1、 通常一個(gè)細(xì)胞一個(gè)核，肝細(xì)胞和心肌細(xì)胞可有雙核，破骨通常一個(gè)細(xì)胞一個(gè)核，肝細(xì)胞和心肌細(xì)胞可有雙核，破骨細(xì)胞可有細(xì)胞可有650個(gè)細(xì)胞核，骨骼肌細(xì)胞可有數(shù)百個(gè)核。個(gè)細(xì)胞核，骨骼肌細(xì)胞可有數(shù)百個(gè)核。 正在生長(zhǎng)的細(xì)胞中，核位于細(xì)胞中央，在分化成熟的細(xì)胞正在生長(zhǎng)的細(xì)胞中，核位于細(xì)胞中央，在分化成熟的細(xì)胞中，常因細(xì)胞內(nèi)含物或特殊結(jié)構(gòu)的存在，核被擠到邊緣。中，常因細(xì)胞內(nèi)含物或特殊結(jié)構(gòu)的存在，核被擠到邊緣。 細(xì)胞核的主要結(jié)構(gòu)包括：細(xì)胞核的主要結(jié)構(gòu)包括：核被膜（核被膜（nuclear envelope）、）、核仁（核仁（nucleolus）、）、核基質(zhì)（核基質(zhì)（nuclear matrix）、）、染染色質(zhì)（色質(zhì)

2、（chromatin）、）、核纖層（核纖層（nuclear lamina）等部分。）等部分。 細(xì)胞核的主要功能有兩個(gè)方面：細(xì)胞核的主要功能有兩個(gè)方面：遺傳和遺傳和發(fā)育。前者表發(fā)育。前者表現(xiàn)為通過(guò)現(xiàn)為通過(guò)DNA染色體的復(fù)制和細(xì)胞分裂，維持物種的世代連染色體的復(fù)制和細(xì)胞分裂，維持物種的世代連續(xù)性。后者表現(xiàn)為通過(guò)調(diào)節(jié)基因表達(dá)的時(shí)空順序，控制細(xì)胞的續(xù)性。后者表現(xiàn)為通過(guò)調(diào)節(jié)基因表達(dá)的時(shí)空順序，控制細(xì)胞的分化，完成個(gè)體發(fā)育的使命。分化，完成個(gè)體發(fā)育的使命。第八章第八章 細(xì)胞核與染色體細(xì)胞核與染色體細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 核被膜核被膜 包被在核外的雙層膜結(jié)構(gòu)，形成核內(nèi)特殊的微環(huán)境，保護(hù)包被在核

3、外的雙層膜結(jié)構(gòu)，形成核內(nèi)特殊的微環(huán)境，保護(hù)DNA分子免受損傷，使分子免受損傷，使 DNA的復(fù)制和的復(fù)制和RNA的翻譯表達(dá)在時(shí)空的翻譯表達(dá)在時(shí)空上分隔開(kāi)來(lái)，染色體定位于核膜上，有利于解旋、復(fù)制、凝縮、上分隔開(kāi)來(lái)，染色體定位于核膜上，有利于解旋、復(fù)制、凝縮、平均分配到子核，核被膜還是核質(zhì)物質(zhì)交換的通道。平均分配到子核，核被膜還是核質(zhì)物質(zhì)交換的通道。 一、核被膜是雙層膜結(jié)構(gòu)一、核被膜是雙層膜結(jié)構(gòu) 核被膜由內(nèi)核膜（核被膜由內(nèi)核膜（inner nuclear membrane）、外核膜）、外核膜（outer nuclear membrane）和核周隙（）和核周隙（perinuclear space）三部

4、分構(gòu)成。核被膜上有核孔與細(xì)胞質(zhì)相通。三部分構(gòu)成。核被膜上有核孔與細(xì)胞質(zhì)相通。 外核膜胞質(zhì)面常附有核糖體，并與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，核周隙與內(nèi)外核膜胞質(zhì)面常附有核糖體，并與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，核周隙與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通。外核膜上附著質(zhì)網(wǎng)腔相通。外核膜上附著10nm的中間纖維的中間纖維intermediate filament，說(shuō)明核是被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和中間纖維相對(duì)固定的。，說(shuō)明核是被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和中間纖維相對(duì)固定的。 內(nèi)核膜的內(nèi)表面有一層網(wǎng)絡(luò)狀纖維蛋白質(zhì)，叫核纖層內(nèi)核膜的內(nèi)表面有一層網(wǎng)絡(luò)狀纖維蛋白質(zhì)，叫核纖層（nuclear lamina），可支持核膜。核纖層由核纖肽（），可支持核膜。核纖層由核纖肽（lamin）和中間纖維構(gòu)成，核纖

