第3章 第3节 细胞核的结构和功能 讲义 新教材人教版高中生物必修第一册.docx

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第3章第3节细胞核的结构和功能讲义新教材人教版高中生物必修第一册

第3节　细胞核的结构和功能

课标内容要求

核心素养对接

1.阐明遗传信息主要储存在细胞核中。

2．实验：

尝试制作真核细胞的结构模型。

1.生命观念——结构与功能观：

细胞核的结构与其功能相适应。

2．科学思维——模型与建模：

通过制作真核细胞的三维结构模型，掌握模型制作的方法。

3．科学探究——通过对细胞核功能的实验分析，掌握对照实验的设置。

一、细胞核的功能

1．探究细胞核功能的实验

（1）美西螈胚胎细胞的核移植实验

①实验过程：

将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核取出来，移植到白色美西螈的去核卵细胞中，形成重组细胞，培养、移植后发育长大的美西螈，全部是黑色的。

②实验结论：

美西螈的皮肤颜色是由细胞核控制的。

（2）蝾螈受精卵的横缢实验

①科学家用头发将蝾螈的受精卵横缢为两半，中间只有很少的细胞质相连。

②当有核的一半分裂到16～32个细胞时，将一个细胞核挤到无核的一半。

③实验结论：

蝾螈细胞的分裂、分化受细胞核控制。

（3）变形虫切割培养实验

①用玻璃针将变形虫切成两半

②若用显微钩针将有核的一半的细胞核钩出：

a．无核的部分：

与上述无核的一半一样。

b．及时给无核的部分重新植入一个细胞核：

各项生命活动又会恢复。

③实验结论：

变形虫生长、分裂等生命活动离不开细胞核。

（4）伞藻的嫁接实验

①伞藻的结构

②伞藻嫁接实验

将两种伞藻柄与假根“拼接”

　　　　↓

新生伞帽形态结构取决于假根（填“假根”或“柄”）一方

③伞藻核移植实验

取伞形帽伞藻的核

去核的菊花形帽伞藻假根中→新长出的伞帽为伞形。

④实验结论：

伞藻“帽”的形态结构主要取决于细胞中的细胞核。

2．细胞核功能

细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。

二、细胞核的结构与建构模型

1．结构

2．染色质的组成及特点

（1）组成

（2）特点：

容易被碱性染料染成深色。

3．建构模型

（1）概念：

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。

（2）类型：

物理模型、概念模型、数学模型等。

（3）举例：

沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型属于物理模型，它形象而概括地反映了DNA分子结构的共同特征。

三、细胞在生命系统中的地位

1．结构特点

（1）结构复杂而精巧。

（2）各组分之间分工合作成为一个统一的整体。

2．地位

（1）生物体结构的基本单位。

（2）生物体代谢和遗传的基本单位。

判断对错（正确的打“√”，错误的打“×”）

1．某些细胞无细胞核，说明细胞核不是细胞进行生命活动所必需的。

（　　）

2．细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是细胞的控制中心。

（　　）

3．核膜上的核孔可以让蛋白质和DNA自由进出。

（　　）

4．代谢旺盛的细胞，核孔数目较多。

（　　）

5．染色质和染色体是存在于细胞核中的两种不同物质。

（　　）

提示：

1.×　极少数细胞由于特殊的功能无细胞核，真核细胞都有细胞核，细胞核是细胞生命活动必需的。

2．√

3．×　核孔具有选择性，DNA不能进出，蛋白质的进入是有选择的。

4．√

5．×　染色质和染色体是同一种物质的两种状态。

　细胞核的功能

1．探究实验分析

（1）教材第54页资料1中缺乏对照实验，可增加“将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈的去核卵细胞中”的对照组，以增强结论的说服力。

（2）教材第54至55页资料2、3都既有相互对照，又有自身前后对照。

资料4相互对照。

（3）由教材第54至55页资料2、3还说明细胞只有保持结构的完整性，才能完成正常的生命活动。

2．相关实验归纳总结

深化探究：

资料4在研究过程中，已经做了伞藻的伞柄与假根的嫁接实验，还有必要再做核移植实验吗？

说出你的理由。

提示：

伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的影响，是对伞藻嫁接实验的补充，进一步验证细胞核的功能。

3．

细胞核与细胞质的关系

存活时间

原因分析

单独的细胞核

很快死亡

缺乏细胞质提供的营养和能量

单独的细胞质

存活一段时间后死亡

细胞质中由细胞核控制合成的物质在一段时间内仍可发挥作用

细胞核＋细胞质

正常生活

细胞核与细胞质是相互依存的统一整体

1．有人利用真核单细胞生物a、b做了如下实验，这个实验最能说明的问题是（　　）

A．控制c性状发生的遗传信息来自细胞核

B．控制c性状发生的遗传信息来自细胞质

C．c性状发生是由细胞核和细胞质的遗传信息共同决定的

D．细胞核内的遗传信息控制生物一切性状的发生

A　[细胞c的细胞膜和细胞质都来自细胞b，但细胞核来自细胞a，其性状与细胞a相同，说明控制c性状发生的遗传信息来自细胞核，A正确，B、C错误；本实验无法说明细胞核内的遗传信息控制生物一切性状的发生，而且细胞质中也有少量的遗传物质，D错误。

]

