《細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)》課件第六章

細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)第六章細(xì)胞核第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體

一、核被膜核被膜位于間期細(xì)胞核的最外層，是細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的界膜。核被膜在普通光學(xué)顯微鏡下不能顯示其結(jié)構(gòu)，在電子顯微鏡下才能觀察到其精細(xì)結(jié)構(gòu)。核被膜能使細(xì)胞核內(nèi)環(huán)境的溫度、壓力、pH值和化學(xué)成分維持相對(duì)恒定，使其成為細(xì)胞中一個(gè)相對(duì)獨(dú)立和穩(wěn)定的系統(tǒng)。一方面核被膜構(gòu)成了核、質(zhì)之間的天然選擇性屏障，將細(xì)胞分成核與質(zhì)兩大結(jié)構(gòu)與功能區(qū)域：DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄和加工在核內(nèi)進(jìn)行，蛋白質(zhì)翻譯局限在細(xì)胞質(zhì)中，減少了相互干擾，從而使細(xì)胞的生命活動(dòng)更加有序和高效；另一方面核被膜并不是完全封閉的，核質(zhì)之間進(jìn)行著頻繁的物質(zhì)、信息交流。第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體

核被膜（圖6-3）由內(nèi)、外兩層平行但不連續(xù)的單位膜組成，每層單位膜的厚度約為7.5nm。面向胞質(zhì)的一層為核外膜，表面常附有大量的核糖體顆粒，并且常與糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相通連。

圖6-3核被膜的電鏡照片第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體二、核孔復(fù)合體1.結(jié)構(gòu)模型

輻核孔復(fù)合體自被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，不斷有新的結(jié)構(gòu)模型提出，綜合近年來(lái)提出的核孔復(fù)合物新的結(jié)構(gòu)模型（圖6-4、6-5），該復(fù)合物由環(huán)、輻、栓等結(jié)構(gòu)亞單位組成。圖6-4核孔復(fù)合物立體模型

第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體（1）胞質(zhì)環(huán)又稱(chēng)外環(huán)，位于核孔邊緣的胞質(zhì)面一側(cè)，在環(huán)上有8條纖維對(duì)稱(chēng)分布伸向胞質(zhì)。（2）核質(zhì)環(huán)又稱(chēng)內(nèi)環(huán)，位于核孔邊緣的核質(zhì)面一側(cè)，比外環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在環(huán)上也有8條纖維對(duì)稱(chēng)分布伸向核內(nèi)，并且在纖維末端形成一個(gè)直徑為60nm的小環(huán)，使核質(zhì)環(huán)就像一個(gè)“捕魚(yú)籠”。（3）輻由核孔邊緣伸向核孔的中央，呈輻射狀八重對(duì)稱(chēng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。（4）栓又稱(chēng)中心栓，位于核孔中心，也被稱(chēng)作轉(zhuǎn)運(yùn)器，可能與核質(zhì)間物質(zhì)交換有關(guān)。第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體圖6-5兩棲類(lèi)卵母細(xì)胞核孔核質(zhì)面的表面結(jié)構(gòu)

第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體2.功能核孔復(fù)合體在功能上可被認(rèn)為是一種特殊的跨膜運(yùn)輸?shù)鞍讖?fù)合物，并且是一個(gè)雙向性、雙功能的親水性核質(zhì)交換通道。雙向性是指核孔復(fù)合體既介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)運(yùn)，又介導(dǎo)RNA、核糖核蛋白體（RNP）的出核轉(zhuǎn)運(yùn)；雙功能是指它有被動(dòng)擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸兩種運(yùn)輸方式。（1）通過(guò)核孔復(fù)合體的被動(dòng)擴(kuò)散核孔復(fù)合體親水通道的有效直徑為9～10nm，即離子、小分子以及直徑小于10nm的物質(zhì)原則上可以自由通過(guò)。（2）通過(guò)核孔復(fù)合體的主動(dòng)運(yùn)輸生物大分子的核質(zhì)分配主要是通過(guò)核孔復(fù)合體的主動(dòng)運(yùn)輸完成的，具有高度選擇性。其選擇性表現(xiàn)在：①運(yùn)輸顆粒大小的選擇。主動(dòng)運(yùn)輸?shù)墓δ苤睆奖缺粍?dòng)運(yùn)輸大，核孔復(fù)合體的有效直徑的大小是可以被調(diào)節(jié)的；②通過(guò)核孔復(fù)合體的主動(dòng)運(yùn)輸是一個(gè)信號(hào)識(shí)別與載體介導(dǎo)的過(guò)程，并且需要有能量供應(yīng)；③通過(guò)核孔復(fù)合體的主動(dòng)運(yùn)輸具有雙向性，即核輸入與核輸出。第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體圖6-6通過(guò)核孔復(fù)合物選擇性輸入蛋白質(zhì)示意圖

