医学细胞生物学：第8章 细胞核.ppt

第八章第八章细胞核细胞核•大小：直径为5-10μm核质比=细胞核体积/细胞质体积￿•形态：通常为圆形或椭圆形淋巴结淋巴结H.E.H.E.染色图片染色图片 细胞核电镜图片细胞核电镜图片DAPIDAPI染色染色数量：通常为单个核位置：常居中肌细胞（多核、杆状）肌细胞（多核、杆状） 脂肪细胞（核居边）脂肪细胞（核居边）成熟红细胞（无核）成熟红细胞（无核） 中性粒细胞（分叶状）中性粒细胞（分叶状）间期核的基本结构•核膜￿Nuclear￿membrane￿￿￿￿核被膜￿Nuclear￿envelope•核仁￿Nucleolus•染色质￿Chromatin￿•核基质￿Nuclear￿matrix•内容提要核膜染色质染色体核仁核基质细胞核的功能细胞核与疾病•核膜￿Nuclear￿membrane（核被膜￿Nuclear￿envelope）：￿￿￿￿位于间期细胞核的最外层，是细胞质与细胞核之间的界膜，使细胞核成为相对独立的体系一、蛋白质与脂类是核膜重要组成成分￿￿￿￿蛋白质(65%~75%)，脂质次之，还有少量DNA和RNA￿￿￿￿蛋白质：核膜含有20多种蛋白质，分子量为16KD~160KD，包括组蛋白、基因调节蛋白、DNA/RNA聚合酶、电子传递有关酶类。

￿￿￿￿核膜所含酶类和脂类都与内质网类似，但含量有差别核核 膜膜二、核膜是不对称的双层膜结构•外膜 outer nuclear membrane•内膜 inner nuclear membrane•核周隙 perinuclear space•核孔/核孔复合体 nuclear pore / nuclear pore complex•核纤层 nuclear lamina两层膜厚度一样，7.5nm核核 膜膜核核 膜膜外膜粗面内质网内膜核纤层（一）外膜与糙面内质网相连续•外核膜与粗面内质网相连，其表面也常附着核糖体——粗面内质网的特化区域，参与了某些蛋白质的合成•外核膜胞质面与中间纤维，微管等成分相连——核定位二）内核膜表面光滑包围核质•内核膜表面光滑，下面与一层致密的纤维网络——核纤层紧密相连核核 膜膜核周隙核孔（三）核周隙为内、外核膜之间的缓冲区•内外核膜之间的空隙宽20~40nm，与粗面内质网￿相通，含有多种蛋白质和酶四）核孔复合体是由蛋白质构成的复合结构•核孔（nuclear￿pore）是内外膜的融合之处形成环状的开口•核孔数量、密度跟细胞类型、核功能状态有关代谢约活跃的细胞核孔密度越大。

•多种核孔蛋白以特定方式排列形成核孔复合体（nuclear￿poreComplex，NPC）核核 膜膜Cytoplasmic￿face（胞质面）核孔胞质面电镜及扫描电镜照片核核 膜膜Nuclear￿face￿（核质面）核核 膜膜电镜下的核孔复合体核核 膜膜捕鱼笼式核孔复合体模型：①￿胞质环cytoplasmic￿ring：核孔外边缘，与外核膜相连；环上有8条细长纤维对称分布，伸向细胞质（胞质纤维）②￿核质环nuclear￿ring：核孔内边缘，与内核膜相连；环上也有8条纤维伸向核质（核纤维），纤维末端形成小环，构成“核篮”nuclear￿basket③￿辐spoke：是核孔边缘伸向核孔中心的辐射状八重对称结构，把胞质环、核质环和中央栓连接在一起④￿中央栓central￿plug/granule：位于核孔中央，呈棒状、颗粒状，可能参与核-质交换；并非存在于所有核孔复合体中，可能是正通过核孔的被转运物质核核 膜膜核质环胞质颗粒胞质环辐中央栓胞质纤维核纤层核纤维核核 膜膜环状亚单位腔内亚单位柱状亚单位核篮辐——连接胞质环、核质环及中央栓，含三个结构域核篮——由核质环、核纤维及末端小环形成核核 膜膜核孔复合体蛋白可分为两类：穿膜蛋白及外周蛋白核核 膜膜gp210代表一类结构性穿膜蛋白：•第一个被鉴定出来的核孔复合体蛋白，位于核膜的“孔膜区”，为N连接甘露糖残基寡糖修饰，在锚定核孔复合体的结构上起重要作用。

