導(dǎo)語：高中生物教案-第一節(jié) 細胞的結(jié)構(gòu)和功能（三）一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

三細胞核的結(jié)構(gòu)和功能

一、知識結(jié)構(gòu)二、教學(xué)目的

1.真核細胞細胞核的結(jié)構(gòu)和主要功能（C：理解）。

2.原核細胞的基本結(jié)構(gòu)（B：識記）。

三、重點和難點

1.教學(xué)重點

(1)真核細胞的核膜和染色質(zhì)。

(2)原核細胞中擬核的結(jié)構(gòu)特點。

2.教學(xué)難點

關(guān)于真核細胞細胞核中的染色質(zhì)，在細胞有絲分裂過程中的形態(tài)變化。

四、教學(xué)建議

本小節(jié)的教學(xué)內(nèi)容可用1課時講授，包括細胞核的結(jié)構(gòu)和功能，原核細胞的基本結(jié)構(gòu)兩部分內(nèi)容。前者應(yīng)更多地采用觀察分析方法，使學(xué)生重點掌握染色質(zhì)的組成，了解其功能。后者主要通過對比的方法，使學(xué)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(guān)于細胞核的教學(xué)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(zhì)、核仁、染色質(zhì)幾部分。然后，重點分析核膜和染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)、成分和功能。

關(guān)于核膜的結(jié)構(gòu)，應(yīng)注意讓學(xué)生觀察到核膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)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(zhì)的物質(zhì)交換，對核內(nèi)的物質(zhì)具有保護作用。細胞核和細胞質(zhì)間存在著頻繁的、大量的大分子物質(zhì)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(xué)生理解核膜的結(jié)構(gòu)特點是與其功能相適應(yīng)的。

在講述染色質(zhì)時，可以適當結(jié)合示意圖，把染色質(zhì)細絲的分子組成直觀地表現(xiàn)出來。使學(xué)生了解，一條染色質(zhì)細絲是由一條DNA分子，纏繞在多種蛋白質(zhì)球體上形成的串珠狀結(jié)構(gòu)。

在講述染色質(zhì)與染色體的關(guān)系時，要注意強調(diào)它們是同一種物質(zhì)的兩種形態(tài)。伸展的染色質(zhì)形態(tài)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(zhì)的平分。

在講述細胞核的功能時，應(yīng)重點講述它是DNA儲存場所和復(fù)制的場所。要讓學(xué)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(jié)構(gòu)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(qū)別。在對比中，應(yīng)滲透原核細胞的原始性，真核細胞結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和完善性。

五、參考答案公務(wù)員之家，全國公務(wù)員共同天地

復(fù)習題二、1.(C)；2.(D)；3.(D)；4.(C)。

三、主要有以下幾點不同：1.細菌的體積較?。?.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(zhì)內(nèi)只有分散的核糖體，沒有其他復(fù)雜的細胞器。

六、參考資料

間期細胞核的形態(tài)和結(jié)構(gòu)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(guān)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(nèi)含物增多，則可以把核擠到一側(cè)。例如，植物細胞的液泡增大后，核就偏到一側(cè)。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(jié)構(gòu)特點在細胞核的外圍有雙層膜結(jié)構(gòu)，稱為核膜。核膜是核的邊界，由內(nèi)外兩層單位膜組成。核膜的每層膜厚約6.5nm，兩層膜間隔10～50nm的空隙，稱為核周腔。有的細胞中，可看到核周腔同內(nèi)質(zhì)網(wǎng)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(zhì)的功能。內(nèi)層核膜與染色質(zhì)纖維相連，不僅染色質(zhì)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(xù)的，有許多部位的核膜內(nèi)外兩層互相連接，形成了穿過核膜的小孔，稱為核孔。核孔是核質(zhì)與細胞質(zhì)進行物質(zhì)交換的重要通道。核孔不是單純的小孔，結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜，因此這種小孔又叫核孔復(fù)合體。核孔的直徑大約70～80nm，核孔通道的直徑約9nm。核孔的密度和總數(shù)因細胞類型不同而異。轉(zhuǎn)錄活動低或不進行轉(zhuǎn)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(qū)域差別，核質(zhì)與細胞質(zhì)之間物質(zhì)交換旺盛的部位核孔數(shù)目多。

