高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 细胞——生命活动的基本单位第3课时导学案

第3课时　遗传信息主要储存在细胞核中

一、细胞核的结构

1．结构

(1)核膜

①组成：内、外两层膜。

②作用：把细胞质和细胞核内的物质隔开，保证细胞的生命活动更加有序地进行。

(2)核孔

①作用：细胞核和细胞质之间进行物质交换和信息交流的主要通道。

②举例：细胞核内外的蛋白质、RNA等生物大分子是通过核孔进出的。

(3)核仁

①形态：细胞核中球状或椭球状的颗粒结构，没有膜包被。

②作用：与核糖体中RNA的合成、加工以及核糖体的形成有关，所以，在蛋白质合成旺盛的细胞中常有较大的核仁。

③变化：在细胞分裂过程中，核仁会周期性地消失和重建。

(4)染色质

①组成：主要由DNA和蛋白质组成。

②形态：细长的丝状。

③染色体：杆状或圆柱状。

④染色质和染色体的关系

a．在细胞分裂期，丝状染色质经过高度螺旋化等过程形成染色体。

b．二者是细胞中同一种物质在不同时期的两种不同形态。

(5)核基质

①组成：包括以蛋白质成分为主的网架结构体系，以及网孔中充满的液体。

②作用：是细胞核的骨架，与DNA复制、基因表达及染色体的组装与构建存在密切关系。

2．分布、形态和大小

(1)分布

①除哺乳动物成熟的红细胞和高等植物成熟的筛管细胞外，真核生物的细胞都有细胞核。

②一般来说，一个细胞只有一个细胞核，有的有多个细胞核。

(2)形态：通常呈球形，也有椭球形、扁平形和不规则的形态。

(3)大小：约占细胞总体积的10%。平均直径为5～15 μm。

(4)变化：在细胞的生长发育过程中，细胞核的形态和核中的DNA含量也会发生有规律的变化。

3．观察DNA和RNA在细胞中的分布

二、细胞核是细胞代谢和遗传的调控中心

1．探究细胞核功能的实验

(1)变形虫的分割实验

①实验过程：科学家先将变形虫分割成两部分，一部分有完整的细胞核，另一部分没有细胞核，再将分割后的两部分分别培养，观察两部分的生命活动。

②实验现象：

a．有核的部分能摄取和消化食物，生长到正常大小，并产生新一代变形虫；

b．无核的部分许多细胞器退化，对外界刺激也不再产生反应，生命活动减弱，不久便死亡。

③实验结论：细胞核可以调控细胞的代谢过程。

(2)伞藻移植实验

①对照组

甲　　　　　　　　　　乙

甲伞藻：伞形帽，乙伞藻：菊花形帽

甲剪去伞形帽→培养柄和假根→重新长出伞形帽

乙剪去菊花形帽→培养柄和假根→重新长出菊花形帽

②实验组

甲的假根＋乙的柄→移植体→长出甲的伞形帽

(3)结果及结论

结果：伞藻“帽”的形态与有细胞核的假根部分相关。

结论：伞藻“帽”的形态是由细胞核控制的。

2．功能

细胞核不仅控制细胞的代谢过程，也控制生物体的遗传性状，是细胞代谢和遗传的调控中心。

三、制作真核细胞亚显微结构模型

1．模型模拟的是被研究事物(原型)的结构形态、生理形态或运动形态，是原型的某个表征和特征，也是对原型的抽象和概括。

2．物理模型就是根据相似原理，把真实事物按比例放大或缩小制成的。它可以模拟真实事物的某些功能和性质。我们制作的细胞结构模型就是物理模型。

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．细胞核控制生物体的遗传性状，是细胞代谢的中心。 (　　)

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．×　细胞核是细胞代谢的调控中心。

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在不同时期的两种不同形态。

　细胞核的结构

1．核膜与核孔

(1)核膜

(2)核孔

2．核仁的作用及特点

核仁与核糖体的形成有关，在蛋白质合成旺盛的细胞中，需要的核糖体数目多，核仁的体积大。

3．染色质与染色体的关系

细胞核结构的四点认识

(1)并不是所有物质都能通过核孔，如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。

(2)大分子物质是通过核孔进出细胞核的，所以穿过膜的层数为0层。

(3)核仁不是遗传物质的储存场所，细胞核中的遗传物质分布在染色体(染色质)上。

(4)染色体和染色质只是形态不同，成分完全相同。

1.如图为典型的细胞核及其周围部分结构的示意图，下列说法错误的是(　　)

