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第3节 细胞核的结构与功能
【学习目标】
1．通过分析探究细胞核功能的5个实验，阐明细胞核的功能，认同细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心；
2．在资料分析过程中，形成结果与结论具有一致性的科学思维；理解对照实验的作用；
3．通过资料分析和探究活动，阐明细胞核的结构及其功能，进一步形成结构与功能相适应的生命观念；
4．通过“尝试制作真核细胞的结构模型”的实践，明确物理模型的概念，能辨认物理模型，理解真核细胞的结构模型制作的原理和方法，加强细胞各部分分工合作、协调统一的认识。
【课前学习】
1．阅读教材下面资料，回忆初中学过的克隆羊多莉诞生的技术路线，推测并尝试用文字+“→”的形式表示出克隆猴的技术路线。
2017年11月27日，世界上首例体细胞克隆猴在我国诞生，这是科学家首次成功地克隆出非人灵长类动物，意义非凡。这两只克隆猴名字叫“中中”和“华华”，寓“中华”之意。
自1996年第一只体细胞克隆羊“多莉”诞生以来，22年间，各国科学家竞相研究哺乳动物的体细胞克隆，并且在牛、鼠、猫、狗等多种哺乳动物上获得成功，但一直没有跨越灵长类动物这道屏障。实现克隆猴主要有三道难关需要攻克。一是卵母细胞的核遗传物质区域不易识别，去掉猴卵母细胞核遗传物质的难度很大，而要培育体细胞克隆猴，必须先把受体卵母细胞的核遗传物质“摘除”，才能让它容纳体细胞细胞核这个“外来户”。我国科学工作者借助于显微操作设备，反复练习，成功完成“去核”工作，为后续的克隆工作奠定了基础。二是卵母细胞“唤醒”时机难把握。克隆过程中，体细胞的细胞核进入卵母细胞时，需先“唤醒”卵母细胞，然后才启动一系列发育“程序”。因此，“唤醒”的时机要求非常精准。但是，使用传统方式，猴的卵母细胞很容易被提前“唤醒”，往往导致克隆“程序”无法正常启动。三是体细胞克隆胚胎的发育成功率低。被转移到去核卵母细胞里的细胞核，需要与去核卵母细胞紧密结合，融为一体，并发挥其正常的功能。因此需要科学家采取多种手段处理，否则，绝大多数克隆胚胎都难以正常发育。
我国科学家攻克了这些难关，将克隆技术的应用推向了新的高度。克隆猴的诞生，标志着我国克隆技术走在了世界的最前列！
体细胞克隆猴成功了，克隆人是否离我们也就不远了？虽然从原理和技术层面看，克隆人是能够做到的，但是，克隆人会带来严重的社会和伦理问题，因此，我国政府明确禁止克隆人，我国科学家也坚决反对克隆人。
2．真核细胞的细胞核包括 等结构。 上有核孔，核孔可实现核质之间频繁的 ；核仁的功能是 。
3．染色质和染色体都是由 组成，都能被 染成深色。在细胞分裂时呈 形态，在细胞分裂结束时呈 的形态，所以两者是同样的物质在细胞 时期的 存在状态。
【答案】1．①核膜、核仁、染色体②核膜③物质交换和信息交流④与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
2．①DNA和蛋白质②碱性染料③染色体④染色质⑤不同⑥两种
【课上学习】
【任务一】细胞核的功能
活动1：分析变形虫切割与核移植实验的结果，并得出结论。
科学家做过这样的实验。将变形虫切成两半，一半有核，一半无核。无核的一半虽然能消化已吞噬的食物，但不能摄取食物，对外界刺激不再发生反应。电镜下可以观察到退化的高尔基体、内质网等。有核的一半情况则大不相同，照样摄食，对刺激仍有反应；失去的伸缩泡可以再生，还能生长和分裂。
如果有用显微钩针将有核的一半的细胞核钩出，这一半的行为就会像上述无核的一半一模一样。如果及时植入另一个同种变形虫的细胞核，各种生命活动又会恢复。
活动2：分析细胞切割实验的结果，并得出结论。
实验方法：为了研究细胞核是否为活细胞所必需,一位生物学家做了这样的实验．他研究了100个细胞,把每个细胞都分成两部分,一部分含有细胞核,另一部分没有细胞核。所有的细胞都放在一定的相同的条件下培养,他得到下面的实验数据:
实验结果：如下图
时间/d 细胞无核部分的存活个数 细胞有核部分的存活个数
0 1 2 3 4 10 30 100 81 62 20 0 0 0 100 79 78 77 74 67 65
问题1：如果你是研究者，你怎样描述上述数据？你能得出什么结论？
问题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。请你尝试为这位生物学家作出解释。
活动3：分析伞藻嫁接与核移植实验的结果，并得出结论。
活动4：阅读教材54页资料1和资料2，思考两个实验可得到什么结论。
【任务二】细胞核的结构
活动1． 标出细胞核各结构名称并描述其功能
活动2．填表比较染色质与染色体
活动3． 细胞核、染色质、DNA、遗传信息之间的关系是什么？请填入下图。
活动4． 用简单的示意图表示细胞核的结构与功能的关系
任务三：尝试制作真核细胞三维结构模型
活动1． 阅读57页“探究．实践”，并尝试制作真核细胞的三维结构模型
【课后练习】
1．科学家将雌黑鼠乳腺细胞核移入白鼠去核的卵细胞中，待发育成早期胚胎后，移植到褐鼠的子宫，该褐鼠产下的小鼠的体色和性别是 （ ）
A． 黑、雌 B． 褐、雌 C．白、雄 D．黑、雄
