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浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第四节 细胞核是细胞生命活动的控制中心导学案
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这是一份浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第四节 细胞核是细胞生命活动的控制中心导学案，共14页。
知识点一 遗传物质主要储存在细胞核中
1．细胞核的结构模式图
2．细胞核的结构
(1)核膜：是细胞核的边界，由双层膜构成，外层常与__粗面内质网__相连。双层核膜并不是连续的，内、外层核膜常在某些部位相互融合形成环形开口，称为__核孔__，周围镶嵌有许多__蛋白质__，构成一种复杂的结构，控制着物质的进出。核孔是蛋白质、__RNA__等大分子出入细胞核的通道。
(2)核仁：是细胞核中呈球形或椭球形的结构，其大小、数目、形态随生物种类、细胞类型不同而不同。核仁是核糖体RNA合成、加工和__核糖体装配__的重要场所。
(3)染色质：细胞核中的DNA与蛋白质及少量RNA构成的复合结构，容易被__碱性染料__染色。
(4)核基质：是细胞核内以__蛋白质__为主的网络结构。核基质为细胞核提供支架，也是多种酶的结合位点，与核内遗传物质的__复制__、染色体的装配等生理活动密切相关。
小思考：染色体和染色质是什么关系？
【答案】真核细胞中，细胞核中的DNA与蛋白质及少量RNA构成复合结构，容易被碱性染料染色，称为染色质。细胞分裂过程中，染色质高度螺旋，凝聚成在光学显微镜下很容易观察到的染色体。所以，染色体和染色质是同一种物质在不同时期的两种存在形态。
知识点二 细胞核控制细胞的遗传和代谢
1．伞藻“嫁接”实验：将两种伞藻细胞都切成伞帽、伞柄和__假根__三个部分，然后将假根交换后，再让伞柄与其接合。两种“嫁接”的结果非常有趣：若令伞柄与同种伞藻的假根接合，则再生出来的伞帽与原来的__一样__；若令伞柄与另一种伞藻的假根接合，则再生出来的伞帽与__另一种__的一样。
2．变形虫切割实验：科学家将变形虫缓慢地切成两半，一半有细胞核，一半无细胞核。有核的部分具有__应激性__，仍能生长、__分裂__、再生；无核的部分虽然仍能消化吞噬的食物，但不能摄取食物，无__应激性__，不再分裂增殖，没多久就死亡了。但是，如果无核的部分被及时植入一个完整的细胞核，将恢复生长和分裂等生理功能。
3．从伞藻“嫁接”实验和变形虫切割实验可以看出，细胞核是__生物遗传__和维持正常生命活动所必需的。DNA储存着遗传信息，是细胞进行生命活动的“蓝图”。在细胞分裂时，DNA由亲代细胞精确地传递给子代细胞，控制着子代细胞的__新陈代谢__，决定子代细胞的生长、发育和__繁殖__。DNA主要储存在__细胞核__中，因此，细胞核是细胞遗传和代谢的__控制中心__。
知识点三 活动“尝试制作真核细胞的结构模型”
1．建立模型是__科学研究__的常用方法，是人们根据某一目的，抓住对象的__本质特征__，将复杂的、微观的现象或事物构建成抽象的、概括性的描述，是对研究对象简洁的表述。
2．模型的形式很多，包括__数学__模型、__概念__模型、__物理__模型等。在设计并制作细胞模型时，科学性、准确性是第一位的，其次才是模型的美观与否。
3．本活动是运用__物理__模型的方法，以实物的形式直观地表现真核细胞的三维结构。
知识点四 核孔复合体
1．不同类型的细胞，其细胞核的核孔复合体数量、分布情况也有较大差异。一般来说，代谢越旺盛的细胞，其核孔复合体的数量就__越多__。
2．核孔复合体主要由__蛋白质__构成，可看作是一类特殊的载体蛋白，构成了细胞核与细胞溶胶间物质交换的通道。一些离子和水等小分子物质由于比核孔的孔径小，通常可以自由进出细胞核而__不消耗__能量；蛋白质、RNA等大分子物质则需要通过特殊的转运机制才能进出，而这一过程__需要__能量的驱动才能完成。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)成熟的真核细胞都有一个成形的细胞核。( × )
(2)核膜是由2层磷脂分子组成的，外层常与粗面内质网相连。( × )
(3)核仁是核糖体合成、加工和装配的重要场所。( × )
(4)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。( × )
(5)染色体和染色质是同一种物质在不同时期的两种形态。( √ )
(6)细胞核是遗传物质储存场所和细胞代谢的中心。( × )
2．案例分析：如图为细胞核结构模式图，试回答下列问题：
(1)结构[①]是__染色质__，是由__DNA__和__蛋白质__及少量__RNA__构成的复合体结构，容易被__碱性__染料染色，其上储存着__遗传信息__。
(2)结构[②]是__核仁__，在不同生物种类和细胞类型中其__大小、数目、形态__也不同，其功能是__核糖体RNA合成、加工和核糖体装配的重要场所__。
(3)结构[③]是__核膜__，对核内物质起屏障作用；它是由__双__层膜构成的，外层常与__粗面内质网__相连。
(4)结构[④]是__核孔__，是__蛋白质、RNA__等大分子出入细胞核的通道。
【解析】题图为细胞核结构模式图，细胞核只存在于真核细胞中，核膜、核仁等结构只能在电子显微镜下才能看到。(1)结构①是染色质，由DNA和蛋白质以及少量RNA构成，能被碱性染料染色，其中的DNA携带着遗传信息。(2)结构②是球形或椭球形的核仁，其大小、数目和形态会随着生物种类、细胞类型的不同而不同。核仁是核糖体RNA合成、加工和核糖体装配的重要场所。(3)(4)结构③是核膜，由双层膜构成，外层常与粗面内质网相连。双层核膜并不是连续的，内外层核膜常在某些部位相互融合形成环形开口，即核孔。核孔周围镶嵌有许多蛋白质，构成一种复杂的结构，控制着物质的进出。核孔是蛋白质、RNA等大分子出入细胞核的通道，但要注意，DNA不可以通过。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 活动“尝试制作真核细胞的结构模型”讨论))
