1、,醫(yī) 學 細 胞 生 物 學 （Medical Cell Biology),第八章 細 胞 核 （nucleus）,第一節(jié) 核膜,第二節(jié) 染色質和染色體,第三節(jié) 核纖層和核骨架,第四節(jié) 核仁,第五節(jié) 細胞核的功能 第六節(jié)細胞核與疾病,細 胞 核 概 述,形態(tài)：多為圓形、卵圓形，少數(shù)為不規(guī)則形。 數(shù)目：通常一個，成熟紅細胞（0）、肝細胞、 心肌細胞（1-2）、破骨細胞（數(shù)百個） 大?。汉速|比(NP) =細胞核體積 (N) / 細胞質體積(P). 正常細胞NP 0.5，分裂期細胞NP0.5， 衰老細胞NP0.5。 結構：核膜 染色質和染色體 核基質 核仁,第一節(jié) 核膜 (nuclear membr

2、ane ),核膜是雙層膜結構。,蛋白質: 20多種，占65-75%。與內質網相似。 脂 類：與內質網相似。,一、核膜的主要化學成分,核 膜,核 仁,染色質,核基質,二、核膜的超微結構,核膜的結構和功能,二、核膜的超微結構,1.外核膜 與內質網相通 外表附有核糖體顆粒 2.內核膜 內側連有核纖層 3.核周間隙 4.核孔,三、 核孔復合體與核質間的運輸,核孔,核膜的結構和功能,內外核膜融合而成 一般3000-4000個。 細胞核活動旺盛的細胞 較多，反之較少。,核孔復合體,核孔復合體的功能：參與核質間的物質運輸。,電鏡下的核孔復合體,由四個部分組成,(nuclear pore complex，NP

3、C),胞質環(huán) 核質環(huán) 輻 中央栓,The Nuclear Pore,Nuclear face basket inner complex,三、核纖層 （nuclear lamina）,（一）核纖層的結構 1.位于核膜內層。 由核纖層蛋白構成纖維網狀結構。 2. 核纖層蛋白（lamin）中間纖維蛋白， A、B、C三種類型。,核膜的結構和功能,核纖層 （nuclear lamina）,1. 與核膜的重建及染色質凝集有關 lamin 磷酸化lamin解聚核膜崩解,2. 為核被膜提供支架，與細胞核構建有關,（二）核纖層功能：,3. 參與DNA的復制和基因的表達。,核膜的結構和功能,四、核膜的主要功能,核

4、被膜的結構和功能, 區(qū)域化作用 合成生物學大分子 控制細胞核與細胞質間的物質流和 信息流,第二節(jié) 染色質與染色體,（Chromatin & chromosome）,染色質：是間期細胞核中伸展開的DNA蛋白質纖維。,染色體：細胞分裂期，染色質組裝成在光鏡下可見 的棒狀或點狀結構。,染色質和染色體是同種物質在不同時期的不同表現(xiàn)形式,一、染色質與染色體的主要化學組成,組成：DNA、組蛋白占98%， 非組蛋白和RNA少量。,（一）DNA 染色質的主要成分，遺傳信息的載體。 每條未復制的染色體由一條DNA分子構成。,1. 組蛋白（histone）,特點：帶正電荷，屬堿性蛋白。 種類： 核小體蛋白：H2A

5、、H2B、H3、H4； 連接蛋白：H1（具有種屬和組織特異性）。 功能： 參與染色體的構建，維持染色體結構； 抑制 DNA的復制和轉錄。,（二）組蛋白和非組蛋白,一、染色質與染色體的主要化學組成,（三）組蛋白和非組蛋白,2. 非組蛋白（non-histone）,一、染色質與染色體的主要化學組成,帶負電荷，屬酸性蛋白質 數(shù)量少，種類多，具有種屬和組織特異性 非組蛋白中含有很多種酶 功能： 參與染色體的構建 啟動基因復制 調控基因轉錄,二、染色質 (chromatin),常染色質 (euchromatin) （伸展染色質 、功能性染色質）,位于核的內部、結構疏松、染色淺、具有轉錄活性。,異染色質

6、(heterochromatin) （濃縮染色質、非功能性染色質）,位于核的邊緣、螺旋化程度高、染色深、轉錄功能不活躍。,常染色質,異染色質,二、染色質 (chromatin),二、染色質 (chromatin),結構異染色質：在整個細胞周期中都處于凝縮狀態(tài) 的染色質。多位于著絲粒區(qū)和端粒區(qū)，不具有轉錄活性 。,兼性異染色質：在特定細胞的一定發(fā)育階段具有凝縮狀態(tài)的染色質。如 X染色質。,異染色質類型：,雌性哺乳動物細胞中 異固縮化的X染色體。 人的胚胎發(fā)育到16天 后出現(xiàn)。,barr body,巴氏小體（barr body）,染色質,常染色質與異染色質的比較,相同點： 基本結構單位-脫氧核糖核

