高中生物第3章第3节细胞核系统的控制中心教案新人教版.docx
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高中生物第3章第3节细胞核系统的控制中心教案新人教版
细胞核——系统的控制中心
一、细胞核的分布、结构与功能
1．分布
除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物的成熟红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。
2．结构
a．核膜：
双层膜，把核内物质与细胞质分开。
b．核仁：
与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
c．染色质：
主要由DNA和蛋白质组成，其中DNA是遗传信息的载体。
d．核孔：
实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。
3．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、模型构建及细胞概述
1．模型建构
（1）含义：
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著名的DNA双螺旋结构模型就是物理模型。
2.细胞在生命系统中的地位
（1）结构特点：
①细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧。
②各组分之间分工合作成为一个整体，使生命活动能够在变化的环境中自我控制、高度有序地进行。
（2）地位：
细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位。
一、细胞核的功能
1．仔细分析教材P52[资料分析]，思考与讨论下列问题：
（1）资料1说明了美西螈皮肤颜色是由细胞质还是细胞核控制的？
为什么？
提示：
美西螈皮肤颜色是由细胞核控制的。
细胞核中有DNA，DNA储存着遗传信息，能通过控制蛋白质合成来控制生物的性状。
（2）分析资料2中蝾螈受精卵的横缢实验，得出怎样的结论？
提示：
没有细胞核，细胞就不能分裂、分化。
（3）分析资料3变形虫的切割实验，你能得出怎样的结论？
提示：
细胞核是细胞生命活动的控制中心。
（4）分析资料4伞藻嫁接和核移植实验，想一想生物体形态结构的构建主要与细胞质还是细胞核有关？
提示：
生物体形态结构的构建主要与细胞核有关。
（5）综合分析[资料分析]中的四个实验，尝试归纳细胞核具有什么功能？
提示：
细胞核具有控制细胞代谢和遗传的功能。
2．判断下列说法是否正确：
（1）细胞核位于细胞的正中央，所以它是细胞的控制中心。
（×）
（2）DNA上储存着遗传信息，DNA是遗传信息的载体。
（√）
二、细胞核的结构
1．将下列功能与其结构连接起来
2．思考并回答下列问题
（1）根据细胞核各部分结构和功能分析，什么样的细胞核孔较多、核仁较大？
提示：
代谢旺盛的细胞核孔数量较多、核仁体积相对较大。
（2）核孔是一个简单的通道吗？
一切大分子物质都要由核孔通过吗？
提示：
核孔不是一个简单的通道，而是包含有一个复杂而精细的结构体系。
核孔是沟通核质物质交流的通道，可以有选择地转运核内外的物质。
（3）染色质和染色体之间有什么联系？
提示：
是同一种物质在不同细胞时期的两种存在状态，转化关系为：
三、模型构建及细胞概述
判断下列说法是否正确
1．拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片就是构建了细胞的物理模型。
（×）
2．细胞只有保持完整性，才能正常地完成其生命活动。
（√）
一、细胞核功能理解
1．细胞核是遗传信息库。
细胞核是遗传物质DNA储存和复制的主要场所，DNA携带遗传信息，并通过复制由亲代传给子代，保证了遗传信息的连续性。
2．细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，细胞核通过控制酶和蛋白质的合成，进而控制细胞代谢和生物性状。
二、核孔数量、核仁大小与细胞代谢的关系
1．代谢旺盛的细胞中物质交换和信息交流量大，所以核孔数目多。
2．蛋白质合成旺盛的细胞中，核糖体数目多，核仁体积较大。
三、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：
[特别提醒]
核膜和核仁均在细胞的分裂过程中周期性地消失和重建；染色体与染色质在细胞分裂过程中周期性地相互转化。
四、对细胞是一个统一整体的理解
1．结构上相互联系，彼此不可代替。
