本文涵盖了
什么是细胞核?
细胞核是一种特殊的细胞器，包含有多孔的双层膜。细胞核的主要功能是控制细胞活动，并将遗传信息传递给下一代。这就是为什么我们称细胞核为细胞的大脑。
【本图】细胞核图及其结构。
细胞核由有孔(核孔)的双层核膜、DNA、核仁(核糖体合成部位，复数:核仁)、核质(类似于细胞的细胞质)和核基质(类似于细胞骨架的支撑结构)。
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细胞核是区分真核细胞(包括所有动物和植物)与原核细胞(细菌和古生菌)的一个关键特征。开云体育网址细胞核(细胞核)以DNA的形式储存了细胞的大部分遗传信息，尽管线粒体也含有它们自己的DNA，相对于细胞核的比例非常小。相比之下，原核细胞的DNA位于细菌的细胞质中，没有任何膜结合的细胞器。
[在图中]真核细胞vs .原核细胞．
真核细胞的dna存在于细胞核中，而原核细胞的dna则自由分布在细胞质中。
细胞核结构细胞核的结构
核膜的双膜系统(外膜和内膜)是通过下面的透射电镜图像发现的。你们可以看到核膜之间有一些间隙;这些是核孔，就像通道一样，允许rna等分子在细胞核和细胞质之间运输。
核膜旁边较暗的区域是异染色质，这是一种紧密排列的DNA。位于紧密排列的DNA中的基因在其转录中较不活跃。少表示)。相比之下，位于常染色质中的基因，在电子显微镜图像中是较浅的区域，在转录中更活跃。
[在这个图中］原子核的透射电子显微图像。
随着电子显微镜的发现，我们现在知道核膜是一个双层膜。细胞核内较暗区域的球状结构是核仁，核糖体就是在这里产生的。
图片来源:修改自https://www.stolaf.edu/people/giannini/cell/nuc.htm
细胞核位于细胞的什么位置?一个细胞中有多少个细胞核?
在动物细胞中，细胞核通常位于细胞的中心区域。相比之下，植物细胞的细胞核位于细胞的一侧。由于植物细胞中的大液泡占据了很大的体积，细胞核被挤压到外围。
大多数细胞只有一个细胞核;然而，也有一些例外。例如，我们的红细胞根本就没有细胞核。我们的骨骼肌有许多核，因为许多成肌细胞(婴儿肌肉细胞)融合在一起形成长肌肉纤维。
[图中]多核骨骼肌。
生物学上也有很多例外!!
草履虫是一种单细胞生物，有两个核，一个微核,和一个大核．的微核是二倍体，含有草履虫的全部DNA。这种DNA在繁殖过程中代代相传。
相比之下，大核含有来自微核的DNA子集。这些DNA片段是从微核复制的，因为它们携带着草履虫经常需要的基因。宏核中的基因被主动转录成mRNA，然后翻译成蛋白质。大核是多倍体，每条染色体包含多个拷贝，有时多达800个拷贝。
[图中]草履虫的双核．
在光学显微镜下可以看到宏核和微核(左图)。右边的图片是一个卡通插图。
图片来源:MDPI
细胞核的生物学功能是什么?
