深度读：高中生物学新教材—10

今天读书内容：细胞核的结构和功能。

1

问题探讨

新教材此处用克隆牛的例子，代替了现行教材中细胞核的直接设问。克隆牛的例子更利于激发学生兴趣，提高学生在教学中的参与度。

2

细胞核的功能

2.1分析归纳概括得出细胞核的功能

细胞核的功能是通过四个资料归纳出来的，四个资料的例子对于学生来说形象，具体，很容易将学生吸引到课堂讨论中去。通过思考与讨论的问题，引发学生思考，最终由学生归纳出细胞核的功能：细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心。

2.2要不要重点分析实验设计

听过不少节细胞核，有些老师在上课时分析了四个资料中的实验设计，但是无一例外，他们/她们这一节课都没有正常完成教学内容。教师用书这一节课的参考课时只是1课时，1个课时能做的事情有限，应该强调这一节的主题“细胞核的结构和功能”。

另外分析实验探究，个人觉得除了特别经典的实验，还是应该以学生亲自参与的实验为主。将探究置于真实的情境下，才能更好培养学生的科学素养和解决实际问题的能力。

2.3伞藻实验的逻辑

伞藻的伞帽很容易脱落，脱落之后还能长出和原来一样的伞帽，据此可以推测：伞帽形状是由假根+伞柄控制的。伞帽形状到底是假根还是伞柄控制的呢？嫁接实验表明：伞帽形状是由假根控制的。假根中有细胞核，是细胞核起控制作用？还是假根中细胞核之外的细胞质起控制作用呢？核移植实验说明细胞核起控制作用。将逻辑关系理清楚，可以避免直接呈现完整实验所带来的生硬感。

实际上，伞藻核移植实验中，最初长出的伞帽是混合型的（嫁接实验也有类似情况），也就是介于伞形帽和菊花帽之间。实验时需要将最初长出的伞帽去除，然后才能得到和教材图示一样的结果。出现这种现象的原因是这样的：伞帽的形状虽然受细胞核控制，但是细胞质中原来已经转录的RNA会继续发挥作用，直到原来的mRNA被降解，细胞核才能获得完整的控制权。这个实验的真实情况可以留到必修二让学生思考。

2.4控制代谢还是控制遗传？

很多教辅区分了教材呈现的四个资料，到底体现了细胞核对代谢的控制？还是体现了细胞核对遗传的控制？我个人的观点：细胞代谢是受遗传控制的，反过来遗传要通过细胞代谢表现出来，两者密不可分。此处只需要让学生明确细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心即可。限于篇幅，仅分析资料1和资料2。

资料1美西螈的肤色是由细胞核控制的，同时由资料1可知美西螈皮肤颜色和表皮细胞内黑色素密切相关，能合成黑色素表现为黑色，否则表现为白色。黑色素合成则属于细胞代谢的范畴，这里我们能够看到细胞核控制肤色的遗传实际上是通过细胞代谢来实现的。

资料2细胞核控制细胞的分裂和分化。这个例子中，蝾螈早期卵裂一方面保证了亲子代细胞在遗传上的一致性；另一方面，完成细胞分裂过程需要细胞代谢为基础。胚胎阶段通过开关不同的基因来实现细胞分化，这体现了遗传的决定性作用；分化的细胞依靠特异的蛋白质执行特定的功能，这属于细胞代谢的范畴。

3

细胞核的结构

3.1细胞核是遗传信息库，是细胞遗传和代谢的控制中心

细胞核能控制细胞代谢和遗传是因为细胞核中含有遗传信息。遗传信息就像细胞生命活动的蓝图，细胞依据这个蓝图描绘细胞代谢的过程。细胞分裂时，遗传信息也会从亲代细胞传递给子细胞，保证了亲子代细胞在遗传性状上的一致性。

我们已经学习过遗传信息储存在DNA分子中，而DNA主要存在于细胞核中，因此细胞核是遗传信息库。正是由于细胞核储存有遗传信息，细胞核才是细胞代谢和遗传的控制中心。

3.2细胞核的结构与功能相适应

核细胞中DNA和蛋白质等紧密结合形成染色质。细胞分裂时，染色质高度螺旋化形成圆柱状或杆状的染色体，与一堆散乱的（实际上还是有序的）染色质相比，染色体的形态更有利于细胞分裂时遗传信息的平均分配。细胞分裂结束后，染色体解螺旋形成染色质，染色质的形态更有利于遗传信息这一“蓝图”的实现（实际为遗传信息的表达）。

(图片来源：https://socratic.org/questions/56116c7e11ef6b17032ddc8b）

真核细胞的细胞核被核膜包裹着，从而将细胞质和细胞核分开，这有利于实现核质之间的分工，让细胞质专注于细胞代谢，细胞核则主要作为控制中心存在。细胞核发出指令控制细胞质中的代谢过程，同样细胞代谢的结果也需要及时反馈给细胞核，因此核质之间要频繁地进行物质交换和信息交流，这是通过核孔来实现的。

细胞核中还有一个比较重要的结构——核仁。核仁一方面负责rRNA的合成。另一方面，细胞核发出指令分子（实际为mRNA）经核孔进入细胞质，指令分子指导合成的核糖体蛋白再经核孔进入细胞核，在核仁处与rRNA一起组装成核糖体的大亚基和小亚基，随后大小亚基经由核孔运出至细胞质，在蛋白质合成时发挥作用。

4

建构模型

本节安排了“尝试制作真核细胞的三维结构模型”的探究活动，这是课标建议的。在本章第一节中教材已经安排了“利用废旧物品制作生物膜模型”的活动，通过这一活动，学生对模型建构已经有了一定的感性认识。在此基础上，教材本节专门介绍了科学方法“建构模型”，力图提升学生对模型研究方法的认识，进而在理论指导下完成真核细胞三维结构模型的制作。我校每年都开展这一活动，活动要点就是要求学生尽量从科学性上去考虑如何建构模型，同时兼顾美观、经济。学生参与活动的积极性很高，通过模型建构能帮助学生更好地认识细胞结构，体验模型建构在学习中的作用，还能提高学生的动手能力和协作精神。

5

建构概念，发展素养，重视实践

本节要求学生能“阐明遗传信息主要储存在细胞核中”。通过细胞核结构的介绍，让学生明确细胞核是遗传信息库，细胞核正是通过其中的遗传信息来实现对细胞代谢和遗传的控制。

本节安排了“尝试制作真核细胞的三维结构模型”的探究实践活动，还设计了建构模型的科学方法栏目，从理论和实践两个方面落实“模型与建模”的科学思维方法。

除了在教材正文强调细胞核的结构和功能相适应，结构和功能观还在课后练习题中有所体现，如“控制细胞器进行物质合成、能量转换等的指令，主要通过核孔送到细胞质（√）”，染色体和染色质“两种不同的状态对于细胞的生命活动有什么意义？”

课后的“生物科技进展”部分介绍了世界首例体细胞克隆猴的诞生，这是我国科学研究中的重大贡献，对学生有正面的积极影响。这部分介绍的最后引出克隆人这一社会热点话题，与课后练习题中“找出不支持克隆人的证据”一道，引导学生关注社会议题并根据所学知识做出理性的解释和判断。