2．细胞膜位于细胞质的外面，保证细胞内部结构、成分的相对稳定；细胞内的各种生物膜在功能上分工、协作，保证细胞生命活动高效、有序地进行。
3．细胞核与细胞质缺一不可，它们在功能上协调一致，密切配合。
[例1] 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）细胞核主要由核膜、核仁、染色质三部分构成。
核膜把细胞核和细胞质分开，并控制细胞核与细胞质间的物质交换。
（3）核膜上有核孔，是RNA和蛋白质的通道。
（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
[例2] 为了研究细胞核的作用，一位生物学家研究了100个细胞，他把每个细胞都分成含有细胞核和不含细胞核两个部分，然后把这些细胞放在同样的条件下培养，结果如下：
时间/天
1
2
3
4
10
30
细胞无核部分的存活个数
81
62
20
0
0
0
细胞有核部分的存活个数
79
78
77
74
67
65
（1）此实验可说明细胞核的什么功能？
_______________________________________。
（2）有核部分在30天内仍有一定的细胞死亡，其原因是：
①__________________________；
②_____________________________________。
（3）培养一天后的结果，是否能说明在第一天中无核部分的生活力比有核部分的生活力强？
为什么会出现这样的结果？
___________________________________________。
（4）细胞核的作用既然如此重要，那么你能针对人的成熟红细胞没有细胞核提供一种合理的解释吗？
__________________________________________________________。
[解析]
（1）由表中信息可知，无核组培养三天后就全部死亡，而有核组则不会出现该现象，由此说明细胞核具有控制细胞代谢的作用。
（2）有核组在培养30天内也存着一定细胞的死亡，可能的原因是：
①细胞受到创伤而死亡；②细胞正常衰老死亡。
（3）培养1天的结果不能说明问题，因为培养时间太短，统计可能出现误差，尤其是实验样本数太少。
（4）人的成熟红细胞没有细胞核，这与其携带氧、运输氧的功能相适应，成熟的红细胞失去了细胞核，可以腾出更大的空间容纳血红蛋白，以提高运输氧的能力。
[答案]
（1）控制代谢（细胞核的重要作用）
（2）①实验操作使部分细胞损伤，进而导致其中一些细胞死亡 ②部分细胞的正常衰老、死亡 （3）不能。
培养一天后的结果差异，应是统计误差，由统计的样本不够大造成的 （4）红细胞在形成时，其代谢程序已由有核的造血干细胞确定（或为红细胞含有的血红蛋白提供了必要的空间，以加强血红蛋白对氧气的运输）（答案合理即可）
实验的对照原则
对照原则是设计和实施实验的原则之一。
通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。
如上述题中，有细胞核与无细胞核就形成了对照。
[网络构建]
填充：
①细胞质 ②载体 ③核糖体 ④物质 ⑤信息⑥代谢 ⑦遗传
[关键语句]
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．蝾螈受精卵横缢实验、伞藻核移植实验不能说明（ ）
A．细胞分裂与细胞核有关
B．伞帽的形状与细胞核有关
C．伞帽的形状与细胞膜有关
D．细胞核控制着细胞的代谢和遗传
解析：
选C 蝾螈受精卵横缢实验结果是有核部分能够分裂发育形成胚胎，无核部分则停止分裂发育，说明细胞核与细胞分裂有关；伞藻核移植实验结果是伞帽形状总是与提供细胞核的亲代相同，说明了伞帽的形状与细胞核有关。
综合分析，细胞核控制着细胞的代谢和遗传。
2．如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
解析：
选D 胚胎发育过程是由一系列细胞分裂和细胞分化过程来完成的。
该实验中保留细胞核的一侧组织细胞发育成了完整胚胎，而没有细胞核的一侧不发育，说明细胞核对细胞分裂、分化起重要作用。
3．细胞核与细胞质之间的大分子物质交换的通道是（ ）
A．核膜 B．胞间连丝
C．核孔D．核仁
解析：
选C 核孔是细胞核与细胞质之间进行大分子物质交换的通道。
4．细胞核是由核膜、染色质、核仁、核孔组成的，下列有关叙述中，不正确的是（ ）
A．核膜是双层膜结构，能把核内物质与细胞质分开
B．染色质主要由DNA和蛋白质组成
C．核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
D．核孔实现了细胞间的信息交流
