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第三章 细胞的基本结构
第3节 细胞核的结构和功能
目标
01
02
03
运用模型与建模,制作真核细胞的三维结构模型,掌握模型制作的方法。（科学思维）
通过对细胞核功能的实验分析,体验实验设计、方案实施过程,掌握对照的设置方法。（科学探究）
运用结构与功能观,认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。（生命观念）
学习目标
温故知新—细胞器的分类
细胞器之间的分工
双层膜细胞器
单层膜细胞器
线粒体
无膜细胞器
叶绿体
液泡
内质网
高尔基体
核糖体
溶菌酶
中心体
——动力车间
——能量制造车间
——蛋白质合成加工运输通道
——蛋白质再加工车间及发送站
——消化车间
——蛋白质生产车间
——与有丝分裂有关
——调节细胞内环境
温故知新—分泌蛋白的合成、运输、分泌过程
实验：豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的形成——同位素标记法
生物膜
细胞器之间的合作
情境视频一
克隆猴“中中”和“华华”(视频)
问题1: 2017年11月27日和12月5日，中国科学家利用体细胞克隆技术成功先后培育出两个一模一样的猴子“中中”和“华华”。它们两姐妹除了个头略有差异，其他几乎没有分别，这说明了什么问题呢？
情境材料一
问题2: 克隆牛的性状与母牛乙几乎是一模一样的，这说明了什么？与克隆猴原理一样吗？
乙
甲
体细胞
卵母细胞
提取
提取
取核
去核
体外培养
早期胚胎
胚胎移植
丙
生产
克隆牛
重组细胞
说明了克隆牛的性状是由细胞核决定的
问题3: 同学你知道克隆的探索历程吗？
显微操作
2017年
2013年
1996年
1984年
1952年
世界首例克隆鱼诞生在中国
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
克隆探索的光辉岁月
问题4: 克隆与细胞核密不可分，那么是否所有的细胞都有细胞核？都只有一个细胞核？
大多数真核细胞
没有细胞核
一个细胞核
多个细胞核
哺乳动物
成熟红细胞
双小核草履虫
骨骼肌细胞
高等植物成熟的筛管细胞
一、细胞核的分布
问题5: 细胞核具有什么功能呢？可以采取什么方案来研究细胞核的功能？
黑白美西螈的核移植实验结论？该实验有何不足？如何改进？
2
3
4
1
蝾螈受精卵的横缢实验结论？该实验是如何设置对照的？
变形虫的切割及核移植实验结论？该实验是如何设置对照的？
伞藻嫁接实验结论？该实验有何不足？伞藻核移植实验结论？该实验有何优点？
合作探究一：请同学们自主阅读教材P54-55，小组合作思考讨论完成问题。
二、细胞核的功能
1.黑白美西螈核移植实验：
发育成黑色美西螈
实验缺少对照
美西螈的肤色遗传受细胞核控制，证明细胞核是遗传的控制中心
黑色美西螈胚胎细胞
白色美西螈卵细胞
重组
细胞
①结论：
②实验不足：
如何设计对照实验？
二、细胞核的功能
1.黑白美西螈核移植实验：
黑色美西螈
卵细胞
发育成白
色美西螈
白色美西螈
胚胎细胞
重组
细胞
③对照
结论：
美西螈的肤色遗传受细胞核控制，证明细胞核是遗传的控制中心
问题6: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？
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，使皮肤呈黑色，不能合成黑色素的，皮肤呈白色。
二、细胞核的功能
2.蝾螈受精卵横缢实验：
蝾螈的受精卵
无核
分裂
不分裂
开始
分裂
发育
(快)
发育
(慢)
有核
问题7:蝾螈的受精卵的分裂和分化与什么结构有密切关系？
蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制，说明细胞核是代谢的控制中心
结论：
问题8:该实验是如何设置对照的？
既有相互对照（有核和无核）又有自身前后对照（无核者重新挤入核）
