醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 第8講細(xì)胞核

第八章

細(xì)胞核1大?。褐睆綖?-10μm核質(zhì)比=細(xì)胞核體積/細(xì)胞質(zhì)體積形態(tài)：通常為圓形或橢圓形淋巴結(jié)H.E.染色圖片細(xì)胞核電鏡圖片DAPI染色2數(shù)量：通常為單個(gè)核位置：常居中肌細(xì)胞（多核、桿狀）脂肪細(xì)胞（核居邊）成熟紅細(xì)胞（無核）中性粒細(xì)胞（分葉狀）3間期核的基本結(jié)構(gòu)核膜Nuclearmembrane

核被膜Nuclearenvelope核仁Nucleolus染色質(zhì)Chromatin核基質(zhì)Nuclearmatrix4內(nèi)容提要核膜染色質(zhì)染色體核仁核基質(zhì)細(xì)胞核的功能細(xì)胞核與疾病5核膜Nuclearmembrane（核被膜Nuclearenvelope）：位于間期細(xì)胞核的最外層，是細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核之間的界膜，使細(xì)胞核成為相對獨(dú)立的體系。一、蛋白質(zhì)與脂類是核膜重要組成成分蛋白質(zhì)(65%~75%)，脂質(zhì)次之，還有少量DNA和RNA

蛋白質(zhì)：核膜含有20多種蛋白質(zhì)，分子量為16KD~160KD，包括組蛋白、基因調(diào)節(jié)蛋白、DNA/RNA聚合酶、電子傳遞有關(guān)酶類。核膜所含酶類和脂類都與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)類似，但含量有差別。核膜6二、核膜是不對稱的雙層膜結(jié)構(gòu)外膜