解析：
选D 核孔是细胞质与细胞核物质变换的通道，实现了核质之间的物质交换，但并不是细胞间的信息交流，细胞间信息交流应是不同细胞之间的关系。
5．关于染色质和染色体关系的叙述，正确的是（ ）
A．不同细胞分裂时期的不同物质
B．不同细胞分裂时期的同一物质
C．同一细胞分裂时期的同一物质
D．同一细胞分裂时期的不同物质
解析：
选B 染色质和染色体的组成相同，都是由DNA和蛋白质组成的。
它们的形态不同，在间期是丝状的染色质状态，在分裂期是具有一定结构的染色体，因此，它们是同一物质在细胞不同分裂时期的两种形态。
6．下面为细胞核结构模式图，据图回答：
（1）图中对核内物质起屏障作用的是[ ]________，它是由________层膜构成的，细胞质合成的组蛋白等蛋白质是通过其上的[ ]________进入细胞核的。
（2）细胞核行使遗传功能的重要结构是[ ]________，遗传信息存在于其组分的________上。
（3）结构[②]________的功能是_______________________________________。
（4）简要指出原核细胞的拟核与图中细胞核在结构上存在的差异。
________________________________________________________________________。
解析：
细胞核由核膜（上有核孔）、染色质、核仁等组成，染色质由DNA和蛋白质组成。
原核细胞没有由核膜包被的细胞核，只有拟核，DNA分子是裸露的。
答案：
（1）[③]核膜 两 [④]核孔
（2）[①]染色质 DNA （3）核仁 与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关 （4）原核细胞的拟核无核膜、核孔、核仁和染色质等结构，其DNA分子是裸露的
（时间：
25分钟；满分：
50分）
一、选择题（每小题3分，共24分）
1．将一只黑色公绵羊的体细胞核移入到白色绵羊的去核卵细胞中，并将此卵植入另一只黑色绵羊子宫内发育，生出的小绵羊即克隆羊。
那么，此克隆绵羊为（ ）
A．黑色公绵羊B．黑色母绵羊
C．白色母绵羊D．白色公绵羊
解析：
选A 生物体性状的遗传主要是由细胞核控制的，因为“克隆绵羊”的遗传物质来自细胞核，所以它的性状与供核绵羊是相同的。
2．下列有关细胞核的叙述中，正确的是（ ）
A．是细胞新陈代谢的主要场所
B．是蛋白质合成的场所
C．是遗传物质贮存和复制的场所
D．是具有单层膜的结构
解析：
选C 细胞核是细胞中最重要的部分，是细胞的“大脑”，外层包裹着核膜。
核膜具有双层膜结构并具有核孔。
蛋白质合成的场所是核糖体。
细胞中新陈代谢的主要场所是细胞质。
3．下列有关细胞核结构的叙述，正确的是（ ）
A．代谢旺盛的细胞核DNA数量上升
B．细胞核的核膜对物质的通过具有选择性，核孔没有
C．不同细胞中核仁的功能不同
D．细胞核行使遗传功能的重要结构是染色体
解析：
选D 核仁均与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
核膜、核孔对物质的进出都有选择性。
细胞核的主要功能是遗传代谢的控制中心，其行使者是DNA，而DNA是染色体的主要成分之一。
4．RNA在细胞核中合成，并从细胞核中出来与核糖体结合的过程中，通过的生物膜有（ ）
A．0层B．1层C．2层D．3层
解析：
选A RNA在细胞核内合成后，通过核孔进入细胞质核糖体上，没有穿过生物膜结构，即通过的生物膜为0层。
5.如图是细胞核的结构模式图，关于各结构及功能的叙述错误的是（ ）
A．①属于生物膜系统，把核内物质与细胞质分开
B．②是遗传物质的主要载体
C．③参与蛋白质的合成及核糖体的形成
D．④有利于RNA从细胞核进入细胞质，实现核质之间的信息交流
解析：
选C 图中①是核膜，②是染色质（体），③是核仁，④是核孔。
核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
6．人的红细胞和精子的寿命都比较短，从细胞结构考虑，这一事实说明了（ ）
A．环境因素的影响
B．功能决定寿命的长短
C．细胞核和细胞质相互依存
D．核遗传决定细胞寿命
解析：
选C 细胞尽管分化为细胞膜、细胞质和细胞核等部分，且各部分功能不同，但它们在功能上的关系是分工协作、共同完成细胞生理功能的。
人的红细胞无细胞核，精子中细胞质很少，因此寿命都比较短。
7．如图甲、乙、丙分别表示细胞或细胞中部分结构的模式图，据图判断下列有关描述错误的是（ ）
A．图中甲、乙、丙分别表示线粒体、细胞核、细菌
B．三种结构中都有由DNA和蛋白质构成的染色体
C．从结构上看，甲和乙的相同点是都具有双层膜结构
