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第3章 细胞的基本结构
第3节 细胞核的结构和功能
1.通过对细胞核功能的探索，提高分析实验结果得出结论的能力，阐明遗传信息主要储存在细胞核中。（生命观念、科学探究）
2.通过识图学习细胞核的结构，说出细胞核的功能，认同细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。（生命观念）
3.通过尝试制作真核细胞的三维结构模型，体验建构模型的过程。（科学思维）
一、细胞核的存在与功能
1.存在
（1）除了高等植物成熟的筛管细胞和______________________等极少数细胞外，真核
细胞都有细胞核。
（2）原核细胞无细胞核。
哺乳动物成熟的红细胞
2.将下列探究实验的名称与结论连线
提示 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
3.功能
（1）细胞核是____________。
（2）细胞核是细胞____________的控制中心。
遗传信息库
代谢和遗传
二、细胞核的结构与模型构建
1.结构
双层膜
细胞质
RNA
核糖体
DNA
DNA
核质
2.染色质的组成及特点
（1）组成成分：主要是______________。
（2）特点：容易被__________染成深色。
（3）染色质和染色体的关系：同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。 细胞分裂时，染色质高度螺旋化，缩短变粗，成为染色体。
和蛋白质
碱性染料
3.模型构建
（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________
的描述。
（2）类型：__________、__________、数学模型等。
（3）举例：沃森和克里克制作的________________模型属于物理模型，它形象而概括
地反映了 分子结构的共同特征。
概括性
物理模型
概念模型
双螺旋结构
4.细胞在生命系统中的地位
（1）生物体结构的__________。
（2）__________________的基本单位。
基本单位
生物体代谢和遗传
任务1 探究细胞核的功能
活动1 通过分析课本P54~55“思考·讨论”中的资料1~4，了解实验中的对照设计，并能根据实验现象初步得出结论
1.分析资料1，你认为美西螈的皮肤颜色是由细胞核还是由细胞质控制的？按照实验应遵循的对照原则，美西螈核移植实验中存在什么不足？应如何补充？
提示 美西螈的皮肤颜色由细胞核控制。该实验没有设置对照组，应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，形成重组细胞进行培养作为对照。
2.分析资料2，完善表格中的内容。
对照设置 现象 结论
有细胞核 能分裂、分化 ②_______________
①_______________ 不能分裂、分化
无细胞核
细胞核控制着细胞的分裂、分化
3.分析资料3，完善表格中的内容。
对照设置 现象 结论
①________ 生命活动正常进行 细胞核控制着细胞的生命活动
②________ 生命活动不能正常进行
有细胞核
无细胞核
4.分析资料4，由实验一可以得出什么结论？实验二的目的是什么？资料4的实验可得出的结论是什么？
提示 实验一证明伞帽的形状与假根有关。实验二排除了假根中核以外其他物质的影响。实验结论是伞藻的形态结构取决于细胞核。
5.通过以上资料，归纳出细胞核的功能。
提示 细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。
认知生成
1.对细胞核功能较为全面的阐述：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
2.并不是所有的细胞都有细胞核，如原核细胞没有以核膜为界限的细胞核，只有拟核；高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞也没有细胞核。
3.有些细胞具有不止一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人体的骨骼肌细胞一般有多个细胞核。
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 停止分裂，有核的一半 能分裂。
实验②： 部分分裂到 个细胞时，将一个细胞核挤到不能分裂的 部分，结果
部分开始分裂、分化，进而发育成胚胎。
下列叙述不正确的是( )。
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， 部分属于对照组， 部分属于实验组
C.实验②中的 部分与实验①中的 部分不能形成对照
D.实验获得的胚胎 与胚胎 所含有的遗传信息一般相同
[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， 部分是实验组， 部分是对照组，
二者形成对照，B正确；实验②中 部分植入核，与实验①中的 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 与胚胎 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 ，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）
A
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
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( )。
[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。
任务2 探索细胞核的结构
活动2 结合课本P56图3-10，观察细胞核的结构
1.核膜和细胞膜结构上有何区别
提示 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
提示 代谢旺盛的细胞，核孔数量较多。
