1、第三節第三節 核核 仁仁（nucleolus） 一、核仁的主要成分一、核仁的主要成分 二、核仁的結構二、核仁的結構 三、核仁的功能三、核仁的功能四、核仁周期四、核仁周期核仁：核仁：間期細胞核中最明顯的結構，間期細胞核中最明顯的結構， 光鏡下為均勻、海綿狀的球體。光鏡下為均勻、海綿狀的球體。 數目：數目：1-21-2個，甚至多個。個，甚至多個。大小：大小：蛋白質合成旺盛的細胞核仁大，如蛋白質合成旺盛的細胞核仁大，如 卵母細胞、分泌細胞；不具備蛋白卵母細胞、分泌細胞；不具備蛋白 質合成能力的細胞核仁小。質合成能力的細胞核仁小。 位置：位置：通常不固定，在生長旺盛的細胞中通常不固定，在生長旺盛的細胞

2、中, , 常趨向核的邊緣。常趨向核的邊緣。 概述概述一、核仁的一、核仁的主要成分主要成分蛋白質：蛋白質：約占干重的約占干重的80%，如核糖體蛋，如核糖體蛋白白 、 組蛋白、非組蛋白及多種酶組蛋白、非組蛋白及多種酶 類類RNA : 約占干重的約占干重的10%，蛋白質合成，蛋白質合成 旺盛的細胞，旺盛的細胞，RNA含量高含量高DNA : 占占8%，主要存在于核仁相，主要存在于核仁相 隨染色質中隨染色質中二、核仁的結構二、核仁的結構光鏡：核仁通常是勻質的球體，具較光鏡：核仁通常是勻質的球體，具較 強的折光性，易被酸性或堿性強的折光性，易被酸性或堿性 染料著色。染料著色。電鏡：核仁裸露無膜、由纖維絲構

3、成。電鏡：核仁裸露無膜、由纖維絲構成。 二、核仁的結構二、核仁的結構 核仁無膜包裹，電鏡下可見核仁無膜包裹，電鏡下可見三個特征性區域：三個特征性區域： 纖維中心（纖維中心（fibrillar centerfibrillar center，FC)FC)致密纖維組分（致密纖維組分（dense fibrillar dense fibrillar componentcomponent，DFCDFC） 顆粒成分（顆粒成分（granular componentgranular component，GCGC） （一）纖維中心是分布（一）纖維中心是分布rRNArRNA基因的基因的 染色質區染色質區 結構特點：

4、結構特點：包埋于顆粒組分內部包埋于顆粒組分內部 的一個或幾個低電子的一個或幾個低電子 密度的圓形結構體。密度的圓形結構體。 主要成分：主要成分：rRNArRNA基因基因rDNArDNA的存在的存在 部位。部位。rDNArDNA是染色體上伸展出的是染色體上伸展出的DNADNA袢環，袢環，每一個袢環稱為一個每一個袢環稱為一個核仁組織者核仁組織者。人類人類rRNArRNA基因位于基因位于5 5對染色體上，即對染色體上，即1313、1414、1515、2121、2222號染色體。號染色體。 核仁組織區（核仁組織區（nucleolar organizer region NOR) 人類人類1313、141

5、4、1515、2121、2222號號染色體的短臂末端與隨體之間有染染色體的短臂末端與隨體之間有染色質細絲相連（色質細絲相連（DNADNA袢環），含袢環），含rRNArRNA基因，可指導基因，可指導rRNArRNA的合成。的合成。 ( (二）二）致密纖維組分包含處于不同轉錄致密纖維組分包含處于不同轉錄階段的階段的rRNArRNA分子分子 結構特點：結構特點：核仁內電子密度最高的區核仁內電子密度最高的區 域域, ,由致密的纖維構成環形由致密的纖維構成環形 或半月形結構。或半月形結構。主要成份：主要成份：含有正在轉錄的含有正在轉錄的rRNArRNA 分子，核糖體蛋白及某些分子，核糖體蛋白及某些 特異

6、性的特異性的RNARNA結合蛋白。結合蛋白。（三）顆粒組分由正在加工的（三）顆粒組分由正在加工的rRNArRNA及及蛋白質構成蛋白質構成 結構特點：結構特點：呈致密顆粒，位于核仁呈致密顆粒，位于核仁的外周。的外周。 主要成分：主要成分：由正在加工、成熟的核由正在加工、成熟的核 糖體亞單位前體顆粒構成。糖體亞單位前體顆粒構成。三、核仁的功能三、核仁的功能 轉錄、加工轉錄、加工rRNArRNA和裝和裝配核糖體亞基的場所。配核糖體亞基的場所。 哺乳動物核仁中哺乳動物核仁中串連重復排列串連重復排列的的rRNArRNA基因（中度重復順序）基因（中度重復順序） ，在，在RNARNA聚合酶聚合酶I I作用下

