师：同学们好，欢迎走进高二生物课堂。今天我们一起复习高中生物，人民教育出版社生物《分子与细胞》第三章第三节“细胞核——系统的控制中心”。同学们从小就听说过孙大圣拔毛变猴的故事吧，如今神话已成现实，而且相关成果还登上了国际权威学术期刊《细胞》的封面。这是因为世界上首例体细胞克隆猴“中中”和“华华”在我国诞生。“中中”和“华华”是如何诞生的呢？我国科学家将猴的体细胞核注入到去核卵母细胞中，经培育得到了克隆猴，克隆猴的性状与供体猴几乎一模一样，可见细胞核的重要性。那细胞核究竟具有什么功能呢？我们通过科学家们的研究资料来进行探究。
资料一，变形虫切割和核移植实验。科学家将变形虫切割成无核和有核的两部分，无核部分不能摄食，对刺激无反应，不会生长分裂；有核的部分能正常生长。如果用显微勾针将变形虫有核部分的核勾出，会发现它的生命活动丧失。但如果及时植入同一种变形虫的核，就会恢复生命活动能力。
师：同学思考一下，从上述资料你可以得出什么结论呢？
生：很显然，我们可以发现细胞核能控制细胞的生命活动。
资料二，伞藻嫁接和核移植实验。伞藻是一种单细胞生物，由帽、柄和假根三部分组成，有伞形帽和菊花形帽两种类型。科学家利用这两种伞藻进行了嫁接实验，同学们一起来看实验过程。经观察，我们发现伞藻的帽是由假根决定的。假根中既有细胞核又有细胞质，那是细胞核决定伞藻的帽，还是细胞质决定呢？科学家进一步进行伞藻的核移植实验，同学们观察。
师：能不能通过资料二说明伞藻的形态结构是取决于细胞核还是细胞质呢？
生：观察这个核移植实验，发现伞藻的帽应该是由细胞核决定。
资料三，蝾螈卵横缢实验。科学家利用头发丝将卵横缢为有核和无核的两部分，有核的部分能够进行分裂分化，而无核的部分不能分裂。等到胚胎发育到16 - 32个细胞的时候，人为地向无核的部分当中挤入一个细胞核，发现这一部分又开始分裂分化，最终这两个胚胎都能发育成功。
师：那么从上可看出细胞核与细胞的分裂分化有什么关系呢？
生：很显然，我们可以观察到细胞核与细胞的分裂分化密切相关，也可以说没有细胞核就没有细胞的分裂分化。
资料四，美西螈核移植实验。科学家利用黑美西螈的胚胎细胞核植入到去核的白美西螈卵母细胞当中，形成重组细胞，培育出子代的美西螈。发现由该细胞培育的子代美西螈的肤色都是黑色。
师：美西螈皮肤的颜色是由细胞核还是细胞质控制的呢？
生：通过这个实验我们很清楚美西螈皮肤的肤色应该是由细胞核控制。
我们刚才描述了克隆猴的诞生，下面我们仔细来看一看。我国科学家利用乙猴的细胞核注入到去核的甲猴的卵母细胞中，经激活培育出早期胚胎，然后植入到丙猴的子宫当中，经培育分娩形成克隆猴。我们发现克隆猴的形态和乙猴几乎一模一样。
师：请同学们结合克隆猴的实例，你认为生物体性状的遗传与细胞核有什么关系呢？
生：克隆猴是由乙猴的细胞核和甲猴的细胞质形成的重组细胞发育形成的。克隆猴所有的细胞都来自重组细胞的分裂，其细胞核中的遗传物质与乙猴的遗传物质相同。克隆猴与乙猴的性状几乎一模一样，我们可以认为生物体性状的遗传主要是由细胞核控制。
师：那么从以上几则资料，我们能够得出细胞核具有什么功能呢？我们来总结一下。变形虫的实验，我们知道了细胞核是细胞生命活动的控制中心；伞藻的实验，我们明白了伞藻的形态结构取决于细胞核；蝾螈卵的实验，我们清楚了没有细胞核，细胞就不能分裂分化；美西螈的实验使我们明白了美西螈皮肤的颜色是由细胞核控制的；克隆猴的诞生使我们揭示出了生物体的性状遗传主要由细胞核控制。我们从单细胞生物变形虫、伞藻，到多细胞生物蝾螈，再到高等哺乳动物克隆猴的相关资料分析，进一步发现细胞核控制着变形虫的生命活动和蝾螈细胞的分裂分化，我们可以得出细胞核控制着细胞的代谢。我们接着看细胞核控制着伞藻帽的遗传、美西螈肤色的遗传和克隆猴性状遗传，我们可以得出细胞核控制着细胞的遗传。即细胞核的功能是细胞核控制着细胞代谢和遗传。因此有人把细胞核比喻为细胞的“大脑”，有人把细胞核又比喻为细胞的控制中心。
