细胞核

生物学

xì bāo hé

细胞核是真核细胞中由膜包裹的细胞器,储存DNA并控制细胞的各项活动。

Visualization

Definition

细胞核是细胞的控制中心,储存着指挥细胞该做什么、该如何构建自身所需一切的DNA。它是真核细胞中由膜包裹的细胞器,内含染色体,外面包裹着一层被称为核膜的双层膜,核膜上的孔允许信使RNA和蛋白质通过,细胞核通过控制哪些基因被转录来指挥细胞的各项活动;核内的核仁负责制造核糖体的组成部分。核膜由两层与内质网相连的脂质双分子层构成,其上分布着核孔复合体,负责调控大分子的进出。在细胞核内部,DNA与组蛋白结合形成染色质,被组织成各自的染色体区域,并被转录成RNA,这些RNA在被运出细胞核之前会经过加帽、剪接和加尾等加工。转录与翻译的分离,使得RNA能够经过精细加工,并实现原核生物所不具备的多层次基因调控。

Example

在显微镜下观察染色后的颊细胞,细胞核会呈现为中央附近的一个深色圆点,这个圆点中容纳着你全部的$46$条染色体。人的一个细胞核直径约为$6\ \mu\text{m}$,内含约$2\ \text{m}$长的DNA;当细胞需要某种蛋白质时,相应的基因会先在细胞核内被转录成mRNA,再通过核孔被运送到核糖体。一个核孔复合体的质量约为$120$兆道尔顿,每秒钟能通过大约$1{,}000$个分子,而分子量大于约$40\ \text{kDa}$的蛋白质要进入细胞核,则需要能被输入蛋白识别的核定位信号。

Key Insight

细胞核本身并不参与建造工作;它更像是一座存放蓝图的图书馆,图纸的副本会被送到细胞的其他部分去执行。哺乳动物的红细胞在成熟过程中会失去细胞核,这就是它们无法自我修复、寿命只有约$120$天的原因。由于大多数体细胞的细胞核中都携带着完整的基因组,一个已分化细胞的身份取决于哪些基因被开启,而不是取决于它拥有哪些基因。通过细胞核移植进行的克隆技术,用一个成年个体的单个细胞核培育出完整动物,证明了这一点。