醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 第9講細(xì)胞核

CellNucleus基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)系細(xì)胞核

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細(xì)胞核的出現(xiàn)是細(xì)胞進(jìn)化的重要標(biāo)志，其有無是原核與真核細(xì)胞區(qū)別的根本標(biāo)志。

核進(jìn)化意義：

1保護(hù)DNA，免受胞質(zhì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的影響。

2使基因表達(dá)的兩步（轉(zhuǎn)錄和翻譯）在不同的時(shí)間和空間進(jìn)行。2基因信息傳遞

轉(zhuǎn)錄翻譯DNA核苷酸順序RNA蛋白質(zhì)氨基酸順序34細(xì)胞核的概述雙層膜結(jié)構(gòu)位置：通常位于細(xì)胞中央大?。褐睆郊s5~10um形狀：多樣，與細(xì)胞形態(tài)相適應(yīng)數(shù)量：通常只有一個(gè)核只有處在間期的細(xì)胞中，才能觀察到核的完整結(jié)構(gòu)（核被膜、核仁、染色質(zhì)、核基質(zhì)）5678910第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體一、核被膜二、核纖層三、核孔復(fù)合體11

（一）核被膜（nuclearenvelope）外核膜、核周間隙、內(nèi)核膜、核孔、核纖層1213

外核膜：＊與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相延續(xù)

＊表面附有大量核糖體＊分布有細(xì)胞骨架，與細(xì)胞核在細(xì)胞內(nèi)的定位有關(guān)

內(nèi)核膜：有特殊蛋白結(jié)合核纖層

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結(jié)構(gòu)：外表面與內(nèi)核膜的特殊部位結(jié)合內(nèi)表面與染色體的特殊位點(diǎn)結(jié)合（二）核纖層（nuclearlamina）緊貼內(nèi)核膜的一層蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)15外核膜內(nèi)核膜核纖層蛋白染色質(zhì)16分子組成

核纖層蛋白A，B，C

（中間纖維蛋白）功能

細(xì)胞間期：維持核孔位置及核被膜形狀，為染色質(zhì)提供錨定部位分裂期：對(duì)核膜崩解及重組起調(diào)控作用17核纖層蛋白磷酸化核纖層蛋白去磷酸化18

核周間隙內(nèi)外核膜間的腔隙，與ER腔相通1920（三）核孔復(fù)合體（nuclearporecomplex，NPC）內(nèi)、外核膜在一些位點(diǎn)融合形成環(huán)狀開口，稱為核孔（nuclearpore）。核孔不是一個(gè)簡單的通道，而是一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的結(jié)構(gòu)體系，稱為核孔復(fù)合體。21哺乳動(dòng)物

細(xì)胞核孔數(shù)量：

３０００－４０００個(gè)／細(xì)胞

222324

主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，推測可能含有100多種蛋白質(zhì)25主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，總分子量約為1.25×108，推測可能含有100多種蛋白質(zhì)gp210：結(jié)構(gòu)性跨膜蛋白，具有促進(jìn)內(nèi)外核膜融合、錨定核孔復(fù)合體等功能p62：功能性蛋白，參與核質(zhì)間物質(zhì)交換核孔復(fù)合體的化學(xué)組成261992年Goldberg等提出車輪狀模型胞質(zhì)環(huán)核質(zhì)環(huán)輻中心栓核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)模型27胞質(zhì)環(huán):位于核孔胞質(zhì)面一側(cè)的整個(gè)邊緣，從環(huán)上向胞質(zhì)伸出8條呈對(duì)稱分布的短纖維；

核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)模型28核質(zhì)環(huán)：位于核孔核質(zhì)面一側(cè)的整個(gè)邊緣，從環(huán)上向核質(zhì)伸出8條呈對(duì)稱分布的長纖維，并且在纖維的末端形成一個(gè)直徑為60nm的小環(huán)，使整個(gè)核質(zhì)環(huán)的結(jié)構(gòu)類似“捕魚籠”的形狀，還有人稱其為核籃或核籠結(jié)構(gòu)；核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)模型29輻：由核孔邊緣伸向核孔中心的結(jié)構(gòu)，呈輻射狀八重對(duì)稱分布。柱狀亞單位：支撐核孔的作用

腔內(nèi)亞單位：將核孔復(fù)合體錨定在核膜上

環(huán)帶亞單位：由8個(gè)顆粒狀結(jié)構(gòu)環(huán)繞在孔道內(nèi)

中心栓：在核質(zhì)間物質(zhì)交換中起轉(zhuǎn)運(yùn)作用核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)模型30cytoplasmicringfibrilnuclearcageannularsubunitluminalsubunitcolumnsubunitnuclearring核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)模型fibril3132核孔復(fù)合體的功能構(gòu)成核質(zhì)之間運(yùn)輸?shù)挠H水性通道一種特殊的跨膜運(yùn)輸載體蛋白復(fù)合體PassivediffusionActivetransportNuclearimportNuclearexport33NPC是直徑約9nm，長約15nm的親水通道允許離子和水溶性小分子以自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的方式穿梭于核質(zhì)之間被動(dòng)擴(kuò)散34大分子的核質(zhì)分配主要是通過NPC的主動(dòng)運(yùn)輸完成的，具有高度的選擇性通過NPC的主動(dòng)運(yùn)輸是一個(gè)信號(hào)識(shí)別與載體介導(dǎo)的過程，需要消耗GTP通過NPC的主動(dòng)運(yùn)輸具有雙向性，即核輸入與核輸出主動(dòng)運(yùn)輸35轉(zhuǎn)運(yùn)：轉(zhuǎn)運(yùn)各種物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核水溶性通道小分子可自由轉(zhuǎn)運(yùn)大分子通過主動(dòng)運(yùn)輸過程完成轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)錄：聚合酶復(fù)制：DNA+Hp，酶（106/3min）