a.￿介导核孔复合体与核被膜的连接，为核孔复合体装配提供起始位点b.￿在内外膜融合形成核孔中起重要作用c.￿在核质交换功能活动中起作用p62代表一类功能性的核孔复合体蛋白：•它带有O连接N－乙酰葡萄糖胺残基寡糖修饰•分两个结构域：N端区：具有FXFG形式的重复序列，直接参与核质交换C端区：具有疏水性的七肽重复序列，适合形成α￿-螺旋与其他核孔复合体蛋白成分相互作用,￿将p62分子稳定到核孔复合体上，为其N端进行核质交换活动提供支持核核 膜膜（五）核纤层是紧贴内核膜的纤维蛋白网•核纤层（nuclear￿lamina）位于内核膜下，由高电子密度纤维蛋白——核纤层蛋白构成，包括lamin￿A、￿lamin￿B、lamin￿C•laminB与核内膜上的镶嵌蛋白结合•laminA和￿laminC￿连接￿laminB及染色质纤维•核纤层蛋白还可以与核基质中的蛋白质形成联接核纤层——染色质——一般厚度为10-20nm核核 膜膜核纤层蛋白是一类中间纤维，具有与其他中间纤维蛋白同源的α螺旋区氨基酸序列1，核纤层参与核膜的崩解和重建2，核纤层与染色质的结构和功能•核纤层与染色质特异地紧密结合，阻止染色质的螺旋化，保持高度有序的染色质结构。

3，核纤层与细胞核的构建•核纤层与内膜的镶嵌蛋白及核基质相互连接，组成核的支架，维持核孔的位置和核膜的形状4，核纤层与DNA的复制•没有核纤层的参与无法进行DNA的复制核核 膜膜间期前期，Lamin磷酸化解聚，核膜破裂末期前段末期后段，Lamin去磷酸化聚合，核膜形成核膜的崩解和重建三、核膜将核质与胞质分隔并控制核质间的物质交换（一）核膜为基因表达提供了时空隔离屏障（二）核膜参与了生物大分子的合成（三）核膜控制着核质间的物质交换小分子的被动扩散大分子的高度选择性主动运输1、亲核蛋白的核输入2、RNA及核糖体亚基的核输出核核 膜膜爪蟾卵母细胞中胶体金颗粒标记的核质蛋白与胞质纤维（CF）结合从胞外环通过核孔（NP）核核 膜膜核质蛋白有选择地通过核孔复合体亲核蛋白通过核孔复合体转运入核的过程示意图核定位序列（nuclear localization sequence，NLS）——含4-8个氨基酸的短肽序列（富含￿Arg、Lys、Pro等￿碱性氨基酸）核核 膜膜•内容提要核膜染色质染色体核仁核基质细胞核的功能细胞核与疾病•染色质￿chromatin￿和染色体￿chromosome￿是细胞核内同一物质在细胞周期不同时相的不同表现形态。

一、DNA及组蛋白是组成染色质的主要成分￿￿￿￿￿￿DNA和组蛋白两者的比例约1:1，还有少量非组蛋白和RNA（一）染色质中的DNA储存遗传信息￿￿￿￿￿￿除少数病毒外，所有生物的遗传物质均为DNA单一序列￿unique￿sequence——编码功能基因重复序列：中度重复序列￿middle￿repetitive￿sequence￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿——调控作用及rRNA，tRNA等的编码￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿高度重复序列￿highly￿repetitive￿sequence￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿——不能转录，起连接间隔作用，可能参与染色体联会染色质染色质￿（二）组蛋白是染色质中的主要结构蛋白•组蛋白(histone)是一组等电点大于10.0的碱性蛋白质，富含带正电荷的碱性氨基酸（赖氨酸和精氨酸）•可与带负电荷呈酸性的DNA紧密结合•根据精氨酸/赖氨酸比值，组蛋白分为5种：H1、H2A、H2B、H3、H4核小体组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）协助DNA卷曲形成核小体，高度保守连接组蛋白（H1组蛋白）构成核小体间的连接，有种属及组织特异性染色质染色质•组蛋白在S期（细胞分裂的合成期）于胞质中合成后转入核内，协助DNA折叠包装成染色体，并保护DNA不被酶消化•组蛋白可通过甲基化、乙酰基化，来抑制或激活某些基因的转录，参与基因的调控。

