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3.3 细胞核的结构和功能
问题探讨：
母奶牛乙
母奶牛甲
母黄牛丙
刚出生的小牛
体细胞核
重组细胞
去核的卵母细胞
早期胚胎
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?
说明克隆牛的性状是由细胞核决定的。
思考：①是不是所有的细胞里都有细胞核呢？
②是不是所有细胞里面都只含有一个细胞核呢？
高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。
不是 例如：原核细胞没有真正的细胞核，但是有拟核。
双小核草履虫有2个细胞核；骨骼肌细胞有多个细胞核。
不是 原核细胞不含细胞核 ；真核细胞可能不含细胞核，也可能含一个或多个细胞核。例如：
核移植技术
胚胎细胞
卵细胞
重组细胞
取核
去核
结论：生物体的遗传性状主要由 控制。
细胞核
资料1：黑白美西螈核移植实验
思考：实验是否严谨？应该如何补充？
白色美西螈细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞中，观察移植后长大的美西螈颜色。（与上面的实验形成相互对照）
白色美西螈
黑色美西螈
资料2：蝾螈受精卵横缢实验
结论： 控制着细胞的分裂和分化。
细胞核
有核
有核
无核
不分裂
分裂
开始分裂
蝾螈
受精卵
继续分裂
发育(慢)
发育(快)
既有相互对照，又有自身对照。
思考：该实验是否有对照？
结论： 与细胞的生命活动（代谢、运动等）密切相关。
细胞核
变形虫
死亡
正常生活
停止生长
植 核
正常生活
停止生长
死亡
资料3：变形虫切割实验
本实验既有 对照，又有 对照。
相互
自身
思考：该实验是否有对照？
伞藻是一种常见的单细胞绿藻，其由“帽”、柄和假根三部分构成，其中细胞核位于假根部位。伞藻的再生能力很强，即伞帽被切除之后，在很短时间内就能够生出新的伞帽。
帽
柄
假根
伞形
菊花形
资料4：伞藻嫁接与核移植实验
甲
乙
帽
柄
假根
讨论：
设计核移植实验。
①伞帽的形状由假根决定还是由伞柄
决定？
②该实验是否有对照？
③能否得出“伞帽的形状由细胞核决定”
这一结论？为什么？
④若不能，说明理由并设计实验证明。
既有相互对照，又有自身对照。
假根中细胞质也有可能决定了伞帽的形状。
假根决定伞帽形状
思考：伞藻顶帽的形状由哪一部分决定？
假设1：由“柄”决定。因为柄中有大量细胞质，其中也含有遗传物质。
假设2：由“假根”决定。因为细胞核存在于假根中。
丙
丁
讨论：
⑤为什么进行核移植实验？
可排除假根中其他物质的作用，从而证明伞藻“帽”的形状是细胞核控制的。
结论：生物体的形态建成与 有关。
细胞核
资料1：黑白美西螈核移植实验
资料4：伞藻嫁接与核移植实验
肤色性状受细胞核控制
伞藻形态构建受细胞核控制
细胞核控制细胞的遗传
资料2：蝾螈受精卵横缢实验
资料3：变形虫切割实验
细胞分裂、分化等受细胞核控制
细胞核控制细胞的代谢
——细胞核控制着细胞的代谢和遗传。
细胞核是细胞生命活动的控制中心
细胞核的功能
一、细胞核的功能
　　这是因为没有细胞核，细胞的生命活动就无法进行。而有核的部分存活的个数和时间都比无核多和长，说明细胞核对于细胞的生命活动是不可或缺的。也说明了细胞核具有控制细胞代谢的功能
１、如果你是这位生物学家，你怎么解释左边数据？你能得出什么结论？
２、有人质疑这位生物学家，要求他对这么多细胞有核部分的死亡作出合乎逻辑的解释。你尝试为这为科学家辩护，替他作出解释。
①实验过程中人为的因素对细胞造成伤害，导致部分细胞死亡；②细胞的正常衰老、凋亡。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}时间/d
细胞无核部分
存活个数
1
81
2
62
3
20
4
0
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}时间/d
细胞有核部分
存活个数
1
79
2
78
3
77
4
74
10
67
30
65
资料分析：
3、既然细胞核的作用如此重要，请试着为哺乳动物的成熟红细胞和高等植物成熟的筛管细胞没有细胞核这一现象做出解释。
哺乳动物成熟的红细胞中存在大量的血红蛋白，需为其提供必要的空间，以加强血红蛋白对氧气的运输；
筛管细胞主要是用于运输，为了提高运输效率，成熟筛管细胞的细胞器和细胞核都退化了，所以成熟的筛管细胞是没有细胞核的。
功能和结构相适应！
思考：为什么细胞核能够成为细胞遗传和代谢的控制中心呢？
核膜
核仁
染色质
（不连续的双层膜，把核内物质与细胞质分开）
（实现核质之间频繁的物质交换和信息交流）
（与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关）
