì)DNA一、染色質(zhì)的化學(xué)組成單位長度重復(fù)次數(shù)數(shù)量高度重復(fù)序列>100bp幾十至幾千次10%～60%中度重復(fù)序列<500bp或>1000bp幾十至幾千次20%單拷貝序列750～2000bp一個或幾個40～80%表：真核細(xì)胞基因組DNA的種類DNA是遺傳信息的載體真核細(xì)胞每條未復(fù)制的染色體均由一條線型DNA分子構(gòu)成DNA分子DNA分子一條功能性的染色質(zhì)DNA分子必須能夠進行自我復(fù)制多個復(fù)制源序列DNA分子多個復(fù)制源序列一個著絲粒序列一條功能性的染色質(zhì)DNA分子必須能夠進行自我復(fù)制DNA分子兩個端粒序列多個復(fù)制源序列一個著絲粒序列一條功能性的染色質(zhì)DNA分子必須能夠進行自我復(fù)制DNA分子兩個端粒序列多個復(fù)制源序列一個著絲粒序列一條功能性的染色質(zhì)DNA分子必須能夠進行自我復(fù)制（二）染色質(zhì)蛋白質(zhì)一、染色質(zhì)的化學(xué)組成1、組蛋白質(zhì)2、非組蛋白質(zhì)3、核糖核酸可與酸性DNA非特異性緊密結(jié)合。1、核小體組蛋白：H2A、H2B、H3、H4；特點分類2、連接蛋白：H11、組蛋白真核細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，是構(gòu)成染色質(zhì)的主要成分含有賴氨酸、精氨酸，帶正電荷，屬堿性蛋白1、組蛋白組蛋白核心八聚體DNAH1組蛋白核小體連接DNA：60bp組蛋白的修飾Me：甲基化Ac：乙?；M蛋白甲基化甲基化：無轉(zhuǎn)錄活性去甲基化：有轉(zhuǎn)錄活性組蛋白乙?；阴；河修D(zhuǎn)錄活性去乙?；簾o轉(zhuǎn)錄活性特點

含有天冬氨酸、谷氨酸，帶負(fù)電荷，屬酸性蛋白質(zhì)數(shù)量少，但種類多，具有種屬和組織特異性非組蛋白中含有很多種酶，與DNA特異性結(jié)合2、非組蛋白H1核小體非組蛋白DNA組蛋白核心特點功能②可與染色體上特異的DNA序列結(jié)合，協(xié)助DNA分子折疊①參與維持染色體的結(jié)構(gòu)，催化酶促反應(yīng)③參與啟動DNA復(fù)制，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄2、非組蛋白

含有天冬氨酸、谷氨酸，帶負(fù)電荷，屬酸性蛋白質(zhì)數(shù)量少，但種類多，具有種屬和組織特異性非組蛋白中含有很多種酶，與DNA特異性結(jié)合（一）一級結(jié)構(gòu)——核小體二、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)組蛋白核心八聚體

核小體（146bp堿基對）連接者DNA（60bp堿基對）=10nm壓縮7倍（二）二級結(jié)構(gòu)——30nm纖維=30nm壓縮6倍二、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)組蛋白核心H1DNA核小體30nm纖維組蛋白核心H1DNA30nm10nm壓縮7倍壓縮6倍二、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)DNA核小體30nm纖維（三）三級結(jié)構(gòu)——超螺線管=0.4um壓縮40倍二、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)組蛋白30nm纖維核小體超螺線管染色體（三）三級結(jié)構(gòu)——袢環(huán)結(jié)構(gòu)二、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)30nm纖維30nm纖維由非組蛋白構(gòu)成染色體骨架由螺線管形成DNA放射環(huán)。約106微帶沿縱軸排列形成染色單體。一個平面上有18個放射環(huán)，結(jié)合在核骨架上形成微帶。染色體骨架-放射環(huán)模型DNA總共壓縮了8400倍染色質(zhì)壓縮成染色體的過程一級結(jié)構(gòu)核小體壓縮7倍二級結(jié)構(gòu)30nm纖維

壓縮6倍三級結(jié)構(gòu)超螺線管壓縮40倍四級結(jié)構(gòu)染色單體壓縮5倍常染色質(zhì)(euchromatin）異染色質(zhì)(heteochromatin)又稱為伸展染色質(zhì)、功能性染色質(zhì)位于核的內(nèi)部、結(jié)構(gòu)疏松處于伸展?fàn)顟B(tài)、染色淺、具有轉(zhuǎn)錄活性。又稱為濃縮染色質(zhì)、非功能性染色質(zhì)位于核的邊緣、螺旋化程度高、染色深、轉(zhuǎn)錄功能不活躍。三、常染色質(zhì)和異染色質(zhì)常染色質(zhì)異染色質(zhì)三、常染色質(zhì)和異染色質(zhì)異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)：指在整個細(xì)胞周期中都處于凝縮狀態(tài)的染色質(zhì)，不具有轉(zhuǎn)錄活性。兼性異染色質(zhì)：指在特定細(xì)胞的一定發(fā)育階段所具有的凝縮狀態(tài)的染色質(zhì)。如X染色質(zhì)。三、常染色質(zhì)和異染色質(zhì)形態(tài)：姐妹染色單體（sisterchromatid）姐妹染色單體著絲粒結(jié)構(gòu)：著絲粒（主縊痕）端粒染色體臂

