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3.3 细胞核的结构和功能
新人教版 高一 必修1 分子与细胞
第3章 细胞的基本结构
1.通过对实验资料的分析和讨论，阐明细胞核的功能（生命观念，科学探究）。
2.通过阅读教材和绘制细胞核的结构示意图，阐明细胞核的结构（生命观念，科学思维）。
3.通过资料分析和建构模型，结合对细胞整体的认识，认同细胞核是系统的控制中心，阐明克隆技术的原理及应用（生命观念，科学思维，社会责任）。
4.尝试制作真核细胞的结构模型，了解建构模型和方法和过程（科学思维，科学探究）。
核心素养目标
克隆羊多莉的标本和
培育多莉的伊恩博士
2017年，世界首个克隆猴在我国诞生
克隆猴：“中中”和“华华”
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
克隆历史
2017年
2013年
1996年
1984年
1952年
世界第一头体细胞克隆哺乳类动物多利羊在英国诞生
日本科学家利用克隆动物再克隆，598只实验鼠
首次体细胞克隆灵长类动物由中国科学家独立完成
世界上第一种被克隆的动物在英国诞生
世界第一例克隆鱼诞生在中国
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
“这项成果将不仅为动物研究带来革命性的变化，还会促进人类疾病治疗新方案的开发。”——《细胞》杂志评价。
照片中两只可爱的小猴，分别叫“中中”和“华华”，它们诞生于2017年，一出生就轰动了全世界，这是我国科学家的研究成果。（以中国科学院神经科学研究所研究员孙强和博士后刘真为主的团队）
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
你知道它们是如何培育出来的吗？在这之前，科学家培育了胚胎细胞克隆猴，你知道两者有什么不同吗？其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊（Dolly）诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢？
①收集牛卵巢，采集卵母细胞
②通过显微操作去核
③从供体高产奶牛身体的某一部分取体细胞，进行培养
供体高产奶牛
④将供体细胞注入去核的卵母细胞
⑤通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞形成重构胚
⑥将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
⑦生出与供体奶牛遗传物质相同的犊牛
讨论：克隆牛的性状与母牛乙几乎是一模一样的，这说明了什么？
说明了克隆牛的性状是由细胞核决定的。
从母牛乙的体细胞中取出细胞核，注入母牛甲去核的卵细胞中，移植后的细胞经细胞分裂形成早期胚胎，将胚胎移植入母牛丙的子宫内。出生的小牛几乎与母牛乙的性状一模一样，称之为“克隆牛”。
母牛乙
克隆牛
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
一、细胞核的分布、数目
真核细胞
绝大多数只有１个细胞核
植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。
草履虫：单细胞的原生动物，有一个大核，一个小核
高等植物成熟的筛管细胞
洋葱鳞片内表皮细胞
口腔上皮细胞
草履虫
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
二、细胞核的功能
资料1：黑白两种美西螈核移植实验
美西螈是一种体外受精的两栖动物，有黑、白两种体色。现在科学家试图利用把白色美西螈的卵细胞在不受精的情况下，繁殖出黑色美西螈。
如果你是科学家，如何设计实验呢？
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
白色美西螈
黑色美西螈
卵细胞
胚胎细胞
去核
取核
核移植
重组细胞
发育
黑色美西螈
①实验过程及结果（如图）
②实验讨论
美西螈的皮肤颜色与表皮细胞内黑色素的合成有什么关系？这一合成过程是由细胞核还是细胞质控制的？
美西螈的皮肤颜色是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，使皮肤呈褐色，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。
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
资料二：蝾螈受精卵横溢实验
①实验过程及结果
蝾螈
受精卵
横溢
无核部分
有核部分
分裂
不分裂
挤入一个核
发育为正常胚胎（慢）
发育为正常胚胎（快）
发育（快）
发育（慢）
细胞的分裂、分化受细胞核的控制
②实验讨论
资料二：蝾螈受精卵横溢实验
①图1到图2做了什么处理？产生的结果是？此结果能得出什么结论？
②挤了一个核到无核的一半后？产生的结果是什么？此结果能得出什么结论？从实验可以看出细胞核与细胞的分裂、分化有什么关系？
没有细胞核，细胞就不能分裂、分化
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
资料三：变形虫的切割实验
变形虫
分割变
形虫
无核部分
有核部分
几天后死亡
正常生长
产生新
变形虫
①实验过程及结果
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
资料三：变形虫的切割实验
变形虫
分割
变形虫
有核部分
正常生长
产生新
变形虫
无核部分
植入新细胞核
恢复正常
产生新变形虫
①实验过程及结果
将单独细胞核移入培养液中，发现几天后细胞核死亡，
说明细胞核是活细胞所必需的。
资料三：变形虫的切割实验
②实验讨论
对实验结果进行分析，你能得出什么结论？
变形虫的分裂、生长、再生、应激性等生命活动是由细胞核控制的。
即细胞核是细胞生命活动的控制中心
资料四：伞藻嫁接与核移植实验
①实验过程及结果