A．图中1和5的连通，使细胞质和核内物质的联系更为紧密

B．图中2为核孔，通过该结构不仅可以实现核质之间的物质交换，还可以实现信息交流

C．若该细胞核内的4被破坏，该细胞蛋白质的合成将不能正常进行

D．细胞核是细胞生命活动的控制中心和细胞代谢中心

D　[细胞核是细胞生命活动的控制中心和细胞代谢的控制中心，并非细胞代谢中心，D错误。图中1是内质网，2是核孔，3是染色质，4是核仁，5是核膜。核仁与核糖体RNA的合成有关，所以4被破坏将影响核糖体的形成，进而影响蛋白质的合成，C正确。]

2．(多选)如图为细胞核结构模式图，下列有关叙述不正确的是(　　)

A．①是由DNA和蛋白质组成的环状结构

B．②是产生核糖体、某种RNA和蛋白质的场所

C．细胞核是细胞新陈代谢的主要场所

D．核孔是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流的通道

ABC　[①是染色质，主要是由DNA和蛋白质组成的丝状结构，A错误；②是核仁，与核糖体的形成和某种RNA的合成有关，蛋白质合成场所是核糖体，B错误；细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，细胞质基质是细胞新陈代谢的主要场所，C错误；蛋白质、RNA等生物大分子是通过核孔进出细胞核的，核孔对物质的运输具有选择性，因此，核孔是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流的通道，D正确。]

　细胞核是细胞代谢和遗传的调控中心

1．教材实验拓展

2.拓展实验分析

(1)实验一中缺乏对照实验，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)实验二、三都既有相互对照，又有自身对照。实验四有相互对照。

(3)由实验二、三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。

3．细胞核与细胞质的关系

深化探究：拓展实验四在研究过程中，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？理由是什么？

提示：有必要。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，进一步验证了细胞核的功能。

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．控制细胞c性状发生的遗传信息来自细胞核

B．控制细胞c性状发生的遗传信息来自细胞质

C．细胞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的细胞质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，说明控制细胞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”三部分。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。]

[课堂小结]

1．(多选)下列关于细胞核结构的叙述，错误的是(　　)

A．所有细胞都有细胞核

B．不同细胞的细胞核数量和结构都是相同的

C．核孔是DNA、RNA和蛋白质等大分子物质出入细胞核的通道

D．染色质的主要成分是RNA和蛋白质

ABCD　[不同细胞的细胞核数量不同，如原核细胞无成形的细胞核，一般来说一个真核细胞含有一个细胞核，但有些特殊的真核细胞含有多个细胞核，有些真核细胞不含细胞核，A、B错误；核孔是RNA和蛋白质等生物大分子物质出入细胞核的通道，而DNA不能通过核孔，C错误；染色质是指细胞核内能被碱性染料染成深色的物质，主要由DNA和蛋白质组成，D错误。]

2．下图表示某细胞部分结构示意图。下列说法正确的是(　　)

A．甲是细胞中最显著的细胞器

B．甲表示核仁，与核糖体的形成有关

C．乙表示核膜，将细胞质与核内物质完全分开

D．这只能表示多细胞高等生物的细胞核

B　[甲表示细胞核中的核仁，与核糖体的形成有关，不属于细胞器；乙表示核膜，没有将细胞质与细胞核完全分开，核质之间能进行频繁的物质交换和信息交流；题图可表示真核细胞的细胞核，包括单细胞低等生物，如酵母菌、草履虫等。]

3．变形虫在细胞核被移除之后仍能消化已吞噬的食物，但不能再摄取食物，也不能对外界刺激作出反应，电镜下可以观察到退化的高尔基体等细胞器。由此可以说明(　　)

A．细胞核是遗传信息库

B．细胞核是细胞生命活动的调控中心

C．细胞核是遗传的调控中心

D．细胞核是细胞新陈代谢的主要场所

B　[由题干信息可知，移除细胞核后变形虫的生命活动受到影响，由此可说明细胞核是细胞生命活动的调控中心。]

4．下图所示为科学家进行的蝾螈受精卵横缢实验。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。]

5．下图为典型细胞核及其周围部分结构示意图。请据图回答下列问题：

(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)内质网外连细胞质膜，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和蛋白质组成的，是遗传物质的主要载体，染色质螺旋变粗形成染色体。核仁与核糖体的合成有关。

[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