第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體核質(zhì)蛋白向細(xì)胞核的輸入可描述如下（圖6-7）：①親核蛋白通過(guò)NLS識(shí)別importin，與NLS受體importin

二聚體結(jié)合，形成轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物；②在importin的介導(dǎo)下，轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物與核孔復(fù)合體的胞質(zhì)環(huán)上的纖維結(jié)合；③纖維向核彎曲，轉(zhuǎn)運(yùn)器構(gòu)象發(fā)生改變，形成親水通道，轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物被轉(zhuǎn)移到核質(zhì)面；④轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物與Ran-GTP結(jié)合，復(fù)合體解離，親核蛋白釋放；⑤與Ran-GTP結(jié)合的importin，輸出細(xì)胞核，在細(xì)胞質(zhì)中Ran結(jié)合的GTP水解，Ran-GDP返回細(xì)胞核重新轉(zhuǎn)換為Ran-GTP；⑥importin

在核內(nèi)載體蛋白的幫助下運(yùn)回細(xì)胞質(zhì)。第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體圖6-7親核蛋白的核輸入過(guò)程

第一節(jié)核被膜與核孔復(fù)合體核質(zhì)蛋白向細(xì)胞核的輸入可描述如下（圖6-7）：①親核蛋白通過(guò)NLS識(shí)別importin，與NLS受體importin

二聚體結(jié)合，形成轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物；②在importin的介導(dǎo)下，轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物與核孔復(fù)合體的胞質(zhì)環(huán)上的纖維結(jié)合；③纖維向核彎曲，轉(zhuǎn)運(yùn)器構(gòu)象發(fā)生改變，形成親水通道，轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物被轉(zhuǎn)移到核質(zhì)面；④轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物與Ran-GTP結(jié)合，復(fù)合體解離，親核蛋白釋放；⑤與Ran-GTP結(jié)合的importin，輸出細(xì)胞核，在細(xì)胞質(zhì)中Ran結(jié)合的GTP水解，Ran-GDP返回細(xì)胞核重新轉(zhuǎn)換為Ran-GTP；⑥importin

在核內(nèi)載體蛋白的幫助下運(yùn)回細(xì)胞質(zhì)。對(duì)細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)的大分子輸出了解較少，大多數(shù)情況下，細(xì)胞核內(nèi)的RNA是與蛋白質(zhì)形成RNP復(fù)合物轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞核的，也是一種由受體介導(dǎo)的信號(hào)識(shí)別的主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程。