实验材料
伞藻是一种单细胞生物，生活在海洋中，为单细胞绿藻，外表呈现伞形，顶端形成伞盖，有一细长的伞柄，基部有一个大核，借基部的假根固着在基质上，由于伞藻容易嫁接，常被用于基因研究。
伞帽
伞柄
假根
细胞核
菊花形
伞藻的结构
伞形
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
假设一：与柄有关
假设二：与假根有关
假设三：与柄和假根都有关
你支持上述哪种假设呢？
小组讨论，设计实验来验证你的假设、预测实验结果并得出实验结论。
资料四：伞藻嫁接与核移植实验
①实验过程及结果
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
伞藻嫁接实验
(1) 过程及结果
(2) 结论：伞藻的形态（伞帽）与伞藻的假根有关
资料四：伞藻嫁接与核移植实验
资料四：伞藻嫁接与核移植实验
(2) 结论：伞藻的形态（伞帽）受细胞核控制。排除了假根中其他物质的干扰。
伞藻嫁接实验
为了排除假根中的细胞质对“伞帽”的影响，如何进一步设计实验？
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
卵细胞
乳腺细胞
融合细胞
胚胎
母牛甲
去核的卵细胞
母牛乙
提取细胞核
克隆牛
代孕
讨论：结合克隆牛的实例，你认为生物体性状的遗传与细胞核有什么关系？克隆牛所有细胞的细胞核，是否都来源于母牛乙体细胞的细胞核？
结合克隆牛的实例，你认为生物体性状的遗传与细胞核有什么关系？克隆牛所有细胞的细胞核，是否都来源于母牛乙体细胞的细胞核？
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。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，其细胞核中遗传物质与母牛乙的遗传物质相同。
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
实验名称 结论
美西螈核移植实验 美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的。
蝾螈受精卵横缢实验 细胞核是分裂、分化必需的结构
变形虫切割及核移植实验 细胞核在变形虫的分裂、生长、再生、应激性等生命活动中必不可少。
细胞核是活细胞所必需的。
伞藻嫁接与核移植实验 伞藻的伞帽形态由细胞核决定
细胞核控制着细胞的代谢和遗传，是细胞的“控制中心”。
代谢
遗传
遗传
代谢
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
三、细胞核的结构
细胞核能够控制细胞的代谢和遗传，是与细胞核的结构分不开的。
核膜
双层膜，把核内物质与细胞质分开
核孔
实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
染色质
主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体
核仁
与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
核膜
结构
a.双层膜，膜外附着许多核糖体，常与内质网相连
b.核膜不是完全连续的，其上有核孔
c.核膜是生物膜，主要由脂质和蛋白质组成
功能
a.起屏障作用，把核内物质与细胞质分开
b.控制离子和小分子物质进出细胞
c.核孔是大分子物质进出细胞核的通道。代谢旺盛的细胞中，和孔数量较多
三、细胞核的结构
核仁
三、细胞核的结构
① 核仁是间期细胞十分明显的结构；
② 核仁是核糖体RNA（rRNA）合成和加工的场所
③ 蛋白质合成旺盛的细胞，核仁大。
④ 原核生物由核糖体，其核糖体的形成与核仁无关，因为原核生物没有核仁。
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
核孔
① 作为生物大分子（RNA、蛋白质等）选择性进出细胞核的通道。
② 代谢旺盛的细胞，核孔越多。
三、细胞核的结构
核孔结构模型
外膜
内膜
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
染色质
① 染色质主要由DNA和蛋白质组成。
② 染色质是极细的丝状物，因容易被碱性染料（龙胆紫、醋酸洋红等）染成深色而得名。
③ 染色质可与染色体的发生转变。
三、细胞核的结构
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
DNA
蛋白质
染色质
染色体
染色质
(细胞分裂间期、末期)
染色体
(细胞分裂前、中、后期)
高度螺旋、变短变粗
解开螺旋、
恢复细长丝状
染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态
光学显微镜下不可见
光学显微镜下可见
染色质
染色体
染色质与染色体的转变
染色体与染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。这两种不同的状态对于细胞的生命活动有什么意义
染色体呈高度螺旋状态，这种状态有利于在细胞分裂过程中移动并分配到子细胞中去，而染色质处于细丝状，有利于DNA完成复制、转录等生命活动。
三、细胞核的结构
细胞核控制细胞的遗传
DNA上贮存着遗传信息，在细胞分裂时，DNA携带的遗传信息从亲代传递给子代细胞，保证了亲子代细胞在遗传性状上的一致性
遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”，细胞依据这个“蓝图”，进行物质合成、能量转换和信息交流，完成生长、发育、衰老和凋亡。
细胞核控制细胞的代谢
对细胞核功能较为全面的阐述应该是：
细胞核是遗传信息库；
是细胞代谢和遗传的控制中心
三、细胞核的结构
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
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、细胞是统一的整体