7、進行轉錄，每個作用下進行轉錄，每個基因都轉錄出長度為基因都轉錄出長度為13,000bp13,000bp的初的初始轉錄產物，即始轉錄產物，即45S rRNA45S rRNA。( (一一) ) rRNArRNA轉錄和加工的場所轉錄和加工的場所1. rRNA1. rRNA基因轉錄基因轉錄rDNArRNA轉錄單位轉錄單位3nm間隔間隔片段片段轉錄的起點轉錄的起點轉錄的終點轉錄的終點RNA聚合酶聚合酶蛋白質顆粒蛋白質顆粒rDNA轉錄轉錄rRNA(45S rRNA前體、纖維狀前體、纖維狀)顆粒狀顆粒狀（18s 5.8s 28srRNA、蛋白、蛋白質顆粒）質顆粒）剪切、加工剪切、加工加工、包裝加工、包裝核糖

8、體的亞基核糖體的亞基2.rRNA2.rRNA加工加工45S rRNA45S rRNA前體經過加工修飾，形成前體經過加工修飾，形成5.8S rRNA5.8S rRNA、18S 18S rRNArRNA、28S rRNA28S rRNA。 核仁是裝配核糖體大小亞基核仁是裝配核糖體大小亞基的場所，的場所，核糖體的大小亞基在核核糖體的大小亞基在核仁中仁中成熟后，通過核孔轉運成熟后，通過核孔轉運至細胞質中，形成有功能的至細胞質中，形成有功能的。（二）核糖體亞基的組裝（二）核糖體亞基的組裝( (二二) )核糖體亞基裝配的場所核糖體亞基裝配的場所 rDNArDNA45SrRNA45SrRNA蛋白蛋白R NR

9、 NP P18SrRNA18SrRNA28SrRNA28SrRNA小亞單位小亞單位（40S40S）5.8SrRNA5.8SrRNA5SrRNA5SrRNA核仁外核仁外DNADNA大亞單位大亞單位（60S60S）3333種種Pr.Pr.4949種種Pr.Pr.四、核仁周期四、核仁周期 核仁隨細胞的周期性變化而核仁隨細胞的周期性變化而變化，變化， 而而核仁染色體的凝集（前核仁染色體的凝集（前期）與解凝集（末期），決定核期）與解凝集（末期），決定核仁的消失和重現。仁的消失和重現。 間間 期期有有1212個個或多個或多個核仁。核仁。分裂前期分裂前期染色質濃縮、染色質濃縮、rRNArRNA合成合成停止，

10、停止，rDNArDNA袢環袢環逐漸縮回到逐漸縮回到染色體，核染色體，核仁消失。仁消失。 分裂末期分裂末期染色體解旋，染色體解旋，rDNArDNA伸展，伸展，合成合成rRNArRNA，組建成新的組建成新的核仁。核仁。 一、核基質的形態結構與組成成分一、核基質的形態結構與組成成分二、核基質的功能二、核基質的功能 核基質的透射顯微鏡圖像核基質的透射顯微鏡圖像 小鼠成纖維細胞的核基質，首先用去垢劑、高鹽提取，然后用核酸酶和低鹽處小鼠成纖維細胞的核基質，首先用去垢劑、高鹽提取，然后用核酸酶和低鹽處理去除染色質鑲嵌的理去除染色質鑲嵌的DNA，可見有殘存的纖維狀基質構成的核質區和細胞骨架，可見有殘存的纖維狀

11、基質構成的核質區和細胞骨架基質構成的胞質區。基質構成的胞質區。 真核細胞核內除去核膜、核纖層真核細胞核內除去核膜、核纖層、染色質與核仁以外的一個以纖維蛋、染色質與核仁以外的一個以纖維蛋白成分為主的精密網架體系。核基質白成分為主的精密網架體系。核基質充滿整個核內空間。充滿整個核內空間。核基質核基質: : 核基質又稱核骨架核基質又稱核骨架 （nuclear skeleton）一、形態結構和基本組分一、形態結構和基本組分核基質基本組分核基質基本組分( (非組蛋白性質非組蛋白性質) )纖維蛋白纖維蛋白核基質蛋白核基質蛋白是各種類是各種類型細胞共有的蛋白質型細胞共有的蛋白質核基質結合蛋白核基質結合蛋白是

