全部财富值跪求详解细胞核的结构和功能.
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2025/01/23 12:11:46
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1.形状:最常见为球形和卵形.
2.直径:7毫米左右.
2.结构:主要有核膜、核仁和染色质等.
3.主要功能:是遗传物质储存和复制的主要场所,是细胞遗传特性核细胞代谢的控制中心,为细胞结构中最重要的部分.
4.核膜:由内外两层摸构成.把细胞质与核内物质分开.
上有许多小孔为核孔.是细胞核和细胞质之间进行物质交换的孔道.
上有大量的多种的有利于各种化学反应顺利进行的酶.
5.核仁:为大多数真核细胞间期细胞核内最显著的结构.
为匀质的球形小体.与核糖体的形成有关.
在细胞有丝分裂过程中会周期性的消失和重建.
6.染色质:最早由德国生物学家瓦尔德尔提出.
主要是指核内易被碱性染料染成深色的物质.
主要由DNA和蛋白质组成.
为细胞间期遗传物质存在的特定形态.而染色体为细胞分裂期遗传物质存在的特定形态.
在分裂间期,呈细长的丝状并且交织成网状.当细胞进入分裂期时,每条染色质细丝就高度螺旋化,缩短变粗,成为一条圆柱状或杆状的染色体.染色质和染色体是细胞中同种物质在不同时期的两种形态.
(二)细胞核的结构
电子显微镜 有丝分裂间期的真核细胞
分裂期细胞核解体
核膜:由两层膜构成,是不连续的结构,膜上分布有核孔。将细胞质与核内物质分开。
核外膜与内质网相连,上面分布有核糖体
核孔:分布于核膜上,有蛋白质围成的孔道,是大分子物质的运输通道,具有选择性。
物质进入细胞核的特点:
离子、比较小的分子 ...
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(二)细胞核的结构
电子显微镜 有丝分裂间期的真核细胞
分裂期细胞核解体
核膜:由两层膜构成,是不连续的结构,膜上分布有核孔。将细胞质与核内物质分开。
核外膜与内质网相连,上面分布有核糖体
核孔:分布于核膜上,有蛋白质围成的孔道,是大分子物质的运输通道,具有选择性。
物质进入细胞核的特点:
离子、比较小的分子 从核膜通透 如:氨基酸、葡萄糖
大分子物质 通过核孔运输 如:信使RNA
核仁:核糖体的组织中心,是核糖体形成的场所
① 间期细胞内最显著的结构,匀质的球形小体
② 折光性很强,与细胞的其它结构容易区分
③ 在细胞分裂的过程中,周期性的消失核重建
④ 数目可变,在新陈代谢旺盛的细胞中核糖体数目较多
染色质:德国生物学家 瓦尔德尔 提出
特征:存在于细胞核内,可以被碱性染料染成深色
组成:蛋白质和DNA
形态:分裂间期 细长的丝状,交织成网状——染色质
分裂期 圆柱状或杆状——染色体
染色质 染色体
联系:两者都是遗传物质存在的特定形态,两者是同一种物质在不同时期的两种形态
(三)细胞核的主要功能
细胞核是细胞结构中最重要的部分
1. 细胞核是遗传物质储存和复制的场所
2. 是细胞遗传特性和细胞代谢的控制中心
实验结果:细胞核在细胞生命活动中起决定作用
1. 天然细胞
无核细胞 既不生长也不能分裂 哺乳动物成熟的红细胞
有细胞核 能正常分裂、分化执行功能 各种组织细胞
2. 人工核分离实验
人工去核 代谢减弱,运动停止 去核变形虫
重新植核 恢复生命活性 植核变形虫
(四)原核细胞的结构
原核细胞结构比较简单,构成细菌、蓝藻等原核生物。
主要特点:无核膜包被的典型的细胞核
细胞大小:多数体积较小,直径常为1~10 m。
支原体最小 直径为0.1~0.5 m
细胞壁:主要成分是由糖类与蛋白质结合而成的化合物——肽聚糖有保护作用,与细胞的分裂有关
细胞膜:化学组成与真核细胞类似,是磷脂双分子层结构
细胞质:只有核糖体
细胞质内无高尔基体、线粒体、内质网、叶绿体等复杂细胞器。
核区:是遗传物质储存和复制的场所,相当于真核细胞的细胞核功能
丝状的DNA分子分布于一个区域内,无膜包被DNA分子不含蛋白质,没有染色体结构
总结:
细胞的各部分不是彼此孤立的,而是紧密联系、协调一致的一个有机统一整体
细胞只有保持完整性,才能正常完成各项生命功能
真核细胞与原核细胞比较:
项目
真核生物
原核生物
大小
细胞壁
细胞膜
细胞质
细胞核
染色体
直径10~100μm
植物细胞壁由纤维素、果胶组成动物没有
有
含有各种特定结构的细胞器
有核膜、核仁
DNA与蛋白质结合
直径1~10μm
