高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞核的结构和功能学案设计

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3.3 细胞核的结构和功能1.通过教材资料分析，理解细胞核是遗传和代谢的控制中心。2.通过分析细胞核的结构模式图，理解细胞核的结构及各部分的独特的功能。3.通过学习建构模型的科学方法，尝试制作真核细胞的三维结构模型，提升科学思维的素养。知识点01 细胞核的功能资料操作现象说明的问题美西螈核移植实验移植后发育的美西螈全部表现为黑色。美西螈皮肤颜色的遗传受细胞核控制。蝾螈受精卵横缢实验无核的一半也能发育成正常胚胎，但发育较慢。蝾螈细胞的分裂、分化受细胞核控制。变形虫实验甲、乙、丙不能摄取食物，对外界刺激不发生反应，死亡；丁各种活动恢复。变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的非遗等生命活动受细胞核控制。伞藻实验甲的再生帽类型是伞形帽，乙的再生帽类型是菊花形帽，丙的再生帽类型是菊花形帽。伞藻的“伞帽”形状受细胞核控制。实验结论细胞核控制着细胞的代谢和遗传。【特别提醒】除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。 知识点02 细胞核的结构1.图中①是核膜，具有双层膜，把核内物质与细胞质分开；②是核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关；③是染色质，主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体；④是核孔，实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。2.染色质容易被碱性染料染成深色。细胞分裂时，细胞核解体，染色质高度螺旋化，缩短变粗，成为光学显微镜下清晰可见的圆柱状或杆状的染色体。细胞分裂结束时，染色体解螺旋，重新成为细丝状的染色质，被包围在新形成的细胞核里。因此，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。3.DNA上储存着遗传信息。在细胞分裂时，DNA携带的遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保证了亲子代细胞在遗传性状上的一致性。细胞依据遗传信息进行物质合成、能量转化和信息交流，完成生长、发育、衰老和凋亡。细胞核是遗传的信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。【特别提醒】①核膜属于生物膜，具有选择透过性，是不连续的，其上分布着核孔。②核孔的数量是可变的，与细胞代谢水平有关，同时，核孔对进出细胞核的物质具选择性，如允许RNA和蛋白质通过，DNA不能通过。③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。④细胞核功能较为全面的阐述是：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。                   知识点03 制作真核细胞的结构模型1.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，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的是具体的，有的则是抽象的。2.模型的形式包括物理模型、概念模型和数学模型。以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，物理模型直观形象，便于观察和理解；用概念与概念之间的关系来表达研究对象的主要特征和联系；用适当的数学形式如数学方程式、关系式、曲线图和表格等来表达研究的生命本质和运动规律。 考法01  细胞核的功能研究1.细胞核的功能研究实验实验内容实验方法实验结果实验结论黑白两种美西螈细胞核移植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移植后长大的美西螈全部是黑色美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的蝾螈受精卵细胞横溢用头发将蝾螈的受精卵横溢为有核和无核两部分有核的一半能分裂、分化，无核的一半不能进行分裂和分化蝾螈的细胞分裂和分化是受细胞核控制的将变形虫切成两半切成的一半有核，一半无核有核部分能生长、分裂，失去的伸缩泡还可以再生，具有应激性，无核部分只能消化已吞噬的食物，无应激性变形虫的分裂、生长、应激性及伸缩泡的再生等是由细胞核控制的伞藻嫁接与核移植将两中伞藻的“帽”、柄、假根分开后，相互嫁接并进行核移植“帽”的形状与具有细胞核的假根的“帽”的形状一致伞藻“帽”的形状由细胞核控制的2.