2024届高三生物一轮复习课件：细胞核的结构和功能

2025年•高中生物•一轮复习 第5讲 细胞膜与细胞核（第二课时） (1)概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与外界环境分隔开，能控制物质进出细胞，并参与细胞间的信息交流。 (2)阐明遗传信息主要储存在细胞核中。 课 标 要 求 考情分析 考点要求 考题统计 考情分析 细胞膜的结构与功能 2022，河北，选T1, 2分 2021，山东，选T3, 3分 2021，辽宁，选T18, 3分 2021，福建，选T1, 3分 本专题知识难度较低、基础性强。考查学生对细胞整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。相关考题难度中等偏低。 细胞核的结构与功能 2022，广东，选T7, 2分 2021，福建，选T4, 2分 知识网络 一.细胞中细胞核的数量 二.细胞核的结构 三.细胞核的功能及功能的实验探究 四.建构模型 模型的定义 模型的分类 决定 一.细胞的分布 细胞核 观察的细胞核为什么是紫色？ 由于细胞核偏酸性，细胞质偏碱性，因此通常采用染色剂，可以将细胞核染成紫色或蓝色 从而更好的区分细胞核和细胞质。 细胞亚显微镜 结构模式图 真核细胞绝大多数只有一个细胞核，但是也有特例。 无细胞核 多个细胞核 一.细胞的分布 一.细胞中细胞核的数量 哺乳动物的成熟红细胞：通过排出细胞核和绝大部分细胞器，能够降低红细胞自身的代谢 减少O2的消耗，也能容纳更多的血红蛋白，提高携氧效率。 一.细胞中细胞核的数量 1.哺乳动物的成熟红细胞，高等植物成熟的筛管细胞为什么无细胞核？ 筛管细胞：筛管细胞是长形薄壁细胞 ，每一个筛管细胞又称为筛管分子 。当 细胞成筛管细胞为了提高运输效率，所有细胞器都退化了，筛管细胞就好比一 个管道，如果管道里有很多固体杂质，运输效率就会很低下。所以在进化中， 筛管细胞的细胞核和其他细胞器就退化了，而完全靠伴胞养活。所以成熟的筛 管细胞是没有细胞核的。 一.细胞的分布 2.为什么有的细胞不只有一个细胞核，如双小核草履虫，人的骨骼肌细胞？ 细胞核 是细胞生命活动的控制中心，如果细胞太大细胞核的控制能力就会变 小，细胞的代谢活动就会混乱，多个细胞核的意义就在于可以让细胞核更好 的控制细胞的生命活动。P115 一.细胞中细胞核的数量 结构和功能能相适应的生命观念 细胞核立体结构模式图 细胞核平面结构模式图 外膜 内膜 核仁 染色质 核孔 1.基本结构 二. 细胞核的结构 8 核膜：双层膜，主要由蛋白质和脂质组成 ③外膜与内质网相连，且附着有核糖体； ①把核内物质与细胞质分开,具有选择透过性,控制分子较小的物质进出细胞核（如葡萄糖、氨基酸、各种离子）； ②不连续，具有核孔； ④核膜、核仁在细胞分裂中核膜周期性消失和重建。 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 二. 细胞核的结构 1.核膜 1.科学研究发现，细胞周期的调控主要由两类关键蛋白参与，即细胞周期蛋白(cyclin)和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK),CDK的活性受到cyclin的调节。被激活的CDK可将靶蛋白磷酸化,从而产生相应的生理效应。如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失（其实是崩解，核膜还在，只是变成了一个个的小囊泡，可以理解为完整的大泡泡变成了许多小泡泡）;将组蛋白H1磷酸化导致染色质的凝缩等。若CDK持续保持较高活性,细胞周期将会延长。下列叙述错误的是( ) A.CDK降低了有丝分裂前期某些反应所需的活化能 B.原核生物细胞中不存在cyclin的相关基因 C.受抗原刺激后,B细胞中CDK的活性较高 D.成熟叶肉细胞中cyclin基因的表达量减少 C 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 核孔具有选择透过性:控制大分子物质进出细胞核（消耗能量）（如蛋白质、RNA、部分小分子、水等物质） DNA、染色质不能通过核孔 代谢旺盛的细胞中，核孔数目较多 核孔：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 二. 细胞核的结构 2.