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(共31张PPT)
2.3 基因工程的应用
第3讲 细胞核的结构和功能
1.阐明遗传信息主要储存在细胞核中。
课标要求
考点1
细胞核的功能及其实验探究
1.细胞核的分布：除了高等植物 细胞和哺乳动物______________等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。
2.细胞核功能的实验探究
(1)黑白美西螈核移植实验
①实验过程
②实验结论： 。证明细胞核是遗传的控制中心。
归纳 夯实必备知识
成熟的筛管
成熟的红细胞
美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制
(2)蝾螈受精卵横缢实验
①实验过程
②实验结论： 。证明细胞核是代谢的控制中心。
蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制
(3)变形虫切割实验
①实验过程
②实验结论：_______________________________________________
。证明细胞核是代谢的控制中心。
变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制
(4)伞藻嫁接与核移植实验
①伞藻嫁接实验过程
②伞藻核移植实验过程

③实验结论： 。证明细胞核是遗传的控制中心。
伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的
3.细胞核的功能
细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所，是 ，是细胞 的控制中心。
【提醒】　细胞代谢的主要场所是细胞质，细胞核是细胞代谢的控制中心。
遗传信息库
代谢和遗传
拓展 提升科学思维
2.蝾螈受精卵横缢实验是如何设置对照实验的？
提示　既设置了相互对照(有核与无核对照)，又设置了自身前后对照(对无核者重新挤入核)。
3.若只做伞藻嫁接实验，能否得出细胞核是遗传的控制中心？并说明理由。
提示　不能。无法排除假根中其他物质(如细胞质)对实验的影响。
1.(2023·南京高三模拟)科学家用黑白两种美西螈做实验，将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核取出来，移植到白色美西螈的去核卵细胞中。植入核的卵细胞发育成为黑色美西螈。下列相关叙述不正确的是
A.该实验能说明美西螈的肤色是由细胞核控制的
B.为使实验结论更加准确，应再增加一组对照实验
C.该实验没说明生命活动离不开细胞结构的完整性
D.白色美西螈的细胞质在肤色形成中也发挥一定作用
√
突破 强化关键能力
2.有人把变形虫的核取出，观察无核变形虫短期的一系列生理变化特点后，预测出a～d四个现象，并提出相应的推测理由①～④。请选出预测现象和推理均正确的一个组合
预测现象：a.失去核的变形虫，虽然停止伸出伪足，但几天后核将再生，能正常活动；
b.失去核的变形虫，细胞质功能逐渐衰退，几天内将死亡；
c.失去核的变形虫，虽然会反复进行数次无丝分裂，但结果还是死亡；
d.除去核以后，细胞质活动反而暂时提高，因此细胞分裂将更加旺盛。
推测理由：①核能抑制细胞的过度分裂；
②没有核的细胞也具备分裂的能力；
③如果没有核，就不能制造出合成众多蛋白质所必需的核酸；
④许多生物结构都有再生能力，核也能再生。
A.a与④ B.b与③ C.c与② D.d与①
√
【归纳提升】细胞核和细胞质是相互依存、相互制约的，细胞只有保持完整性才能够正常地完成各项生命活动。举例分析如下：
(1)只有细胞核没有细胞质的细胞会很快死亡：原因是细胞核生命活动所需的物质和能量均由细胞质提供，细胞质还为细胞提供代谢场所，例如精子。
(2)只有细胞质没有细胞核的细胞也只能短期生存：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，短期生存是因为细胞质中已形成的mRNA和蛋白质仍能发挥一定的作用，但一段时间后因缺少细胞核，不能控制细胞质中蛋白质的合成等生理活动，细胞死亡，例如哺乳动物成熟红细胞。
考点2
细胞核的结构
归纳 夯实必备知识
核膜
DNA和蛋白质
遗传信息
DNA
某种RNA
物质交换和信息交流
(1)上述结构中，原核细胞不具备的是核膜、核孔、核仁、 。
染色质
(2)在细胞分裂周期中表现为周期性地消失和重建的结构是 。
(3)染色质和染色体是 在细胞不同时期的两种存在状态，前者呈细长丝状，后者呈圆柱状或杆状。
核膜和核仁
同一物质
(1)源于必修1 P57“科学方法”：模型分为 (如DNA双螺旋结构模型)、 (如种群数量特征的关系图示)和__________(如“J”形曲线、“S”形曲线，公式、表格等)。
(2)源于必修1 P57“探究·实践”：在设计并制作细胞结构模型时，_______应该是第一位的，其次才是模型的美观与否。(3)(必修1 P58“拓展应用1”)染色体与染色质这两种不同的状态对细胞生命活动的意义：染色体呈高度 状态，有利于在细胞分裂过程中 ，而染色质为
状，有利于 等生命活动。
物理模型
概念模型
数学模型
科学性
教材隐性知识
螺旋
移动并分配到子细胞中去
细丝
DNA完成复制、转录
核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，是核内外物质转运的通道，结构如图甲所示。核孔复合体具有双功能和双向性，双功能表现在两种运输方式，即被动运输(离子和水分子等小分子物质)与主动运输(大分子物质)；双向性表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等的出核运输。如图乙为核孔控制物质进出细胞核的示意图。
