细胞核的组成物质简介

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，由基本平行的内膜、外膜两层膜构成。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。 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。 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酶类等无机成分；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仍在研究中。

你好,

核仁的化学组成是不恒定的，是依细胞的类型和生理状态而异的。但一般来讲，核仁都含有三种主要成分：DNA、RNA和蛋白质。

核仁的显微结构是匀质的球体，其中含有液泡和各种内含物。它的亚显微结构主要分两个区城，即颗粒区和纤丝区。颗粒区位于核仁边缘，其中含有直径为15～20纳米的颗粒，它是细胞质核糖体的前体，纤丝区中含有直径为10纳米的纤丝，由核糖核蛋白组成，为颗粒区的前体，这些纤丝包埋在无定形的蛋白质中。在颗粒区和纤丝区中可找到染色质。核仁周围没有膜的包围。

但核仁的功能却是相同的。

（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01～05 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。

拟核成分包括核粒子，中子以及质子，详细介绍如下：

一、组成：

核粒子是构成原子核的基本组成部分，主要包括质子和中子。质子带正电，质量与氢原子核中的质子相同，中子是电中性的，质量略大于质子。

中子是一种电中性的粒子，没有电荷，相对于质子而言较重。在核反应中中子常常扮演着非常重要的角色，与质子的质量相当。

质子是带正电的核粒子，质子的质量与氢原子核中的质子相同，质子带有正电荷，拟核是指核反应过程中的不完全核反应，产生了一系列的核粒子中子和质子。这些成分在核反应中起到了重要的作用，影响着核反应的进行和结果。拟核成分的具体组成取决于不同的核反应过程和所涉及的核素。

二、核反应中的拟核成分：

在核裂变反应中，拟核成分主要包括裂变产物中子和质子，裂变产物是由裂变过程中产生的两个新原子核组成，其质量和电荷数与裂变前的原子核有关，同时在裂变反应中，通常会释放出中子和质子。

在核聚变反应中，拟核成分主要包括聚变产物中子和质子，聚变产物是由聚变过程中产生的新原子核组成，其质量和电荷数与参与聚变的原子核有关。聚变反应中通常伴随着中子和质子的释放。

三、总结：

拟核是指核反应过程中发生的不完全核反应，其中成分包括核粒子中子和质子，核粒子是构成原子核的基本组成部分，包括质子和中子。中子是电中性的，质量较大，质子带正电，质量与中子相当。

在核反应中，拟核成分的具体组成取决于不同的核反应过程和所涉及的核素，了解拟核的成分有助于深入理解核反应的过程和特性。

拟核的基本组成单位

拟核是原核生物内-条双链环状DNA，不结合或很少结合组蛋白，所以主要成分就是DNA。存在于原核生物，是没有由核膜包被的细胞核，也没有染色体，只有一个位于形状不规则且边界不明显区域的环形DNA分子，内含遗传物质。里面的核酸为双股螺旋形式的环状DNA，具同时具有多个相同的复制品。

拟核也称核区(nuclear region)、核体(nuclear body)或染色质体(chromatin body)。存在于原核生物，是没有由核膜包被的细胞核，也没有染色体，只有一个位于形状不规则且边界不明显区域的环形DNA分子，内含遗传物质。里面的核酸为双股螺旋形式的环状DNA，且同时具有多个相同的复制品。

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。尽管细胞核的形状有多种多样，但是它的基本结构却大致相同，即主要是由核被膜、染色质、核仁和核骨架构成。

核膜由两层单位膜组成，把核与细胞质隔开，两层膜的中间为空隙，叫核周腔。膜上有穿孔，占膜面积的8%以上。

核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。

染色质：染色质是真核细胞的间期核中DNA，组蛋白，非组蛋白蛋白质以及少量RNA所组成的一串念珠状复合体。是细胞间期遗传物质存在的形成。易被碱性物质着色。

核液：是核内没有明显结构的基质。

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。

从其结构，我们可以得出细胞核的功能：控制细胞的遗传，生和长和发育。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。

1、核被膜（nuclear envelope）

核被膜（包括核孔复合体）是真核细胞中普遍存在的结构，它们不仅是细胞质和细胞核的界限，而且还控制着核、质之间物质和信息交流。核被膜是双层膜，膜厚约7～8nm，膜间为宽10～50nm的核周腔(perinuclear space)。

核被膜可分为三个区域：

— 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。

核纤层是紧贴核内膜的一层厚度为20～50nm的纤维蛋白片层或纤维网络，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。

2、染色体和染色质

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。

染色质的主要成分：DNA、蛋白质（组蛋白、非组蛋白）、少量RNA。蛋白质有祖蛋白和非祖蛋白，组蛋白（histones）富含lys,Arg,碱性，能和带负电荷的DNA结合，分为H1, H2A, H2B, H3, H4五种；非组蛋白是参与DNA复制和转录的酶。

染色质的结构单体为核小体，直径约10nm，相邻以15～25nm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。

3、核仁

细胞核中圆形或椭圆形的颗粒状结构，没有外膜，在蛋白质合成旺盛的细胞，常有较大或多个核仁，核仁富含蛋白质和RNA分子。核仁由颗粒组分，纤维中心和致密纤维组分三大部分组成。核仁组成成分包括rRNA，rDNA和核糖核蛋白。核仁是rRNA基因存储，rRNA合成加工以及核糖体亚单位的装配场所。

核仁组织区(nucleolus organizer region)：即rRNA序列区，它与细胞间期核仁形成有关，构成核仁的某一个或几个特定染色体片断。这一片段的DNA转录为rRNA, rRNA所在处。

4、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。

很多类型细胞的核仁是由核仁丝组成的网织状结构，其中空隙填充着无定型基质。在电子显微镜下观察,核仁丝是由紧密交织的、5纳米的纤丝所组成，其间散在着15～20纳米直径的致密颗粒。核仁区周缘的一部分围绕着核仁相随染色质（图1）。核仁相随染色质是异染色质，但其中一部分以襻的形式伸展到核仁内部的是常染色质。以上三种成分所组成的三维结构，即使在同一个细胞中也会因其生理状态不同而发生改变。许多证据表明，核仁纤丝含有颗粒成分的前体。例如，用放射自显术结合生化分析的结果,表明为rRNA编码的基因(rDNA)的最初产物(45S RNA)首先出现于纤丝成分，随后在核仁内被加工，然后才能定位在颗粒成分。用电子显微镜三维重建技术发现许多细胞的核仁与核膜存在直接或间接的连接。间接连接包括与核膜的多种衍生结构，如环形片层、核芽、核通道和核内小管等的连接。上述现象特别易见于生长旺盛的细胞，因此可能有利于加速细胞质与核仁物质的交换。