第二節(jié)染色質(zhì)與染色體

一、染色質(zhì)的組成

1.染色質(zhì)DNA細(xì)胞里的DNA絕大部分存在于染色質(zhì)中，它的含量十分恒定。進(jìn)一步的研究表明，染色質(zhì)DNA存在重復(fù)序列，并根據(jù)重復(fù)序列的頻率分為三類(lèi)：高度重復(fù)序列，中度重復(fù)序列和單一序列。（1）高度重復(fù)序列這是由一些短的DNA片段組成的呈串聯(lián)重復(fù)排列的序列，在基因組中重復(fù)頻率高，幾乎所有真核細(xì)胞染色質(zhì)DNA都有這種高度重復(fù)序列。衛(wèi)星DNA就是這類(lèi)高度重復(fù)順序。由于它所含有的G和C的量比大部分細(xì)胞DNA要略多或略少，這樣在CsCL2密度梯度離心中表現(xiàn)為主峰旁邊的一組小峰，稱(chēng)衛(wèi)星DNA，或隨體DNA。（2）中度重復(fù)序列在這一類(lèi)中，核苷酸序列重復(fù)頻率在基因組中從幾十次到幾千次。包括組蛋白基因、rRNA基因、tRNA基因、5sRNA基因等。(3)單一序列這種DNA序列在基因組中只出現(xiàn)一次或若干次。除組蛋白外，細(xì)胞內(nèi)許多種蛋白質(zhì)都是由單一序列的DNA轉(zhuǎn)錄編碼的，原核細(xì)胞的基因也是單一序列。第二節(jié)染色質(zhì)與染色體2.染色質(zhì)蛋白質(zhì)染色質(zhì)DNA結(jié)合蛋白包括兩類(lèi)：一是組蛋白，與DNA非特異性結(jié)合；另一類(lèi)是非組蛋白,與DNA特異性結(jié)合。（1）組蛋白組蛋白是構(gòu)成真核生物染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)蛋白，是一類(lèi)堿性蛋白質(zhì)，可以和酸性的DNA緊密結(jié)合，這種結(jié)合一般不要求特殊的氨基酸序列，是非特異性的。（2）非組蛋白與組蛋白不同，非組蛋白是指染色體上與特異DNA序列結(jié)合的蛋白質(zhì)，所以又稱(chēng)序列特異性DNA結(jié)合蛋白，非組蛋白的特性是：①含有較多的天門(mén)冬氨酸和谷氨酸，帶負(fù)電荷，屬酸性蛋白質(zhì)；②整個(gè)細(xì)胞周期都進(jìn)行合成，不象組蛋白只在S期合成，并與DNA復(fù)制同步進(jìn)行；③能識(shí)別特異的DNA序列，識(shí)別信息存在于DNA本身，位點(diǎn)在大溝部分。非組蛋白的功能是：①幫助DNA分子折疊，以形成不同的結(jié)構(gòu)域，從而有利于DNA的復(fù)制和基因的轉(zhuǎn)錄；②協(xié)助啟動(dòng)DNA復(fù)制；③控制基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。因此，研究非組蛋白對(duì)深入揭示染色質(zhì)包裝、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、基因表達(dá)調(diào)控等具有重要意義。第二節(jié)染色質(zhì)與染色體3.常染色質(zhì)與異染色質(zhì)真核細(xì)胞間期核染色質(zhì)按其形態(tài)特征和染色性能區(qū)分為兩種類(lèi)型，即常染色質(zhì)與異染色質(zhì)。(1)常染色質(zhì)常染色質(zhì)是正常情況下經(jīng)常活動(dòng)，有功能的染色質(zhì)（圖6-8）。在電鏡下間期核內(nèi)染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度低，處于伸展?fàn)顟B(tài)，用堿性染料染色時(shí)著色較淺，多位于核的中央位置，并通到核孔的內(nèi)面，形成所謂的常染色質(zhì)通道。構(gòu)成常染色質(zhì)的DNA序列主要是一些單一序列和中度重復(fù)序列。常染色質(zhì)的DNA復(fù)制一般較早，多發(fā)生在細(xì)胞周期S期的早期。結(jié)構(gòu)基因及絕大多數(shù)基因位于常染色質(zhì)上，遺傳活性大。（2）異染色質(zhì)電鏡或光鏡下見(jiàn)到的染色質(zhì)高密度的成分，實(shí)際上就是異染色質(zhì)。在間期或分裂早期，異染色質(zhì)是處于凝集狀態(tài)的DNA與組蛋白的復(fù)合物。由于這部分螺旋纏繞緊密，形成20～30nm直徑的纖維，故又稱(chēng)濃縮染色質(zhì)。一般位于間期核的邊緣。異染色質(zhì)又分結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)和兼性異染色質(zhì)。第二節(jié)染色質(zhì)與染色體圖6-8異染色質(zhì)（深染）和常染色質(zhì)（淺染）

第二節(jié)染色質(zhì)與染色體二、染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位——核小體用溫和的方法裂解細(xì)胞核，在電鏡下觀察其內(nèi)容物，大部分未經(jīng)處理的染色質(zhì)為直徑30nm的纖絲，經(jīng)鹽溶液處理后解聚的染色質(zhì)在電鏡下可見(jiàn)一系列的串珠樣結(jié)構(gòu)，串珠的直徑為10nm（圖6-9）。A.30nm染色質(zhì)纖維B.30nm染色質(zhì)纖維解聚后的串珠結(jié)構(gòu)，核小體的核心顆粒直徑為10nm圖6-9染色質(zhì)纖維的電鏡照片

第二節(jié)染色質(zhì)與染色體圖6-10核小體的結(jié)構(gòu)成分示意圖圖6-11組蛋白H1和核小體專(zhuān)一區(qū)域的結(jié)合第二節(jié)染色質(zhì)與染色體三、染色質(zhì)和染色體的關(guān)系1.染色體的多級(jí)螺旋模型核小體是染色體的基本結(jié)構(gòu)單位，即染色體的一級(jí)結(jié)構(gòu)。通過(guò)核小體，DNA長(zhǎng)度壓縮了7倍，形成直徑為11nm的纖維(圖6-12)。圖6-12染色體多級(jí)螺旋模型

