医学细胞生物学- 细胞核
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细胞核概述
• 真核细胞中最大、最重要的细胞器
功能：1.遗传物质贮存、复制和转录的场所 2.细胞生命活动的控制中心
• 真核生物和原核生物的最大区别 核进化意义：核物质区域化
1.保护核内DNA免受损伤，保证遗传的稳定性 2.使遗传信息的转录和翻译在时空上分离
医学细胞生物学- 细胞核
细胞核的数量、大小与形态
侧面观
医学细胞生物学- 细胞核
核质面
• 核孔复合体的化学组成：主要由蛋白质组成 • 核孔蛋白（nucleoporin，Nup）的特点 • 进化上高度保守 • 多含有一簇FG重复序列 F：苯丙氨酸 G：甘氨酸
医学细胞生物学- 细胞核
（五）核纤层(nuclear lamina)
• ※概念*：核纤层是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。 • 只存在于间期核中，分裂期解体
• 与糙面内质网膜相连续 • 外表面有核糖体附着 • 外表面附着有细胞骨架成分，起着固定细胞核
并维持细胞核形态的作用。
医学细胞生物学- 细胞核
（二）内核膜(inner membrane)
• 表面无核糖体附着 • 核质面附着有核纤层，对核膜其支持作用
医学细胞生物学- 细胞核
来自百度文库
（三）核周间隙(perinuclear cisternae)
NPC胞质面观
医学细胞生物学- 细胞核
NPC核质面观
• ※核孔复合体的结构*：
• 捕鱼笼式(fish-trap)结构模型被普遍接受
NPC由四种组分构成：
①胞质环 ②核质环 ③辐
•柱状亚单位 •环状亚单位 •腔内亚单位
④中央栓
医学细胞生物学- 细胞核
核篮
核孔复合体模式图
医学细胞生物学- 细胞核
胞质面
• 保证了RNA转录后先进行加工、 修饰，才能输入细胞质中，进 而指导蛋白质的合成，使遗传 信息的表达调控过程更加精确、 高效。
医学细胞生物学- 细胞核
2.核膜参与蛋白质的合成
医学细胞生物学- 细胞核
3.核孔复合体控制着核-质间的物质交换 • 核孔复合体是介导核-质间物质交换的 双向亲水通道 • 具有两种运输方式
• 主要为蛋白质（65%～75%）和 脂类，可能还有少 量DNA和RNA
• 所含的酶类和脂类都与ER相似，但含量有差异
医学细胞生物学- 细胞核
二、核膜的结构*
• 电镜下，核膜是由内核膜、外核膜、核周间隙、 核孔复合体和核纤层等结构组成。
医学细胞生物学- 细胞核
（一）外核膜(outer membrane)
• 被动运输 • 主动运输
医学细胞生物学- 细胞核
通过核孔复合体的被动运输
• 静止状态下，核孔中央有直径9～10nm的亲水通 道，水、无机离子、小分子及直径小于10nm的物 质原则上可自由通过。
9-10nm
医学细胞生物学- 细胞核
通过核孔复合体的主动运输
• 绝大多数生物大分子的核-质分配需要借助核孔复合 体的主动运输方式来实现。
4.核纤层参与DNA的复制
• 利用爪蟾卵母细胞核重建体系的研究发现， 重建的缺乏核纤层的细胞核不能进行DNA的 复制，提示核纤层参与了DNA复制。
医学细胞生物学- 细胞核
三、※核膜的功能*
1.核膜为基因表达提供了时 空隔离屏障
• 使DNA复制、RNA转录与蛋白质 翻译在时空上分离，建立了遗 传物质稳定的活动环境；
• 内外两层核膜之间的腔隙 • 与内质网腔相连，内含多种蛋白质和酶
医学细胞生物学- 细胞核
（四）核孔复合体
• 核孔：内外核膜融合之处形成的环状开口 • 数量：3000~4000个/哺乳类细胞
蛋白质合成旺盛的细胞，核孔数目较多
医学细胞生物学- 细胞核
• 电镜下，核孔是由多种蛋白质以特定方式排列 而成的复合结构，称为核孔复合体（nuclear pore complex，NPC）。
医学细胞生物学- 细胞核
• 核纤层的化学成分：
核纤层蛋白（属于中间纤维蛋白） • 哺乳类细胞的核纤层蛋白（lamin）有3类
• lamin A • lamin C 由同一基因编码的不同的加工产物 • Lamin B
医学细胞生物学- 细胞核
