第九章 細(xì)胞核

第九章

細(xì)胞核Nucleus第一節(jié)核被膜

第二節(jié)染色質(zhì)與染色體

第三節(jié)核仁

第四節(jié)核基質(zhì)

第五節(jié)細(xì)胞核的功能

第六節(jié)細(xì)胞核與疾病

細(xì)胞核（nucleus）是真核細(xì)胞中由雙層單位膜包圍核物質(zhì)而形成的多態(tài)性結(jié)構(gòu)。

是細(xì)胞生命活動(dòng)的調(diào)控中心：

貯存遺傳信息進(jìn)行DNA復(fù)制進(jìn)行RNA轉(zhuǎn)錄

形態(tài)：與細(xì)胞形態(tài)相適應(yīng)數(shù)目、位置與細(xì)胞類型相關(guān)大?。河胁町?，動(dòng)物一般5~10μm被雙層膜包被含有控制細(xì)胞生命活動(dòng)的遺傳物質(zhì)

間期時(shí)細(xì)胞核結(jié)構(gòu)完整，主要包括：核膜（nuclearmembrane）、核仁（nucleolus）、核骨架（nuclearscaffold）、染色質(zhì)（chromatin）分裂期細(xì)胞核崩解，無完整結(jié)構(gòu)。

一、核被膜的超微結(jié)構(gòu)

也叫核膜（nuclearmembrane

），是包在核外的雙層膜結(jié)構(gòu)，屬于內(nèi)膜系統(tǒng)，是真核細(xì)胞的標(biāo)志。部分化學(xué)組分與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)類似，但含量有差別。第一節(jié)核被膜（nuclearenvelope）

（一）內(nèi)外膜與核周間隙內(nèi)外膜

核膜的外膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，外表面附著有核糖體，還附著有中間纖維等細(xì)胞骨架成分。內(nèi)側(cè)核膜表面光滑，與核膜內(nèi)側(cè)的核纖層相互關(guān)聯(lián)。核周間隙內(nèi)外膜之間存在的腔隙稱為核周間隙（perinuclearspace），與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔連通，含多種蛋白。

（二）核孔及核孔復(fù)合體

內(nèi)外核膜在很多區(qū)域相互融合，形成了內(nèi)外相通的核孔（nuclearpore）。核孔呈圓環(huán)形，電鏡下是由多個(gè)蛋白質(zhì)顆粒特定排列成的復(fù)合體（nuclearporecomplex，NPC），其中央是含水通道。核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)胞質(zhì)環(huán)（cytoplasmicring）：又稱外環(huán)，位于核孔邊緣的胞質(zhì)面一側(cè)，與外核膜相連。環(huán)上有8條長約30～50nm的細(xì)纖絲，對稱分布伸向胞質(zhì)。核質(zhì)環(huán)（nuclearring）：又稱內(nèi)環(huán)，位于核孔邊緣的核質(zhì)面一側(cè)，與內(nèi)核膜相連。環(huán)上也對稱地向核內(nèi)伸入8條長約100nm的細(xì)纖絲，被一直徑約60nm的端環(huán)連接在一起，核籃。

中央栓（centralplug）：位于核孔中央的一粒狀或棒狀顆粒，推測其在核質(zhì)交換中起重要作用。

輪輻（spoke）：位于核孔內(nèi)，將胞質(zhì)環(huán)、核質(zhì)環(huán)和中央栓連接在一起。

（三）核纖層

內(nèi)核膜的內(nèi)表面有一層網(wǎng)架狀纖維蛋白質(zhì)，叫核纖層（nuclearlamina）。

◆

核纖層由核纖層蛋白（lamin）組成。

◆核纖層蛋白是一類中間纖維，分為A、B、C型。

◆組裝完成后的核纖層纖維有較大剛性。

◆細(xì)胞間期時(shí)，核纖層蛋白與核膜鑲嵌蛋白相連，能保持核的形態(tài)與核孔復(fù)合體的位置；蛋白形成的網(wǎng)架還可以和染色質(zhì)結(jié)合，為染色質(zhì)提供附著點(diǎn)。

◆細(xì)胞分裂時(shí)，核纖層蛋白被磷酸化，發(fā)生解聚，核膜隨之崩解，染色質(zhì)開始凝集。B型核纖層蛋白與核膜殘余小泡結(jié)合，幫助分裂末期核膜重建。

