细胞核-系统控制中心讲稿.doc

【屏幕显示】大家还记得他是谁吗？没错，是多莉，他是世界上第一例体细胞核移植成功的动物，你们还记得他的诞生过程吗？有没有同学可以起来简单描述一下？【屏幕显示】多莉的产生涉及了三只羊，将甲羊的乳腺细胞核提取出来融入到乙羊去核的卵细胞中，待新的细胞形成胚胎后植入丙羊的子宫中，最后丙羊生下了多莉。描述的非常详细，那么多莉长得像谁呢？为什么呢？像甲羊，因为多莉的细胞核来自甲羊。在多莉的产生过程中细胞核担任了重要角色，这只是我们了解到的有关细胞核的冰山一角，今天我们就来全方位360度详细了解它。(板书：细胞核系统的控制中心） 哪一类细胞才具有真正的细胞核？真核细胞 那原核生物呢？他有 拟核。 大多数的真核细胞都只有一个细胞核，其中少数无核或有多个细胞核。【屏幕显示】无核的除了有之前了解过的哺乳动物的成熟红细胞外，还有高等植物成熟的筛管细胞。多核的有人体的骨骼肌细胞、巨噬细胞等， 【屏幕显示】 细胞核位置也不是固定在中间不变的，通常是圆球形或椭球形，也有个别呈分叶状，大小约占整个细胞体积的10%。我们首先来了解细胞核的功能。（板书：功能）生物是建立在实验基础上的一门学科，科学家们为了研究这个问题做了大量实验，其中有四个最为经典和成熟，今天我们就沿着科学家走过的足迹，去探讨和学习，重走科学探究之路。第一个，美西螈核移植实验。美西螈是一种两栖动物，根据其体色的不同，将其分为黑美西螈和白美西螈两种。 将黑美西螈的胚胎细胞的细胞核取出来，移植到白美西螈的去核卵细胞中，这样就得到了重组的细胞。白色美西螈和黑色美西螈分别为重组细胞提供了什么？白色美西螈提供细胞质，黑色美西螈提供细胞核。你们认为小美西螈皮肤的颜色是什么样的？黑色实验说明美西螈的肤色是由细胞核还是由细胞质控制的？细胞核肤色呢是生物性状的一种，性状就是生物体的一些特征，结合多利的产生的过程，生物体性状的遗传主要由。细胞核控制的。细胞核【屏幕显示】由这个实验我们得出结论：生物体性状的遗传主要是由细胞核控制的 。【屏幕显示】第二个实验，伞藻的嫁接与核移植实验，先介绍一下伞藻，伞藻是一种单细胞的绿藻，由帽、柄、假根三部分构成，帽有两种形状，一种伞形帽，一种菊花形帽，细胞核在基部的假根中，除了细胞核以外的部分其他都是细胞质，伞藻再生性很强，伞帽切除之后，很短时间内能够生出新的伞帽。【屏幕显示】伞藻的嫁接实验：首先，科学家将两种伞藻帽切除，切断他们的假根和柄的联系，互相交换柄，然后观察新长出的帽的形状。新长出的帽有几种可能性？菊花形或伞形如果长出的帽的形状与柄一致说明什么？说明新帽的形状由柄决定。如果长出的帽的形状与假根一致说明什么？说明新帽的形状由假根决定。事实证明，新帽的形状是假根决定的。由此，我们就得出结论：伞藻帽的形状是由细胞核控制的。这个结论正确吗？不正确，因为假根部分既有细胞质，又有细胞核，这个实验还不足以说明问题。 如果要证明“伞帽的形状具体是由细胞核还是细胞质控制的”需再怎样设计实验？请一位同学起来说说看。将一种伞藻帽切除并且去掉核，再植入另外一种伞藻的细胞核。你能预测一下实验结果吗？如果新长出的伞帽与植入的细胞核一致，则说明伞帽的形状由细胞核控制，反之则是细胞质。然而实验结果表明，长出的新帽与植入的细胞核一致，伞藻帽的形状由细胞核控制。伞藻帽的生长呢，就是一个形态结构建成的过程，所以，从这这个实验得出结论：生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。 