蛋白合成：mRNAtRNArRNA

（6/min）Ri36主動(dòng)運(yùn)輸核定位序列顯微注射3738親核蛋白是指在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成，然后輸入到核內(nèi)發(fā)揮作用的一類蛋白質(zhì)親核蛋白的核輸入需要核定位信號(hào)（nuclearlocalizationsequence，NLS）親核蛋白質(zhì)的核輸入39NLS首先在SV40病毒的大T抗原上被證實(shí)，其序列為Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-ValNLS是存在于親核蛋白內(nèi)的一段4～8個(gè)氨基酸序列，富含帶正電荷的堿性氨基酸核定位序列40Normalpyruvatekinase:incytosolChimericpyruvatekinasecontainingSV40NLS:innucleus（gainoffunction）41（lossoffunction）42親核蛋白入核核定位信號(hào)相關(guān)蛋白質(zhì)協(xié)助水解GTP提供能量親核蛋白質(zhì)的核輸入43親核蛋白入核過程1.需NLS識(shí)別并結(jié)合importin，與核孔復(fù)合體的胞質(zhì)纖維結(jié)合。

2.轉(zhuǎn)入到核孔復(fù)合體中，核孔復(fù)合體的構(gòu)象發(fā)生改變，將轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合體從胞質(zhì)面轉(zhuǎn)移到核質(zhì)面。親核蛋白質(zhì)的核輸入44親核蛋白入核過程3.轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合體在核質(zhì)面與核質(zhì)中存在的一種GTP結(jié)合蛋白R(shí)an相互作用，由于Ran蛋白與作為受體的importinα/importinβ異二聚體的結(jié)合而導(dǎo)致復(fù)合體解離，親核蛋白質(zhì)釋放出來進(jìn)入核質(zhì)中。

親核蛋白質(zhì)的核輸入45親核蛋白入核過程4.受體與親核蛋白解離后與結(jié)合其上的Ran蛋白一起返回胞質(zhì)，在胞質(zhì)中Ran上的GTP水解成GDP，并與受體亞基解離。5.結(jié)合GDP的Ran蛋白返回到胞核內(nèi)，并轉(zhuǎn)換為GTP結(jié)合的Ran蛋白。親核蛋白質(zhì)的核輸入464748核輸出的主要成分有：RNA、核糖體亞單位等核輸出的蛋白質(zhì)需要有核輸出信號(hào)（Nuclearexportsignal，NES）RNA的輸出也需要通過與具有NES的蛋白質(zhì)結(jié)合來完成核輸出49第三節(jié)核仁

一、概述二、核仁的超微結(jié)構(gòu)三、核仁周期四、核仁的功能

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核仁nucleolus

是真核細(xì)胞間期核中最明顯的結(jié)構(gòu)，光鏡下為均質(zhì)、無包膜的球形小體

51（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)*纖維中心電鏡下為淺染的低電子密度區(qū)域所含主要成分為rDNA

核仁組織者：rDNArRNA核仁

一個(gè)核仁組織者由一個(gè)DNA袢環(huán)組成，人類rRNA基因位于10條不同的染色體上（13、14、15、21、22）52致密纖維成分

核仁內(nèi)電子密度最高的區(qū)域，位于淺染區(qū)的周圍所含主要成分為正在轉(zhuǎn)錄的rRNA，此外還有一些RNA結(jié)合蛋白顆粒成分鏡下呈致密的顆粒結(jié)構(gòu)，位于核仁的外周，在核仁中占比例高，所含主要成分為核糖體前體顆粒（rRNA前體顆粒）

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核仁周圍染色質(zhì)：核仁周圍的異染色質(zhì)

核仁基質(zhì)：核仁中無定形的蛋白質(zhì)液體

54核仁周期

555657核仁的功能

*rRNA的合成和加工

rDNA的初級(jí)產(chǎn)物為45SrRNA45SrRNA32SrRNA28SrRNA5.8SrRNA20SrRNA18SrRNA*核糖體的裝配核糖體組成：蛋白質(zhì)+rRNA

由胞質(zhì)輸入

585960第四節(jié)核骨架

6162核骨架的化學(xué)組成63功能：*參與DNA包裝和染色體構(gòu)建染色體組成：DNA+組蛋白

袢環(huán)結(jié)構(gòu)64*與DNA復(fù)制有關(guān)

方法：用3H標(biāo)記DNA的合成原料T，新合成的DNA

將被3H所標(biāo)記，DNA復(fù)制過程的發(fā)生部位將可以被檢測結(jié)果：核基質(zhì)DNA分子

DNA聚合酶

DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶

65*參與基因表達(dá)調(diào)控方法:3H-UTP結(jié)果：核基質(zhì)RNA分子

RNA聚合酶正在轉(zhuǎn)錄的基因66核被膜外核膜

結(jié)構(gòu)：與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜連續(xù)表面有骨架成分分布功能：與蛋白合成有關(guān)

內(nèi)核膜分布：內(nèi)核膜內(nèi)表面

核纖層組成：核纖層蛋白功能：間期染色質(zhì)錨定分裂期調(diào)控核膜

核間隙

核孔結(jié)構(gòu)：核孔復(fù)合體功能：核內(nèi)外物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)大分子