二、核被膜功能

●核膜將DNA與細(xì)胞質(zhì)分隔開，保護(hù)DNA分子免受損傷；使DNA的復(fù)制和RNA的翻譯表達(dá)分隔開。

●是物質(zhì)交換的通道。

●參與生物大分子合成?！裥》肿游镔|(zhì)經(jīng)核孔自由進(jìn)出?！翊蠓肿蛹邦w粒物質(zhì)以特殊方式轉(zhuǎn)運(yùn)。

核轉(zhuǎn)運(yùn)受體（imporin，exportin），入核信號(hào)NLS/出核信號(hào)NES、Ran。●轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)核孔孔徑可暫時(shí)性擴(kuò)大，允許超過孔徑的顆粒通過?！窠?jīng)核孔的運(yùn)輸是雙向的?！?/p>

RNA一般以RNP形式經(jīng)核孔運(yùn)出核?！袢牒说鞍椎男盘?hào)肽不被切除。第二節(jié)染色質(zhì)與染色體

一、染色質(zhì)和染色體化學(xué)組成

由DNA、蛋白質(zhì)、RNA組成，易被堿性染料染色。間期時(shí)染色質(zhì)（chromatin）成細(xì)絲狀，彌散；細(xì)胞分裂時(shí)則高度凝縮形成染色體（chromosome）。（一）DNA、RNADNA：遺傳信息的攜帶者，性質(zhì)穩(wěn)定。序列可分為單一序列、重復(fù)序列。

RNA：含量少，主要為新合成的前體RNA。

（二）組蛋白組蛋白：屬堿性蛋白，富含帶正電荷的精氨酸和賴氨酸，分為H1、H2A、H2B、H3、H4五種，與帶負(fù)電荷的DNA緊密結(jié)合，構(gòu)成染色質(zhì)，抑制DNA的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄。

H2A、H2B、H3、H4

屬核小體組蛋白，有相互聚合傾向，進(jìn)化上極為保守。

H1組蛋白有一定組織特異性。

（三）非組蛋白非組蛋白：屬酸性蛋白，帶負(fù)電荷，富含天冬氨酸、谷氨酸。多數(shù)非組蛋白能識(shí)別特異性的DNA序列?？刂苹驈?fù)制與轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。

（四）組蛋白乙酰化與去乙?；瘜虮磉_(dá)的調(diào)控

組成核小體的組蛋白可以被多種化學(xué)加合物所修飾，如磷酸化、乙酰化和甲基化等，組蛋白的這類結(jié)構(gòu)修飾可使染色質(zhì)的構(gòu)型發(fā)生改變，稱為染色質(zhì)構(gòu)型重塑。組蛋白中不同氨基酸殘基的乙酰化一般與活化的染色質(zhì)構(gòu)型常染色質(zhì)（euchromatin）和有表達(dá)活性的基因相關(guān)聯(lián)；而組蛋白的甲基化則與濃縮的異染色質(zhì)（hetero-Chromatin）和表達(dá)受抑的基因相關(guān)聯(lián)。

染色質(zhì)構(gòu)型重塑受專一性的酶系調(diào)制，并和DNA甲基化相互作用，形成了個(gè)體發(fā)育中調(diào)控基因表達(dá)的所謂組蛋白密碼（histonecode）。

組蛋白H3的第9位氨基酸賴氨酸的乙酰化修飾是和基因活性表達(dá)相關(guān)聯(lián)的，一旦經(jīng)組蛋白脫乙酰酶（histonedeacetylase,HDAC）作用而脫去乙?；?，又經(jīng)組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶（histonemethyltransferase）作用在同一位置加合上甲基，則會(huì)形成一個(gè)異染色質(zhì)蛋白HI（heterochromatinprotein1,HP1）或其他抑制性染色質(zhì)因子的結(jié)合位點(diǎn)。HP1的結(jié)合轉(zhuǎn)而會(huì)導(dǎo)致DNA分子上特定CpG島的甲基化和穩(wěn)定的基因沉默。所以，染色質(zhì)蛋白并非只是一種包裝蛋白，而是在DNA和細(xì)胞其他組分之間構(gòu)筑了一個(gè)動(dòng)態(tài)的功能界面。二、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)與組裝一級(jí)結(jié)構(gòu)：染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位——核小體（nucleosome）串珠樣結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)：串珠樣結(jié)構(gòu)螺旋化，形成每6個(gè)核小體繞一圈，構(gòu)成外徑30nm螺線管。燈刷染色體

