4.核仁的结构和功能

在光镜下看到的核仁为均匀的球体，在电镜下核仁的超微结构是由三种基本结构组分组成的，即纤维中心、致密纤维组分和颗粒组分。

纤维中心是包括在颗粒组分内部一个或几个低电子密度的圆形结构体，在纤维中心存在DNA，这种DNA具有rRNA基因的性质。致密纤维组分是核仁超微结构中电子密度最高的部分，由致密的纤维构成，通常看不到颗粒，它们呈环形或半月形包围纤维中心，推测此区域是转录合成rRNA的区域。

颗粒组分是核仁的主要结构，由直径15-20 nm的核糖核蛋白颗粒构成，可被蛋白酶和RNase消化，间期核中核仁的大小差异主要是由颗粒组分数量的差异造成的。推测这些颗粒是正在加工、成熟的核糖体亚单位的前体。

在细胞分裂过程中，核仁的形态结构及功能将随着整个细胞核而发生明显的变化。当细胞进入有丝分裂前期时，随着染色体的不断凝集，核仁会变形，整个体积逐渐减小，rRNA的合成暂时停止。当有丝分裂完成中期和后期进入末期时，随着染色体的去凝集，核仁重新出现。在刚刚形成的子细胞核中，核仁体积较小，并且数量较多。随后小的核仁会聚集成大的核仁。核仁重新出现和聚集的过程，是染色体上rDNA恢复合成rRNA的过程。

核仁的功能主要是rRNA的合成、加工与成熟以及核糖体亚单位的组装。

2.核被膜与核孔的结构和功能

核被膜是细胞核的界膜，它由内外两层平行的单位膜组成，每层膜的厚度为70-80 nm，在内外膜之间有宽20-40 nm的间隙，称为核周隙或膜间腔。在双层核膜中，面向胞质的一层膜为外膜，其表面附有大量的核糖体颗粒，有些部位与内质网相连，核周隙与内质网腔相通，由此可将核外膜看做内质网膜的一个特化区域。内膜面向核质，其表面光滑没有核糖体颗粒。核的内外膜在一些位点上融合形成环状开口，称为核孔。核孔是沟通核质与胞质物质交流的渠道，可以选择性地转运核内外的物质，因而对细胞的活动起重要的调控作用。

核孔的直径为80-120 nm，每个核孔不是一个简单的通道，它包含有一个复杂而精细的结构体系，即核孔复合体。大量的研究结果表明，所有真核细胞的核膜上都普遍有核孔复合体，但随着细胞类型的不同和细胞生长阶段的不同，其核孔数目有较大的差异。核孔是由许多蛋白构成的复杂结构，对进出核孔的物质具有严格的调控作用。目前认为核孔复合体由100多种蛋白质组成。

核膜的出现为真核细胞的染色质提供了一个稳定的环境。原核细胞中，RNA的合成与蛋白质的合成是同时进行的，这样RNA在翻译成蛋白质之前就很少有改变其转录与翻译方式的机会，而在真核细胞中，转录与翻译在不同区域进行，RNA分子在翻译成蛋白质之前经历一个较长的阶段，前体要进行剪接，剪接中某些序列被切除，只有剪接好的mRNA才会运到胞质中，指导蛋白质的合成。RNA剪接是真核细胞基因组信息传递的重要一步，它能使同一基因由于剪接方式的不同而最终产生不同的蛋白质。

1.细胞核概述

细胞核是真核细胞特有的细胞器，它是真核细胞重要的组成部分。细胞核中包含着携带细胞全部基因组的染色体。由于绝大多数遗传信息贮存在细胞核中，DNA复制、RNA转录都在细胞核中进行，因此，它成为细胞生命活动的控制中心。

细胞核的出现是细胞进化历程中的一个巨大飞跃。原核细胞中有一团含核样物质的拟核，拟核周围没有核膜，DNA裸露在细胞质中，这样，DNA的复制、RNA的转录、蛋白质的翻译都是在同一区间中连续进行。真核细胞中的DNA由核膜包围在核中，胞核体积约占整个细胞体积的10%，胞核通过双层核被膜与胞质的其他部分相隔离，核被膜上分布有许多孔，它们选择性地将有关分子在胞核与胞质之间进行转运。

一般来说，大多数细胞是单核的，但也有些细胞具有多个核。此外，在某些成熟的细胞中，不再存在细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞，植物韧皮部中的筛管细胞。不过失去核的细胞存活时间通常是不长久的。细胞核的大小在不同生物细胞中是有差异的，高等动物细胞核的直径一般为5-10 μm，高等植物细胞核的直径一般为5-20 μm，低等植物细胞核的直径一般为1-4 μm。核的形态一般为圆球形或椭圆形，但也有其他形状，如粒性白细胞的核为多叶形，蚕的丝腺细胞核为分枝形。细胞核主要由核被膜、染色质、核仁及核基质组成。

