1、第一節細胞的結構和功能（三）三  細胞核的結構和功能一、知識結構二、教學目的1.真核細胞細胞核的結構和主要功能（C：理解）。2.原核細胞的基本結構（B：識記）。三、重點和難點1.教學重點(1)真核細胞的核膜和染色質。(2)原核細胞中擬核的結構特點。2.教學難點關于真核細胞細胞核中的染色質，在細胞有絲分裂過程中的形態變化。四、教學建議本小節的教學內容可用1課時講授，包括細胞核的結構和功能，原核細胞的基本結構兩部分內容。前者應更多地采用觀察分析方法，使學生重點掌握染色質的組成，了解其功能。后者主要通過對比的方法，使學生了解原核細胞和真核細胞的異同，認識原核細胞的原始性。在關于細胞核的教學

2、中，要利用模式圖，通過觀察概括出細胞核主要包括核膜、核質、核仁、染色質幾部分。然后，重點分析核膜和染色質的結構、成分和功能。關于核膜的結構，應注意讓學生觀察到核膜與內質網相通連，認識到核膜同樣是選擇透過性膜，它控制著細胞核與細胞質的物質交換，對核內的物質具有保護作用。細胞核和細胞質間存在著頻繁的、大量的大分子物質的交流，核孔就成為這些大分子的理想通道。通過這種分析，使學生理解核膜的結構特點是與其功能相適應的。在講述染色質時，可以適當結合示意圖，把染色質細絲的分子組成直觀地表現出來。使學生了解，一條染色質細絲是由一條DNA分子，纏繞在多種蛋白質球體上形成的串珠狀結構。在講述染色質與染色體的關系時

3、，要注意強調它們是同一種物質的兩種形態。伸展的染色質形態有利于在它上面的DNA儲存的信息的表達，而高度螺旋化了的棒狀染色體則有利于細胞分裂中遺傳物質的平分。在講述細胞核的功能時，應重點講述它是DNA儲存場所和復制的場所。要讓學生理解細胞核控制著細胞的生活，決定著生物體的性狀。如果時間允許，可具體闡述教材中的例子，證明細胞核的這種作用。在講述原核細胞的基本結構時，建議列出對比表，從大小、細胞壁、細胞器、細胞核幾方面概括出它與真核細胞的區別。在對比中，應滲透原核細胞的原始性，真核細胞結構的復雜性和完善性。五、參考答案復習題二、1.(C)； 2.(D)； 3.(D)； 4.(C)。三、主要有以下幾點

4、不同：1.細菌的體積較小；2.細菌的細胞壁不含纖維素，主要成分是肽聚糖；3.細菌的細胞質內只有分散的核糖體 ，沒有其他復雜的細胞器。六、參考資料間期細胞核的形態和結構  間期細胞核大多呈球形或卵球形，但是隨物種和細胞類型不同而有很大差別，有的呈分枝狀、帶狀。在哺乳動物中，嗜中性白細胞的核就是多葉形，而平滑肌的細胞核則為桿狀。核的形狀往往同細胞的形狀有直接關系。多角形、立方形和圓形的細胞，其核多呈圓形。細胞核的位置多處于細胞的中央，如果細胞的內含物增多，則可以把核擠到一側。例如，植物細胞的液泡增大后，核就偏到一側。動物的脂肪細胞中脂肪滴加大后，核就被擠到細胞邊緣，呈扁盤狀。但是，不論細

5、胞核是什么形狀，其核膜多是凹凸不平的，有的甚至缺刻深陷，將核分葉。細胞核在細胞生活周期中，形狀變化很大，在有絲分裂階段時，細胞核可以暫時解體。核膜的結構特點  在細胞核的外圍有雙層膜結構，稱為核膜。核膜是核的邊界，由內外兩層單位膜組成。核膜的每層膜厚約6.5 nm，兩層膜間隔1050 nm的空隙，稱為核周腔。有的細胞中，可看到核周腔同內質網的腔隙相連通。在核膜外層的外表面上有顆粒狀的核糖體，它們有合成蛋白質的功能。內層核膜與染色質纖維相連，不僅染色質纖維的兩端連在核膜上，而且染色體的松散部分也常位于核孔的附近。核膜并不是完全連續的，有許多部位的核膜內外兩層互相連接，形成了穿過核膜的小