(1)比较动物细胞和植物细胞的异同。
(2)选择制作模型的材料时有哪些考虑？
【答案】(1)
①细胞壁、叶绿体、液泡是植物细胞特有的细胞结构。
②有细胞壁、无中心体的为高等植物细胞。
③有细胞壁、中心体的为低等植物细胞。
④无细胞壁、有中心体的为动物细胞。
⑤有细胞壁的细胞是植物细胞，无细胞壁的细胞为动物细胞。
⑥有叶绿体的一定是植物细胞，无叶绿体的可能是动物细胞也可能是植物细胞。
⑦无中心体的一定是高等植物细胞，但有中心体的可能为动物细胞，也可能为低等植物细胞，因此中心体不能作为鉴定动、植物细胞的依据，但可作为鉴定动物细胞和高等植物细胞的依据。
(2)①材料要环保，可以采用一些废旧物品进行制作，但要注意安全和卫生；②材料要与相应的细胞结构相适应，要能真实体现出原型的特征。
eq \a\vs4\al(典例) 在制作真核细胞模型时，需要选择合适的材料来模拟细胞的结构，用线段将材料与最适合模拟的细胞结构连接起来，下列连接不恰当的是( D )
A．装有液体的保鲜袋——液泡
B．表面钻有小孔的水蜜桃核——细胞核
C．大米——核糖体
D．多层折叠的保鲜膜——溶酶体
【解析】液泡具单层膜，其内有细胞液，与装有液体的保鲜袋相似，A正确；细胞核主要由核膜、核仁和染色质构成，核膜上具有核孔，与表面钻有小孔的水蜜桃核相似，B正确；核糖体为非膜性细胞器，与大米相似，C正确；溶酶体具有单层膜，其内含有多种水解酶，但是其膜没有多层折叠，与多层折叠的保鲜膜不相符，D错误。
1．以下关于物理模型的说法不正确的是( C )
A．物理模型可以直观形象地概括认识对象的属性
B．拍摄的细胞核显微照片不是细胞核的物理模型
C．是用空间形式和数量关系来描述认识对象的特征
D．是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征
【解析】物理模型是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，可以直观形象地概括认识对象的属性，A、D正确；物理模型是对认识对象的另一种表达，而不是认识对象本身或本身的照片，B正确；数学模型是用空间形式和数量关系来描述认识对象的特征，C错误。
2．下列关于制作真核细胞的三维结构模型的说法，正确的是( D )
A．真核细胞的三维结构模型属于概念模型
B．真核细胞的三维结构模型属于数学模型
C．拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片就是建构了细胞的物理模型
D．以实物或图画形式建构真核细胞的三维结构模型属于物理模型
【解析】生物科学中真核细胞的三维结构模型是一种物理模型，A、B错误；洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片属于实物，不属于物理模型，C错误；以实物或图画形式建构真核细胞的三维结构模型属于物理模型，D正确。
3．关于“尝试制作真核细胞的结构模型”活动的叙述中，正确的是( D )
A．模型可以表达出细胞的生活状态
B．模型表达了细胞各结构之间的功能关系
C．模型可以表达各种细胞器的结构
D．模型可以表达细胞各结构之间的位置关系
【解析】模型并不能表达出细胞的生活状态，A错误；模型表达了细胞各结构之间的结构关系，并不能表达功能关系，B错误；模型只能表达各种细胞器的外部结构，内部结构无法细致体现，C错误；模型可以表达细胞各结构之间的位置关系，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 关于细胞核的各组实验的结论及分析))
eq \a\vs4\al(典例) 用一根玻璃针，将一个变形虫切成两半，有核的一半能继续生活，无核的一半死亡。如果将一个变形虫的核取出，无核的部分能短期生存，但不能繁殖后代，单独的细胞核也无法生存。如果在去核后及时植入一个细胞核，这个变形虫则恢复正常生活(如图所示)。下列相关叙述中，错误的是( B )
A.细胞核虽然含有遗传物质，但不能单独生活
B．无核的细胞质仍能存活，说明细胞质可以独立生活
C．细胞核控制着生命活动，蛋白质承担生命活动
D．细胞只有保持完整结构才能进行正常的生命活动
【解析】细胞核依靠细胞质提供物质和能量，因此没有细胞质的细胞核不能生存，A正确；由于细胞质中已合成的蛋白质仍能发挥作用，所以细胞去核后仍可以生活一段时间，但细胞核在生命活动中起决定作用，没有细胞核的细胞质无法长时间存活，B错误；细胞核控制着生命活动，蛋白质承担生命活动，C正确；变形虫去除细胞核以后，新陈代谢减弱，运动停止，存活一段时间后最终死亡，但如果去核后及时再植回一个细胞核，又能够恢复生命活动，生活正常，这说明细胞只有保持完整结构才能进行正常的生命活动，D正确。
1．为了研究细胞核的功能，实验小组选取了100个细胞，每个细胞都分割成有核部分和无核部分，然后将这些细胞置于相同的条件下培养，细胞存活比例和培养天数的关系如图所示。根据实验现象可以得出的实验结论是( B )
A.细胞无核部分不能进行任何细胞代谢
B．细胞的正常存活离不开细胞核的作用
C．细胞核是细胞代谢的主要场所
D．细胞质与细胞的正常存活无关
【解析】细胞无核部分也能存活一定的天数，说明细胞无核部分也能进行细胞代谢，A错误；细胞无核部分存活的天数少于有核部分，说明细胞的正常存活离不开细胞核的作用，B正确；细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞代谢的主要场所是细胞溶胶，C错误；有核部分存活一定时间后，存活比例也会下降，说明细胞质和细胞的正常存活有关系，D错误。