支架－袢環(huán)模型：多級(jí)螺旋化模型：

30nm的螺線管進(jìn)一步螺旋化形成超螺線管，再進(jìn)一步螺旋、折疊形成染色單體。30nm的染色質(zhì)纖維折疊為一系列的袢環(huán)（loop）結(jié)合在染色體骨架上

微帶

染色單體。染色體骨架：由非組蛋白構(gòu)成的纖維網(wǎng)絡(luò)骨架。染色體的組裝三、常染色質(zhì)和異染色質(zhì)間期時(shí)根據(jù)染色質(zhì)折疊壓縮及形態(tài)功能的不同可分為異染色質(zhì)（heterochromatin）和常染色質(zhì)（euchromatin）。常染色質(zhì)能進(jìn)行活躍復(fù)制轉(zhuǎn)錄，呈疏松狀態(tài)，堿性染料染色后著色較淺，有時(shí)以袢環(huán)形式伸入核仁。異染色質(zhì)在間期的細(xì)胞核中處于高度纏繞的凝縮狀態(tài)，無轉(zhuǎn)錄活性，堿性染料染色后著色較深，多靠近核膜內(nèi)表面。異染色質(zhì)（核內(nèi)深染部分）和常染色質(zhì)（核內(nèi)淺染部分）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的特性比較特征常染色質(zhì)異染色質(zhì)數(shù)量分布一般占染色體的極大部分一般占染色體的少部分,位于著絲粒區(qū)、端粒、核仁形成區(qū)，染色體的中間、末端及整個(gè)染色體臂染色反應(yīng)正常染色反應(yīng)特有染色反應(yīng)DNA

復(fù)制正常復(fù)制晚復(fù)制凝縮程度折疊疏松折疊緊密固縮行為間期解螺旋，分裂時(shí)形成螺旋，分裂中期達(dá)到高峰異固縮（正、負(fù)異固縮）組成特性含單一和重復(fù)序列，能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)含重復(fù)和非重復(fù)DNA，不能轉(zhuǎn)錄；兼性異染色質(zhì)含有活動(dòng)基因，有轉(zhuǎn)錄活性化學(xué)性質(zhì)無差別無差別巴爾小體著絲粒（centromere）主縊痕（primaryconstriction）動(dòng)粒（kinetochore）副縊痕（secondaryconstriction）隨體（satellite）

端粒（telomere）核仁組織區(qū)（nucleolarorganizingregion，NOR）核型（karyotype）

四、染色體

中期染色體形態(tài)比較穩(wěn)定，是觀察染色體形態(tài)和計(jì)數(shù)的最佳時(shí)期。

人類染色體非顯帶核型圖

Humankaryotype46,XX;46,XYAbnormalkaryotypes47,+21,45,X一、核仁的分子組成位于間期的細(xì)胞核內(nèi)，呈球形，數(shù)目、位置、大小不固定，隨細(xì)胞種類和功能而異。第三節(jié)核仁（nucleolus）二、核仁的結(jié)構(gòu)核仁呈裸露的海綿狀，有3個(gè)特征性的區(qū)域：

致密纖維組分：呈環(huán)形或半月形，由rRNA、核糖體蛋白和少量RNA結(jié)合蛋白構(gòu)成的致密網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

纖維中心：是被致密纖維包圍的一個(gè)或幾個(gè)低電子密度的圓形結(jié)構(gòu)，主要成分為RNA聚合酶和rDNA。

顆粒組分：位于纖維結(jié)構(gòu)外側(cè)，由直徑15～20nm的顆粒構(gòu)成，可能是不同加工和成熟階段的核糖體亞基前體。核仁由核仁組織者（nucleolarorganizingregion，NOR）組織形成，NOR由人13、14、15、21、22號(hào)染色體伸出的帶有rRNA基因的袢環(huán)構(gòu)成。

真核生物核糖體含有4種rRNA：

5.8SrRNA18SrRNA28SrRNA5SrRNA

核仁的功能是：進(jìn)行rRNA（5SrRNA除外）的轉(zhuǎn)錄、加工和核糖體亞單位的組裝。

45SrRNA轉(zhuǎn)錄前三種rRNA的基因組成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位