5、肽分子量約和中間纖維構(gòu)成，核纖肽分子量約6080KD，在哺乳類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)，在哺乳類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)中可分為中可分為A、B兩型。兩型。 核纖層的作用有兩個(gè)方面：核纖層的作用有兩個(gè)方面：1保持核的形態(tài)：用高鹽溶液、保持核的形態(tài)：用高鹽溶液、非離子去污劑和核酸酶去除大部分核物質(zhì)，剩余的核纖層仍能非離子去污劑和核酸酶去除大部分核物質(zhì)，剩余的核纖層仍能維持核的輪廓。此外，核纖層與核骨架以及穿過(guò)核被膜的中間維持核的輪廓。此外，核纖層與核骨架以及穿過(guò)核被膜的中間纖維相連，使胞質(zhì)骨架和核骨架形成一連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。纖維相連，使胞質(zhì)骨架和核骨架形成一連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2參參與染色質(zhì)和核的組裝：核纖層在細(xì)胞分裂時(shí)呈現(xiàn)出周期性的變與染色

6、質(zhì)和核的組裝：核纖層在細(xì)胞分裂時(shí)呈現(xiàn)出周期性的變化，在間期核中，核纖層提供了染色質(zhì)（異染色質(zhì)）在核周邊化，在間期核中，核纖層提供了染色質(zhì)（異染色質(zhì)）在核周邊錨定的位點(diǎn)。在前期結(jié)束時(shí)，核纖層被磷酸化，核膜解體。其錨定的位點(diǎn)。在前期結(jié)束時(shí)，核纖層被磷酸化，核膜解體。其中中B型核纖肽與核膜殘余小泡結(jié)合，型核纖肽與核膜殘余小泡結(jié)合，A型溶于胞質(zhì)中。在分裂末型溶于胞質(zhì)中。在分裂末期，核纖肽去磷酸化重新組裝，介導(dǎo)了核膜的重建。期，核纖肽去磷酸化重新組裝，介導(dǎo)了核膜的重建。核膜結(jié)構(gòu)示意圖核膜結(jié)構(gòu)示意圖核纖層的結(jié)構(gòu)核纖層的結(jié)構(gòu) 二、核孔復(fù)合體二、核孔復(fù)合體 核孔是細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間物質(zhì)交換的通道，一方面核的核

7、孔是細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間物質(zhì)交換的通道，一方面核的蛋白都是在細(xì)胞質(zhì)中合成的，通過(guò)核孔定向輸入細(xì)胞核，另蛋白都是在細(xì)胞質(zhì)中合成的，通過(guò)核孔定向輸入細(xì)胞核，另一方面細(xì)胞核中合成的各類(lèi)一方面細(xì)胞核中合成的各類(lèi)RNA、核糖體亞單位需要通過(guò)核、核糖體亞單位需要通過(guò)核孔運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)。此外注射實(shí)驗(yàn)證明，小分子物質(zhì)能夠以自由孔運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)。此外注射實(shí)驗(yàn)證明，小分子物質(zhì)能夠以自由擴(kuò)散的方式通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞核。擴(kuò)散的方式通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞核。 核孔由至少核孔由至少50種不同的蛋白質(zhì)（種不同的蛋白質(zhì)（nucleoporin）構(gòu)成，稱）構(gòu)成，稱為核孔復(fù)合體（為核孔復(fù)合體（nuclear pore complex，NPC）。一

8、般哺）。一般哺乳動(dòng)物細(xì)胞平均有乳動(dòng)物細(xì)胞平均有3000個(gè)核孔。細(xì)胞核活動(dòng)旺盛的細(xì)胞中核個(gè)核孔。細(xì)胞核活動(dòng)旺盛的細(xì)胞中核孔數(shù)目較多，反之較少。如蛙卵細(xì)胞每個(gè)核可有孔數(shù)目較多，反之較少。如蛙卵細(xì)胞每個(gè)核可有37.7X106個(gè)個(gè)核孔，但其成熟后細(xì)胞核僅核孔，但其成熟后細(xì)胞核僅150300個(gè)核孔。個(gè)核孔。 在電鏡下觀察，核孔是呈圓形或八角形，結(jié)構(gòu)似在電鏡下觀察，核孔是呈圓形或八角形，結(jié)構(gòu)似fish-trap，主要包括以下幾個(gè)部分：主要包括以下幾個(gè)部分：胞質(zhì)環(huán)（胞質(zhì)環(huán)（cytoplasmic ring），位），位于核孔復(fù)合體胞質(zhì)一側(cè)，環(huán)上有于核孔復(fù)合體胞質(zhì)一側(cè)，環(huán)上有8條纖維伸向胞質(zhì)；條纖維伸向胞質(zhì)；核

