细胞核与核膜

细胞核是包裹细胞基因组的膜结合区室，是真核细胞的决定性特征。它由核膜包围，核膜是一种双层膜，上面布满了核孔复合体，这些复合体控制着细胞核与细胞质之间分子的选择性运输，并以影响基因表达的方式在空间上组织染色质。

Definition

细胞核是真核细胞的细胞器，包含细胞的染色体DNA，由核膜包围，核膜是一种双层膜，与内质网连续，并被核孔复合体穿透，核孔复合体介导核质运输。

Scope

本条目涵盖细胞核及其核膜的结构，包括双层膜、核纤层、核孔复合体以及染色质和核仁的空间组织。它将细胞核视为细胞生物学中的结构和参考主题；转录和复制的分子细节将在相关条目中阐述，不提供临床管理。

Core questions

• 核膜如何将基因组与细胞质分开？
• 核孔复合体如何选择细胞核与细胞质之间通过的物质？
• 染色质如何在细胞核内进行三维组织？
• 机械信号如何通过核膜到达基因组？

Key concepts

• 核膜（双层膜）
• 核孔复合体
• 核纤层和核纤层蛋白
• 染色质和染色体区域
• 核仁和核糖体生物发生
• 核质运输
• 异染色质和常染色质

Key theories

核机械转导

Uhler和Shivashankar描述了通过细胞骨架和核膜（通过LINC复合体和核纤层）传递的机械力如何改变染色质组织和基因表达，将细胞形状和物理环境与基因组联系起来。

Mechanisms

核膜由内膜和外膜组成，两者之间由核周间隙隔开，核周间隙与内质网腔连续；内膜内衬有核纤层，核纤层是由核纤层中间丝组成的网状结构，支撑核膜并锚定染色质。核孔复合体横跨两层膜，充当选择性门控，允许小分子自由通过，同时通过与转运受体的相互作用控制蛋白质和RNA的运输。在内部，染色质非随机地组织成染色体区域以及转录活跃和沉默区域，这种空间排列，连同核仁核糖体的组装，与基因调控偶联，并可能受到通过核膜传递的机械输入的影响。

Clinical relevance

核结构与组织病理学相关，其中核大小、形状和染色质模式为组织评估提供信息，核膜蛋白异常与遗传性疾病相关。本条目描述正常核结构以供参考和教育目的，不作为诊断或治疗的依据。

Evidence & guidelines

此处关于结构和功能的描述借鉴了核孔复合体和核机械转导的综述、核组织的原初研究以及标准教科书。它属于描述性细胞生物学，而非临床指南材料。

History

细胞核是早期显微镜学家描述的首批细胞器之一，并在19世纪末被认为是遗传物质的载体。电子显微镜后来解析了双层膜核膜和核孔复合体，生物化学鉴定了核纤层中的核纤层蛋白。最近的工作绘制了染色质在三维空间中组织成区域的图谱，并将核力学与基因调控联系起来，例如在视杆细胞核如何重组染色质的研究以及核机械转导的综述中。

Debates

基因组的空间组织在多大程度上是决定性的？

染色质定位是主动驱动基因表达还是主要反映基因表达仍存在争议；例如夜间视杆细胞的倒置核结构等观察结果表明，彻底的重组是可能的且具有功能性后果，但因果方向仍在研究中。

Key figures

• Michael P. Rout
• Caterina Strambio-De-Castillia
• G. V. Shivashankar
• Thomas Cremer

Seminal works

• strambio-decastillia-2010
• solovei-2009

Frequently asked questions

核膜是单层膜吗？

不是。它是一种双层膜，外膜与内质网连续，内膜内衬有核纤层；两者在核孔复合体处连接。

大分子如何进出细胞核？

通过核孔复合体，核孔复合体允许小分子自由扩散，但需要转运受体以选择性、受调控的方式将较大的蛋白质和RNA转运通过。