2．伞藻是单细胞藻类，由伞帽、伞柄、假根3部分组成，细胞核位于假根中。如图是伞藻的嫁接实验，该实验结果表明( D )
A.细胞核控制细胞的代谢活动
B．细胞质是遗传物质的储存场所
C．细胞核是细胞进行生命活动所必需的
D．新长出的“帽”形状只与“假根”种类有关
【解析】伞藻的嫁接实验只是确定细胞核与生物性状的关系，没有涉及细胞代谢，A错误；细胞核是遗传物质的主要储存场所，B错误；伞藻的嫁接实验只是确定细胞核与生物性状的关系，没有说明细胞核是细胞进行生命活动所必需的，C错误；由图可知，虽然进行了不同伞藻之间的伞柄和假根之间的嫁接，但是生长出来的帽子的表型是由假根决定的；又因为细胞核位于假根中，因此可以确定新长出的“帽”形状只与“假根”种类有关，D正确。
3．为探究细胞核的功能，科学家进行了如下实验：
①将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到白色美西螈去核卵细胞中，植入核的卵细胞发育成的美西螈是黑色的；
②用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，结果有核的一半能分裂，无核的一半停止分裂；
③将变形虫的核取出，无核变形虫失去摄食能力，对外界刺激不再发生反应；
④将菊花形帽伞藻的假根移植到去掉假根和帽的伞形帽伞藻的柄上，新长出的帽是菊花形帽。
下列有关上述实验的说法正确的是( C )
A．实验①说明美西螈体色等所有的遗传性状都由细胞核控制
B．实验②说明没有细胞核的细胞不能进行代谢活动
C．实验③说明变形虫的代谢活动受细胞核控制
D．实验④说明伞藻的帽形只由细胞核控制合成
【解析】将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到白色美西螈去核卵细胞中，结果发育成的美西螈全部是黑色的，只能说明美西螈体色由细胞核控制，A错误；用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，结果有核的一半能分裂，无核的一半停止分裂，说明没有细胞核的细胞不能进行细胞分裂，B错误；将变形虫的核取出，无核变形虫失去摄食能力，对外界刺激不再发生反应，说明变形虫的代谢活动受细胞核控制，C正确；将菊花形帽伞藻的假根移植到去掉假根和帽的伞形帽伞藻的柄上，新长出的帽是菊花形帽，说明伞藻的帽形与细胞核有关，受细胞核控制，D错误。
归纳总结
细胞核的功能：(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递给子代，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。细胞核通过控制蛋白质的合成，控制细胞代谢和生物性状。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 细胞核认知易出现的5个误区))
(1)误以为所有物质都能进出核孔复合体。核孔复合体是由多种蛋白质构成的复合结构，表现出明显的选择性，如细胞核中的DNA不能通过核孔复合体进入细胞质。
(2)误以为所有的真核细胞都有细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核。
(3)误以为染色体和染色质是两种物质。染色体和染色质不是两种物质，而是同一种物质在不同时期的两种形态。
(4)误以为核孔复合体的数量、核仁大小固定不变。核孔复合体的数量、核仁的大小并不是固定不变的，这与细胞代谢强度有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔复合体数量多，核仁较大。
(5)误以为细胞核是细胞代谢的中心。细胞核是细胞代谢的控制中心，而不是细胞代谢的中心，细胞代谢的中心在细胞质中。
eq \a\vs4\al(典例) 下列关于细胞核的叙述，正确的是( A )
A．核膜为双层膜，核外膜的外表面附着有很多核糖体
B．不同的细胞内，核仁的大小和数量都是一定的
C．细胞核内的液体叫作细胞液
D．核孔是包括DNA在内的大分子物质可任意通过的通道
【解析】核膜为双层膜，外膜的外表面附着很多核糖体，A正确；不同的细胞内，核仁的大小和数量是不同的，代谢越旺盛核仁越大，B错误；细胞核内的液体叫核液，C错误；核孔是包括 mRNA在内的一些大分子物质通过的通道，核孔也具有选择性，DNA不可以通过核孔，D错误。
1．核孔是一组蛋白质以特定的方式排布形成的结构，被称为核孔复合物，它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。如图所示，该复合物由一个核心脚手架组成，其具有选择性的输送机制由大量贴在该脚手架内面的蛋白组成，称为中央运输蛋白。据此分析不正确的是( B )
A.核孔复合物与核膜内外的信息交流有关
B．人体成熟的红细胞中核孔数目较少，影响到核内外的信息交流
C．核孔复合物的存在，说明核膜也具有选择性
D．中央运输蛋白是在细胞质中的核糖体上合成的
【解析】核孔的功能是实现核质之间的物质交换和信息交流，A正确；人体成熟的红细胞没有细胞核，因此没有核孔，B错误；由题意知，核孔复合物是具有选择性的输送机制的结构，因此核膜也具有选择性，C正确；中央运输蛋白的化学本质是蛋白质，合成场所是核糖体，D正确。
2．细胞核被喻为细胞的“大脑”。下列有关细胞核的叙述错误的是( D )
A．核仁与核糖体的形成有关
B．核孔对物质进出细胞核具有选择性
C．细胞核具有双层膜结构
D．细胞核是细胞代谢的主要场所
【解析】核仁与核糖体的形成有关，A正确；核孔对物质进出细胞核具有选择性，B正确；细胞核具有双层膜结构，C正确；细胞溶胶是细胞代谢的主要场所，D错误。
3．关于人体细胞结构和功能的叙述，正确的是( A )
A．性激素的形成与内质网有关
B．线粒体内膜的面积比外膜小
C．核仁是与核糖体形成有关的细胞器