细胞核是细胞的控制中心，一般说真核细胞失去细胞核后，很快就会死亡，但红细胞失去核后还能生活120天；植物筛管细胞，失去核后，能活好几年。3.细胞核是遗传物质储存和复制的场所。从细胞核的结构可以看出，细胞核中最重要的结构是染色质，染色质的组成成分是蛋白质分子和DNA分子，而DNA分子又是主要遗传物质。当遗传物质向后代传递时，必须在核中进行复制。所以，细胞核是遗传物储存和复制的场所。4.细胞核是细胞遗传性和细胞代谢活动的控制中心。遗传物质能经复制后传给子代，同时遗传物质还必须将其控制的生物性状特征表现出来，这些遗传物质绝大部分都存在于细胞核中。所以，细胞核又是细胞遗传性和细胞代谢活动的控制中心。例如，英国的克隆绵羊"多莉"就是将一只母羊卵细胞的细胞核除去，然后，在这个去核的卵细胞中，移植进另一个母羊乳腺细胞的细胞核，最后由这个卵细胞发育而成的。"多莉"的遗传性状与提供细胞核的母羊一样。这一实例充分说明了细胞核在控制细胞的遗传性和细胞代谢活动方面的重要作用。【典例1】科学家在单细胞伞藻的幼体嫁接的实验中，将甲的伞柄嫁接到乙的假根上，长出了乙的伞帽。下列有关分析合理的是（    ）  A.细胞核位于细胞的正中央，所以它是细胞的控制中心B.该实验证明了细胞核是代谢的调控中心C.欲证明细胞核的功能，需同时进行对照实验D.该实验充分证明了细胞核控制着伞藻帽的性状【答案】C【解析】细胞核是遗传物质贮存和复制的场所，是细胞遗传和代谢的控制中心；则“生物性状主要由细胞核决定”，新组合的“伞藻”将来长出何种形状的帽，是由细胞核决定。细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，是因为细胞核中有遗传物质，而不是其位置，A不正确；该实验无法证明细胞核是代谢的调控中心，B不正确；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假根有关，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，C正确；该实验不能证明细胞核控制伞藻帽的性状，D不正确。 考法02  细胞核的结构1.大多数生物体细胞中都只有一个。哺乳动物成熟的红细胞，被子植物筛管细胞没有细胞核；植物个体发育过程中多数胚乳细胞有多个细胞核，草履虫等原生动物一个细胞也不止一个细胞核，人的骨骼肌细胞中的细胞核可达数百个。2.大多细胞的细胞核呈球形或卵圆形，但也随物种和细胞类型不同而有很大变化。尽管细胞核的形状有多种多样，但是它的基本结构却大致相同，主要由核膜、核仁、染色质组成。3.核膜面向细胞质的一面附有核糖体，与内质网相连；面向细胞核基质的一侧表面上无核糖，膜上有特异蛋白，为核纤层提供结合位点。4.核孔是在核膜内外膜的融合处形成环状开口，又称核孔复合体，一般有几千个，核孔构造复杂，含100种以上蛋白质，并与核纤层紧密结合成为核孔复合体。是选择性双向通道。功能是选择性的让蛋白质、RNA等大分子出入，对离子的出入有一定的调节控制作用。【典例2】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和蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道D.核膜是单层膜，把核内物质与细胞质分隔开【答案】A【解析】核仁主要与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，A正确；染色质和染色体是同种物质在细胞不同时期的两种形态，B错误；DNA不能通过核孔进出细胞核，C错误，核膜是双层膜，D错误。 考法03  染色质和染色体的关系1.染色质是真核细胞中主要由DNA和蛋白质形成的容易被碱性染料染成深色的物质。2.DNA、染色质、染色体的关系可表示为： 3.染色质和染色体的比较 染色质染色体同种物质成分相同主要是DNA和蛋白质特性相同易被碱性染料染成深色功能相同遗传物质的主要载体所处时期分裂间期分裂期两种状态细长的丝状柱状或杆状【典例3】下列关于染色质和染色体的叙述中，正确的是（  ） A. 染色质和染色体是同一物质在不同时期的两种形态B. 染色质是细胞核内容易被碱性染料着成深色的物质C. 染色质或染色体的主要成分都是RNA和蛋白质D. 染色质和染色体的形态结构、化学成分完全相同【答案】A【解析】染色质和染色体是同一物质在同一细胞不同分裂时期的两种形态，A正确；染色质容易被碱性染料染成深色，但染色质是一种主要由DNA和蛋白质组成的细胞结构，而不是一种物质，B不正确；染色体和染色质都主要是由DNA和蛋白质组成的，C不正确；染色体和染色质都主要是由DNA和蛋白质组成的，化学成分完全相同，但由于螺旋化程度不同，其结构不完全相同，D不正确。