拓展 提升科学思维
(1)举例说出入核运输的蛋白质。
提示　解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、染色体的组蛋白等。
(2)核孔复合体能够识别已经加工成熟的mRNA并将其运出核孔，前体mRNA(未经加工剪接的RNA)不能运出核孔，这体现了核孔具有什么特点？核孔复合体能够识别相应的物质信号，可推测核孔复合体上存在什么结构？
提示　体现了核孔具有选择透过性。推测核孔复合体上存在特异性受体蛋白。
(3)物质通过核孔进出细胞核时穿过几层膜？
提示　0层。
(4)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢之间有什么关系？
提示　细胞代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核孔数量多，核仁较大。
突破 强化关键能力
4.核孔复合体位于核孔上，主要由核孔蛋白构成，是物质进出细胞核的通道。心房颤动(房颤)是临床上最常见并且危害严重的心律失常疾病，最新研究表明，其致病机制是核孔复合体的运输障碍。下列有关说法错误的是
A.核孔数量随细胞种类以及细胞代谢状况不同发生改变
B.核孔复合体从功能上来说具有双向性，表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等的出核运输
C.核孔运输障碍发生的根本原因可能是编码核孔复合体的基因发生突变
所致
D.核膜由两层磷脂分子组成，房颤的成因与核膜内外的信息交流异常有关
√
【归纳总结】(1)核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开。外膜上附着许多核糖体，常与内质网相连；核膜上附着大量酶，利于多种化学反应的进行。
(2)核孔是大分子物质出入细胞核的通道，如mRNA、蛋白质(解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等)可以通过，但DNA不能通过；而小分子物质出入细胞核一般是通过跨膜运输实现的，不通过核孔。RNA和蛋白质出入细胞核穿过0层膜。核膜和核孔都具有选择透过性。
(3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数量多，核仁较大。原核细胞无核仁，其核糖体形成与核仁无关。
(4)有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。
1.判断关于细胞核功能的叙述
(2)变形虫去核后代谢会渐渐停止，是因为细胞核是细胞代谢的主要场所(　　)
2.判断关于细胞核结构的叙述
(1)rRNA一定由核仁合成(　　)
(3)人体胰岛B细胞核膜上核孔的数量比口腔上皮细胞少(　　)
×
×
×
1.(2021·河北，2)下列关于细胞核的叙述，错误的是
A.有丝分裂过程中，核膜和核仁周期性地消失和重现
B.蛋白质合成活跃的细胞，核仁代谢活动旺盛
C.许多对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质合成，经核孔进入细胞核
D.细胞质中的RNA均在细胞核合成，经核孔输出
√
重温真题 经典再现
2.(2021·北京，2)如图是马铃薯细胞局部的电镜照片，①～④均为细胞核的结构，对其描述错误的是
A.①是转录和翻译的场所
B.②是核与质之间物质运输的通道
C.③是核与质的界膜
D.④是与核糖体形成有关的场所
√
3.(2019·全国卷Ⅲ，2)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
B
4.(2022·海南卷)肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一。研究表明，Cofilin- 1是一种能与肌动蛋白相结合的蛋白质，介导肌动蛋白进入细胞核。Cofilin- 1缺失可导致肌动蛋白结构和功能异常，引起细胞核变形，核膜破裂，染色质功能异常。下列有关叙述错误的是(　　)
A.肌动蛋白可通过核孔自由进出细胞核
B.编码Cofilin -1的基因不表达可导致细胞核变形
C.Cofilin-1缺失可导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力
D.Cofilin-1缺失会影响细胞核控制细胞代谢的能力
A
5.(2023·河北保定调研)如图为细胞核及其周围部分结构的示意图，下列说法错误的是(　　)
D
A.①和⑤的连通使细胞质和核内物质的联系更为紧密
B.②为核孔，通过该结构不仅可以实现核质之间频繁的物质交换，还可以实现信息交流
C.若该细胞核内的④被破坏，该细胞内蛋白质的合成将受影响
D.细胞核是细胞生命活动的控制中心和细胞代谢的中心
6.(2023·华师一附中调研)科学家已知伞藻的细胞核位于假根中，他们假设伞藻的伞帽形状主要由细胞核控制，并用伞形帽和菊花形帽两种伞藻进行了一个嫁接实验，下图表示其中的一组。下列对此实验的有关分析错误的是(　　)
A
A.伞柄和假根中都有细胞质，但细胞质中没有遗传物质
B.本实验中的另一组应该将甲的伞柄移植到乙的假根上
C.由本实验可以推测伞帽的形态可能主要与细胞核有关
D.若要进一步验证细胞核的功能，还应进行核移植实验
7.(2022·广东卷，7)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构，功能是协助mRNA转移。与野生型相比，推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中，有更多mRNA分布于(　　)
A.细胞核 B.细胞质 C.高尔基体 D.细胞膜
A

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