9、質(zhì)環(huán)核質(zhì)環(huán)（nuclear ring），位于核孔復(fù)合體核質(zhì)一側(cè)，上面伸出），位于核孔復(fù)合體核質(zhì)一側(cè)，上面伸出8條條纖維，纖維端部與端環(huán)相連，構(gòu)成籠子狀的結(jié)構(gòu)；纖維，纖維端部與端環(huán)相連，構(gòu)成籠子狀的結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)運(yùn)器轉(zhuǎn)運(yùn)器（transporter），核孔中央的一個(gè)栓狀的中央顆粒；），核孔中央的一個(gè)栓狀的中央顆粒；輻輻（Spoke）：核孔邊緣伸向核孔中央的突出物。）：核孔邊緣伸向核孔中央的突出物。 大多數(shù)情況下，細(xì)胞核內(nèi)的大多數(shù)情況下，細(xì)胞核內(nèi)的RNA是與蛋白質(zhì)形成是與蛋白質(zhì)形成RNP復(fù)合復(fù)合物轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞核的。物轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞核的。RNP的蛋白質(zhì)上具有核輸出信號(hào)的蛋白質(zhì)上具有核輸出信號(hào)（nuclear ex

10、port signal, NES），可與細(xì)胞內(nèi)的受體），可與細(xì)胞內(nèi)的受體exportin結(jié)合，形成結(jié)合，形成RNP-exportin-Ran-GTP復(fù)合體，輸出細(xì)復(fù)合體，輸出細(xì)胞核后，胞核后，Ran-GTP水解，釋放出結(jié)合的水解，釋放出結(jié)合的RNA，Ran-GDP、exportin和和RNP蛋白返回細(xì)胞核。蛋白返回細(xì)胞核。抽提抽提后的后的核孔核孔復(fù)合復(fù)合體胞體胞質(zhì)面質(zhì)面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抽提抽提后的后的核孔核孔復(fù)合復(fù)合體核體核質(zhì)面質(zhì)面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)核孔復(fù)合體結(jié)構(gòu)模型核孔復(fù)合體結(jié)構(gòu)模型三、核孔復(fù)合體的成分三、核孔復(fù)合體的成分 推測(cè)推測(cè)100余種不同的多肽，余種不同的多肽，1000多個(gè)蛋白質(zhì)分子，統(tǒng)稱為多個(gè)蛋白質(zhì)

11、分子，統(tǒng)稱為核孔蛋白核孔蛋白(nucleoporin,Nup)。已在酵母中鑒定到。已在酵母中鑒定到30余種，在余種，在脊椎動(dòng)物中鑒定到脊椎動(dòng)物中鑒定到10余種。余種。 Gp210位于孔膜區(qū)，功能包括：介導(dǎo)核孔復(fù)合體與核被膜位于孔膜區(qū)，功能包括：介導(dǎo)核孔復(fù)合體與核被膜連接；在介導(dǎo)核被膜融合形成復(fù)合體時(shí)起重要作用；在介導(dǎo)連接；在介導(dǎo)核被膜融合形成復(fù)合體時(shí)起重要作用；在介導(dǎo)核質(zhì)交換時(shí)起作用。核質(zhì)交換時(shí)起作用。 p62是一類(lèi)功能性的核孔蛋白，可能直接參與核質(zhì)交換。是一類(lèi)功能性的核孔蛋白，可能直接參與核質(zhì)交換。四、核孔的功能四、核孔的功能（核質(zhì)交換雙向選擇性親水通道）（核質(zhì)交換雙向選擇性親水通道）特殊的

12、跨膜運(yùn)輸?shù)鞍讖?fù)合體，具有雙功能，雙向性。特殊的跨膜運(yùn)輸?shù)鞍讖?fù)合體，具有雙功能，雙向性。一、被動(dòng)擴(kuò)散一、被動(dòng)擴(kuò)散 核孔有效直徑核孔有效直徑10nm左右，擴(kuò)散速度與分子量成反比。小左右，擴(kuò)散速度與分子量成反比。小于于5103的可自由進(jìn)入，大于的可自由進(jìn)入，大于60103的球蛋白不能進(jìn)入。的球蛋白不能進(jìn)入。二、主動(dòng)運(yùn)輸二、主動(dòng)運(yùn)輸 主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪x擇性。主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪x擇性。(1)對(duì)顆粒大小的限制，一般可達(dá)對(duì)顆粒大小的限制，一般可達(dá)10-20nm，表明核孔復(fù)合體的有效直徑是可以調(diào)節(jié)的；，表明核孔復(fù)合體的有效直徑是可以調(diào)節(jié)的；(2)主動(dòng)主動(dòng)運(yùn)輸是信號(hào)識(shí)別和載體介導(dǎo)的過(guò)程，需要運(yùn)輸是信號(hào)識(shí)別和載體介導(dǎo)的過(guò)程，需

