微亚讲座--每周读点植物学

       WEEK 10：植物细胞的组成（七）细胞核

       细胞核是细胞中最重要的结构，是负责调节细胞代谢、生长和分化、控制细胞遗传和发育的特殊的细胞器。作为植物细胞的大脑，每个植物细胞通常都有一个细胞核，当然，一些特殊细胞成熟后没有细胞核，如筛分子。人体的红细胞成熟以后也没有细胞核，这一点，植物和动物有相似之处，但植物细胞中很少看到多细胞核，但在肝实质细胞中常见多细胞核，这与动物细胞有较大的不同。

       植物细胞核常呈近球形、卵圆形。在幼嫩细胞中，核位于细胞中央，约占细胞体积的一半，直径为7-9 μm；在成熟细胞中，由于大液泡的形成，细胞核被挤向靠近壁的部位，其直径约为35-50 μm，但相对体积却比幼龄细胞的小的多。

       细胞核是遗传物质的主要储存场所，除了细胞核以外，我们知道植物还有另外两个地方具有遗传物质。这两个地方，前面都有提到，它们就是质体和线粒体。质体的基因组包含大约100个基因，线粒体基因组约有40个或更少，而核基因组达到26000（拟南芥）到45550个(毛杨)左右。

图1. 在洋葱的根尖分生区细胞中，通过染色之后，我们可以发现中央位置的细胞核。

图2. 透射电镜下的洋葱根尖分生区细胞，可见细胞核占据中央大部分位置。

       细胞核由核仁、核质、核膜三部分组成。核质中含有染色体与核液。

图3. 细胞核结构模式图

       在蛋白质合成较旺盛的细胞中，细胞核通常包含一个大的核仁，这是细胞核内参与核糖体合成的一个子结构。核仁是核糖体前体(rRNA和输入蛋白)的生产中心，前体通过核孔后，获得剩余的蛋白质，成为全尺寸和成熟的核糖体。

图4. 左图. 细胞核与核仁；右图. 核膜

图5. 核孔复合体

       细胞核由双层膜包围，上面有许多穿孔的核孔。核孔是RNA和蛋白质交换的通道。它并不是我们想象的只是一个孔洞，实际上是由复杂的蛋白质复合体组成，跨越两层膜，选择性地调节分子进出细胞核的运输，看上去就和篮球的球框一样。

       染色质是由DNA、组蛋白、非组蛋白和RNA组成的复合体。DNA或许你耳熟能详，但组蛋白是什么呢？非组蛋白有是啥？其实，组蛋白就是能和DNA特异的结合在一起，构成核小体，再组装成染色体，打个比方，如果DNA是佛珠上的一条细线，那么组蛋白就相当于是珠子。非组蛋白就是细胞核内除了组蛋白的蛋白质。在间期核时，染色质是呈丝状分散在核液中；有丝分裂时，则凝集成为丝状或棒状，即染色体。因此，染色质和染色体是同一物质在细胞周期的不同时期表现出的不同形态。

       核液是细胞核的基质部分，染色质和核仁悬浮在其中。核液中含有水、蛋白质、RNA和酶等物质，它为细胞核行使各种功能提供了有利环境。

       由于遗传物质主要集中在核内，因此，细胞核的功能是贮存和复制DNA，控制细胞的遗传；同时，通过决定蛋白质的合成，控制细胞的一系列生命活动。在细胞核中形成了蛋白质合成的重要工具核糖体，那么核糖体的结构是怎样的？它是怎么合成蛋白质的，我们下期揭晓。

1 《植物学》张爱芹

2 《植物生理学》Lincoln Taiz 宋纯鹏 译

3 《Plant Anatomy》 Richard Crang

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下期预览：植物细胞的组成（八）核糖体