蛋白质和糖类构成的肽聚糖成分
有(多功能)
只有核糖体
无核膜、核仁,有核区
无染色体结构,DNA分子裸露
附录:几种原核生物结构图
细菌结构
蓝藻结构
支原体结构
【模拟试题】(答题时间:40分钟)
1. 下列生物中属于原核生物的一组是( )
A. 蓝藻和酵母菌 B. 蓝藻和硝化细菌 C. 绿藻和根瘤菌 D. 水绵和紫菜
2. 病毒和细菌的根本区别是( )
A. 有无细胞壁 B. 有无遗传物质 C. 有无成形的细胞核 D. 有无细胞结构
3. 细胞代谢活动的控制中心是( )
A. 细胞质基质 B 细胞器 C. 细胞核 D. 细胞膜
4. 组成染色体和染色质的主要物质是( )
A. DNA和RNA B. DNA和蛋白质 C. RNA和蛋白质 D. 磷脂和DNA
5. 下列疾病的病原体中,具有真核细胞结构的是( )
A. 肺结核 B. 沙眼 C. 流行性感冒 D. 疟疾
6. 噬菌体、蓝藻和酵母菌都具有的物质或结构是( )
A. 细胞壁 B. 细胞膜 C. 线粒体 D. 核酸
7. 洋葱细胞与大肠杆菌最明显的区别是( )
A. 有无核物质 B. 有无细胞器 C. 有无染色体 D. 有无核膜
8. 下列生物中,没有叶绿体,但具细胞壁的是( )
A. 噬菌体 B. 草履虫 C. 衣藻 D. 大肠杆菌
9. 乳酸菌和酵母菌细胞结构最重要的区别是( )
A. 有无细胞结构 B. 有无细胞壁 C. 有无核膜 D. 有无核糖体
10. 变形虫可以吞噬整个细菌,这一事实说明了( )
A. 细胞膜具有选择透过性 B. 细胞膜具有一定的流动性
C. 细胞膜具有全透性 D. 细胞膜具有保护性
11. 从细胞膜的特性来看,下列哪一组物质通过细胞膜的方式相同的( )
A. 尿钾和尿素 B. 氨基酸和核酸
C. 性激素和生长激素 D. 胰岛素和胰蛋白酶
12. 下列物质中需要由核孔来完成转运的是( )
A. 葡萄糖 B. 氨基酸 C. RNA D. 核苷酸
13. 下列哪些物质出入细胞时与细胞中的核糖体和线粒体无关( )
A. 尿素通过细胞膜
B. 人的小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖
C. 肾小管上皮细胞吸收原尿中的Na+
D. 小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸
14. 下列细胞结构可以在同一个细胞中同时观察到的是( )
A. 中心体、叶绿体、鞭毛 B. 染色体、线粒体、核糖体
C. 核仁、染色体、中心体 D. 大液泡、核区、线粒体
15. 细胞内与能量转换有关的细胞器是( )
A. 线粒体和叶绿体 B. 中心体与叶绿体
C. 内质网和线粒体 D. 高尔基体和中心体
16. 下列物质中,在核糖体内合成的是( )
① 性激素 ② K+的载体 ③ 淀粉 ④ 消化酶 ⑤ 纤维素
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ②⑤
17. 蚕豆根细胞中含有DNA、并且有能量转换功能的结构是( )
A. 线粒体 B. 叶绿体 C. 核糖体 D. 线粒体和叶绿体
18. 唾液腺细胞内与唾液淀粉酶的合成、运输、分泌有关的三个细胞器依次是( )
A. 核糖体、内质网、高尔基体 B. 线粒体、中心体、高尔基体
C. 核糖体、中心体、线粒体 D. 内质网、高尔基体 、核糖体
19. 影响蛋白质合成的药物,具体影响下列细胞器功能的应是( )
A. 细胞质 B. 着丝点 C. 核糖体 D. 液泡
20. 某种毒素抑制细胞有氧呼吸,该毒素损伤了( )
A. 内质网 B. 线粒体 C. 高尔基体 D. 细胞核
21. 线粒体、叶绿体和内质网都具有( )
A. 基粒 B. 基质 C. 膜结构 D. 少量DNA
22. 下列哪种物质由内质网上的核糖体合成( )
A. 糖元 B. 维生素D C. 胃蛋白酶 D. 性激素
23. 生物细胞中无细胞核的一组细胞是( )
A. 叶肉细胞、生长点细胞、 B. 哺乳动物成熟红细胞、筛管细胞
C. 皮肤细胞、成熟红细胞 D. 分生区细胞、韧皮部细胞
24. 关于线粒体和叶绿体的共同叙述中,不正确的是( )
A. 都是双层膜结构的细胞器 B. 都有基质和基粒
C. 所含酶的功能都相同 D. 都不存在于原核细胞中
25. 细胞质基质、线粒体基质、叶绿体基质、核基质的( )
A. 功能及所含有机化合物都相同 B. 功能及所含有机化合物都不同