三、核仁的功能

在

RNA聚合酶I

的作用下，rRNA基因進(jìn)行快速的轉(zhuǎn)錄。在展開的核仁染色質(zhì)標(biāo)本中可觀察到，一根長DNA纖維上有一系列重復(fù)的箭頭樣結(jié)構(gòu)單位。rRNA前體的加工45SrRNA20S32S剪接加工28S5.8S45SrRNA是18S、5.8S和28S三種rRNA的前體。負(fù)責(zé)rRNA前體加工的酶是RNA酶。

45SrRNA的剪切加工是以核糖核蛋白復(fù)合體（RNP）的形式進(jìn)行的。過程是：18S

核糖體亞基的組裝

18SrRNA+33種蛋白質(zhì)小亞基5.8SrRNA28SrRNA

5SrRNA（由核染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄后運(yùn)至核仁）+

49種蛋白質(zhì)大亞基

大、小亞基經(jīng)核孔運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)，最終在胞質(zhì)內(nèi)形成成熟的核糖體。核仁在核糖體合成與組裝中的作用四、核仁周期

核仁周期：核仁的結(jié)構(gòu)呈周期性動(dòng)態(tài)變化。Nucleolarfusionofhumanfibroblastincultrue第四節(jié)核基質(zhì)（NuclearMatrix）

核基質(zhì)也叫核骨架，指除核被膜、染色質(zhì)、核纖層及核仁以外的由纖維蛋白組成的核內(nèi)網(wǎng)架體系。與DNA復(fù)制，RNA轉(zhuǎn)錄和加工，染色體組裝等生命活動(dòng)密切相關(guān)。一、細(xì)胞核的基本功能儲(chǔ)存有完整的人類基因組（humangenome）細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的流動(dòng)（theflowofgeneticinformation第五節(jié)細(xì)胞核的功能（FunctionsofNucleus）二、遺傳信息的復(fù)制與傳遞DNA分子中不同的堿基排列順序構(gòu)成信息，通過DNA的復(fù)制不斷傳遞給子細(xì)胞，構(gòu)成遺傳信息。所以遺傳信息的傳遞是由DNA的復(fù)制開始的。

1953年，Watson和Crick在提出DNA雙螺旋模型時(shí)就指出，由于互補(bǔ)堿基的配對原則，在DNA復(fù)制時(shí)，只要雙鏈DNA解開，以每一條鏈為模板以合成其互補(bǔ)鏈，即可形成兩個(gè)與親代完全一樣的DNA分子。DNA復(fù)制要從DNA分子上特定位置開始。這個(gè)特定位置被稱為復(fù)制起始點(diǎn)。DNA復(fù)制從起點(diǎn)開始雙向進(jìn)行直到終點(diǎn)為止，每一個(gè)這樣的DNA單位稱為復(fù)制子或復(fù)制單元。在原核生物中，每個(gè)DNA分子上就有一個(gè)復(fù)制子；而在真核生物中，每個(gè)DNA分子有許多個(gè)復(fù)制子，因此，真核細(xì)胞DNA的復(fù)制是由許多個(gè)復(fù)制子共同完成的。(一)復(fù)制的起始——引發(fā)DNA復(fù)制的起始就是引物的合成。DNA鏈的生成依靠DNA聚合酶，而由于DNA聚合酶不能引發(fā)DNA新生鏈的合成，只能在已存在的DNA鏈或RNA鏈上延長DNA，因此必須先由引物酶催化引物RNA的合成。DNA聚合酶的特性決定了DNA復(fù)制時(shí)先在復(fù)制起始區(qū)合成一段RNA引物。DNA的復(fù)制過程大體上可以分為復(fù)制的啟動(dòng)，復(fù)制的延伸，和復(fù)制的終止三個(gè)階段：先由DNA螺旋酶將起始點(diǎn)處的DNA雙鏈解開，引發(fā)體與特定序列結(jié)合，形成復(fù)制叉，再由引物酶合成一小段RNA引物，DNA聚合酶再將第一個(gè)脫氧核苷酸加在引物3’端開始鏈的延伸。（二）復(fù)制的延伸在RNA引物的3’-OH端由DNA聚合酶III按堿基互補(bǔ)規(guī)則延伸。因此DNA的合成是具有方向性的。前導(dǎo)鏈：以3’→5’方向的DNA鏈做模板鏈的新鏈合成可以隨著復(fù)制叉向前移動(dòng)，連續(xù)合成（5’→3’）。后隨鏈：以5’→3’

