细胞生物学：细胞核 (nucleus)

1、 细胞核细胞核 (nucleus)细胞遗传与代谢的调控信息中心；细胞遗传与代谢的调控信息中心；真核细胞的重要标志；其结构和功真核细胞的重要标志；其结构和功能异常经常会导致各种疾病。能异常经常会导致各种疾病。 间期核间期核核膜核膜染色质染色质核仁核仁核基质核基质(核骨架核骨架) NP=Vc-VnVn。常以核质比或核质指数来估算核的常以核质比或核质指数来估算核的大小。一般正常细胞大小。一般正常细胞NP0.3-0.5，分，分裂期细胞裂期细胞NP0.5，衰老细胞，衰老细胞NP105）。）。3种构型：种构型：B-DNA；Z-DNA；A-DNA。3种关键序列：种关键序列：(p154)复制源序列复制源序列着

2、丝粒序列着丝粒序列端粒序列端粒序列 1. 染色体染色体(染色质染色质)DNAThree DNA conformations B型型DNA(右手双螺旋右手双螺旋DNA)，活性最高的，活性最高的DNA构象；构象； A型型DNA，B型型DNA的重要变构形式，仍有活性；的重要变构形式，仍有活性； Z型型DNA，左手，左手螺旋，螺旋，B型型DNA的另一种变构形式，活性明显降低。的另一种变构形式，活性明显降低。 2. histone non-histoneH1、核小体组蛋白、核小体组蛋白（H2A、H2B、H3、H4），属碱性蛋白。），属碱性蛋白。参与染色体的构建；维参与染色体的构建；维持染色体结构；持染色

3、体结构；可与带可与带负电荷的负电荷的DNA结合，结合，并并抑制其复制和转录。抑制其复制和转录。属酸性蛋白。属酸性蛋白。能特异性解除组蛋白对能特异性解除组蛋白对DNA的抑制作用，参的抑制作用，参与基因的表达调控；与基因的表达调控；帮帮助助DNA折叠。折叠。二、染色体的构建二、染色体的构建1. 核小体核小体 (nuclesome) ：直径：直径10nm，包括，包括200bpDNA、组蛋白八聚体及一分子、组蛋白八聚体及一分子H1。核心：核心：(H2A、H2B、H3、H4)2， 146bpDNA缠绕缠绕1.75圈圈连接部连接部DNA：60bp，结合，结合H1核小体链核小体链(串珠链串珠链)，染色质的一

4、级结构，染色质的一级结构2. 染色体支架染色体支架-放射环结构与模型放射环结构与模型(袢环模型袢环模型)1) 核小体链核小体链2) 螺线管：螺线管：外外径径30nm，内径，内径10nm ，6个核小体绕成一个螺个核小体绕成一个螺旋而成。染色质的二级结构。旋而成。染色质的二级结构。 3) 袢环：袢环：直径直径300nm，螺线管折叠形成，其基部与非组蛋白，螺线管折叠形成，其基部与非组蛋白的染色体骨架连接。染色质的三级结构。的染色体骨架连接。染色质的三级结构。4) 微带：微带：每每18个袢环呈放射平面排列形成。染色质的高级结个袢环呈放射平面排列形成。染色质的高级结构或四级结构。构或四级结构。5) 染色

5、单体：染色单体：直径直径700nm，每一个单体约含，每一个单体约含106个微带。个微带。DNA链被压缩近链被压缩近10000倍倍nsolenoid示螺线管结构示螺线管结构nucleosomes (10nm)condensed form (30 nm)(染色体支架染色体支架)HeLa细胞中期染色体骨架细胞中期染色体骨架（DNA放射环的根部结合在染色体骨架上）放射环的根部结合在染色体骨架上）染色体支架染色体支架（非组蛋白）（非组蛋白）袢环（袢环（直径直径30nm30nm螺旋管）螺旋管）123456789101112131415161718微微 带带一条染色单体约有一条染色单体约有10106 6个微

6、带个微带。染色单体染色单体着丝点着丝点着丝点丝着丝点丝三、常染色质三、常染色质(euchromatin)和和异染色质异染色质(heterochromatin)位于核中央，位于核中央，结构疏结构疏松，松，直径直径10nm的的纤维，纤维，染色浅，转染色浅，转录功能活跃。录功能活跃。紧贴核纤层内面，紧贴核纤层内面，结构紧结构紧密，密，直径直径30nm的纤的纤维维，染色深，一般无转，染色深，一般无转录活性。录活性。结构异染色质：结构异染色质：位于染色体端粒、着丝粒、位于染色体端粒、着丝粒、次镒痕次镒痕及染色体臂的某些节段及染色体臂的某些节段。兼性异染色质：兼性异染色质：在某些细胞类型或一定的发在某些细

