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第3章 细胞的基本结构
第3节 细胞核的结构与功能
问题探讨
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”。
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。
母黄牛丙
母奶牛乙
如果自己的后代和隔壁漂亮的母奶牛乙几乎一样就好了。
问题探讨
丙
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
思考：克隆牛的性状与哪只牛几乎一模一样？
奶牛乙提供了什么？这说明了什么？
重组细胞
克隆技术
说明了克隆牛的性状是由细胞核决定的
克隆牛
光学显微镜
电子显微镜
细
胞
核
是否所有的细胞都有细胞核？
有细胞核的细胞是否都只有一个细胞核？
用光学显微镜观察细胞，最容易看到是细胞的____ __结构。
细胞核
一、细胞核的分布
2.真核细胞
有细胞核：大部分有1个细胞核,有的有两个核（双小核草履虫），有的有多个核（骨骼肌细胞）
无细胞核：植物成熟筛管细胞和哺乳动物成熟红细胞
1.原核细胞：无成型的细胞核，只有拟核
哺乳动物成熟红细胞
筛管细胞
双小核草履虫
（两个细胞核）
骨骼肌细胞
（多个细胞核）
细胞核在细胞的生命活动中起什么作用呢？
问题思考
学生阅读课本《思考 讨论》P54。
通过以下四个实验进行归纳总结。
资料分析
二、细胞核的功能
取核
去核
核移植

胚胎移植
讨论：1、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，使皮肤呈黑色，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。
实验1 美西螈核移植实验
结论：美西螈的肤色受细胞核的控制。。
任务一：探究细胞核功能
取核
去核
核移植

胚胎移植
【讨论】该试验是否存在不足？若存在，想要增加一组实验进一步增强实验的说服力，该如何做？
将白色美西螈胚胎细胞的细胞核取出，移植到黑色美西螈的去核卵细胞中。移植后发育长大的美西螈，全部是白色的。
实验1 美西螈核移植实验
该实验无对照组
有核
无核
不分裂
分裂
有核
开始分裂
发育(慢)
发育(快)
蝾螈的受精卵
用头发将蝾螈的受精卵横缢并保证一边有核一边无核
将有核一边的一个细胞核挤到无核的一边
讨论：2、从资料2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。
实验既有相互对照，又有自身对照。
结论:细胞的分裂与分化受细胞核的控制。
实验2 蝾螈受精卵横缢实验
无核与有核对照
对无核者重新挤入核
变形虫
死亡
正常生活
植核
正常生活
不能摄取食物，对外界刺激不再发生反应
讨论：3、分析资料3你可以得出什么结论？
细胞核是细胞生命活动的控制中心。
实验既有相互对照，又有自身对照。
结论：变形虫的分裂、生长、再生等生命活动受细胞核控制。
实验3 变形虫切割与核移植实验
停止生长 死亡
1. 实验发现细胞核或细胞质单独存在时，都很快死亡，这说明什么问题？
细胞核与细胞质是相互依存的，细胞只有保持结构的完整性，才能完成正常的生命活动。
2. 该实验是如何设计对照的？
一半有核，一半没核形成相互对照，有核部分后又取出核形成自身前后对照，取出核后又再次植入细胞核形成自身前后对照。
实验3 变形虫切割与核移植实验
伞藻是单细胞的绿藻
帽
柄
假根
伞形
菊花形
核
实验4 伞藻嫁接与核移植实验
伞藻嫁接实验
新长出来的伞帽是有柄决定的还是由假根决定的？
假根决定
伞形帽伞藻
菊花形帽伞藻
讨论：4、资料4说明伞藻的形态结构特点取决于细胞核还是细胞质？
伞藻的形态结构特点取决于细胞核。
伞藻核移植实验
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
讨论：已经做了伞藻的嫁接实验，还有必要再做核移植实验吗？
有必要
你的理由是什么？
嫁接后的细胞中，有部分细胞质来自伞柄，部分细胞质来自假根，无法确定伞帽形态只由细胞核决定。
讨论：5、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？
这说明生物体性状的遗传是由细胞核决定的。克隆牛所有的细胞都来自重组细胞的细胞分裂，其细胞核中的遗传物质与母牛乙的遗传物质相同。
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
肤色遗传受细胞核控制
伞藻形态遗传受细胞核控制
细胞核控制细胞的遗传
资料2：蝾螈横溢实验
资料3：变形虫切割实验
细胞分裂、分化等受细胞核控制
细胞分裂、生长等受细胞核控制
细胞核控制细胞的代谢
讨论：6、你认为细胞核具有什么功能 ？
说明：细胞核控制着细胞的代谢和遗传。是细胞的控制中心。
注：不是细胞的代谢中心，细胞代谢主要场所是细胞质基质
【检测】下列关于细胞核的功能说法错误的是（ ）
A. 蝾螈受精卵横缢实验说明没有细胞核就不能进行细胞的分裂和分化
B. 伞藻嫁接实验说明生物体形态结构的建成与细胞核有关
C. 克隆猴产生的过程说明生物体性状的遗传主要是由细胞核控制
D. 细胞核是细胞的控制中心，因为细胞核位于细胞的正中央
D
核膜
核仁
染色质
核孔
三、细胞核的结构
1.核膜
结构
a.双层膜，膜外附着核糖体，常与内质网相连
