细胞生物学课件细胞核
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形态：与细胞形状、细胞类型、发育时期有关。
细胞核电镜照片
细胞核模式图
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。
核膜 核仁 染色质 核基质
内容
第一节 核膜 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
第一节 核 膜 （nuclear envelope)
A.核纤层与细胞核构建的模式图
B.核纤层的电镜图片
1.概念：
位于内核膜内侧与染色质之间的一 层由高电子密度纤维蛋白质组成的网络 片层结构。
2.分子组成： 核纤层蛋白，属于中间纤维。
核纤层蛋白分别称lamin A.B.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。
②核质环(nucleoplasmic ring): 位于核孔复合体结构边缘核质面
一侧的孔环状结构,与柱状亚单位相连， 伸出八条细长丝状物，伸入核内5070nm，在丝状物末端形成一个直径 60nm的小环，形似捕鱼笼样结构，称 为核篮(nuclear basket)。
③辐（spoke）： 由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八 重对称。包括：
核纤层蛋白A
核纤层蛋白B
核纤层蛋白C
（4）参与DNA的复制
利用爪蟾卵母细胞核重建体系 的研究发现，重建的没有核纤层的 细胞核，虽然细胞核里具有DNA复制 过程所需要的蛋白质和酶，但却不 能进行DNA的复制，这表明只有染色 质而无完整的核膜是不能复制DNA的，
提示核纤层参与了DNA的复制。
二、核膜的功能
RNA，核糖体亚基
1.被动扩散 转运成分：无机离子、小分子及
直径小于10nm的物质，如 水分子、K+、 Cl-、Ca2+、Mg2+、单糖、氨基酸等。
转运特点：通过直径9—10nm的亲 水性通道自由转运。
2.主动运输
转运成分：大分子物质，如RNA、 核 糖体、蛋白质等。
转运特点：具有选择性； 直径大小可调节； 信号识别与载体介导； 消耗能量；
核纤层 染色质
膜外 蛋 膜 白 核周腔
复 核
合
体
孔பைடு நூலகம்
内
膜
镶
嵌
膜
蛋
白
B
B
B
B
B
B
B
3. 核纤层的功能：
(1）细胞核中起支架作用 ※核纤层与内核膜的脂双分子层中
的特殊蛋白相结合，支持和固定核膜， 稳定核的形状。
※ 使胞质骨架和核骨架形成连续网 络结构
（2）与染色质凝集成染色体相关
细胞分裂间期：染色质与核纤层紧 密结合，染色质不能螺旋化为染色体。
（二）核孔和核孔复合体
(nuclear pore and nuclear pore complex)
核孔是由一组蛋白质颗粒 和纤维物质以特定方式排列形 成的复合结构，称为核孔复合 体。
核孔复合体电镜照片
（胞质面）
（核质面）
捕鱼笼式结构模型
捕鱼笼式核孔复合体结构模型
主要由四种组分构成：
①胞质环(cytoplasmic ring)： 位于核孔复合体结构边缘胞质面 一侧的环状结构,与柱状亚单位相连， 伸出八条短而卷曲的丝状物，对称分 布，并伸向细胞质。
细胞分裂前期：核纤层蛋白解聚， 染色质与核纤层蛋白丧失，染色质逐
渐凝集成染色体
Breakdown and reformation of nuclear envelope during mitosis
（3）参与核膜的解体和重建
细胞有丝分裂 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。 末期：核纤层蛋白去磷酸化，使核 膜重建。
柱状亚单位：位于核孔边缘，连接胞质环与核 质环，起到支撑核孔的作用；
腔内亚单位：穿过核膜伸入核周间隙，起锚定 作用；
环状亚单位：在柱状亚单位内侧靠近核孔中 央， 是核-质交换的通道。
④中央栓(Central plug)： 位于核孔的中心，呈颗粒状或
棒状。可能是正在通过核孔复合体 的被转运物质。
（三）核纤层（nuclear lamina）