7、胞类型或一定的发育阶段，原来的常染色质转变为异染色质，育阶段，原来的常染色质转变为异染色质，或相反。或相反。雌性哺乳类体细胞核内，胚胎发育前雌性哺乳类体细胞核内，胚胎发育前16天，两条天，两条X染色体都有转录活性。染色体都有转录活性。之后，其中一条之后，其中一条X染色体异染色质化染色体异染色质化(异固缩异固缩)，失活。，失活。实现剂量补偿，如实现剂量补偿，如G6PD基因，位基因，位Xq28。染色质通过紧密折叠压缩可能是关闭基因活性的一染色质通过紧密折叠压缩可能是关闭基因活性的一种途径。种途径。X染色质染色质(barr body,巴氏小体巴氏小体)barr body多形核白细胞的核内，多形核白细

8、胞的核内，X染色质形成特殊的染色质形成特殊的“鼓槌鼓槌”结结构构口腔粘膜上皮细胞中的口腔粘膜上皮细胞中的X染染色质色质紧贴在细胞核膜内表面，紧贴在细胞核膜内表面，深染。深染。兼性异染色质：兼性异染色质：n如血红蛋白如血红蛋白链基因在胎儿期是异染色质，链基因在胎儿期是异染色质，在成人期是常染色质。在成人期是常染色质。n血红蛋白基因在红细胞中是常染色质，血红蛋白基因在红细胞中是常染色质，在其它细胞中是异染色质。在其它细胞中是异染色质。四、中期染色体的形态结构四、中期染色体的形态结构 姐妹染色单体姐妹染色单体染色体的四种类型染色体的四种类型核仁组织区核仁组织区：控制间期核仁形成的染色质控制间期核仁形

9、成的染色质部分，即部分，即rRNA基因基因(rDNA)，位于有随体，位于有随体染色体染色体(人类人类13、14、15、21、22号号)的的次缢痕处。次缢痕处。 （p154）核仁（核仁（nucleolus） 见于间期的细胞核内，海绵状球体见于间期的细胞核内，海绵状球体, , 无外界膜包围，一般无外界膜包围，一般1-2个，也有多达个，也有多达3-5个的。核仁的形状、大小、数量、位置等个的。核仁的形状、大小、数量、位置等因细胞种类和生理状态而异。一般蛋白质因细胞种类和生理状态而异。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，反之核仁很小或缺如。数

10、目较多的核仁，反之核仁很小或缺如。 核仁在分裂前期消失，分裂末期又重核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出现。新出现。 核仁的主要功能是转录核仁的主要功能是转录rRNA和组装核和组装核糖体单糖体单位。位。一、核仁的化学组成和超微结构一、核仁的化学组成和超微结构纤维中心纤维中心(FC) ：主要成分为主要成分为rDNA密集纤维区密集纤维区(DFC) ：rDNA rRNA RNP颗粒区颗粒区(GC) ：不同加工阶段的不同加工阶段的RNP 核糖体前体核糖体前体基质基质转录转录电镜下的核仁电镜下的核仁BHK-21细胞核仁的电镜照片细胞核仁的电镜照片银颗粒示银颗粒示rRNA转录部位转录部位二、核仁周期二、核

11、仁周期1. 有丝分裂前期：染色质有丝分裂前期：染色质 染色体染色体, rDNA停止转录，核仁消失。停止转录，核仁消失。2. 有丝分裂末期：染色体有丝分裂末期：染色体 染色染色质，质，rDNA转录为转录为rRNA，核仁出现。，核仁出现。凝集凝集去凝集去凝集三、核仁的功能三、核仁的功能1. rRNA的合成、加工成熟的合成、加工成熟rDNA：包括包括28S、18S、5.8S rRNA基因基因及间隔顺序，高度串联重复，转录时呈及间隔顺序，高度串联重复，转录时呈圣诞树样结构单位。圣诞树样结构单位。 rDNA 前体前体rRNA 28S、18S、5.8S rRNA转录转录 核酸酶核酸酶rRNA基因的结构基因

12、的结构核仁致密纤维区核仁致密纤维区人间期细胞核仁组织区含有人间期细胞核仁组织区含有rRNA基因的基因的10个染色个染色体袢环延伸进入并簇集在核仁（引自体袢环延伸进入并簇集在核仁（引自B.Alberts） 人类有人类有5对染色体对染色体(13、14、15、21、22号号)含有核仁组织者含有核仁组织者2. 核糖体的组装核糖体的组装18S rRNA+蛋白质蛋白质小亚基前体小亚基前体28S、5.8S rRNA+蛋白质蛋白质 大亚基前体大亚基前体其它核其它核DNA 5S rRNA核孔运输核孔运输核糖体核糖体转录转录5SrRNA通常定位在常染色体，合成后通常定位在常染色体，合成后被转运至核仁内参与大亚基的装配被转运至核仁内参与大亚基的装配 （六）细胞核复习题（六）细胞核复习题n基本概念：核输入信号、核纤层、核基基本概念：核输入信号、核纤层、核基质质(核骨架核骨架)、核小体、核小体、 X染色质、核仁组染色质、核仁组织区、织区、rDNAn核孔复合体的结构模型及主动运输核孔复合体的结构模型及主动