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第3节　细胞核的结构和功能
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.阐明细胞核的结构和功能。2.根据对细胞整体与局部的认识，尝试制作真核细胞的三维结构模型。3.认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。 1.细胞核由核膜、核仁和染色质等结构组成。2.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。3.核仁与某种 RNA 的合成以及核糖体的形成有关。4.细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
[主干知识梳理]
一、细胞核的分布与功能
1．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．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、细胞核的结构
1．细胞核的结构图解
2．染色质及其与染色体的关系
(1)物质组成：主要由DNA和蛋白质组成，其中DNA是遗传信息的载体。
(2)形态及特点：极细的丝状物，易被碱性染料染成深色。
(3)与染色体的关系：是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。
三、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统一的整体。
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。
四、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
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。
[边角知识发掘]
1．连线细胞核的功能探究实验(教材P54“思考·讨论”)
2.世界上首个体细胞克隆猴“中中”和 “华华”在我国培育成功(教材P58“生物科技进展”)。请思考：体细胞克隆技术(体细胞核移植)体现了细胞核的什么功能？
提示：细胞代谢和遗传的控制中心。
[教材问题提示]
(一)思考·讨论(教材P54～55)
1．美西螈皮肤的颜色是由皮肤表皮细胞内的黑色素决定的。表皮细胞内合成了黑色素，使皮肤呈黑色，不能合成黑色素的，皮肤呈白色。细胞内黑色素的合成是由细胞核控制的。
2．没有细胞核，细胞就不能分裂、分化。
3．细胞核是细胞生命活动的控制中心。
4．伞藻的形态结构特点取决于细胞核。
5．提示：克隆牛是由重组的卵细胞发育成的，重组细胞包含了母牛乙的细胞核和母牛甲的细胞质，由这一重组细胞发育成的克隆牛性状几乎与母牛乙一模一样，这说明性状是由细胞核决定的。克隆牛所有的细胞都来自重组细胞的细胞分裂，其细胞核中的遗传物质与母牛乙的遗传物质相同。
6．细胞核具有控制细胞代谢与遗传的功能。
(二)旁栏思考(教材P56)
提示：同一生物体内的所有细胞都来自受精卵的分裂，细胞内的“蓝图”都是一样的。体内细胞的形态、结构和功能多样，是细胞分化的结果。
新知探究一　细胞核功能的探究实验
[在探究中学]
[任务驱动]　
实验1　美西螈胚胎细胞的核移植实验
该实验说明美西螈的皮肤颜色是由细胞核控制的。
实验2　蝾螈受精卵的横缢实验
(1)甲组实验中，A部分无(填“有”或“无”)细胞核，停止(填“停止”或“不停止”)分裂；B部分有(填“有”或“无”)细胞核，能(填“能”或“不能”)分裂。
(2)乙组实验中，将B部分向A部分挤入一个细胞核后，A部分有(填“有”或“无”)细胞核，细胞开始(填“开始”或“不开始”)分裂；B部分有(填“有”或“无”)细胞核，能(填“能”或“不能”)分裂；最后两半都能发育成正常的胚胎，只是原来无核的一半发育得慢一些。
(3)经对照可以看出，细胞核控制着细胞的分裂、分化。
实验3　变形虫的切割实验
由实验可以得知，变形虫的摄食、应激性及生长和分裂等各项生命活动都离不开细胞核，细胞核是细胞生命活动的控制中心。
实验4　伞藻的嫁接和核移植实验
(1)实验过程
①伞藻嫁接实验
a．伞形帽伞藻假根＋菊花形帽伞藻柄→伞藻帽呈伞形；
b．菊花形帽伞藻假根＋伞形帽伞藻柄→伞藻帽呈菊花形。
②伞藻核移植实验
(2)结论：生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。
[师说重难]　
1．探究实验分析
(1)实验1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2、3、4均遵循了对照原则。
(3)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。
(4)由实验2、3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。
2．相关实验归纳总结
[在应用中悟]
[典例1]　伞藻是一种能进行光合作用的单细胞绿藻，由伞帽、伞柄和假根三部分构成，细胞核在假根内。科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做嫁接和核移植实验(如下图)。下列相关叙述错误的是(　　)