 题组A  基础过关练1.细胞核内行使遗传功能的结构是(　　)A.核膜　    B.染色体      C.染色质　 D.核仁2.将一只黑色公绵羊的体细胞核移到白色母绵羊去除细胞核的卵细胞中，再将此细胞移入到另一只白色母绵羊的子宫内发育，出生的小羊为（   ）A.黑色公绵羊       B.黑色母绵羊   C.白色公绵羊     D.黑白相间的绵羊3．对染色质和染色体的叙述中，错误的是(　　)A．所有细胞的染色质都存在于细胞核中B．染色质和染色体的形态结构和化学成分完全相同C．染色质和染色体的主要成分都是DNA和蛋白质D．染色质或染色体只存在于真核细胞的细胞核中4．一同学将下图乙伞藻的细胞核与伞部去掉，并将甲伞藻的细胞核移入乙中，则存活下来的乙伞藻伞帽形状是(　　)5.下图用某单细胞生物所做的一系列实验的实验步骤及实验结果示意图。不能得出的结论是(   )A.细胞核不能脱离细胞质独立生存B.细胞质离开细胞核不能独立生存C.细胞保存完整是正常完成生命活动的必要条件D.细胞核和细胞质都是细胞生命活动的控制中心6.下列有关细胞核的结构和功能的叙述，不正确的是(   )A.核膜——双层膜，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RNA合成及核糖体形成有关D.核孔——DNA、RNA和蛋白质进出的通道题组B  能力提升练7.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8．有人把细胞核比喻为细胞的“大脑”、细胞的“控制中心”。下列有关说法正确的是（    ）A.细胞核是由单层膜围成的结构B.染色体与染色质的组成成分不同C.用橡皮泥等制作的细胞核属于物理模型D.各种生物的成熟的红细胞内都没有细胞核9．细胞核具有什么功能？科学家通过下列实验(如图)进行探究：①用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，中间只有很少的细胞质相连，结果无核的一半(a)停止分裂，有核的一半(b)能继续分裂；②b部分分裂到16～32个细胞时，将一个细胞核挤入不能分裂的a部分，结果a部分开始分裂、分化，进而发育成胚胎。下列叙述中不正确的是A.实验结果可以说明细胞核与细胞的分裂、分化有关
B.实验①中，b部分细胞属于对照组，a部分属于实验组
C.实验②中，a部分的操作与实验①中的a部分形成对照D.实验说明细胞的寿命与细胞核有关10．下图表示细胞核的结构及部分细胞器，下列说法正确的是A.②具有选择透过性，而①具有全透性
B.③中含有由RNA和蛋白质构成的染色质
C.④是产生核糖体、mRNA和蛋白质的场所D.抗体的形成离不开⑤和⑥11.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。12.蛙成熟的未受精卵具有活跃的DNA合成能力，而脑组织却没有此能力。科学家进行了如下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）脑细胞无核部分一段时间后最终死亡的原因是_____________________________。（3）单独的细胞核不能生存的原因是________________________。（4）本实验证明了________________________________________。
题组C  培优拔尖练13.（2018·海南卷）关于真核细胞的叙述，错误的是（　　）A．线粒体的内膜上有酶的分布B．细胞核中含有DNA和蛋白质C．核膜主要由脂质和蛋白质组成D．叶肉细胞的细胞膜含有纤维素14.（2019·全国Ⅱ卷）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、DNA     D．DNA、蛋白质15.（2019·全国Ⅲ卷）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16.（2018·江苏卷节选）下图为真核细胞中3种结构的示意图，请回答下列问题：（1）甲的名称为_____，处于有丝分裂中期的洋葱根尖细胞具有________（在甲、乙、丙中选择）。（2）蛋白质合成活跃的卵母细胞中结构c较大，而蛋白质合成不活跃的肌细胞中结构c很小，这表明结构c与________（填序号）的形成直接有关。①内质网　②高尔基体　③中心体　④核糖体（3）许多重要的化学反应在生物膜上进行，乙、丙分别通过____（用图中字母填空）扩大了膜面积，从而为这些反应需要的________提供更多的附着场所。