7、酸； 與組蛋白結合； 雙螺旋結構。 不同點： 分布 染色 結構 轉錄活性 復制時間 功能,三、染色體的構建,將DNA分子長度壓縮7倍。,（一）一級結構 核小體 (nucleosome),球狀組蛋白核心,DNA雙螺旋(146bp、1圈),H2A,H2A,H2B,H2B,連接DNA（50-60bp）,核小體,核心部,連接部,DNA分子：140-160bp、 1.75圈,組 蛋 白：H1,DNA分子：5060bp,組蛋白：2(H2A、H2B、 H3、H4) 八聚體,核小體(nucleosome),內10nm,組蛋白,（二）二級結構螺線管,6個核小體纏繞一圈形成的中空管，將串珠狀小體 長度壓縮6倍。,

8、三、染色體的構建,（三）三級結構超螺線管 超螺線管是由螺線管進一步盤曲而形成。 =400nm 將螺線管長度壓縮40倍。,超螺旋管進一步折疊又被壓縮5倍。成為四級結構 染色單體。,DNA分子共壓縮8 00010 000倍。,（四）四級結構染色單體,三、染色體的構建,一級結構核小體，壓縮7倍 二級結構螺線管，壓縮6倍 三級結構超螺線管，壓縮40倍 四級結構染色單體，壓縮5倍 DNA共壓縮8 00010 000倍。,染色質的四級結構,染色體結構的“袢環(huán)” 模型： 2nm的雙螺旋DNA。 10nm核小體。 6個核小體圍成一圈的螺旋，直徑30-50nm。 由螺線管形成DNA復制環(huán)。每18個復制環(huán)呈放射狀

9、平面排列，結合在核基質上形成微帶。 約106微帶沿縱軸排列形成染色體單體。,染色體骨架-放射環(huán)模型,“袢環(huán)”模型,四、染色體（chromosome）,結構： 主縊痕、染色體臂 著絲粒、著絲點 次縊痕、隨體 端粒,1.中期染色體的形態(tài)結構,2009諾貝爾醫(yī)學與生理學獎 (2009.10.5),杰克紹斯塔克 Jack W. Szostak 美國哈佛醫(yī)學院 遺傳學系,伊麗莎白布萊克本 Elizabeth H. Blackburn 加州大學舊金山分校 生化與生物物理學系,卡蘿爾格雷德 Carol W. Greider 約翰-霍普金斯醫(yī)學院 分子生物學與遺傳學系,四、染色體 (chromosome),2

10、. 染色體類型： 中央著絲粒染色體：著絲粒位于總軸4/8-5/8； 亞中央著絲粒染色體：著絲粒位于總軸5/8-6/8； 近端著絲粒染色體：著絲粒位于總軸7/8-末端。,形態(tài)：間期細胞核內，圓球形。 數(shù)目： 一般12個，有的35個。 特點：蛋白質合成旺盛細胞核仁大、數(shù)目多， 反之核仁小或缺如。 分裂前期消失，末期重現(xiàn)。,第三節(jié) 核 仁 (nucleolus),一、核仁的形態(tài)、結構和化學組成 （一）核仁的形態(tài),蛋白質：80，組蛋白、非組蛋白、 核糖體蛋白及酶類。 rRNA ：10%，45S、28S、18S、5.8S DNA ： 8%， rDNA 脂 類： 微量,（二）核仁的化學組成,核仁的形態(tài)、結

11、構和化學組成,纖維中心,顆粒成分,致密 纖維組分,（三）核仁的超微結構,（三）核仁的超微結構,（一）纖維中心 ( fibrillar center) rDNA。,13、14、 15、21、22號10條染色體存在rRNA基因 ， 轉錄rRNA，形成核仁，稱核仁組織者 (nucleolar organizer)。形成核仁組織區(qū)。,（二）致密纖維組分 (dense fibrillar component),（三）顆粒成分 (granular component) 由RNA和蛋白質組成的核糖體前體物質。,（四）核仁相隨染色質 核仁周圍染色質 (NAC) ：異染色質。 核仁內染色質 (INC) ：常染色

12、質，載有rDNA,（一）是rRNA合成的中心 （二）是rRNA加工成熟的區(qū)域和 核糖體大小亞基裝配的工廠,二、核仁的功能,核仁在核糖體大小亞基裝配中的作用,核仁周期：核仁隨細胞周期的進行而呈現(xiàn)的周期性 變化（形成和消失）。,間 期,細胞有12個或多個核仁。,分 裂 期,染色質濃縮、rRNA合成停止，rDNA袢環(huán)逐漸縮回到染色體，核仁縮小繼而消失。,細胞分裂期后末期,核仁組織者染色體解旋，rDNA伸展成袢樣，在酶的作用下合成rRNA，經積累和包裝rDNA袢環(huán)周圍又組建成新的核仁。,核仁 (有),核仁 (消失),核仁(再現(xiàn)),三、核仁周期（nucleolar cycle ）,第四節(jié) 核骨架（nuclear skeleton）,一、概念 核骨架又稱核基質（nuclear matrix） 是細胞核內以非組蛋白為主的纖維網架結構。,二、化學組成 核基質蛋白和核基質結合蛋白等多種蛋白質組成。,1. 是DNA復制的支架。 2. 是基因轉錄加工、RNA合成的場所。 3. 與染色體的構建和核的重建有關。 4. 與細胞分化有關。 5. 與病毒在宿主細胞內DNA復制、基因轉錄有關。 6. 在腫瘤發(fā)生過程中起一定作用。癌基因表達在核骨架上進行。,二. 功能,核骨架（nuclear skeleton）,第五節(jié) 細胞核的功能,遺傳信息的儲存、