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3.3 细胞核的结构和功能 教案
一、教学目标
1.能够阐明细胞核的结构和功能（重点）。
2.根据对细胞整体与局部的认识，尝试制作真核细胞的三维结构模型（难点）。
3.认同细胞核是细胞生命系统的控制中心，形成结构与功能相适应的生物学理念。
二、教学重难点
教学重点：1.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。
2.细胞核的结构特点及与功能相适应的关系。
教学难点：1.让学生不仅理解细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，同时掌握分析实验结果得出结论的方法。
2.通过细胞核结构的教学，让学生领悟细胞核是遗传信息库。
三、教学过程
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 引言：同学们你们都听说过克隆羊多利，那你们见过中国的克隆猴吗？下面我们一起观看可爱的克隆猴。 讲解：克隆动物的诞生非常关键的一项技术是：细胞核移植。 克隆猴的简要培育流程 分析这一过程，克隆猴的性状主要是由细胞中哪部分结构决定的？ 问题：细胞核有什么功能？为什么具有这样的功能？谁在承担这个功能？引出课题，展示目标。 观看视频：克隆猴，并了解细胞核移植技术。 思考讨论问题。 齐读教学目标。 抛出问题激发学生的探究兴趣。
目标1：细胞核的功能 生物是建立在实验基础上的一门学科，科学家们为了研究这个问题做了大量实验，今天我们就沿着科学家走过的足迹，去探讨和学习如何进行科学探究。 活动1：分析实验，概括细胞核的功能 阅读P54思考·讨论：“细胞核具有什么功能？”分组讨论相关问题。 资料1：美西螈核移植实验——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。 问题：小美西螈的肤色是什么颜色？为什么？那也就是说美西螈的肤色是由什么控制的？ 讲解：从资料一可知，黑色美西螈提供细胞核，白色美西螈提供细胞质，通过细胞核移植，得到的是黑色美西螈，说明美西螈皮肤的颜色不是由细胞质控制的，而是由细胞核控制的。 思考：本实验严谨吗？如何改善？ 思考并回答问题。 黑色，因为细胞核是黑色美西螈提供的。细胞核。 认真听讲、思考、回答。 培养学生观察、思考、讨论、交流、归纳、迁移等综合性能力
资料2：蝾螈受精卵横缢实验。展示图片，大家看图，这是一个蝾螈受精卵，这是头发丝。 问题：为什么不用绳子呢？ 讲解：正是因为实验材料很小，而头发丝又细又韧，很合适。 接着用这头发丝把受精卵横缢成有核和无核的两半，中间只有少量细胞质连着，结果就发现，没有核的这一半不能分裂，而有核的这一半分裂了。当有核的一半分裂到16-32个细胞时，科学家把一个细胞核挤到无核的那一半，结果，无核的一半也开始分裂了。最后两半都成了正常的胚胎，只是原来无核的慢一些，有核的一半快一些。 问题：从资料2可以看出细胞核和细胞的分裂分化有什么关系？ 讲解：从实验中可知，有细胞核的时候，蝾螈可以正常的进行分裂分化，最后发育成一个新个体，但是如果没有细胞核，蝾螈就不能进行分裂，重新植入细胞核，细胞又能够继续分裂和分化。这说明细胞核与细胞的分裂分化紧密相连。由此我们可以得到这样一个结论：细胞核控制着细胞的分裂和分化。 结论：细胞的分裂分化离不开细胞核。 “实验材料很小，绳子太大了”。 “没有细胞核，细胞就不能分裂分化”。 通过探究实验使学生充分感受到科学趣味性，并在乐趣中学习知识，一改往日传统教学的古板和枯燥。 采用简单的结构图，帮助同学的理解和记忆。
资料3：变形虫切割与核移植实验 涉及到了变形虫，它又有什么特性呢？ 问题：如果你是科学家，想利用变形虫探究细胞核的功能，会如何设计实验？ 讲解：科学家的设计和你们的一样，具体是这样的：将变形虫切成两半，一半有核，一半无核。无核的一半不能摄取食物；对外界刺激也不再发生反应；高尔基体、内质网等细胞器逐渐退化。有核的一半，情况则大不相同，照样摄食，对刺激仍有反应，还能生长和分裂。 结论1：细胞核在变形虫的生命活动中必不可少。（摄食、应激性、再生、生长、分裂等） 问题：为了使实验更严谨，还应如何设计实验呢？ 讲解：是的，就是用显微钩针将有核一半的细胞核钩出，这一半的行为就会像上述的无核的一半一样。但如果及时地植入同种变形虫的另一个核，各种生命活动又会恢复。 问题：那么这个实验又说明了什么问题呢？ 讲解：回答得非常正确，从上面这个实验，我们可以看到，将变形虫切成两半，没有细胞核的一半不能摄取食物、不能对外界刺激做出反应，很多生命活动都停止了，而有核的一半则能够正常的进行各种生命活动。一旦把核去除，生命活动又不能正常进行，重新植入细胞核又可以恢复各种生命活动。这充分说明了变形虫的各种生命活动是由细胞核控制的。 由此我们可以得到一个结论：细胞核控制着细胞质的生命活动。 结论2：细胞质在变形虫的生命活动中必不可少。 小组讨论，回答：分割变形虫，一半有核，一半无核，观察其生命活动。 把有核的一半去掉核，无核的一半移入核 听讲、思考并回答：“细胞核控制着变形虫的各种生命活动，没有细胞核，生命活动就不能进行”。 训练学生思维的思辨性，渗透“单一变量”的思想。 使学生自己得出结论，培养学生的自主学习和总结概括的良好习惯和能力，实现学生为主体的教学角色转变。