outernuclearmembrane內(nèi)膜

innernuclearmembrane核周隙

perinuclearspace核孔/核孔復(fù)合體

nuclearpore/nuclearporecomplex核纖層

nuclearlamina兩層膜厚度一樣，7.5nm核膜7核膜8外膜粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)膜核纖層（一）外膜與糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連續(xù)外核膜與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，其表面也常附著核糖體——粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特化區(qū)域，參與了某些蛋白質(zhì)的合成。外核膜胞質(zhì)面與中間纖維，微管等成分相連——核定位。（二）內(nèi)核膜表面光滑包圍核質(zhì)內(nèi)核膜表面光滑，下面與一層致密的纖維網(wǎng)絡(luò)——核纖層緊密相連。核膜9核周隙核孔（三）核周隙為內(nèi)、外核膜之間的緩沖區(qū)內(nèi)外核膜之間的空隙寬20~40nm，與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相通，含有多種蛋白質(zhì)和酶。（四）核孔復(fù)合體是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)核孔（nuclearpore）是內(nèi)外膜的融合之處形成環(huán)狀的開口。核孔數(shù)量、密度跟細(xì)胞類型、核功能狀態(tài)有關(guān)代謝約活躍的細(xì)胞核孔密度越大。多種核孔蛋白以特定方式排列形成核孔復(fù)合體（nuclearporeComplex，NPC）核膜10Cytoplasmicface（胞質(zhì)面）核孔胞質(zhì)面電鏡及掃描電鏡照片核膜11Nuclearface（核質(zhì)面）核膜12電鏡下的核孔復(fù)合體核膜13捕魚籠式核孔復(fù)合體模型：①胞質(zhì)環(huán)cytoplasmicring：核孔外邊緣，與外核膜相連；環(huán)上有8條細(xì)長纖維對稱分布，伸向細(xì)胞質(zhì)（胞質(zhì)纖維）②核質(zhì)環(huán)nuclearring：核孔內(nèi)邊緣，與內(nèi)核膜相連；環(huán)上也有8條纖維伸向核質(zhì)（核纖維），纖維末端形成小環(huán)，構(gòu)成“核籃”nuclearbasket③輻spoke：是核孔邊緣伸向核孔中心的輻射狀八重對稱結(jié)構(gòu)，把胞質(zhì)環(huán)、核質(zhì)環(huán)和中央栓連接在一起。④中央栓centralplug/granule：位于核孔中央，呈棒狀、顆粒狀，可能參與核-質(zhì)交換；并非存在于所有核孔復(fù)合體中，可能是正通過核孔的被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)。核膜14核質(zhì)環(huán)胞質(zhì)顆粒胞質(zhì)環(huán)輻中央栓胞質(zhì)纖維核纖層核纖維核膜15環(huán)狀亞單位腔內(nèi)亞單位柱狀亞單位核籃輻——連接胞質(zhì)環(huán)、核質(zhì)環(huán)及中央栓，含三個(gè)結(jié)構(gòu)域核籃——由核質(zhì)環(huán)、核纖維及末端小環(huán)形成核膜16核孔復(fù)合體蛋白可分為兩類：穿膜蛋白及外周蛋白核膜17gp210代表一類結(jié)構(gòu)性穿膜蛋白：第一個(gè)被鑒定出來的核孔復(fù)合體蛋白，位于核膜的“孔膜區(qū)”，為N連接甘露糖殘基寡糖修飾，在錨定核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)上起重要作用。a.介導(dǎo)核孔復(fù)合體與核被膜的連接，為核孔復(fù)合體裝配提供起始位點(diǎn)。b.在內(nèi)外膜融合形成核孔中起重要作用。c.在核質(zhì)交換功能活動中起作用。p62代表一類功能性的核孔復(fù)合體蛋白：它帶有O連接N－乙酰葡萄糖胺殘基寡糖修飾。分兩個(gè)結(jié)構(gòu)域：N端區(qū)：具有FXFG形式的重復(fù)序列，直接參與核質(zhì)交換。C端區(qū)：具有疏水性的七肽重復(fù)序列，適合形成α-螺旋。與其他核孔復(fù)合體蛋白成分相互作用,將p62分子穩(wěn)定到核孔復(fù)合體上，為其N端進(jìn)行核質(zhì)交換活動提供支持。核膜18（五）核纖層是緊貼內(nèi)核膜的纖維蛋白網(wǎng)核纖層（nuclearlamina）位于內(nèi)核膜下，由高電子密度纖維蛋白——核纖層蛋白構(gòu)成，包括laminA、laminB、laminC。laminB與核內(nèi)膜上的鑲嵌蛋白結(jié)合laminA和laminC連接laminB及染色質(zhì)纖維核纖層蛋白還可以與核基質(zhì)中的蛋白質(zhì)形成聯(lián)接。核纖層——染色質(zhì)——一般厚度為10-20nm核膜19核纖層蛋白是一類中間纖維，具有與其他中間纖維蛋白同源的α螺旋區(qū)氨基酸序列。201，核纖層參與核膜的崩解和重建2，核纖層與染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能核纖層與染色質(zhì)特異地緊密結(jié)合，阻止染色質(zhì)的螺旋化，保持高度有序的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。3，核纖層與細(xì)胞核的構(gòu)建核纖層與內(nèi)膜的鑲嵌蛋白及核基質(zhì)相互連接，組成核的支架，維持核孔的位置和核膜的形狀。4，核纖層與DNA的復(fù)制沒有核纖層的參與無法進(jìn)行DNA的復(fù)制。核膜21間期前期，Lamin磷酸化解聚，核膜破裂末期前段末期后段，Lamin去磷酸化聚合，核膜形成核膜的崩解和重建22三、核膜將核質(zhì)與胞質(zhì)分隔并控制核質(zhì)間的物質(zhì)交換（一）核膜為基因表達(dá)提供了時(shí)空隔離屏障（二）核膜參與了生物大分子的合成（三）核膜控制著核質(zhì)間的物質(zhì)交換小分子的被動擴(kuò)散大分子的高度選擇性主動運(yùn)輸1、親核蛋白的核輸入2、RNA及核糖體亞基的核輸出核膜爪蟾卵母細(xì)胞中膠體金顆粒標(biāo)記的核質(zhì)蛋白與胞質(zhì)纖維（CF）結(jié)合從胞外環(huán)通過核孔（NP）23核膜核質(zhì)蛋白有選擇地通過核孔復(fù)合體24親核蛋白通過核孔復(fù)合體轉(zhuǎn)運(yùn)入核的過程示意圖核定位序列（nuclearlocalizationsequence，NLS）——含4-8個(gè)氨基酸的短肽序列（富含Arg、Lys、Pro等堿性氨基酸）核膜25內(nèi)容提要核膜染色質(zhì)染色體核仁核基質(zhì)細(xì)胞核的功能細(xì)胞核與疾病26染色質(zhì)chromatin和染色體chromosome是細(xì)胞核內(nèi)同一物質(zhì)在細(xì)胞周期不同時(shí)相的不同表現(xiàn)形態(tài)。一、DNA及組蛋白是組成染色質(zhì)的主要成分

DNA和組蛋白兩者的比例約1:1，還有少量非組蛋白和RNA（一）染色質(zhì)中的DNA儲存遺傳信息除少數(shù)病毒外，所有生物的遺傳物質(zhì)均為DNA單一序列

uniquesequence——編碼功能基因重復(fù)序列：中度重復(fù)序列middlerepetitivesequence——調(diào)控作用及rRNA，tRNA等的編碼。高度重復(fù)序列highlyrepetitivesequence——不能轉(zhuǎn)錄，起連接間隔作用，可能參與染色體聯(lián)會。染色質(zhì)27

