用光學(xué)顯微鏡觀察細(xì)胞，最容易注意到的一個(gè)結(jié)構(gòu)就是細(xì)胞核（nucleus）。除了高等植物成熟的篩管細(xì)胞和哺乳動物成熟的紅細(xì)胞等極少數(shù)細(xì)胞外，真核細(xì)胞都有細(xì)胞核。克隆牛的實(shí)例讓我們看到了細(xì)胞核的重要性。細(xì)胞核究競具有什么功能呢？

細(xì)胞核的功能

思考·討論

細(xì)胞核有什么功能

資料1科學(xué)家用黑白兩種美西螈（一種兩棲動物）做實(shí)驗(yàn)，將黑色美西蠣胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核取出來，移植到白色美西塬的去核卵細(xì)胞中。移植后發(fā)育長大的美西塬，全部是黑色的。

資料2科學(xué)家用頭發(fā)將蝶螈的受精卵橫縊為有核和無核的兩半，中間只有很少的

細(xì)胞質(zhì)相連。結(jié)果，有核的一半能分裂，無核的一半則停止分裂。當(dāng)有核的一半分裂到16-32個(gè)細(xì)胞時(shí)，如果這時(shí)將一個(gè)細(xì)胞核擠到無核的一半，這一半也會開始分裂。最后兩半都能發(fā)育成正常的胚胎，只是原來無核的一半發(fā)育得慢一些。

資料3科學(xué)家做過這樣的實(shí)驗(yàn)。將變形蟲切成兩半，一半有核，一半無核。無核的一半雖然能消化已吞噬的食物，但不能攝取食物，對外界刺激不再發(fā)生反應(yīng)；電鏡下可以觀察到退化的高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等。有核的一半情況則大不相同，照樣攝食，對刺激仍有反應(yīng)；失去的伸縮泡可以再生，還能生長和分裂。如果用顯微鉤針將有核的一半的細(xì)胞核鉤出，這一半的行為就會像上述無核的一半一樣。如果及時(shí)植人另一個(gè)同種變形蟲的細(xì)胞核，各種生命活動又會恢復(fù)。

資料4傘藻是一種單細(xì)胞生物，由“帽”、柄和假根三部分構(gòu)成，細(xì)胞核在基部。科學(xué)家用傘形帽和菊花形帽兩種傘藻做嫁接和核移植實(shí)驗(yàn)，如下圖所示。

大量的事實(shí)表明，細(xì)胞核控制著細(xì)胞的代謝和遺傳。因此，有人把細(xì)胞核比喻為細(xì)胞的“大腦”、細(xì)胞的“控制中心”。細(xì)胞核為什么能成為細(xì)胞的“控制中心”呢？

細(xì)胞核能夠控制細(xì)胞的代謝和遺傳，是與細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)分不開的（圖3-10）。

核膜（雙層膜，把核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開）

核仁（與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)）

染色質(zhì)（主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，DNA是遺傳信息的載體）

核孔（實(shí)現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流）

細(xì)胞核中有DNA。DNA和蛋白質(zhì)緊密結(jié)合成染色質(zhì)(chromatin）。染色質(zhì)是極細(xì)的絲狀物，因容易被堿性染料染成深色而得名。細(xì)胞分裂時(shí)，細(xì)胞核解體，染色質(zhì)高度螺旋化，縮短變粗，成為光學(xué)顯微鏡下清晰可見的圓柱狀或桿狀的染色體（chromosome）。細(xì)胞分裂結(jié)束時(shí)，染色體解螺旋，重新成為細(xì)絲狀的染色質(zhì)，被包圍在新形成的細(xì)胞核里。因此，染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在細(xì)胞不同時(shí)期的兩種存在狀態(tài)。

DNA上儲存著遺傳信息。在細(xì)胞分裂時(shí)，DNA攜帶的遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，保證了親子代細(xì)胞在遺傳性狀上的一致性。

遺傳信息就像細(xì)胞生命活動的“藍(lán)圖”，細(xì)胞依據(jù)這個(gè)“藍(lán)圖”，進(jìn)行物質(zhì)合成、能量轉(zhuǎn)化和信息交流，完成生長、發(fā)育、衰老和調(diào)亡。正是由于這張“藍(lán)圖”儲藏在細(xì)胞核里，細(xì)胞核才具有控制細(xì)胞代謝的功能。

因此，對細(xì)胞核功能較為全面的闡述應(yīng)該是：細(xì)胞核是遺傳信息庫，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。

細(xì)胞作為基本的生命系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精巧；各組分之間分工合作成為一個(gè)統(tǒng)一的整體，使生命活動能夠在變化的環(huán)境中自我調(diào)控、高度有序地進(jìn)行。這是幾十億年進(jìn)化的產(chǎn)物，是生物與環(huán)境長期相互作用的結(jié)果。細(xì)胞既是生物體結(jié)構(gòu)的基本單位，也是生物體代謝和遺傳的基本單位。

科學(xué)方法

模型是人們?yōu)榱四撤N特定的目的而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性的描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具體的實(shí)物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達(dá)。模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型等。以實(shí)物或

建構(gòu)模型

圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識對象的特征，這種模型就是物理模型。沃森和克里克制作的著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，就是物理模型，它形象而概括地反映了DNA分子結(jié)構(gòu)的共同特征。你下面將要制作的細(xì)胞模型是物理模型，需要盡量準(zhǔn)確地概括真核細(xì)胞的特征。

探究·實(shí)踐

目的要求

1.嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型。

2.體驗(yàn)建構(gòu)模型的過程。

材料用具

根據(jù)本小組模擬制作模型的種類選擇材料用具。例如，制作計(jì)算機(jī)三維動畫模型，需要配備安裝了制作三維動畫軟件的計(jì)算機(jī)；制作實(shí)物模型，可用泡沫塑料、木塊、紙板、紙片、塑料袋、布、線繩、細(xì)鐵絲、大頭針等材料。有條件的學(xué)校，也可嘗試用3D打印技術(shù)制作細(xì)胞模型。

建立模型

1.通過討論確定本小組制作的真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型的種類（如計(jì)算機(jī)模型、實(shí)物模型），規(guī)格（如模型大小、模型展示的是細(xì)胞的全部還是部分）。

2.確定使用的材料用具。真實(shí)的細(xì)胞顏色并不鮮艷，但是同學(xué)們可以用不同的顏色區(qū)分不同的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞各部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)更突出，便于觀察。

3.在動手制作之前，小組內(nèi)對設(shè)計(jì)方案做進(jìn)一步討論、細(xì)化，包括各種細(xì)胞結(jié)構(gòu)如何制作、細(xì)胞結(jié)構(gòu)之間如何連接嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型等。確定制作模型的實(shí)施過程和具體分工。

4.按照分工制作各部分配件，然后將配件組合在一起，逐步完成真核細(xì)胞模型的制作。

5.按照設(shè)計(jì)方案對制作的模型進(jìn)行檢查，修補(bǔ)存在的缺陷。

表達(dá)和交流

在班內(nèi)交流各小組制作的模型，從科學(xué)性、藝術(shù)性、成本等方面對各小組的模型進(jìn)行評價(jià)。

在設(shè)計(jì)并制作細(xì)胞模型時(shí)，科學(xué)性應(yīng)該是第一位的，其次才是模型的美觀與否。