C. 功能相同,所含有机化合物不同 D. 功能不同,所含有机化合物相同
26. 细胞核所必需的能量主要来自( )
A. 线粒体 B. 叶绿体 C. 核糖体 D. 高尔基体
27. 真核细胞内有双层膜结构的一组细胞器是( )
A. 叶绿体和核糖体 B. 线粒体和高尔基体
C. 叶绿体和线粒体 D. 核糖体和高尔基体
28. 细胞内通透性最大的膜是( )
A. 细胞膜 B. 高尔基体膜 C. 线粒体膜 D. 核膜
29. 间期细胞中看得最清楚的结构是( )
A. 线粒体 B. 细胞核 C. 核仁 D. 内质网
30. 心肌细胞与腹肌细胞相比,含有较多的细胞器是( )
A. 线粒体 B. 内质网 C. 高尔基体 D. 核糖体
【试题答案】
1. B 2. D 3. C 4. B 5. D 6. D 7. D 8. D 9. C 10. B
11. D 12. C 13. A 14. B 15. A 16. C 17. A 18. A 19. C 20. B
21. C 22. C 23. B 24. C 25. B 26. A 27. C 28. D 29. C 30. A
①核膜是双层膜,有核孔。有核膜使细
胞的核质分开;有核孔使细胞的核质之间能
进行物质交换,如信使RNA通过核孔进入细胞
质。核膜是选择透过性膜,氨基酸、葡萄糖、离子和小分子等可通透核膜。由于核膜上有大量的多种酶,可进行各种生化反应。
②核仁,核仁是细胞核中显著的结构,它折光性较强。在细胞有丝分裂过程中核仁呈现周期性的消失和重建。核仁呈圆形或椭圆形颗粒状结构,没有外膜,是匀质的球形小体。核仁富含蛋白质和RNA分子,核糖体中的RNA就来自核仁。核糖体是合成蛋白质场所,所以蛋白质合成旺盛的细胞常有较大和较多的核仁。
③染色质:此名词早在1882年提出,主要指细胞核内易被洋红或苏木精等碱性染料染成深色的物质,故叫染色质。其主要成分是DNA和蛋白质。在细胞有丝分裂间期:染色质呈细长丝状且交织成网状,在细胞有丝分裂的分裂期,染色质细丝高度螺旋、缩短变粗成圆柱状或杆状的染色体。
此时可问学生:染色质与染色体的关系是怎样的?结论是同一种物质(DNA和蛋白质)在细胞的不同时期(分裂间期和分裂期)所呈现的不同形态(细丝网状;高度螺旋后柱状;杆状),因而叫不同的名称(染色质/染色体)。
大量科学实验表明:凡是无核的细胞,既不能生长也不能分裂,终将死亡。例如变形虫切割实验,人工去核后,新陈代谢减弱,不能存活多久。可见,细胞核在细胞生命活动中起决定性作用。那么细胞核的主要功能是什么呢?
(2)细胞核主要功能
从核膜、核仁、染色质分析。细胞核的主要结构是什么?是染色质。由于DNA是遗传物质,所以说细胞核是遗传物质贮存和复制的场所,是细胞遗传和细胞代谢的控制中心。可见细胞核是细胞结构中最重要的部分。
收起
结构:主要是由核膜、染色质、核仁和核骨架构成。
功能:控制细胞的遗传,生和长和发育
细胞核是细胞的控制中心,在细胞的代谢、生长、分化中起着重要作用,是遗传物质的主要存在场所。
1.遗传物质储存和复制的场所。从细胞核的结构可以看出,细胞核中最重要的结构是染色质,染色质的组成成分是蛋白质分子和DNA分子,而DNA分子又是主要遗传物质。当遗传物质向后代传递时,必须在核中进行复...
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结构:主要是由核膜、染色质、核仁和核骨架构成。
功能:控制细胞的遗传,生和长和发育
细胞核是细胞的控制中心,在细胞的代谢、生长、分化中起着重要作用,是遗传物质的主要存在场所。
1.遗传物质储存和复制的场所。从细胞核的结构可以看出,细胞核中最重要的结构是染色质,染色质的组成成分是蛋白质分子和DNA分子,而DNA分子又是主要遗传物质。当遗传物质向后代传递时,必须在核中进行复制
2.细胞遗传性和细胞代谢活动的控制中心。遗传物质能经复制后传给子代,同时遗传物质还必须将其控制的生物性状特征表现出来,这些遗传物质绝大部分都存在于细胞核中。所以,细胞核又是细胞遗传性和细胞代谢活动的控制中心。
收起
其实你可以看这里http://baike.baidu.com/view/32286.htm#5
(一)核被膜
核被膜使细胞核成为细胞中一个相对独立的体系,使核内形成一相对稳定的环境。同时,核被膜又是选择性渗透膜,起着控制核和细胞质之间的物质交换作用。 核被膜(nuclear envelope)包裹在核表面,由基本平行的内层膜、外层膜两构成。两层膜的间隙宽10~15nm,称为...