2．伞藻结构可分为“帽”、柄和假根3部分。

科学家用地中海伞藻和细圆齿伞藻做嫁接实验，结果如图所示。

该实验能够得出的结论是（　　）

A．细胞核和细胞质在结构上没有联系

B．伞帽形态结构的建成取决于细胞核

C．伞帽形态结构的建成与“假根”有关

D．该实验中缺少对照，不能得出结论

C　[分析题图实验，无法判断出细胞核和细胞质在结构上没有联系，A错误；分析题图实验可知，伞帽形态结构的建成与“假根”有关，但是无法得知与假根中的细胞核有关，B错误，C正确；该实验为相互对照，可以得出相关结论，D错误。

]

　细胞核的结构与模型构建

1．核膜的结构和功能

2．核仁

（1）结构：

光学显微镜下为折光性较强的致密小体。

（2）功能

①核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。

②蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁较大。

3．染色质与染色体

染色质

染色体

不同点

存在时期

分裂间期

分裂期

形态

极细的丝状

呈圆柱状或杆状

相同点

成分

主要是DNA和蛋白质

特性

易被碱性染料染成深色

功能

遗传物质的主要载体

关系

同一种物质在不同时期的两种存在状态，转化关系为：

1．（2019·全国卷Ⅲ）下列与真核生物细胞核有关的叙述，错误的是（　　）

A．细胞中的染色质存在于细胞核中

B．细胞核是遗传信息转录和翻译的场所

C．细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心

D．细胞核内遗传物质的合成需要能量

B　[细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，真核细胞中的染色质存在于细胞核中，A、C正确；真核细胞的翻译过程发生在细胞质中，B错误；细胞核内遗传物质DNA的生物合成需要消耗能量，D正确。

]

2．下图为细胞核结构模式图，下列有关叙述正确的是（　　）

A．①是由DNA和蛋白质组成的环状结构

B．②是产生核糖体、RNA和蛋白质的场所

C．蛋白质、DNA等生物大分子可以穿过核孔进出细胞核

D．核孔对物质的运输具有选择性

D　[图中①是染色质，是由蛋白质和DNA组成的丝状结构，选项A错误；②是核仁，与某种RNA的合成及核糖体的形成有关，选项B错误；③是核孔，蛋白质和RNA可选择性通过核孔，但DNA不能通过核孔进出细胞核，选项C错误；核孔也具有选择透过性，选项D正确。

]

[课堂小结]

知识网络构建

核心语句归纳

1.核膜是不连续的双层膜，其上有核孔。

2.核孔是RNA和蛋白质等大分子进出的通道。

3.染色质和染色体是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态，主要成分是DNA和蛋白质。

4.核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。

5.细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。

6.模型包括物理模型、概念模型和数学模型等。

1．下图所示为科学家进行的蝾螈受精卵横缢实验。

你认为该图最能说明（　　）

A．细胞质控制着细胞的性状

B．细胞核控制着细胞的性状

C．细胞质与细胞分裂、分化密切相关

D．细胞核与细胞分裂、分化密切相关

D　[蝾螈受精卵横缢为两部分，无核部分与有核部分相互对照，后来无核部分挤进细胞核后与之前自身前后对照，均说明细胞核控制着细胞的分裂和分化。

]

2．下列有关细胞核的叙述正确的是（　　）

A．核膜不与细胞内的其他膜相连

B．核仁与细胞核内蛋白质的合成有关

C．DNA通过核孔进入细胞质控制细胞的代谢

D．细胞周期中染色体和染色质发生周期性变化

D　[本题考查细胞核的结构和功能。

核膜与内质网膜是相连的。

核仁与rRNA和核糖体的形成有关，细胞核中的蛋白质是在细胞质中的核糖体上合成的。

细胞核中的DNA不能进入细胞质中。

]

3．（2019·全国卷Ⅱ）在真核细胞的内质网和细胞核中能够合成的物质分别是（　　）

A．脂质、RNA　　B．氨基酸、蛋白质

C．RNA、DNAD．DNA、蛋白质

A　[真核细胞中内质网是脂质合成的车间，在细胞核中RNA由DNA转录而来，A项正确，C项错误；氨基酸可以从细胞外直接吸收，也可以在细胞质中的代谢中转化而来，蛋白质的合成场所是核糖体，B项、D项错误。

]

4．尝试制作真核细胞的三维结构模型时，首先要考虑的是（　　）

①科学性　②实用性　③准确性　④美观性

A．①②　　　B．③④　　　C．①③　　　D．②④

C　[本题考查科学思维。

在尝试制作真核细胞三维结构模型时，科学性、准确性应该是第一位的，其次才是模型的美观与否。

]

5．下面为典型细胞核及其周围部分结构示意图。

请据图回答：

（1）只有在________细胞中，使用电子显微镜才可以看到此图所表示的结构。

（2）在细胞有丝分裂过程中，[　　]________高度螺旋化，成为________。

（3）由图中可见[1]________和[　　]________的连通，使细胞质和核内物质的联系更为紧密。

（4）图中[2]的功能是_______________________________。

[3]主要是由________和________组成的；核糖体的合成与图中[　　]________有关。

[解析]　

（1）细胞核的有无是真核细胞与原核细胞的根本区别，只有在真核细胞中才能观察到细胞核。

（2）在细胞有丝分裂过程中，染色质高度螺旋化，成为染色体。

（3）内质网外连细胞膜，内连核膜，是物质运输通道，使细胞质与核内物质联系更密切。

（4）染色质是由DNA和蛋白质构成的，是遗传物质的主要载体，染色质螺旋变粗形成染色体。

核仁与核糖体的形成有关。

[答案]　

（1）真核　

（2）3　染色质　染色体

（3）内质网　5　核膜

（4）实现核质之间频繁的物质交换和信息交流　DNA　蛋白质　4　核仁