D．核糖体是蛋白质合成和加工的主要场所
【解析】性激素属于脂质，其合成场所是内质网，A正确；线粒体内膜向内折叠形成嵴，这有利于扩大膜面积，因此线粒体内膜的面积比外膜大，B错误；核仁与核糖体的形成有关，但核仁不是细胞器，C错误；核糖体是蛋白质的合成场所，但不能对蛋白质进行加工，D错误。
1．下列细胞中具有多个细胞核的是( C )
A．维管植物的筛管细胞
B．哺乳动物成熟的红细胞
C．人的横纹肌细胞
D．狗的神经细胞
【解析】维管植物的筛管细胞和导管细胞中都没有细胞核，A错误；哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，也没有各种细胞器，B错误；人的横纹肌细胞中有多个细胞核，C正确；狗的神经细胞中只有一个细胞核，D错误。
2．下列关于细胞核结构与功能统一性的叙述中，正确的是( B )
A．核仁中的DNA控制着细胞代谢
B．染色质上的DNA储存着大量的遗传信息
C．不同细胞的核孔数量是相同的
D．细胞核内染色体与染色质是不同物质
【解析】核仁与核糖体RNA的合成以及核糖体的形成有关，而染色质中的DNA控制着细胞代谢，故A错误；染色质的主要成分是DNA和蛋白质，DNA是遗传物质，储存着大量遗传信息，故B正确；核膜上的核孔实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，新陈代谢越旺盛的细胞核孔数量越多，故C错误；染色体与染色质是细胞分裂不同时期的同一物质，故D错误。
3．下列关于模型的叙述，错误的是( D )
A．模型要体现事物的本质和规律性的联系
B．数学模型可以用特定的公式、图表等表示
C．利用废旧物品制作的细胞模型是一种物理模型
D．构建模型只能对认识对象做定性的描述，不能做定量的描述
【解析】模型要体现事物的本质和规律性的联系，A正确；数学模型可以用特定的公式、图表等表示，B正确；利用废旧物品制作的细胞模型是一种物理模型，C正确；构建模型能对认识对象做定量的描述，如数学公式，D错误。
4．如图为某种生物的细胞核及相关结构示意图。有关叙述正确的是( B )
A.核孔是大分子物质进出的通道，不具有选择性
B．图示中有中心体说明该生物为低等植物或动物
C．染色质或粗或细，由 DNA 和蛋白质组成
D．黑藻无图示结构
【解析】核孔是蛋白质、RNA等大分子物质进出的通道，但核孔对物质的进出具有选择性，A错误；中心体存在于低等植物细胞和动物细胞中，图示有中心体说明该生物为低等植物或动物，B正确；染色质是细丝状的，主要由DNA 和蛋白质组成，C错误；黑藻是真核生物，有图示成形的细胞核，D错误。
5．如图，科学家对单细胞伞藻的幼体嫁接：将甲的伞柄嫁接到乙的假根上，长出了伞帽。下列有关评价合理的是( A )
A．该实验由于无对照实验，不能证明细胞核是遗传的控制中心
B．该实验证明了细胞溶胶是遗传的控制中心
C．如果除去该伞藻的细胞核，它仍能正常生存
D．长出的伞帽与甲的伞帽特征相同
【解析】该实验由于无对照实验，不能证明细胞核是遗传的控制中心，A正确；DNA主要存在于细胞核中，细胞核是遗传的控制中心，B错误；细胞核是细胞代谢的控制中心，除去细胞核，伞藻不能正常生存，C错误；嫁接后长出的伞帽与乙相同，D错误。
6．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，结果如下表。下列叙述正确的是( D )
A.第1天无核部分比有核部分存活率高，说明去掉细胞核有利于细胞生存
B．有核部分有20%～30%的死亡率，说明细胞质也能控制细胞的存活
C．该实验应设置空白对照组，再准备100个完整细胞统计存活率
D．该实验的结论为细胞核是细胞进行生命活动所必需的
【解析】第1天无核部分比有核部分存活率高，不能说明去掉细胞核有利于细胞生存，有可能是统计误差，或样本数量不够大造成的，A错误；有核部分的细胞个别死亡最可能是由于人为伤害或细胞正常凋亡，B错误；该实验中含有细胞核的那一组就可以作为对照组，不需要设置空白对照组，C错误；该实验说明细胞进行正常的生命活动需要细胞核，D正确。知识目标
核心素养
1.简述细胞核的结构和功能。
2．说出动、植物细胞结构的异同。
3．学习设计并制作真核细胞的结构模型
1.通过对细胞核功能探究实验的学习，认同细胞核是细胞的控制中心。
2．通过对细胞核结构和功能的学习，进一步认识到结构与功能相适应的生物学辩证观点。
3．通过构建真核细胞模型的活动，发展批判性思维、模型与建模的科学思维方法。
4．通过对细胞核与细胞质相互依存的关系，理解细胞结构的完整性对维持细胞正常生命活动的重要性
项目
动物细胞
植物细胞
不
同
点
细胞壁
无
有
叶绿体
无
部分有
液泡
一般没有
成熟植物细胞具有中央大液泡，刚分裂形成的植物细胞有大量的小液泡
中心体
有
高等植物细胞没有，低等植物细胞有
相同点
都具有细胞膜、细胞质、细胞核，细胞质中都有线粒体、内质网、核糖体、高尔基体等结构
实验名称
实验过程
实验结论
实验分析
黑白美西螈核移植实验
美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的
无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈去核的卵细胞中，对形成的重组细胞进行培养作为对照
蝾螈受精卵横缢实验
蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的
既有相互对照，又有自身前后对照
变形虫切割实验
变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的
既有相互对照，又有自身前后对照
伞藻嫁接与核移植
伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的
伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的影响，从而证明实验结论
时间/天
1
2
3
4
5
6
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
知识点一 遗传物质主要储存在细胞核中
1．细胞核的结构模式图
2．细胞核的结构
(1)核膜：是细胞核的边界，由双层膜构成，外层常与__粗面内质网__相连。双层核膜并不是连续的，内、外层核膜常在某些部位相互融合形成环形开口，称为__核孔__，周围镶嵌有许多__蛋白质__，构成一种复杂的结构，控制着物质的进出。核孔是蛋白质、__RNA__等大分子出入细胞核的通道。
(2)核仁：是细胞核中呈球形或椭球形的结构，其大小、数目、形态随生物种类、细胞类型不同而不同。核仁是核糖体RNA合成、加工和__核糖体装配__的重要场所。
(3)染色质：细胞核中的DNA与蛋白质及少量RNA构成的复合结构，容易被__碱性染料__染色。
(4)核基质：是细胞核内以__蛋白质__为主的网络结构。核基质为细胞核提供支架，也是多种酶的结合位点，与核内遗传物质的__复制__、染色体的装配等生理活动密切相关。
小思考：染色体和染色质是什么关系？
【答案】真核细胞中，细胞核中的DNA与蛋白质及少量RNA构成复合结构，容易被碱性染料染色，称为染色质。细胞分裂过程中，染色质高度螺旋，凝聚成在光学显微镜下很容易观察到的染色体。所以，染色体和染色质是同一种物质在不同时期的两种存在形态。
知识点二 细胞核控制细胞的遗传和代谢
1．伞藻“嫁接”实验：将两种伞藻细胞都切成伞帽、伞柄和__假根__三个部分，然后将假根交换后，再让伞柄与其接合。两种“嫁接”的结果非常有趣：若令伞柄与同种伞藻的假根接合，则再生出来的伞帽与原来的__一样__；若令伞柄与另一种伞藻的假根接合，则再生出来的伞帽与__另一种__的一样。
2．变形虫切割实验：科学家将变形虫缓慢地切成两半，一半有细胞核，一半无细胞核。有核的部分具有__应激性__，仍能生长、__分裂__、再生；无核的部分虽然仍能消化吞噬的食物，但不能摄取食物，无__应激性__，不再分裂增殖，没多久就死亡了。但是，如果无核的部分被及时植入一个完整的细胞核，将恢复生长和分裂等生理功能。
3．从伞藻“嫁接”实验和变形虫切割实验可以看出，细胞核是__生物遗传__和维持正常生命活动所必需的。DNA储存着遗传信息，是细胞进行生命活动的“蓝图”。在细胞分裂时，DNA由亲代细胞精确地传递给子代细胞，控制着子代细胞的__新陈代谢__，决定子代细胞的生长、发育和__繁殖__。DNA主要储存在__细胞核__中，因此，细胞核是细胞遗传和代谢的__控制中心__。
知识点三 活动“尝试制作真核细胞的结构模型”
1．建立模型是__科学研究__的常用方法，是人们根据某一目的，抓住对象的__本质特征__，将复杂的、微观的现象或事物构建成抽象的、概括性的描述，是对研究对象简洁的表述。
2．模型的形式很多，包括__数学__模型、__概念__模型、__物理__模型等。在设计并制作细胞模型时，科学性、准确性是第一位的，其次才是模型的美观与否。
3．本活动是运用__物理__模型的方法，以实物的形式直观地表现真核细胞的三维结构。
知识点四 核孔复合体
1．不同类型的细胞，其细胞核的核孔复合体数量、分布情况也有较大差异。一般来说，代谢越旺盛的细胞，其核孔复合体的数量就__越多__。
2．核孔复合体主要由__蛋白质__构成，可看作是一类特殊的载体蛋白，构成了细胞核与细胞溶胶间物质交换的通道。一些离子和水等小分子物质由于比核孔的孔径小，通常可以自由进出细胞核而__不消耗__能量；蛋白质、RNA等大分子物质则需要通过特殊的转运机制才能进出，而这一过程__需要__能量的驱动才能完成。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)成熟的真核细胞都有一个成形的细胞核。( × )
(2)核膜是由2层磷脂分子组成的，外层常与粗面内质网相连。( × )
(3)核仁是核糖体合成、加工和装配的重要场所。( × )
(4)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。( × )
(5)染色体和染色质是同一种物质在不同时期的两种形态。( √ )
(6)细胞核是遗传物质储存场所和细胞代谢的中心。( × )
2．案例分析：如图为细胞核结构模式图，试回答下列问题：
(1)结构[①]是__染色质__，是由__DNA__和__蛋白质__及少量__RNA__构成的复合体结构，容易被__碱性__染料染色，其上储存着__遗传信息__。
(2)结构[②]是__核仁__，在不同生物种类和细胞类型中其__大小、数目、形态__也不同，其功能是__核糖体RNA合成、加工和核糖体装配的重要场所__。
(3)结构[③]是__核膜__，对核内物质起屏障作用；它是由__双__层膜构成的，外层常与__粗面内质网__相连。
(4)结构[④]是__核孔__，是__蛋白质、RNA__等大分子出入细胞核的通道。
【解析】题图为细胞核结构模式图，细胞核只存在于真核细胞中，核膜、核仁等结构只能在电子显微镜下才能看到。(1)结构①是染色质，由DNA和蛋白质以及少量RNA构成，能被碱性染料染色，其中的DNA携带着遗传信息。(2)结构②是球形或椭球形的核仁，其大小、数目和形态会随着生物种类、细胞类型的不同而不同。核仁是核糖体RNA合成、加工和核糖体装配的重要场所。(3)(4)结构③是核膜，由双层膜构成，外层常与粗面内质网相连。双层核膜并不是连续的，内外层核膜常在某些部位相互融合形成环形开口，即核孔。核孔周围镶嵌有许多蛋白质，构成一种复杂的结构，控制着物质的进出。核孔是蛋白质、RNA等大分子出入细胞核的通道，但要注意，DNA不可以通过。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 活动“尝试制作真核细胞的结构模型”讨论))