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其实你可以看这里http://baike.baidu.com/view/32286.htm#5
(一)核被膜
核被膜使细胞核成为细胞中一个相对独立的体系,使核内形成一相对稳定的环境。同时,核被膜又是选择性渗透膜,起着控制核和细胞质之间的物质交换作用。 核被膜(nuclear envelope)包裹在核表面,由基本平行的内层膜、外层膜两构成。两层膜的间隙宽10~15nm,称为核周隙(perinuclear cisterna),也称核周腔。核被膜上有核孔(nuclear pore)穿通,占膜面积的8%以上。外核膜表面有核糖体附着,并与粗面内质网相续;核周隙亦与内质网腔相通,因此,核被膜也参与蛋白质合成。内核膜也参与蛋白质合成。内核膜的核质面有厚20~80nm的核纤层(fibrous lamina)是一层由细丝交织形成的致密网状结构。成分为中间纤维蛋白,称为核纤层蛋白(lamin)。核纤层与细胞质骨架、核骨架连成一个整体,一般认为核纤层为核被膜和染色质提供了结构支架。核纤层不仅对核膜有支持、稳定作用,也是染色质纤维西端的附着部位。 核孔是直径50~80nm 的圆形孔。内、外核膜在孔缘相连续,孔内有环(annulus)与中心颗粒组成核孔复合体。环有16个球形亚单位,孔内、外线各有8个。从位于核孔中心的中心颗粒(又称孔栓)放射状发出细丝与16个亚单位相连。核孔所在处无核纤层。一般认为,水离子和核苷等小分子物质可直接通透核被膜;而RNA与蛋白质等大分子则经核孔出入核,但其出入方式尚不明了。显然,核功能活跃的细胞核孔数量多。成熟的精子几乎无核孔,而卵母细胞的核孔极其丰富,成为研究该结构的主要材料。 核被膜三个区域各自概要 — 核外膜:面向胞质,附有核糖体颗粒,与内质网相连。 — 核内膜:面向核质,表面上无核糖颗粒,膜上有特异蛋白,为核纤层提供结合位点。 — 核孔(nuclear pores):在内外膜的融合处形成环状开口,又称核孔复合体,直径为50~100nm,一般有几千个,核孔构造复杂,含100种以上蛋白质,并与核纤层紧密结合成为核孔复合体。是选择性双向通道。功能是选择性的大分子出入(主动运输),酶、组蛋白、mRNA、tRNA;存在电位差,对离子的出入有一定的调节控制作用。
(二)染色质
是遗传物质DNA和组蛋白在细胞间期的形态表现。在HE染色的切片上,染色质有的部分着色浅谈,称为常染色质(euchromatin),是核中进行RNA转录的部位;有的部分呈强嗜碱性。称异染色质:(heterochromatin),是功能静止的部分,故根据核的染色状态可推测其功能活跃程度。电镜下,染色质由颗粒与细丝组成,在常染色所部分呈稀疏,在异染色质则极为浓密。现已证明,染色质的基本结构为串珠状的染色质丝。染色质的结构单体为核小体,直径约10nm,相邻以1.5~2.5nm的细丝相连,核心由4组组蛋白( H2A,H2B,H3,H4 )构成,DNA缠绕在核心的外周,核小体之间为连接DNA,上有H1,1个核小体上共有200个碱基对,构成染色质丝的一个单位。是由DNA双股螺族链规则重复地盘绕,形成大量核小体(nucleosome)。核小体为直径约10nm的扁圆球形,核心由5种蛋白(H1、 H2A、H2B、H3、H4)各二分子组成;DNA盘绕核心1.75周,含140个碱基对。DNA链于相邻核小体间走行的部分称连接段,含10~70个碱基对,并有组蛋白H1附着。这种直径约10nm的染色质丝在其进行RNA转录的部位是舒展状态,即表现为常染色质;而未执行动能的部位则螺旋化,形成直径约30nm的染色质纤维,即异染色质。人体细胞核中含46条染色质丝,其DNA链总长约1m,只有以螺旋化状态才能被容纳于直径4~5μm的核中。 染色体和染色质区别简述 染色质和染色体在化学成分上并没有什么不同,而只是分别处于不同的功能阶段的不同的构型。 染色体结构图