12、與是與細胞類型及分化程度細胞類型及分化程度相關的蛋白質相關的蛋白質RNARNA：RNARNA與蛋白質結合成與蛋白質結合成RNPRNP復合物復合物 DNADNA：可能是染色質殘余部分可能是染色質殘余部分 二、核基質的功能二、核基質的功能( (一一) )核基質參與核基質參與DNADNA復制復制核基質上核基質上錨泊錨泊DNADNA復制復合體；復制復合體； 核基質上結合核基質上結合新合成的新合成的DNA DNA ；核基質上核基質上DNADNA的的復制效率提高。復制效率提高。 體外培養的體外培養的3T33T3成纖維細胞成纖維細胞大鼠再生肝細胞大鼠再生肝細胞3 3H-TdRH-TdR進行進行脈沖標記脈沖標

13、記分離核基質分離核基質 30 30分鐘內，發現與核基質緊密結合分鐘內，發現與核基質緊密結合 的的DNADNA中，有中，有90%90%是新合成的是新合成的DNADNA。( (二）核基質參與基因轉錄與加工二）核基質參與基因轉錄與加工 3 3H-H-尿核苷脈沖尿核苷脈沖標記標記HelaHela細胞細胞95%95%以上的放射性存在于核基質上，以上的放射性存在于核基質上，說明說明RNARNA是在核基質上進行合成的。是在核基質上進行合成的。 1. 1. 核基質與基因轉錄活性核基質與基因轉錄活性2.2.核基質與核基質與hnRNAhnRNA的加工的加工 Ciejek(1982) Ciejek(1982)等以小

14、雞輸卵管細等以小雞輸卵管細胞為材料，在胞為材料，在2020低溫條件下（降低溫條件下（降低內源核糖核酸酶活性）分離出核基低內源核糖核酸酶活性）分離出核基質，發現所有的卵清蛋白和卵粘蛋白質，發現所有的卵清蛋白和卵粘蛋白mRNAmRNA的前體都僅存在于核基質中。有的前體都僅存在于核基質中。有人則具體指出人則具體指出hnRNAhnRNA上的上的polyApolyA區可能區可能就是就是hnRNAhnRNA在核基質中的附著點。在核基質中的附著點。 （三）參與（三）參與DNADNA的包裝與染色體的構建的包裝與染色體的構建( (染色體染色體“袢環袢環”模型模型) ) 染色體支架染色體支架（非組蛋白）（非組蛋白

15、）袢環（袢環（ 30nm螺旋管）螺旋管）123456789101112131415161718（四）核基質與細胞分化相關（四）核基質與細胞分化相關 分化程度高的細胞中RNA合成能力強，核基質很發達。 核基質結構和功能的改變，可導致基因選擇性轉錄活性的變化，引起細胞分化。第五節第五節 細胞核的功能細胞核的功能一、遺傳信息的貯存一、遺傳信息的貯存二、遺傳信息的復制二、遺傳信息的復制三、遺傳信息的轉錄三、遺傳信息的轉錄一、遺傳信息的貯存一、遺傳信息的貯存 核內的核內的DNADNA是生物體遺傳信息的攜帶是生物體遺傳信息的攜帶者者，決定著生物體的遺傳性狀與生物學行，決定著生物體的遺傳性狀與生物學行為。為

16、。 細胞核將遺傳物質包裹在核內細胞核將遺傳物質包裹在核內，保，保證了細胞的穩定性。證了細胞的穩定性。 二、遺傳信息的復制二、遺傳信息的復制 遺傳信息的復制遺傳信息的復制是以是以DNADNA為模板復制為模板復制產生子代產生子代DNADNA的過程。的過程。 真核細胞的真核細胞的DNADNA復制是在復制是在細胞核細胞核中完中完成的。成的。( (一一) DNA) DNA復制是在多個起始點上進行復制是在多個起始點上進行的半保留復制的半保留復制 DNA DNA復制從復制從多個復制起點多個復制起點開始，開始，在在DNADNA解旋酶、拓撲異構酶的協助下，解旋酶、拓撲異構酶的協助下，解開雙螺旋形成解開雙螺旋形成

17、復制叉復制叉，進行，進行雙向雙向復復制。復制后的兩個制。復制后的兩個DNADNA分子中的堿基分子中的堿基順序與復制前的順序與復制前的DNADNA分子相同，而且分子相同，而且每一個每一個DNADNA分子都含有分子都含有一條舊鏈一條舊鏈和和一一條新合成條新合成的鏈。的鏈。 半保留復制半保留復制( (二二)DNA)DNA復制為半不連續性復制復制為半不連續性復制DNADNA聚合酶催化合成聚合酶催化合成DNADNA鏈的方向只能是鏈的方向只能是5353。前導鏈前導鏈連續復制連續復制； 后隨鏈后隨鏈片斷復制。片斷復制。DNA復制的半不連續性示意圖復制的半不連續性示意圖 ( (三三) ) 端粒酶能夠保持端粒酶