（二）組蛋白是染色質(zhì)中的主要結(jié)構(gòu)蛋白組蛋白(histone)是一組等電點(diǎn)大于10.0的堿性蛋白質(zhì)，富含帶正電荷的堿性氨基酸（賴氨酸和精氨酸）可與帶負(fù)電荷呈酸性的DNA緊密結(jié)合根據(jù)精氨酸/賴氨酸比值，組蛋白分為5種：H1、H2A、H2B、H3、H4核小體組蛋白（H2A、H2B、H3、H4）協(xié)助DNA卷曲形成核小體，高度保守連接組蛋白（H1組蛋白）構(gòu)成核小體間的連接，有種屬及組織特異性染色質(zhì)28組蛋白在S期（細(xì)胞分裂的合成期）于胞質(zhì)中合成后轉(zhuǎn)入核內(nèi)，協(xié)助DNA折疊包裝成染色體，并保護(hù)DNA不被酶消化組蛋白可通過甲基化、乙?；?，來抑制或激活某些基因的轉(zhuǎn)錄，參與基因的調(diào)控。染色質(zhì)抑制組蛋白的乙?；?，提高誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPScell)的形成29（三）非組蛋白能從多方面影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能帶負(fù)電荷的酸性蛋白質(zhì)，富含天冬氨酸、谷氨酸等分子量15-100kD主要參與：1.染色體的構(gòu)建，幫助DNA分子進(jìn)一步盤旋，作為染色質(zhì)支架；2.啟動DNA復(fù)制，如啟動蛋白、DNA聚合酶、引物酶等；3.調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，如一些基因的轉(zhuǎn)錄因子。染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因表達(dá)30二、間期細(xì)胞核中存在兩種不同狀態(tài)的染色質(zhì)染色質(zhì)常染色質(zhì)異染色質(zhì)所處細(xì)胞周期間期間期對堿性染料染色著色淺著色深結(jié)構(gòu)螺旋化程度較低凝縮，致密DNA構(gòu)成單一序列少量中度重復(fù)序列高度重復(fù)序列基因轉(zhuǎn)錄活躍無轉(zhuǎn)錄活性核中的位置均勻分布，核中央核周分類無結(jié)構(gòu)性異染色質(zhì)兼性異染色質(zhì)對核酸酶反應(yīng)敏感，易被降解不易降解S期復(fù)制早復(fù)制晚復(fù)制、早凝縮在染色體的位置染色體臂著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕31兼性異染色質(zhì)在某些細(xì)胞類型、一定發(fā)育階段，由常染色質(zhì)凝聚并喪失轉(zhuǎn)錄活性，而變成的異染色質(zhì)。如巴氏小體(Barrbody)，分化細(xì)胞中的某些染色質(zhì)。染色質(zhì)32三、染色質(zhì)經(jīng)有序折疊包裝形成染色體R.Kornberg發(fā)現(xiàn)用核酸酶消化染色質(zhì)，得到大約200bp的片段；而如果用核酸酶處理裸露的DNA分子，會得到長度不等的隨機(jī)降解片段；他以此實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在1974年，建立了核小體模型。染色質(zhì)33（一）核小體為染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位

——染色體組裝的一級結(jié)構(gòu)核小體nucleosome為直徑10nm的圓盤狀顆粒，每個(gè)組蛋白八聚體外纏繞1.75圈DNA，長146bp，另有1條60bp左右的連接DNA，其上結(jié)合H1。染色質(zhì)34X光衍射觀察核小體染色質(zhì)35（二）核小體進(jìn)一步螺旋形成螺線管構(gòu)成染色質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)大多數(shù)染色質(zhì)以一種直徑30nm的染色質(zhì)纖維形式存在核小體在H1組蛋白參與下，形成的一種更緊密的結(jié)構(gòu)，叫螺線管（solenoid），是染色質(zhì)組裝的二級結(jié)構(gòu)螺線管是核小體串珠結(jié)構(gòu)盤旋纏繞形成的中空管狀結(jié)構(gòu)，每圈螺線管有6個(gè)核小體，外徑30nm，內(nèi)徑10nm組蛋白H1分子位于螺線管內(nèi)部，對螺線管的穩(wěn)定起重要作用螺線管使核小體壓縮了6倍染色質(zhì)36染色體二級結(jié)構(gòu)——螺線管染色質(zhì)37（三）染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)尚存在爭議1.染色體多級螺旋模型30nm螺線管進(jìn)一步螺旋化，形成直徑約0.2~0.4μm的圓筒狀結(jié)構(gòu)，稱：超螺線管supersolenoid；該過程螺線管結(jié)構(gòu)被壓縮了近40倍，超螺線管是染色質(zhì)包裝的三級結(jié)構(gòu)；超螺線管進(jìn)一步螺旋折疊，形成染色體的四級結(jié)構(gòu)——染色單體，此過程超螺線管被壓縮了5倍根據(jù)多級螺旋化模型，從DNA到染色體，經(jīng)過四級包裝，DNA長度被壓縮了共8400倍（7×6×40×5＝8400倍）染色質(zhì)38染色質(zhì)392.染色體支架——放射環(huán)結(jié)構(gòu)模型30nm的螺線管纖維折疊形成袢環(huán)，沿染色體縱軸由中央向周圍伸出，形成放射環(huán)；每個(gè)袢環(huán)包括核小體315個(gè)，每18個(gè)袢環(huán)呈放射狀排列于同一平面上，并結(jié)合在核骨架上，形成微帶