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。这种描述可以是定性的，也可以是定量的。
物理模型
数学模型
概念模型
五、模型构建
1. 物理模型
以实物或者这图画的形式，直观地表达认识对象的特征模型。
真核细胞三维结构模型
DNA双螺旋结构模型
减数分裂染色体变化的模型
注意：照片不是物理模型。
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、图表等描述实物特征及内在联系的数学表达式。
膜面积
O
时间
内质网膜
细胞膜
高尔基体膜
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
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，主要由流程图模型和概念图模型两种类型。
细胞结构的概念图
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
真核细胞三维结构模型建构的过程:
确定模型种类→确定材料用具→确定实施过程和具体分工→完成模型制作→模型检查、修补→表达和交流。
模型构建
Structure and function of the nucleus
细胞核的结构与功能
细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧；各组分之间分工合作成为一个整体，使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。
细胞是生物体结构和功能的基本单位
细胞是生物体代谢和遗传的基本单位
细胞核：控制区（代谢和遗传的控制中心）
细胞质：完成区（代谢中心）
总结
conclusion
总结
conclusion
总结
conclusion
1、细胞核的结构与功能有密切的联系，据此判断下列相关表述是否正确。
(1) 控制细胞器进行物质合成、能量转化等的指令，主要通过核孔从细胞核送到细胞质。( )
(2) 细胞核功能的实现与细胞核中的染色质密切相关。 ( )
√
√
1、细胞核内行使遗传功能的结构是 ( )
A. 核膜 B.核孔 C.染色质 D.核仁
C
二、选择题
一、判断题
随堂练习
In-class practice
2、细胞核是细胞的控制中心，下列各项不能作为这一结论的论据的是 ( )
A. DNA主要存在于细胞核内
B. 细胞核控制细胞的代谢和遗传
C. 细胞核是遗传物质储存和复制的场所
D. 细胞核位于细胞的正中央
D
二、选择题
随堂练习
In-class practice
3、 下列各项表示细胞结构与其主要组成成分的对应关系，错误的是 ( )
A. 染色体——DNA B. 细胞膜——磷脂
C. 细胞骨架——多糖 D. 细胞壁——纤维素
4、白细胞可以吞噬病菌，这一事实说明细胞膜具有 ( )
A.全透性 B.保护作用 C.选择透过性 D.一定的流动性
5、细胞内运输物质的具膜囊泡可以与细胞膜融合，由此可以推测囊泡膜的主要成分是 ( )
A. 脂肪和蛋白质 B. 蛋白质和核酸
C.脂质和蛋白质 D.多糖和脂质
C
D
二、选择题
C
随堂练习
In-class practice
6、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
B
随堂练习
In-class practice
7、细胞核能够控制细胞的代谢和遗传，与其结构是分不开的，下列有关细胞核的结构和功能的叙述，错误的是( )
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，染色体与染色质是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态
C.核仁:与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
D.核孔:是大分子物质如RNA、DNA和蛋白质等进出细胞核的通道
D
随堂练习
In-class practice
1. 请将下列动物细胞的结构和功能概念图补充完整。
三、非选择题
动物细胞
具有
细胞膜
细胞核
_______
细胞质
含有
______________
_______
包括
线粒体
中心体
核糖体
_______
核糖体
高尔基体
功能
功能
功能
蛋白质的合成、加工场所和运输通道
细胞器
细胞质基质
内质网
与细胞有丝分裂相关
合成蛋白质
随堂练习
In-class practice
2. 细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工，又有紧密的联系。结合下面关于溶酶体发生过程和“消化”功能的示意图，回答下列问题。
随堂练习
In-class practice
b是刚形成的溶酶体，它来源于细胞器a；e是包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断:a、c、d分别是______________________________。
f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有_______________特点。
细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是_______________等。
高尔基体、内质网、核糖体
一定流动性
蛋白质与脂质
(4) 细胞器膜、 ________________等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用价值， 如可以模拟细胞膜的_______________________功能对海水进行淡化处理。
细胞膜与核膜
控制物质进入细胞的
随堂练习
In-class practice

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