医学细胞生物学 第八章 细胞核

医学细胞生物学 第八章 细胞核思维导图，主要内容有：概述、核膜、染色质和染色体、核仁、核基质、细胞核的功能、细胞核与疾病、英文名词。

第八章 细胞核

• 概述
  • 细胞核是真核细胞内最大最重要的结构，是遗传信息储存、复制和转录的场所，是细胞生命活动的指挥控制中心
  • 肝细胞、肾小管细胞、软骨细胞由双核；破骨细胞可有几百个核
  • 只有在间期才能看到完整的细胞和，由核膜、染色质、核仁和核基质（核骨架）等构成
• 核膜
  • 又称核被膜，是细胞核和细胞质的界膜
  • 化学组成
    • 蛋白质，包括组蛋白、基因调节蛋白、DNA/RNA聚合酶、RNA酶等
    • 脂类，胆固醇和甘油三酯含量高，卵磷脂和磷脂酰乙醇胺含量少→流动性低
    • 少量核酸
  • 结构
    • 内外层核膜
      • 不对称双层膜结构
      • 外核膜与糙面内质网连续，外表面有核糖体附着，可见中间纤维、微管形成的细胞骨架网络，固定细胞核、维持细胞核形态
      • 内核膜表面光滑包围核质，内面附着一层致密纤维蛋白网络，起支撑作用
    • 核孔复合体
      • 由多种蛋白质构成的复合结构
      • 捕鱼笼式模型
        • 胞质环
        • 核质环
        • 辐
          • 柱状亚单位
          • 球状亚单位
          • 环状亚单位
        • 中央栓
    • 核周间隙
      • 与糙面内质网腔相通，含多种蛋白质和酶类
    • 核纤层
      • 紧贴内核膜的纤维蛋白网，主要成分是核纤层蛋白（实质是中间纤维蛋白）
      • 衣架模型，B与核膜结合，A、C与B结合
      • 功能
        • 支架
        • 与核膜的崩解和重建密切相关
          • 分裂前期，核纤层蛋白被磷酸化，解离成小泡
          • 分裂末期，去磷酸化，介导核膜重建
        • 与染色质凝集成染色体有关
        • 参与DNA复制
  • 功能
    • 为基因表达提供了时空隔离屏障
    • 参与蛋白质合成（外核膜表面核糖体：抗体、少量膜蛋白)
    • 核孔复合体控制核-质之间的物质交换
• 染色质和染色体
  • 组成成分：DNA和组蛋白，也含有非组蛋白和少量的RNA
    • DNA是遗传信息的载体
      • 主要功能：携带和传递遗传信息，通过转录形成的RNA来指导蛋白质合成
      • 形式
        • 单一序列，60%，具有编码功能
        • 中度重复序列，多数不编码蛋白质，构成间隔序列；有编码功能的基因：rRNA基因、tRNA基因、组蛋白基因、核糖体蛋白基因
        • 高度重复序列，分布在端粒、着丝粒区
      • 功能序列
        • 复制源序列
        • 着丝粒序列
        • 端粒序列
    • 组蛋白是真核细胞染色质中的基本结构蛋白
      • 组成
        • 富含带正电荷的Arg和Lys等碱性氨基酸，属碱性蛋白质
        • 可与酸性DNA紧密结合（非特异性结合）
      • 分类
        • 核小体组蛋白
          • H2A、H2B、H3、H4；高度保守；无种属及组织特异性
        • 连接组蛋白
          • H1，有种属及组织特异性，起连接作用，与染色质的高级结构构建有关
    • 非组蛋白
      • 带负电荷的酸性蛋白质，富含Asp、Glu，数量远少于组蛋白
      • 有种属和组织特异性，整个细胞周期都能合成，对基因表达有调控作用
  • 类别
    • 常染色质
      • 处于功能活跃呈伸展状态
      • 是基因转录的必要条件
      • 多位于核中央
    • 异染色质
      • 处于功能惰性呈凝缩状态
      • 分类
        • 组成性异染色质
          • 又叫恒定性异染色质，是异染色质的主要类型
          • 除复制期外都凝缩，显著遗传惰性，位于着丝粒区、端粒区、次缢痕
        • 兼性异染色质
          • 高度分化细胞含量较多
      • 多位于核周近核膜处
  • 染色质组装形成染色体
    • 在化学本质上相同（同一物质）；在构型上不同；是遗传物质在细胞周期不同阶段的不同表现形式。
    • 核小体
      • 200bpDNA、8个组蛋白分子组成八聚体、一分子组蛋白H1
      • 146bpDNA缠绕1.75圈，连接DNA60bp
      • 自装配、结构性相互作用、无特异性
    • 核小体螺旋成螺线管
      • 6个核小体螺旋一周形成中空螺线管
      • 组蛋白H1：形成、稳定
    • 螺线管进一步包装成染色体