18、能夠保持DNADNA復制時染色復制時染色體末端的完整性體末端的完整性 端粒：端粒： 線性線性DNADNA分子末端分子末端的結構，在的結構，在 維持染色體的穩定性和維持染色體的穩定性和DNADNA復復 制的完整性方面有重要作用。制的完整性方面有重要作用。端粒酶：端粒酶：由由RNARNA與具有與具有逆轉錄酶逆轉錄酶活性活性 的蛋白質組成的的蛋白質組成的核酸蛋白復核酸蛋白復 合體合體，主要存在于，主要存在于未分化細胞未分化細胞和和腫瘤細胞腫瘤細胞中。中。 在在DNADNA復制終止復制終止時，染色體時，染色體DNADNA可可能由于去除引物而引起能由于去除引物而引起末端縮短末端縮短。端。端粒酶可通過與端

19、粒序列識別并結合，粒酶可通過與端粒序列識別并結合，利用逆轉錄酶活性，對利用逆轉錄酶活性，對DNADNA末端進行末端進行加尾延長加尾延長，避免了多輪復制后造成染，避免了多輪復制后造成染色體末端基因的丟失。色體末端基因的丟失。 端粒酶是一種由蛋白質和RNA組成的核糖核蛋白酶。具有延長端粒末端重復序列的功能。端粒酶端粒酶三、遺傳信息的轉錄三、遺傳信息的轉錄 轉錄的本質轉錄的本質是將遺傳信息從是將遺傳信息從DNADNA傳遞傳遞給給RNARNA分子。分子。RNARNA轉錄與加工在轉錄與加工在核內進行：核內進行： mRNAmRNA加工加工 ：5 5 端帶帽；端帶帽； 3 3 端加尾；端加尾； 去除內含子去

20、除內含子 。 DNARNARNA聚合酶聚合酶IIIIIIIIhnRNA45SrRNA5SrRNAtRNA剪接、戴帽剪接、戴帽加尾加尾18SrRNA28SrRNA5.8SrRNA小亞基小亞基大亞基大亞基mRNAPro.Pro.合成信息合成信息核糖體核糖體Pro.Pro.合成合成 場所場所AA-tRNAAA-tRNA復合物復合物Pro.Pro.合成中的轉運合成中的轉運細胞核的功能是由其各部分共同完成的。細胞核的功能是由其各部分共同完成的。 DNA DNA分子攜帶遺傳信息；分子攜帶遺傳信息； DNADNA復制和復制和mRNAmRNA、tRNAtRNA以及以及5SrRNA5SrRNA的轉的轉 錄在核基

21、質進行；錄在核基質進行； 核仁合成大部分核仁合成大部分rRNArRNA并把它們和其他并把它們和其他成分一起裝配成糖體的大、小亞基成分一起裝配成糖體的大、小亞基; ; 核膜調節核核膜調節核質間的物質交換。質間的物質交換。DNAmRNArRNAtRNA核糖體核糖體mRNAmRNAtRNAtRNA多聚核糖體 氨酰tRNAtRNA合成蛋白質留細胞內轉運小泡分泌泡出胞內體性溶酶體吞噬體吞飲體吞噬性溶酶體營養物殘余小體出胞線粒體供能外來物質細胞骨架氨基酸氨基酸入胞第六節第六節 細胞核與疾病細胞核與疾病 一、細胞核異常與腫瘤一、細胞核異常與腫瘤 二、核轉運異常與腫瘤二、核轉運異常與腫瘤 三、遺傳物質異常與遺

22、傳病三、遺傳物質異常與遺傳病四、端粒異常與疾病四、端粒異常與疾病一、細胞核異常與腫瘤一、細胞核異常與腫瘤1 1、核質比增高、核質比增高6 6、染色體異常、染色體異常5 5、組蛋白的磷酸化加強、組蛋白的磷酸化加強4 4、核仁大而數目多、核仁大而數目多3 3、核膜增厚且呈不規則狀、核膜增厚且呈不規則狀, ,出現小泡出現小泡, , 小囊小囊 狀突起狀突起, ,核孔數目增多核孔數目增多2 2、核畸形、核畸形二、核轉運異常與疾病二、核轉運異常與疾病 雄激素受體雄激素受體(AR)(AR)在男性第二性征的在男性第二性征的發育及前列腺的生長過程中起著重要發育及前列腺的生長過程中起著重要的作用，其核定位對個體正

