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。接下来分享核仁的功能和性质。
核仁的功能
RNA基因的转录:RNA基因定位在核仁组织区,该区域的基因编码18S、5.8S和28SRNA,这三个基因组成一个转录单位。rRNA基因在染色质轴丝上呈串联重复排列沿转录方向,新生RNA链从DNA长轴两侧垂直伸展出来,而且从一端到另一端有规律地逐渐增长,形成箭头状,外形似“圣诞树”。每个箭头状结构代表是RNA基因转录单位,在箭头状结构间存在着裸露的不被转录的DNA间隔片段。
RNA前体的加工成熟:DNA转录单位转录出45SRNA前体,很快前体被甲基化,并剪接为41SRNA前体41SRNA在相同的剪接位点可按照不同的剪接顺序产生不同的中间前体RNA,最终将41SRNA前体剪接为28S、18S和5.8SRNA。
核糖体亚单位的组装:核仁的主要功能之一就是组装蛋白质合成的机器——核糖体。核糖体的生物发生包括RNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配等过程,是一个向量过程。从核仁纤维组分开始,再向颗粒组分延续。核糖体小亚单位成熟较早,大亚单位成熟较晚。核糖体的成熟作用仅发生在它们的亚单位被转移到细胞质以后,两个亚单位只有分别通过核孔进入细胞质中,才能形成功能单位。这可阻止有功能的核糖体与核内加工不完全的hnRNA分子接近。大亚单位中的5S RNA基因并不定位于核仁上,不同物种其位置不同。
核仁的性质真核细胞细胞核内含核糖核酸(RNA)的结构,参与核糖体核糖核酸(rRNA)的合成和核糖体的形成。在光学显微镜下观察,核仁一般为圆球形或卵球形的嗜碱性结构,常处于细胞核内偏中心的位置。其大小因细胞类型和生理状态不同而有很大差别。在蛋白质合成旺盛的细胞,通常核仁大,反之则体积小前者如分泌细胞、神经元和肿瘤细胞等,后者如分裂球和肌细胞等。由于核糖体是细胞内蛋白质合成的场所,而核仁的功能又是合成rRNA,因此核仁常被称为“核糖体工厂”。核仁所含RNA约占其干重的5~10%,与蛋白质相结合形成核糖核蛋白(RNP)。此外还含有少量DNA,主要存在于核仁相随染色质部分。
这是从网上找的。现行高中《生物》课本中有两处提到核仁,一是在讲细胞核时,说明核仁是细胞核的一个构成部分;二是在讲有丝分裂前期细胞内部的变化时,提到“核仁逐渐消失”。那么核仁的结构如何?它又有什么重要功能呢?
核仁的化学组成是不恒定的,是依细胞的类型和生理状态而异的。但一般来讲,核仁都含有三种主要成分:DNA、RNA和蛋白质。
核仁的显微结构是匀质的球体,其中含有液泡和各种内含物。它的亚显微结构主要分两个区城,即颗粒区和纤丝区。颗粒区位于核仁边缘,其中含有直径为15~20纳米的颗粒,它是细胞质核糖体的前体,纤丝区中含有直径为10纳米的纤丝,由核糖核蛋白组成,为颗粒区的前体,这些纤丝包埋在无定形的蛋白质中。在颗粒区和纤丝区中可找到染色质。
在光学显微镜下,核仁是真核细胞中最明显的结构,通常为球形,没有膜包被。
核仁的大小、形状、数目随生物的种类、细胞形状和生理状态而异。核仁是rRNA(核糖体RNA)合成、加工和核糖体亚基的组装场所,所以核仁的结构、成分是和它的功能相适应的,它一般包括三个基本组分:
位于核仁中央,呈浅染区,是rDNA(也就是转录产生rRNA的DNA,形状特别,像一棵树,如图所示)储存位点,注意了,只是在这里储存着,不在这里转录,rDNA转录在别处。
(1)纤维中心 (简称 FC)
(2)致密纤维组分 (简称 DFC)
位于核仁浅表,染色深,由致密纤维组成,所以叫致密纤维组分,通常见不到颗粒,是核仁中电子密度最高的部分,呈 环形或半月形包围着纤维组分 。
是rDNA进行转录rRNA并进行加工的区域(目前仍有争议。)
(3)颗粒组分 (简称GC)
位于核仁周边,是代谢旺盛的核仁中的主要结构,颗粒组分中的颗粒其实是正在加工、成熟的核蛋白体亚前体颗粒。
核仁的电镜图
除了上述三种基本组分之外,核仁外面虽然没有膜,但是被或多或少的染色质所包围,这些染色质叫做核仁相随染色质。
此外,如果用特定的酶处理核仁,在电镜下观察,可以观察到一些残余结构,叫做核仁基质或核仁骨架,FC、DFC和GC三种组分都湮没在这种无定形的基质中。
【核仁只有一个?】
不是的,核仁一般为1~2个,核仁的数量和大小因细胞种类或细胞生理功能状态而不同。
一般来说,蛋白质合成旺盛或分裂增殖较快的细胞如神经细胞、卵细胞、胰腺泡细胞等,核仁较大,数目也较多
而蛋白质合成功能不活跃的细胞,如精子细胞、成熟血细胞、肌细胞等,核仁少甚或缺如。
核仁在细胞分裂前期消失,分裂末期又重新出现。
参考: 赵宗江,细胞生物学 新世纪第3版,中国中医药出版社,2016.12,第75页
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