资料4：伞藻嫁接与核移植实验 展示伞藻的结构图，介绍：伞藻是海生的单细胞藻类，由“帽、柄和假根三部分构成，细胞核在基部。伞藻再生性很强，即伞帽切除之后，很短时间内能够生出新的伞帽，而且伞藻种间容易嫁接。伞藻的帽有两种，一种是伞形，一种是菊花形。” 科学家用伞藻做了两个实验，我们先来看下嫁接实验。 问题：请同学们观察讨论实验步骤，并思考：切去帽后长出来的新帽的形状是由柄决定的？还是由假根决定的？为什么？ 结论：伞藻的伞帽形态与假根有关，而不是伞柄。 讲解：那么该实验能否说明伞藻帽的形状由细胞核控制？为什么？此实验能否说明细胞核控制伞帽的遗传性状？ 问题：正是如此，那要证明“伞藻帽的形状由细胞核控制”需再怎样设计实验？ 讲解：是的，具体步骤呢请一位同学照着PPT上的图描述一下吧！ 问题：根据伞藻嫁接实验和伞藻核移植实验结果，得出什么结论？ 结论：伞藻的伞帽形态由细胞核决定。 讲解：伞藻帽的形状也就是生物体形态结构，而帽的再生也就是生物体形态结构的建成了，所以我们从资料4得到的结论就是：生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。 总结归纳： 资料1体现了细胞核控制着生物性状的遗传，而资料4中伞藻帽的形态结构也属于生物性状的一种，由细胞核控制。资料2中蝾螈胚胎细胞的分裂分化，资料3中变形虫细胞质的生命活动、资料4中伞藻帽的再生都与代谢有关，也是由细胞核控制，因此，细胞核的功能可以归纳为：细胞核控制着细胞的遗传和代谢，即细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。 提出问题：是不是所有细胞都有细胞核呢？ 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，且绝大多数都只有一个细胞核。 观察，思考，个别回答“把两种伞藻的帽都去除，把它们的柄嫁接到彼此的假根上” “切去帽后长出来的新帽的形状是由假根决定的，因为假根具有细胞核” 个别回答：“不能，因为假根除了有细胞核，还有细胞质” 回答：“移植细胞核”。 回答：把菊花形帽伞藻的细胞核取出来，而把伞形帽伞藻的帽子切除，并且去掉细胞核，把菊花形帽伞藻的细胞核移植到去除细胞核的伞形帽伞藻中，最后长出来的就不是是伞形伞藻，而是菊花形伞藻了。 伞藻帽的形状由细胞核控制。 认真听讲并理解。 锻炼学生的说话能力，检查学生的学习情况。 通过互动和学生的参与，增强学生的积极主动性和求知欲望，也利于学生的学习和理解。 学生在新知识与原有的相关概念之间建立起实质性的联系，理解并掌握细胞核各部分结构的功能。
目标2：细胞核的结构 想一想：细胞核有哪些结构，使其成为细胞的“控制中心”？ 过渡:：正因为细胞核有如此重要的功能，有人把细胞核比喻为细胞的“大脑”或细胞的“控制中心”。那细胞核为什么能成为细胞的“控制中心”呢？我们都知道，生物的各种结构和功能相适应的。下面我们来看看细胞核有哪些结构？ 活动2：阅读教材，认识细胞核的结构 阅读教材第56页图3-10，并识别下图中各个结构。 1.核膜 （1）结构 ①双层膜，膜外附着核糖体，常与内质网相连 ②不是完全连续的，有核孔 ③是生物膜，具有选择透过性 （2）功能 ①把核内物质与细胞质分开 ②控制离子和小分子物质进出细胞核 2.核孔 资料1　核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体。核孔复合体呈现八面对称结构，是一种特殊的跨膜运输的蛋白质复合体，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。研究发现在转录活跃的爪蟾卵母细胞中复合体密度为60个/μm2，细胞生长旺盛时，一个核孔1分钟运出3套核糖体前体单位。 （1）据以上信心分析核孔对于物质进出细胞核具有什么特性？ 具有选择性 （2）推测：代谢越旺盛的细胞中，核孔的数目有什么特点？ 细胞代谢越旺盛，核孔数目越多。 功能：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 特点： ①是大分子物质进出细胞核的通道。 ②具有选择性，如RNA和蛋白质可以通过，DNA不能通过。 ③代谢旺盛的细胞中，核孔数量较多。 3.核仁 （1）功能 与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关 （2）特点 蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁体积相对较大。 4.染色质 资料2　1879年，科学家用碱性染料对细胞核进行染色，发现细胞中有一团物质被染成深色，将其命名为染色质。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。 染色质（由DNA和蛋白质组成） 染色质和染色体的关系 资料3　如图所示的双螺旋结构是DNA 分子，DNA分子与组蛋白缠绕形成一级结构，该结构螺旋形成直径约30 nm的纤维，这就是染色质。染色质进一步螺旋形成直径约0.4 μm的圆筒状的结构，该结构可以进一步螺旋形成直径约2～10 μm的染色体。由此可以看出经过多次的折叠与螺旋，DNA和组蛋白形成了高度凝集的染色体，直径逐渐增加，长度逐渐压缩。 由此我们可以看出染色质和染色体是什么关系呢？ 染色质和染色体是同一种物质的两种不同状态。 资料4　染色质与染色体的关系示意图 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。 讲解：染色质经过高度的螺旋，缩短变粗，变成这圆柱状或杆状，也就是染色体啦！因此，染色质和染色体实际上是同种物质在不同时期的两种形态，细胞分裂期时是染色体，细胞分裂结束时是染色质。它们之间的形态变化是通过解螺旋和螺旋化缩短变粗来实现的。就好像我们平常吃的泡面，平时呢都是高度卷曲、螺旋在一起的一块东西，当我们要吃的时候呢，泡了水就散开来，成为一条条的。形态不一样但都是泡面，因此，要记住——染色质和染色体是同一种物质在不同时期的两种形态。 任务一：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。 学生总结： 1.细胞核分为三部分，细胞膜、核仁、染色质，其中核膜包括两层膜和核孔。 2.核膜：双层生物膜，把核内物质与细胞质分开。进行物质交换和信息交流， 核孔：分布在核膜上，RNA穿过核孔出来，蛋白质穿过核孔进去。而核孔则主 要是大分子进出的通道 核仁：它与某种RNA及于核糖体的形成有关。 染色质，染色体：主要有DNA和蛋白质组成， 3.染色质 4.染色质和染色体是同样的物质在不同时期的两种存在状态。 培养学生的自我动手能力，让学生从模型中学习知识。
细胞是个统一的整体 资料5 科学实验数据证明：哺乳动物的成熟红细胞和生殖细胞精子寿命比正常细胞短。 上述资料说明了什么？ 细胞各结构相互依存，不可分割； 细胞只有保持完整性，才能完成各项生命活动。 细胞是生物体结构的基本单位，也是生物代谢和遗传的基本单位。 活动3：科学方法——构建模型 1.概念：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。 2.类型：
制作真核细胞三维结构模型 任务二：尝试制作真核细胞的三维结构模型 能力提升：课下尝试制作真核细胞的模型，加深对细胞核的理解。 1.概念：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。 2.形式：物理模型、概念模型、数学模型等。 3.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。 4.方法步骤： 确定模型种类→确定材料用具→确定实施过程和具体分工→完成模型制作→模型检查修补。 阅读57页“探究·实践”，并尝试制作真核细胞的三维结构模型。 制作标准与评价标准 学生自己动手制作细胞核的模型，亲手体会怎样制作这些结构。 学生自己在制作时出现的问题也会想办法解决，加强自己的动手能力以及加强自己掌握知识的能力。
课堂小结 总结细胞核的结构和功能 总结：对细胞核功能的较为全面的阐述应该是：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。结构与功能是相适应的。 学完细胞的基本结构这一章，知道细胞由细胞膜、细胞质、细胞核构成，细胞还是一个高度有序的统一整体。
四、板书设计
3.3 细胞核的结构和功能
一、细胞核的功能
1.美西螈核移植实验
2.蝾螈受精卵横缢实验
3.变形虫切割与核移植实验
4. 伞藻嫁接与核移植实验
二、细胞核的结构
1.核膜
2.核孔
3.核仁
4.染色质
三、制作真核细胞三维结构模型

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