（主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体，染色质是DNA的主要载体）
核孔
二、细胞核的结构
核膜并不是完全连续的，有许多部位内外膜互相连接，形成穿过核膜的核孔
外膜
内膜
核膜
1、双层膜（把细胞质与核内物质分开）
2、核膜不是连续的，上有小孔——核孔
3、核膜外膜与内质网膜直接相连
4、核膜外膜上附着有核糖体
5、离子、较小的分子通过核膜进出细胞核
核孔
1、实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
2、大分子物质选择性进出的通道
3、核孔的数量与细胞代谢强度成正相关
某些蛋白质（进核）、RNA（出核）
核仁
1、与某种RNA与核糖体的形成有关
2、在细胞分裂的过程中周期性的消失与重建
3、核仁的发达程度与蛋白质合成的旺盛程度成正相关
染色质
1、组成：主要是DNA和蛋白质——遗传物质的主要载体
2、容易被碱性染料（龙胆紫和醋酸洋红）染成深色的物质
分泌细胞、卵母细胞、胚胎干细胞等核仁较大。
思考：核糖体的形成一定与核仁有关吗？
原核生物没有核仁，其核糖体的形成与核仁无关。
DNA
染色质
蛋白质
染色体
染色质与染色体的关系
染色质
（分裂间期）
染色体
（分裂期）
高度螺旋、变短变粗
解开螺旋、恢复细长丝状
染色质与染色体是同一物质在不同时期的两种形态
思考：染色质（体）的形态各有什么意义？
小积累
小结：细胞核的相关结构及其功能特点：
1
2
3
4
并不是所有物质都能进出核孔：核孔是由多种蛋白质构成的复合结构，表现出明显的选择性，如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。mRNA、蛋白质进出核膜穿过 0 层。
核孔的数量和核仁的大小不是固定不变的：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。
细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞代谢的中心是细胞质。
并非所有的真核细胞都有细胞核：如哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞等。凡是无核细胞，既不能生长也不能分裂；人工去核的细胞，一般也不能存活太久。说明细胞质和细胞核之间相互依存。
1
细胞既是生物体结构和功能的基本单位，
也是生物体代谢和遗传的基本单位。
_________控制着细胞内外的物质交换和信息交流
_________细胞代谢的主要场所
_________是细胞遗传特性和代谢活动的控制中心
细胞核
细胞膜
细胞质
三、细胞是一个统一的整体
建构模型：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。
模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、数学模型等。
四、科学方法
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}项目
物理模型
数学模型
概念模型
概念
以实物或图画形式直观反映认识对象的形态结构或三维结构
用来表达生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图，依实验数据绘制的柱状图、饼图等
以图示、文字、符号等组成的流程图形式，对生物的生命活动规律、机理进行描述、阐明
举例
真核细胞的亚显微结构模型；DNA的双螺旋结构模型
酶活性得变化曲线；种群密度的计算公式
光合作用过程示意图；动植物细胞有丝分裂过程图
特点
将真实事物按比例扩大或缩小
定性或定量的描述各个变量之间的关系
直观、形象地揭示事物的本质特征
照片是不是物理模型？
在设计并制作细胞模型时，科学性第一位，其次才是模型的美观与否。
照片因为不是物理手段实现的，所以照片不属于物理模型,同时也不属于任何模型
（1） 核膜和细胞膜结构上有何区别？
[答案] 核膜为双层膜结构，有核孔；细胞膜为单层膜结构，无核孔。
（2） 代谢旺盛的细胞，核孔数量可能有什么特点？
[答案] 代谢旺盛的细胞，核孔数量多。
（3） 你认为核孔对物质的进出具有选择性吗？
[答案] 有选择性。细胞质中的某些蛋白质、小分子有机物等能通过核孔进入细胞核，细胞核中合成的RNA可以通过核孔进入细胞质，但DNA不能通过核孔。
（4） 蛋白质合成多的细胞，核仁体积为什么一般较大？
[答案] 核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，细胞中的蛋白质是在核糖体上合成的，核仁体积较大，可以制造更多核糖体来满足细胞蛋白质合成的需要。
（5） 你认为哪个结构使细胞核具有了控制细胞代谢和遗传的功能？