染色质染色质抑制组蛋白的乙酰化，提高诱导多能干细胞(iPS￿cell)的形成（三）非组蛋白能从多方面影响染色质的结构和功能•带负电荷的酸性蛋白质，富含天冬氨酸、谷氨酸等•分子量15-100kD•主要参与：1.￿染色体的构建，帮助DNA分子进一步盘旋，作为染色质支架；2.￿启动DNA复制，如启动蛋白、DNA聚合酶、引物酶等；3.￿调控基因的转录，如一些基因的转录因子染色质染色质转录因子调控基因表达二、间期细胞核中存在两种不同状态的染色质染色质染色质常染色质异染色质所处细胞周期间期间期对碱性染料染色着色浅着色深结构螺旋化程度较低凝缩，致密DNA构成单一序列少量中度重复序列高度重复序列基因转录活跃无转录活性核中的位置均匀分布，核中央核周分类无结构性异染色质兼性异染色质对核酸酶反应敏感，易被降解不易降解S期复制早复制晚复制、早凝缩在染色体的位置染色体臂着丝粒区、端粒、次缢痕•兼性异染色质在某些细胞类型、一定发育阶段，由常染色质凝聚并丧失转录活性，而变成的异染色质如巴氏小体(Barr￿body)，分化细胞中的某些染色质染色质染色质三、染色质经有序折叠包装形成染色体•R.￿Kornberg发现用核酸酶消化染色质，得到大约200bp的片段；而如果用核酸酶处理裸露的DNA分子，会得到长度不等的随机降解片段；他以此实验为基础，在1974年，建立了核小体模型。

染色质染色质（一）核小体为染色质的基本结构单位￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿——染色体组装的一级结构•核小体nucleosome为直径10nm的圆盘状颗粒，•每个组蛋白八聚体外缠绕1.75圈DNA，长146bp，另有1条60bp左右的连接DNA，其上结合H1染色质染色质X光衍射观察核小体染色质染色质（二）核小体进一步螺旋形成螺线管构成染色质的二级结构•大多数染色质以一种直径30nm的染色质纤维形式存在•核小体在H1组蛋白参与下，形成的一种更紧密的结构，叫螺线管￿（solenoid），是染色质组装的二级结构•螺线管是核小体串珠结构盘旋缠绕形成的中空管状结构，每圈螺线管有6个核小体，外径30nm，内径10nm•组蛋白H1分子位于螺线管内部，对螺线管的稳定起重要作用•螺线管使核小体压缩了6倍染色质染色质染色体二级结构——螺线管染色质染色质（三）染色质高级结构尚存在争议1.￿染色体多级螺旋模型•30nm螺线管进一步螺旋化，形成直径约0.2~0.4μm的圆筒状结构，称：超螺线管supersolenoid；￿•该过程螺线管结构被压缩了近40倍，超螺线管是染色质包装的三级结构；•超螺线管进一步螺旋折叠，形成染色体的四级结构——染色单体，此过程超螺线管被压缩了5倍•根据￿多级螺旋化模型，从DNA到染色体，经过四级包装，DNA长度被压缩了共￿8400倍（￿7×6×40×5＝8400倍）染色质染色质染色质染色质2.￿染色体支架——放射环结构模型•30nm的螺线管纤维折叠形成袢环，沿染色体纵轴由中央向周围伸出，形成放射环；•每个袢环包括核小体315个，每18个袢环呈放射状排列于同一平面上，并结合在核骨架上，形成微带￿miniband；•微带是染色质高级结构的组成单位，微带是染色质高级结构的组成单位，约106个微带沿纵轴排列形成染色单体。