染色质是指间期细胞内由DNA、组蛋白和非组蛋白及少量RNA组成的线形复合结构,是间期细胞遗传物质存在形式。固定染色后,在光镜下能看到细胞核中经许多或粗或细的长丝交织成网的物质,从形态上可以分为常染色质(euchromatin)和异染色质(heterochromatin)。常染色质呈细丝状,是DNA长链分子展开的部分,非常纤细,染色较淡。异染色质呈较大的深染团块,常附在核膜内面,DNA长链分子紧缩盘绕的部分。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质缩聚而成的棒状结构。
(三)核仁
是形成核糖体前身的部位。大多数细胞可具有1~4个核仁。在合成蛋白旺盛的细胞,核仁多而大.光镜下,核仁呈圆形,并因含大量rRNA而显强嗜碱性。电镜下,核 仁由细丝成分、颗粒成分与核仁相随染色质三部分构成。细丝成分与颗粒成分是rRNA与相关蛋白质的不同表现形式,二者常混合组成粗约60~80nm核仁丝,后者蟠曲成网架。通常认为,颗粒成分是核糖体亚基的前身,由细丝成分逐渐转变而成,可通过核孔进入细胞质;核仁相随染色质是编码rRNA的DNA链的局部。人的第13、14、15、21和22对染色体的一端有圆形的随体(satellite),通过随体柄与染色体其它部分相连。随体柄即为合成rRNA的基因位点,又称核仁组织者区(nucleons organizer region),当其解螺旋进入功能状态时即成为核仁相随染色质,并进一步发展为核仁。理论上人体细胞可有10个核仁,但在其形成过程中往往互相融合,因此细胞中核仁一般少于4个。 核仁经常出现在间期细胞核中,它是匀质的球体,其形状、大小、数目依生物种类,细胞形成和生理状态而异。核仁的主要功能是进行核糖体RNA的合成。
(四)核基质
细胞核
是核中除染色质与核仁以外的成分,包括核液与核骨架两部分。核液含水、离子、在HE酶类等无成分;核骨架(nuclear skeleton)是由多种蛋白质形成的三维纤维网架,并与核被膜核纤层相连,对核的结构具有支持作用。它的生化构成与其它可能的作用沿在研究中。
编辑本段细胞核骨架
核骨架是由纤维蛋白构成的网架结构,其蛋白成分按道理说细胞质骨架有的,核骨架也应该有。但现在在核骨架中只发现有角蛋白和肌蛋白质成分,在某些原生动物核骨架中还发现含有微管。同时在核骨架中还有少量RNA,它对于维持核骨架三维网络结构的完整性是必需的。在进化趋势看,核骨架组分是由多样化走向单一,特化。
编辑本段细胞核的功能
从其结构,我们可以得出细胞核的功能:控制细胞的遗传,生长和发育。德国藻类学哈姆林的伞藻嫁接试验验证了细胞核是遗传物质携带者。 细胞核是细胞的控制中心,在细胞的代谢、生长、分化中起着重要作用,是遗传物质的主要存在部位。一般说真核细胞失去细胞核后,很快就会死亡,但红细胞失去核后还能生活120天;植物筛管细胞,失去核后,能活好几年。 1.遗传物质储存和复制的场所。从细胞核的结构可以看出,细胞核中最重要的结构是染色质,染色质的组成成分是蛋白质分子和DNA分子,而DNA分子又是主要遗传物质。当遗传物质向后代传递时,必须在核中进行复制。所以,细胞核是遗传物储存和复制的场所。 2.细胞遗传性和细胞代谢活动的控制中心。遗传物质能经复制后传给子代,同时遗传物质还必须将其控制的生物性状特征表现出来,这些遗传物质绝大部分都存在于细胞核中。所以,细胞核又是细胞遗传性和细胞代谢活动的控制中心。例如,英国的克隆绵羊“多莉”就是将一只母羊卵细胞的细胞核除去,然后,在这个去核的卵细胞中,移植进另一个母羊乳腺细胞的细胞核,最后由这个卵细胞发育而成的。“多莉”的遗传性状与提供细胞核的母羊一样。这一实例充分说明了细胞核在控制细胞的遗传性和细胞代谢活动方面的重要作用。
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间期细胞核的形态和结构 间期细胞核大多呈球形或卵球形,但是随物种和细胞类型不同而有很大差别,有的呈分枝状、带状。在哺乳动物中,嗜中性白细胞的核就是多叶形,而平滑肌的细胞核则为杆状。核的形状往往同细胞的形状有直接关系。多角形、立方形和圆形的细胞,其核多呈圆形。细胞核的位置多处于细胞的中央,如果细胞的内含物增多,则可以把核挤到一侧。例如,植物细胞的液泡增大后,核就偏到一侧。动物的脂肪细胞中脂肪滴加大...