核孔 情景推理：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，其功能的实现离不开细胞核的结构。细胞核中的核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，是核内外物质转运的通道。核孔复合体具有双功能和双向性，双功能表现在两种运输方式，即被动运输(离子和水分子等小分子物质)与主动运输(大分子物质)；双向性表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等的出核运输。(1)核膜、核孔都有选择性，试举例说明： 小分子物质可通过核膜进出细胞核，DNA不能通过核孔进出细胞核，RNA可以通过核孔进入细胞质；DNA聚合酶等蛋白质可以通过核孔进入细胞核 二. 细胞核的结构 1.基本结构 情景推理：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，其功能的实现离不开细胞核的结构。细胞核中的核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，是核内外物质转运的通道。核孔复合体具有双功能和双向性，双功能表现在两种运输方式，即被动运输(离子和水分子等小分子物质)与主动运输(大分子物质)；双向性表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等的出核运输。(2)核孔复合体能够识别已经加工成熟的mRNA并将其运出核孔，前体mRNA(未经加工剪接的RNA)不能运出核孔，这体现了核孔具有什么特点？核孔复合体能够识别相应的物质信号，可推测核孔复合体上存在什么结构？ 体现了核孔具有选择透过性。推测核孔复合体上存在特异性受体蛋白。 二. 细胞核的结构 1.基本结构 情景推理：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，其功能的实现离不开细胞核的结构。细胞核中的核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，是核内外物质转运的通道。核孔复合体具有双功能和双向性，双功能表现在两种运输方式，即被动运输(离子和水分子等小分子物质)与主动运输(大分子物质)；双向性表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等的出核运输。 (3)真核细胞核内的核仁被破坏，抗体合成将不能正常进行的原因是 核仁与核糖体的形成有关，核仁被破坏，不能形成核糖体，抗体蛋白的合成将不能正常进行 二. 细胞核的结构 1.基本结构 情景推理：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，其功能的实现离不开细胞核的结构。细胞核中的核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，是核内外物质转运的通道。核孔复合体具有双功能和双向性，双功能表现在两种运输方式，即被动运输(离子和水分子等小分子物质)与主动运输(大分子物质)；双向性表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等的出核运输。 (4)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢之间有什么关系？ 细胞代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核孔数量多，核仁较大 二. 细胞核的结构 1.基本结构 核孔是由多种蛋白质构成的复杂结构，对进出物质具有选择性。 (1)核孔复合体是核质交换的双向选择性亲水通道，是一种特殊的跨膜运输的蛋白质复合体。 (2)选择性 (3)双向性 既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等出核运输。穿过 层膜。 0 二. 细胞核的结构 核孔知识拓展 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 核仁： 与rRNA的合成及核糖体的形成有关，蛋白质合成旺盛的细胞中，核糖体数目较多 ，核仁体积越大。 判断： 核糖体的形成一定与核仁有关（ ） × 原核生物 二. 细胞核的结构 3.核仁 D 4.