(1)比较动物细胞和植物细胞的异同。
(2)选择制作模型的材料时有哪些考虑？
【答案】(1)
①细胞壁、叶绿体、液泡是植物细胞特有的细胞结构。
②有细胞壁、无中心体的为高等植物细胞。
③有细胞壁、中心体的为低等植物细胞。
④无细胞壁、有中心体的为动物细胞。
⑤有细胞壁的细胞是植物细胞，无细胞壁的细胞为动物细胞。
⑥有叶绿体的一定是植物细胞，无叶绿体的可能是动物细胞也可能是植物细胞。
⑦无中心体的一定是高等植物细胞，但有中心体的可能为动物细胞，也可能为低等植物细胞，因此中心体不能作为鉴定动、植物细胞的依据，但可作为鉴定动物细胞和高等植物细胞的依据。
(2)①材料要环保，可以采用一些废旧物品进行制作，但要注意安全和卫生；②材料要与相应的细胞结构相适应，要能真实体现出原型的特征。
eq \a\vs4\al(典例) 在制作真核细胞模型时，需要选择合适的材料来模拟细胞的结构，用线段将材料与最适合模拟的细胞结构连接起来，下列连接不恰当的是( D )
A．装有液体的保鲜袋——液泡
B．表面钻有小孔的水蜜桃核——细胞核
C．大米——核糖体
D．多层折叠的保鲜膜——溶酶体
【解析】液泡具单层膜，其内有细胞液，与装有液体的保鲜袋相似，A正确；细胞核主要由核膜、核仁和染色质构成，核膜上具有核孔，与表面钻有小孔的水蜜桃核相似，B正确；核糖体为非膜性细胞器，与大米相似，C正确；溶酶体具有单层膜，其内含有多种水解酶，但是其膜没有多层折叠，与多层折叠的保鲜膜不相符，D错误。
1．以下关于物理模型的说法不正确的是( C )
A．物理模型可以直观形象地概括认识对象的属性
B．拍摄的细胞核显微照片不是细胞核的物理模型
C．是用空间形式和数量关系来描述认识对象的特征
D．是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征
【解析】物理模型是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，可以直观形象地概括认识对象的属性，A、D正确；物理模型是对认识对象的另一种表达，而不是认识对象本身或本身的照片，B正确；数学模型是用空间形式和数量关系来描述认识对象的特征，C错误。
2．下列关于制作真核细胞的三维结构模型的说法，正确的是( D )
A．真核细胞的三维结构模型属于概念模型
B．真核细胞的三维结构模型属于数学模型
C．拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片就是建构了细胞的物理模型
D．以实物或图画形式建构真核细胞的三维结构模型属于物理模型
【解析】生物科学中真核细胞的三维结构模型是一种物理模型，A、B错误；洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片属于实物，不属于物理模型，C错误；以实物或图画形式建构真核细胞的三维结构模型属于物理模型，D正确。
3．关于“尝试制作真核细胞的结构模型”活动的叙述中，正确的是( D )
A．模型可以表达出细胞的生活状态
B．模型表达了细胞各结构之间的功能关系
C．模型可以表达各种细胞器的结构
D．模型可以表达细胞各结构之间的位置关系
【解析】模型并不能表达出细胞的生活状态，A错误；模型表达了细胞各结构之间的结构关系，并不能表达功能关系，B错误；模型只能表达各种细胞器的外部结构，内部结构无法细致体现，C错误；模型可以表达细胞各结构之间的位置关系，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 关于细胞核的各组实验的结论及分析))
eq \a\vs4\al(典例) 用一根玻璃针，将一个变形虫切成两半，有核的一半能继续生活，无核的一半死亡。如果将一个变形虫的核取出，无核的部分能短期生存，但不能繁殖后代，单独的细胞核也无法生存。如果在去核后及时植入一个细胞核，这个变形虫则恢复正常生活(如图所示)。下列相关叙述中，错误的是( B )
A.细胞核虽然含有遗传物质，但不能单独生活
B．无核的细胞质仍能存活，说明细胞质可以独立生活
C．细胞核控制着生命活动，蛋白质承担生命活动
D．细胞只有保持完整结构才能进行正常的生命活动
【解析】细胞核依靠细胞质提供物质和能量，因此没有细胞质的细胞核不能生存，A正确；由于细胞质中已合成的蛋白质仍能发挥作用，所以细胞去核后仍可以生活一段时间，但细胞核在生命活动中起决定作用，没有细胞核的细胞质无法长时间存活，B错误；细胞核控制着生命活动，蛋白质承担生命活动，C正确；变形虫去除细胞核以后，新陈代谢减弱，运动停止，存活一段时间后最终死亡，但如果去核后及时再植回一个细胞核，又能够恢复生命活动，生活正常，这说明细胞只有保持完整结构才能进行正常的生命活动，D正确。
1．为了研究细胞核的功能，实验小组选取了100个细胞，每个细胞都分割成有核部分和无核部分，然后将这些细胞置于相同的条件下培养，细胞存活比例和培养天数的关系如图所示。根据实验现象可以得出的实验结论是( B )
A.细胞无核部分不能进行任何细胞代谢
B．细胞的正常存活离不开细胞核的作用
C．细胞核是细胞代谢的主要场所
D．细胞质与细胞的正常存活无关
【解析】细胞无核部分也能存活一定的天数，说明细胞无核部分也能进行细胞代谢，A错误；细胞无核部分存活的天数少于有核部分，说明细胞的正常存活离不开细胞核的作用，B正确；细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞代谢的主要场所是细胞溶胶，C错误；有核部分存活一定时间后，存活比例也会下降，说明细胞质和细胞的正常存活有关系，D错误。
2．伞藻是单细胞藻类，由伞帽、伞柄、假根3部分组成，细胞核位于假根中。如图是伞藻的嫁接实验，该实验结果表明( D )
A.细胞核控制细胞的代谢活动
B．细胞质是遗传物质的储存场所
C．细胞核是细胞进行生命活动所必需的
D．新长出的“帽”形状只与“假根”种类有关
