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第7讲　细胞核的结构和功能
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1.阐明遗传信息主要储存在细胞核中。 2.运用模型与建模的方法分析细胞核结构和功能的统一性。 3.通过对细胞核功能探究实验的分析,形成结构与功能观,提升实验结果分析能力。
【要点梳理·夯基固本】
一、细胞核的功能
1.细胞核功能实验探究:
(1)黑白美西螈核移植实验:
(2)蝾螈受精卵横缢实验:
(3)变形虫切割实验:
(4)伞藻嫁接与核移植实验:
2.细胞核的功能:
(1)遗传物质储存和复制的主要场所,是遗传信息库。
(2)细胞代谢和遗传的控制中心。
名师点睛　细胞代谢的主要场所是细胞质,细胞核是细胞代谢的控制中心。
二、细胞核的结构
名师点睛　(1)核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。
(2)代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中,核孔数量多,核仁较大。
易错辨析
1.颤蓝细菌、伞藻和小球藻都有细胞核。(×)
分析:颤蓝细菌是原核生物,没有以核膜为界限的细胞核。
2.细胞质中的RNA均在细胞核合成,经核孔输出。(×)
分析:线粒体和叶绿体中也有DNA,可以转录合成RNA。
3.细胞的核膜是双层膜结构,核孔是物质进出细胞核的通道。(√)
4.细胞核中核孔的数量与细胞代谢的旺盛程度有关。(√)
5.所有的真核细胞都有细胞核,且只有一个核。(×)
分析:有的真核细胞无细胞核,如哺乳动物成熟的红细胞;双小核草履虫有两个细胞核,肌细胞有多个细胞核。
长句表达
1.(必修1 P58“拓展应用”)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的意义是:染色体呈高度螺旋化状态,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;染色质处于细丝状,这种状态有利于在细胞分裂间期完成DNA的复制和转录等生命活动。
2.(必修1 P56旁栏思考)同一生物体内所有细胞的“蓝图”是一样的,但是体内细胞的形态、结构和功能多种多样,这是细胞分化的结果。
【扣点专练·通法悟道】
1.(2026·江门联考)伞藻是一类海生单细胞绿藻,属于真核生物,因形态特征鲜明且易于实验操作,成为细胞生物学研究的经典材料。某研究团队通过伞藻嫁接及核移植实验探究细胞核的功能。实验中将菊花形帽伞藻的假根(含细胞核)与伞形帽伞藻的柄(含细胞质)进行嫁接,新生的伞帽呈现中间形态(兼具两种伞藻特征)。一段时间后,再次切除新生伞帽,重新生长出的伞帽变为菊花形。下列分析错误的是(　　)
A.初次新生伞帽呈中间形态,可能与细胞质中残留的物质指导蛋白质合成有关
B.最终伞帽恢复为菊花形,说明细胞核是遗传信息库并控制细胞的代谢和遗传
C.若将两种伞藻的细胞膜成分进行互换,新生伞帽的形态、结构均不发生改变
D.该实验结果表明,细胞核和细胞质共同决定生物体的性状,且细胞质起主导作用
【解析】选D。初次新生伞帽呈中间形态,可能因细胞质中残留的mRNA指导部分蛋白质合成,导致混合特征,A正确;通过伞藻嫁接及核移植实验探究细胞核的功能的实验中,最终伞帽恢复为菊花形,说明细胞核作为遗传信息库,控制细胞的代谢和遗传,B正确;细胞膜成分互换不影响细胞核的遗传信息,伞帽形态仍由核DNA决定,故形态结构不变,C正确;该实验结果表明,细胞核和细胞质共同决定生物体的性状,且细胞核起主导作用,因为细胞核是遗传信息库,D错误。
2.核膜主要由外核膜、内核膜、核孔复合体和核纤层构成。核纤层是位于内核膜与染色质之间紧贴内核膜的一层蛋白网络结构,核纤层蛋白向外与内核膜上的蛋白结合,向内与染色质的特定区段结合。当细胞进行有丝分裂时,核纤层蛋白磷酸化引起核膜崩解,磷酸化核纤层蛋白去磷酸化介导核膜围绕染色体重建。下列叙述正确的是(　　)
A.核孔复合体是核质间DNA、RNA和蛋白质运输及信息交流的通道
B.核纤层蛋白前期去磷酸化导致核膜崩解,后期磷酸化促进核膜重建
C.核纤层蛋白磷酸化过程中,染色质高度螺旋化,缩短变粗,形成染色体
D.核纤层蛋白支撑于内、外核膜之间,维持细胞核的正常形态和核孔结构
【解析】选C。核孔复合体具有选择性,DNA不能通过核孔复合体,A错误;核纤层蛋白在前期磷酸化导致核膜崩解,在末期核纤层去磷酸化促进核膜重建,B错误;核纤层蛋白磷酸化引起核膜崩解,细胞核内染色质可能发生螺旋化程度增大变成染色体,C正确;核纤层蛋白位于内核膜与染色质之间,D错误。
从教材走向高考
3.(必修1 P54“思考·讨论” 拓展)
实验一　伞藻是一种单细胞生物,由“帽”、柄和假根构成,细胞核在基部。科学家用伞形帽和菊花形帽做了嫁接实验。
实验二　将草履虫处理为细胞核和去核草履虫两部分,经过一段时间适宜培养后,细胞核死亡,而去核草履虫仍能存活一段时间。
通过以上实验回答以下问题。
(1)实验一______(填“能”或“不能”)说明伞藻的形态结构特点取决于细胞核,原因是___________________________________________________________。