染色体与染色质 染色质是丝状物，由DNA和蛋白质紧密结合形成，因容易被碱性染料染成深色而得名。 二. 细胞核的结构 20 染色质 （间期、末期） 染色体 （前期、中期、后期） 高度螺旋、变短变粗 解开螺旋、恢复细长丝状 染色质与染色体是同一物质在不同时期的两种形态 2.染色体与染色质 4.染色体与染色质 二. 细胞核的结构 22 (3)(必修1 P58“拓展应用1”)染色体与染色质这两种不同的状态对细胞生命活动的意义：染色体呈高度 状态，有利于在细胞分裂过程中 ，而染色质为 状，有利于 等生命活动。 螺旋 移动并分配到子细胞中去 细丝 DNA完成复制、转录 教材隐性知识 23 组蛋白作为DNA缠绕的线轴，并在基因调控中发挥作用，但是原核细胞组蛋白对基因调控的作用非常微弱。 知识拓展 组蛋白修饰是一种重要的表观遗传调控方式，它通过改变染色质的结构和状态来影响基因表达。具体来说，组蛋白修饰可以影响基因启动子和增强子的活性，进而影响转录因子的结合和RNA聚合酶的招募，从而影响基因的转录和表达。 以下是几种常见的组蛋白修饰及其对基因表达的影响： 甲基化：DNA上的甲基化可以引起染色质的紧密程度的变化，从而影响转录因子的结合和RNA聚合酶的招募。DNA上的CpG岛甲基化通常会导致基因的沉默或降低表达水平。 乙酰化：乙酰化可以降低染色质的紧密程度，增加基因启动子和增强子的可访问性，从而促进基因的转录和表达。 甲酰化：甲酰化可以引起染色质的紧密程度的变化，从而影响基因的表达水平。与乙酰化不同的是，甲酰化通常会导致基因的沉默或降低表达水平。 磷酸化：磷酸化可以影响转录因子的结合和RNA聚合酶的招募，从而影响基因的转录和表达。例如，磷酸化可以增强某些转录因子的活性，促进基因的表达。 总之，组蛋白修饰可以通过多种方式影响基因的表达。对于某些疾病，如肿瘤等，组蛋白修饰异常可能导致基因的异常表达，因此，对于这些疾病的治疗，可以考虑针对组蛋白修饰的靶向治疗方法。 组蛋白作为DNA缠绕的线轴，并在基因调控中发挥作用，但是原核细胞组蛋白对基因调控的作用非常微弱。 知识拓展 D 特别提醒 ① 遗传信息的主要载体—— 遗传物质的主要载体—— ②（真核生物）DNA分布在： 染色体只分布在： DNA 主要在细胞核，其次线粒体、叶绿体 染色体/染色质 细胞核 判断细胞代谢是否旺盛的依据 (2)蛋白质合成旺盛，核仁较大。 (3)细胞膜上蛋白质含量和种类较多。 (4)核质之间物质交换频繁，核孔数量多。 (1)自由水含量相对较高。 (1)黑白美西螈核移植实验 ①实验过程 ②实验结论： 。 美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制 思考1.黑白美西螈核移植实验是否严谨？并说明理由。 提示　不严谨。缺少对照实验，应加一组：将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞中并培养，观察美西螈肤色。 证明细胞核是遗传的控制中心。 三. 细胞核功能的实验探究 (2)蝾螈受精卵横缢实验 ①实验过程 ②实验结论： 。 蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制 证明细胞核是代谢的控制中心。 思考2.蝾螈受精卵横缢实验是如何设置对照实验的？ 提示　既设置了相互对照(有核与无核对照)，又设置了自身前后对照(对无核者重新挤入核)。 三. 细胞核功能的实验探究 (3)变形虫切割实验 ①实验过程 ②实验结论：___________________________________________________ ___________。 变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制 证明细胞核是代谢的控制中心。 三. 细胞核功能的实验探究 归纳提升 细胞核和细胞质是相互依存、相互制约的，细胞只有保持完整性才能够正常地完成各项生命活动。举例分析如下： (1)只有细胞核没有细胞质的细胞会很快死亡： 原因是细胞核生命活动所需的物质和能量均由细胞质提供，细胞质还为细胞提供代谢场所，例如精子。 (2)只有细胞质没有细胞核的细胞也只能短期生存： 细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心， 短期生存是因为细胞质中已形成的mRNA和蛋白质仍能发挥一定的作用，但一段时间后因缺少细胞核，不能控制细胞质中蛋白质的合成等生理活动，细胞死亡，例如哺乳动物成熟红细胞。 