第八章 细胞核与遗传信息的储存 （nucleus and the storage of genetic information ）概述 第一节 核被膜 第二节 染色质和染色体 第三节 核仁 第四节 核基质 第五节 细胞核的功能 第六节 细胞核与疾病内容概 述3.是细胞生命活动的调控中心一、细胞核最基本的功能1.贮存遗传信息（DNA）2.复制、转录遗传信息并指导蛋白质合成二、细胞核的大小、形态、数目1.大小 生长旺盛的细胞，如卵细胞、肿瘤细胞核较大；分化成熟的细胞核较小；细胞核的大小用核质比表示；核质比=细胞核体积/细胞质体积 核质比大表示核大，核质比小表示核小2.形态细胞核常位于细胞的中央,但也有偏向细胞一端的，如在脂肪细胞,核被脂滴挤到边缘细胞核的形态一般为圆形或椭圆形,但肌细胞核呈杆状,嗜中性细胞核呈分叶状3.数目每个细胞通常只有一个核，但有些细胞为双核甚至多核，如人的肝细胞(1~2)和骨骼肌细胞(多个)核 膜核 仁染色质核基质细胞核的形态伴随细胞的增殖过程呈现周期性的变化处于间期的细胞核叫间期核。
间期细胞核一、核膜的结构外核膜（outer nuclear membrane)内核膜（inner nuclear membrane)核周间隙（perinuclear space)核 孔（nuclear pores)核纤层（nuclear lamina)第一节 核 膜（一）内、外核膜和核周间隙其表面附核糖体，形似粗面内质网,并与其相通，膜可与胞质中的某些微管、微丝相连起固定核位置的作用外核膜外核膜其内表面有一层电子密度高的蛋白质细丝附着，称为核纤层内核膜核纤层内核膜隙宽：20~40nm,充满液态物质,为蛋白质和酶此间隙与内质网有临时通道，可进行核—质物质交换核周间隙核周间隙核膜上的圆形小孔，是核—质的通道，不与核周隙相通核孔（二）核孔Cytoplasmic face（胞质面）Nuclear face （核质面）胞质颗粒胞质环中央栓辐胞质纤维核质环核孔复合体结构模型核纤层（1）gp210代表一类结构性跨膜蛋白，为N连接甘露糖残基寡糖修饰，位于核膜的“孔膜区”，在锚定核孔复合体的结构上起重要作用功能：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.在核质交换功能活动中起作用。
2）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XFXFX形式的重复序列（F：苯丙氨酸），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 孔复 合 体膜蛋白外 膜内 膜镶 嵌 膜 蛋 白核 周 腔BBBBBBBA CA CA CA CA CA CA C核纤层染色质（三）核纤层（nuclear lamina）由核纤层蛋白构成，分别称lamin A、 lamin B、lamin.C其中laminB与核内膜上的镶嵌蛋白结合在一起， laminA和 laminC 又挂靠着 laminB，染色质纤维一个或几个部位与laminA和 laminC连接在一起，核纤层蛋白还可以与核基质中的蛋白质形成联接核纤层（nuclear lamina）Lamins（核纤层）1.支持和固定核膜，稳定核的形状。
核纤层的外层与内核膜的脂双分子层中的特殊蛋白相结合，与维持核孔的位置和核被膜的形状有关核纤层的功能2.对染色质的有序排列起一定作用核纤层蛋白与染色质上的一些特殊位点相结合，与核基质也相互连接，为染色质提供了结构支架，在维持染色质高度有序性方面起重要作用前期：核纤层蛋白磷酸化，核纤层 蛋白解聚成单体，导致核崩解、破裂 3. 参与核膜的解体和重建细胞有丝分裂末期：核纤层蛋白去磷酸化，使核膜重建Breakdown and reformation of nuclear envelope during mitosis二、核膜的功能（一）核膜为基因表达提供了时空隔离屏障 在真核细胞中，核膜的出现将胞核物质与胞质物质限定在各自特定的区域， 建立遗传物质稳定的活动环境，DNA复制、RNA的转录与蛋白合成有时空间隔，对真核细胞的进一步演化具有重要意义二）核膜参与了生物大分子的合成在外核膜的表面附着核糖体，所以可进行蛋白质的合成。
通过免疫电镜技术已证实，抗体的形成首先出现在核膜的外层在核周间隙中存在多种结构蛋白和酶类，它也能合成少量膜蛋白、脂质 （三） 核质之间的物质运输1.被动扩散无机离子和小分子物质可以自由通过2.主动运输大分子物质通过核孔复合体的主动运输组蛋白， DNA聚合 酶，RNA聚合酶， 核糖体蛋白主动运输RNA，核糖 体亚基被动运输012 离子，小分子1) 亲核蛋白质的核输入亲核蛋白质（karyophilic protein)在细胞质中合成，运到核内执行功能的蛋白质如DNA聚合酶、RNA聚合酶、组蛋白、核糖体蛋白等亲核蛋白一般都含有特殊的氨基酸序列,保证了整个蛋白质能够通过核孔复合体被转运到细胞核内这段具有“定向”、“定位”作用的序列被命名为核定位信号(nuclear localization signal , NLS）NLS由4~8个氨基酸组成，不同的亲核蛋白质上的核定位信号不同，但都富含带正电的赖氨酸和精氨酸，通常还有脯氨酸这些信号可以位于亲核蛋白质的任何部位在指导亲核蛋白完成核输入后不被切除研究表明仅有核定位信号的蛋白质自身不能通过核孔复合体，它必须通过和NLS受体结合才可通过核孔复合体，这种受体称为输入蛋白（importin）。