（一）为基因表达提供了时空隔离屏障
使 DNA 复 制 、 RNA 的 转 录与蛋白合 成有时空间 隔，建立遗 传物质稳定 的活动环境 。
（二）参与蛋白质合成
外核膜的表面附着核糖体，可进行蛋白质的合成。
（三） 核质之间的物质运输
被动运输
离子，小分子
组蛋白， DNA聚合
主动运输
酶，RNA聚合酶， 核糖体蛋白
一、核膜的结构 核
外核膜 内核膜
核孔
膜
核周间隙
核纤层
（一）内、外核膜和核周间隙
外核膜 其表面附核糖体，形似粗面内质网, 并与其相通。
内核膜 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。
核周间隙 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。
真核细胞，除高等植物韧皮部成 熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红 细胞之外，都含有细胞核。
细胞核是真核细胞内最重要的细 胞器，是细胞生命活动的控制中心， 是真核细胞和原核细胞的最大区别。
概述：
数量：每个细胞通常只有一个核，但有些细胞为 双核甚至多核，如人的肝细胞和骨骼肌细 胞。
大小：高等动物细胞核的直径通常在5—10μm。 在不同生物体细胞核大小有所不同，生长 旺盛的细胞，核较大；分化成熟的细胞核 较小。
细 胞 核（nucleus）
学习目的和要求
1.掌握核膜、核孔复合体结构组成及功能。 2.掌握染色质与染色体的概念、化学组成、
包装过程以及染色体的形态结构。 3.掌握核仁、核纤层的结构与功能、 4.熟悉核基质的化学构成及功能;细胞的
核型与染色体带型。 5.了解细胞核与疾病的关系。
1831年,苏格兰人Brown第一次 使用“nucleus”（细胞核）一词。
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。
核定位信号
(nuclear localization signal, NLS）：
存在于亲核蛋白内的特殊氨基 酸序列，可引导蛋白质通过核孔复 合体被转运到核内，具有“定向” 、“定位”作用。
细胞核电镜照片
细胞核模式图
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。
核膜 核仁 染色质 核基质
内容
第一节 核膜 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
第一节 核 膜 （nuclear envelope)
A.核纤层与细胞核构建的模式图
B.核纤层的电镜图片
1.概念：
位于内核膜内侧与染色质之间的一 层由高电子密度纤维蛋白质组成的网络 片层结构。
2.分子组成： 核纤层蛋白，属于中间纤维。
核纤层蛋白分别称lamin A.B.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。
②核质环(nucleoplasmic ring): 位于核孔复合体结构边缘核质面
一侧的孔环状结构,与柱状亚单位相连， 伸出八条细长丝状物，伸入核内5070nm，在丝状物末端形成一个直径 60nm的小环，形似捕鱼笼样结构，称 为核篮(nuclear basket)。
③辐（spoke）： 由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八 重对称。包括：
核纤层蛋白A
核纤层蛋白B
核纤层蛋白C
（4）参与DNA的复制
利用爪蟾卵母细胞核重建体系 的研究发现，重建的没有核纤层的 细胞核，虽然细胞核里具有DNA复制 过程所需要的蛋白质和酶，但却不 能进行DNA的复制，这表明只有染色 质而无完整的核膜是不能复制DNA的，
提示核纤层参与了DNA的复制。
二、核膜的功能
RNA，核糖体亚基
1.被动扩散 转运成分：无机离子、小分子及
直径小于10nm的物质，如 水分子、K+、 Cl-、Ca2+、Mg2+、单糖、氨基酸等。
转运特点：通过直径9—10nm的亲 水性通道自由转运。
2.主动运输
转运成分：大分子物质，如RNA、 核 糖体、蛋白质等。