miniband；微帶是染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的組成單位，微帶是染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的組成單位，約106個(gè)微帶沿縱軸排列形成染色單體。染色質(zhì)40袢環(huán)結(jié)構(gòu)域染色質(zhì)41染色質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)：核小體染色質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)：螺線管染色質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)：超螺線管/袢環(huán)染色質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)：染色單體DNA長度共壓縮了約8400倍!染色質(zhì)42內(nèi)容提要核膜染色質(zhì)染色體核仁核基質(zhì)細(xì)胞核的功能細(xì)胞核與疾病43一、中期染色體具有比較穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)（一）著絲粒將兩條姐妹染色單體相連每一中期染色體都是由兩條相同的染色體單體構(gòu)成，兩條單體之間在著絲粒相連，稱為姐妹染色單體。染色體染色單體次縊痕短臂（p）長臂（q）隨體常染色質(zhì)區(qū)異染色質(zhì)區(qū)主縊痕（初級縊痕）著絲粒

centromere：主縊痕處的染色質(zhì)部分，由高度重復(fù)序列的異染色質(zhì)組成。主縊痕primaryconstriction：中期兩條姊妹染色單體的連接處，向內(nèi)凹陷、著色較淺的縊痕。44根據(jù)著絲粒在染色體上的位置，中期染色體分為四類：①中著絲粒染色體：兩臂大致相等②亞中著絲粒染色體：兩臂長(q)短(p)不等③端著絲粒染色體：著絲粒位于染色體一端，故只有一個(gè)臂④亞端著絲粒染色體：著絲?？拷旧w的一端中著絲粒染色體亞中著絲粒染色體亞端著絲粒染色體端著絲粒染色體染色體45動粒

kinetochore：存在于主縊痕兩側(cè)的特化的圓盤狀結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)組成，是細(xì)胞分裂時(shí)紡錘絲動粒微管的附著部位。著絲粒-動粒復(fù)合體：著絲粒-動粒共同組成的一種高度有序的復(fù)合結(jié)構(gòu)，可包括三個(gè)結(jié)構(gòu)域：①動力結(jié)構(gòu)域②中心結(jié)構(gòu)域③配對結(jié)構(gòu)域染色體46①動力結(jié)構(gòu)域：位于著絲粒外表面，由動粒和纖維冠組成，是3層板狀結(jié)構(gòu)——致密的外層、低密度的中層、致密的內(nèi)層(連接染色質(zhì))②中心結(jié)構(gòu)域：動粒結(jié)構(gòu)域內(nèi)面，包括著絲粒大部分區(qū)域，含高度重復(fù)DNA；對著絲粒-動力復(fù)合體的形成和功能有重要作用③配對結(jié)構(gòu)域：中心結(jié)構(gòu)域內(nèi)表面，姊妹染色單體連接位點(diǎn)，與姊妹染色單體配對及分離關(guān)系密切；此區(qū)域兩類重要蛋白：內(nèi)著絲粒蛋白、染色單體連接蛋白。染色體47動粒著絲粒周圍異染色質(zhì)著絲粒異染色質(zhì)