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间期细胞核的形态和结构 间期细胞核大多呈球形或卵球形,但是随物种和细胞类型不同而有很大差别,有的呈分枝状、带状。在哺乳动物中,嗜中性白细胞的核就是多叶形,而平滑肌的细胞核则为杆状。核的形状往往同细胞的形状有直接关系。多角形、立方形和圆形的细胞,其核多呈圆形。细胞核的位置多处于细胞的中央,如果细胞的内含物增多,则可以把核挤到一侧。例如,植物细胞的液泡增大后,核就偏到一侧。动物的脂肪细胞中脂肪滴加大后,核就被挤到细胞边缘,呈扁盘状。但是,不论细胞核是什么形状,其核膜多是凹凸不平的,有的甚至缺刻深陷,将核分叶。细胞核在细胞生活周期中,形状变化很大,在有丝分裂阶段时,细胞核可以暂时解体。
核膜的结构特点 在细胞核的外围有双层膜结构,称为核膜。核膜是核的边界,由内外两层单位膜组成。核膜的每层膜厚约6.5 nm,两层膜间隔10~50 nm的空隙,称为核周腔。有的细胞中,可看到核周腔同内质网的腔隙相连通。在核膜外层的外表面上有颗粒状的核糖体,它们有合成蛋白质的功能。内层核膜与染色质纤维相连,不仅染色质纤维的两端连在核膜上,而且染色体的松散部分也常位于核孔的附近。
核膜并不是完全连续的,有许多部位的核膜内外两层互相连接,形成了穿过核膜的小孔,称为核孔。核孔是核质与细胞质进行物质交换的重要通道。核孔不是单纯的小孔,结构相当复杂,因此这种小孔又叫核孔复合体。核孔的直径大约70~80 nm,核孔通道的直径约9 nm。核孔的密度和总数因细胞类型不同而异。转录活动低或不进行转录活动的细胞,核孔很少。核孔在核膜上的分布不均匀,有一定的区域差别,核质与细胞质之间物质交换旺盛的部位核孔数目多。
核孔是细胞核与细胞质进行物质交换的重要通道。在核中装配好的核糖体亚单位,就是穿过核孔复合体进入细胞质的。但是, 不是所有的RNA都可以自由穿过核孔,它们只有在核内经过处理,成为mRNA后才能穿出核。
核膜的主要功能真核细胞具有核膜,这在生物进化史上有重要意义。核膜作为细胞质同细胞核内部结构之间的界膜,对稳定细胞核的形态和化学成分起着十分重要的作用。核膜的主要功能有以下几方面。
1.屏障作用。核膜是遍布细胞中的“膜系统”的一部分,它的特殊功能之一是把核酸(尤其是DNA)集中在细胞核中。
2.控制细胞核与细胞质之间的信息和物质交换。主要有以下几点。
(1)离子与水分子可以自由通过核膜。但是,核膜对某些离子(如Na+)有一定的屏障作用,这不属于主动运输过程。
(2)单糖、二糖、氨基酸、染料、核苷、核苷酸、鱼精蛋白、组蛋白、RNA酶以及DNA酶等小分子物质,可以自由通过核膜。
(3)大分子和小颗粒物质的交换:高分子化合物如γ球蛋白、清蛋白等进出细胞核要由核孔通过。
3.核膜在染色质(体)的定位和细胞分裂时的作用。
(1)染色质的终末细丝常常连接在核孔上。这有助于解释为什么非常复杂的染色质在异常活跃的细胞核内不致紊乱。
(2)当细胞分裂开始之初,染色体的聚集有可能开始于核膜,然后由外向内发展。在前期或早中期分裂相中,核膜破碎,这些碎片可能加入核膜所附的微管成分,促其生长,从而使所附的染色单体定位并且发生分离。当细胞分裂完成,子细胞核重建,核膜新生或恢复时,它可能有使核仁组成中心定位,趋向中心位置的作用。
4.核膜在细胞核融合时的作用。当卵细胞受精时,精子和卵细胞的核膜可以相互识别并且相互接触,在一个以上的部位相互连结,进而相互融合成一个核。
5.核被膜具有某些生物合成的功能。在外层核膜表面附着核糖体,因此可以进行蛋白质的合成。在核周腔中存在多种结构的蛋白质和酶。核膜也能合成少量膜蛋白、脂质和组蛋白。有人还报道核膜有糖的合成作用。
核仁 核仁是真核细胞间期核中最明显的结构。在光镜下的染过色的细胞内,或者相差显微镜下的活细胞中,或者分离细胞的细胞核内,都容易看到核仁,它通常是单一的或者多个匀质的球形小体。
核仁的大小、形状和数目随生物的种类、细胞类型和细胞代谢状态而变化。蛋白质合成旺盛、活跃生长的细胞,如分泌细胞、卵母细胞,其核仁大,可占总核体积的25%;不具蛋白质合成能力的细胞,如肌肉细胞、休眠的植物细胞,其核仁很小。
