摘要:作為大多數(shù)真核細胞的重要組成部分,細胞核承擔著生命遺傳信息傳遞的任務(wù),其對于地球生命的繁衍有著積極的意義。本文以高中生的視角對細胞核進行研究,在分析細胞核結(jié)構(gòu)的同時,從多個方面介紹其功能,以期加深廣大高中生對于細胞核的認識,完善細胞核相關(guān)知識體系。
關(guān)鍵詞:細胞核 結(jié)構(gòu) 功能 研究
在學習生物知識的過程中,我們接觸到了不同類型的細胞,其中細胞核的知識點十分重要。細胞核是真核細胞的重要標志之一,也有一些真核細胞沒有細胞核,如人類血液中成熟的紅細胞等。本文以最為常見的真核細胞中的細胞核為研究對象,通過分析其結(jié)構(gòu)與功能,以加深我們對于細胞核相關(guān)知識的理解。
一、細胞核的結(jié)構(gòu)
細胞核在真核細胞中的體積最大,其結(jié)構(gòu)組成較為簡單,如圖1所示:
由圖可以看出,細胞核的結(jié)構(gòu)可以分為四個部分,分別包括核膜(a)、染色質(zhì)(b)、核仁(c)和核孔(d)。
核膜:核膜是細胞核結(jié)構(gòu)的最外層,分為內(nèi)膜、外膜兩個部分,核膜上分布有間隙均勻的核孔、核糖體等,其中內(nèi)膜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)保證了細胞核結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
染色質(zhì):細胞核中的遺傳物質(zhì)集中位于染色質(zhì)中,在電子顯微鏡下,我們可以在染色質(zhì)中發(fā)現(xiàn)螺旋狀的DNA鏈,其中,人類細胞核中的DNA鏈有23對。
核仁:在細胞核中,當細胞處于間期狀態(tài)時,核仁數(shù)量明顯增加。不同生物類型的核仁各有差異,因此,研究人員能夠根據(jù)細胞核中核仁的形態(tài)、數(shù)量判斷其生物類型。
核孔:該結(jié)構(gòu)與月球上的環(huán)形山極其相似,在細胞膜上呈不規(guī)則分布狀態(tài)。對于大多數(shù)細胞來說,核孔數(shù)量的多少意味著細胞功能的活躍程度,處于分化、分裂過程中的細胞的核孔偏多,一些成熟后的細胞,細胞核上幾乎沒有核孔,如成熟的精子。
二、細胞核的功能
對于細胞核功能的研究,我們需要結(jié)合細胞核的結(jié)構(gòu)進行分析,特殊的結(jié)構(gòu)與細胞核的功能之間有著極其密切的關(guān)系。細胞核承擔著細胞遺傳信息傳遞的重要使命。對于大多數(shù)細胞來說,如果失去了細胞核,那么就意味著失去了維持細胞生存的基礎(chǔ),細胞也會慢慢凋亡,如紅細胞、篩管細胞等。由此可以,我們可以看出細胞核功能的重要性和神秘性。
(一)遺傳物質(zhì)的“拷貝中心”
細胞核中的遺傳物質(zhì)主要集中在染色質(zhì)中,染色質(zhì)也是細胞核最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu),其中含有大量的DNA和蛋白質(zhì)。DNA記錄了生物的所有遺傳信息,當細胞核在分裂的過程中,其信息會等比例“拷貝”。例如,在植物細胞分化期間,其細胞核中染色質(zhì)中的DNA首先進行復制,并在細胞核分裂的過程中平均分布在兩個細胞核的染色質(zhì)中。
細胞核中DNA的復制主要有兩種方式,一種是原核細胞中DNA的單起點復制方式,另一種較為常見的是真核細胞中DNA的多點復制方式。這兩種DNA的復制方式都是在DNA螺旋體的解旋過程中完成的。相比較來說,真核細胞的多點復制效率要遠遠高于原核細胞中DNA的單點復制,這也是真核細胞生物比原核細胞生物高級的主要原因之一。
(二)生命的控制中心
對于人類來說,從一顆受精卵開始,直至在母體內(nèi)分化出不同的器官為止,這是生命的整個成長過程,這一過程與細胞核對遺傳基因的定向使用有著較為密切的聯(lián)系。盡管,每一個細胞核都有一整套的生命遺傳信息,但是,在孕育生命的過程中,細胞多次分裂后會進行下一步分化,在這一過程中,細胞核中的遺傳信息將定向完成轉(zhuǎn)錄、翻譯,繼而形成特定的蛋白質(zhì),使細胞具有特殊的功能,進而分化出特定的組織、器官。
然而,細胞核對生命的控制也存在一定的負面作用,比如一些常見的疾病就與細胞核在生命控制上所出現(xiàn)的錯誤有關(guān)。例如,“鐮刀型細胞貧血癥”,它是一種較為典型的疾病,該疾病是由于控制血紅蛋白分子合成的基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,進而導致紅細胞的外形呈現(xiàn)出異樣的“鐮刀型”,且該疾病為基因突變導致的疾病,沒有較為有效的治療方法。
三、結(jié)語
細胞核是生物知識體系中的重要內(nèi)容之一,也是我們認識生命的基礎(chǔ)。通過了解細胞核的結(jié)構(gòu),我們可以將其與細胞核的功能相結(jié)合,從而使細胞核知識更加形象化。為更好地認識細胞核,高中生應(yīng)在學習基礎(chǔ)知識的同時,積極參加生物實驗活動,豐富個人的生物學知識體系,提升生物綜合素養(yǎng)。
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(作者簡介:趙翊彤,長春市十一高中,高中學歷,研究方向:生物方向。)