第二節(jié)染色質(zhì)與染色體2.染色體的輻射環(huán)模型圖6-13染色體結(jié)構(gòu)的骨架模型a、去組蛋白后染色體骨架和DNA側(cè)環(huán)；b、c、d袢環(huán)DNA和非組蛋白交互后形成的各種結(jié)構(gòu)。

第二節(jié)染色質(zhì)與染色體四、染色體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與類(lèi)型1.染色體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)中期染色體形態(tài)穩(wěn)定，它由兩條染色單體組成，也稱(chēng)為姊妹染色單體，彼此以著絲粒相連。

（1）著絲粒染色體中連接兩個(gè)染色單體,并將染色單體分為兩臂（短臂和長(zhǎng)臂）的部位。由于此部位的染色質(zhì)較細(xì)、內(nèi)縊,又叫主縊痕。此處DNA具高度重復(fù),為堿性染料所深染。

第二節(jié)染色質(zhì)與染色體（2）次縊痕除了主縊痕外,在染色體上其他的縊縮部位即次縊痕,由于此處部分的DNA松懈,形成核仁組織區(qū),故此變細(xì)。它的數(shù)量、位置和大小是某些染色體的重要形態(tài)特征。每種生物染色體組中至少有一條或一對(duì)染色體上有次縊痕。（3）核仁組織區(qū)（nucleolarorganizingregion,NOR）位于染色體的次縊痕部位，但不是所有的次縊痕都是NOR。該處是rRNA基因（5SrRNA基因除外）所在部位，與核仁的形成有關(guān)。（4）隨體由次縊痕隔開(kāi)的一小塊圓形或圓柱形染色質(zhì)叫隨體，通過(guò)次縊痕與染色體主體部分相連，是識(shí)別染色體的重要形態(tài)特征之一。根據(jù)隨體在染色體上的位置,可分為兩大類(lèi):隨體處于末端的,稱(chēng)為端隨體;處于兩個(gè)次縊痕之間的稱(chēng)為中間隨體。（5）端粒是染色體游離端的特化部位。屬于結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)，是一個(gè)簡(jiǎn)單序列大量重復(fù)的端粒序列。其生物學(xué)功能是維持染色體穩(wěn)定，防止末端粘連和重組，錨定染色體于細(xì)胞核內(nèi)，輔助線性DNA復(fù)制等。第二節(jié)染色質(zhì)與染色體2.染色體類(lèi)型根據(jù)著絲粒在染色體上的位置，可將染色體分為四種類(lèi)型（圖6-15）

圖6-15染色體類(lèi)型

a.中著絲粒染色體b.近中著絲粒染色體c.近端著絲粒染色體d.端著絲粒染色體第二節(jié)染色質(zhì)與染色體五、巨大染色體1.多線染色體（1）發(fā)現(xiàn)及分布多線染色體是由意大利細(xì)胞學(xué)家Balbiani于1881年在雙翅目搖蚊幼蟲(chóng)的唾液腺細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，為體細(xì)胞永久性間期染色體(圖6-16)。

圖6-16果蠅唾腺染色體

第二節(jié)染色質(zhì)與染色體（2）成因

具有多線染色體的細(xì)胞能進(jìn)行核內(nèi)有絲分裂，通過(guò)多次細(xì)胞周期，染色質(zhì)DNA復(fù)制多次，但復(fù)制后并不分離；由于細(xì)胞不分裂，復(fù)制后的子染色體無(wú)法分配到子細(xì)胞中，并且有序并行的排列；由于體細(xì)胞同源染色體配對(duì)緊密貼緊，每條染色質(zhì)股精確對(duì)應(yīng)并排成一排，以后經(jīng)過(guò)多次復(fù)制沿著染色體長(zhǎng)度從一端起始到另一端終止，仍然保持在一起，就形成了具有多條染色質(zhì)纖維又粗又長(zhǎng)的大染色體(圖6-17)。第二節(jié)染色質(zhì)與染色體圖6-17多線染色體的脹泡形成及RNA轉(zhuǎn)錄