(2)如果证明伞藻的形态结构取决于细胞核,你还需要如何设计相关实验 请说明你的设计思路。
__________________________________________________________。
(3)实验二的实验现象说明了__________________________________________。
【解析】(1)根据题干伞藻的细胞核位于基部,而基部既有细胞核又有细胞质,无法判断是细胞核的作用还是细胞质的作用。(2)为了排除细胞质的作用我们可以通过增加一组核移植的实验,以此来说明是细胞核还是细胞质的作用,如果实验结果符合核移植的结论,则决定伞藻形态结构的是细胞核而不是细胞质。(3)本实验说明了细胞核与细胞质的关系,细胞质为细胞核提供营养和能量,离开细胞质的细胞核不能单独存活,虽然细胞核控制细胞的代谢,但是没有细胞核,细胞质中已合成的蛋白质仍能在一段时间内发挥作用。
答案:(1)不能　因为假根中既有细胞核又有细胞质,不能说明伞藻的形态结构特点取决于细胞核
(2)增加一组核移植实验,如果伞藻的形态结构取决于移入的细胞核,说明控制伞藻形态结构的就是细胞核而不是细胞质
(3)细胞质为细胞核提供营养和能量,离开细胞质,细胞核不能单独存活。虽然细胞核控制细胞的代谢,但是没有细胞核,细胞质中已合成的蛋白质仍能在一段时间内发挥作用
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1.(2022·广东高考)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA转移。与野生型相比,推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多mRNA分布于(　　)
A.细胞核 B.细胞质
C.高尔基体 D.细胞膜
【解析】选A。在细胞核中,以DNA的一条链为模板,转录得到的mRNA会从核孔出去,与细胞质中的核糖体结合,继续进行翻译过程。分析题意,野生型的拟南芥HPR1蛋白是位于核孔协助mRNA转移的,mRNA是转录的产物、翻译的模板,故可推测其转移方向是从细胞核内通过核孔到细胞核外,因此该蛋白功能缺失的突变型细胞,mRNA转移受阻,mRNA会聚集在细胞核中,A正确。
2.(2023·辽宁高考)科学家根据对部分植物细胞观察的结果,得出“植物细胞都有细胞核”的结论。下列叙述错误的是(　　)
A.早期的细胞研究主要运用了观察法
B.上述结论的得出运用了归纳法
C.运用假说—演绎法将上述结论推演至原核细胞也成立
D.利用同位素标记法可研究细胞核内的物质变化
【解析】选C。早期的细胞研究主要运用了观察法,A正确;根据部分植物细胞都有细胞核,得出植物细胞都有细胞核这一结论,运用的是不完全归纳法,B正确;原核细胞没有成形的细胞核,C错误;同位素标记法可以示踪物质的运行和变化规律,故可利用同位素标记法研究细胞核内的物质变化,D正确。
3.(2022·海南高考)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蛋白质,介导肌动蛋白进入细胞核。Cofilin-1缺失可导致肌动蛋白结构和功能异常,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.肌动蛋白可通过核孔自由进出细胞核
B.编码Cofilin-1的基因不表达可导致细胞核变形
C.Cofilin-1缺失可导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力
D.Cofilin-1缺失会影响细胞核控制细胞代谢的能力
【解析】选A。肌动蛋白不能通过核孔自由进出细胞核,肌动蛋白进入核孔需要Cofilin-1介导,A错误;Cofilin-1缺失可导致肌动蛋白结构和功能异常,引起细胞核变形,核膜破裂(失去控制物质进出细胞核的能力),染色质功能异常(染色质上所含的基因可控制细胞代谢),B、C、D正确。
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锁定新情境:
如何确保生物能留下自己的“根”
　　由于人类过度捕杀和栖息地受到破坏,苏门答腊犀牛已成为极度濒危动物,当美国加州圣迭戈动物园里的一头苏门答腊雌犀牛快要死于疝痛的时候,科学家用冷冻的手段将这头苏门答腊雌犀牛的“根”保留了下来,期望以后有机会使之解冻受精后植入别的雌犀牛子宫内,从而获得具有这头雌犀牛基因(DNA)的后代。
基于核心素养的新考向:
1.(生命观念)科学家保留的该犀牛的“根”是卵细胞中的哪部分结构 是该犀牛的“根”________________。
2.(科学思维)若要利用其保留下来的“根”来“复活”该犀牛,“复活”后的犀牛和原来的犀牛性状________________(填“相同”或“不完全相同”),原因是__________
__________________。
【解析】1.细胞核是生物遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心,因此科学家保留的“根”是卵细胞的细胞核。
2.由于生物的性状除了受遗传的影响,还要受环境等的影响,因此“复活”后的犀牛和原来的犀牛性状不完全相同。