染色质染色质袢环结构域染色质染色质染色质的一级结构：核小体染色质的二级结构：螺线管染色质的三级结构：超螺线管/袢环染色质的四级结构：染色单体DNA长度共压缩了约8400倍!染色质染色质•内容提要核膜染色质染色体核仁核基质细胞核的功能细胞核与疾病一、中期染色体具有比较稳定的形态结构（一）着丝粒将两条姐妹染色单体相连每一中期染色体都是由两条相同的染色体单体构成，两条单体之间在着丝粒相连，称为姐妹染色单体染色体染色体染色单体次缢痕短臂（p）长臂（q）随体常染色质区异染色质区主缢痕（初级缢痕）着丝粒￿centromere：主缢痕处的染色质部分，由高度重复序列的异染色质组成主缢痕￿primary￿constriction：中期两条姊妹染色单体的连接处，向内凹陷、着色较浅的缢痕•根据着丝粒在染色体上的位置，中期染色体分为四类：①￿中着丝粒染色体：两臂大致相等②￿亚中着丝粒染色体：两臂长(q)短(p)不等③￿端着丝粒染色体：着丝粒位于染色体一端，故只有一个臂④￿亚端着丝粒染色体：着丝粒靠近染色体的一端中着丝粒染色体￿￿￿￿￿￿￿￿亚中着丝粒染色体￿￿￿￿￿亚端着丝粒染色体￿￿￿￿￿￿端着丝粒染色体染色体染色体•动粒￿kinetochore：存在于主缢痕两侧的特化的圆盘状结构，由蛋白质组成，是细胞分裂时纺锤丝动粒微管的附着部位。

着丝粒-动粒复合体：着丝粒-动粒共同组成的一种高度有序的复合结构，可包括三个结构域：①￿动力结构域②￿中心结构域③￿配对结构域染色体染色体①动力结构域：位于着丝粒外表面，由动粒和纤维冠组成，是3层板状结构——致密的外层、低密度的中层、致密的内层(连接染色质)②中心结构域：动粒结构域内面，包括着丝粒大部分区域，含高度重复DNA；对着丝粒-动力复合体￿的形成和功能有重要作用③配对结构域：中心结构域内表面，姊妹染色单体连接位点，与姊妹染色单体配对及分离关系密切；此区域两类重要蛋白：内着丝粒蛋白、染色单体连接蛋白染色体染色体动粒着丝粒周围异染色质着丝粒异染色质 动粒内层 Interzone 动粒外层 CENP-E￿￿ Corona￿fiber 微管动力蛋白￿￿微管亚基在正端加上或者解离 含有多种蛋白结合到着丝粒异染色质上 结合马达蛋白，参与染色体运动，从而将微管维系在动粒上作为￿驱动蛋白超家族成员，向微管正端移动 向微管负端移动￿￿￿（二）次缢痕并非存在所有的染色体上•次缢痕￿secondary￿constriction：是染色体上除主缢痕之外的缢缩部位，并非存在于所有染色体上；•其数量、位置、大小是某些染色体的形态特征——鉴别标记。

三）随体是位于染色体末端的球形或棒状结构•随体￿satellite：是位于染色体末端的球形或者棒状结构，主要由异染色质构成，通过次缢痕与染色体主体相连——并非所有染色体都有；•有随体的染色体被称为sat染色体；随体形态、大小及在染色体的位置固定的——识别染色体的重要形态特征之一随体次缢痕染色体染色体（四）端粒是染色体末端的特化部分•1938年，遗传学家H.J.Muller￿用X射线处理果蝇时发现染色体末端很少发生缺失、倒位现象，推测染色体末端有特殊结构维持染色体稳定，称之”端粒“•端粒￿telomere：染色体末端的特化部位，富含GC的高度重复序列与蛋白质构成•基因组内所有端粒，由相同的短串联重复序列构成，￿该重复序列具有种属特异性染色体染色体二、染色体稳定遗传必须具有三种主要功能序列（一）自主复制序列是DNA进行复制的起始点（二）着丝粒序列保证姐妹染色单体的均等分裂（三）端粒序列在维持染色体的独立性和稳定性中起作用染色体染色体•端粒的功能主要有：1）保证染色体末端的完全复制；2）形成染色体末端的保护帽；3）与细胞的衰老死亡相关；端粒由端粒酶合成，端粒酶是一种RNA及反转录酶活性的蛋白质组成的复合物，一般只存在于具有生殖细胞、胚胎干细胞与肿瘤细胞中。

