细胞核的结构

《细胞核的结构》教学设计

如果人造人体器官能够成功的话，您愿意替换器官吗？先看纪录片《超级细胞》。这种能分化出各种组织器官的超级细胞就是干细胞，它不仅具有细胞膜、细胞质，还具有细胞核。下面我们一起走进细胞核的微观世界，来探寻它的结构和功能的奥秘。

强调三维学习目标中的重难点。

先详细学习细胞核的结构

探究一：细胞核的结构

细胞核的立体结构模型制作过程的视频。

这是一个细胞核，如果把它纵剖开，先剥去一部分核膜，再切除一部分细胞核基质，可以看到细胞核的立体结构模型，从模型可以看出细胞核内有染色质、核仁，核的边界是核膜，分为内膜和外膜，膜上有核孔。

细胞核的立体结构模式图，根据图讲述细胞核的核膜、核孔、核仁和染色质等结构。核膜是细胞核的界膜，它由内外两层平行的单位膜组成，在内外膜之间有间隙，称核周隙或膜间腔。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。核内膜面向核质，其表面光滑，没有核糖体附着。内膜内连染色质丝。

（超链接）细胞核膜与内质网膜相连的结构图。

核的内外膜在一些位点上融合形成环状开口，称核孔。大量研究表明，所有真核细胞的核膜上都有核孔，但随着细胞类型和细胞生长阶段的不同，其核孔数目有较大的差异。每个核孔不是一个简单的通道，它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

（超链接）核孔复合蛋白的结构图

核孔功能：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，例如：大分子物质通过核孔进出，核内产生的RNA能通过核孔进入细胞质，细胞质中的某些蛋白质也能通过核孔进入细胞核，但细胞核内的DNA不能通过核孔进入细胞质。所以，核膜和核孔都具有选择透过性，其中，小分子和离子通过核膜进出细胞核，大分子物质通过核孔进出细胞核。

细胞核内有一个折光性强的区域叫核仁，它易与其他结构区分，常出现于间期的细胞核中，不同细胞或同一细胞在不同生理状态下，核仁的形状、大小和数目都会有所不同。它的功能与rRNA的合成及核糖体的形成有关。

在分裂间期的细胞核中，有一种容易被碱性染料染成深色的物质，叫染色质，它有DNA和蛋白质组成，DNA和蛋白质怎样结合成染色质，染色质又是怎样螺旋成染色体的呢？请同学们看视频。

探究二DNA、染色质和染色体的关系

放DNA、蛋白质结合成染色质和染色质变成染色体的视频。

由DNA和蛋白质包装成核小体，核小体彼此连接形成直径约为10nm的核小体串珠结构，这是染色质的一级结构。核小体链形成后，可通过螺旋形成直径为30nm的纤维，这一纤维是由核小体排列呈螺旋管状的结构，这种30nm的纤维被认为是染色体的二级结构。30nm的螺线管进一步螺旋化形成直径为300nm的圆筒状结构，被称为超螺线管，这是染色体的三级结构。超螺线管进一步螺旋折叠，可形成700nm的染色体，这是染色体的四级结构。一条连续的DNA分子长

链，经过四级的盘旋折叠形成染色体。

染色质和染色体之间的转化关系

染色质和染色体都是有DNA和蛋白质组成，染色质存在于细胞分裂间期，当细胞进入分裂期，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。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样的物质在不同时期的两种存在状态。

请同学们根据刚才的视频和讲解，再阅读必修一第54页，试着完成表格。

染色质和染色体的关系表格。

展示表格的答案

对于表格中的内容，同学们需要注意三点：

1、染色质和染色体因为是同种物质，常把它们通称为染色体，除非在细胞分裂时需要区分。

2、同学们要理解染色体是遗传物质的主要载体。因为染色体上有DNA，DNA是遗传物质，所以染色体是遗传物质的载体，又因为还有少量DNA存在于细胞质的线粒体和叶绿体中，所以，染色体是遗传物质的主要载体。

探究三为什么说细胞核是遗传信息库？

又因为DNA中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息，所以DNA是遗传信息的载体，又因为染色体是DNA的主要载体，染色体在细胞核中，所以，细胞核是遗传信息库。

探究四：细胞核的结构是怎样控制遗传的？

植物细胞有丝分裂的动画

在细胞分裂的间期，细胞核中的染色质复制，进入分裂期，染色质缩短变粗成为染色体，细胞分裂结束，染色体又变成染色质，平均分配到两个子细胞中，保证了亲子代细胞遗传物质的一致性。可见，亲代细胞通过有丝分裂将间期复制的DNA遗传给两个子细胞，从而实现细胞核控制遗传的功能。

探究五：细胞核的结构是怎样控制代谢的？

转录和翻译的动画

通过转录把DNA上的遗传信息转移到mRNA上，mRNA从核孔出来，进入细胞质中，与细胞质中的核糖体结合，翻译蛋白质，蛋白质是细胞各种功能的承担者。可见，细胞通过转录和翻译控制合成不同的蛋白质，从而实现细胞核控制代谢的功能。

下面总结细胞核的结构和功能以及二者的关系。由此可见，细胞核的结构决定功能，功能和结构是相适应的。