方向的DNA鏈做模板鏈的新鏈合成則不能隨著復(fù)制叉向前移動(dòng)，即無法進(jìn)行連續(xù)合成，只能分成許多小片段分段合成。

這一小段新合成的DNA鏈稱岡崎片段。每一段新合成的DNA鏈前有一小段RNA引物，由DNA聚合酶I水解補(bǔ)平，最后由連接酶連接，形成完整的后隨鏈。（三）復(fù)制的終止在DNA上也存在著復(fù)制終止位點(diǎn)，DNA復(fù)制將在復(fù)制終止位點(diǎn)處終止。若兩個(gè)復(fù)制叉相遇時(shí)，復(fù)制也將終止。DNA復(fù)制方式的三大規(guī)律：半保留復(fù)制（semiconservativereplication）半不連續(xù)性（semidiscontinu）前導(dǎo)鏈（leadingstrand）后隨鏈（laggingstrand）雙向性（bidirection）（四）復(fù)制誤差的校對原核生物中通常每復(fù)制109～1010個(gè)核苷酸便要出現(xiàn)一個(gè)誤差。因而在細(xì)胞內(nèi)除了堿基對原則外，必然還有其他因子的作用，來維持DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性。首先，DNA聚合酶本身具有校對作用，可以將不正確插入的核苷酸切除掉，重新加上正確的核苷酸。這樣對每個(gè)核苷酸的摻入就有兩次機(jī)會(huì)。另外，DNA合成起始時(shí)及岡崎片段合成開始時(shí)都有RNA引物。由于RNA最終也要被切除掉，這樣就提高了DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性。因?yàn)镈NA復(fù)制開始時(shí)摻入的核苷酸往往容易出錯(cuò)，加在RNA引物中可以被切除，不會(huì)影響DNA的準(zhǔn)確性。由外界和環(huán)境因素引起的DNA損傷也可以通過細(xì)胞自身的修復(fù)機(jī)制加以改正。（五）復(fù)制后DNA的傳遞遺傳信息（DNA）復(fù)制后，通過有絲分裂和減數(shù)分裂可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)遺傳信息的在世代間的傳遞。三、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是生物界RNA合成的主要方式，是遺傳信息DNA向RNA傳遞過程，也是基因表達(dá)的開始。在DNA的兩條鏈中只有其中一條鏈可作為模板，這條鏈叫做模板鏈（templatestrand），又叫做有義鏈。DNA雙鏈中另一條不做為模板的鏈叫做編碼鏈，又叫做反義鏈。各基因的模板鏈并不全在同一條DNA鏈上，轉(zhuǎn)錄時(shí)可選擇不同鏈的不同區(qū)段，將它們轉(zhuǎn)錄到同一條RNA上。轉(zhuǎn)錄過程是一種酶促的核苷酸聚合過程，所需的酶叫做依賴DNA的RNA聚合酶（DNA-dependentRNApolynerase，DDRP），需要Mg2＋或Mn2＋的參與。

20世紀(jì)60年代RobertRoeder首次發(fā)現(xiàn)了RNA聚合酶，可催化RNA鏈中核苷酸間形成磷酸二酯鍵。原核細(xì)胞和真核細(xì)胞中均具有RNA聚合酶。原核生物只有一種RNA聚合酶。真核生物細(xì)胞核中有3種RNA聚合酶，分別稱為RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，它們專一性地轉(zhuǎn)錄不同的基因，由它們催化的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物也各不相同。

RNA聚合酶Ⅰ：合成RNA的活性最高，它位于核仁中，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄編碼rRNA的基因。細(xì)胞內(nèi)絕大部分RNA是rRNA。

RNA聚合酶Ⅱ：位于核質(zhì)中，負(fù)責(zé)核不均一RNA（hnRNA）和snRNA的合成，而hnRNA是mRNA的前體。

RNA聚合酶Ⅲ：負(fù)責(zé)合成tRNA和許多小分子量的核內(nèi)RNAs。DNA轉(zhuǎn)錄合成RNA的過程分為三個(gè)階段：識(shí)別與起始、延長和終止。RNA合成方向按5’→3’