为研究细胞中细胞核与细胞质之间的关系,细胞生物学家以伞藻为实验材料,进行了如下实验:将甲伞藻的A部分与乙伞藻的B部分（如图）嫁接在一起,发现第一次长出的帽状体呈中间类型；若切除这一帽状体,第二次长出的帽状体则与甲的帽状体形状相同.当伞藻的帽状体长到一定大小时,就不再继续长大,而是开始发生细胞分裂；在帽状体已经长出、核将要分裂时,将伞切去,核的分裂就受到抑制,直到新的帽状体再生出来,核才恢复分裂. 归纳提升 ①你认为第一次长出的帽状体呈中间类型的原因是___ __. 细胞质中原有的物质任能发挥作用，嫁接后长成的帽 装体有甲乙两种伞藻的蛋白质，故显中间型 为研究细胞中细胞核与细胞质之间的关系,细胞生物学家以伞藻为实验材料,进行了如下实验:将甲伞藻的A部分与乙伞藻的B部分（如图）嫁接在一起,发现第一次长出的帽状体呈中间类型；若切除这一帽状体,第二次长出的帽状体则与甲的帽状体形状相同.当伞藻的帽状体长到一定大小时,就不再继续长大,而是开始发生细胞分裂；在帽状体已经长出、核将要分裂时,将伞切去,核的分裂就受到抑制,直到新的帽状体再生出来,核才恢复分裂. 归纳提升 ②有人认为细胞开始分裂与细胞核质体积的比例有关,当细胞核的体积与细胞质的体积比值太小时,细胞就会发生分裂；反之,就不会发生分裂.请你利用伞藻设计一个补充实验,进一步证明上述假说_____. 将伞帽尚未长成，核不分裂时，将幼小的伞帽体 切去，嫁接上一个长成的伞帽体，这个原不该分裂的 核就开始分裂了。 一种单细胞藻类，属于绿藻 (真核细胞) 三. 细胞核功能的实验探究 34 (4)伞藻嫁接与核移植实验 ①伞藻嫁接实验过程 结论：伞藻的伞帽形态与假根有关，而不是伞柄。 思考3.若只做伞藻嫁接实验，能否得出细胞核是遗传的控制中心？并说明理由。 提示　不能。无法排除假根中其他物质(如细胞质)对实验的影响。 二. 细胞核功能的实验探究 (4)伞藻嫁接与核移植实验 ②伞藻核移植实验过程   ③实验结论： 。 伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的 证明细胞核是遗传的控制中心。 美西螈细胞核移植 美西螈的肤色 由细胞核控制 伞藻嫁接与核移植 伞藻的帽形 由细胞核控制 蝾螈受精卵横缢实验 没有细胞核，就不能分裂、分化 变形虫分割实验 没有细胞核，就不能生长和生命活动 细胞核的功能 功能：细胞核控制着细胞的代谢和遗传 细胞核是遗传 的控制中心 细胞核是代谢 活动的控制中心 细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所，是 ，是细胞____ _______的控制中心。 提醒　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。 细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所，是 ，是细胞____ _______的控制中心。 提醒　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。 遗传信息库 代谢 和遗传 三. 细胞核功能的实验探究 人们为了某种 而对认识对象所做的 一种简化的 。 物理模型：以 形式直观地表达认识对象的特征。 概念模型：用 突出表达对象的主要特征和联系。 数学模型：用来描述一个系统或它的性质的 。 特定目的 概括性描述 实物或图片 文字或符号 数学形式 （如：细胞亚显微结构模式图、DNA双螺旋结构模型、 流动镶嵌模型等） （如：光合作用和呼吸作用、血糖平衡、体温调节图解等） （如：方程式、关系式、曲线、表格等） 概念： 分类： 4.模型建构 二、细胞核的结构与功能 照片属于物理模型吗？ (1)源于必修1 P57“科学方法”：模型分为 (如DNA双螺旋结构模型)、 (如种群数量特征的关系图示)和_____ _____(如“J”形曲线、“S”形曲线，公式、表格等)。 (2)源于必修1 P57“探究·实践”：在设计并制作细胞结构模型时，_______应该是第一位的，其次才是模型的美观与否。 物理模型 概念模型 数学 模型 科学性 教材隐性知识 40 3.(2023·广东珠海高三期末)如图所示为细胞局部的电镜照片，a～c为细胞核的相关结构。下列有关叙述正确的是 A.利用电子显微镜拍摄的细胞核照片属于物理模型 B.