b. 不是完全连续的，有核孔，细胞分裂过程中周期性的消失和重建
c. 核膜是生物膜，主要由脂质和蛋白质组成，核膜具有选择透过性
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核
1.核膜
双层膜（磷脂和蛋白质），膜外附着核糖体，常与内质网相连。
被核孔分隔为不连续的膜，细胞分裂过程中周期性的消失和重建。
把核内物质与细胞质分隔开，控制离子和小分子物质进出细胞核（选择透过性）
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核
结构
功能
2.核孔
实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
核孔在不同细胞里面的数目都是一样多的吗？
不一样。
代谢越旺盛的细胞中，核孔数量多。
是所有的物质都可以随意进出核孔吗？
不是。核孔是大分子物质进出细胞核的通道，例如：某些RNA和蛋白质可以通过，但有些不能出入细胞核，如细胞核内的DNA分子。
核孔和核膜控制物质进出具有选择性
一些小分子和离子可以通过核膜进出细胞核。
核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，大分子凭借自身的核定位信号与核孔复合体蛋白质(主要是中央运输蛋白)上的受体结合而实现物质运输过程。
3.核仁
与某种RNA（rRNA）的合成以及核糖体的形成有关。
不一样。蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁越大。
【思考】核仁在不同细胞里面一样大小吗？
细胞分裂过程中周期性的消失和重建
4.染色质
染色质因容易被碱性染料染成深色而得名 。
主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体
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。
甲紫溶液（旧称：龙胆紫溶液）、醋酸洋红溶液、改良苯酚品红溶液
资料：用电镜观察染色质，发现它是由很多串珠状结构聚合在一起形成的。用DNA酶处理细胞核，发现“珠子”间连线消失，但“珠子”还在；用蛋白酶处理，“珠子”被分解，连线尚在。
组蛋白
染色体
DNA
染色质
关于染色质与染色体
分裂间期
分裂期
（丝状）
（圆柱状）
解螺旋
高度螺旋化，缩短变粗
关于染色质与染色体
细丝状：染色质
洋葱根尖分生区细胞
粗短的圆柱状或杆状：染色体
染色质与染色体的比较
名称项目 染色质 染色体
同一物质 成分相同 DNA、蛋白质 性质相同 容易被碱性染料染成深色 功能相同 是遗传物质的主要载体 不同时期 分裂间期 分裂期
两种形态 细长丝状 杆状或圆柱状
染色质与染色体是同一种物质在细胞不同的时期的两种存在状态。
归纳总结
细胞核的结构和功能
对细胞核功能更全面的阐述是：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
DNA上储存着遗传信息。在细胞分裂时，DNA携带的遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保证亲子代细胞遗传性状的一致性。
——细胞核控制细胞的遗传。
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、能量转化和信息交流，完成生长、发育、衰老、凋亡等各种生命活动。
——细胞核控制细胞的代谢。
归纳总结
细胞核的结构与功能
染色质中的DNA上储存着遗传信息，随细胞分裂，遗传信息从亲代细胞传给子代细胞。
细胞核控制细胞的遗传
染色质中的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，进行物质合成、能量转化和信息交流。
细胞核控制细胞的代谢
对细胞核功能更全面的阐述是：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
讨论：同一生物体内所有细胞的“蓝图”都是一样的吗？如果是一样的，为什么体内细胞的形态、结构和功能如此多样？
同一生物体内的所有细胞都来自于受精卵的分裂，细胞内的“蓝图”都是一样的。体内细胞的形态、结构和功能多样，是细胞分化的结果。
DNA
亲代传递给子代，保证了亲子代在遗传性状的一致性。
遗传
（资料1、4）
“蓝图”
物质合成
能量转换
信息交流
遗传信息
控制
代谢
（资料2、3）
控制中心
遗传信息库
结构
功能
细胞核
染色质
相适应
活动一：请同学们阅读教材56页第3、4、5段，构建细胞核结构与功能相适应的概念图。
有关遗传的几个名词
遗传信息库：
DNA
核苷酸（碱基）排列顺序
染色体
细胞核
生物体中的遗传物质：
细胞中遗传物质：
遗传信息：
遗传物质的主要载体：
核酸
病毒的遗传物质：
DNA或RNA
四、细胞是一个整体
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。
概念：
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统一的整体，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。
形成：
这是几十亿年进化的产物，是生物与环境长期相互适应的结果。