動粒內(nèi)層

Interzone

動粒外層

CENP-E

Coronafiber

微管動力蛋白微管亞基在正端加上或者解離

含有多種蛋白結(jié)合到著絲粒異染色質(zhì)上

結(jié)合馬達(dá)蛋白，參與染色體運(yùn)動，從而將微管維系在動粒上作為驅(qū)動蛋白超家族成員，向微管正端移動

向微管負(fù)端移動48（二）次縊痕并非存在所有的染色體上次縊痕secondaryconstriction：是染色體上除主縊痕之外的縊縮部位，并非存在于所有染色體上；其數(shù)量、位置、大小是某些染色體的形態(tài)特征——鑒別標(biāo)記。（三）隨體是位于染色體末端的球形或棒狀結(jié)構(gòu)隨體satellite：是位于染色體末端的球形或者棒狀結(jié)構(gòu)，主要由異染色質(zhì)構(gòu)成，通過次縊痕與染色體主體相連——并非所有染色體都有；有隨體的染色體被稱為sat染色體；隨體形態(tài)、大小及在染色體的位置固定的——識別染色體的重要形態(tài)特征之一。隨體次縊痕染色體49（四）端粒是染色體末端的特化部分1938年，遺傳學(xué)家H.J.Muller用X射線處理果蠅時(shí)發(fā)現(xiàn)染色體末端很少發(fā)生缺失、倒位現(xiàn)象，推測染色體末端有特殊結(jié)構(gòu)維持染色體穩(wěn)定，稱之”端?！?。端粒

telomere：染色體末端的特化部位，富含GC的高度重復(fù)序列與蛋白質(zhì)構(gòu)成?；蚪M內(nèi)所有端粒，由相同的短串聯(lián)重復(fù)序列構(gòu)成，該重復(fù)序列具有種屬特異性。染色體50二、染色體穩(wěn)定遺傳必須具有三種主要功能序列（一）自主復(fù)制序列是DNA進(jìn)行復(fù)制的起始點(diǎn)（二）著絲粒序列保證姐妹染色單體的均等分裂（三）端粒序列在維持染色體的獨(dú)立性和穩(wěn)定性中起作用染色體51端粒的功能主要有：1）保證染色體末端的完全復(fù)制；2）形成染色體末端的保護(hù)帽；3）與細(xì)胞的衰老死亡相關(guān)；端粒由端粒酶合成，端粒酶是一種RNA及反轉(zhuǎn)錄酶活性的蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物，一般只存在于具有生殖細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞中。染色體52三、核型分析在人類染色體疾病的診斷中發(fā)揮作用核型

karyotype：是指一個(gè)體細(xì)胞中的全套中期染色體，按其大小、形態(tài)特征順序排列所構(gòu)成的圖像。核型分析：對待測細(xì)胞的核型進(jìn)行染色體數(shù)目、形態(tài)特征的分析。主要是通過對染色體進(jìn)行測量、計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分組、排隊(duì)、配對，并進(jìn)行形態(tài)分析的過程。染色體53著絲粒位置人類染色體帶型可見13,14,15,21,22號染色體具有隨體，其次縊痕處DNA序列含有rRNA基因，編碼rRNA即此處為核仁組織區(qū)染色體54鑒別染色體：普通染色和顯帶染色技術(shù)普通染色——使整條染色體著色，如Giemsa染色，不能辨別染色體，精確度不高；顯帶染色技術(shù)——將染色體經(jīng)過一定的處理，用特定染料染色，使染色體沿其長軸顯現(xiàn)出明暗或深淺相間的橫行條紋，構(gòu)成了每條染色體的帶型。如：G帶法、Q帶法、C帶法及高分辨顯帶法。顯帶染色技術(shù)可精確識別每一條染色體，還能檢測各條染色體的微小結(jié)構(gòu)變化，如缺失、易位等。染色體55G帶法C帶法Q帶法56染色體顯帶技術(shù)的重要應(yīng)用——明確鑒別任何一條染色體，甚至某一易位片段；探討遺傳病的發(fā)病機(jī)制、探索物種間的遺傳距離的差異、遠(yuǎn)緣雜交的鑒定等。染色體57四、巨型染色體是一類形態(tài)特殊、體積很大的染色體（一）燈刷染色體呈燈刷樣形態(tài)結(jié)構(gòu)燈刷染色體

lampbrushchromosome：普遍存在與魚類、兩棲類等動物卵母細(xì)胞中的形似燈刷的特殊巨大染色體。通常出現(xiàn)在卵母細(xì)胞的雙線期，兩條同源染色體交叉相連，含4條染色單體。由染色粒chromomere——深染的高密度顆粒，串聯(lián)組成染色單體的主軸，為染色單體緊密折疊區(qū)域，由主軸向兩側(cè)伸出側(cè)環(huán)，為DNA轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域。兩棲類卵母細(xì)胞中的燈刷染色體染色體58（二）多線染色體是由多條染色體組成的結(jié)構(gòu)多線染色體存在于雙翅目昆蟲幼蟲的唾液腺、腸、氣管等組織細(xì)胞中，因染色體DNA多次復(fù)制但不分離，子染色體呈平行排列相互連接在一起，由此形成體積巨大的由多條染色體組成的結(jié)構(gòu)，即多線染色體。果蠅唾液腺細(xì)胞的多線染色體染色體59內(nèi)容提要核膜染色質(zhì)染色體核仁核基質(zhì)細(xì)胞核的功能細(xì)胞核與疾病60核仁（Nucleolus）：存在于真核細(xì)胞間期核中，光鏡下為均勻、海綿狀的球體。

