细胞核的结构

细胞核的结构,第1张

细胞核的结构有核被膜、核仁、染色质、核基质。

扩展:

核被膜

核被膜是包裹在核表面,核被膜上有核孔穿通。核被膜表面有核糖体附着,并与粗面内质网相续,核周隙亦与内质网腔相通,因此,核被膜也参与蛋白质合成。核被膜由内核膜、外核膜和核周隙三部分构成。核被膜上有核孔与细胞质相通。

染色质

染色质是指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。电镜下,染色质由颗粒与细丝组成,在常染色所部分呈稀疏,在异染色质则极为浓密。现已证明,染色质的基本结构为串珠状的染色质丝。

核仁

核仁通常表现为单一或多个匀质的球形小体,是真核细胞间期核中最显著的结构。核仁的大小、形状和数目随生物的种类、细胞类型和细胞代谢状态而变化。核仁经常出现在间期细胞核中,它是匀质的球体,其形状、大小、数目依生物种类,细胞形成和生理状态而异。核仁的主要功能是进行核糖体RNA的合成和核糖体的形成。

核基质

核基质是核中除染色质与核仁以外的成分,包括核液与核骨架两部分。核液含水、离子和酶等无形成分。核骨架是由多种蛋白质形成的三维纤维网架,并与核被膜核纤层相连,对核的结构具有支持作用。核基质与DNA复制,RNA转录和加工,染色体组装及病毒复制等生命活动密切相关。

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解析:

细胞核

细胞核是细胞内最大的细胞器。它是由核膜(naclear membrane)、染色质(chromatin)、核仁(nucleolus) 和核液(nucleochy lema)几部分组成。

细胞核是细胞的控制中心,在细胞的代谢、生长、分化中起着重要作用,是遗传物质的主要存在部位。一般说真核细胞失去细胞核后,很快就会死亡,但红细胞失去核后还能生活120天;植物筛管细胞,失去核后,能活好几年。尽管细胞核的形状有多种多样,但是它的基本结构却大致相同,即主要是由核被膜、染色质、核仁和核骨架构成。

核膜由两层单位膜组成,把核与细胞质隔开,两层膜的中间为空隙,叫核周腔。膜上有穿孔,占膜面积的8%以上。

核膜使细胞核成为细胞中一个相对独立的体系,使核内形成一相对稳定的环境。同时,核膜又是选择性渗透膜,起着控制核和细胞质之间的物质交换作用。

染色质:染色质是真核细胞的间期核中DNA,组蛋白,非组蛋白蛋白质以及少量RNA所组成的一串念珠状复合体。是细胞间期遗传物质存在的形成。易被碱性物质着色。

核液:是核内没有明显结构的基质。

核仁经常出现在间期细胞核中,它是匀质的球体,其形状、大小、数目依生物种类,细胞形成和生理状态而异。核仁的主要功能是进行核糖体RNA的合成。

从其结构,我们可以得出细胞核的功能:控制细胞的遗传,生和长和发育。德国藻类学哈姆林的伞藻嫁接试验验证了细胞核是遗传物质携带者。

1、核被膜(nuclear envelope)

核被膜(包括核孔复合体)是真核细胞中普遍存在的结构,它们不仅是细胞质和细胞核的界限,而且还控制着核、质之间物质和信息交流。核被膜是双层膜,膜厚约7~8nm,膜间为宽10~50nm的核周腔(perinuclear space)。

核被膜可分为三个区域:

— 核外膜:面向胞质,附有核糖体颗粒,与内质网相连。

— 核内膜:面向核质,表面上无核糖颗粒,膜上有特异蛋白,为核纤层提供结合位点。

— 核孔(nuclear pores):在内外膜的融合处形成环状开口,又称核孔复合体,直径为50~100nm,一般有几千个,核孔构造复杂,含100种以上蛋白质,并与核纤层紧密结合成为核孔复合体。是选择性双向通道。功能是选择性的大分子出入(主动运输),酶、组蛋白、mRNA、tRNA;存在电位差,对离子的出入有一定的调节控制作用。

核纤层是紧贴核内膜的一层厚度为20~50nm的纤维蛋白片层或纤维网络,成分为中间纤维蛋白,称为核纤层蛋白(lamin)。核纤层与细胞质骨架、核骨架连成一个整体,一般认为核纤层为核被膜和染色质提供了结构支架。

2、染色体和染色质

染色质和染色体在化学成分上并没有什么不同,而只是分别处于不同的功能阶段的不同的构型。染色质是指间期细胞内由DNA、组蛋白和非组蛋白及少量RNA组成的线形复合结构,是间期细胞遗传物质存在形式。固定染色后,在光镜下能看到细胞核中经许多或粗或细的长丝交织成网的物质,从形态上可以分为常染色质(euchromatin)和异染色质(heterochromatin)。常染色质呈细丝状,是DNA长链分子展开的部分,非常纤细,染色较淡。异染色质呈较大的深染团块,常附在核膜内面,DNA长链分子紧缩盘绕的部分。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质缩聚而成的棒状结构。

染色质的主要成分:DNA、蛋白质(组蛋白、非组蛋白)、少量RNA。蛋白质有祖蛋白和非祖蛋白,组蛋白(histones)富含lys,Arg,碱性,能和带负电荷的DNA结合,分为H1, H2A, H2B, H3, H4五种;非组蛋白是参与DNA复制和转录的酶。