3.核孔对物质的进出具有选择性吗
提示 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 可以通过核孔进入细胞质，但 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
提示 核仁与某种 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，可以形成更多核糖体来满足细胞中蛋白质合成的需要。
5.哪个结构使细胞核具有了控制细胞代谢和遗传的功能
提示 染色质。染色质主要由 和蛋白质组成，而 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。
6.染色质和染色体有怎样的关系
提示 染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态，主要成分是蛋白质
和 。细胞分裂时，染色质高度螺旋化，成为圆柱状或杆状的染色体；细胞分裂结
束时，染色体解螺旋，重新成为细丝状的染色质。
例2 右图表示细胞核的结构，下列相关说法错误的是( )。
D
A.①为核糖体，④为染色质，⑥为核孔
B.图中②与③的外层膜直接相连，且②③都有①附着
C.③为核膜，能够将核内物质与细胞质分隔开
D.⑤是遗传物质储存和复制的场所，也是细胞的控制中心
[解析] 据图可知，⑤是核仁，与某种 的合成以及核糖体的形成有关，不是遗传物质储存和复制的场所，也不是细胞的控制中心，D错误。
对点练2 （不定项）哺乳动物造血干细胞的细胞核的结构模型如图所示，①~④表示相
关结构。下列说法正确的是( )。
CD
A.哺乳动物造血干细胞分化成的成熟红细胞的细胞核，控制着该
细胞的代谢和遗传
B.②是中心体的形成场所，其内代谢活跃有利于细胞分裂的物质准备
C.③由四层磷脂分子构成，使细胞核内环境稳定，有利于核内化
学反应高效、有序地进行
D.④是 和蛋白质的运输通道，其数目较多有利于核质间的物
质交换和信息交流
[解析] 哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，A错误；②为核仁，其与核糖体的形成有关，不是中心体的形成场所，其内代谢活跃有利于细胞分裂的物质准备，B错误；③为核膜，是双层膜结构，由四层磷脂分子构成，使细胞核内环境稳定，有利于核内化学反应高效、有序地进行，C正确；④是核孔，具有选择透过性，是RNA和蛋白质的运输通道，D正确。
认知生成
课堂小结
课堂小测
1.判断下列叙述的正误。
（1）真核细胞都有细胞核。( )
×
（2）细胞核控制着细胞的代谢和遗传，是代谢的中心。( )
×
（3）核孔实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流。( )
√
（4）由于核孔是连通核质的孔道，因此物质可自由地通过。( )
×
（5）遗传信息的载体是染色质（染色体）。( )
×
（6）染色质（染色体）容易被碱性染料染成深色。( )
√
2.下列生物实验及其常用的研究方法和技术，对应错误的是( )。
C
A.细胞学说的建立过程——归纳法
B.追踪分泌蛋白的合成途径——同位素标记法
C.利用废旧物品制作真核细胞的三维结构模型——数学模型法
D.研究细胞膜的流动性——荧光分子标记法
[解析] 细胞学说主要是由施莱登和施旺利用不完全归纳法提出的， A 正确；同位素标记法可用于示踪物质的运行和变化规律，利用同位素标记法可追踪分泌蛋白的合成途径， B 正确；利用废旧物品制作真核细胞的三维结构模型，属于物理模型法， C 错误；荧光分子标记法可用于标记不同的细胞膜蛋白，可观察细胞膜的流动性， D 正确。第3节　细胞核的结构和功能
【学习目标】
1.通过对细胞核功能的探索,提高分析实验结果得出结论的能力,阐明遗传信息主要储存在细胞核中。(生命观念、科学探究)
2.通过识图学习细胞核的结构,说出细胞核的功能,认同细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。(生命观念)
3.通过尝试制作真核细胞的三维结构模型,体验建构模型的过程。(科学思维)
【自主预习】
一、细胞核的存在与功能
1.存在
(1)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)原核细胞无细胞核。
2.将下列探究实验的名称与结论连线
Ⅰ.美西螈核移植　　　　a.细胞核控制细胞形态结构
Ⅱ.蝾螈受精卵横缢 b.皮肤的颜色由细胞核控制
Ⅲ.变形虫切成两半 c.细胞分裂和分化由细胞核控制
Ⅳ.伞藻嫁接与核移植 d.摄食、应激性等由细胞核控制
　　【提示】　Ⅰ—b　Ⅱ—c　Ⅲ—d　Ⅳ—a
3.功能
(1)细胞核是　遗传信息库　。
(2)细胞核是细胞　代谢和遗传　的控制中心。
二、细胞核的结构与模型构建
1.结构
2.染色质的组成及特点
(1)组成成分:主要是　DNA和蛋白质　。
(2)特点:容易被　碱性染料　染成深色。
(3)染色质和染色体的关系:同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。 细胞分裂时,染色质高度螺旋化,缩短变粗,成为染色体。
3.模型构建
(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:　物理模型　、　概念模型　、数学模型等。
(3)举例:沃森和克里克制作的　DNA双螺旋结构　模型属于物理模型,它形象而概括地反映了DNA分子结构的共同特征。
4.细胞在生命系统中的地位
(1)生物体结构的　基本单位　。
(2)　生物体代谢和遗传　的基本单位。
【合作探究】
任务1　探究细胞核的功能
活动1　通过分析课本P54~55“思考·讨论”中的资料1~4,了解实验中的对照设计,并能根据实验现象初步得出结论
1.分析资料1,你认为美西螈的皮肤颜色是由细胞核还是由细胞质控制的 按照实验应遵循的对照原则,美西螈核移植实验中存在什么不足 应如何补充
　　【提示】　美西螈的皮肤颜色由细胞核控制。该实验没有设置对照组,应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,形成重组细胞进行培养作为对照。