答案:1细胞核　2不完全相同　生物体的性状不只由细胞核控制,还与环境等有关
- 8 -核心素养测评 第二单元 第7讲　细胞核的结构和功能
(20分钟　30分)
选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列关于细胞核功能的探究实验,描述错误的是(　　)
A.伞藻的嫁接和核移植实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关
B.蝾螈受精卵的横缢实验说明没有细胞核细胞就不能分裂、分化
C.变形虫的切割实验说明细胞核是细胞生命活动的控制中心
D.美西螈的核移植实验说明细胞核中遗传物质可控制生物性状
【解析】选D。将伞形帽伞藻的假根和菊花形帽伞藻的柄嫁接,将长成伞形帽伞藻,不能说明形态建成与细胞核有关,因假根中也存在细胞质。若要证明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关,还需加核移植实验。因此,伞藻的嫁接和核移植实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关,A正确。蝾螈受精卵的横缢实验中,有细胞核的可以增殖分化,而没有细胞核的不可以,说明没有细胞核细胞就不能分裂、分化,B正确。将变形虫切成两半,一半有核,一半无核,无核的一半对外界刺激不再发生反应,说明细胞核是细胞生命活动的控制中心,C正确。美西螈的核移植实验说明细胞核可以控制生物性状,D错误。
2.细胞核是遗传信息的储存场所,控制着细胞的代谢和遗传。下列相关叙述正确的是(　　)
A.大肠杆菌核糖体的形成与核仁有关
B.核膜可与高尔基体膜直接相连,有助于物质运输
C.核孔是实现核质之间频繁的物质交流和信息交流的通道
D.染色体和染色质是不同物质在不同时期的两种存在状态
【解析】选C。大肠杆菌属于原核生物,没有成形的细胞核,因此大肠杆菌核糖体的形成与核仁无关,A错误;内质网可以内连核膜,外连细胞膜,因此核膜可与内质网膜直接相连,有助于物质运输,核膜不能直接与高尔基体膜相连,B错误;核孔是大分子物质进出细胞核的通道,主要实现核质之间频繁的物质交换和信息交流,C正确;染色质和染色体是同种物质在不同时期的两种存在状态,在分裂间期是染色质,在分裂期是染色体,染色体是染色质高度螺旋化形成的短棒状结构,D错误。
3.生物科学史蕴含科学研究的思路和方法,下列科学史实验与结论不相符的叙述是(　　)
选项 科学史实验 结论
A 用伞形帽和菊花形帽伞藻进行嫁接和核移植实验 伞藻的帽形建成主要与细胞核有关
B 用不同颜色荧光染料标记人和小鼠的细胞膜蛋白进行细胞融合实验 细胞膜具有流动性
C 绿叶暗处理后,一半遮光,另一半曝光,碘蒸气处理后观察叶片颜色变化 淀粉是光合作用的产物
D 将非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞核移植到去核的卵细胞中 已分化的动物体细胞具有全能性
【解析】选D。用伞形帽和菊花形帽伞藻进行嫁接和核移植实验,长出的帽形与提供细胞核的一致,证明伞藻的帽形建成主要与细胞核有关,A不符合题意;用不同颜色荧光染料标记人和小鼠的细胞膜蛋白,进行细胞融合实验,一段时间后发现红色荧光和绿色荧光分布均匀,证明细胞膜具有流动性,B不符合题意;绿叶暗处理后,一半遮光,另一半曝光,碘蒸气处理后观察叶片颜色变化,曝光部分变蓝,而遮光部位未变蓝,证明光合作用产生了淀粉,C不符合题意;将非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞核移植到去核的卵细胞中,结果获得了新的个体,说明高度分化的动物细胞核具有全能性,D符合题意。
4.如图表示研究细胞核功能的科研工作者进行的一系列实验,下列相关叙述错误的是(　　)
A.该实验结论是细胞核既是遗传信息库,又是细胞的代谢中心
B.去核后的变形虫仍能生活一段时间的原因之一是已合成的蛋白质仍能发挥作用
C.离体的细胞核不能生存的原因是没有营养物质和能量供应等
D.据实验结果推测,人体成熟的红细胞没有细胞核,不能生长和分裂
【解题指南】解题关键是正确识图:
(1)无核部分不能摄食,说明细胞核能控制代谢。
(2)植入细胞核恢复生命活动,说明细胞核能控制遗传。
【解析】选A。由实验可知,只有具有细胞核,变形虫才能生长、分裂、摄食和对刺激有反应,即正常进行生命活动,所以该实验结论是细胞核是细胞代谢的控制中心,细胞进行生命活动必须要保证细胞的完整性,A错误;蛋白质合成发生在细胞质的核糖体中,去核后的变形虫仍能生活一段时间的原因之一是已合成的蛋白质仍能发挥作用,B正确;细胞质基质是细胞的代谢中心,没有细胞质的营养物质和能量供应,离体的细胞核不能生存,C正确;据实验结果推测,由于人体成熟的红细胞没有细胞核,所以其不能生长和分裂,D正确。
5.核孔复合体是双向性的亲水性核质交换通道,其既能介导蛋白质的入核运输,又能介导RNA等物质的出核运输。入核蛋白一般都含有一段特殊的核定位序列(NLS),该序列可保证入核蛋白能顺利转运至细胞核内。如图分别是核孔复合体和入核蛋白的核输入过程的示意图。下列有关叙述错误的是(　　)
A.核内外两层膜可以把核内物质与细胞质分开