二、细胞核的功能
3.变形虫的切割、核移植实验：
无核
→不摄食、不生长分裂、对刺激无反应
去核
生命活动丧失
生命活
动恢复
有核
生长分裂、摄食
对刺激有反应
移植核
问题9:变形虫的生长分裂、摄食、对刺激有反应与什么结构有密切关系？
结论：
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，证明细胞核是代谢的控制中心
问题10:该实验是如何设置对照的？
既有相互对照又有自身前后对照
二、细胞核的功能
3.变形虫的切割、核移植实验：
无核
→不摄食、不生长分裂、对刺激无反应
去核
生命活动丧失
生命活
动恢复
有核
生长分裂、摄食
对刺激有反应
移植核
问题11:去核后的变形虫仍能生活一段时间的原因是什么？
已合成的蛋白质仍发挥作用
二、细胞核的功能
4.伞藻嫁接与核移植实验：
无法排除假根中其他物质(如细胞质)对实验的影响。
②不足：
伞柄
伞帽
假根
细胞核
伞帽的形状与 无关，与 有关。
伞柄
假根
①结论：
二、细胞核的功能
嫁接实验
4.伞藻嫁接与核移植实验：
二、细胞核的功能
核移植实验
伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的，证明细胞核是遗传的控制中心
可排除假根中其他物质的作用，证明细胞核控制伞藻“帽”的形状
②结论：
①实验优点：
伞藻核移植实验
二、细胞核的功能
实验名称 结论
美西螈核移植实验
蝾螈受精卵横缢实验
变形虫切割实验
伞藻嫁接与核移植实验
美西螈的肤色是由细胞核控制的
细胞核控制着细胞的分裂、分化
细胞核控制细胞的生命活动
生物体的形态结构主要与细胞核有关
遗传
代谢
细胞核是细胞的遗传和代谢的控制中心。
　实战训练　
1.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
问题12:有人把细胞核比喻为细胞的“大脑”细胞的“控制中心”，细胞核为什么能成为细胞的“控制中心”呢？
细胞核各结构有什么功能？ 细胞核内行使遗传功能的结构是什么？
2
3
4
1
细胞代谢与核孔，核仁的关系？染色质与染色体如何相互转化？
染色质与染色体的存在形式对生命活动有何意义？高倍镜下能看到染色体和染色质吗？
细胞、细胞核、染色质、DNA之间的关系是什么？用图形表示。
合作探究二：请同学们自主阅读教材P56，小组合作思考讨论完成问题。
二、细胞核的功能
三、细胞核的结构
外膜
内膜
核膜
1、___层膜（把细胞质与核内物质分开）
2、核膜______连续的，上有小孔——_____
3、核膜外膜与内质网膜_____相连
4、核膜外膜上附着有________
5、___________________通过核膜进出细胞核
核孔
1、实现_________频繁的物质交换和信息交流
2、_________________进出的通道(RNA、蛋白质可进出，DNA不可以)
3、细胞代谢强度越旺盛，核孔的数量______
双
不是
核孔
直接
核糖体
离子、较小的分子
核质之间
大分子物质选择性
越多
核仁
1、与_______（rRNA）与_______的形成有关
2、在细胞分裂的过程中____________________
3、核仁的发达程度与蛋白质合成的_________有关
染色质
1、组成：主要是DNA和蛋白质
2、容易被碱性染料染成深色的物质
某种RNA
核糖体
周期性的消失与重建
旺盛程度
三、细胞核的结构
问题13:同学，染色质与染色体是什么关系呢？
三、细胞核的结构
染色质和染色体是同种物质
在细胞不同时期的两种存在状态。
染色质
染色体
高度螺旋、缩短变粗
解螺旋
间期、末期
前、中、后期
②特点：
易被______染料染成深色
碱性
DNA
蛋白质
染色质
染色体
（如甲紫）
注
意
染色质与染色体
①染色质与染色体的关系：
丝状
杆状或柱状
意义：
意义：
高倍镜只能看到染色体，看不到染色质
有利于DNA复制、转录
有利于移动和平均分配
　实战训练　