染色体染色体三、核型分析在人类染色体疾病的诊断中发挥作用•核型 karyotype：是指一个体细胞中的全套中期染色体，按其大小、形态特征顺序排列所构成的图像•核型分析：对待测细胞的核型进行染色体数目、形态特征的分析主要是通过对染色体进行测量、计算的基础上，进行分组、排队、配对，并进行形态分析的过程染色体染色体着丝粒位置人类染色体带型人类染色体带型可见13,￿14,￿15,￿21,￿22号染色体具有随体，其次缢痕处DNA序列含有rRNA基因，编码rRNA即此处为核仁组织区染色体染色体鉴别染色体：普通染色和显带染色技术•普通染色——使整条染色体着色，如￿Giemsa染色，不能辨别染色体，精确度不高；•显带染色技术——将染色体经过一定的处理，用特定染料染色，使染色体沿其长轴显现出明暗或深浅相间的横行条纹，构成了每条染色体的带型如：G带法、￿Q带法、C带法及高分辨显带法•显带染色技术可精确识别每一条染色体，还能检测各条染色体的微小结构变化，如 缺失、易位等染色体染色体G带法C带法Q带法•染色体显带技术的重要应用——明确鉴别任何一条染色体，甚至某一易位片段；探讨遗传病的发病机制、探索物种间的遗传距离的差异、远缘杂交的鉴定等。

染色体染色体四、巨型染色体是一类形态特殊、体积很大的染色体（一）灯刷染色体呈灯刷样形态结构•灯刷染色体￿lampbrush￿chromosome：普遍存在与鱼类、两栖类等动物卵母细胞中的形似灯刷的特殊巨大染色体•通常出现在卵母细胞的双线期，两条同源染色体交叉相连，含4条染色单体•由染色粒chromomere——深染的高密度颗粒，串联组成染色单体的主轴，为染色单体紧密折叠区域，由主轴向两侧伸出侧环，为DNA转录活跃区域两栖类卵母细胞中的灯刷染色体染色体染色体（二）多线染色体是由多条染色体组成的结构•多线染色体存在于双翅目昆虫幼虫的唾液腺、肠、气管等组织细胞中，因染色体DNA多次复制但不分离，子染色体呈平行排列相互连接在一起，由此形成体积巨大的由多条染色体组成的结构，即多线染色体果蝇唾液腺细胞的多线染色体染色体染色体•内容提要核膜染色质染色体核仁核基质细胞核的功能细胞核与疾病•核仁（Nucleolus）：￿￿￿￿存在于真核细胞间期核中，光镜下为均匀、海绵状的球体￿￿￿￿数量及大小：通常1-2个，或多个蛋白合成旺盛的细胞核仁大如分泌细胞、神经元等￿￿￿￿位置：不固定生长旺盛的细胞中常趋边。

核核 仁仁一、核仁的主要成分是核酸和蛋白质￿￿￿￿￿蛋白质（80%）￿￿￿￿￿￿RNA（3-13%）￿￿￿￿￿DNA（8%）￿￿￿￿￿酶类二、核仁是裸露无膜的纤维网状结构•是多种成分构成的巨大网络结构•电镜下可分为三个区域：纤维中心、致密纤维组分、颗粒成分致密致密纤维纤维组分组分颗粒颗粒成分成分纤纤维维中中心心核核 仁仁（一）核仁结构的纤维中心由具有rRNA基因的染色质构成•纤维中心（fibrillar￿center，FC）直径10nm，在电镜下包埋于颗粒组分内部的，低电子密度的圆形结构体，主要含是rRNA基因——rDNA核核 仁仁核仁组织者/区（nucleolar￿organizer/region,￿NOR）•￿￿每一个rRNA基因的袢环称为一个核仁组织者•人类rRNA基因位于5条染色体上为13,￿14,￿15,￿21,￿22号染色体•￿￿核仁组织区定位在核仁染色体次缢痕部位•￿￿含有核仁组织区的染色体称为核仁组织染色体（nucleolar￿organizing￿chromosome）人间期细胞核仁组织者及10条染色体的rDNA袢环模式图核核 仁仁（二）核仁结构的致密纤维组分包含处于不同转录阶段的rRNA分子•致密纤维组分（dense￿fibrillar￿component，DFC）：由致密的纤维构成，直径4-10nm，长度20-40nm是核仁内电子密度最高的区域，呈环形或半月形包围纤维中心；主要含正在转录的rRNA分子、核糖体蛋白。