B.核孔复合体的特点有利于核内蛋白质、DNA进出
C.NLS的存在有利于入核蛋白从细胞质进入细胞核内
D.唾液腺细胞核膜上的核孔复合体的数量可能比腹肌细胞核膜上的多
【解析】选B。核膜具有双层膜,核内外两层膜可以把核内物质与细胞质分开,A正确。核孔复合体具有选择透过性,不允许DNA分子出细胞核,B错误。分析题意可知,NLS序列可保证入核蛋白能顺利转运至细胞核内,说明NLS的存在有利于入核蛋白从细胞质进入细胞核内,C正确。代谢旺盛的细胞中,核孔数目一般较多。唾液腺细胞比腹肌细胞代谢旺盛,因此唾液腺细胞核膜上的核孔复合体的数量可能比腹肌细胞核膜上的多,D正确。
6.(2026·汕头联考)核小体是染色质的基本结构单位,由DNA和组蛋白共同构成,由约150 bp(碱基对)的DNA分子盘绕在组蛋白八聚体上构成“珠子”状的核心颗粒,再由约60 bp的DNA分子和组蛋白共同构成的连接区连接起来,形成“串珠”状的染色质。下列有关说法错误的是(　　)
A.染色质主要由DNA和蛋白质组成,易被碱性染料染成深色
B.“串珠”状的染色质仅在处于分裂间期的细胞中出现
C.“串珠”上的每个“珠子”由DNA和组蛋白共同连接
D.组蛋白由细胞质中的核糖体合成,通过核孔进入细胞核
【解析】选B。染色质主要成分为DNA和蛋白质,易被碱性染料(如甲紫)染色,A正确;“串珠”状染色质是染色质的常态结构,存在于未高度螺旋化的时期(如间期和非分裂状态的细胞),分裂期会缩短为染色体,因此并非“仅”在间期出现,B错误;每个“珠子”(核小体)由约150 bp的DNA盘绕组蛋白八聚体构成,连接区由60 bp DNA和组蛋白连接,C正确;组蛋白属于蛋白质,由细胞质中的核糖体合成后,通过核孔运输至细胞核,D正确。
7.下列关于真核细胞细胞核的结构和功能以及在有丝分裂中变化的叙述,错误的是(　　)
A.有丝分裂前期细胞中核膜逐渐消失,核仁逐渐解体
B.染色质与染色体的相互转化分别发生在前期和末期
C.DNA聚合酶与RNA通过核孔进行方向相反的运输
D.核仁与核糖体的形成密切相关,是细胞核的控制中心
【解析】选D。有丝分裂前期,细胞中核膜逐渐消失,核仁逐渐解体,A正确;染色质在分裂前期螺旋形成染色体,末期染色体解螺旋成为染色质,B正确;间期DNA复制时,DNA聚合酶通过核孔由细胞质进入细胞核,RNA在细胞核中合成,通过核孔由细胞核进入细胞质,C正确;核仁与核糖体的形成密切相关,但不是细胞核的控制中心,D错误。
8.核仁通常表现为单一或多个匀质的球形小体,是真核细胞核中最显著的结构。核仁的大小、形状和数目随生物的种类、细胞类型和细胞代谢状态变化。下列叙述正确的是(　　)
A.唾液腺细胞比口腔上皮细胞的核仁大
B.核仁是合成某种RNA和核糖体蛋白的场所
C.所有细胞中核糖体的形成都与核仁有关
D.核仁是细胞核内行使遗传功能的结构
【解析】选A。口腔上皮细胞与唾液腺细胞相比,唾液腺细胞能合成和分泌较多的分泌蛋白,因此唾液腺细胞的核仁更大、核孔更多,A正确;核仁是合成某种RNA和形成核糖体的场所,组成核糖体蛋白的合成场所在核糖体,B错误;原核生物没有核仁,细胞中核糖体的形成与核仁无关,C错误;核仁是合成某种RNA和形成核糖体的场所,不行使遗传功能,染色质(体)是细胞核内行使遗传功能的结构,D错误。
9.如图表示细胞核的结构,下列关于细胞核的结构说法错误的是(　　)
A.③能够将核内物质与细胞质分开
B.⑤与核糖体的形成有关
C.蛋白质合成旺盛的细胞中,⑥数量较多,④数目较多
D.②与③的膜成分相近
【解析】选C。③核膜能够将核内物质与细胞质分开,其上的核孔能实现核质之间频繁的物质交换和信息交流,A正确;⑤核仁与某种RNA(rRNA)的合成以及核糖体的形成有关,B正确;蛋白质合成旺盛的细胞中,⑥核孔数量较多,但④染色质数量不变,C错误;②内质网与③核膜的膜成分接近,都主要由蛋白质和磷脂组成,D正确。
10.细胞核在细胞增殖时发生消失与重建,重建细胞核时,膜小泡聚集在单个染色体周围,形成核膜小泡,最终核膜小泡融合形成细胞核,部分过程如图所示。下列相关说法错误的是(　　)
A.细胞核是遗传和代谢的控制中心,是遗传信息转录的场所
B.膜小泡参与组成生物膜系统,物质通过核膜时均不消耗能量
C.膜小泡聚集在染色体周围可能与膜融合蛋白有关,核膜有4层磷脂分子
D.在有丝分裂末期和减数分裂Ⅱ末期,核膜小泡相互融合形成核膜
【解析】选B。细胞核是遗传和代谢的控制中心,是遗传信息转录的场所,A正确;蛋白质、RNA等大分子物质通过核膜需要消耗能量,B错误;膜小泡聚集在染色体周围可能与膜融合蛋白有关,核膜是双层膜,有4层磷脂分子,C正确;在重建细胞核时,膜小泡聚集在单个染色体周围形成核膜小泡,最终融合形成细胞核,因此在有丝分裂末期和减数分裂Ⅱ末期形成的核膜由核膜小泡相互融合而成,D正确。
- 7 -(共22张PPT)
核心素养测评 第二单元 第7讲　细胞核的结构和功能
(20分钟　30分)
选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列关于细胞核功能的探究实验,描述错误的是(　　)
A.伞藻的嫁接和核移植实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关