2.我国科学家施一公等揭示了核孔复合体（NPC）的细胞质环结构，其约由1000个蛋白亚基组成。核孔复合体（NPC）可以实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。下列相关叙述错误的是（ ）
A．水绵细胞具有核膜与NPC
B．NPC组分合成与核糖体密切相关
C．细胞器膜和细胞膜上没有NPC
D．DNA和RNA通过NPC运输至核外
　实战训练　
3．核孔复合体镶嵌在内外核膜融合形成的核孔上，是一种亲水性核质交换通道，既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等的出核运输。下列叙述错误的是（ ）
A．细胞核具有双层核膜，外层核膜可直接与内质网相连
B．蛋白质可通过核孔复合体以主动运输的形式进入细胞核
C．核孔复合体是大分子运输的通道，也可运输小分子物质
D．组成染色质的蛋白质可在细胞质中合成后通过核孔复合体运输进核
三、细胞核的结构
问题14:细胞、细胞核、染色质、DNA之间的关系是什么？用图形表示。
在真核细胞中，DNA是遗传信息的载体,又由于DNA主要分布在细胞核中，故称细胞核是遗传信息库。
含少量DNA
细胞核
染色质
DNA
79岁的约翰·戈登爵士，50岁的山中伸弥，相差40多年时间，他们的工作共同“发现成熟细胞能够通过细胞核的再编程而具有多能性”。
2012年10月8日，英国和日本科学家共同分享了2012年度诺贝尔生理学或医学奖。
情境材料二
四、构建模型
物理模型
概念模型
数学模型
1.定义：
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定性或定量描述。
注意：照片不是物理模型
五、尝试制作真核细胞的三维结构模型
尝试制作真核细胞的三维结构模型(3D动画)
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。
细胞核
结构
功能
核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开
核仁：与rRNA合成以及核糖体形成有关
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。
相适应
美西螈核移植实验
蝾螈受精卵横缢实验
伞藻嫁接与核移植实验
变形虫切割实验
细胞核是遗传信息库
细胞代谢和遗传的控制中心
课堂小结
　实战训练　
4．在高等植物体内，伴胞与筛管紧密连接，有丰富的胞间连丝相互贯通。筛管成熟后，无细胞核和核糖体，有线粒体和叶绿体，伴胞的细胞核和核仁相对较大，有丰富的细胞器和发达的生物膜系统。下列相关叙述或推测不合理的是（ ）
A．伴胞的细胞代谢较成熟筛管细胞更旺盛
B．成熟筛管所需的蛋白质可能由伴胞通过胞间连丝提供
C．成熟的筛管细胞内有利于物质运输的粗面内质网
D．伴胞与筛管之间进行信息交流可不依赖于糖蛋白
　实战训练　
5．《光明日报》2023年4月2日报道，中国科学院成都生物研究所李家堂课题组在我国四川省汶川县与理县发现一新种——汶川滑蜥。下列关于汶川滑蜥肌细胞的叙述，错误的是（ ）
A．磷脂双分子层是其细胞膜的基本支架
B．其收缩所需能量均由线粒体提供
C．膜蛋白的合成与核糖体等细胞结构有关
D．该细胞代谢和遗传的控制中心是细胞核
　实战训练　
6．“疫散登南岭，杜鹃开笑颜。子规啼子夜，闲月照闲山”。这首诗中的“杜鹃”和“子规”分别是指“杜鹃花（植物）”和“子规鸟（动物）”。下列有关叙述正确的是（　　）
A．这两种生物细胞的中心体是由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成
B．子规鸟的成熟的红细胞没有细胞核和多种细胞器
C．这两种生物细胞的染色体主要由DNA和蛋白质组成
D．科学家在电子显微镜下所拍摄的两种生物细胞质膜结构照片都属于物理模型
　实战训练　
7．进行生物实验时正确选择实验材料和方法是得出结论的前提。下列有关实验材料或方法的选择正确的是（ ）
A．进行植物细胞的细胞核移植——高等植物的成熟筛管细胞
B．分离各种细胞器的方法——差速离心法