數(shù)量及大?。和ǔ?-2個(gè)，或多個(gè)蛋白合成旺盛的細(xì)胞核仁大如分泌細(xì)胞、神經(jīng)元等

位置：不固定生長旺盛的細(xì)胞中常趨邊。核仁61一、核仁的主要成分是核酸和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)（80%）

RNA（3-13%）

DNA（8%）酶類二、核仁是裸露無膜的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是多種成分構(gòu)成的巨大網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電鏡下可分為三個(gè)區(qū)域：纖維中心、致密纖維組分、顆粒成分致密纖維組分顆粒成分纖維中心核仁62（一）核仁結(jié)構(gòu)的纖維中心由具有rRNA基因的染色質(zhì)構(gòu)成纖維中心（fibrillarcenter，F(xiàn)C）直徑10nm，在電鏡下包埋于顆粒組分內(nèi)部的，低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)體，主要含是rRNA基因——rDNA。核仁63核仁組織者/區(qū)（nucleolarorganizer/region,NOR）每一個(gè)rRNA基因的袢環(huán)稱為一個(gè)核仁組織者。人類rRNA基因位于5條染色體上為13,14,15,21,22號染色體。核仁組織區(qū)定位在核仁染色體次縊痕部位。含有核仁組織區(qū)的染色體稱為核仁組織染色體（nucleolarorganizingchromosome）。人間期細(xì)胞核仁組織者及10條染色體的rDNA袢環(huán)模式圖核仁64（二）核仁結(jié)構(gòu)的致密纖維組分包含處于不同轉(zhuǎn)錄階段的rRNA分子致密纖維組分（densefibrillarcomponent，DFC）：由致密的纖維構(gòu)成，直徑4-10nm，長度20-40nm是核仁內(nèi)電子密度最高的區(qū)域，呈環(huán)形或半月形包圍纖維中心；主要含正在轉(zhuǎn)錄的rRNA分子、核糖體蛋白。（三）核仁結(jié)構(gòu)的顆粒組分由正在加工的rRNA及蛋白質(zhì)構(gòu)成顆粒成分（granularcomponent，GC）：呈致密的顆粒，直徑15-20nm主要由正在加工、成熟的核糖體亞單位的前體顆粒構(gòu)成，多位于核仁的外周；決定間期核仁的大小差異。核仁65

核仁基質(zhì)（nucleolarmatrix）：是核仁區(qū)內(nèi)的一些無定形蛋白質(zhì)性液體物質(zhì)，包裹著纖維中心、致密纖維組分、顆粒組分。核仁周圍染色質(zhì)（perinucleolarchromatin）：是包圍在核仁周圍的異染色質(zhì)。核仁相隨染色質(zhì)（nucleolarassociatedchromatin）：是核仁周圍染色質(zhì)與含rDNA的常染色質(zhì)的統(tǒng)稱。核仁66核膜核仁核仁解聚核仁形成G1MitosisSG2三、核仁結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)周期性動態(tài)變化核仁周期（nucleolarcycle）：在進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞中，核仁出現(xiàn)一系列結(jié)構(gòu)和功能的周期性變化。進(jìn)入有絲分裂時(shí)，核仁先變形變小，顆粒組分、纖維組分逐漸消失在周圍核質(zhì)中之后染色質(zhì)凝集，所有RNA合成停止，rDNA袢環(huán)收縮回到相應(yīng)染色體的次縊痕處中期和后期核仁消失有絲分裂末期，核仁組織者區(qū)的rDNA去凝集，重新開始轉(zhuǎn)錄，在核仁組織區(qū)附近融合成極小的核仁，進(jìn)一步融合，形成核仁核仁67小結(jié)纖維中心（FC）

——rDNA存在區(qū)域纖維中心與致密纖維組分（DFC）交界處——rRNA轉(zhuǎn)錄致密纖維組分及顆粒成分（GC）中——rRNA的加工及核糖體大小亞基裝配核仁是rRNA合成、加工及核糖體亞單位裝配的場所！核仁68

許多RNA多聚酶分子同時(shí)轉(zhuǎn)錄,轉(zhuǎn)錄方向從左到右（一）核仁是rRNA基因轉(zhuǎn)錄和加工的場所人每個(gè)基因轉(zhuǎn)錄長13000bp的初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物

