撰文|生物学记录
细胞核(nucleus)是真核细胞内最大、最重要的细胞结构,是细胞遗传与代谢的调控中心,是真核细胞区别于原核细胞最显著的标志之一(极少数真核细胞无细胞核,如哺乳动物的成熟的红细胞,高等植物成熟的筛管细胞等)。(初中老教材、高中教材或一些国外教材认为细胞核不是细胞器,大学细胞生物学则认为是细胞器,这里以大学教材为准),它主要由核膜(nuclear membrane)、染色质(chromatin)、核仁(nucleolus)、核基质(nuclear matrix)等组成。目录1简介
2发现史
3定义
4介绍分布形态大小数目
5组成物质前沿
核被膜染色质核仁核基质
6区别简述
7核骨架
8功能
9作用的发现
10起源
简介细胞核是细胞内遗传信息的储存、复制和转录的主要场所。它是英国科学家布朗于1831年发现并命名的。大多呈球形或椭圆形。通常一个,也有两个或多个的。借双层多孔的核腊与细胞质分隔。核内含有核液、染色质(或染色体)和核仁。
细胞核是存在于真核细胞中的封闭式膜状胞器,内部含有细胞中大多数的遗传物质,也就是DNA。这些DNA与多种蛋白质,如组织蛋白复合形成染色质。而染色质在细胞分裂时,会浓缩形成染色体,其中所含的所有基因合称为核基因。细胞核的作用,是维持基因的完整性,并借由调节基因表现来影响细胞活动。
细胞核的主要构造为核膜,是一种将细胞核完全包覆的双层膜,可使膜内物质与细胞质、以及具有细胞骨架功能的网状结构核纤层分隔开来。由于多数分子无法直接穿透核膜,因此需要核孔作为物质的进出通道。这些孔洞可让小分子与离子自由通透;而如蛋白质般较大的分子,则需要载体蛋白的帮助才能通过。核运输是细胞中最重要的功能;基因表现与染色体的保存,皆有赖于核孔上所进行的输送作用。
细胞核内不含有任何其他膜状的结构,但也并非完全均匀,其中存在许多由特殊蛋白质、RNA以及DNA所复合而成的次核体。而其中受理解最透彻的是核仁,此结构主要参与核内RNA 的合成。RNA是核糖体的主要成分。核糖体在核仁中产出之后,会进入细胞质进行mRNA的转译。
发现史细胞核是最早发现的细胞器,由弗朗兹·鲍尔(Franz Andreas Bauer)在1802年对其进行最早的描述。到了1831年,苏格兰植物学家罗伯特·布朗又在伦敦林奈学会的演讲中,对细胞核做了更为详细的叙述。布朗以显微镜观察兰花时,发现花朵外层细胞有一些不透光的区域,并称其为“areola”或“nucleus”。不过他并未提出这些构造可能的功用。马蒂亚斯·许莱登在1838年提出一项观点,认为细胞核能够生成细胞,并称这些细胞核为“细胞形成核”(Cytoblast)。他也表示自己发现了组成于“细胞形成核”周围的新细胞。不过弗朗兹·迈恩对此观念强烈反对,他认为细胞是经由分裂而增殖,并认为许多细胞并没有细胞核。由细胞形成核作用重新生成细胞的观念,与罗伯特·雷马克及鲁道夫·菲尔绍的观点冲突,他们认为细胞是单独由细胞所生成。至此,细胞核的机能仍未明了。
在1876到1878年间,奥斯卡·赫特维希的数份有关海胆卵细胞受精作用的研究显示,精子的细胞核会进到卵子的内部,并与卵子细胞核融合。首度阐释了生物个体由单一有核细胞发育而成的可能性。这与恩斯特·海克尔的理论不同,海克尔认为物种会在胚胎发育时期重演其种系发生历程,其中包括从原始且缺乏结构的黏液状“无核裂卵”(Monerula),一直到有核细胞产生之间的过程。因此精细胞核在受精作用中的必要性受到了漫长的争论。赫特维希后来又在其他动物的细胞,包括两栖类与软体动物中确认了他的观察结果。
而爱德华·施特拉斯布格也从植物得到相同结论。这些结果显示了细胞核在遗传上的重要性。1873年,奥古斯特·魏斯曼提出了一项观点,认为母系与父系生殖细胞在遗传上具有相等的影响力。到了20世纪初,有丝分裂得到了观察,而孟德尔定律也重新见世,这时候细胞核在携带遗传讯息上的重要性已逐渐明朗。
定义
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。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,主要由核被膜、染色质、核骨架、核仁及核体组成。
介绍分布
绝大多数真核生物细胞中;
(1)原核细胞中没有真正的细胞核(称为拟核);
(2)有的真核细胞中也没有细胞核,如哺乳动物的成熟的红细胞,高等植物成熟的筛管细胞等极少数的细胞。
形态大多呈球形或卵
圆形,但也随物种和细胞类型不同而有很大变化。
大小
核的大小依物种不同而有所变化,例如:高等动物细胞核直径一般在5~10微米,高等植物细胞核直径一般在5~20微米,低等植物细胞核直径一般在1~4微米。
数目
一般一个:大多数生物体细胞中都是一个;
有的没有:哺乳动物成熟的红细胞,被子植物筛管细胞;
有的多个:植物个体发育过程中的多数胚乳核,草履虫等原生动物;
人的骨胳肌中的细胞核可达数百个。
组成物质前言
在HE染色切片上,细胞核以其强嗜碱性而成为细胞内最醒目的结构。由于它含有DNA--遗传信息,因此,借DNA复制与选择性转录,细胞核成为细胞增殖、分化、代谢等活动中关键环节之一。人体绝大多数种类的细胞具有单个细胞核,少数无核、双核或多核。核的形态在细胞周期各阶段不同,间期核的形态在不同细胞亦相差甚远,但其结构都包括核被膜,染色质,核仁与核基质四部。