核孔是細胞核與細胞質(zhì)進行物質(zhì)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(fù)合體進入細胞質(zhì)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(nèi)經(jīng)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。核膜作為細胞質(zhì)同細胞核內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的界膜，對穩(wěn)定細胞核的形態(tài)和化學(xué)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(tǒng)”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(zhì)之間的信息和物質(zhì)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(zhì)，可以自由通過核膜。

(3)大分子和小顆粒物質(zhì)的交換：高分子化合物如γ球蛋白、清蛋白等進出細胞核要由核孔通過。

3.核膜在染色質(zhì)(體)的定位和細胞分裂時的作用。

(1)染色質(zhì)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(fù)雜的染色質(zhì)在異?；钴S的細胞核內(nèi)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(nèi)發(fā)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(fā)生分離。當細胞分裂完成，子細胞核重建，核膜新生或恢復(fù)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(jié)，進而相互融合成一個核。

5.核被膜具有某些生物合成的功能。在外層核膜表面附著核糖體，因此可以進行蛋白質(zhì)的合成。在核周腔中存在多種結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)和酶。核膜也能合成少量膜蛋白、脂質(zhì)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(jié)構(gòu)。在光鏡下的染過色的細胞內(nèi)，或者相差顯微鏡下的活細胞中，或者分離細胞的細胞核內(nèi)，都容易看到核仁，它通常是單一的或者多個勻質(zhì)的球形小體。

核仁的大小、形狀和數(shù)目隨生物的種類、細胞類型和細胞代謝狀態(tài)而變化。蛋白質(zhì)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(zhì)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，核仁是一個高度動態(tài)的結(jié)構(gòu)，在有絲分裂期間表現(xiàn)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(jié)構(gòu)、動態(tài)和功能的研究，不僅為早期細胞學(xué)家所密切關(guān)注，而且在20世紀60年現(xiàn)核仁的重要功能以后，也一直受到各相關(guān)領(lǐng)域研究者的高度重視。

染色質(zhì)和染色體染色質(zhì)和染色體的主要成分都是DNA和蛋白質(zhì)。它們之間的不同，不過是同一物質(zhì)在間期和分裂期的不同形態(tài)表現(xiàn)而已。染色質(zhì)出現(xiàn)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(nèi)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(xiàn)于分裂期中，呈較粗的柱狀和桿狀等不同形狀，并有基本恒定的數(shù)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(zhì)濃集而成的，內(nèi)部為緊密狀態(tài)，呈高度螺旋卷曲的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)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(jié)構(gòu)呈稀疏和分散狀態(tài)：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(zhì)。

現(xiàn)在已知染色體與遺傳有密切的關(guān)系，因為其中所含的DNA是遺傳物質(zhì)。

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?，F(xiàn)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

支原體

立克次體

衣原體

病毒

直徑d/μm

0.50～10.00

0.20～0.25

0.20～0.50

0.20～0.30

＜0.25

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(jié)構(gòu)