B.蝾螈受精卵的横缢实验说明没有细胞核细胞就不能分裂、分化
C.变形虫的切割实验说明细胞核是细胞生命活动的控制中心
D.美西螈的核移植实验说明细胞核中遗传物质可控制生物性状
√
【解析】选D。将伞形帽伞藻的假根和菊花形帽伞藻的柄嫁接,将长成伞形帽伞藻,不能说明形态建成与细胞核有关,因假根中也存在细胞质。若要证明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关,还需加核移植实验。因此,伞藻的嫁接和核移植实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关,A正确。蝾螈受精卵的横缢实验中,有细胞核的可以增殖分化,而没有细胞核的不可以,说明没有细胞核细胞就不能分裂、分化,B正确。将变形虫切成两半,一半有核,一半无核,无核的一半对外界刺激不再发生反应,说明细胞核是细胞生命活动的控制中心,C正确。美西螈的核移植实验说明细胞核可以控制生物性状,D错误。
2.细胞核是遗传信息的储存场所,控制着细胞的代谢和遗传。下列相关叙述正确的是(　　)
A.大肠杆菌核糖体的形成与核仁有关
B.核膜可与高尔基体膜直接相连,有助于物质运输
C.核孔是实现核质之间频繁的物质交流和信息交流的通道
D.染色体和染色质是不同物质在不同时期的两种存在状态
√
【解析】选C。大肠杆菌属于原核生物,没有成形的细胞核,因此大肠杆菌核糖体的形成与核仁无关,A错误;内质网可以内连核膜,外连细胞膜,因此核膜可与内质网膜直接相连,有助于物质运输,核膜不能直接与高尔基体膜相连,B错误;核孔是大分子物质进出细胞核的通道,主要实现核质之间频繁的物质交换和信息交流,C正确;染色质和染色体是同种物质在不同时期的两种存在状态,在分裂间期是染色质,在分裂期是染色体,染色体是染色质高度螺旋化形成的短棒状结构,D错误。
3.生物科学史蕴含科学研究的思路和方法,下列科学史实验与结论不相符的叙述是(　　)
选项 科学史实验 结论
A 用伞形帽和菊花形帽伞藻进行嫁接和核移植实验 伞藻的帽形建成主要与细胞核有关
B 用不同颜色荧光染料标记人和小鼠的细胞膜蛋白进行细胞融合实验 细胞膜具有流动性
C 绿叶暗处理后,一半遮光,另一半曝光,碘蒸气处理后观察叶片颜色变化 淀粉是光合作用的产物
D 将非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞核移植到去核的卵细胞中 已分化的动物体细胞具有全能性
√
【解析】选D。用伞形帽和菊花形帽伞藻进行嫁接和核移植实验,长出的帽形与提供细胞核的一致,证明伞藻的帽形建成主要与细胞核有关,A不符合题意;用不同颜色荧光染料标记人和小鼠的细胞膜蛋白,进行细胞融合实验,一段时间后发现红色荧光和绿色荧光分布均匀,证明细胞膜具有流动性,B不符合题意;绿叶暗处理后,一半遮光,另一半曝光,碘蒸气处理后观察叶片颜色变化,曝光部分变蓝,而遮光部位未变蓝,证明光合作用产生了淀粉,C不符合题意;将非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞核移植到去核的卵细胞中,结果获得了新的个体,说明高度分化的动物细胞核具有全能性,D符合题意。
4.如图表示研究细胞核功能的科研工作者进行的一系列实验,下列相关叙述错误的是(　　)
A.该实验结论是细胞核既是遗传信息库,又是细胞的代谢中心
B.去核后的变形虫仍能生活一段时间的原因之一是已合成的蛋白质仍能发挥作用
C.离体的细胞核不能生存的原因是没有营养物质和能量供应等
D.据实验结果推测,人体成熟的红细胞没有细胞核,不能生长和分裂
√
【解题指南】解题关键是正确识图:
(1)无核部分不能摄食,说明细胞核能控制代谢。
(2)植入细胞核恢复生命活动,说明细胞核能控制遗传。
【解析】选A。由实验可知,只有具有细胞核,变形虫才能生长、分裂、摄食和对刺激有反应,即正常进行生命活动,所以该实验结论是细胞核是细胞代谢的控制中心,细胞进行生命活动必须要保证细胞的完整性,A错误;蛋白质合成发生在细胞质的核糖体中,去核后的变形虫仍能生活一段时间的原因之一是已合成的蛋白质仍能发挥作用,B正确;细胞质基质是细胞的代谢中心,没有细胞质的营养物质和能量供应,离体的细胞核不能生存,C正确;据实验结果推测,由于人体成熟的红细胞没有细胞核,所以其不能生长和分裂,D正确。
5.核孔复合体是双向性的亲水性核质交换通道,其既能介导蛋白质的入核运输,又能介导RNA等物质的出核运输。入核蛋白一般都含有一段特殊的核定位序列(NLS),该序列可保证入核蛋白能顺利转运至细胞核内。如图分别是核孔复合体和入核蛋白的核输入过程的示意图。下列有关叙述错误的是(　　)
A.核内外两层膜可以把核内物质与细胞质分开
B.核孔复合体的特点有利于核内蛋白质、DNA进出
C.NLS的存在有利于入核蛋白从细胞质进入细胞核内
D.唾液腺细胞核膜上的核孔复合体的数量可能比腹肌细胞核膜上的多
√
【解析】选B。核膜具有双层膜,核内外两层膜可以把核内物质与细胞质分开,A正确。核孔复合体具有选择透过性,不允许DNA分子出细胞核,B错误。分析题意可知,NLS序列可保证入核蛋白能顺利转运至细胞核内,说明NLS的存在有利于入核蛋白从细胞质进入细胞核内,C正确。代谢旺盛的细胞中,核孔数目一般较多。唾液腺细胞比腹肌细胞代谢旺盛,因此唾液腺细胞核膜上的核孔复合体的数量可能比腹肌细胞核膜上的多,D正确。