三）核仁结构的颗粒组分由正在加工的rRNA及蛋白质构成•颗粒成分（granular￿component，GC）：呈致密的颗粒，直径15-20nm主要由正在加工、成熟的核糖体亚单位的前体颗粒构成，多位于核仁的外周；决定间期核仁的大小差异核核 仁仁• 核仁基质（nucleolar￿matrix）：￿￿￿￿是核仁区内的一些无定形蛋白质性液体物质，包裹着纤维中心、致密纤维组分、颗粒组分•核仁周围染色质（perinucleolar￿chromatin）：￿￿￿￿是包围在核仁周围的异染色质•核仁相随染色质（nucleolar￿associated￿chromatin）：￿￿￿￿是核仁周围染色质与含rDNA的常染色质的统称核核 仁仁核膜核膜核仁核仁核核仁仁解解聚聚核核仁仁形形成成G1MitosisSG2三、核仁结构呈现周期性动态变化核仁周期（nucleolar￿cycle）：在进行有丝分裂的细胞中，核仁出现￿一系列结构和功能的周期性变化•进入有丝分裂时，核仁先变形变小，颗粒组分、纤维组分逐渐消失在周围核质中•之后染色质凝集，所有RNA￿合成停止，rDNA袢环收缩回到相应染色体的次缢痕处•中期和后期核仁消失•有丝分裂末期，核仁组织者区的￿rDNA去凝集，重新开始转录，在核仁组织区附近融合成极小的核仁，进一步融合，形成核仁核核 仁仁小结•纤维中心（FC） ——rDNA 存在区域•纤维中心 与 致密纤维组分（DFC）交界处—— rRNA转录•致密纤维组分 及 颗粒成分（GC）中——rRNA的加工及核糖体大小亚基装配核仁是核仁是rRNArRNA合成、加工合成、加工及核糖体亚单位装配的场所！及核糖体亚单位装配的场所！核核 仁仁￿许多RNA多聚酶分子同时转录,￿转录方向从左到右（一）￿核仁是rRNA基因转录和加工的场所•人每个基因转录长13000bp￿￿的初始转录产物￿——即45S￿rRNA。

•￿￿rDNA成簇串联重复排列，有利于RNA聚合酶Ⅰ的高效、连续运作•新合成的rRNA沿rDNA长轴￿垂直分布，类似￿圣诞树四、核仁是rRNA合成和核糖体亚基装配的场所核核 仁仁核核 仁仁（二）核仁是核糖体亚基装配的场所“S￿”￿为大分子物质在超速离心沉降中的一个物理学单位，可间接反应分子量的大小 ribosome核仁核胞浆核核 仁仁45S￿RNA前体化学修饰剪接由他处生成由他处生成的的5S rRNA并入核糖体小亚基￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿并入核糖体大亚基降解的核苷酸序列降解的核苷酸序列45S￿rRNA的剪接核核 仁仁真核细胞核糖体形成核糖体蛋白•内容提要核膜染色质染色体核仁核基质细胞核的功能细胞核与疾病核基质 （nuclear matrix） / 核骨架（nuclear skeleton/scaffold） •狭义的概念是指真核细胞间期细胞核中除核膜、染色质、核纤层和核仁外的部分，是一个以纤维蛋白为主构成的纤维网架结构；•其基本形态与细胞骨架相似，与细胞骨架有一定连系红色部分显示核骨架核基质核基质一、核基质是充满整个核内空间的纤维蛋白网架•由3-30nm粗细不一的纤维组成，其纤维单体的直径3-4nm。

•90%为蛋白质，另含有少量RNA——维系核骨架三维结构•蛋白成分复杂，非组蛋白为主，多达200多种分为两类：核基质蛋白(nuclear￿matrix￿protein)：各类细胞共有的蛋白成分核基质结合蛋白(nuclear￿matrix￿associated￿protein)：其组成与细胞类型、分化状态、生理及病理状态有关核基质核基质二、核基质的功能涉及遗传信息的复制和表达（一）核基质参与DNA复制1.核基质上锚泊DNA复制复合体2.核基质上结合新合成的DNA3.核基质上DNA的复制效率提高相关的证据：•￿￿DNA复制的酶类，均锚定于核骨架上，形成DNA复制复合体；•￿￿￿3H-TdR渗入新合成的DNA，可与核基质共定位；•￿￿在含核骨架的非洲爪蟾卵提取物中，DNA复制效率高；而在无核骨架的纯化物中，则复制效率低且错误多——DNA复制需要支架核基质核基质（二）核基质参与基因转录和加工1.￿核基质与基因转录活性密切相关•3H-UdR渗入RNA定位在核基质上•核骨架上有RNA聚合酶结合位点，基因DNA￿只有结合在核骨架上，才能进行转录2.￿核基质参与RNA的加工修饰•核骨架可能是不均一RNA￿(hnRNA，mRNA前体)￿加工的场所•polyA区可能是hnRNA在核骨架上的附着点核基质核基质（三）核基质参与染色体构建•染色体组装的骨架-放射环模型：螺线管结构折叠成的袢环结合在核骨架上——核骨架参与核内DNA的空间构型维持、参与DNA超螺旋化的稳定。