在细胞周期过程中,核仁是一个高度动态的结构,在有丝分裂期间表现出周期性的消失与重建。
核仁具有重要功能,它是rRNA合成、加工和核糖体亚单位的装配场所。因此,对核仁结构、动态和功能的研究,不仅为早期细胞学家所密切关注,而且在20世纪60年代发现核仁的重要功能以后,也一直受到各相关领域研究者的高度重视。
染色质和染色体 染色质和染色体的主要成分都是DNA和蛋白质。它们之间的不同,不过是同一物质在间期和分裂期的不同形态表现而已。染色质出现于间期,在光镜下呈颗粒状,不均匀地分布于细胞核中,比较集中于核膜的内表面。由于染色较深,在光镜下常被误认为是核的界膜。染色体出现于分裂期中,呈较粗的柱状和杆状等不同形状,并有基本恒定的数目(因生物的种类不同而异),例如人体细胞有染色体23对,共计46条。染色体是由染色质浓集而成的,内部为紧密状态,呈高度螺旋卷曲的结构。
根据对染色体组成成分的分析,可知它在细胞分裂间期仍然存在而不是消失,只不过这时它的结构呈稀疏和分散状态:有的部分非常稀疏,因而在光镜下看不到;有的部分螺旋盘绕得比较紧密,因而在适当染色后呈颗粒状,这就是染色质。
现在已知染色体与遗传有密切的关系,因为其中所含的DNA是遗传物质。
原核生物和病毒 原核生物包括细菌、蓝藻、放线菌、支原体、立克次体、衣原体等。现将其中几种原核生物和病毒,列表(表2-2)比较如下。
表2-2 几种原核生物和病毒的比较
种类
细菌
支原体
立克次体
衣原体
病毒
直径d/μm
0.50~10.00
0.20~0.25
0.20~0.50
0.20~0.30
<0.25
可见性
光镜下可见
光镜下勉强可见
光镜下可见
光镜下勉强可见
电镜下可见
能否通
过细菌
过滤器
不能
能
不能
能
能
细胞壁
有坚韧的细胞壁
无
与细菌相同
与细菌相同
无细胞结构
繁殖方式
二均分裂
二均分裂
二均分裂
二均分裂
复制
培养方法
人工培养基
人工培养基
宿主细胞
宿主细胞
宿主细胞
核酸种类
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
支原体 它是已知的可以自由生活的最小生物,也是最小的原核细胞。它的突出特点是没有细胞壁。因而细胞柔软,形态多变,具有高度多形性。在电镜下观察支原体细胞,可见具有细胞膜,细胞膜内有核糖体、RNA和环状DNA。支原体广泛存在于土壤、污水、昆虫、脊椎动物及人体内,是动植物和人类的病原菌之一。人的胸膜肺炎、尿道炎、关节炎、老年支气管炎等,以及家禽、家畜的呼吸道疾病等都可能是支原体引起的。现在正在生产抗肺炎支原体的疫苗,并且大规模试验这种疫苗在防治肺炎支原体所致的人类呼吸道疾病的效果。
衣原体 衣原体是专性细胞内寄生物,可以直接侵入宿主细胞,能感染鸟类、哺乳动物及人类。如鹦鹉热衣原体能引起鸟类疾病,有时可传至人体。砂眼衣原体是使人患砂眼的病原体。
立克次体 立克次体是介于细菌与病毒之间,而接近于细菌的一类原核生物。一般呈球状或杆状。也是专性细胞内的寄生物。通常寄生在节肢动物如虱、蜱、螨、蚤等的消化道表皮细胞内,并以节肢动物为媒介传染给人及其他脊椎动物。例如,普氏立克次体,由虱传染给人,引起流行性斑疹伤寒等。
原核细胞 指构成细菌和蓝藻等低等生物体的细胞。它没有真正的细胞核,只有原核或拟核,所含的一个基因带(或染色体),是环状双股单一顺序的脱氧核糖核酸分子,没有组蛋白与之结合;无核仁,缺乏核膜。外层原生质中有70 S核糖体与中间体,缺乏高尔基体、内质网、线粒体和中心体等。转录和转译同时进行,四周质膜内含有呼吸酶。无有丝分裂和减数分裂,脱氧核糖核酸复制后,细胞随即分裂为二。