      • 多级螺旋化模型
        • 一级结构——核小体
        • 二级结构——螺线管
        • 三级结构——超螺线管：由螺线管进一步螺旋化形成的圆筒状结构
        • 四级结构——染色单体：超螺线管进一步螺旋折叠形成
      • 染色体骨架-放射环模型
        • 一级结构——核小体
        • 二级结构——螺线管
        • 三级结构——袢环结构
        • 四级结构——染色单体
  • 染色体的形态结构
    • 着丝粒
      • 高度重复DNA序列的异染色质
      • 中着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体、近端着丝粒染色体、端着丝粒染色体
    • 着丝粒-动粒复合体
      • 动粒本质蛋白质，着丝粒本质DNA
      • 动粒域、中心域、配对域
    • 次缢痕
      • 恒定，染色体鉴定标记
      • 不存在于所有染色体中
    • 随体
      • 主要由异染色质组成，高度重复DNA序列
    • 端粒
      • 染色体末端特化部分
      • 高度重复DNA序列
  • 核型与带型
    • 正常的核型描述：男性为46,XY；女性为46,XX
• 核仁
  • 主要成分
    • 蛋白质(80%)
    • RNA(10%)
    • DNA
  • 结构
    • 纤维中心
      • 分布有rRNA基因的染色质区
      • 核仁组织者：rRNA基因，分布于13、14、15、21和22好5对染色体的次缢痕部位
    • 致密纤维组分
      • 包含处于不同转录阶段的rRNA分子
    • 颗粒组分
      • 正在加工的rRNA及的蛋白质
  • 功能
    • rRNA基因转录和加工的场所
      • 圣诞树结构
    • 核糖体亚基装配的场所
      • 18S,5.8S,28S
        • 核糖体大亚基：28S+5.8S+5S和蛋白质，沉降系数60S； 核糖体小亚基：18S和蛋白质，沉降系数40S
      • 小亚基快，大亚基多
  • 核仁周期
• 核基质
  • 组成成分
    • 纤维蛋白
    • RNA
  • 形态结构
  • 功能
    • 参与DNA复制；参与基因转录和加工；参与染色体构建；与细胞分化相关
• 细胞核的功能
  • 遗传信息的贮存和复制
    • DNA复制时在多个复制起点上进行的半保留复制
    • DNA复制为半不连续性复制(5'-3')
    • 端粒酶保持DNA复制时染色体末端的完整性
  • 遗传信息的转录
    • 5‘加帽、3’加多聚A尾以及剪接
• 细胞核与疾病
  • 肿瘤细胞细胞核较大，核质比增高
  • 衰老细胞体积增大，核质比减小
• 英文名词
  • centromere 着丝粒
  • chromatin 染色质
  • chromosome 染色体
  • euchromatin 常染色质
  • genome 基因组
  • heterochromatin 异染色质
  • histone 组蛋白
  • kinetochore 动粒
  • nuclear matrix 核基质
  • nuclear pore 核孔
  • nuclear pore complex，NPC 核孔复合体
  • nucleolar cycle 核仁周期
  • nucleolus 核仁
  • nucleosome 核小体
  • nucleus 细胞核
  • telomere 端粒
• 掌握核膜、核孔复合体结构组成、捕鱼笼模型及功能，掌握核膜在细胞周期中的变化。掌握染色质与染色体的概念、化学组成、包装过程以及染色体的形态结构。掌握核仁的超微结构和功能、周期变化
• S期与DNA同时合成
• 核仁组织区（nucleolar organizing region，NOR）参与形成核仁时的染色质区，核仁从核仁组织区部位产生，同时与该区紧密相连。具有核仁组织区的染色体称核仁染色体。核仁组织区位于染色体的次缢痕部位，但并非所有的次缢痕都是NOR。染色体NOR是rRNA基因所在部位（5 S rRNA基因除外），与间期细胞核仁形成有关。
• 1. 重点章节，所以各个角落都有可能出选择题，出问答题几率大2. 核膜的亚微结构，重点核孔复合体，核膜在细胞周期过程中解体消失及重现的原理，核膜的功能特别是物质转运功能3. 重点：染色质装配，组蛋白的类型。染色质组装成染色体的一级、二级结构名称，特别是一级结构核小体串珠组装过程是重点4. 常、异染色质的主要特征及区别、电镜图5. 重点：核仁的超微结构特征和在细胞分裂周期过程中的周期变化6. 细胞核各部分结构电镜和光镜照片7. 熟悉：广义及狭义核骨架成员8. 次缢痕与核仁组织中心的关系9. DNA 转录产物的加工方法
• 5SrRNA来自 1号染色体，不定位在核仁组织区