【读课本·生物必修一】3-3细胞核的结构与功能

用光学显微镜观察细胞，最容易注意到的一个结构就是细胞核（nucleus）。除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。克隆牛的实例让我们看到了细胞核的重要性。细胞核究竞具有什么功能呢？

细胞核的功能

思考·讨论

细胞核有什么功能

资料1科学家用黑白两种美西螈（一种两栖动物）做实验，将黑色美西蛎胚胎细胞的细胞核取出来，移植到白色美西塬的去核卵细胞中。移植后发育长大的美西塬，全部是黑色的。

资料2科学家用头发将蝶螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，中间只有很少的

细胞质相连。结果，有核的一半能分裂，无核的一半则停止分裂。当有核的一半分裂到16-32个细胞时，如果这时将一个细胞核挤到无核的一半，这一半也会开始分裂。最后两半都能发育成正常的胚胎，只是原来无核的一半发育得慢一些。

资料3科学家做过这样的实验。将变形虫切成两半，一半有核，一半无核。无核的一半虽然能消化已吞噬的食物，但不能摄取食物，对外界刺激不再发生反应；电镜下可以观察到退化的高尔基体、内质网等。有核的一半情况则大不相同，照样摄食，对刺激仍有反应；失去的伸缩泡可以再生，还能生长和分裂。如果用显微钩针将有核的一半的细胞核钩出，这一半的行为就会像上述无核的一半一样。如果及时植人另一个同种变形虫的细胞核，各种生命活动又会恢复。

资料4伞藻是一种单细胞生物，由“帽”、柄和假根三部分构成，细胞核在基部。科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做嫁接和核移植实验，如下图所示。

大量的事实表明，细胞核控制着细胞的代谢和遗传。因此，有人把细胞核比喻为细胞的“大脑”、细胞的“控制中心”。细胞核为什么能成为细胞的“控制中心”呢？

细胞核能够控制细胞的代谢和遗传，是与细胞核的结构分不开的（图3-10）。

核膜（双层膜，把核内物质与细胞质分开）

核仁（与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关）

染色质（主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体）

核孔（实现核质之间频繁的物质交换和信息交流）

细胞核中有DNA。DNA和蛋白质紧密结合成染色质(chromatin）。染色质是极细的丝状物，因容易被碱性染料染成深色而得名。细胞分裂时，细胞核解体，染色质高度螺旋化，缩短变粗，成为光学显微镜下清晰可见的圆柱状或杆状的染色体（chromosome）。细胞分裂结束时，染色体解螺旋，重新成为细丝状的染色质，被包围在新形成的细胞核里。因此，染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。

DNA上储存着遗传信息。在细胞分裂时，DNA携带的遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保证了亲子代细胞在遗传性状上的一致性。

遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”，细胞依据这个“蓝图”，进行物质合成、能量转化和信息交流，完成生长、发育、衰老和调亡。正是由于这张“蓝图”储藏在细胞核里，细胞核才具有控制细胞代谢的功能。

因此，对细胞核功能较为全面的阐述应该是：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。

细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧；各组分之间分工合作成为一个统一的整体，使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。这是几十亿年进化的产物，是生物与环境长期相互作用的结果。细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位。

科学方法

模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、数学模型等。以实物或

建构模型

图画形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型。沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型，就是物理模型，它形象而概括地反映了DNA分子结构的共同特征。你下面将要制作的细胞模型是物理模型，需要尽量准确地概括真核细胞的特征。

探究·实践

目的要求

1.尝试制作真核细胞的三维结构模型。

2.体验建构模型的过程。

材料用具

根据本小组模拟制作模型的种类选择材料用具。例如，制作计算机三维动画模型，需要配备安装了制作三维动画软件的计算机；制作实物模型，可用泡沫塑料、木块、纸板、纸片、塑料袋、布、线绳、细铁丝、大头针等材料。有条件的学校，也可尝试用3D打印技术制作细胞模型。

建立模型

1.通过讨论确定本小组制作的真核细胞三维结构模型的种类（如计算机模型、实物模型），规格（如模型大小、模型展示的是细胞的全部还是部分）。

2.确定使用的材料用具。真实的细胞颜色并不鲜艳，但是同学们可以用不同的颜色区分不同的细胞结构，使细胞各部分的结构特点更突出，便于观察。

3.在动手制作之前，小组内对设计方案做进一步讨论、细化，包括各种细胞结构如何制作、细胞结构之间如何连接尝试制作真核细胞的三维结构模型等。确定制作模型的实施过程和具体分工。

4.按照分工制作各部分配件，然后将配件组合在一起，逐步完成真核细胞模型的制作。

5.按照设计方案对制作的模型进行检查，修补存在的缺陷。

表达和交流

在班内交流各小组制作的模型，从科学性、艺术性、成本等方面对各小组的模型进行评价。

在设计并制作细胞模型时，科学性应该是第一位的，其次才是模型的美观与否。