——即45SrRNA。

rDNA成簇串聯(lián)重復(fù)排列，有利于RNA聚合酶Ⅰ的高效、連續(xù)運(yùn)作。新合成的rRNA沿rDNA長軸垂直分布，類似圣誕樹。四、核仁是rRNA合成和核糖體亞基裝配的場所核仁69核仁70（二）核仁是核糖體亞基裝配的場所“S”

為大分子物質(zhì)在超速離心沉降中的一個(gè)物理學(xué)單位，可間接反應(yīng)分子量的大小。

ribosome核仁核胞漿核仁7145SRNA前體化學(xué)修飾剪接由他處生成的5SrRNA并入核糖體小亞基并入核糖體大亞基降解的核苷酸序列45SrRNA的剪接核仁72真核細(xì)胞核糖體形成核糖體蛋白73內(nèi)容提要核膜染色質(zhì)染色體核仁核基質(zhì)細(xì)胞核的功能細(xì)胞核與疾病74核基質(zhì)（nuclearmatrix）/核骨架（nuclearskeleton/scaffold）狹義的概念是指真核細(xì)胞間期細(xì)胞核中除核膜、染色質(zhì)、核纖層和核仁外的部分，是一個(gè)以纖維蛋白為主構(gòu)成的纖維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；其基本形態(tài)與細(xì)胞骨架相似，與細(xì)胞骨架有一定連系。紅色部分顯示核骨架核基質(zhì)75一、核基質(zhì)是充滿整個(gè)核內(nèi)空間的纖維蛋白網(wǎng)架由3-30nm粗細(xì)不一的纖維組成，其纖維單體的直徑3-4nm。90%為蛋白質(zhì)，另含有少量RNA——維系核骨架三維結(jié)構(gòu)蛋白成分復(fù)雜，非組蛋白為主，多達(dá)200多種。分為兩類：核基質(zhì)蛋白(nuclearmatrixprotein)：各類細(xì)胞共有的蛋白成分。核基質(zhì)結(jié)合蛋白(nuclearmatrixassociatedprotein)：其組成與細(xì)胞類型、分化狀態(tài)、生理及病理狀態(tài)有關(guān)。核基質(zhì)76二、核基質(zhì)的功能涉及遺傳信息的復(fù)制和表達(dá)（一）核基質(zhì)參與DNA復(fù)制1.核基質(zhì)上錨泊DNA復(fù)制復(fù)合體2.核基質(zhì)上結(jié)合新合成的DNA3.核基質(zhì)上DNA的復(fù)制效率提高相關(guān)的證據(jù)：

