人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞核的结构和功能导学案

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞核的结构和功能导学案，共15页。

一、细胞核的功能
1．细胞核的分布
除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。
2．细胞核的功能
大量的事实表明，细胞核控制着细胞的代谢和遗传。因此，有人把细胞核比喻为细胞的“大脑”、细胞的“控制中心”。
判断正误
(1)除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有一个细胞核( )
(2)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( )
(3)细胞核是细胞代谢中心( )
答案 (1)× (2)× (3)×
解析 (1)骨骼肌细胞具有多个细胞核。
(2)没有细胞核的真核细胞，既不能生长也不能分裂，细胞核是细胞进行生命活动所必需的。
(3)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质基质。
任务一：探究细胞核的功能
1．资料1：美西螈核移植实验
(1)实验过程：该实验中，黑色美西螈提供细胞核，白色美西螈提供细胞质、细胞膜等结构。
(2)实验结果：子代美西螈全部发育成黑色。
(3)实验结论：美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的。
(4)延伸：从实验设计的原则上分析，该实验的设计并不严密，请指出不严密之处并进行完善。
提示 该实验没有设置对照。可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞中进行培养作为对照，增强实验的说服力。
2．资料4：伞藻嫁接实验和核移植实验
(1)实验过程
①去帽→换柄→培养。
②去帽、去核→植入核→培养。
(2)实验结果：在伞藻嫁接实验中，新长出的伞帽跟提供假根的伞藻的伞帽相同；在伞藻核移植实验中，新长出的伞帽跟提供细胞核的伞藻的伞帽相同。
(3)延伸：伞藻嫁接和核移植实验中，哪个实验更有说服力？为什么？
提示 伞藻核移植实验更有说服力。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。
(4)实验结论：核移植实验进一步说明生物体形态结构的建成与细胞核有关。
3．资料2：蝾螈受精卵横缢实验
(1)实验过程：步骤一：将受精卵横缢成有核一半和无核一半；步骤二：向无核一半挤入细胞核。
(2)实验结果：结果一：有核一半能分裂，无核一半停止分裂；结果二：挤入细胞核后，无核一半开始分裂。
(3)实验结论：细胞的分裂、分化是由细胞核控制的。
4．资料3：变形虫切割和核移植实验
(1)实验过程：步骤一：将变形虫切割成有核一半和无核一半；步骤二：用显微钩针将有核一半的细胞核钩出，然后再及时植入另一个同种变形虫的细胞核。
(2)实验结果：结果一：有核一半能摄食、生长、分裂、再生，对刺激有反应，无核一半不能摄食、生长、分裂，对刺激无反应；结果二：去核后生命活动丧失，加核后生命活动恢复。
(3)实验结论：变形虫的生长、分裂、再生、应激性是由细胞核控制的。
(4)延伸：资料2和资料3中两个实验的相似操作步骤是都以细胞核的有无为变量设置了相互对照与自身对照。从实验结果分析，细胞核的有无影响了细胞的分裂、分化、生长、对外界刺激的反应、摄食等生命活动。
(5)延伸：由资料2、3中的实验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。
细胞核的功能
1．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，长出了乙的伞帽。如图所示，下列有关评价合理的是( )
①该实验证明了假根能控制伞帽的形状
②该实验证明了细胞核是代谢的调控中心
③欲证明细胞核的功能，需同时进行对照实验
④该实验证明了细胞质是遗传的控制中心
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
答案 B
解析 因为该实验是将伞柄嫁接到假根上，所以证明了伞藻的伞帽的形状由假根决定，①合理；该实验没有证明细胞核是代谢的调控中心，②不合理；甲的伞柄嫁接到乙的假根上，长出了乙的伞帽，这说明乙的伞帽形成可能与细胞核有关，该实验中缺少对照实验，不能证明细胞核的功能，要证明细胞核的功能必须再增添对照实验，③合理；该实验没有证明细胞质是遗传的控制中心，④不合理。
2．科学家用显微技术除去变形虫的细胞核，其新陈代谢减弱，运动停止；当重新植入细胞核后，发现其代谢等活动又能恢复，这说明了细胞核是( )
A．细胞代谢的主要场所
B．遗传物质的储存和复制场所
C．细胞遗传性状的控制中心
D．细胞生命活动的控制中心
答案 D