四）核基质与细胞分化相关•分化程度高的细胞RNA合成能力强，核基质发达•核基质结构及功能的改变，可引起对转录的调控，影响细胞的分化•核基质还与肿瘤有一定关系，如某些肿瘤细胞中含特异性核骨架蛋白（核骨架蛋白的改变）核基质核基质•内容提要核膜染色质染色体核仁核基质细胞核的功能细胞核与疾病2003年，首次绘制第一个人类基因组全序列，由30亿个碱基对（base￿pair，bp）组成基因组就是一个物种中所有基因的整体组成细胞核的功能细胞核的功能储存DNADNA复制DNA转录核糖体大小亚基组装的场所是细胞生命活动的控制中心一、遗传信息的贮存和复制在细胞核中进行细胞核的功能细胞核的功能半保留复制（semiconservative￿replication）：在以自身为模板复制产生的子代DNA双链中，一条为亲代模板链，一条为新合成链DNA复制的特点：多个复制起点上进行的半保留，半不连续复制细胞核的功能细胞核的功能冈崎片段复制叉半不连续复制——聚合酶催化合成DNA链的方向仅能从5’到3’端•复制叉（replication￿fork）：松开的两股链和未松开的两股链外形如“Y”字形•复制子（replicon）：复制从起始点开始，双向进行直至到终点所包含的DNA单位。

•真核生物每条染色体有多个复制起点，人类基因组有104~105个复制起始点细胞核的功能细胞核的功能前导链后随链电镜观察DNA的复制细胞核的功能细胞核的功能端粒酶结合到未完成复制的DNA链上，以自身的一小段RNA为模板，通过逆转录酶合成延长DNA链，随着DNA的延长，端粒酶脱离，新的DNA聚合酶结合到DNA上，补齐配对的DNA链二、遗传信息的转录过程是从DNA传递给RNA•RNA酶Ⅰ：rDNA → rRNA，在核内加工形成成熟大小亚基，在胞质组装成核糖体；•RNA酶Ⅱ：DNA → hnRNA → mRNA，在胞质翻译成蛋白质；•RNA酶Ⅲ：DNA → 5S rRNA、tRNA细胞核的功能细胞核的功能三、损伤的DNA分子通过DNA修复系统进行修复（一）光修复是最早发现的DNA修复方式•￿光修复主要是低等生物的一种修复方式，后来发现类似的修复酶广泛存在于动植物中•￿紫外消毒作用下不能存在白光细胞核的功能细胞核的功能（二）切除修复是细胞内DNA损伤修复最重要的方式发生在DNA复制前：•特异的核酸内切酶识别切除•DNA聚合酶合成新链•DNA连接酶衔接细胞核的功能细胞核的功能（三）重组修复以DNA重组方式完成修复过程发生在DNA复制解链时，不以损伤的母链为模板，而以正常复制的另一链的子链为模板。