A．图2中移去细胞核的甲伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止
B．图2中③与图1中①的帽形相同，都是菊花形帽
C．图1中①、②的帽形随嫁接的伞柄而改变
D．上述实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关
[解析]　细胞核是细胞遗传和代谢活动的控制中心，故移去细胞核的甲伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止；图2中的③与图1中的①的细胞核相同，二者都是菊花形帽；图1中①、②嫁接的伞柄，属于细胞的细胞质部分，故不会引起帽形的改变；题中嫁接实验及核移植实验可说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。
[答案]　C
[典例2]　以动物受精卵为实验材料进行以下实验，有关下图中的分析正确的是(　　)
A．实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性
B．实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性
C．实验①说明了细胞核对细胞质的重要性，实验②说明了细胞质对细胞核的重要性
D．该实验结果可以说明细胞是最基本的生命系统
[解析]　将实验结果与实验的自变量联系起来下结论：实验①和实验③说明的是细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性；实验②和实验③说明的是细胞核的重要性。
[答案]　D
[在训练中评]
1．(2020·扬州期中)如图所示科学家进行变形虫的切割实验，该实验最能说明(　　)
A．细胞核控制细胞的分裂
B．细胞质控制细胞的遗传
C．细胞核控制细胞的生命活动
D．细胞质控制细胞的分化
解析：选C　由题图实验可知，将变形虫切割后，含有细胞核的部分能正常生长、摄食，不含有细胞核、只有细胞质的部分不能摄食也不能生长，这说明细胞核对于控制细胞生命活动具有重要作用。
2．细胞核具有什么功能？科学家通过如图所示的实验进行探究：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部分也开始分裂，最后a、b两部分都能发育成胚胎。下列有关叙述错误的是(　　)
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，a部分细胞属于对照组
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．实验还能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
解析：选B　实验①中有细胞核的部分(b)能分裂，而没有细胞核的部分(a)不能分裂，实验②中a、b两部分最终都发育成胚胎，所以经对照后说明细胞核与细胞的分裂、分化密切相关，同时也能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；实验①中b部分为正常状态，所以b部分为对照组；实验①中a部分没有细胞核，而实验②中的a部分又有了细胞核，两部分形成对照。
新知探究二　细胞核的结构
[在探究中学]
[任务驱动]　
1．核孔的结构与功能
核孔并不是一个简单的孔洞，而是一个复杂的结构，称为核孔复合体，主要由蛋白质构成。下图表示物质通过核孔复合体的输入和输出过程。
(1)以上图示能否说明各种大分子物质都能自由进出核孔？
提示：不是。核孔具有选择性，如DNA不能从核孔出来。
(2)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：代谢越旺盛的细胞，核仁较大，核孔数量较多。
(3)物质进出细胞核都必须通过核孔吗？
提示：不是。核孔是大分子物质出入细胞核的通道，小分子物质是经过核膜以跨膜运输的方式出入细胞核的。
2．染色质和染色体的异同点
　　 　项目内容　 染色质 染色体
不同点 存在时期 细胞分裂结束时 细胞分裂时
形态 极细的丝状 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
[师说重难]　
1．核膜的结构与功能的关系
2．核仁的功能及特点
(1)核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
(2)蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁较大。
[在应用中悟]
[典例1]　下图表示某生物细胞核的结构组成，有关叙述错误的是(　　)
A．从图中可以看出，内质网膜和核膜直接相连
B．图示中有中心体，说明该生物为低等植物或动物
C．核孔是大分子物质进出细胞核的通道，不具有选择性，但核膜有选择透过性
D．在核仁中合成的RNA是组成核糖体的重要成分
[解析]　从图中可以看出，内质网膜和核膜直接相连；图示中有中心体，说明该生物为低等植物或动物；核孔是大分子物质进出细胞核的通道，也具有选择性，如DNA不能从核孔中出来；核仁能够合成rRNA，它是组成核糖体的重要成分。
[答案]　C
