細胞核的作用

高中生物新教材“細胞核的結構和功能”解讀

1問題探討

新教材此處用克隆牛的例子，代替了現行教材中細胞核的直接設問。克

隆牛的例子更利于激發學生興趣，提高學生在教學中的參與度。

2細胞核的功能2.1分析歸納概括得出細胞核的功能

細胞核的功能是通過四個資料歸納出來的，四個資料的例子對于學生來

說形象，具體，很容易將學生吸引到課堂討論中去。通過思考與討論的問

題，引發學生思考，最終由學生歸納出細胞核的功能：細胞核是細胞遺傳

和代謝的控制中心。

2.2要不要重點分析實驗設計聽過不少節細胞核，有些老師在上課時分析了

四個資料中的實驗設計，但是無一例外，他們/她們這一節課都沒有正常完成教

學內容。教師用書這一節課的參考課時只是1課時，1個課時能做的事情有限，

應該強調這一節的主題“細胞核的結構和功能”。

另外分析實驗探究，個人覺得除了特別經典的實驗，還是應該以學生親

自參與的實驗為主。將探究置于真實的情境下，才能更好培養學生的科學

素養和解決實際問題的能力。

2.3傘藻實驗的邏輯

傘藻的傘帽很容易脫落，脫落之后還能長出和原來一樣的傘帽，據此可

以推測：傘帽形狀是由假根+傘柄控制的。傘帽形狀到底是假根還是傘柄控

制的呢？嫁接實驗表明：傘帽形狀是由假根控制的。假根中有細胞核，是

細胞核起控制作用？還是假根中細胞核之外的細胞質起控制作用呢？核移

植實驗說明細胞核起控制作用。將邏輯關系理清楚，可以避免直接呈現完

整實驗所帶來的生硬感。

實際上，傘藻核移植實驗中，最初長出的傘帽是混合型的（嫁接實驗也

有類似情況），也就是介于傘形帽和菊花帽之間。實驗時需要將最初長出

的傘帽去除，然后才能得到和教材圖示一樣的結果。出現這種現象的原因

是這樣的：傘帽的形狀雖然受細胞核控制，但是細胞質中原來已經轉錄的

RNA會繼續發揮作用，直到原來的mRNA被降解，細胞核才能獲得完整的控

制權。這個實驗的真實情況可以留到必修二讓學生思考。

2.4控制代謝還是控制遺傳？

很多教輔區分了教材呈現的四個資料，到底體現了細胞核對代謝的控

制？還是體現了細胞核對遺傳的控制？我個人的觀點：細胞代謝是受遺傳

控制的，反過來遺傳要通過細胞代謝表現出來，兩者密不可分。此處只需

要讓學生明確細胞核是細胞遺傳和代謝的控制中心即可。限于篇幅，僅分

析資料1和資料2。

資料1美西螈的膚色是由細胞核控制的，同時由資料1可知美西螈皮膚

顏色和表皮細胞內黑色素密切相關，能合成黑色素表現為黑色，否則表現

為白色。黑色素合成則屬于細胞代謝的范疇，這里我們能夠看到細胞核控

制膚色的遺傳實際上是通過細胞代謝來實現的。

資料2細胞核控制細胞的分裂和分化。這個例子中，蠑螈早期卵裂一方

面保證了親子代細胞在遺傳上的一致性；另一方面，完成細胞分裂過程需

要細胞代謝為基礎。胚胎階段通過開關不同的基因來實現細胞分化，這體

現了遺傳的決定性作用；分化的細胞依靠特異的蛋白質執行特定的功能，

這屬于細胞代謝的范疇。

3細胞核的結構

3.1細胞核是遺傳信息庫，是細胞遺傳和代謝的控制中心

細胞核能控制細胞代謝和遺傳是因為細胞核中含有遺傳信息。遺傳信息

就像細胞生命活動的藍圖，細胞依據這個藍圖描繪細胞代謝的過程。細胞

分裂時，遺傳信息也會從親代細胞傳遞給子細胞，保證了親子代細胞在遺

傳性狀上的一致性。

我們已經學習過遺傳信息儲存在DNA分子中，而DNA主要存在于細胞核

中，因此細胞核是遺傳信息庫。正是由于細胞核儲存有遺傳信息，細胞核

才是細胞代謝和遺傳的控制中心。

3.2細胞核的結構與功能相適應核細胞中DNA和蛋白質等緊密結合形成染色質。

細胞分裂時，染色質高度螺旋化形成圓柱狀或桿狀的染色體，與一堆散亂的（實

際上還是有序的）染色質相比，染色體的形態更有利于細胞分裂時遺傳信息的平

均分配。細胞分裂結束后，染色體解螺旋形成染色質，染色質的形態更有利于遺

傳信息這一“藍圖”的實現（實際為遺傳信息的表達）。

真核細胞的細胞核被核膜包裹著，從而將細胞質和細胞核分開，這有利

于實現核質之間的分工，讓細胞質專注于細胞代謝，細胞核則主要作為控

制中心存在。細胞核發出指令控制細胞質中的代謝過程，同樣細胞代謝的

結果也需要及時反饋給細胞核，因此核質之間要頻繁地進行物質交換和信

息交流，這是通過核孔來實現的。

細胞核中還有一個比較重要的結構——核仁。核仁一方面負責rRNA的

合成。另一方面，細胞核發出指令分子（實際為mRNA）經核孔進入細胞質，

指令分子指導合成的核糖體蛋白再經核孔進入細胞核，在核仁處與rRNA一

起組裝成核糖體的大亞基和小亞基，隨后大小亞基經由核孔運出至細胞質，

在蛋白質合成時發揮作用。

4建構模型

本節安排了“嘗試制作真核細胞的三維結構模型”的探究活動，這是課

標建議的。在本章第一節中教材已經安排了“利用廢舊物品制作生物膜模

型”的活動，通過這一活動，學生對模型建構已經有了一定的感性認識。

在此基礎上，教材本節專門介紹了科學方法“建構模型”，力圖提升學生

對模型研究方法的認識，進而在理論指導下完成真核細胞三維結構模型的

制作。我校每年都開展這一活動，活動要點就是要求學生盡量從科學性上

去考慮如何建構模型，同時兼顧美觀、經濟。學生參與活動的積極性很高，

通過模型建構能幫助學生更好地認識細胞結構，體驗模型建構在學習中的

作用，還能提高學生的動手能力和協作精神。

5建構概念，發展素養，重視實踐

本節要求學生能“闡明遺傳信息主要儲存在細胞核中”。通過細胞核結

構的介紹，讓學生明確細胞核是遺傳信息庫，細胞核正是通過其中的遺傳

信息來實現對細胞代謝和遺傳的控制。

本節安排了“嘗試制作真核細胞的三維結構模型”的探究實踐活動，還

設計了建構模型的科學方法欄目，從理論和實踐兩個方面落實“模型與建

模”的科學思維方法。

除了在教材正文強調細胞核的結構和功能相適應，結構和功能觀還在課

后練習題中有所體現，如“控制細胞器進行物質合成、能量轉換等的指令，

主要通過核孔送到細胞質（√）”，染色體和染色質“兩種不同的狀態對

于細胞的生命活動有什么意義？”

課后的“生物科技進展”部分介紹了世界首例體細胞克隆猴的誕生，這

是我國科學研究中的重大貢獻，對學生有正面的積極影響。這部分介紹的

最后引出克隆人這一社會熱點話題，與課后練習題中“找出不支持克隆人

的證據”一道，引導學生關注社會議題并根據所學知識做出理性的解釋和

判斷。