C．利用废旧物品制作的真核细胞模型——概念模型
D．高倍镜观察叶绿体——洋葱根尖分生区细胞
　实战训练　
8．建构模型是生物学习的常见方法，某学习小组尝试制作洋葱鳞片叶外表皮细胞的三维结构模型，以下行为合理的是（ ）
A．通过讨论确定本小组制作的模型形式为物理模型，如用电子显微镜拍摄的照片
B．该细胞含有色素的细胞器只有液泡，但模型制作时可用不同颜色区分细胞不同结构便于观察
C．进一步细化各种细胞结构的制作，如唯一具有双层膜结构的线粒体需要与其他结构有所区分
D．分工制作各部分配件，细胞核内要有高度螺旋化的圆柱状或杆状染色体
　实战训练　
9．核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合物（NPC）。近日施一公团队解析了来自非洲爪蟾NPC的近原子分辨率结构，取得了突破性进展，通过电镜观察到NPC“附着”并稳定融合在与细胞核膜高度弯曲的部分，下列叙述错误的是（ ）
A．附着NPC的核膜为双层膜结构，且可以与内质网膜相联系
B．NPC保证了细胞核与细胞质间蛋白质、RNA等大分子选择性进出C．非洲爪蟾NPC可为细胞质中核糖体上合成蛋白质的过程提供原料
D．一般情况下真核细胞中NPC数量与细胞代谢强度呈正相关
　实战训练　
10．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转运蛋白，其能介导肌动蛋白进入细胞核。Cofilin-1缺失可导致肌动蛋白的结构和功能异常，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．肌动蛋白和Cofilin-1会影响细胞核的正常形态和功能
B．细胞核的核膜上可能分布着数量不等的转运蛋白
C．控制Cofilin-1合成的基因表达量减少会影响细胞核控制细胞代谢的能力D．细胞核是遗传信息储存的主要场所，是细胞代谢和遗传的中心
　实战训练　
11．施一公团队解析了来自非洲爪蟾的核孔复合体（NPC）的近原子分辨率结构。他们通过电镜观察到NPC “附着”并稳定融合在核膜上，控制着核质之间的物质交换。下列说法错误的是（ ）
A．附着NPC的核膜为双层膜结构且与内质网膜相联系
B．NPC实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流
C．核膜上NPC的数量与细胞代谢强度有关
D．DNA等大分子通过NPC进出细胞核时不消耗能量
　实战训练　
12．阅读材料：①分别将已分裂10次和分裂30次的成纤维细胞的细胞核互换，重组成的“老核新质”和“新核老质”细胞能分别再分裂20次和40次。②鸟类红细胞有核，但处于静默状态；癌细胞核很活跃，现将鸟的红细胞核移入去核的癌细胞中，鸟的红细胞核活跃起来。以上实验不能说明（　 　）
A．细胞分裂次数是由细胞核中物质决定的
B．细胞质中存在影响细胞分裂的物质
C．细胞分裂是由细胞核和细胞质共同控制的
D．只要有适当的细胞质，细胞核就能控制着发育为个体
　实战训练　
13．2015年7月，《科学》杂志揭示出炎症和内质网的物质合成功能障碍有关，下列关于内质网的叙述错误的是（ ）
A．内质网膜的基本骨架由磷脂分子和蛋白质分子共同构成
B．附着在内质网上的核糖体所合成的蛋白质能分泌到细胞外
C．炎症的发生可能与内质网不能合成某些物质有关
D．内质网可以与细胞膜、核膜相连，提供细胞内物质运输的通道
　实战训练　
14．藻类的概念古今不同，中国古书上说：“薻，水草也，或作藻”，可见在中国古代所说的藻类是对水生植物的总称。而在中国现代植物学中，仍然将一些水生高等植物的名称中贯以“藻”字，也可能来源于此。下列有关藻类植物的叙述，正确的是（ ）
A．蓝藻又名蓝细菌，是因为其与绝大多数细菌一样是异养生物
B．伞藻的嫁接实验能充分说明控制伞帽的遗传物质存在于细胞核中
C．黑藻叶只由一层细胞构成，可以代替藓类的叶作为观察叶绿体的材料D．小球藻是一种含叶绿体的单细胞绿藻，是探究光合作用过程的良好材料

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