结构a在有丝分裂过程中周期性地消失，有利于染 色体的分配 C.结构b在细胞核内所占区域较大，是遗传物质储存的场所 D.大分子物质通过结构c自由进出细胞核，完成信息传递 √ 突破 强化关键能力 核仁不是遗传物质的储存场所，只有rDNA控制着核糖体的合成 4.核孔复合体位于核孔上，主要由核孔蛋白构成，是物质进出细胞核的通道。心房颤动(房颤)是临床上最常见并且危害严重的心律失常疾病，最新研究表明，其致病机制是核孔复合体的运输障碍。下列有关说法错误的是 A.核孔数量随细胞种类以及细胞代谢状况不同发生改变 B.核孔复合体从功能上来说具有双向性，表现在既介导蛋白质的入核运 输，又介导RNA等的出核运输 C.核孔运输障碍发生的根本原因可能是编码核孔复合体的基因发生突变 所致 D.核膜由两层磷脂分子组成，房颤的成因与核膜内外的信息交流异常有关 √ 关于细胞核结构的4个注意点 归纳总结 (1)核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开。外膜上附着许多核糖体，常与内质网相连；核膜上附着大量酶，利于多种化学反应的进行。 (2)核孔是大分子物质出入细胞核的通道，如mRNA、蛋白质(解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等)可以通过，但DNA不能通过；而小分子物质出入细胞核一般是通过跨膜运输实现的，不通过核孔。RNA和蛋白质出入细胞核穿过0层膜。核膜和核孔都具有选择透过性。 (3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数量多，核仁较大。原核细胞无核仁，其核糖体形成与核仁无关。 (4)有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。 三 重温高考 真题演练 44 1.(2022·浙江6月选考，15改编)下列关于细胞核结构与功能的叙述，正确的是 A.核膜为单层膜，有利于核内环境的相对稳定 B.核膜上有核孔，可调控核内外的物质交换 C.核仁是核内的圆形结构，主要与mRNA的合成有关 D.染色质由RNA和蛋白质组成，是遗传物质的主要载体 1 2 3 4 √ 2.(2021·河北，2)下列关于细胞核的叙述，错误的是 A.有丝分裂过程中，核膜和核仁周期性地消失和重现 B.蛋白质合成活跃的细胞，核仁代谢活动旺盛 C.许多对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质合成，经核孔进入细胞核 D.细胞质中的RNA均在细胞核合成，经核孔输出 √ 1 2 3 4 在细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量的DNA，这些DNA也能作为模板转录合成RNA。 3.(2021·北京，2)如图是马铃薯细胞局部的电镜照片，①～④均为细胞核的结构，对其描述错误的是 A.①是转录和翻译的场所 B.②是核与质之间物质运输的通道 C.③是核与质的界膜 D.④是与核糖体形成有关的场所 1 2 3 4 √ 真核细胞中，转录主要发生在细胞核中，而翻译发生在细胞质中，B错误。 4.(2019·全国Ⅲ，2)下列与真核生物细胞核有关的叙述，错误的是 A.细胞中的染色质存在于细胞核中 B.细胞核是遗传信息转录和翻译的场所 C.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心 D.细胞核内遗传物质的合成需要能量 √ 1 2 3 4 1.判断关于细胞核功能的叙述 (1)蝾螈受精卵横缢后，有核一半能分裂，无核一半不能分裂，证明细胞分裂只与细胞核有关(　　) (2)变形虫去核后代谢会渐渐停止，是因为细胞核是细胞代谢的主要场所 (　　) (3)研究细胞核的功能时通常采用去核、核移植等方法(　　) (4)哺乳动物中成熟的红细胞寿命短，可能与其不含细胞核有关(　　) (5)细胞核位于细胞的正中央，使其成为细胞遗传和代谢的控制中心(　　) × 五分钟　查落实 × √ √ × 2.判断关于细胞核结构的叙述 (1)rRNA一定由核仁合成(　　) (2)核膜周期性地消失与重建有利于遗传物质的平均分配(　　) (3)人体胰岛B细胞核膜上核孔的数量比口腔上皮细胞少(　　) √ × × 五分钟　查落实 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$