• ※核纤层的功能*
1.核纤层在细胞核中起支架作用
医学细胞生物学- 细胞核
医学细胞生物学- 细胞核
间期核的结构主要由4部分构成
① 核膜 ② 染色质 ③ 核仁 ④ 核基质
医学细胞生物学- 细胞核
第一节 核 膜
核膜(nuclear membrane)又称核被膜(nuclear envelope)
一、核膜的化学组成 二、核膜的结构 三、核膜的功能
医学细胞生物学- 细胞核
一、核膜的化学组成
2.核纤层与核膜的崩解和重建密切相关
医学细胞生物学- 细胞核
lamin A、C分散 到胞质中
lamin B与核膜小 泡结合
3.核纤层与染色质凝集成染色体相关
分裂间期，染色质与核纤层结合紧密，不能螺旋化 成染色体；
分裂前期，核纤层解聚，染色质与核纤层的结合丧 失，染色质凝集成染色体。
医学细胞生物学- 细胞核
数量：单核（多数细胞）
双核（肝、肾、软骨细胞） 多核（破骨细胞、骨骼肌细胞等） 无核（成熟红细胞）
大小：高等动物细胞核直径通常在 5～10μm
生长旺盛的细胞：核较大，如卵、肿瘤细胞 分化成熟的细胞：核较小 常用核质比来表示细胞核的相对大小
医学细胞生物学- 细胞核
形态：
• 间期才可以观察到细胞核的完整结构； • 多样，多为圆形或椭圆形； • 与细胞的形状、类型、发育时期等有关。
• 具有高度选择性，表现在以下三方面
①核孔复合体的孔径 可调，主动运输的功 能直径比被动运输大， 为10～20nm，可调节 达26nm。
医学细胞生物学- 细胞核
②核孔复合体的主动运输是信 号识别与载体介导的过程，需 消耗能量。 ③具有双向性，兼有核输入与 核输出两种功能
核输入：DNA复制与RNA转录所需的各 种酶、 组蛋白、核糖体蛋 白等
核输出：mRNA、tRNA、核糖体大小亚 基等
医学细胞生物学- 细胞核
1.亲核蛋白的核输入
• ※亲核蛋白*（karyophilic protein）：指在细胞质中游
离核糖体上合成、经核孔转 运入细胞核发挥作用的蛋白
质。
游离核糖体
医学细胞生物学- 细胞核
• 亲核蛋白一般都有一段特殊的氨基酸信号序列，起着定 向和定位的作用，保证蛋白质通过核孔复合体向核内输
• 真核细胞中最大、最重要的细胞器
功能：1.遗传物质贮存、复制和转录的场所 2.细胞生命活动的控制中心
• 真核生物和原核生物的最大区别 核进化意义：核物质区域化
1.保护核内DNA免受损伤，保证遗传的稳定性 2.使遗传信息的转录和翻译在时空上分离
医学细胞生物学- 细胞核
细胞核的数量、大小与形态
侧面观
医学细胞生物学- 细胞核
核质面
• 核孔复合体的化学组成：主要由蛋白质组成 • 核孔蛋白（nucleoporin，Nup）的特点 • 进化上高度保守 • 多含有一簇FG重复序列 F：苯丙氨酸 G：甘氨酸
医学细胞生物学- 细胞核
（五）核纤层(nuclear lamina)
• ※概念*：核纤层是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。 • 只存在于间期核中，分裂期解体
• 与糙面内质网膜相连续 • 外表面有核糖体附着 • 外表面附着有细胞骨架成分，起着固定细胞核
并维持细胞核形态的作用。
医学细胞生物学- 细胞核
（二）内核膜(inner membrane)
• 表面无核糖体附着 • 核质面附着有核纤层，对核膜其支持作用
医学细胞生物学- 细胞核
来自百度文库
（三）核周间隙(perinuclear cisternae)
NPC胞质面观
医学细胞生物学- 细胞核
NPC核质面观
• ※核孔复合体的结构*：
• 捕鱼笼式(fish-trap)结构模型被普遍接受
NPC由四种组分构成：
①胞质环 ②核质环 ③辐
•柱状亚单位 •环状亚单位 •腔内亚单位
④中央栓
医学细胞生物学- 细胞核
核篮
核孔复合体模式图
医学细胞生物学- 细胞核
胞质面
• 保证了RNA转录后先进行加工、 修饰，才能输入细胞质中，进 而指导蛋白质的合成，使遗传 信息的表达调控过程更加精确、 高效。
医学细胞生物学- 细胞核
2.核膜参与蛋白质的合成
医学细胞生物学- 细胞核