【解析】伞藻的嫁接实验只是确定细胞核与生物性状的关系，没有涉及细胞代谢，A错误；细胞核是遗传物质的主要储存场所，B错误；伞藻的嫁接实验只是确定细胞核与生物性状的关系，没有说明细胞核是细胞进行生命活动所必需的，C错误；由图可知，虽然进行了不同伞藻之间的伞柄和假根之间的嫁接，但是生长出来的帽子的表型是由假根决定的；又因为细胞核位于假根中，因此可以确定新长出的“帽”形状只与“假根”种类有关，D正确。
3．为探究细胞核的功能，科学家进行了如下实验：
①将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到白色美西螈去核卵细胞中，植入核的卵细胞发育成的美西螈是黑色的；
②用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，结果有核的一半能分裂，无核的一半停止分裂；
③将变形虫的核取出，无核变形虫失去摄食能力，对外界刺激不再发生反应；
④将菊花形帽伞藻的假根移植到去掉假根和帽的伞形帽伞藻的柄上，新长出的帽是菊花形帽。
下列有关上述实验的说法正确的是( C )
A．实验①说明美西螈体色等所有的遗传性状都由细胞核控制
B．实验②说明没有细胞核的细胞不能进行代谢活动
C．实验③说明变形虫的代谢活动受细胞核控制
D．实验④说明伞藻的帽形只由细胞核控制合成
【解析】将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到白色美西螈去核卵细胞中，结果发育成的美西螈全部是黑色的，只能说明美西螈体色由细胞核控制，A错误；用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，结果有核的一半能分裂，无核的一半停止分裂，说明没有细胞核的细胞不能进行细胞分裂，B错误；将变形虫的核取出，无核变形虫失去摄食能力，对外界刺激不再发生反应，说明变形虫的代谢活动受细胞核控制，C正确；将菊花形帽伞藻的假根移植到去掉假根和帽的伞形帽伞藻的柄上，新长出的帽是菊花形帽，说明伞藻的帽形与细胞核有关，受细胞核控制，D错误。
归纳总结
细胞核的功能：(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递给子代，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。细胞核通过控制蛋白质的合成，控制细胞代谢和生物性状。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 细胞核认知易出现的5个误区))
(1)误以为所有物质都能进出核孔复合体。核孔复合体是由多种蛋白质构成的复合结构，表现出明显的选择性，如细胞核中的DNA不能通过核孔复合体进入细胞质。
(2)误以为所有的真核细胞都有细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核。
(3)误以为染色体和染色质是两种物质。染色体和染色质不是两种物质，而是同一种物质在不同时期的两种形态。
(4)误以为核孔复合体的数量、核仁大小固定不变。核孔复合体的数量、核仁的大小并不是固定不变的，这与细胞代谢强度有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔复合体数量多，核仁较大。
(5)误以为细胞核是细胞代谢的中心。细胞核是细胞代谢的控制中心，而不是细胞代谢的中心，细胞代谢的中心在细胞质中。
eq \a\vs4\al(典例) 下列关于细胞核的叙述，正确的是( A )
A．核膜为双层膜，核外膜的外表面附着有很多核糖体
B．不同的细胞内，核仁的大小和数量都是一定的
C．细胞核内的液体叫作细胞液
D．核孔是包括DNA在内的大分子物质可任意通过的通道
【解析】核膜为双层膜，外膜的外表面附着很多核糖体，A正确；不同的细胞内，核仁的大小和数量是不同的，代谢越旺盛核仁越大，B错误；细胞核内的液体叫核液，C错误；核孔是包括 mRNA在内的一些大分子物质通过的通道，核孔也具有选择性，DNA不可以通过核孔，D错误。
1．核孔是一组蛋白质以特定的方式排布形成的结构，被称为核孔复合物，它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。如图所示，该复合物由一个核心脚手架组成，其具有选择性的输送机制由大量贴在该脚手架内面的蛋白组成，称为中央运输蛋白。据此分析不正确的是( B )
A.核孔复合物与核膜内外的信息交流有关
B．人体成熟的红细胞中核孔数目较少，影响到核内外的信息交流
C．核孔复合物的存在，说明核膜也具有选择性
D．中央运输蛋白是在细胞质中的核糖体上合成的
【解析】核孔的功能是实现核质之间的物质交换和信息交流，A正确；人体成熟的红细胞没有细胞核，因此没有核孔，B错误；由题意知，核孔复合物是具有选择性的输送机制的结构，因此核膜也具有选择性，C正确；中央运输蛋白的化学本质是蛋白质，合成场所是核糖体，D正确。
2．细胞核被喻为细胞的“大脑”。下列有关细胞核的叙述错误的是( D )
A．核仁与核糖体的形成有关
B．核孔对物质进出细胞核具有选择性
C．细胞核具有双层膜结构
D．细胞核是细胞代谢的主要场所
【解析】核仁与核糖体的形成有关，A正确；核孔对物质进出细胞核具有选择性，B正确；细胞核具有双层膜结构，C正确；细胞溶胶是细胞代谢的主要场所，D错误。
3．关于人体细胞结构和功能的叙述，正确的是( A )
A．性激素的形成与内质网有关
B．线粒体内膜的面积比外膜小
C．核仁是与核糖体形成有关的细胞器
D．核糖体是蛋白质合成和加工的主要场所
【解析】性激素属于脂质，其合成场所是内质网，A正确；线粒体内膜向内折叠形成嵴，这有利于扩大膜面积，因此线粒体内膜的面积比外膜大，B错误；核仁与核糖体的形成有关，但核仁不是细胞器，C错误；核糖体是蛋白质的合成场所，但不能对蛋白质进行加工，D错误。
1．下列细胞中具有多个细胞核的是( C )