23、常的生理的作用，其核定位對個體正常的生理狀態非常重要。狀態非常重要。 ARAR或者或者ARAR的的NLSNLS位點的突變體造成位點的突變體造成的的ARAR異常，導致異常，導致ARAR不能正常入核不能正常入核 ，與，與前列腺癌以及雄激素不敏感癥相關。前列腺癌以及雄激素不敏感癥相關。 三、遺傳物質異常與遺傳病遺傳物質異常與遺傳病遺傳病基因病(genic disease）染色體病（chromosomal disease）單基因病單基因病（monogenic disease）多基因病（polygenic disease）常染色體性染色體 正常人體細胞染色體數為二倍體正常人體細胞染色體數為二倍體 2n

24、= 46 在在2n數量上的增加或減少，數量上的增加或減少，稱染色體數目異常。稱染色體數目異常。 有兩種形式有兩種形式 整倍體整倍體非整倍體非整倍體 ( (一一) ) 染色體染色體數目數目異常異常1整倍體（euploid） 染色體數目整組增加或減少。染色體數目整組增加或減少。(1(1）類型）類型三倍體（三倍體（triploid） 細胞具有細胞具有3 3個個 染色染色 體組體組 3n = 693n = 69， 6969，xxx xxx ；6969，xxyxxy ；四倍體（四倍體（tetraploid） 細胞具有四細胞具有四 個染色體組個染色體組 4n = 924n = 92， 9292，xxxx

25、xxxx ；9292，xxxy xxxy ；(2)多倍體產生的機制雙雄受精(diandry)23X23Y23X69XXY23X23Y23Y69XYY23X23X23X69XXX雙雌受精(digyny) 69XXY23X23X23Y69XXX23X23X23X核內復制：核內復制：在細胞分裂時，染色體完在細胞分裂時，染色體完成了正常的復制，但著絲粒的成了正常的復制，但著絲粒的復制沒能及時完成，姊妹染色復制沒能及時完成，姊妹染色單體不能分離，這樣便形成了單體不能分離，這樣便形成了一個一個4n4n的細胞核。當這個細胞的細胞核。當這個細胞再進行下一次分裂時，由它產再進行下一次分裂時，由它產生的子細胞都將

26、是生的子細胞都將是4n4n。非整倍體（非整倍體（aneuploidaneuploid） 少數幾條染色體數目的增減。少數幾條染色體數目的增減。單體型（單體型（monosomymonosomy） 即某號染色體減少了一條即某號染色體減少了一條 2n -1= 452n -1= 45 45 45，x0 x0； 4545，xxxx（xyxy）,-21,-21或或22222 2）三體型（）三體型（trisomytrisomy） 即某號染色體增加了一條即某號染色體增加了一條 2n +1= 472n +1= 47 常染色體以常染色體以1313，1818，和，和2121三體型常見三體型常見 4747，xxxx（x

27、yxy），），+21+21 性染色體主要有性染色體主要有 4747，xxx xxx ；4747，xyyxyy（3）多體型）多體型 某號染色體增加了兩條或兩條某號染色體增加了兩條或兩條以上。以上。主要見于性染色體異常，主要見于性染色體異常，四體型四體型 4848，xxxx xxxx ；4848，xxxy xxxy ； 48,xxyy48,xxyy五體型五體型 4949，xxxxx xxxxx ； 4949，xxxyy xxxyy ；4949，xxxxyxxxxy（4 4）嵌合體）嵌合體 一個個體有兩種或兩種一個個體有兩種或兩種以上染色體數目不同的克隆形以上染色體數目不同的克隆形成稱之。成稱之。

28、4646，xx / 47xx / 47，xx, +21xx, +21 45 45，x0 / 46x0 / 46，xxxx（二）染色體結構畸變 染色體結構畸變的基礎首先是斷裂（ b r e a k a g e ） 及 斷 裂 后 的 重 接（reunion）。 發生結構重排（rearrangement）的染色體稱為衍生染色體。 1.缺失（ deletion, del） 123456751234671234567123456712345672.重復（duplication, dup） 12345671234567123456751234671234567臂內倒位（paracentric inver

29、sion） 3. 倒位（inversion,inv） 123456756565656565665臂間倒位（pericentric inversion）1234567123456734124356734343434RAB12345674.易位（translocation,t）相互易位（reciprocal translocation） RAB12345677BRAB123R 羅伯遜易位 （Robertsonian translocation）RAB123RRRABABABABABBAp pq q5.等臂染色體（isochromosome,I） p pq q著絲點橫裂ppqq6.雙著絲粒染色體(dicentric chromosome,dic) 7.環狀染色體 （ri