繁殖方式

二均分裂

二均分裂

二均分裂

二均分裂

復(fù)制

培養(yǎng)方法

人工培養(yǎng)基

人工培養(yǎng)基

宿主細胞

宿主細胞

宿主細胞

核酸種類

DNA和RNA

DNA和RNA

DNA和RNA

DNA和RNA

DNA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(tài)多變，具有高度多形性。在電鏡下觀察支原體細胞，可見具有細胞膜，細胞膜內(nèi)有核糖體、RNA和環(huán)狀DNA。支原體廣泛存在于土壤、污水、昆蟲、脊椎動物及人體內(nèi)，是動植物和人類的病原菌之一。人的胸膜肺炎、尿道炎、關(guān)節(jié)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?，F(xiàn)在正在生產(chǎn)抗肺炎支原體的疫苗，并且大規(guī)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(nèi)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。也是專性細胞內(nèi)的寄生物。通常寄生在節(jié)肢動物如虱、蜱、螨、蚤等的消化道表皮細胞內(nèi)，并以節(jié)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(gòu)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(huán)狀雙股單一順序的脫氧核糖核酸分子，沒有組蛋白與之結(jié)合；無核仁，缺乏核膜。外層原生質(zhì)中有70S核糖體與中間體，缺乏高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和中心體等。轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯同時進行，四周質(zhì)膜內(nèi)含有呼吸酶。無有絲分裂和減數(shù)分裂，脫氧核糖核酸復(fù)制后，細胞隨即分裂為二。

藍藻門舊稱藍綠藻門，藻類植物中最簡單、低級的一門。根據(jù)近些年來形成的生物分界系統(tǒng)，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(chǎn)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(zhì)鞘。無真正的細胞核，擬核的組成物質(zhì)集中在細胞中央，無核膜和核仁，細胞內(nèi)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(zhì)體內(nèi)，而是分散在細胞質(zhì)的邊緣部分。藻體因所含色素的種類和多寡不同而呈現(xiàn)不同的顏色。儲藏物質(zhì)為藍藻淀粉。繁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(zhì)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(nèi)形成內(nèi)生植物。少數(shù)種類能生活在85℃以上的溫泉內(nèi)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(zhì)。實際上，藍藻細胞的結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，現(xiàn)將其詳細結(jié)構(gòu)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(zhì)化合物。

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2kPa的壓力。還能使細菌細胞不會由于細胞質(zhì)濃度較高而破裂。

(2)保持細胞的固有形態(tài)。

(3)有過濾作用，如相對分子質(zhì)量大于10000的物質(zhì)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(jié)構(gòu)。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(zhì))，它形成了細胞壁的網(wǎng)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(tǒng)組成。在完整的壁上，在微纖絲之間的空間，可以由其他物質(zhì)所填充。

纖維素分子是由8000～15000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(zhì)。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(zhì)合成的一些物質(zhì)可以滲入到纖維素的細胞壁框架內(nèi)，因而改變細胞壁的性質(zhì)，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(zhì)素而木質(zhì)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(zhì)(脂質(zhì)化合物)，使角質(zhì)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(zhì)化(栓質(zhì)為脂質(zhì)物質(zhì))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(fā)生硅質(zhì)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(xiàn)在細胞壁沒有加厚的位置上，這有利于細胞間的物質(zhì)交換。

原核細胞與真核細胞的主要區(qū)別原核細胞與真核細胞的區(qū)別，公務(wù)員之家，全國公務(wù)員共同天地在高中生物（必修）課本第一冊中主要提出了在細胞大小、細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核這幾方面的明顯區(qū)別。其實，二者在其他方面還有不少的區(qū)別，現(xiàn)列表(表2-3)比較如下：

表2-3原核細胞與真核細胞的主要區(qū)別

種類

原核細胞

真核細胞

細胞大小

較小(1～10μm)

較大(10～100μm)

染色體

一個細胞只有一條DNA，與RNA、蛋白質(zhì)不聯(lián)結(jié)在一起

一個細胞有幾條染色體，DNA與RNA、蛋白質(zhì)聯(lián)結(jié)在一起

細胞核

無真正的細胞核，只有擬核

有核膜和核仁

細胞器

無線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等

有線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等

內(nèi)膜系統(tǒng)

簡單

復(fù)雜

微梁系統(tǒng)

無

有微管和微絲等

細胞分裂

二分體、出芽；無有絲分裂

能進行有絲分裂

轉(zhuǎn)錄與翻譯

出現(xiàn)在同一時間與地點

轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)，翻譯在細胞質(zhì)內(nèi)