D．甲、乙、丙中都含有DNA
解析：
选B 根据细胞结构的特点可以判断甲表示线粒体，乙表示细胞核，丙表示细菌。
线粒体和细胞核均具有双层膜结构。
甲是线粒体，其中含有少量的DNA；乙是遗传物质DNA的主要贮存场所，含有大量的DNA；丙为原核细胞，其内含有裸露的环状DNA分子。
三种结构中只有细胞核中存在染色体（主要由DNA和蛋白质构成），甲和丙中含有裸露的DNA分子，无染色体。
8．（山东高考）真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关。
以下细胞中核孔数目最少的是（ ）
A．胰岛细胞 B．造血干细胞
C．效应B细胞（浆细胞）D．口腔上皮细胞
解析：
选D 核孔是某些大分子的运输通道，包括蛋白质和RNA等，核孔的数目与代谢水平呈正相关，四个选项中合成蛋白质能力最弱的是口腔上皮细胞。
二、非选择题（共26分）
9．（12分）蛙成熟的未受精卵具有活跃的DNA合成能力，而脑组织则不能分裂。
科学家进行了如图所示的核移植实验，请分析回答下列问题。
（1）蛙成熟的未受精卵中DNA合成所需的酶是在细胞质中的__________上合成的，并通过__________进入细胞核中；除此之外，细胞质还为细胞核代谢提供所需的__________________等。
（2）脑细胞无核部分仍能够生活一段时间，但最终死亡的原因是
________________________________________________________________________。
（3）单独的细胞核不能生存的原因是_________________________________________。
（4）本实验证明了______________________________________________________。
解析：
（1）DNA合成酶的化学本质是蛋白质，蛋白质合成的场所是细胞质中的核糖体，合成后通过核孔进入细胞核内参与催化DNA的合成，此外细胞质还为细胞核提供脱氧核苷酸和能量等。
（2）脑细胞无核部分仍能生活一段时间，原因是原有的蛋白质还起作用，但最终会死亡，因为失去了细胞核的控制，细胞质无法形成新的物质和能量。
（3）单独的细胞核不能生存的原因是缺少了细胞质提供物质和能量。
（4）本实验证明了细胞核与细胞质是相互依存的统一整体，细胞只有保持完整性，才能完成其复杂的生命活动。
答案：
（1）核糖体 核孔 原料、能量
（2）失去细胞核的控制，细胞质无法形成新的物质和能量 （3）无物质和能量的供应 （4）细胞质和细胞核是相互依存的统一整体
10．（14分）设计一个简单的实验方案，验证组成染色体的成分有DNA和蛋白质。
（1）实验原理：
蛋白质遇双缩脲试剂发生紫色反应，DNA与甲基绿试剂混合呈现绿色。
（2）材料用具：
染色体提取液、稀释的蛋清水溶液、DNA提取液等（其他材料用具自选）。
（3）实验步骤：
①取洁净的试管4支，分别编号为1、2、3、4。
②取1、2号试管，分别加入等量的染色体提取液和______________；取3、4号试管，分别加入等量的________和________。
③在1、2号试管中滴加等量的______________；在3、4号试管中滴加等量的________________。
④对比观察1号和2号，3号和4号试管中的颜色变化。
（4）实验结果：
1号和2号试管_____________，证明染色体中含有蛋白质成分；3号和4号试管_____________，证明________________________________。
解析：
本实验遵循生物实验中常用的对照原则和单一变量原则，1、2号试管对照，变量是含蛋白质的物质，通过颜色对比来验证染色体中含有蛋白质成分；3、4号试管对照，变量是含DNA的物质，通过颜色对比来验证染色体中含有DNA成分。
第一步，分组编号：
取4支试管，编号为1、2、3、4。
第二步，设置对照实验：
因需鉴定两种成分，故应设置两个对照实验组，即向1、2号试管中分别加入等量的染色体提取液和稀释的蛋清水溶液，用于鉴定蛋白质存在；向3、4号试管中分别加入等量的染色体提取液和DNA提取液，用于鉴定DNA的存在。
第三步，实验条件处理：
依据实验原理，向1、2号试管中加入双缩脲试剂；向3、4号试管中加入甲基绿试剂。
第四步，观察对比。
分别对比1号和2号试管，3号和4号试管的颜色变化。
依据实验原理，结合实验现象，分析实验结论。
答案：
（3）②稀释的蛋清水溶液 染色体提取液 DNA提取液 ③双缩脲试剂 甲基绿试剂 （4）都呈现紫色 都呈现绿色 染色体中含有DNA成分
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