细胞核的主要功能是使存储遗传信息(DNA)，将这些信息精确地传递给它的子细胞细胞分裂通过控制来协调整个活动基因表达和蛋白质合成．
没有细胞核的细胞能存活吗?不，细胞需要合成蛋白质来维持其活动和功能。没有细胞核，蛋白质合成就会一团糟。
调节基因表达和蛋白质合成
我们的基因在DNA中被写成遗传密码(A, T, G, C)。基因是制造蛋白质的蓝图。从基因中制造蛋白质有两个步骤。首先，在细胞核内，一个以按摩rna (mRNAs)的形式复制特定基因的过程，称为转录。然后，这些mrna被输出到细胞核外的细胞质中，用于核糖体制造蛋白质/多肽。
【图中】基因表达过程．
从基因到蛋白质有两个步骤，转录和翻译。DNA需要通过互补碱基配对(即A与U配对;T与A配对;C与G配对;G与C配对)。接下来，mrna通过核孔输出到细胞质，通过核糖体翻译成蛋白质。
存储遗传信息
我们所有的基因都储存在细胞核中，位于46条长DNA线上。如果你将单个细胞的所有DNA拉伸成一根线状的线，它可以有2-3米长。令人难以置信的是，细胞如何能将整个DNA压缩到一个微小的细胞核中(100万倍的压缩，细胞核的直径小于2-3微米;一微米= 0.000001米)。为了做到这一点，有一种特殊的蛋白质叫做组蛋白它可以将DNA压缩到细胞核中，由此产生的组蛋白-DNA复合物被称为染色质．
如果你曾经试过储存缝纫线，你就会知道把线卷在圆柱形的滚筒上要容易得多。你可以想象dna就像缝纫线而组蛋白就像圆柱形的卷。你明白我的意思了。
【图中】染色体由紧密缠绕在组蛋白周开云体育电脑官网围的DNA组成．
图片来源:Scitable by natureEducation．
当细胞准备分裂时染色质可以进一步压缩到开云体育电脑官网，通过适当的染色可以看到(我们在光学显微镜下看不到DNA分子)。我们有23对染色体(1-22、X和Y)，开云体育电脑官网在细胞分裂之前，染色体的数量将增加一倍。
在细胞分裂过程中，细胞核是如何分裂的?
在分裂过程中，核膜暂时消失。复制的染色体首先在细胞的中间排开云体育电脑官网列，然后被微管拉向细胞的两端。一旦染色体相等地分开云体育电脑官网离成两个子细胞，细胞质就发生了分裂。此后，核膜发生了变化，出现了核膜。
要了解更多细节，请查看有丝分裂的阶段．
[图中]细胞分裂过程中的染色体分离开云体育电脑官网。
当细胞准备分裂时，染色体形成(1)，核膜消失(2)。姐妹染色体在细胞中间排列(3)，然开云体育电脑官网后被拉向细胞的另一侧(4)。然后细胞质被分离成两个子细胞，核膜重组(5)。
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是否有人类疾病与核功能障碍有关
细胞核是真核细胞的标志;因此，核膜中的结构蛋白对于维持核功能非常重要。核包膜中的突变，如层蛋白，会导致许多人类疾病，包括埃莫里-德莱富斯肌营养不良症(EDMD)，扩张型心肌病，家族性部分脂肪营养不良症(FPLD)，以及过早衰老疾病Hutchinson-Gilford早衰综合征(HGPS)。
如何在显微镜下看到细胞核
本博客有两个显微镜课活动，让你看到动物细胞和植物细胞的细胞核。用亚甲蓝等染色法在光学显微镜下更容易看到细胞核。
[图中]亚甲基蓝染色的脸颊细胞．
细胞核染色为深蓝色(因为亚甲基蓝染色DNA较强)。细胞膜就像一个气球，里面装着细胞的所有部分，如细胞核、细胞质和细胞器。
[图中]伊红Y染色的洋葱皮。
没有污渍，你只能看到洋葱细胞的细胞壁。通过伊红Y染色，现在你可以看到洋葱细胞内的细胞核。
现代技术，如免疫荧光染色可以非常详细地看到许多分子和细胞器。免疫荧光利用荧光标记抗体来检测特定的目标抗原。由于它的特异性，你可以检测你感兴趣的分子，并看到它们在细胞中的亚细胞定位。下面是一个免疫荧光图像的例子。
[本图]细胞核免疫荧光染色。
DAPI染色细胞核强烈，如图蓝色所示。微管和核仁探针分别以红色和绿色可见。白色虚线勾勒出单元格形状。
图片来源:σ
总结
- 细胞核是一个双层膜细胞器。它由核膜、DNA(染色质)、核仁、核质和核基质组成。
- 细胞核的主要功能是控制细胞活动，携带遗传信息传递给下一代。
- 真核细胞通常只有一个核。然而，有些细胞没有细胞核，比如我们的红细胞。相反，有些细胞有多个核，如草履虫，它有一个微核和一个大核。
参考文献
疾病中的核力学
σ
https://www.stolaf.edu/people/giannini/cell/nuc.htm