A．维管植物的筛管细胞
B．哺乳动物成熟的红细胞
C．人的横纹肌细胞
D．狗的神经细胞
【解析】维管植物的筛管细胞和导管细胞中都没有细胞核，A错误；哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，也没有各种细胞器，B错误；人的横纹肌细胞中有多个细胞核，C正确；狗的神经细胞中只有一个细胞核，D错误。
2．下列关于细胞核结构与功能统一性的叙述中，正确的是( B )
A．核仁中的DNA控制着细胞代谢
B．染色质上的DNA储存着大量的遗传信息
C．不同细胞的核孔数量是相同的
D．细胞核内染色体与染色质是不同物质
【解析】核仁与核糖体RNA的合成以及核糖体的形成有关，而染色质中的DNA控制着细胞代谢，故A错误；染色质的主要成分是DNA和蛋白质，DNA是遗传物质，储存着大量遗传信息，故B正确；核膜上的核孔实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，新陈代谢越旺盛的细胞核孔数量越多，故C错误；染色体与染色质是细胞分裂不同时期的同一物质，故D错误。
3．下列关于模型的叙述，错误的是( D )
A．模型要体现事物的本质和规律性的联系
B．数学模型可以用特定的公式、图表等表示
C．利用废旧物品制作的细胞模型是一种物理模型
D．构建模型只能对认识对象做定性的描述，不能做定量的描述
【解析】模型要体现事物的本质和规律性的联系，A正确；数学模型可以用特定的公式、图表等表示，B正确；利用废旧物品制作的细胞模型是一种物理模型，C正确；构建模型能对认识对象做定量的描述，如数学公式，D错误。
4．如图为某种生物的细胞核及相关结构示意图。有关叙述正确的是( B )
A.核孔是大分子物质进出的通道，不具有选择性
B．图示中有中心体说明该生物为低等植物或动物
C．染色质或粗或细，由 DNA 和蛋白质组成
D．黑藻无图示结构
【解析】核孔是蛋白质、RNA等大分子物质进出的通道，但核孔对物质的进出具有选择性，A错误；中心体存在于低等植物细胞和动物细胞中，图示有中心体说明该生物为低等植物或动物，B正确；染色质是细丝状的，主要由DNA 和蛋白质组成，C错误；黑藻是真核生物，有图示成形的细胞核，D错误。
5．如图，科学家对单细胞伞藻的幼体嫁接：将甲的伞柄嫁接到乙的假根上，长出了伞帽。下列有关评价合理的是( A )
A．该实验由于无对照实验，不能证明细胞核是遗传的控制中心
B．该实验证明了细胞溶胶是遗传的控制中心
C．如果除去该伞藻的细胞核，它仍能正常生存
D．长出的伞帽与甲的伞帽特征相同
【解析】该实验由于无对照实验，不能证明细胞核是遗传的控制中心，A正确；DNA主要存在于细胞核中，细胞核是遗传的控制中心，B错误；细胞核是细胞代谢的控制中心，除去细胞核，伞藻不能正常生存，C错误；嫁接后长出的伞帽与乙相同，D错误。
6．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，结果如下表。下列叙述正确的是( D )
A.第1天无核部分比有核部分存活率高，说明去掉细胞核有利于细胞生存
B．有核部分有20%～30%的死亡率，说明细胞质也能控制细胞的存活
C．该实验应设置空白对照组，再准备100个完整细胞统计存活率
D．该实验的结论为细胞核是细胞进行生命活动所必需的
【解析】第1天无核部分比有核部分存活率高，不能说明去掉细胞核有利于细胞生存，有可能是统计误差，或样本数量不够大造成的，A错误；有核部分的细胞个别死亡最可能是由于人为伤害或细胞正常凋亡，B错误；该实验中含有细胞核的那一组就可以作为对照组，不需要设置空白对照组，C错误；该实验说明细胞进行正常的生命活动需要细胞核，D正确。知识目标
核心素养
1.简述细胞核的结构和功能。
2．说出动、植物细胞结构的异同。
3．学习设计并制作真核细胞的结构模型
1.通过对细胞核功能探究实验的学习，认同细胞核是细胞的控制中心。
2．通过对细胞核结构和功能的学习，进一步认识到结构与功能相适应的生物学辩证观点。
3．通过构建真核细胞模型的活动，发展批判性思维、模型与建模的科学思维方法。
4．通过对细胞核与细胞质相互依存的关系，理解细胞结构的完整性对维持细胞正常生命活动的重要性
项目
动物细胞
植物细胞
不
同
点
细胞壁
无
有
叶绿体
无
部分有
液泡
一般没有
成熟植物细胞具有中央大液泡，刚分裂形成的植物细胞有大量的小液泡
中心体
有
高等植物细胞没有，低等植物细胞有
相同点
都具有细胞膜、细胞质、细胞核，细胞质中都有线粒体、内质网、核糖体、高尔基体等结构
实验名称
实验过程
实验结论
实验分析
黑白美西螈核移植实验
美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的
无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈去核的卵细胞中，对形成的重组细胞进行培养作为对照
蝾螈受精卵横缢实验
蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的
既有相互对照，又有自身前后对照
变形虫切割实验
变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的
既有相互对照，又有自身前后对照
伞藻嫁接与核移植
伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的
伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的影响，从而证明实验结论
时间/天
1
2
3
4
5
6
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
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