转运特点：具有选择性； 直径大小可调节； 信号识别与载体介导； 消耗能量；
核纤层 染色质
膜外 蛋 膜 白 核周腔
复 核
合
体
孔பைடு நூலகம்
内
膜
镶
嵌
膜
蛋
白
B
B
B
B
B
B
B
3. 核纤层的功能：
(1）细胞核中起支架作用 ※核纤层与内核膜的脂双分子层中
的特殊蛋白相结合，支持和固定核膜， 稳定核的形状。
※ 使胞质骨架和核骨架形成连续网 络结构
（2）与染色质凝集成染色体相关
细胞分裂间期：染色质与核纤层紧 密结合，染色质不能螺旋化为染色体。
（二）核孔和核孔复合体
(nuclear pore and nuclear pore complex)
核孔是由一组蛋白质颗粒 和纤维物质以特定方式排列形 成的复合结构，称为核孔复合 体。
核孔复合体电镜照片
（胞质面）
（核质面）
捕鱼笼式结构模型
捕鱼笼式核孔复合体结构模型
主要由四种组分构成：
①胞质环(cytoplasmic ring)： 位于核孔复合体结构边缘胞质面 一侧的环状结构,与柱状亚单位相连， 伸出八条短而卷曲的丝状物，对称分 布，并伸向细胞质。
细胞分裂前期：核纤层蛋白解聚， 染色质与核纤层蛋白丧失，染色质逐
渐凝集成染色体
Breakdown and reformation of nuclear envelope during mitosis
（3）参与核膜的解体和重建
细胞有丝分裂 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。 末期：核纤层蛋白去磷酸化，使核 膜重建。
柱状亚单位：位于核孔边缘，连接胞质环与核 质环，起到支撑核孔的作用；
腔内亚单位：穿过核膜伸入核周间隙，起锚定 作用；
环状亚单位：在柱状亚单位内侧靠近核孔中 央， 是核-质交换的通道。
④中央栓(Central plug)： 位于核孔的中心，呈颗粒状或
棒状。可能是正在通过核孔复合体 的被转运物质。
（三）核纤层（nuclear lamina）
（一）为基因表达提供了时空隔离屏障
使 DNA 复 制 、 RNA 的 转 录与蛋白合 成有时空间 隔，建立遗 传物质稳定 的活动环境 。
（二）参与蛋白质合成
外核膜的表面附着核糖体，可进行蛋白质的合成。
（三） 核质之间的物质运输
被动运输
离子，小分子
组蛋白， DNA聚合
主动运输
酶，RNA聚合酶， 核糖体蛋白
一、核膜的结构 核
外核膜 内核膜
核孔
膜
核周间隙
核纤层
（一）内、外核膜和核周间隙
外核膜 其表面附核糖体，形似粗面内质网, 并与其相通。
内核膜 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。
核周间隙 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。
真核细胞，除高等植物韧皮部成 熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红 细胞之外，都含有细胞核。
细胞核是真核细胞内最重要的细 胞器，是细胞生命活动的控制中心， 是真核细胞和原核细胞的最大区别。
概述：
数量：每个细胞通常只有一个核，但有些细胞为 双核甚至多核，如人的肝细胞和骨骼肌细 胞。
大小：高等动物细胞核的直径通常在5—10μm。 在不同生物体细胞核大小有所不同，生长 旺盛的细胞，核较大；分化成熟的细胞核 较小。
细 胞 核（nucleus）
学习目的和要求
1.掌握核膜、核孔复合体结构组成及功能。 2.掌握染色质与染色体的概念、化学组成、
包装过程以及染色体的形态结构。 3.掌握核仁、核纤层的结构与功能、 4.熟悉核基质的化学构成及功能;细胞的
核型与染色体带型。 5.了解细胞核与疾病的关系。
1831年,苏格兰人Brown第一次 使用“nucleus”（细胞核）一词。
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。
核定位信号
(nuclear localization signal, NLS）：
存在于亲核蛋白内的特殊氨基 酸序列，可引导蛋白质通过核孔复 合体被转运到核内，具有“定向” 、“定位”作用。