2.分析资料2,完善表格中的内容。
对照设置 现象 结论
有细胞核 能分裂、分化 ②
①　　　　　　 不能分裂、分化
　　【提示】　①无细胞核　②细胞核控制着细胞的分裂、分化
3.分析资料3,完善表格中的内容。
对照设置 现象 结论
①　　　　　　 生命活动正常进行 细胞核控制着细胞的生命活动
②　　　　　　 生命活动不能正常进行
　　【提示】　①有细胞核　②无细胞核
4.分析资料4,由实验一可以得出什么结论 实验二的目的是什么 资料4的实验可得出的结论是什么
【提示】　实验一证明伞帽的形状与假根有关。实验二排除了假根中核以外其他物质的影响。实验结论是伞藻的形态结构取决于细胞核。
5.通过以上资料,归纳出细胞核的功能。
　　【提示】　细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。
认知生成
1.对细胞核功能较为全面的阐述:细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。
2.并不是所有的细胞都有细胞核,如原核细胞没有以核膜为界限的细胞核,只有拟核;高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞也没有细胞核。
3.有些细胞具有不止一个细胞核,如双小核草履虫有两个细胞核,人体的骨骼肌细胞一般有多个细胞核。
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(　　)。
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
　　【答案】　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(　　)。
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
　　【答案】　A
【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。
任务2　探索细胞核的结构
活动2　结合课本P56图3-10,观察细胞核的结构
1.核膜和细胞膜结构上有何区别
　　【提示】　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
　　【提示】　代谢旺盛的细胞,核孔数量较多。
3.核孔对物质的进出具有选择性吗
　　【提示】　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
　　【提示】　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,可以形成更多核糖体来满足细胞中蛋白质合成的需要。
5.哪个结构使细胞核具有了控制细胞代谢和遗传的功能
　　【提示】　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。
6.染色质和染色体有怎样的关系
　　【提示】　染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态,主要成分是蛋白质和DNA。细胞分裂时,染色质高度螺旋化,成为圆柱状或杆状的染色体;细胞分裂结束时,染色体解螺旋,重新成为细丝状的染色质。
例2　右图表示细胞核的结构,下列相关说法错误的是(　　)。
A.①为核糖体,④为染色质,⑥为核孔
B.图中②与③的外层膜直接相连,且②③都有①附着
C.③为核膜,能够将核内物质与细胞质分隔开
D.⑤是遗传物质储存和复制的场所,也是细胞的控制中心
　　【答案】　D
【解析】　据图可知,⑤是核仁,与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关,不是遗传物质储存和复制的场所,也不是细胞的控制中心,D错误。
对点练2　(不定项)哺乳动物造血干细胞的细胞核的结构模型如图所示,①~④表示相关结构。下列说法正确的是(　　)。
A.哺乳动物造血干细胞分化成的成熟红细胞的细胞核,控制着该细胞的代谢和遗传
B.②是中心体的形成场所,其内代谢活跃有利于细胞分裂的物质准备
C.③由四层磷脂分子构成,使细胞核内环境稳定,有利于核内化学反应高效、有序地进行
D.④是RNA和蛋白质的运输通道,其数目较多有利于核质间的物质交换和信息交流
　　【答案】　CD
【解析】　哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核,A错误;②为核仁,其与核糖体的形成有关,不是中心体的形成场所,其内代谢活跃有利于细胞分裂的物质准备,B错误;③为核膜,是双层膜结构,由四层磷脂分子构成,使细胞核内环境稳定,有利于核内化学反应高效、有序地进行,C正确;④是核孔,具有选择透过性,是RNA和蛋白质的运输通道,D正确。
认知生成
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
1.判断下列叙述的正误。 (1)真核细胞都有细胞核。 (×) (2)细胞核控制着细胞的代谢和遗传,是代谢的中心。 (×) (3)核孔实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流。 (√) (4)由于核孔是连通核质的孔道,因此物质可自由地通过。 (×) (5)遗传信息的载体是染色质(染色体)。 (×) (6)染色质(染色体)容易被碱性染料染成深色。 (√) 2.下列生物实验及其常用的研究方法和技术,对应错误的是(　　)。 A.细胞学说的建立过程——归纳法 B.追踪分泌蛋白的合成途径——同位素标记法 C.利用废旧物品制作真核细胞的三维结构模型——数学模型法 D.研究细胞膜的流动性——荧光分子标记法 　　【答案】　C 【解析】　细胞学说主要是由施莱登和施旺利用不完全归纳法提出的,A正确;同位素标记法可用于示踪物质的运行和变化规律,利用同位素标记法可追踪分泌蛋白的合成途径,B正确;利用废旧物品制作真核细胞的三维结构模型,属于物理模型法,C错误;荧光分子标记法可用于标记不同的细胞膜蛋白,可观察细胞膜的流动性,D正确。
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