次級縊痕隨體端粒長臂短臂端粒姐妹染色單體第四節(jié)染色體形態(tài)與結(jié)構(gòu)形態(tài)：姐妹染色單體（sisterchromatid）姐妹染色單體著絲粒次縊痕結(jié)構(gòu)：著絲粒（主縊痕）端粒染色體臂次級縊痕隨體長臂短臂形態(tài)與結(jié)構(gòu)第四節(jié)染色體隨體形態(tài)與結(jié)構(gòu)第四節(jié)染色體第五節(jié)核仁核仁的超微結(jié)構(gòu)一核仁的功能二均勻、無包膜的球體一般1-2個，有時多個蛋白質(zhì)合成旺盛細(xì)胞核仁較大和數(shù)目較多，反之核仁很小或缺如。位置通常不固定“核仁趨邊”現(xiàn)象第五節(jié)核仁核仁染色質(zhì)核基質(zhì)間期細(xì)胞核光學(xué)顯微鏡下細(xì)胞核仁形態(tài)第五節(jié)核仁電鏡下細(xì)胞核仁形態(tài)第五節(jié)核仁主要成分3、DNA：

占8%，主要為rDNA（編碼rRNA的基因）2、RNA：占10%rRNA，與蛋白質(zhì)結(jié)合成核糖核蛋白第五節(jié)核仁1、蛋白質(zhì)：占80%，組蛋白、非組蛋白、核糖體蛋白、

與DNA、RNA合成有關(guān)的酶類一、核仁的超微結(jié)構(gòu)致密纖維組分顆粒成分纖維中心核周邊異染色質(zhì)核仁基質(zhì)核被膜低電子密度（一）纖維中心圓形結(jié)構(gòu)體是rDNA存在部位一、核仁的超微結(jié)構(gòu)纖維中心致密纖維組分顆粒成分核仁周圍染色質(zhì)(NAC)：包圍在核仁周圍的異染色質(zhì)。核仁內(nèi)染色質(zhì)(INC)：伸入核仁內(nèi)的常染色質(zhì)，載有rRNA基因（rDNA）核仁相隨染色質(zhì)核膜核仁核仁相隨染色質(zhì)一、核仁的超微結(jié)構(gòu)核膜核仁核仁相隨染色質(zhì)每一個rDNA（rRNA基因）的袢環(huán)稱為一個核仁組織者(nucleolarorganizer)。人類rDNA分布在10條染色體上，分別是13、14、15、21、22號。它們共同構(gòu)成的區(qū)域稱為核仁組織區(qū)。一、核仁的超微結(jié)構(gòu)是核仁內(nèi)電子密度最高的區(qū)域

是活躍的進行rRNA合成的區(qū)域，還存在一些特異的RNA結(jié)合蛋白由致密的纖維構(gòu)成環(huán)形或半圓形一、核仁的超微結(jié)構(gòu)（二）致密纖維組分纖維中心致密纖維組分顆粒成分正在加工、成熟的核糖體亞單位前體顆粒是由rRNA和蛋白質(zhì)組成的核糖核蛋白顆粒一、核仁的超微結(jié)構(gòu)（三）顆粒成分纖維中心致密纖維組分顆粒成分電子密度低的無定型物質(zhì)與核基質(zhì)屬同一種物質(zhì)一、核仁的超微結(jié)構(gòu)（四）核仁基質(zhì)核周邊異染色質(zhì)核仁基質(zhì)核被膜二、核仁的功能（一）rRNA的合成、加工和成熟小亞基大亞基（二）核糖體亞單位的組裝核仁隨細(xì)胞周期的進行而呈現(xiàn)周期性變化（形成和消失）。間期細(xì)胞有1~2個或多個核仁。分裂前期染色質(zhì)濃縮、rRNA合成停止，rDNA袢環(huán)逐漸縮回到染色體，核仁縮小繼而消失。細(xì)胞分裂末期核仁組織者染色體解旋，rDNA伸展成袢環(huán)，在酶的作用下合成rRNA，經(jīng)積累和包裝rDNA袢環(huán)周圍又組建成新的核仁。核仁(有)核仁(消失)核仁(再現(xiàn))二、核仁的功能（三）核仁周期當(dāng)細(xì)胞受損傷時，會導(dǎo)致rRNA的轉(zhuǎn)錄受抑制，進而減少核糖體的裝配，使細(xì)胞活動停止或引起細(xì)胞凋亡，所以核仁可作為細(xì)胞應(yīng)激感受器，使受損細(xì)胞停止增值，否則將會癌變二、核仁的功能（四）核仁與細(xì)胞應(yīng)激第六節(jié)核基質(zhì)核基質(zhì)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成一核基質(zhì)的生物學(xué)功能二又稱核骨架（nuclearskeleton）是一個以非組蛋白為主構(gòu)成的纖維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。第六節(jié)核基質(zhì)間期細(xì)胞核核仁染色質(zhì)核基質(zhì)一、核基質(zhì)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成1、核基質(zhì)蛋白：核基質(zhì)上DNA袢環(huán)的結(jié)合蛋白2、Nuc2+蛋白：在染色體分離有關(guān)3、核內(nèi)肌動蛋白