2．下列关于细胞核的结构与功能的叙述错误的是 （ ）
A．除了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
B．伞藻嫁接实验证明了细胞核是代谢的控制中心
C．RNA等大分子物质通过核孔进入细胞质而不能直接通过核膜
D．细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心
3．下列关于细胞核的叙述，错误的是 （ ）
A．具有双层膜结构 B．是遗传信息储存的主要场所
C．是细胞代谢的控制中心 D．是细胞代谢的主要场所
4．生物体中有两类特殊的细胞，人成熟的红细胞无细胞核，精子的细胞质很少，经研究发现，这两类细胞的寿命都较短，这一事实体现了 （ ）
A．环境因素的影响 B．功能对寿命的影响
C．遗传因素的影响 D．核、质的相互依存关系
5．组成染色体的主要物质是 （ ）
A．糖类和蛋白质 B．脂质和DNA
C．蛋白质和DNA D．DNA和RNA
6．下列关于染色体的叙述，不正确的是 （ ）
A．染色体是细胞核中容易被碱性染料染成深色的物质
B．严格的说，只有在细胞分裂是才出现染色体
C．线粒体和叶绿体中的DNA、蓝藻拟核DNA，都能形成染色体
D．染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种状态
7．大量事实表明，在蛋白质合成旺盛的细胞中，常有较大和较多的核仁，这是因为（ ）
A．核仁把核物质与细胞质分开
B．细胞中的蛋白质主要是由核仁合成的
C．核仁可以经核孔进入细胞质中合成蛋白质
D．核仁与核糖体的形成有关
8．如图为细胞核结构的示意图，请结合所学知识，据图回答下列相关问题（[　]内填标号，____上填相应名称）：
（1）只有在________细胞中，使用________显微镜才可以看到此图所表示的结构。
（2）[2]主要由________和________组成，前者通过[　]______进入细胞核。
（3）从图中可以看出[3]为_____________，其与___________________________有关。
9．蛙成熟的未受精的卵具有活跃的DNA合成能力，而脑组织不能分裂。科学家进行了如图所示的核移植实验，请分析回答下列问题：
（1）蛙成熟的未受精的卵中DNA合成所需的酶（仅考虑蛋白质）是在细胞质中的__________上合成的，并通过______进入细胞核中；除此之外，细胞质还为细胞核内的代谢提供所需的__________等。
（2）脑细胞无核部分仍能够生活一段时间，但最终死亡的原因是____________。
（3）单独的细胞核不能生存的原因是_________________________。
（4）本实验证明了_________________________。
【参考答案】
1．C 细胞核是遗传信息库，控制着细胞的代谢与遗传。小鼠体内的核遗传物质来源于雌黑鼠，因此小鼠的体色和性别是黑色、雌性。
2．B 除了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，A项正确；伞藻嫁接实验证明了细胞核是遗传的控制中心，不能说明是代谢的控制中心，B项错误；RNA等大分子物质通过核孔进入细胞质而不能直接通过核膜，C项正确；细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，D项正确。
3．D 细胞核控制着细胞的代谢，但是细胞代谢的主要场所在细胞质基质。
4．D 细胞只有保证结构的完整性，才能完成正常的生命活动，细胞质和细胞核是相互依存、不可分割的。人成熟的红细胞无细胞核，精子几乎没有细胞质，两者的寿命都较短，体现了核、质的相互依存关系。
6．C 细胞核内易被碱性染料染成深色的物质称作染色质。只有真核细胞中的核DNA能形成染色体，其它DNA，如原核细胞的拟核DNA以及线粒体和叶绿体中的DNA都不能形成染色体。
7．D 核膜把核物质与细胞质分开，A错误；细胞中的蛋白质合成场所是核糖体，B错误；核仁不能通过核孔，C错误；核仁与核糖体的形成有关，在蛋白质合成旺盛的细胞中，常有较大和较多的核仁，D正确。
8． 【答案】（1）真核　电子（2）蛋白质　DNA（顺序不能颠倒）　[4]核孔 （3）核仁　某种RNA的合成以及核糖体的形成
9． 【答案】（1）核糖体　核孔　原料、能量 （2）失去细胞核的控制，细胞质无法合成新的物质和能量 （3）无物质和能量的供应 （4）细胞质和细胞核是相互依存的统一整体
【解析】(1)要观察到题图所示的细胞核结构，只能使用电子显微镜来观察真核细胞。(2)图中[2]为染色质，主要由DNA和蛋白质组成，蛋白质为大分子物质，通过核孔进入细胞核。(3)题图中[3]为核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。（4）细胞质中已合成的营养物质和能量只能维持一段时间，消耗完后细胞无核部分因无法合成新的物质和能量而最终死亡；单独的细胞核因缺少所需的能量、酶、原料等的供应而很快死亡。细胞只有保持完整性，才能正常完成各项生命活动。

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