6、孔，稱為核孔。核孔是核質與細胞質進行物質交換的重要通道。核孔不是單純的小孔，結構相當復雜，因此這種小孔又叫核孔復合體。核孔的直徑大約7080 nm，核孔通道的直徑約9 nm。核孔的密度和總數因細胞類型不同而異。轉錄活動低或不進行轉錄活動的細胞，核孔很少。核孔在核膜上的分布不均勻，有一定的區域差別，核質與細胞質之間物質交換旺盛的部位核孔數目多。核孔是細胞核與細胞質進行物質交換的重要通道。在核中裝配好的核糖體亞單位，就是穿過核孔復合體進入細胞質的。但是， 不是所有的RNA都可以自由穿過核孔，它們只有在核內經過處理，成為mRNA后才能穿出核。核膜的主要功能真核細胞具有核膜，這在生物進化史上有重要意義

7、。核膜作為細胞質同細胞核內部結構之間的界膜，對穩定細胞核的形態和化學成分起著十分重要的作用。核膜的主要功能有以下幾方面。1.屏障作用。核膜是遍布細胞中的“膜系統”的一部分，它的特殊功能之一是把核酸（尤其是DNA）集中在細胞核中。2.控制細胞核與細胞質之間的信息和物質交換。主要有以下幾點。(1)離子與水分子可以自由通過核膜。但是，核膜對某些離子(如Na+)有一定的屏障作用，這不屬于主動運輸過程。(2)單糖、二糖、氨基酸、染料、核苷、核苷酸、魚精蛋白、組蛋白、RNA酶以及DNA酶等小分子物質，可以自由通過核膜。(3)大分子和小顆粒物質的交換：高分子化合物如球蛋白、清蛋白等進出細胞核要由核孔通過。3

8、.核膜在染色質(體)的定位和細胞分裂時的作用。(1)染色質的終末細絲常常連接在核孔上。這有助于解釋為什么非常復雜的染色質在異常活躍的細胞核內不致紊亂。(2)當細胞分裂開始之初，染色體的聚集有可能開始于核膜，然后由外向內發展。在前期或早中期分裂相中，核膜破碎，這些碎片可能加入核膜所附的微管成分，促其生長，從而使所附的染色單體定位并且發生分離。當細胞分裂完成，子細胞核重建，核膜新生或恢復時，它可能有使核仁組成中心定位，趨向中心位置的作用。4.核膜在細胞核融合時的作用。當卵細胞受精時，精子和卵細胞的核膜可以相互識別并且相互接觸，在一個以上的部位相互連結，進而相互融合成一個核。5.核被膜具有某些生物合

9、成的功能。在外層核膜表面附著核糖體，因此可以進行蛋白質的合成。在核周腔中存在多種結構的蛋白質和酶。核膜也能合成少量膜蛋白、脂質和組蛋白。有人還報道核膜有糖的合成作用。核仁  核仁是真核細胞間期核中最明顯的結構。在光鏡下的染過色的細胞內，或者相差顯微鏡下的活細胞中，或者分離細胞的細胞核內，都容易看到核仁，它通常是單一的或者多個勻質的球形小體。核仁的大小、形狀和數目隨生物的種類、細胞類型和細胞代謝狀態而變化。蛋白質合成旺盛、活躍生長的細胞，如分泌細胞、卵母細胞，其核仁大，可占總核體積的25%；不具蛋白質合成能力的細胞，如肌肉細胞、休眠的植物細胞，其核仁很小。在細胞周期過程中，核仁是一個高