6.(2026·汕头联考)核小体是染色质的基本结构单位,由DNA和组蛋白共同构成,由约150 bp(碱基对)的DNA分子盘绕在组蛋白八聚体上构成“珠子”状的核心颗粒,再由约60 bp的DNA分子和组蛋白共同构成的连接区连接起来,形成“串珠”状的染色质。下列有关说法错误的是(　　)
A.染色质主要由DNA和蛋白质组成,易被碱性染料染成深色
B.“串珠”状的染色质仅在处于分裂间期的细胞中出现
C.“串珠”上的每个“珠子”由DNA和组蛋白共同连接
D.组蛋白由细胞质中的核糖体合成,通过核孔进入细胞核
√
【解析】选B。染色质主要成分为DNA和蛋白质,易被碱性染料(如甲紫)染色,A正确;“串珠”状染色质是染色质的常态结构,存在于未高度螺旋化的时期(如间期和非分裂状态的细胞),分裂期会缩短为染色体,因此并非“仅”在间期出现,B错误;每个“珠子”(核小体)由约150 bp的DNA盘绕组蛋白八聚体构成,连接区由60 bp DNA和组蛋白连接,C正确;组蛋白属于蛋白质,由细胞质中的核糖体合成后,通过核孔运输至细胞核,D正确。
7.下列关于真核细胞细胞核的结构和功能以及在有丝分裂中变化的叙述,错误的是(　　)
A.有丝分裂前期细胞中核膜逐渐消失,核仁逐渐解体
B.染色质与染色体的相互转化分别发生在前期和末期
C.DNA聚合酶与RNA通过核孔进行方向相反的运输
D.核仁与核糖体的形成密切相关,是细胞核的控制中心
√
【解析】选D。有丝分裂前期,细胞中核膜逐渐消失,核仁逐渐解体,A正确;染色质在分裂前期螺旋形成染色体,末期染色体解螺旋成为染色质,B正确;间期DNA复制时,DNA聚合酶通过核孔由细胞质进入细胞核,RNA在细胞核中合成,通过核孔由细胞核进入细胞质,C正确;核仁与核糖体的形成密切相关,但不是细胞核的控制中心,D错误。
8.核仁通常表现为单一或多个匀质的球形小体,是真核细胞核中最显著的结构。核仁的大小、形状和数目随生物的种类、细胞类型和细胞代谢状态变化。下列叙述正确的是(　　)
A.唾液腺细胞比口腔上皮细胞的核仁大
B.核仁是合成某种RNA和核糖体蛋白的场所
C.所有细胞中核糖体的形成都与核仁有关
D.核仁是细胞核内行使遗传功能的结构
√
【解析】选A。口腔上皮细胞与唾液腺细胞相比,唾液腺细胞能合成和分泌较多的分泌蛋白,因此唾液腺细胞的核仁更大、核孔更多,A正确;核仁是合成某种RNA和形成核糖体的场所,组成核糖体蛋白的合成场所在核糖体,B错误;原核生物没有核仁,细胞中核糖体的形成与核仁无关,C错误;核仁是合成某种RNA和形成核糖体的场所,不行使遗传功能,染色质(体)是细胞核内行使遗传功能的结构,D错误。
9.如图表示细胞核的结构,下列关于细胞核的结构说法错误的是(　　)
A.③能够将核内物质与细胞质分开
B.⑤与核糖体的形成有关
C.蛋白质合成旺盛的细胞中,⑥数量较多,
④数目较多
D.②与③的膜成分相近
√
【解析】选C。③核膜能够将核内物质与细胞质分开,其上的核孔能实现核质之间频繁的物质交换和信息交流,A正确;⑤核仁与某种RNA(rRNA)的合成以及核糖体的形成有关,B正确;蛋白质合成旺盛的细胞中,⑥核孔数量较多,但④染色质数量不变,C错误;②内质网与③核膜的膜成分接近,都主要由蛋白质和磷脂组成,D正确。
10.细胞核在细胞增殖时发生消失与重建,重建细胞核时,膜小泡聚集在单个染色体周围,形成核膜小泡,最终核膜小泡融合形成细胞核,部分过程如图所示。下列相关说法错误的是(　　)
A.细胞核是遗传和代谢的控制中心,
是遗传信息转录的场所
B.膜小泡参与组成生物膜系统,物质
通过核膜时均不消耗能量
C.膜小泡聚集在染色体周围可能与膜融合蛋白有关,核膜有4层磷脂分子
D.在有丝分裂末期和减数分裂Ⅱ末期,核膜小泡相互融合形成核膜
√
【解析】选B。细胞核是遗传和代谢的控制中心,是遗传信息转录的场所,A正确;蛋白质、RNA等大分子物质通过核膜需要消耗能量,B错误;膜小泡聚集在染色体周围可能与膜融合蛋白有关,核膜是双层膜,有4层磷脂分子,C正确;在重建细胞核时,膜小泡聚集在单个染色体周围形成核膜小泡,最终融合形成细胞核,因此在有丝分裂末期和减数分裂Ⅱ末期形成的核膜由核膜小泡相互融合而成,D正确。(共31张PPT)
第7讲　细胞核的结构和功能
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1.阐明遗传信息主要储存在细胞核中。 2.运用模型与建模的方法分析细胞核结构和功能的统一性。 3.通过对细胞核功能探究实验的分析,形成结构与功能观,提升实验结果分析能力。
【要点梳理·夯基固本】
一、细胞核的功能
1.细胞核功能实验探究:
(1)黑白美西螈核移植实验:
(2)蝾螈受精卵横缢实验:
(3)变形虫切割实验:
(4)伞藻嫁接与核移植实验:
2.细胞核的功能:
(1)遗传物质____________的主要场所,是遗传信息库。
(2)细胞____________的控制中心。
名师点睛　细胞代谢的主要场所是细胞质,细胞核是细胞代谢的控制中心。
储存和复制
代谢和遗传
二、细胞核的结构
名师点睛　(1)核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。