师：那么细胞核为什么能够成为细胞的控制中心呢？同学们已经学习了第三章前两节的内容，即细胞膜的结构与功能、细胞器的分工与合作。通过这两节的复习，大家应该已经非常清楚细胞的结构和功能相适应的观点。我们要弄清楚细胞核的功能，即细胞核能控制细胞的代谢和遗传，那么就应该从细胞的结构当中去分析。下面我们一起来回顾一下细胞核的结构。
细胞核外面是核膜，双层膜把核内物质与细胞质分开。核膜上分布有核孔，它实现了核质间频繁的物质交换和信息交流。中间是核仁，与核糖体RNA的合成以及核糖体的形成有关。分布最多的一个结构应该是染色质，细胞核功能的实现与细胞核中的染色质密切相关。下面让我们继续追寻科学家的脚步，来看一看染色质的发现。
1879年，科学家用碱性染料对细胞核进行染色，在光镜下观察发现细胞中有一团物质被染成深色，将其命名为染色质。这是我们在光镜下能看到的细胞核，用渐进观察染色质发现它是由很多串珠状结构聚合在一起形成。用DNA酶处理细胞核发现珠子间连线消失，但珠子还在；用蛋白酶处理，珠子被分解，连线尚在。
师：同学们思考一下，分析资料一，你能说明染色体的组成吗？
生：根据酶的专一性，染色质中应该含有DNA和蛋白质。
师：同学们回忆一下，在《生物2：遗传与进化》这一节，我们学习到染色质中的DNA在转录时会形成信使RNA，故还含有少量的RNA。因此染色质主要是由DNA和蛋白质组成。1888年，科学家发现正在分裂的细胞中染色质在光镜下不成团状，而是一条条圆柱状或杆状的结构，将其称为染色体。细胞分裂结束后，染色体又重新成为染色质状态。经过一个多世纪的研究，人们认识到染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。下面我们来分析一下，细胞分裂时，细胞核解体，染色质高度螺旋化，缩短变粗，成为光镜下清晰可见的圆柱状或杆状的染色体。细胞分裂结束时，染色体解螺旋，重新成为细丝状的染色质，被包围在新形成的细胞核里。因此染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。
师：同学们思考一下，这两种不同的状态对于细胞的生命活动有什么意义呢？
生：回忆《生物1：分子与细胞》的相关知识，我们了解到高度螺旋状的染色体有利于在细胞分裂过程中移动并平均分配到子细胞中，保证亲代细胞在遗传上的一致性。而细丝状的染色质有利于DNA完成复制和转录等生理活动。
资料三，如果人体内每一个体细胞的DNA伸展开来，总长度可达2米，而人体的细胞核直径只有5 - 8微米，这相当于一个网球内包含有20千米长的细线。
师：同学们分析资料三，你能说出细胞核为什么是细胞代谢和遗传的控制中心吗？我们一起再来通过这个模式图进行分析。
生：从资料三我们了解到，人体细胞核虽然很小，只有5 - 8微米，但是其染色质中有大量的遗传物质DNA，携带了细胞几乎所有的遗传信息。就像细胞生命活动蓝图，细胞依据这个蓝图通过转录、翻译合成相应的结构蛋白和一系列的酶，进行物质合成、能量转化和信息的交流，进而完成细胞的生长、发育、衰老和凋亡。比方说我们在第六章学习细胞凋亡的时候有与凋亡相关基因的表达，完成细胞的凋亡。正是由于这张蓝图通过染色质载体储藏在细胞核中，细胞核又成为了细胞的遗传信息库，才具有控制细胞代谢的功能。细胞同样依据这个蓝图通过复制进行细胞分裂，完成亲子代的传递，保证了亲代细胞在遗传性状上的一致性。因此对细胞核的功能比较全面的阐述应该是：正是由于细胞核是遗传信息库，所以细胞核才能成为细胞代谢和遗传的控制中心。