第二節(jié)染色質(zhì)與染色體可見(jiàn)多線染色體是由1000～4000條染色單體構(gòu)成，同源部分是彼此對(duì)齊，用溫和的染色方法染色，每條染色體沿它的縱長(zhǎng)交替出現(xiàn)的致密的和較不致密的區(qū)域．這些被稱(chēng)為帶和間帶區(qū)。從結(jié)構(gòu)看每條帶代表由多條并行排列的染色質(zhì)纖維形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)彼此對(duì)應(yīng)包裝而成。多線染色體上帶的形態(tài)、大小及分布都相當(dāng)穩(wěn)定。由此可得到多線染色體（帶型）圖。通過(guò)觀察可以歸納多線染色體以下三個(gè)特點(diǎn)：①雖然DNA分子穿過(guò)染色體的整個(gè)長(zhǎng)度，但在帶內(nèi)要濃縮很多，實(shí)際上85%的DNA在帶內(nèi)，在間帶里只有15%左右；②在同一物種和同一有機(jī)體的所有組織細(xì)胞帶和間帶的總圖樣是一致的，具有種的特異性；③核內(nèi)DNA復(fù)制在多線染色體里并非同步，異染色質(zhì)比常染色質(zhì)較少?gòu)?fù)制，有遺傳作用的DNA復(fù)制1000次，而rRNA的基因往往復(fù)制較少。而著絲粒區(qū)保持不復(fù)制。第二節(jié)染色質(zhì)與染色體2．燈刷染色體（1）發(fā)現(xiàn)及分布燈刷染色體是F1emming于1882年在有尾類(lèi)美西蠑螈的組織切片中觀察到的一種構(gòu)造很獨(dú)特的染色體。1892年Rückert在研究鯊魚(yú)的卵母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了形態(tài)像燈刷的染色體，命名為燈刷染色體(圖6-18)。圖6-18燈刷染色體電鏡照片

第二節(jié)染色質(zhì)與染色體2）成因每條燈刷染色體是由兩個(gè)同源染色體組成的二價(jià)體，每條同源染色體是由兩條姐妹染色單體組成，每條染色單體是一條雙鏈DNA分子。兩條同源染色體在交叉處結(jié)合在一起。在不同的發(fā)育階段，燈刷染色體呈現(xiàn)不同的形態(tài)。構(gòu)成燈刷染色體的染色質(zhì)纖維分化為染色體軸和側(cè)環(huán)。在軸上，由染色質(zhì)纖維緊密包裝形成許多具一定間隔的染色粒，染色粒間的纖維叫軸絲。每個(gè)染色粒向兩側(cè)伸出側(cè)環(huán)。大部分DNA存在于染色粒中，沒(méi)有轉(zhuǎn)錄活性，側(cè)環(huán)是轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)。卵母細(xì)胞發(fā)育所需的全部mRNA和蛋白質(zhì)等都是從燈刷染色體上轉(zhuǎn)錄下來(lái)合成的(圖6-19)。第二節(jié)染色質(zhì)與染色體圖6-19燈刷染色體的結(jié)構(gòu)

第二節(jié)染色質(zhì)與染色體多線染色體和燈刷染色體都是巨大染色體，多線染色體比一般體細(xì)胞的染色體大好多倍，而燈刷染色體是充分展開(kāi)的染色體，僅一個(gè)側(cè)環(huán)平均長(zhǎng)25m左右，以每一染色單體組具5000個(gè)染色粒，每個(gè)染色粒18倍于側(cè)環(huán)，可想其長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于體細(xì)胞染色體。另一個(gè)相同點(diǎn)是兩者都是轉(zhuǎn)錄上活躍的染色體。雖然兩者都經(jīng)過(guò)同源染色體配對(duì)，但未高度螺旋化。但是兩者不同的是多線染色體分布在體細(xì)胞，而燈刷染色體一般分布在生殖細(xì)胞成熟分裂的雙線期，前者是個(gè)體發(fā)育階段不同時(shí)刻只有少數(shù)幾個(gè)脹泡，即少數(shù)基因在轉(zhuǎn)錄。而燈刷環(huán)在轉(zhuǎn)錄上似乎都是活躍的；這可能是卵母細(xì)胞發(fā)育所需要。第三節(jié)核仁一、核仁的超微結(jié)構(gòu)核仁在電鏡下的超微結(jié)構(gòu)與胞質(zhì)中大多數(shù)的的細(xì)胞器不同，即核仁周?chē)鷽](méi)有明顯的界膜包裹，由三種基本的核仁結(jié)構(gòu)區(qū)域組成（圖6-20）：纖維中心、致密纖維組分和顆粒組分