進(jìn)行，在3’-OH末端與加入的核苷酸形成磷酸二酯鍵。（一）識(shí)別與起始轉(zhuǎn)錄是從DNA分子的特定部位開始的，這個(gè)部位也是RNA聚合酶全酶結(jié)合的部位，也就是啟動(dòng)子（promoter）。啟動(dòng)子處的核苷酸序列具有特殊性。轉(zhuǎn)錄的起始是基因表達(dá)的關(guān)鍵階段。RNA聚合酶中的σ亞基識(shí)別并專一結(jié)合啟動(dòng)子部分的特殊序列，使雙螺旋局部解旋，選擇模板鏈并開始轉(zhuǎn)錄。在合成磷酸二酯鍵后，σ亞基解離，由聚合酶中的核心酶部分負(fù)責(zé)RNA鏈的延伸。解離后的σ亞基可與其他核心酶結(jié)合引導(dǎo)其他RNA合成。DNA雙螺旋在轉(zhuǎn)錄時(shí)只是暫時(shí)局部解旋，轉(zhuǎn)錄完畢即恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)。真核生物的轉(zhuǎn)錄過程往往還需要多種蛋白因子的協(xié)助，有一類叫做轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)分子，它們能與RNA聚合酶Ⅱ形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，共同參與轉(zhuǎn)錄起始的過程。（二）鏈的延長RNA鏈的延長靠核心酶的催化，在起始復(fù)合物上第一個(gè)核苷酸的3’-OH上與第二個(gè)三磷酸核苷起反應(yīng)形成第一個(gè)磷酸二酯鍵。聚合后的核苷酸鏈又有核糖3’-OH游離，這樣就可按模板DNA的指引，一個(gè)接一個(gè)地延長下去。因此RNA鏈的合成方面也是5’--3。由于DNA鏈與合成的RNA鏈具有反平行關(guān)系，所以RNA聚合酶是沿著DNA鏈3’--5’方向移動(dòng)。整個(gè)轉(zhuǎn)錄過程是由同一個(gè)RNA聚合酶來完成的一個(gè)連續(xù)不斷的反應(yīng)。（三）轉(zhuǎn)錄的終止移動(dòng)的RNA聚合酶到達(dá)終止子時(shí)轉(zhuǎn)錄終止（依賴ρ因子或RNA雙鏈），RNA聚合酶脫落，合成的RNA釋放，DNA恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA鏈從啟動(dòng)子到終止子的一段長度即是一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為轉(zhuǎn)錄子（transcripton）。

RNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)（四）轉(zhuǎn)錄后加工剛合成的mRNA是初級(jí)轉(zhuǎn)錄物，稱為核不均一RNA（hnRNA），必須經(jīng)過加工才能變?yōu)槌墒斓腞NA。原核生物轉(zhuǎn)錄生成的mRNA沒有轉(zhuǎn)錄后加工修飾過程。真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生初級(jí)轉(zhuǎn)錄物為RNA前體，它們必須經(jīng)過加工過程變?yōu)槌墒斓腞NA，才能表現(xiàn)其生物活性。

真核生物mRNA的加工修飾，主要包括對5’端和3’端的修飾以及對中間部分進(jìn)行剪接。

5’端加帽：成熟的真核生物mRNA，其結(jié)構(gòu)的5’端都有一個(gè)m7G-ppp結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)被稱為甲基鳥苷的帽子。

5’端帽子結(jié)構(gòu)增加mRNA的穩(wěn)定性，保護(hù)mRNA免遭5’外切核酸酶的攻擊，協(xié)助運(yùn)輸mRNA出核，這種帽子結(jié)構(gòu)還能為核糖體對mRNA的識(shí)別提供信號(hào)。

3’端加尾：大多數(shù)真核mRNA都有3’端的多聚A尾（polyA)，多聚A尾大約有200bp。多聚A尾不是由DNA編碼的，而是轉(zhuǎn)錄后在核內(nèi)加上去的。受polyA聚合酶催化，該酶能識(shí)別mRNA游離的3’-OH端，并加上約200個(gè)A殘基。多聚A尾可以保護(hù)mRNA免遭外切核酸酶的降解。剪接：結(jié)構(gòu)基因中可以含有幾十個(gè)內(nèi)含子。經(jīng)過核酸內(nèi)切酶作用剪切掉內(nèi)含子，然后在連接酶作用下將有編碼意義的核苷酸片段即外顯子首尾相連，才構(gòu)成完整的mRNA，可送出核外。rRNA轉(zhuǎn)錄后加工（自我剪接）tRNA轉(zhuǎn)錄后加工：tRNA前體需進(jìn)行tRNA前體的5’端前導(dǎo)序列特異性剪切；還要進(jìn)行堿基修飾將正常核苷酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘厥夂塑账?；在核苷酸轉(zhuǎn)移酶作用下，3’-末端除去個(gè)別堿基，換上tRNA分子統(tǒng)一的CCA-OH末端，完成tRNA分子中的氨基酸臂結(jié)構(gòu)。不論拼接過程如何，拼接必須極為精確，否則會(huì)導(dǎo)致遺傳信息傳遞障礙，合成的蛋白質(zhì)可能喪失其正常的功能。