[典例2]　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．浆细胞(能分泌抗体) D．口腔上皮细胞
[解析]　胰岛细胞具有分泌激素的功能，造血干细胞能够增殖、分化为血细胞，浆细胞能够分泌抗体，这三种细胞代谢旺盛，核孔数目较多；口腔上皮细胞是高度分化的体细胞，不能分裂，也不具有分泌功能，代谢不旺盛，因此其核孔数目最少。
[答案]　D
■易错提醒
有关细胞核的四个认识误区
(1)误认为“细胞核是具有双层膜结构的细胞器”：细胞核不是细胞器，是具有双层膜的细胞结构。
(2)误认为“核孔是大、小分子都能随意进出的通道”：核孔具有选择性，RNA和某些蛋白质等大分子物质出入细胞核的通道是核孔，但并不是所有的大分子都能通过核孔，如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质；而小分子物质出入细胞核一般是通过跨膜运输实现的，极少通过核孔。
(3)误认为核仁是遗传物质的储存场所：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)误认为每个细胞有一个细胞核：有些细胞不只具有一个细胞核，如人的骨骼肌细胞中有多个细胞核。有些真核细胞不具有细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞。
[在训练中评]
1．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．染色质易被酸性染料染成深色
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
解析：选B　染色质存在于细胞核中，主要由DNA和蛋白质组成，A项正确；染色质易被碱性染料染成深色，B项错误；细胞代谢和遗传的控制中心是细胞核，遗传物质的合成需要ATP提供能量，C、D两项正确。
2.(2020·长沙期中)观察如图所示的模式图，下列相关说法错误的是(　　)
A．图中③为核仁，与某种RNA的形成有关
B．图中②为核孔，是DNA和蛋白质进出的通道
C．图中④为核膜，是一种双层膜
D．图中①为染色质，有时形成染色体
解析：选B　分析题图可知，①是染色质，②是核孔，③是核仁，④是核膜。核仁与核糖体及某种RNA的形成有关；核孔是大分子物质进出细胞核的通道，如蛋白质和RNA等，但DNA不能通过核孔进出细胞；核膜是一种双层膜结构；染色质与染色体是同一物质在细胞分裂不同时期的两种存在状态。
科学思维——建构模型
一、模型的概念
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，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。也就是说，模型是出于某一目的，对原型进行概括性的、简化性的描述，它没有包括原型的所有特征，但是能反映出原型的本质特征。
二、几种常见的模型类型
1．物理模型
指以实物或者图画的形式，直观地表达认识对象的特征的模型。它最显著的特点是先将难以直接观测的结构或过程简化，把握其本质特征，按照一定的比例放大或缩小，将这些特征通过物理模型形象化、直观化表达，如蛋白质结构模型、细胞膜结构模型、真核细胞三维结构模型等。
2．数学模型
指用字母、数字及符号建立起来的等式或不等式以及图像、图表等描述事物特征及内在联系的数学表达式，它可以描述生命现象，用逻辑推理、运算、求解等来研究生命现象、解决生物学问题。数学模型可以将生物中的实际问题用数学的方式表现出来，运用数学知识结合生物规律揭示事物的本质特征。
3．概念模型
指用文字、图线和符号等将有联系的名词或过程连接起来，将生命现象和活动规律阐明清楚的一种较为抽象的模型，主要有流程图模型和概念图模型两种类型。流程图模型主要表示的是生物过程的先后顺序。概念图则是表示概念与概念之间的关系，将不同知识联系起来，形成知识网络，如蛋白质分子概念模型：
[素养评价]
1．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。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．DNA的双螺旋结构模型是物理模型
C．实物模型的制作要首先考虑是否美观
D．数学模型可以用特定的公式、图表等表示
解析：选C　在设计并制作模型时，科学性、准确性是第一位的，其次才是模型的美观与否。
2．以下关于物理模型的说法，正确的是(　　)
A．通过抽象的形式来表达认识对象的特征
B．把事物的共同特点抽出来加以描述
C．用空间形式与数量关系来描述认识对象的特征
D．以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征
解析：选D　概念模型通过抽象的形式来表达认识对象的特征；概念模型把事物的共同特点抽出来加以描述；数学模型用空间形式与数量关系来描述认识对象的特征；以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型。
3．尝试构建动物细胞结构与功能概念模型。
提示：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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