DNA復(fù)制的酶類，均錨定于核骨架上，形成DNA復(fù)制復(fù)合體；

3H-TdR滲入新合成的DNA，可與核基質(zhì)共定位；在含核骨架的非洲爪蟾卵提取物中，DNA復(fù)制效率高；而在無核骨架的純化物中，則復(fù)制效率低且錯(cuò)誤多——DNA復(fù)制需要支架。核基質(zhì)77（二）核基質(zhì)參與基因轉(zhuǎn)錄和加工1.核基質(zhì)與基因轉(zhuǎn)錄活性密切相關(guān)3H-UdR滲入RNA定位在核基質(zhì)上核骨架上有RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，基因DNA只有結(jié)合在核骨架上，才能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄2.核基質(zhì)參與RNA的加工修飾核骨架可能是不均一RNA(hnRNA，mRNA前體)加工的場所polyA區(qū)可能是hnRNA在核骨架上的附著點(diǎn)核基質(zhì)78（三）核基質(zhì)參與染色體構(gòu)建染色體組裝的骨架-放射環(huán)模型：螺線管結(jié)構(gòu)折疊成的袢環(huán)結(jié)合在核骨架上——核骨架參與核內(nèi)DNA的空間構(gòu)型維持、參與DNA超螺旋化的穩(wěn)定。（四）核基質(zhì)與細(xì)胞分化相關(guān)分化程度高的細(xì)胞RNA合成能力強(qiáng)，核基質(zhì)發(fā)達(dá)核基質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能的改變，可引起對轉(zhuǎn)錄的調(diào)控，影響細(xì)胞的分化核基質(zhì)還與腫瘤有一定關(guān)系，如某些腫瘤細(xì)胞中含特異性核骨架蛋白（核骨架蛋白的改變）。核基質(zhì)79內(nèi)容提要核膜染色質(zhì)染色體核仁核基質(zhì)細(xì)胞核的功能細(xì)胞核與疾病802003年，首次繪制第一個(gè)人類基因組全序列，由30億個(gè)堿基對（basepair，bp）組成。基因組就是一個(gè)物種中所有基因的整體組成。細(xì)胞核的功能儲存DNADNA復(fù)制DNA轉(zhuǎn)錄核糖體大小亞基組裝的場所是細(xì)胞生命活動的控制中心81一、遺傳信息的貯存和復(fù)制在細(xì)胞核中進(jìn)行細(xì)胞核的功能82半保留復(fù)制（semiconservativereplication）：在以自身為模板復(fù)制產(chǎn)生的子代DNA雙鏈中，一條為親代模板鏈，一條為新合成鏈。DNA復(fù)制的特點(diǎn)：多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)上進(jìn)行的半保留，半不連續(xù)復(fù)制。細(xì)胞核的功能83岡崎片段復(fù)制叉半不連續(xù)復(fù)制——聚合酶催化合成DNA鏈的方向僅能從5’到3’端復(fù)制叉（replicationfork）：松開的兩股鏈和未松開的兩股鏈外形如“Y”字形。復(fù)制子（replicon）：復(fù)制從起始點(diǎn)開始，雙向進(jìn)行直至到終點(diǎn)所包含的DNA單位。真核生物每條染色體有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，人類基因組有104~105個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。細(xì)胞核的功能84前導(dǎo)鏈后隨鏈電鏡觀察DNA的復(fù)制細(xì)胞核的功能85端粒酶結(jié)合到未完成復(fù)制的DNA鏈上，以自身的一小段RNA為模板，通過逆轉(zhuǎn)錄酶合成延長DNA鏈，隨著DNA的延長，端粒酶脫離，新的DNA聚合酶結(jié)合到DNA上，補(bǔ)齊配對的DNA鏈。86二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程是從DNA傳遞給RNARNA酶Ⅰ：rDNA→rRNA，在核內(nèi)加工形成成熟大小亞基，在胞質(zhì)組裝成核糖體；RNA酶Ⅱ：DNA→hnRNA→mRNA，在胞質(zhì)翻譯成蛋白質(zhì)；RNA酶Ⅲ：DNA→5SrRNA、tRNA。細(xì)胞核的功能87三、損傷的DNA分子通過DNA修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)（一）光修復(fù)是最早發(fā)現(xiàn)的DNA修復(fù)方式

光修復(fù)主要是低等生物的一種修復(fù)方式，后來發(fā)現(xiàn)類似的修復(fù)酶廣泛存在于動植物中。紫外消毒作用下不能存在白光。細(xì)胞核的功能88（二）切除修復(fù)是細(xì)胞內(nèi)DNA損傷修復(fù)最重要的方式發(fā)生在DNA復(fù)制前：特異的核酸內(nèi)切酶識別切除DNA聚合酶合成新鏈DNA連接酶銜接細(xì)胞核的功能89（三）重組修復(fù)以DNA重組方式完成修復(fù)過程發(fā)生在DNA復(fù)制解鏈時(shí)，不以損傷的母鏈為模板，而以正常復(fù)制的另一鏈的子鏈為模板。損傷被稀釋但仍存在。細(xì)胞核的功能90（四）SOS修復(fù)是一種應(yīng)急性的修復(fù)方式損傷較集中而無法用切除修復(fù)或重組修復(fù)的方式彌補(bǔ)時(shí)，誘導(dǎo)產(chǎn)生一類特殊的DNA聚合酶——SOS修復(fù)酶類隨機(jī)填補(bǔ)空缺，變異大。細(xì)胞核的功能91新型的基因編輯載體TALEN和CRISPR/Cas9（了解）核酸酶切除DNA，隨后體內(nèi)的SOS修復(fù)隨機(jī)產(chǎn)生不同的堿基序列，可引起突變92內(nèi)容提要核膜染色質(zhì)染色體核仁核基質(zhì)細(xì)胞核的功能細(xì)胞核與疾病93一、細(xì)胞核異常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切腫瘤細(xì)胞的核變化--代謝旺盛的狀態(tài)：高核質(zhì)比結(jié)構(gòu)異常：外形不規(guī)則，表面突出或向內(nèi)凹陷，出現(xiàn)多倍體核膜增厚，核仁增大變多，合成活躍，核孔數(shù)目增加染色質(zhì)多聚集在近核膜處，并呈粗顆?；驁F(tuán)塊狀，分布不均組蛋白磷酸化程度增加，降低其與DNA的結(jié)合，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄細(xì)胞核與疾病94費(fèi)城染色體易位二、細(xì)胞核遺傳物質(zhì)異?？蓪?dǎo)致遺傳病發(fā)生（一）染色體異常導(dǎo)致染色體病的發(fā)生

數(shù)目異常：整倍體畸變，非整倍體畸變——如21三體綜合征等結(jié)構(gòu)異常：易位、重復(fù)、缺失