3.核孔复合体控制着核-质间的物质交换 • 核孔复合体是介导核-质间物质交换的 双向亲水通道 • 具有两种运输方式
• 主要为蛋白质（65%～75%）和 脂类，可能还有少 量DNA和RNA
• 所含的酶类和脂类都与ER相似，但含量有差异
医学细胞生物学- 细胞核
二、核膜的结构*
• 电镜下，核膜是由内核膜、外核膜、核周间隙、 核孔复合体和核纤层等结构组成。
医学细胞生物学- 细胞核
（一）外核膜(outer membrane)
• 被动运输 • 主动运输
医学细胞生物学- 细胞核
通过核孔复合体的被动运输
• 静止状态下，核孔中央有直径9～10nm的亲水通 道，水、无机离子、小分子及直径小于10nm的物 质原则上可自由通过。
9-10nm
医学细胞生物学- 细胞核
通过核孔复合体的主动运输
• 绝大多数生物大分子的核-质分配需要借助核孔复合 体的主动运输方式来实现。
4.核纤层参与DNA的复制
• 利用爪蟾卵母细胞核重建体系的研究发现， 重建的缺乏核纤层的细胞核不能进行DNA的 复制，提示核纤层参与了DNA复制。
医学细胞生物学- 细胞核
三、※核膜的功能*
1.核膜为基因表达提供了时 空隔离屏障
• 使DNA复制、RNA转录与蛋白质 翻译在时空上分离，建立了遗 传物质稳定的活动环境；
• 内外两层核膜之间的腔隙 • 与内质网腔相连，内含多种蛋白质和酶
医学细胞生物学- 细胞核
（四）核孔复合体
• 核孔：内外核膜融合之处形成的环状开口 • 数量：3000~4000个/哺乳类细胞
蛋白质合成旺盛的细胞，核孔数目较多
医学细胞生物学- 细胞核
• 电镜下，核孔是由多种蛋白质以特定方式排列 而成的复合结构，称为核孔复合体（nuclear pore complex，NPC）。
医学细胞生物学- 细胞核
• 核纤层的化学成分：
核纤层蛋白（属于中间纤维蛋白） • 哺乳类细胞的核纤层蛋白（lamin）有3类
• lamin A • lamin C 由同一基因编码的不同的加工产物 • Lamin B
医学细胞生物学- 细胞核
• ※核纤层的功能*
1.核纤层在细胞核中起支架作用
医学细胞生物学- 细胞核
医学细胞生物学- 细胞核
间期核的结构主要由4部分构成
① 核膜 ② 染色质 ③ 核仁 ④ 核基质
医学细胞生物学- 细胞核
第一节 核 膜
核膜(nuclear membrane)又称核被膜(nuclear envelope)
一、核膜的化学组成 二、核膜的结构 三、核膜的功能
医学细胞生物学- 细胞核
一、核膜的化学组成
2.核纤层与核膜的崩解和重建密切相关
医学细胞生物学- 细胞核
lamin A、C分散 到胞质中
lamin B与核膜小 泡结合
3.核纤层与染色质凝集成染色体相关
分裂间期，染色质与核纤层结合紧密，不能螺旋化 成染色体；
分裂前期，核纤层解聚，染色质与核纤层的结合丧 失，染色质凝集成染色体。
医学细胞生物学- 细胞核
数量：单核（多数细胞）
双核（肝、肾、软骨细胞） 多核（破骨细胞、骨骼肌细胞等） 无核（成熟红细胞）
大小：高等动物细胞核直径通常在 5～10μm
生长旺盛的细胞：核较大，如卵、肿瘤细胞 分化成熟的细胞：核较小 常用核质比来表示细胞核的相对大小
医学细胞生物学- 细胞核
形态：
• 间期才可以观察到细胞核的完整结构； • 多样，多为圆形或椭圆形； • 与细胞的形状、类型、发育时期等有关。
• 具有高度选择性，表现在以下三方面
①核孔复合体的孔径 可调，主动运输的功 能直径比被动运输大， 为10～20nm，可调节 达26nm。
医学细胞生物学- 细胞核
②核孔复合体的主动运输是信 号识别与载体介导的过程，需 消耗能量。 ③具有双向性，兼有核输入与 核输出两种功能
核输入：DNA复制与RNA转录所需的各 种酶、 组蛋白、核糖体蛋 白等
核输出：mRNA、tRNA、核糖体大小亚 基等
医学细胞生物学- 细胞核
1.亲核蛋白的核输入
• ※亲核蛋白*（karyophilic protein）：指在细胞质中游
离核糖体上合成、经核孔转 运入细胞核发挥作用的蛋白
质。
游离核糖体
医学细胞生物学- 细胞核
• 亲核蛋白一般都有一段特殊的氨基酸信号序列，起着定 向和定位的作用，保证蛋白质通过核孔复合体向核内输