师:同学们,大家好。今天我们学习高中生物必修一第三章第三节“细胞核的结构和功能”。首先,来看一段关于克隆牛的资料。从母牛乙的体细胞中取出细胞核,注入母牛甲去除细胞核的卵细胞中,这种技术叫核移植。移植后的细胞经过细胞分裂形成早期胚胎,再将胚胎移植入母牛丙的子宫内。最后出生的小牛与母牛乙的性状一模一样,我们称它为克隆牛。请同学们思考分析,为什么克隆牛的性状与乙高度相似,而不是和甲或者丙相似呢?
生:因为克隆牛的早期胚胎细胞从母牛乙中得到了细胞核。
师:非常好。可见克隆牛的性状是由细胞核决定的。我们在光学显微镜下观察细胞,最容易注意到的结构就是细胞核。像图中的口腔上皮细胞、洋葱鳞片叶内表皮细胞,经过染色处理后,可以看到细胞中一个深色的结构,这就是细胞核。那么,是不是所有的细胞都有细胞核呢?
生:不是,高等植物成熟的筛管细胞,哺乳动物成熟的红细胞就没有细胞核。
师:没错,除了这些极少数的细胞外,真核细胞都有细胞核。细胞中如此明显的结构,有什么具体的功能呢?我们一起来分析4个实验资料。
资料一介绍的是美西螈核移植实验。美西螈的皮肤颜色有黑色和白色两种。科学家将黑色美西螈的胚胎细胞的细胞核取出,与白色美西螈去除细胞核的卵细胞进行融合,也就是进行核移植。移植之后的融合细胞发育长大的美西螈皮肤是黑色的。为什么没有发育出白色的美西螈呢?我们先来思考分析,美西螈的皮肤颜色是由什么物质决定的呢?
生:是由表皮细胞内的黑色素决定的,表皮细胞内有黑色素合成就发育成黑色,没有就发育成白色美西螈。
师:很好。那根据这个实验进一步分析,表皮细胞会不会合成黑色素,是由细胞核还是细胞质控制的呢?
生:显然是由细胞核控制的。
师:正是由于融合后的细胞得到的是黑色美西螈胚胎细胞的细胞核,才能使它合成黑色素,最终使得发育成的美西螈呈现黑色。
资料二介绍的是蝾螈的卵横缢实验。蝾螈卵较大,科学家用头发将蝾螈的卵横缢,保证一边有核,一边无核。一段时间后发现,有核的一边继续分裂,无核的一边停止了分裂。之后科学家又将一个细胞核挤到无核的一边,一段时间后发现,原来无核的一边也开始了分裂,只是发育的进程要比原来有核的一边慢。请同学们思考分析,通过这个实验,细胞核与细胞的分裂分化之间有什么关系呢?
生:是决定与被决定的关系。有细胞核就可以分裂分化,没有细胞核就不能分裂分化。
师:非常正确。以上两段资料都是关于多细胞动物实验的,那么在单细胞生物中情况又会怎样呢?资料3介绍的就是一种单细胞生物变形虫的去核和核移植实验。科学家将变形虫切成两半,一半有核,一半无核。无核的一半虽然还能消化已经吞噬的食物,但不能摄食,对外界刺激也没有反应,很快就会死亡。而有核的部分能进行摄食,能分裂分化,对外界刺激有反应。如果将有核部分的细胞核勾出,这一部分的生命活动就和上面无核的那一部分一样了。如果再把细胞核移植进去,各项生命活动又恢复了。同学们,从这个实验中我们能得出什么结论呢?
生:变形虫的细胞核是其生命活动的控制者。
师:没错。资料4介绍的是一个与单细胞藻类伞藻有关的实验。伞藻由三部分构成,最上面是帽子结构,有伞型和菊花型两种,中间是长长的柄,下面是它的假根。请同学们观察,假根中这个明显的球状结构是什么呢?
生:是伞藻的细胞核。
师:对。科学家做了这样的伞藻嫁接实验,将伞形藻和菊花形藻的帽子和柄全部取下来,然后将菊花型藻的柄接在伞型藻的假根上,将伞形藻的柄接在菊花形藻的假根上。请同学们大胆推测,嫁接后的这两种藻各自会长出什么样的帽子呢?
生:左边长出伞形的帽子,右边长出菊花形的帽子。
师:和同学们推测的一样,这个实验充分说明了伞藻的帽结构与伞藻的假根有关。我们可以进一步大胆地推测,伞藻的帽子结构与假根中的细胞核有关还是与假根中的细胞质有关呢?科学家们也进一步做了伞藻的核移植实验来证实这一结论。将伞形藻的细胞核植入去掉帽子和细胞核的菊花型藻的假根中,移植后的伞藻长出了伞形的帽子。右边的实验同理,这就进一步证实了伞藻的形态结构取决于假根中的细胞核。
我们对以上4个实验进行归纳总结,细胞核可以控制美西螈皮肤颜色的遗传,可以控制胚胎卵的分裂和分化,可以控制变形虫的各项生命活动,还可以控制伞藻的形态结构的遗传。所以综上所述,我们可以得出细胞核的功能。细胞核控制着细胞的代谢和遗传。细胞核有如此重要的功能,与其特殊的结构是分不开的。我们将细胞核放大,可以看到它是一个与内质网紧密连接的球状结构,有双层膜,我们称之为核膜。在核膜上分布着数量众多的结构——核孔。双层膜包裹的细胞核内部有细丝状的染色质。之所以称之为染色质,是因为这部分结构容易被碱性染料染成深色。除此之外,还有较为明显的结构称之为核仁。这些结构各自行使什么功能呢?