10、度動態的結構，在有絲分裂期間表現出周期性的消失與重建。核仁具有重要功能，它是rRNA合成、加工和核糖體亞單位的裝配場所。因此，對核仁結構、動態和功能的研究，不僅為早期細胞學家所密切關注，而且在20世紀60年代發現核仁的重要功能以后，也一直受到各相關領域研究者的高度重視。染色質和染色體  染色質和染色體的主要成分都是DNA和蛋白質。它們之間的不同，不過是同一物質在間期和分裂期的不同形態表現而已。染色質出現于間期，在光鏡下呈顆粒狀，不均勻地分布于細胞核中，比較集中于核膜的內表面。由于染色較深，在光鏡下常被誤認為是核的界膜。染色體出現于分裂期中，呈較粗的柱狀和桿狀等不同形狀，并有基本恒定的

11、數目(因生物的種類不同而異)，例如人體細胞有染色體23對，共計46條。染色體是由染色質濃集而成的，內部為緊密狀態，呈高度螺旋卷曲的結構。根據對染色體組成成分的分析，可知它在細胞分裂間期仍然存在而不是消失，只不過這時它的結構呈稀疏和分散狀態：有的部分非常稀疏，因而在光鏡下看不到；有的部分螺旋盤繞得比較緊密，因而在適當染色后呈顆粒狀，這就是染色質。現在已知染色體與遺傳有密切的關系，因為其中所含的DNA是遺傳物質。原核生物和病毒  原核生物包括細菌、藍藻、放線菌、支原體、立克次體、衣原體等。現將其中幾種原核生物和病毒，列表(表2-2)比較如下。表2-2 幾種原核生物和病毒的比較種類細菌支原

12、體立克次體衣原體病毒直徑d/m 0.5010.000.200.250.200.500.200.300.25可見性光鏡下可見光鏡下勉強可見光鏡下可見光鏡下勉強可見電鏡下可見能否通過細菌過濾器不能能不能能能細胞壁有堅韌的細胞壁無與細菌相同與細菌相同無細胞結構繁殖方式二均分裂二均分裂二均分裂二均分裂復制培養方法人工培養基人工培養基宿主細胞宿主細胞宿主細胞核酸種類DNA和RNADNA和RNADNA和RNADNA和RNADNA和RNA支原體  它是已知的可以自由生活的最小生物，也是最小的原核細胞。它的突出特點是沒有細胞壁。因而細胞柔軟，形態多變，具有高度多形性。在電鏡下觀察支原體細胞

13、，可見具有細胞膜，細胞膜內有核糖體、RNA和環狀DNA。支原體廣泛存在于土壤、污水、昆蟲、脊椎動物及人體內，是動植物和人類的病原菌之一。人的胸膜肺炎、尿道炎、關節炎、老年支氣管炎等，以及家禽、家畜的呼吸道疾病等都可能是支原體引起的。現在正在生產抗肺炎支原體的疫苗，并且大規模試驗這種疫苗在防治肺炎支原體所致的人類呼吸道疾病的效果。衣原體  衣原體是專性細胞內寄生物，可以直接侵入宿主細胞，能感染鳥類、哺乳動物及人類。如鸚鵡熱衣原體能引起鳥類疾病，有時可傳至人體。砂眼衣原體是使人患砂眼的病原體。立克次體  立克次體是介于細菌與病毒之間，而接近于細菌的一類原核生物。一般呈球狀或桿狀

14、。也是專性細胞內的寄生物。通常寄生在節肢動物如虱、蜱、螨、蚤等的消化道表皮細胞內，并以節肢動物為媒介傳染給人及其他脊椎動物。例如，普氏立克次體，由虱傳染給人，引起流行性斑疹傷寒等。原核細胞  指構成細菌和藍藻等低等生物體的細胞。它沒有真正的細胞核，只有原核或擬核，所含的一個基因帶(或染色體)，是環狀雙股單一順序的脫氧核糖核酸分子，沒有組蛋白與之結合；無核仁，缺乏核膜。外層原生質中有70 S核糖體與中間體，缺乏高爾基體、內質網、線粒體和中心體等。轉錄和轉譯同時進行，四周質膜內含有呼吸酶。無有絲分裂和減數分裂，脫氧核糖核酸復制后，細胞隨即分裂為二。藍藻門  舊稱藍綠藻

