第八章 细胞核

并非单纯由内外两层核膜融合形成的简单孔洞，而是由多种蛋白质以特定方式排列形成的复合结构，称为核孔复合体

第八章 细胞核

• 核膜
  • 化学组成
    • 主要是蛋白质与脂类，少量核酸
    • 所含酶类与脂类与内质网相似
  • 结构
    • 外核膜
      • 与糙面内质网相连接，且在形态与生化性质上相近，被认为是其特化区域
      • 外表面有外表面有核糖体附着，可进行蛋白质的合成
      • 与细胞核定位有关
    • 内核膜
      • 表面光滑，无核糖体附着
      • 核质面附着核纤层，对核膜起支撑作用
    • 核周隙
      • 内、外膜在核孔位置上相互融合，两层核膜之间的间隙为核周隙
      • 核周隙与糙面内质网腔相通，内含多种蛋白质和酶类，是内外膜之间的缓冲区
    • 核孔复合体
      • 其数量、疏密程度和分布形式随细胞种类和生理状态不同而有很大变化
      • 并非单纯由内外两层核膜融合形成的简单孔洞，而是由多种蛋白质以特定方式排列形成的复合结构，称为核孔复合体
      • 结构：捕鱼笼式核孔复合体模型，包含胞质环、核质环、辐、中央栓。主要由蛋白质构成
    • 核纤层
      • 位于内核膜内侧与染色质之间的一层由高电子密度纤维蛋白质组成的网络片层结构
      • 主要化学成分为核纤层蛋白，A仅见于分化细胞，BC所有体细胞都有
      • 功能：1.在细胞核中起支架作业；2.与核膜的崩解和重建密切相关；3.与染色质凝集成染色体相关；4.参与DNA的复制
  • 功能
    • 核膜为基因表达提供了时空隔离的屏障
    • 核膜参与蛋白质的合成
    • 核孔复合体控制着核-质间的物质交换（双向性与双功能性）
      • 亲核蛋白的核输入
      • RNA及核糖体亚基的核输出
• 细胞核的功能
  • 遗传信息的储存和复制
    • DNA复制是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
    • 端粒酶能够保持DNA复制时染色体末端的完整性
  • 遗传信息的转录
• 细胞核与疾病
  • 细胞核结构异常与疾病
    • 肿瘤细胞核异常
    • 核纤层蛋白异常与早衰
  • 核转运异常与疾病
  • 端粒异常与疾病
• 核仁
  • 主要成分
    • 蛋白质、DNA、RNA，含量依细胞类型和生理状态而异
  • 结构
    • 核仁的纤维中心是分布有rRNA基因的染色质区
    • 核仁的致密纤维组分包含处于不同转录阶段的rRNA分子
    • 核仁的颗粒组分由正在加工的rRNA及蛋白质构成
  • 功能
    • rRNA基因转录和加工的场所
    • 核糖体亚基装配的场所
  • 核仁周期
    • 核仁随细胞的周期性变化而变化，在细胞分裂前期消失，分裂末期又重新出现
• 染色质与染色体
  • 组成成分
    • DNA是遗传信息的载体
      • 基因组：一个真核细胞单倍染色体组中所含的全部遗传信息
      • 单一序列：具有编码功能的基因，真核细胞大多数编码蛋白质（酶）的结构基因
      • 中度重复序列：重复次数在10~10^5之间，序列长度由几百到几千个碱基对（bp）不等。多数是不编码蛋白的序列，有一些是有编码功能的基因，如rRNA基因，tRNA基因，组蛋白基因、核糖体蛋白的基因等
      • 高度重复序列：长度较短，一般为几个至几十个bp，但重复拷贝数超过了10^5，分布于染色体端粒，着丝粒区，均不能转录
      • 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
      • 真核细胞染色质的基本结构蛋白质，可分为核小体组蛋白和连接组蛋白
      • 核小体组蛋白包括H2A、H2B、H3、H4四种，无种属及组织特异性，在进化上具有高度保守性
      • 组蛋白与DNA结合，装配形成核小体
    • 非组蛋白能从多方面影响染色质的结构和功能
      • 非组蛋白是指细胞核中除组蛋白以外所有蛋白质的总称，为带负电荷的酸性蛋白质
      • 在整个细胞周期都能合成
  • 常染色质与异染色质
    • 常染色质是处于功能活跃呈伸展状态的染色质纤维
      • 间期核中处于伸展状态，螺旋化程度低，用碱性染料染色浅而均匀的染色质
      • 大部分位于间期核的中央
      • 主要是单一DNA序列和中度重复DNA序列，经常处于功能活性状态
    • 异染色质是指处于功能惰性呈凝缩状态的染色质纤维
      • 螺旋化程度高，处于凝缩状态，用碱性染料染色时着色较深的染色质
      • 一般位于核的边缘或围绕在核仁的周围，是转录不活跃或者无转录活性的染色质
      • 可分为组成性异染色质和兼性异染色质
  • 染色质组装形成染色体
    • 核小体为染色质的基本结构单位
    • 核小体进一步螺旋形成螺线管
    • 螺线管进一步包装成染色体
      • 染色体多级螺旋模型
      • 染色体骨架——放射环结构模型
  • 染色体的形态结构
    • 着丝粒将两条姐妹染色单体相连
    • 着丝粒-动粒复合体介导纺锤丝与染色体的结合
      • 着丝粒-动粒复合体是由着丝粒与动粒共同组成的一种复合结构，两者的结构成分相互穿插，在功能上紧密联系，共同介导纺锤丝与染色体的结合
    • 次缢痕并非存在所有染色体上
    • 随体是位于染色体末端的球状结构
      • 主要由异染色体组成，是识别染色体的重要形态特征之一
    • 端粒是染色体末端的特化部分
  • 核型与带型
    • 核型：一个体细胞的全部染色体在有丝分裂中期的表型
    • 带型：染色体标本经过一定程度的处理，并用特定染料染色，使染色体沿其长轴显现出明暗或深浅相同、宽窄不等的横行带纹，构成了每条染色体的带型
    • 常用显带方法：G、Q、R带法（染色带分布在整条染色体上）；C、T、N带法（分布在局部）
• 核基质
  • 也叫核骨架，广义的是指核纤层、核孔复合体、残存的核仁和一个不溶的网络状结构（即核基质）组成；狭义的是指核基质
  • 核基质的组成成分与形态结构
    • 主要成分：大量蛋白质，少量RNA，少量磷脂
    • 以纤维蛋白成分为主的纤维网架结构
  • 核基质的功能
    • 核基质参与DNA的复制
      • 核基质上锚泊DNA复制复合体
      • 核基质上结合新合成的DNA
      • 核基质上DNA的复制效率提高
    • 核基质参与基因转录的加工
      • 核基质与基因转录活性密切相关
      • 核基质参与RNA的加工修饰
    • 核基质参与染色体构建
    • 核基质与细胞分化相关