我國南方廣大地區(qū)是β-地中海貧血的高發(fā)區(qū)，這是由于β-珠蛋白鏈的合成受到部分或完全抑制所引起的一種血紅蛋白病。實(shí)驗(yàn)表明β-珠蛋白基因中核苷酸的點(diǎn)突變改變了正常拼接部位的堿基順序，結(jié)果造成錯(cuò)誤部位的拼接。加工成熟的mRNA雖能翻譯，但產(chǎn)物不是正常的β-珠蛋白，結(jié)果引起血紅蛋白級(jí)結(jié)構(gòu)和功能的改變。

內(nèi)含子與剪接使外顯子產(chǎn)生了多種組合方式，使進(jìn)化不必只依靠點(diǎn)突變的緩慢積累，可以更快速地產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)。

細(xì)胞核作為細(xì)胞生命活動(dòng)的調(diào)控中心，它既控制著細(xì)胞的生命活動(dòng)，也接受著環(huán)境因素的調(diào)節(jié)。因此環(huán)境中的致病因子有可能直接作用于細(xì)胞核，成為細(xì)胞病變的靶點(diǎn)，而出現(xiàn)病理改變，如在腫瘤細(xì)胞中，細(xì)胞核發(fā)生了多種形式的改變；另一方面，細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生突變后則可以直接導(dǎo)致疾病的發(fā)生，如染色體病、基因病等。第六節(jié)細(xì)胞核與疾?。∟ucleusanddiseases）一、染色體病

染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)異常引起的疾病稱為染色體?。╟hromosomaldisorders）。這類疾病的實(shí)質(zhì)是染色體上的基因或基因群的增減或變位影響了眾多基因的表達(dá)和作用，破壞了基因的平衡狀態(tài)，因而妨礙了人體相關(guān)器官的分化發(fā)育，造成機(jī)體形態(tài)和功能的異常。（一）染色體病的分類

染色體病按染色體種類和表型可分為三種：常染色體病性染色體病染色體異常的攜帶者（二）Down綜合征DS患者有多種臨床表現(xiàn)，其主要表現(xiàn)為智力低下（患者的IQ值在20～60之間，平均為40～50）、發(fā)育遲緩和特殊面容。一般情況下，DS患者都具有一些明顯的、特殊的微小畸形特征。Down綜合征的臨床特征

特征頻率（％）特征頻率（％）斜眼裂82頸部皮膚松弛81腭窄76身材矮小75多動(dòng)73鼻梁扁平68第1、2趾間距寬68手短而寬64頸短61齒畸形61內(nèi)眥贅皮59第5指短58張口58第5指內(nèi)彎57Brushfield斑56舌有溝55通貫掌53耳廓畸形50舌外伸47根據(jù)患者的核型組成不同，可將Down綜合征分為三種遺傳學(xué)類型：

①游離型：核型為47，XX（XY），+21；

②易位型：最常見的是D/G易位，如核型為46，XX（XY），-14，+t（14q21q），其次為G/G易位，如核型為46，XX（XY），-21，+t（21q21q）；③嵌合型（三）Turner綜合征1938年Turner首先報(bào)道并命名為Turner綜合征（Turnersyndrome），也稱為女性先天性性腺發(fā)育不全或先天性卵巢發(fā)育不全綜合征，又稱為45，X或45，X綜合征

1954年P(guān)olani證實(shí)患者細(xì)胞核X染色質(zhì)陰性；1959年Ford證明其核型為45，X。1954年P(guān)olani證實(shí)患者細(xì)胞核X染色質(zhì)陰性；1959年Ford證明其核型為45，X。典型患者以性發(fā)育幼稚、身材矮?。?20～140cm左右）、肘外翻為特征?；颊叱錾w重輕，新生兒期腳背有淋巴樣腫，十分特殊；面容：內(nèi)眥贅皮，上瞼下垂，小頜；后發(fā)際低，約50％有蹼頸，乳間距寬，第四、五掌骨短，皮膚色素痣增多，性腺為纖維條