由这两个实验我们可以看出细胞核与细胞的遗传有关，那细胞核与细胞的生命活动有没有关系呢？ 细胞生命活动包括哪些？包括：细胞的生长，分裂和分化，细胞的摄食，对外界刺激的反应等等。首先我们来看细胞核与细胞的分裂分化有什么关系？【屏幕显示】科学家用蝾螈做了一个实验，这就是蝾螈，它是一种两栖动物，体型和蜥蜴相似，蝾螈的受精卵很大，科学家用头发就将其受精卵从中间横缢成有核和无核的两半，中间有很少细胞质相连，然后观察两个部分的细胞分裂情况。 观察发现了什么不同的现象？ 有核的一半能分裂，无核的一半停止分裂。说明了什么问题？说明细胞核能控制细胞的分裂。 如果我们想进一步验证这个结论，要怎样做呢? 既然细胞核的存在是他分裂与否的关键因素，无核的时候不分裂，那么有核的的时候怎样呢？所以，当有核部分分裂一段时间后，将头发松一下，使得一个细胞核刚好挤到无核的一半之后，我们观察到挤进核的这一半开始分裂了，这也就验证了我们的结论是正确的。之后，随着细胞的不断分裂、分化，最后两半都发育成了正常的胚胎，但发育的速度略有不同。有何不同呢？最先有核的一半发育的快些，后来才挤进一个核的一半发育的慢些。生物个体发育的基础是细胞的分化，综合前面的结果。我们可以总结出：细胞核控制着细胞的分裂、分化。 整个实验最突出的实验设计思想是什么？采取了对照实验，有前后对照和自身对照，无核前和有核后对照，有核的部分和无核部分对照。围绕什么而对照？细胞核除此之外，细胞核与细胞其他的生命活动有关系吗？科学家又用变形虫做了探究。变形虫是一种单细胞真核生物，其体形非常灵活，对外界刺激非常敏感，当有外界刺激时体形就会发生一定的变化，再生能力强。 请一位同学起来描述一下科学家是怎样实验的？ 他们将变形虫切割分成有核的部分和无核的部分，然后观察两部分的生命活动情况。 他们观察到什么？无核的一半继续消化已经吞噬的食物，但不摄取食物，也不对外界刺激作出反应，高尔基体和内质网等细胞结构退化。也就是说不再进行生命活动。有核的一半呢？继续摄食，对外界刺激仍有反应，失去的伸缩泡可以再生，可以继续生长和分裂，也就是说，生命活动继续进行。由此，很多人可能就简单的得出结论：细胞核控制细胞的生命活动。其实这个实验是存在不足和漏洞的。细胞质内有大量的细胞器，切割很可能使两部分的细胞器分布不均，造成了无核的部分没有细胞器或重要细胞器缺失，这样细胞也不能再继续生存下去，并且细胞质中也有少量的DNA和RNA，在一定程度上也能影响生物体的生命活动，所以细胞生命活动的不能继续进行不一定是细胞核缺失的缘故。如果要排除这种影响，我们需要怎样补充实验呢？我们将刚才有核部分能正常进行生命活动的变形虫的细胞核，用显微钩针勾出，观察发现和刚才无核部分相同，各种生命活动停止，而如果及时移入同种变形虫的另一个核，它又可以恢复正常的生命活动。可见：细胞核控制着细胞的生命活动，是细胞生命活动的控制中心。由这两个实验也就说明了：细胞核控制生物的代谢 。 总结这四个实验，一二两个实验主要是说明了细胞核和遗传的关系，三四两个实验则是说明了细胞核与细胞代谢的关系，所以体现了细胞核的一个要作用：细胞核控制着细胞的代谢和遗传。（板书）为什么细胞核能控制细胞的遗传和代谢呢？结构决定功能，让我们从细胞核的结构中去寻找答案。细胞核包括核膜，核孔，核仁以及染色质。（板书）【屏幕显示】细胞核结构图（边讲边出现） 首先介绍最外面的核膜，它是细胞核的边界，将核内物质与细胞质分隔开来，形成一个相对独立的系统。