染色质的结构单体为核小体,直径约10nm,相邻以15~25nm的细丝相连,核心由4组组蛋白( H2A,H2B,H3,H4 )构成,DNA缠绕在核心的外周,核小体之间为连接DNA,上有H1,1个核小体上共有200个碱基对,构成染色质丝的一个单位。

3、核仁

细胞核中圆形或椭圆形的颗粒状结构,没有外膜,在蛋白质合成旺盛的细胞,常有较大或多个核仁,核仁富含蛋白质和RNA分子。核仁由颗粒组分,纤维中心和致密纤维组分三大部分组成。核仁组成成分包括rRNA,rDNA和核糖 白。核仁是rRNA基因存储,rRNA合成加工以及核糖体亚单位的装配场所。

核仁组织区(nucleolus anizer region):即rRNA序列区,它与细胞间期核仁形成有关,构成核仁的某一个或几个特定染色体片断。这一片段的DNA转录为rRNA, rRNA所在处。

4、细胞核骨架

核骨架是由纤维蛋白构成的网架结构,其蛋白成分按道理说细胞质骨架有的,核骨架也应该有。但现在在核骨架中只发现有角蛋白和肌蛋白质成分,在某些原生动物核骨架中还发现含有微管。同时在核骨架中还有少量RNA,它对于维持核骨架三维网络结构的完整性是必需的。在进化趋势看,核骨架组分是由多样化走向单一,特化。

核被膜不具备的功能是对细胞内的所有物质都起保护作用。

根据中国科普官网可知,核被膜是指包被细胞核的双层膜,只能对细胞核内的物质起保护作用。不能对细胞内的所有物质都起保护作用。

是真核生物的细胞核的最外层结构, 由两层单位膜所组成。它将DNA与细胞质隔开,形成了核内特殊的微环境,保护DNA分子免受损伤;使 DNA的复制和RNA的翻译表达在时空上分隔开来核被膜还是核质物质交换的通道。

真核细胞具有核膜,在进化史上有重要意义。核膜作为细胞质同细胞核之间的界膜,对稳定核的形态和化学成分起着十分重要的作用。核膜的主要功能有以下几方面。1.屏障作用。核膜是遍布细胞中的“膜系统”的一部分,它的特殊功能之一是把核酸,尤其是DNA集中在细胞核中。2.控制细胞核与细胞质之间的信息和物质交换。主要有以下几点。(1)离子与水分子可以自由通过核膜。但是,对某些离子(如Na+)有一定的屏障作用,可是不属于主动运输过程。(2)单糖、二糖、氨基酸、染料、核苷、核苷酸、鱼精蛋白、组蛋白、RNA酶以及DNA酶等小分子物质,可以自由通过核膜。(3)大分子和小颗粒物质的交换:高分子如γ球蛋白、清蛋白等进出细胞核要由核孔通过。3.核膜在染色质(体)的定位和细胞分裂时的作用。(1)染色质的终末细丝常常连接在核孔上。这样可以帮助解释为什么非常复杂的染色质在异常活跃的细胞核内不致紊乱。(2)当细胞分裂开始之初,染色体的聚集有可能开始于核膜,然后由外向内发展。在前期或早中期分裂相中,核膜破碎,这些碎片可能加入核膜所附的微管成分,促其生长,从而使所附的染色单体定位并且发生分离。当细胞分裂完成,子细胞核重建,核膜新生或恢复时,它可能有使核仁组成中心定位,趋向中心位置的作用。4.核膜在细胞核融合时的作用。当卵细胞受精时,精子和卵细胞的核膜可以相互识别并且相互接触,在一个以上的部位相互连结,进而相互融合成一个核。5.核被膜具有某些生物合成的功能。在外层核膜表面附着核糖体,因此可以进行蛋白质的合成。在核周腔中存在多种结构蛋白和酶,它也能合成少量膜蛋白、脂质和组蛋白。有人还报道核膜有糖的合成作

主要有以下三方面的意义:

①基因表达的时空隔离

在原核生物中, 基因表达是连续进行的, 即mRNA的转录和蛋白质的合成相偶联。这主要是因为原核细胞结构简单, 原核生物的基因转录物无须经过剪接。真核生物的结构复杂, 而且大多数基因都有内含子, 转录后需要经过复杂的加工, 所以核膜的出现, 为基因的表达提供了时空隔离的屏障, 便于DNA在核内活动的多样性。

②核膜作为保护性屏障, 使核处于一微环境中细胞核是在进化过程中形成的。在细胞的遗传信息储存量越来越丰富以及由遗传信息所指导的代谢规模越来越大的情况下,有必要将携带遗传信息的染色质与细胞的其它部分隔离开来。核膜的出现,为细胞遗传信息的保存、复制、传递及发挥其对细胞代谢和发育的指导作用创造了特定的微环境,提高了上述各项活动的效率;避免直接受细胞内其它各种生命活动的干扰,并防止细胞中这个调度中枢的功能轻易地随环境条件的变化而变化,以保持其相对的稳定性,这些都是核膜出现的进化意义。

③染色体的定位和酶分子的支架染色质通过核纤层同核膜相连, 使之多而不乱, 保证了有序性。另外, 核内的一些酶是以膜蛋白的形式存在的, 这就有利于核内生化反应的区域化, 从而发挥高度的催化活性。所以核膜是染色体和酶分子的支架和固着部位。

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