(五)练习

基础题

1.(1)√；(2)×。

2.C。　　　 3.C。

拓展题

提示：出生小牛的绝大部分性状像母牛甲。因为小牛获得的是母牛甲细胞核中的遗传物质，所以它的性状与母牛甲最相似。

(四)技能训练

1.细胞无核部分随着培养天数的增加，死亡个数迅速增加，第4天就没有存活的了，这是因为没有细胞核，细胞的生命活动就无法进行。而细胞有核部分存活个数和时间都要比无核部分多和长，说明细胞核对于细胞的生命活动是不可或缺的。

2.提示：细胞有核部分出现死亡现象的可能原因有两方面，一是实验过程中人为因素对细胞造成了伤害，导致部分细胞死亡；二是细胞的正常凋亡。

(三)旁栏思考题

提示：同一个生物体内所有细胞的“蓝图”都是一样的(除非发生体细胞突变或细胞癌变)。生物体内细胞形态、结构和功能的多种多样，是细胞分化的结果。

(二)资料分析

1.提示：美西螈皮肤的颜色是由细胞核控制的。生物体性状的遗传主要是由细胞核控制的，因为细胞核中有DNA，DNA是主要的遗传物质。DNA上有许多基因，通过指导蛋白质的合成，控制生物的性状。

2.没有细胞核，细胞就不能分裂、分化。

3.细胞核是细胞生命活动的控制中心。

4.生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。

5.细胞核具有控制细胞代谢和遗传的功能。

(一)问题探讨

1.提示：细胞核在细胞的生命活动中起控制作用，如细胞核内贮存的遗传物质携带着遗传信息，可以控制蛋白质的合成，而蛋白质是生命活动的体现者，所以细胞核可以比喻为部队的司令部等。

2.不能。

3.不能。

4.提示：不能。细胞生长需要蛋白质等多种物质作基础，细胞分裂需要遗传物质的复制和相关蛋白质的合成，如果没有细胞核，这些生命活动都不能进行。

3.“尝试制作真核细胞的三维结构模型”的教学。

“尝试制作真核细胞的三维结构模型”是课程标准具体内容标准的要求，是教学中必须完成的。前面提出了以小组合作形式课前完成这项活动的建议，主要出于对学校实际情况的考虑。另外，利用安全的废旧物品制作细胞模型更有利于发挥学生的创造性，课下完成也会给学生更多的空间。

如果学校条件较好，在课堂上是能够完成“尝试制作真核细胞的三维结构模型”的。下面是具体的建议。

(1)实验方案设计。

真核细胞(以动物细胞为例)的结构包括细胞质及其内含的各种细胞器，主要有线粒体、中心体、高尔基体、内质网、核糖体、溶酶体等，以及细胞核。

在建立模型时，可选用琼脂(或明胶)做细胞质，用各色彩泥(有些地区可选用胶泥、面团儿)捏制各种细胞器，并固定于琼脂中，即可成为一个动物真核细胞的模型。

(2)教师课前的准备。

细胞质材料制备：将20 g琼脂与800 mL清水混合并加热至琼脂溶化，置于冰箱中冷凝(约40 min)(也可置于室温下冷凝，时间需延长)。如果没有琼脂(或明胶)，可考虑用淀粉代替，但是透明度稍差，如果是这样，可以制成剖面的形式。

其他材料：1 000 mL的烧杯一个，玻璃棒，电炉，大头针若干(用来在细胞质中固定各种细胞器)，直径约2 mm的塑料吸管若干(用来制作中心体)。

(3)细胞器大小参考数据，保证制作中各种细胞器的大小成比例。

核糖体：最小

溶酶体：直径为0.2-0.8 μm

线粒体：直径为0.5-1 μm，长度为2-3 μm

中心粒：直径为0.2-0.4 μm

细胞核：直径为5-10 μm

(4)教科书图示的学生制作的细胞模型中，各部分结构注释如下。

粉色彩泥代表核糖体

蓝色彩泥代表溶酶体

棕色彩泥代表线粒体

橘黄色彩泥代表内质网

土黄色彩泥代表高尔基体

红色彩泥代表细胞核

(5)学生以小组形式合作完成真核细胞的模型制作，并交流成果。

(6)拓展问题的提出：如果构建一个植物细胞的模型，还需要做什么？请提出你的设想。