核膜由内外两层平行的不连续的单位膜组成，内外两层膜之间有间隙，面向细胞质的一层膜为外膜，其表面有大量核糖体颗粒，有些部位与内质网相连，内膜面向核质，表面光滑没有核糖体。像水分子以及离子、葡萄糖、氨基酸等小分子物质可以透过核膜进入核内。核膜的不连续是因为内外两层核膜在一些位点上融合成环状孔道，称为核孔，它可以选择性地转运核内外物质，RNA和蛋白质可以自由进出核孔，RNA携带遗传信息，蛋白质承担生命活动，所以说核孔是沟通核质与细胞质频繁的物质交换和信息交流的通道。细胞类型不同和细胞生长阶段不同，核孔数目有较大差异，代谢越旺盛的细胞需要交换的物质和信息越多，所以核孔的数目就越多。核仁是细胞核中最显著的结构，由于核仁折光性很强，很容易与其他结构区分开，在光镜下看到的核仁为均球体，核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。那么，为什么说：蛋白质合成旺盛的细胞核仁较大？思考一下。合成蛋白质旺盛，需要的核糖体多，核仁生产活动旺盛才能生产大量的核糖体，自然体积就比较大。【屏幕显示】最后，在核质中分布着呈细长丝状线性复合结构称染色质，因容易被碱性染料染色深色物质而得名。染色质由DNA缠绕蛋白质紧密结合组成的，染色质继续螺旋缠绕形成染色体，染色质可以与染色体互相转化。【屏幕显示】这是细胞分裂间期时的染色质，这是分裂期时的染色体。细胞分裂时，细胞核解体，染色质高度螺旋化，缩短变粗，成为圆柱状或杆状的染色体；细胞分裂结束，染色体解螺旋，重新成为细丝状的染色质，被包围在核膜中。所以我们说，染色质和染色体是同种物质在细胞不同时期的两种存在状态。比如某个同学长得像你爸妈，是因为你细胞核内的DNA一半来自你爸爸一半来自你妈妈；而同样的草，羊吃了长羊肉，牛吃了长牛肉，是因为牛羊细胞内的DNA不同。细胞的遗传和代谢都是由DNA控制的。【屏幕显示】染色体是DNA的主要载体，这是男性和女性细胞内的染色体，全部的染色体又分布在细胞核内，因此细胞核又被称为遗传性息库。【屏幕显示】 这些储存在遗传信息库里的遗传信息就像生命活动的蓝图，就像盖大楼的图纸，细胞依据这张蓝图进行物质合成、能量转换、信息交流，完成生长、发育、衰老和凋亡，这张蓝图储存在细胞核里，所以细胞核才具有控制细胞代谢和遗传的功能。因此，细胞核功能的全面概括是：细胞核是遗传信息库，是细胞遗传和代谢的控制中心。从细胞核与细胞质之间通过核孔进行物质交换和信息交流，到生物膜系统中，内质网内连核膜，外连细胞膜；从细胞器间协调配合，共同完成分泌蛋白的合成与运输；从这些零零种种来看，我们可以领悟到：细胞是一个统一的整体。细胞无论没有细胞质还是没有细胞核都是不行的。比如哺乳动物的成熟红细胞，由于没由细胞核，仅仅只在体内存活120天左右；而人的精子，由于所含细胞质量少，离体以后也只能存活23天。所以细胞结构的完整性保障了细胞功能的正常执行。细胞作为基本的统一的生命系统，其结构复杂而精巧，各项生命活动能够在变化的环境中高度有序进行，这就有赖于细胞是一个统一整体。多细胞生物体都是由多个这样的系统、这样的整体构成的，可以说：细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的单位。 另外国庆回去大家就要尝试制作真核细胞的三维结构模型了，在这里先讲一下模型的建构。何谓模型方法？就是以模型来揭示原型的形态、特征