(2)代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中,核孔数量多,核仁较大。
易错辨析
1.颤蓝细菌、伞藻和小球藻都有细胞核。( )
分析:颤蓝细菌是原核生物,没有以核膜为界限的细胞核。
2.细胞质中的RNA均在细胞核合成,经核孔输出。( )
分析:线粒体和叶绿体中也有DNA,可以转录合成RNA。
3.细胞的核膜是双层膜结构,核孔是物质进出细胞核的通道。( )
4.细胞核中核孔的数量与细胞代谢的旺盛程度有关。( )
5.所有的真核细胞都有细胞核,且只有一个核。( )
分析:有的真核细胞无细胞核,如哺乳动物成熟的红细胞;双小核草履虫有
两个细胞核,肌细胞有多个细胞核。
×
×
√
√
×
长句表达
1.(必修1 P58“拓展应用”)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的意义是:染色体呈
____________状态,这种状态有利于在________________________________
______;染色质处于细丝状,这种状态有利于_________________________
______________________。
2.(必修1 P56旁栏思考)同一生物体内所有细胞的“蓝图”____一样的,但是体
内细胞的形态、结构和功能多种多样,这是__________的结果。
高度螺旋化
细胞分裂过程中移动并分配到子细
胞中
在细胞分裂间期完成DNA的
复制和转录等生命活动
是
细胞分化
【扣点专练·通法悟道】
1.(2026·江门联考)伞藻是一类海生单细胞绿藻,属于真核生物,因形态特征鲜明且易于实验操作,成为细胞生物学研究的经典材料。某研究团队通过伞藻嫁接及核移植实验探究细胞核的功能。实验中将菊花形帽伞藻的假根(含细胞核)与伞形帽伞藻的柄(含细胞质)进行嫁接,新生的伞帽呈现中间形态(兼具两种伞藻特征)。一段时间后,再次切除新生伞帽,重新生长出的伞帽变为菊花形。下列分析错误的是(　　)
A.初次新生伞帽呈中间形态,可能与细胞质中残留的物质指导蛋白质合成有关
B.最终伞帽恢复为菊花形,说明细胞核是遗传信息库并控制细胞的代谢和遗传
C.若将两种伞藻的细胞膜成分进行互换,新生伞帽的形态、结构均不发生改变
D.该实验结果表明,细胞核和细胞质共同决定生物体的性状,且细胞质起主导作用
√
【解析】选D。初次新生伞帽呈中间形态,可能因细胞质中残留的mRNA指导部分蛋白质合成,导致混合特征,A正确;通过伞藻嫁接及核移植实验探究细胞核的功能的实验中,最终伞帽恢复为菊花形,说明细胞核作为遗传信息库,控制细胞的代谢和遗传,B正确;细胞膜成分互换不影响细胞核的遗传信息,伞帽形态仍由核DNA决定,故形态结构不变,C正确;该实验结果表明,细胞核和细胞质共同决定生物体的性状,且细胞核起主导作用,因为细胞核是遗传信息库,D错误。
2.核膜主要由外核膜、内核膜、核孔复合体和核纤层构成。核纤层是位于内核膜与染色质之间紧贴内核膜的一层蛋白网络结构,核纤层蛋白向外与内核膜上的蛋白结合,向内与染色质的特定区段结合。当细胞进行有丝分裂时,核纤层蛋白磷酸化引起核膜崩解,磷酸化核纤层蛋白去磷酸化介导核膜围绕染色体重建。下列叙述正确的是(　　)
A.核孔复合体是核质间DNA、RNA和蛋白质运输及信息交流的通道
B.核纤层蛋白前期去磷酸化导致核膜崩解,后期磷酸化促进核膜重建
C.核纤层蛋白磷酸化过程中,染色质高度螺旋化,缩短变粗,形成染色体
D.核纤层蛋白支撑于内、外核膜之间,维持细胞核的正常形态和核孔结构
√
【解析】选C。核孔复合体具有选择性,DNA不能通过核孔复合体,A错误;核纤层蛋白在前期磷酸化导致核膜崩解,在末期核纤层去磷酸化促进核膜重建,B错误;核纤层蛋白磷酸化引起核膜崩解,细胞核内染色质可能发生螺旋化程度增大变成染色体,C正确;核纤层蛋白位于内核膜与染色质之间,D错误。
从教材走向高考
3.(必修1 P54“思考·讨论” 拓展)
实验一　伞藻是一种单细胞生物,由“帽”、柄和假根构成,细胞核在基部。科学家用伞形帽和菊花形帽做了嫁接实验。
实验二　将草履虫处理为细胞核和去核草履虫两部分,经过一段时间适宜培养后,细胞核死亡,而去核草履虫仍能存活一段时间。
通过以上实验回答以下问题。
(1)实验一______(填“能”或“不能”)说明伞藻的形态结构特点取决于细胞核,原因是_______________________________________________________
________________________________。
(2)如果证明伞藻的形态结构取决于细胞核,你还需要如何设计相关实验 请说明你的设计思路。
__________________________________________________________
__________________________________________________________ 。
不能　
因为假根中既有细胞核又有细胞质,不能说明伞藻的形态结构特点取决于细胞核
增加一组核移植实验,如果伞藻的形态结构取决于移入的细胞核,说明控制伞藻形态结构的就是细胞核而不是细胞质

(3)实验二的实验现象说明了__________________________________________。