解析 细胞质基质是细胞代谢的主要场所，A错误；细胞核是遗传物质的储存和复制场所，但题干中没有涉及相关信息，B错误；细胞核是细胞遗传性状的控制中心，但题干中没有涉及变形虫的各种性状特征，C错误。
二、细胞核的结构
1．细胞核的结构
2．染色质的组成及特点
(1)组成eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(DNA,蛋白质))
(2)特点：容易被碱性染料染成深色。
(3)与染色体的关系：同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。
3．细胞核的功能
细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
4．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。
5．建构模型
(1)概念：模型是人们为了某种特定的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。
判断正误
(1)核仁被破坏，该细胞蛋白质的合成将不能正常进行( )
(2)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( )
(3)细胞中核糖体的形成一定与核仁有关( )
答案 (1)√ (2)× (3)×
解析 (2)拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片是实物照片，不属于物理模型。
(3)核糖体是真、原核细胞共有的细胞器，真核细胞中核糖体的形成与核仁有关，原核细胞无核仁，核糖体的形成与核仁无关。
任务二：探讨细胞核各组分的结构特点
1．核孔
资料：核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，大分子凭借自身的核定位信号与核孔复合体蛋白质(主要是中央运输蛋白)上的受体结合而实现物质运输过程。
(1)根据以上信息能否说明各种大分子物质都能自由进出核孔？
提示 不能；核孔具有选择性，如：允许某些RNA和蛋白质通过，而DNA不能通过。
(2)核孔是物质进出细胞核的唯一通道吗？
提示 不是；核孔是某些大分子物质出入细胞核的通道，小分子物质是经过核膜出入细胞核的。
(3)代谢越旺盛的细胞中，蛋白质合成量越大，核质之间的物质交换越频繁。那么核仁大小、核孔数量与细胞代谢程度有什么关系？
提示 代谢旺盛的细胞，往往核仁较大，核孔数量较多。
2．染色质和染色体
资料1：用电镜观察染色质，发现它是由很多串珠状结构聚合在一起形成的。用DNA酶处理细胞核，发现“珠子”间连线消失，但“珠子”还在；用蛋白酶处理，“珠子”被分解，连线尚在。
(1)根据以上信息分析染色质是由什么组成的？
提示 蛋白质和DNA。
资料2：染色质与染色体的关系示意图
(2)据图概括染色质和染色体之间的关系。
提示 染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。
细胞核的结构
3．下列关于细胞核结构和功能的叙述，正确的是( )
A．核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
B．染色质和染色体是两种不同的物质
C．核孔是DNA、RNA、蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道，具有选择性
D．核膜是单层膜，把核内物质与细胞质分隔开
答案 A
解析 染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态，B错误；DNA不能通过核孔进出细胞核，C错误。
4．如图为细胞核结构模式图，下列对其结构及功能的叙述，正确的是( )
A．①是单层膜，其上有④，允许各种分子进出
B．②是染色质，其主要由DNA和蛋白质组成
C．③是核孔，它是细胞核行使遗传功能的结构
D．细胞核是细胞代谢的主要场所
答案 B
解析 ①为核膜，是双层膜，其上有④(核孔)，是大分子物质进出细胞核的通道，A错误；④是核孔，是某些大分子物质进出细胞核的通道，而细胞核行使遗传功能的结构是染色质，C错误；细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是细胞代谢和遗传的控制中心，D错误。
题组一 细胞核的功能
1．下列关于细胞核的实验的说法，正确的是( )
A．将受精卵用头发横缢为有核和无核的两半，两半都能分裂
B．将伞形帽伞藻的假根和菊花形帽伞藻的柄嫁接，将长成菊花形帽伞藻
C．将变形虫切成两半，一半有核，一半无核，无核的一半对外界刺激不再发生反应
D．将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到白色美西螈去核的卵细胞中，该卵细胞发育成白色美西螈
答案 C
解析 无核的一半不能分裂，A错误；将伞形帽伞藻的假根和菊花形帽伞藻的柄嫁接，将长成伞形帽伞藻，B错误；将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到白色美西螈的去核卵细胞中，结果发育成的美西螈全部是黑色的，D错误。