损伤被稀释但仍存在细胞核的功能细胞核的功能（四）SOS修复是一种应急性的修复方式•损伤较集中而无法用切除修复或重组修复的方式弥补时，诱导产生一类特殊的DNA聚合酶——SOS修复酶类•随机填补空缺，变异大细胞核的功能细胞核的功能•新型的基因编辑载体￿TALEN￿和￿CRISPR/Cas9￿（了解）•核酸酶切除DNA，随后体内的SOS修复随机产生不同的碱基序列，可引起突变•内容提要•核膜•染色质•染色体•核仁•核基质•细胞核的功能•细胞核与疾病一、细胞核异常与肿瘤的发生发展关系密切肿瘤细胞的核变化--代谢旺盛的状态：•高核质比•结构异常：外形不规则，表面突出或向内凹陷，出现多倍体•核膜增厚，核仁增大变多，合成活跃，核孔数目增加•染色质多聚集在近核膜处，并呈粗颗粒或团块状，分布不均•组蛋白磷酸化程度增加，降低其与DNA的结合，促进转录细胞核与疾病细胞核与疾病费城染色体易位费城染色体易位二、细胞核遗传物质异常可导致遗传病发生（一）染色体异常导致染色体病的发生•￿数目异常：整倍体畸变，非整倍体畸变——如21三体综合征等•￿结构异常：易位、重复、缺失、倒位、环状等——如慢性粒细胞白血病人出现费城（Ph）染色体（22q￿和￿9q间￿部分区段易位）。

细胞核与疾病细胞核与疾病（二）基因突变引起基因病单基因或多基因突变常见如地中海贫血、血友病、色盲、白化病等早年衰老综合症（Hutchinson-Gilford￿Progeria￿syndrome）￿￿￿￿￿￿￿￿大于80%患者的发病原因是负责转录Lamin￿A和Lamin￿C的LMNA基因第608位的密码子发生突变，引起核形态异常，异染色质组织混乱，造成DNA损伤修复功能的缺失、增加基因组的不稳定性引起核膜畸形细胞核与疾病细胞核与疾病三、端粒异常与一些常见疾病的病因相关•高血压、糖尿病、动脉粥样硬化及恶性肿瘤等疾病的发展可能与随年龄增加导致的端粒磨损加速有关细胞核与疾病细胞核与疾病掌握：核被膜结构组成，核孔复合体结构模型，核被膜的物质转运方式；染色质的概念及化学组成，组蛋白及非组蛋白的功能；核小体结构要点；染色质包装的多级螺旋模型、骨架-放射环结构模型；中期染色体的形态结构；染色体的三种DNA序列；核仁的超微结构及功能熟悉：核膜的主要化学成分；功能性染色体的必备条件；常染色质和异染色质及兼性异染色质的关系；着丝粒-动粒复合体的结构；次缢痕，端粒，随体，核型，核仁组织区，核纤层的功能，核骨架的化学组成及功能。

核被膜在细胞周期中的崩解与装配的过程了解：人类染色体分组；核仁周期；几种核仁周期调控因子及其作用，细胞核与疾病大大 纲纲•1.核膜的基本结构是什么？有什么主要功能？•2.内核膜上有哪一种核纤层蛋白的受体？•3.分化程度高与低的细胞，哪种核孔多？•4.RNA初始转录产物，在哪里进行加工、成熟？•5.多数无机离子靠什么方式进出细胞核？•6.核孔复合体的结构模型是怎样的？•7.核孔复合体的有效直径是多少？最大功能直径是多少？•8.对于不同物质，核孔怎样进行运输？•9.核孔蛋白常有一段什么序列有助于物质输入核孔？•10.亲核蛋白都有什么信号？此信号有何特点？•11.名称解释(中英文名字)：核纤层、核孔复合体、巴氏小体、主缢痕、着丝粒、动粒、次缢痕、端粒、随体、核仁组织者区、核型、核仁周围染色质、核仁相随染色质、核仁周期、前核仁体、核骨架(核基质)•12.￿染色体稳定遗传的必备条件是什么？•13.染色体的一级结构是什么？其详细组成是怎样的？练练 习习•14.染色体的两种结构模型分别是怎样的？•15.异染色质分为哪两类？•16.端粒的作用是什么？•17.什么是核仁？其大小数目跟什么有关？组成成分如何？•18.组成染色质的组蛋白主要有哪几种？各在核小体中扮演什么角色？各自的进化保守性如何？•19.比较异同：染色质和染色体，常染色质和异染色质、着丝粒和动粒￿、结构异染色质和兼性异染色质•20.核仁的亚显微结构分为哪三个部分？分别代表何种化学物质？￿•21.人类rRNA基因分布在几条染色体上？在什么位置？•22.核仁的功能是什么？•23.染色质的一级结构一般直径为多少？二级结构直径为多少？•24.核骨架的主要成分是什么？•25.核骨架的功能是什么？•26.费城染色体在哪种疾病中常见？早年衰老综合症与哪个细胞核成分有关？练练 习习。