【解析】(1)根据题干伞藻的细胞核位于基部,而基部既有细胞核又有细胞质,无法判断是细胞核的作用还是细胞质的作用。(2)为了排除细胞质的作用我们可以通过增加一组核移植的实验,以此来说明是细胞核还是细胞质的作用,如果实验结果符合核移植的结论,则决定伞藻形态结构的是细胞核而不是细胞质。

(3)实验二的实验现象说明了______________________________________ ____________________________________________________________
______________________________________________________。
细胞质为细胞核提供营养和能量,离开细胞质,细胞核不能单独存活。虽然细胞核控制细胞的代谢,但是没有细胞核,细胞质中已合成的蛋白质仍能在一段时间内发挥作用
【解析】 (3)本实验说明了细胞核与细胞质的关系,细胞质为细胞核提供营养和能量,离开细胞质的细胞核不能单独存活,虽然细胞核控制细胞的代谢,但是没有细胞核,细胞质中已合成的蛋白质仍能在一段时间内发挥作用。
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体验高考·淬炼考能
1.(2022·广东高考)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA转移。与野生型相比,推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多mRNA分布于(　　)
A.细胞核 B.细胞质
C.高尔基体 D.细胞膜
√
【解析】选A。在细胞核中,以DNA的一条链为模板,转录得到的mRNA会从核孔出去,与细胞质中的核糖体结合,继续进行翻译过程。分析题意,野生型的拟南芥HPR1蛋白是位于核孔协助mRNA转移的,mRNA是转录的产物、翻译的模板,故可推测其转移方向是从细胞核内通过核孔到细胞核外,因此该蛋白功能缺失的突变型细胞,mRNA转移受阻,mRNA会聚集在细胞核中,A正确。
2.(2023·辽宁高考)科学家根据对部分植物细胞观察的结果,得出“植物细胞都有细胞核”的结论。下列叙述错误的是(　　)
A.早期的细胞研究主要运用了观察法
B.上述结论的得出运用了归纳法
C.运用假说—演绎法将上述结论推演至原核细胞也成立
D.利用同位素标记法可研究细胞核内的物质变化
√
【解析】选C。早期的细胞研究主要运用了观察法,A正确;根据部分植物细胞都有细胞核,得出植物细胞都有细胞核这一结论,运用的是不完全归纳法,B正确;原核细胞没有成形的细胞核,C错误;同位素标记法可以示踪物质的运行和变化规律,故可利用同位素标记法研究细胞核内的物质变化,D正确。
3.(2022·海南高考)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蛋白质,介导肌动蛋白进入细胞核。Cofilin-1缺失可导致肌动蛋白结构和功能异常,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.肌动蛋白可通过核孔自由进出细胞核
B.编码Cofilin-1的基因不表达可导致细胞核变形
C.Cofilin-1缺失可导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力
D.Cofilin-1缺失会影响细胞核控制细胞代谢的能力
√
【解析】选A。肌动蛋白不能通过核孔自由进出细胞核,肌动蛋白进入核孔需要Cofilin-1介导,A错误;Cofilin-1缺失可导致肌动蛋白结构和功能异常,引起细胞核变形,核膜破裂(失去控制物质进出细胞核的能力),染色质功能异常(染色质上所含的基因可控制细胞代谢),B、C、D正确。
瞭望高考·探悟动态
锁定新情境:
如何确保生物能留下自己的“根”
　　由于人类过度捕杀和栖息地受到破坏,苏门答腊犀牛已成为极度濒危动物,当美国加州圣迭戈动物园里的一头苏门答腊雌犀牛快要死于疝痛的时候,科学家用冷冻的手段将这头苏门答腊雌犀牛的“根”保留了下来,期望以后有机会使之解冻受精后植入别的雌犀牛子宫内,从而获得具有这头雌犀牛基因(DNA)的后代。
基于核心素养的新考向:
1.(生命观念)科学家保留的该犀牛的“根”是卵细胞中的哪部分结构 是该犀牛的“根”________________。
2.(科学思维)若要利用其保留下来的“根”来“复活”该犀牛,“复活”后的犀牛和原来的犀牛性状________________(填“相同”或“不完全相同”),原因是__________________________________________________。
细胞核　 　
不完全相同
生物体的性状不只由细胞核控制,还与环境等有关
【解析】1.细胞核是生物遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心,因此科学家保留的“根”是卵细胞的细胞核。
2.由于生物的性状除了受遗传的影响,还要受环境等的影响,因此“复活”后的犀牛和原来的犀牛性状不完全相同。

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