蓝藻门 旧称蓝绿藻门,藻类植物中最简单、低级的一门。根据近些年来形成的生物分界系统,蓝藻属于原核生物界。但是,蓝藻和原绿藻与植物界又有一些相同之处,故一些文献资料将它们分别归纳为原核藻类中的两个门。藻体是单细胞或群体,不具鞭毛,不产生游动细胞。一部分丝状种类能伸缩或左右摆动。细胞壁缺乏纤维素,由黏肽(含8种氨基酸和二氨基庚二酸以及氨基葡萄糖等)组成,壁外常形成黏性胶质鞘。无真正的细胞核,拟核的组成物质集中在细胞中央,无核膜和核仁,细胞内除含叶绿素和类胡萝卜素外,尚含有藻蓝素,部分种类还含有藻红素。色素不包在质体内,而是分散在细胞质的边缘部分。藻体因所含色素的种类和多寡不同而呈现不同的颜色。储藏物质为蓝藻淀粉。繁殖方式主要是分裂生殖,没有有性生殖。主要分布在含有机质较多的淡水中,部分生活在湿土、岩石、树干上和海洋中,有的同真菌共生形成地衣,或生活在植物体内形成内生植物。少数种类能生活在85 ℃以上的温泉内或终年积雪的极地。
蓝藻细胞模式图 高中生物(必修)课本第一册中的蓝藻细胞模式图,只有5个图注,即拟核、核糖体、细胞壁、细胞膜、细胞质。实际上,蓝藻细胞的结构是比较复杂的,现将其详细结构注释如下图(图2-9)。
图 2-9 蓝藻细胞模式图
原核生物和真核生物的细胞壁
1.细菌细胞的细胞膜外有细胞壁,重量约占细胞干重的10%~20%,其主要成分是肽聚糖。此外,有的细菌的细胞壁还含有胞壁酸和特殊的脂质化合物。
细菌的细胞壁有以下功能。
(1)保护细胞,能承受相当大的压力,如革兰氏阳性菌,可承受2 kPa的压力。还能使细菌细胞不会由于细胞质浓度较高而破裂。
(2)保持细胞的固有形态。
(3)有过滤作用,如相对分子质量大于10 000的物质就不能通过。
(4)可为某些细菌的鞭毛运动提供可靠的支点。
2.藻的细胞壁的主要成分也是肽聚糖等,此外还含有氨基酸和胞壁肽氨基酸。
3.核生物植物细胞的细胞壁是具有一定硬度和弹性的固体结构。其主要成分是纤维素(在初生壁上还含有半纤维素和果胶质),它形成了细胞壁的网状框架。在电子显微镜下可以看到这种框架是由微纤丝系统组成。在完整的壁上,在微纤丝之间的空间,可以由其他物质所填充。
纤维素分子是由8 000~15 000个葡萄糖基(C6H10O5)通过糖苷键相互连接而成的多聚链,链间葡萄糖的羟基之间极易形成氢键。纤维素分子束聚集成为较大的单位——微纤丝,进而再聚集成较粗的纤丝——大纤丝。使得完整的纤维具有高度不溶于水的性质。使细胞壁牢固并具有一定形状。
在细胞的生长分化过程中,细胞壁不仅可以扩展和加厚,并且由细胞质合成的一些物质可以渗入到纤维素的细胞壁框架内,因而改变细胞壁的性质,使细胞壁完成一定的功能。例如,纤维素细胞壁的框架中因添加了木质素而木质化,这就增加了细胞壁的硬度,增强了细胞的支持力量。又如,在细胞壁表面添加了角质(脂质化合物),使角质化的细胞壁透水性降低,增强了细胞壁防止水分损失的作用。栓质化(栓质为脂质物质)的细胞壁,增强了不透水、不透气的性能,增强了保护作用。水稻、小麦、玉米等作物的茎、叶表皮细胞发生硅质化(渗入了二氧化硅),使细胞壁硬度增加,加强了作物茎秆的支持作用,等等。细胞壁上有胞间连丝,这些胞间连丝较多地出现在细胞壁没有加厚的位置上,这有利于细胞间的物质交换。
原核细胞与真核细胞的主要区别 原核细胞与真核细胞的区别,在高中生物(必修)课本第一册中主要提出了在细胞大小、细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核这几方面的明显区别。其实,二者在其他方面还有不少的区别,现列表(表2-3)比较如下:
表 2-3 原核细胞与真核细胞的主要区别
种类
原核细胞
真核细胞
细胞大小
较小(1~10 μm)
较大(10~100 μm)
染色体
一个细胞只有一条DNA,与RNA、蛋白质不联结在一起
一个细胞有几条染色体,DNA与RNA、蛋白质联结在一起
细胞核
无真正的细胞核,只有拟核
有核膜和核仁
细胞器
无线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等
有线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等
内膜系统
简单
复杂
微梁系统
无
有微管和微丝等
细胞分裂
二分体、出芽;无有丝分裂
能进行有丝分裂
转录与翻译
出现在同一时间与地点
转录在核内,翻译在细胞质内
收起
细胞核就是一球,比较小而已。。。。。