细胞结构完整性(核质依存)
①细胞质为细胞核提供必要的养料和能量
②细胞核指导细胞质进行各项生命活动
③没有细胞质的细胞核缺少养料能量供应，很快死亡
④去核的细胞质因为还存在先前由核指导合成的各项物质,还可以短期生存，耗光后才死亡。
科学方法: 建构模型
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；有的借助于具体的实物或者其他形象化的手段，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。
物理模型: 以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。
照片不属于任何模型
如：沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型，细胞模型是物理模型。
概念模型: 以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型。
数学模型: 用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
公式、曲线图或表格形式
目的要求：1.尝试制作真核细胞的三维结构模型；
2.体验建构模型的过程。
材料用具：
动画模型：安装三维动画软件的计算机
实物模型：塑料、木块、纸板、纸片、塑料袋、布、线绳、细铁丝、大头针等
建立模型：计划建构物理模型
表达交流：交流各小组制作的模型，然后进行评价。
三、尝试制作真核细胞的三维结构模型
细胞的物理模型示例
设计和制作细胞模型时，尽量准确概括真核细胞的特征，在设计并制作细胞模型时，科学性是第一位的，其次才是模型的美观性。
成果展示
课堂小结
【判断】
(1)细胞核是储存遗传信息和细胞代谢的主要场所(　　)
(2)哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，所以不能再生长(　　)
(3)伞藻嫁接与核移植实验证明细胞核是生命活动的控制中心(　　)
√
×
×
巩固练习
【检测】下列有关细胞核的叙述，错误的是(　　)
A. 细胞核是细胞新陈代谢的主要场所
B. 细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心
C. 细胞核是遗传物质储存和复制的场所
D. 细胞核具有双层膜
A
细胞新陈代谢的控制中心是细胞核，主要场所是细胞质基质
【检测】细胞核是由核膜、染色质、核仁、核孔组成的，下列相关叙述
中不正确的是(　　)
A．核膜是双层膜，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
C．核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
D．核孔实现了细胞间的信息交流
D
【检测】下图表示细胞核的结构，下列关于细胞核结构的说法，错误的是(　　)
A
A. 蛋白质合成旺盛的细胞中，⑥数量较多，④数量也较多
B. ⑤不是遗传物质储存和复制的场所，也不是细胞的控制中心
C. ③能够将核内物质与细胞质分开
D. RNA可以通过⑥从细胞核到达细胞质
【检测】细胞是一个有机的统一整体。下列有关叙述错误的是(　　)
A. 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
B. 病毒没有细胞结构，病毒的生命活动只有在宿主的活细胞中才能完成
C. 离开细胞的细胞器，如叶绿体和线粒体等也能独立地完成所有生命活动
D. 离开细胞的细胞器，如叶绿体和线粒体等不能独立地完成所有生命活动
C
【检测】(2020·泰安高一检测)以下关于物理模型的说法，正确的是(　　)
A．通过抽象的形式来表达认识对象的特征
B．把事物的共同特点抽出来加以概括
C．用空间形式和数量关系来描述认识对象的特征
D．以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征
D
练习与应用
一、概念检测
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。 ( )
2.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
3.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
√
√
C
D
二、拓展应用
1.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。
2.有性生殖使雌雄两性生殖细胞的细胞核融合为一个新的细胞核，从而使后代的遗传物质同亲代相比，既有继承，又有变化。从这个角度看，你能找出不支持克隆人的论据吗？你还能说出其他论据吗？
有性生殖的子代继承了双亲的遗传信息，在子代中双亲的遗传物质得到了重新组合，从而大大增加了生物变异，增加了适应多变环境的能力，也为进化提供了原材料。克隆是无性繁殖的产物，克隆人与亲代相比，遗传物质是一样的，没有什么变化，因而降低了适应环境的能力。还有，如果克隆人对某种疾病具有易感性，就可能带来灾难性的后果；在社会学意义上，克隆人是没有传统意义上的父亲和母亲，这可能会冲击原有的家庭和社会观念，等等。

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