[答案] 染色质。染色质主要由DNA和蛋白质组成，而DNA上储存着遗传信息。遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”，细胞依据这个“蓝图”进行各项生命活动。
思考讨论
指点迷津·拨云见日
细胞是一个统一的整体
细胞的各个部分并不是彼此孤立的，而是相互联系、协调一致地构成有机的统一整体。主要表现在以下几个方面：
1、从结构上看
（1）细胞核与细胞质通过核孔可以相互沟通
（2）内质网广泛分布在细胞质中，既与核膜相连，又与细胞膜相连，从而将细胞膜、细胞质、细胞核连为一体。
（3）内质网膜、高尔基体膜、细胞膜可通过囊泡相互转化。
2、从功能上看
细胞各部分结构的功能虽不相同，但这些结构相互联系、分工合作、协调一致，共同完成各项生命活动。
3、从细胞核与细胞质的关系看
（1）细胞核不能脱离细胞质而独立生存，这是因为细胞核调控生命活动所需的物质和能量均由细胞质提供。
（2）无核的细胞质也不能长期生存，这是由细胞核的功能决定的，如哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，其寿命较短。
（3）细胞核与细胞质是相互依存、不可分割的关系，说明细胞只有保持结构的完整性，才能正常地完成各项生命活动。
4、从调控上看
细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所，是细胞遗传特性和代谢活动的控制中心。核内DNA通过控制蛋白质的合成调控细胞的各项生命活动。
判断下列关于细胞核的结构和功能的描述是否正确。
a.真核细胞都有细胞核。( )
b.细胞核控制着细胞的代谢和遗传，是代谢的中心。( )
c.核孔实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流。( )
d.由于核孔是连通核质的孔道，因此物质可自由地通过。( )
e.遗传信息的载体是染色质（染色体）。( )
f.染色质（染色体）容易被碱性染料染成深色。( )
×
×
√
×
×
√
补充：
遗传信息的主要载体是DNA
DNA的主要载体是染色体/质
遗传物质的主要载体是染色体/质（因为DNA是主要的遗传物质）
概念检测
例1 为了探究细胞核的功能，科学家进行下图所示的实验：
实验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 能分裂。
实验②： b 部分分裂到16～32个细胞时，将一个细胞核挤到不能分裂的 a 部分，结果 a 部分开始分裂、分化，进而发育成胚胎。
?
下列叙述不正确的是( @33@ )。
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 部分属于对照组， a 部分属于实验组
C.实验②中的 a 部分与实验①中的 a 部分不能形成对照
D.实验获得的胚胎 a 与胚胎 b 所含有的遗传信息一般相同
?
C
[解析] 分析题干可知，实验①说明细胞核对细胞分裂具有重要作用，实验②说明细胞核对细胞的分裂、分化和生物体的发育具有重要功能，因此本实验可以说明细胞核对细胞分裂、分化具有重要作用，A正确；实验①中， a 部分是实验组， b 部分是对照组，二者形成对照，B正确；实验②中 a 部分植入核，与实验①中的 a 部分无核形成对照， C 不正确；细胞进行分裂产生的新细胞的遗传物质一般不发生改变，故实验获得的胚胎 a 与胚胎 b 所含有的遗传信息一般相同，D正确。
?
对点练1.伞藻是一种海生的单细胞藻类，细胞长 2?5?cm ，可分为“帽”、柄和假根三部分，细胞核在基部。现利用菊花形帽的伞藻（甲）和伞形帽的伞藻（乙）进行探究实验（如图所示），下列说法错误的是( @35@ )。
?
A.丙、丁上伞帽的长出与细胞的分裂、分化有关
B.本实验存在相互对照，因变量是新长出伞帽的形态
C.本实验说明伞藻伞帽的形态结构特点主要由细胞核决定
D.本实验选择伞藻为材料的优点有细胞体积大、容易操作、伞帽形态差异明显
[解析] 分析实验结果可知，菊花形帽的伞藻和伞形帽的伞藻去帽并互换细胞核后，具有菊花形帽伞藻细胞核的伞藻长出了菊花形帽，而具有伞形帽伞藻细胞核的伞藻长出了伞形帽，因此可得出伞藻的形态是由细胞核控制的结论，C正确；
伞藻是单细胞藻类，伞帽的形成与细胞的生长有关，与细胞的分裂、分化无关，A错误；
本实验存在相互对照，自变量是细胞核的种类，因变量是新长出伞帽的形态，B正确；
本实验选择伞藻为材料的优点有细胞体积大、容易操作、伞帽形态差异明显，使实验现象明显易区分，D正确。
A
课外补充
高中常见的一些低等动物和植物
低等动物：
低等动物是指身体结构简单，组织及器官分化不显著，没有脊椎的无脊椎动物。包括腔肠动物、海绵动物等。
如：眼虫、草履虫、变形虫、疟原虫、海星、海水螅、海葵、海蜇等
低等植物：
黑藻、团藻、小球藻、衣藻、水绵等

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