圖6-20核仁的超微結(jié)構(gòu)第三節(jié)核仁1.纖維中心在電鏡下，纖維中心（fibrillarcenters,FC）是被致密的纖維成分不同程度的包圍著的一個(gè)或幾個(gè)淺染的低電子密度區(qū)域。2.致密纖維組分(densefibrillarcomoponent,DFC)電鏡下的致密纖維組分是核仁超微結(jié)構(gòu)中電子密度最高的區(qū)域，由致密纖維組成，染色深，成環(huán)形或半月形包圍FC，一般見(jiàn)不到顆粒。實(shí)驗(yàn)表明，DFC是rDNA合成rRNA并進(jìn)行加工的區(qū)域，此外還發(fā)現(xiàn)該區(qū)存在特異性的結(jié)合蛋白。3.顆粒組分(granularcomponent,GC)顆粒組分由電子密度較高的核糖核蛋白顆粒組成，這些顆粒是正在加工、成熟的核糖體亞單位前體顆粒。在代謝活躍的細(xì)胞核仁中，顆粒組分是核仁的主要結(jié)構(gòu)。通常認(rèn)為，纖維中心是rRNA基因的儲(chǔ)存位點(diǎn)，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在纖維中心與致密纖維組分的交界處，rRNA前體的加工在致密纖維組分中進(jìn)行，某些加工程序也發(fā)生在顆粒組分中，顆粒組分是核蛋白體亞單位成熟和儲(chǔ)存位點(diǎn)。但現(xiàn)在關(guān)于rRNA基因轉(zhuǎn)錄的確切位點(diǎn)仍有不同看法。第三節(jié)核仁二、核仁的功能核仁是進(jìn)行rRNA的合成、加工和核蛋白體亞單位裝配的主要場(chǎng)所。1.rRNA基因的轉(zhuǎn)錄染色體原位分子雜交實(shí)驗(yàn)表明，rRNA基因(rDNA)定位于染色體的核仁組織區(qū)。真核生物核糖體含有四種rRNA，即5.8srRNA、18srRNA、28srRNA和5srRNA，其中前三種的基因組成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，存在于核仁組織區(qū)。若核仁組織區(qū)缺失，則不能合成rRNA和形成核糖體（圖6-21）。第三節(jié)核仁圖6-21rRNA的轉(zhuǎn)錄

第三節(jié)核仁2.rRNA前體的加工每個(gè)rRNA基因轉(zhuǎn)錄單位在RNA聚合酶Ⅰ的作用下轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物rRNA前體，但是不同生物的rRNA前體在大小上是不同的。真核生物的rRNA加工過(guò)程比較緩慢，以哺乳動(dòng)物為例，rRNA前體45S約在幾分鐘內(nèi)合成，并在核仁中迅速甲基化（實(shí)驗(yàn)表明，rRNA前體的甲基化基團(tuán)在加工過(guò)程中是必需的）；45SRNA15分鐘后分裂成小片段如41S、32S和20S等中間產(chǎn)物，20S很快裂解為18SrRNA,被快速釋放到細(xì)胞質(zhì)中；32S保留在核仁顆粒組分中并被剪切為28S和5.8SrRNA。由此可見(jiàn)，rRNA前體的加工成熟過(guò)程也是它們?cè)诤巳手械膮^(qū)域性轉(zhuǎn)移過(guò)程。即前體從rDNA上被轉(zhuǎn)錄后首先出現(xiàn)在致密纖維組分，加工剪切后的中間產(chǎn)物相繼出現(xiàn)在顆粒組分上。

第三節(jié)核仁3.核糖體亞單位的裝配45SrRNA前體被轉(zhuǎn)錄后很快與蛋白質(zhì)結(jié)合，因此在細(xì)胞內(nèi)rRNA前體的加工成熟過(guò)程不是以游離rRNA而是以核蛋白的方式進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)表明，45SrRNA前體首先與進(jìn)入核仁的蛋白質(zhì)結(jié)合形成80S的核糖核蛋白顆粒（RNP）；在加工過(guò)程中，80S的核糖核蛋白顆粒逐漸失去一些RNA和蛋白質(zhì)，剪切形成兩種大小不同的核糖體亞單位前體；最后在核仁中形成大、小亞單位被輸送到細(xì)胞質(zhì)中。通過(guò)放射性脈沖標(biāo)記和失蹤實(shí)驗(yàn)觀察到，首先成熟的核糖體小亞單位（含18SrRNA）在核