15、門，藻類植物中最簡單、低級的一門。根據近些年來形成的生物分界系統，藍藻屬于原核生物界。但是，藍藻和原綠藻與植物界又有一些相同之處，故一些文獻資料將它們分別歸納為原核藻類中的兩個門。藻體是單細胞或群體，不具鞭毛，不產生游動細胞。一部分絲狀種類能伸縮或左右擺動。細胞壁缺乏纖維素，由黏肽(含8種氨基酸和二氨基庚二酸以及氨基葡萄糖等)組成，壁外常形成黏性膠質鞘。無真正的細胞核，擬核的組成物質集中在細胞中央，無核膜和核仁，細胞內除含葉綠素和類胡蘿卜素外，尚含有藻藍素，部分種類還含有藻紅素。色素不包在質體內，而是分散在細胞質的邊緣部分。藻體因所含色素的種類和多寡不同而呈現不同的顏色。儲藏物質為藍藻淀粉。繁

16、殖方式主要是分裂生殖，沒有有性生殖。主要分布在含有機質較多的淡水中，部分生活在濕土、巖石、樹干上和海洋中，有的同真菌共生形成地衣，或生活在植物體內形成內生植物。少數種類能生活在85 以上的溫泉內或終年積雪的極地。藍藻細胞模式圖  高中生物（必修）課本第一冊中的藍藻細胞模式圖，只有5個圖注，即擬核、核糖體、細胞壁、細胞膜、細胞質。實際上，藍藻細胞的結構是比較復雜的，現將其詳細結構注釋如下圖(圖2-9)。圖 2-9 藍藻細胞模式圖原核生物和真核生物的細胞壁1.細菌細胞的細胞膜外有細胞壁，重量約占細胞干重的10%20%，其主要成分是肽聚糖。此外，有的細菌的細胞壁還含有胞壁酸和特殊的脂質化合

17、物。細菌的細胞壁有以下功能。(1)保護細胞，能承受相當大的壓力，如革蘭氏陽性菌，可承受2 kPa的壓力。還能使細菌細胞不會由于細胞質濃度較高而破裂。(2)保持細胞的固有形態。(3)有過濾作用，如相對分子質量大于10 000的物質就不能通過。(4)可為某些細菌的鞭毛運動提供可靠的支點。2.藻的細胞壁的主要成分也是肽聚糖等，此外還含有氨基酸和胞壁肽氨基酸。3.核生物植物細胞的細胞壁是具有一定硬度和彈性的固體結構。其主要成分是纖維素(在初生壁上還含有半纖維素和果膠質)，它形成了細胞壁的網狀框架。在電子顯微鏡下可以看到這種框架是由微纖絲系統組成。在完整的壁上，在微纖絲之間的空間，可以由其他物質所填充。

18、纖維素分子是由8 00015 000個葡萄糖基(C6H10O5)通過糖苷鍵相互連接而成的多聚鏈，鏈間葡萄糖的羥基之間極易形成氫鍵。纖維素分子束聚集成為較大的單位微纖絲，進而再聚集成較粗的纖絲大纖絲。使得完整的纖維具有高度不溶于水的性質。使細胞壁牢固并具有一定形狀。在細胞的生長分化過程中，細胞壁不僅可以擴展和加厚，并且由細胞質合成的一些物質可以滲入到纖維素的細胞壁框架內，因而改變細胞壁的性質，使細胞壁完成一定的功能。例如，纖維素細胞壁的框架中因添加了木質素而木質化，這就增加了細胞壁的硬度，增強了細胞的支持力量。又如，在細胞壁表面添加了角質(脂質化合物)，使角質化的細胞壁透水性降低，增強了細胞壁防止水分損失的作用。栓質化(栓質為脂質物質)的細胞壁，增強了不透水、不透氣的性能，增強了保護作用。水稻、小麥、玉米等作物的莖、葉表皮細胞發生硅質化(滲入了二氧化硅)，使細胞壁硬度增加，加強了作物莖稈的支持作用，等等。細胞壁上有胞間連絲，這些胞間連絲較多地出現在細胞壁沒有加厚的位置上，這有利于細胞間的物質交換。原核細胞與真核細胞的主要區別  原核細胞與真核細胞的區別，在高中生物（必修）課本第一冊中主要提出了在細胞大小、細胞壁