2．(2023·宁夏银川高一期末)如图表示变形虫的切割和核移植实验。该实验不能得出的结论是( )
A．细胞核是遗传物质储存和复制的场所
B．细胞核是细胞新陈代谢的控制中心
C．细胞核和细胞质相互依存，相互影响
D．细胞结构的完整性是细胞生存的基础
答案 A
解析 图中并未体现细胞核是遗传物质储存和复制的场所，A错误。
3．下列对细胞核功能较为全面的阐述是( )
A．与生物体的遗传和变异有关
B．控制细胞的代谢
C．与生物繁殖后代有关，是遗传物质复制的场所
D．遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心
答案 D
4．伞藻是一种单细胞生物，由“帽”、柄和假根三部分构成，细胞核在基部。科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做了嫁接实验，如图所示。下列说法错误的是( )
A．两种伞藻形态不同的根本原因是它们的遗传信息不同
B．该实验证明了伞藻的形态结构由假根部分控制
C．为了减少随机因素干扰，本实验应只取两个伞藻进行实验
D．若要证明伞藻的形态结构取决于细胞核，还应设置伞藻核移植实验
答案 C
解析 为了减少随机因素干扰，本实验应多取几个伞藻进行实验，C错误。
题组二 细胞核的结构
5．(2023·陕西咸阳高一检测)下列有关细胞核的叙述，错误的是( )
A．核膜为双层膜，外膜通常与内质网膜相连
B．核孔有选择性地控制物质进出，核内DNA不能通过核孔进入细胞质
C．核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
D．染色质与染色体在形态转化的同时伴随成分的变化
答案 D
解析 染色质与染色体的组成成分相同，D错误。
6．如图为典型的细胞核及其周围部分结构的示意图，下列说法正确的是( )
A．图中②为核孔，是大分子物质进出细胞核的通道，蛋白质和RNA等大分子物质可以自由通过核孔
B．蛋白质合成旺盛的细胞核孔数目多，有利于DNA和RNA进出
C．原核生物和真核生物最本质的区别是有无以核膜为界限的细胞核
D．任何细胞核糖体的形成都与细胞核内的④有关
答案 C
解析 图中②为核孔，是大分子物质进出细胞核的通道，蛋白质和RNA等大分子物质可以通过核孔，但蛋白质和RNA等大分子不能自由通过，A错误；核孔是细胞核与细胞质之间物质交换和信息交流的重要通道，蛋白质合成旺盛的细胞核孔数目多，有利于RNA等物质的进出，但DNA不能通过核孔，B错误；结构④是核仁，与核糖体的形成有关，原核生物没有核仁，其核糖体的形成与核仁无关，D错误。
题组三 真核细胞的结构模型
7．模型构建是学习生物学的一种有效策略。下列关于模型的叙述，错误的是( )
A．模型要体现事物的本质和规律性的联系
B．模型是对认识对象所作的一种简化的概括性的描述
C．制作真核细胞的三维结构模型时首先要考虑是否美观
D．生物学的一些微观结构可借助实物模型帮助理解
答案 C
解析 制作真核细胞的三维结构模型时首先考虑是否真实和准确，其次是美观，C错误。
8．(2023·江苏镇江高一期末)模型方法是生物学研究过程中常常会用到的一种方法。根据如图所示，下列关于模型的说法不正确的是( )
A．图a属于物理模型
B．图b属于概念模型
C．图c属于数学模型
D．图d属于物理模型
答案 D
解析 图d为照片，是个体的真实反映，而不是简化的概括，不属于物理模型，D错误。
9．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，结果如表。下列有关叙述正确的是( )
A.培养一天后无核部分的存活个数比有核部分存活个数多，说明去除细胞核有利于细胞的生存
B．有核部分的细胞仍存在一定的死亡率，是细胞的正常死亡或者实验操作对细胞伤害所致
C．该实验缺乏对照组，实验数据不可靠，需要再准备100个完整细胞统计存活率
D．该实验数据可以说明细胞核是细胞代谢中心
答案 B
解析 实验中，虽然培养一天后无核部分的存活个数比有核部分存活个数多，但长时间来看不含细胞核的细胞存活时间短，存活数量少，故不能说明去除细胞核有利于细胞的生存，A错误；该实验设置有核部分作为对照组，100个细胞实验数量较多，实验偶然性小，数据可靠，C错误；该实验数据可以说明细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞质基质才是细胞代谢中心，D错误。
10．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
答案 A
解析 分析题图可知，单细胞生物c的细胞核来自单细胞生物a，单细胞生物c表现出的性状与单细胞生物a相同，单细胞生物b经人工处理后培养一段时间仍为单细胞生物b。可见，这个实验最能说明的问题是：控制c性状发生的遗传信息来自细胞核，但不能说明细胞核内的遗传信息控制生物一切性状的发生。