13、要ATP；(3)具有雙向具有雙向性。性。 親核蛋白包括駐留性的和穿梭性的。親核蛋白包括駐留性的和穿梭性的。金顆粒標(biāo)記的核蛋白穿越核孔金顆粒標(biāo)記的核蛋白穿越核孔通過(guò)核孔復(fù)合體進(jìn)行物通過(guò)核孔復(fù)合體進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸?shù)墓δ苁疽鈭D質(zhì)運(yùn)輸?shù)墓δ苁疽鈭D爪蟾卵母細(xì)胞核質(zhì)蛋白注射試驗(yàn)爪蟾卵母細(xì)胞核質(zhì)蛋白注射試驗(yàn)核定位信號(hào)：核定位信號(hào)： 1982年年R. Laskey發(fā)現(xiàn)核內(nèi)含量豐富的核質(zhì)蛋白發(fā)現(xiàn)核內(nèi)含量豐富的核質(zhì)蛋白（nucleoplasmin）的）的C端有一個(gè)信號(hào)序列，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)端有一個(gè)信號(hào)序列，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核，稱作核定位信號(hào)（入細(xì)胞核，稱作核定位信號(hào)（nuclear localization sig

14、nal，NLS）。第一個(gè)被確定的）。第一個(gè)被確定的NLS是病毒是病毒SV40的的T抗原，它在胞質(zhì)抗原，它在胞質(zhì)中合成后很快積累在核中。其中合成后很快積累在核中。其N(xiāo)LS為：為：pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val，即使單個(gè)氨基酸被替換，亦失去作用。，即使單個(gè)氨基酸被替換，亦失去作用。 NLS由由4-8個(gè)氨基酸組成，含有個(gè)氨基酸組成，含有Pro、Lys和和Arg。對(duì)其連。對(duì)其連接的蛋白質(zhì)無(wú)特殊要求，并且完成核輸入后不被切除。接的蛋白質(zhì)無(wú)特殊要求，并且完成核輸入后不被切除。 Karyopherin是一類(lèi)與核孔選擇性運(yùn)輸有關(guān)的蛋白家族，是一類(lèi)與核孔選擇性運(yùn)輸有關(guān)的蛋白家族，

15、相當(dāng)于受體蛋白。其中相當(dāng)于受體蛋白。其中imporin負(fù)責(zé)將蛋白從細(xì)胞質(zhì)運(yùn)進(jìn)細(xì)胞負(fù)責(zé)將蛋白從細(xì)胞質(zhì)運(yùn)進(jìn)細(xì)胞核，核，exportin負(fù)責(zé)相反方向的運(yùn)輸。負(fù)責(zé)相反方向的運(yùn)輸。 通過(guò)核孔復(fù)合體的轉(zhuǎn)運(yùn)還涉及通過(guò)核孔復(fù)合體的轉(zhuǎn)運(yùn)還涉及Ran蛋白，蛋白，Ran是一種是一種G蛋蛋白，調(diào)節(jié)貨物受體復(fù)合體的組裝和解體，在細(xì)胞核內(nèi)白，調(diào)節(jié)貨物受體復(fù)合體的組裝和解體，在細(xì)胞核內(nèi)Ran-GTP的含量遠(yuǎn)高于細(xì)胞質(zhì)。的含量遠(yuǎn)高于細(xì)胞質(zhì)。 核質(zhì)蛋白向細(xì)胞核的輸入可描述如下：核質(zhì)蛋白向細(xì)胞核的輸入可描述如下：蛋白與蛋白與NLS受體，受體，即即imporin /二聚體結(jié)合；二聚體結(jié)合；貨物與受體的復(fù)合物與貨物與受體的復(fù)合物與NPC胞胞質(zhì)環(huán)上的纖維結(jié)合；質(zhì)環(huán)上的纖維結(jié)合；纖維向核彎曲，轉(zhuǎn)運(yùn)器構(gòu)象發(fā)生改