输入蛋白在被转运的亲核蛋白质与核孔复合体运输装置之间作为一种接头分子而起作用v Active transportØ 通过核孔摄取蛋白示意图输入蛋白的作用方式①本身是核孔复合体组分之一结合亲核蛋白质直接转运到核内；②作为一种停泊受体,在细胞质内与NLS结合，然后把亲核蛋白运输到核孔复合体，再向核内转运；③作为一种穿梭受体，在细胞质内与亲核蛋白质结合， 一起穿过核孔复合体，在核内解离，然后再返回细胞质Process of Nuclear Import2）RNA及核糖体亚基的核输出胶体金颗粒 tRNA或5SrRNA注入 蛙卵核内细胞质RNP: ribonucleoproteinNES: (nuclear export signal)Exportin: transport receptor which can recognize NES and then carry RNPs through nuclear envelope to the cytoplasm.染色质与染色体是由DNA、组蛋白、非组蛋白及RNA等组成的核蛋白复合体，是遗传信息的载体是同一种物质在细胞周期的不同时期中所表现的两种不同的存在形式。
染色质是细胞间期核内伸展开的DNA蛋白纤维染色体是高度螺旋化的DNA蛋白纤维，是在细胞分裂期看得见的可用染料染色的条状结构 第二节 染色质和染色体一、染色质的化学组成核 酸蛋白质 成 分 DNARNA组蛋白非组蛋白所占比例10.05~0.110.5~1.5（一）DNA单一序列（unique seq.) 中度重复序列（middle repetitive seq.)高度重复序列（highly repetitive seq.)1.单一序列（unique sequence) 在基因组中仅有一个或几个拷贝，负责蛋白质氨基酸组成的信息,以三联体密码方式进行编码大多数编码蛋白质(酶)的结构基因属这种结构形式 2.中度重复序列（middle repetitive sequence)重复次数在10~105之间多数是不编码的序列，构成基因的间隔序列，在基因调控中起重要作用，涉及DNA复制、RNA转录及转录后加工等方面有一些是有编码功能的基因，如rRNA基因，tRNA基因，组蛋白的基因、核糖体蛋白的基因等3.高度重复序列（highly repetitive sequence)由一些短的DNA序列呈串联重复排列，一般为几个、十几个或几十个bp，但重复拷贝数超过105，在染色体的端粒、着丝粒，构成结构基因的间隔，维系染色体结构，与减数分裂中同源染色体联会配对有关。
二）组蛋白组蛋白是真核细胞染色质的主要结构蛋白，富含带正电荷的精氨酸和赖氨酸，属碱性蛋白质其含量恒定，在真核细胞中共有5种组蛋白的分类及特性 种类赖氨酸 /精氨酸残基数分子量(kD)保守性存在部位及结构作用H1存在于核心颗粒，形成 核小体存在于核心颗粒，形成 核小体 存在于核心颗粒，形成核 小体 存在于核心颗粒，形成 核小体29.0021523.0低高高极高极高H2AH2BH3H41.2212914.02.6612513.60.7713515.30.7910211.3存在于连接线上核小体蛋白，帮 助DNA卷曲形成 核小体组蛋白的化学修饰 乙酰化：可改变赖氨酸所带的电荷，降低组 蛋白与DNA的结合，调节转录的进行 磷酸化：同乙酰化 甲基化：可增强组蛋白和DNA的相互作用， 调节转录活性（三）非组蛋白① 酸性蛋白质，带负电荷,富含天门冬AA，谷 AA等酸性AA② 种类多 ③ 具有种属和组织特异性 ④ 整个周期都能合成 特性非组蛋白的功能 ① 参与构建染色体 ② 启动DNA的复制 ③ 调控基因的转录 二、染色质的类型1. 伸展状态，螺旋化程度低，用碱性染料染色时着色浅而均匀的染色质 2.单一序列DNA和中度重复序列DNA，具有转录活性。
3.大部分位于间期核的中央，一部分介于异染色质之间4.在细胞分裂期，常染色质位于染色体的臂 (一)常染色质（euchromatin) （二）异染色质（heterochromatin) 1.螺旋化程度高，处于凝集状态，碱性染料染色时着色较深2.一般位于核的边缘或围绕在核仁的周围3.转录不活跃或无转录活性4.可分为结构异染色质和兼性异染色质组成性异染色质（constitutive heterochromatin)在各种细胞类型的细胞周期中（除复制期外）都呈浓缩状态，由高度重复的DNA序列构成；在中期染色体上常位于染色体的着丝粒区，端粒区、次缢痕等部位；具有遗传惰性，不转录也不编码蛋白质；在复制行为上，较常染色质早聚缩晚复制 兼性异染色性（facultative heterochromatin)在某些细胞类型或在一定发育阶段，原来的常染色质聚缩，丧失转录活性，变为异染色质兼性异染色质的总量随细胞类型而变化，一般胚胎细胞含量少，高度分化的细胞含量较多，说明随着细胞分化，较多的基因渐次以聚缩状态而关闭因此，染色质的压缩折叠可能是关闭基因活性的一种途径常、异染色质的区别常染色质 异染色质螺旋化程度低高染 色较浅较深间 期核中央核边缘分裂期染色体臂着丝粒区和端粒区活 性常转录很少转录复制时间S 早、中期S 晚期染色质的一级结构：核小体染色质的二级结构：螺线管染色质的三级结构：超螺线管染色质的四级结构：染色单体（一）染色质的四级结构模型三、染色质的结构与包装1.一级结构核小体是染色质的基本结构单位，为染色质的一 级结构， 10nm。
染色体的基本结构-核小体球状组蛋白核心H4DNA双螺旋(140-160bp、1.75圈 ）H3H4H3H2AH。