11．核孔复合体是双向性的亲水性核质交换通道，其既能介导蛋白质的入核运输，又能介导RNA等物质的出核运输。入核蛋白一般都含有一段特殊的核定位序列(NLS)，该序列可保证入核蛋白能顺利转运至细胞核内。如图分别是核孔复合体和入核蛋白的核输入过程的示意图。下列有关叙述不正确的是( )
A．心房颤动的致病机制是核孔复合体的运输障碍，这可能与核膜内外的信息交流异常有关
B．唾液腺细胞核膜上的核孔复合体的数量可能比腹肌细胞核膜上的多
C．NLS具有“定向”“定位”的作用，若将NLS错误连接到其他非入核蛋白上，则可能会将该非入核蛋白转运至细胞核内
D．核膜由两层磷脂分子及相关蛋白质组成，且其参与构成了生物膜系统
答案 D
解析 核膜是双层膜结构，一层膜是两层磷脂分子，故核膜由四层磷脂分子及相关蛋白质组成，且其参与构成了生物膜系统，D错误。
12．如图表示某同学制作的真核细胞的三维结构模型的一部分，下列说法不正确的是( )
A．该细胞模型为高等植物细胞
B．制作③④⑤⑦等结构时可选用各种色彩泥
C．模型中具有双层膜结构的细胞器有叶绿体和线粒体
D．若该模型表示唾液腺细胞，则不应具有⑦⑧结构
答案 D
解析 该细胞模型中有叶绿体和细胞壁，无中心体，故应该为高等植物细胞，A正确；在制作真核细胞三维结构模型时，可选用各种色彩泥捏制各种细胞器，B正确；模型中的叶绿体、线粒体是双层膜结构的细胞器，C正确；唾液腺细胞为动物细胞，故该模型不应具有细胞壁、液泡和叶绿体，D错误。
13．(2023·河南许昌高一期末)以下是对某小组制作高等植物细胞的三维结构实物模型的描述，其中错误的做法是( )
A．用不同的颜色区分不同的细胞结构
B．在核膜和细胞膜之间放置内质网
C．细胞核的核膜用双层膜表示，上面有孔洞表示核孔
D．将中心体放置于细胞核附近
答案 D
解析 中心体分布在动物和低等植物的细胞中，高等植物细胞内不含中心体，D错误。
14．如图1为典型的真核生物的细胞核结构模式图，图2为探究细胞核功能的相关实验。据图回答下列问题(在[ ]填标号，在________填名称)：
(1)细胞核的功能是______________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)图1中对核内物质起屏障作用的是核膜，它是由________层磷脂分子构成的；细胞核中合成的大分子物质如RNA通过[ ]________进入细胞质。
(3)图1中的结构[②]是核仁，其功能是____________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)图2所示为蝾螈受精卵横缢实验，用头发横缢成两部分后，其中________部分是对照组，______部分是实验组，该实验证明了________________________________。
答案 (1)作为遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心 (2)4 ④ 核孔 (3)与某种RNA的合成及核糖体的形成有关 (4)有核 无核 细胞核控制着细胞的分裂、分化
15．如图表示非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验，据图回答问题：
(1)上述实验所用的方法为_______________________________________________________。
(2)只有在________(填“真核”或“原核”)细胞中才能观察到图中结构。
(3)代谢旺盛的细胞，核膜上________数目多，它们的作用是___________________________。
(4)从图中可知，亲核蛋白进入细胞核由其______部决定。
(5)人们已经通过化学实验证明了细胞膜中含有磷脂分子，现在请你设计一个实验验证细胞核核膜中含有蛋白质成分。
①实验课题：_________________________________________________________________。
②实验目的：利用化学试剂检测细胞核核膜中的蛋白质成分。
③实验原理：蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。
④实验材料：细胞核核膜样液、鸡蛋清稀释液、洁净试管、滴管、双缩脲试剂等。
⑤实验步骤：
第一步：取洁净的试管2支，分别编号为甲、乙。
第二步：向甲试管中滴加2 mL细胞核核膜样液，向乙试管中滴加2 mL鸡蛋清稀释液。
第三步：向甲、乙两试管中各滴加等量的双缩脲试剂，振荡摇匀，观察颜色变化。
⑥实验结果及结论：若甲试管中________________________________，则说明核膜中含有蛋白质。
答案 (1)同位素标记法 (2)真核 (3)核孔 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 (4)尾 (5)①验证细胞核核膜中含有蛋白质成分 ⑥出现紫色，乙试管中出现紫色
解析 分析题图可知，放射性尾部能从细胞质进入细胞核，但放射性头部不能进入细胞核，因此亲核蛋白进入细胞核由尾部决定。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