第07讲 细胞核的结构和功能-备战2025年高考生物一轮复习情境教学精讲课件

第 07 讲 细胞核的结构和功能 考点一　细胞核的功能及功能探究 考点 五年考情（2020-2024） 命题趋势 考点1 细胞器的结构、功能及其分离方法（5年5考） 2024·浙江、吉林、北京、湖南2023·湖南、山东、浙江、北京、全国2022·浙江、广东2021·湖南、海南、福建、河北、天津、浙江2020·全国、浙江、山东 从近五年全国各地的高考试题来看，细胞的结构和功能专题常出现的考点是细胞器之间的分工合作、生物膜系统的结构与功能以及真原核细胞结构的差异，此部分内容集中在非选择题部分考察。选择题的情景创设虽然不复杂，也需要同学对教材的基础知识足够熟练，从结构与功能观的角度进行分析。运用。 考点2 细胞膜与生物膜系统（5年5考） 2024·北京、湖南、安徽、浙江2023·浙江2022·广东、浙江2021·湖北、湖南、河北、北京、福建、海南2020·全国 考点3 真原核细胞结构和病毒 2023·全国、北京、湖南2022·重庆、江苏、河北、全国2021·北京、湖南、河北、全国2020·江苏、全国、浙江 目录 考点一 细胞膜核的功能 考点二 细胞核的结构 经典真题·明考向 备用习题 细胞核的功能及功能探究 考点一 4 考点情境 汉麦林的实验如下图，将单细胞的地中海杯状藻先在近核处切断，再在近 杯处切断(a)，中间的茎(b)置于海水中可再生一杯(c)，但将此杯切掉后， 不能再生第二杯(d)。对这个实验的解释合理的是： 决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞核；(b)能再生一杯(c)是因为(b)中含有由细胞核转录而来的遗传信息 实验名称 结论 归纳 美西螈核移植实验 伞藻嫁接与核移植实验 变形虫分割与核移植实验 蝾螈受精卵横缢实验 细胞中的染色质由 组成 DNA中的 储存着遗传信息 总结完成下列表格，了解细胞核功能的发现历程 【任务1】 细胞核控制着黑色素的形成、肤色的遗传 细胞核控制着细胞的分裂和分化 细胞核控制着细胞的生命活动 细胞核控制着生物体的形态结构的遗传 细胞核控制细胞的遗传 细胞核控制细胞的代谢 DNA+蛋白质 碱基排列顺序 细胞核中染色质是遗传物质的载体 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 必备知识 考点一　细胞核的功能及功能探究 1.黑白美西螈核移植实验 胚胎细胞 卵母细胞 卵母细胞 实验过程 实验结论 实验分析 美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制 该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞进行培养作为对照，增强实验的说服力 细胞核 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 必备知识 考点一　细胞核的功能及功能探究 实验过程 实验结论 实验分析 蝾螈受精卵横缢实验示意图 细胞核 挤入细胞核核 发育慢 发育快 蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制 该实验既有相互对照(无核与有核对照), 又有自身前后对照(对无核者重新挤入核) 2.蝾螈受精卵横缢实验 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 必备知识 考点一　细胞核的功能及功能探究 实验过程 实验结论 实验分析 切 有核部分 无核部分 死亡 死亡 死亡 取出核 一段 时间后 植入细胞核 恢复生命活动 细胞核 变形虫的分裂、生长、摄食、对刺激的 反应等生命活动受细胞核控制 该实验既有相互对照(无核与有核对照)，又有自身前后对照(先去核再进行核移植) 3.变形虫切割实验 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 必备知识 考点一　细胞核的功能及功能探究 实验过程 实验结论 实验分析 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 伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的作用，从而证明是细胞核控制伞藻“帽”的形状 4.伞藻嫁接与核移植实验 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 必备知识 考点一　细胞核的功能及功能探究 (必修1 P55思考·讨论，拓展) ①伞藻与衣藻、黑藻、颤蓝细菌在生物分类上的不同是? 伞藻、衣藻均属于绿藻类的真核生物，黑藻是高等植物，颤蓝细菌属于蓝细菌类的原核生物 ②“嫁接”与“核移植”实验对比，伞藻核移植实验更具有说服力，为什么？ 提示： 伞藻核移植实验可以排除假根中其他物质的作用，从而证明细胞核控制伞藻“帽”的形状。 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 细节拾遗 考点一　细胞核的功能及功能探究 C 考向一：细胞核功能的实验 1. [2024·河北石家庄质检] 细胞核在细胞增殖时发生消失与重建,重建细胞核时,膜小泡聚集在单条染色体周围,形成核膜小泡,最终融合形成细胞核,过程如图所示。下列相关说法正确的是 ( 　 ) A.核膜是由两层磷脂分子和蛋白质组成的 B.核膜小泡中的染色体上,每条染色体含有两个DNA分子 C.核膜小泡形成完整细胞核的过程与生物膜的流动性密切相关 D.重建后的细胞核中行使遗传功能的结构是核仁 考点一　细胞核的功能及功能探究 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 考向突破 [解析] 细胞核的核膜是双层膜,而每层膜由两层磷脂分子组成,即核膜共有四层磷脂分子,A错误; 在重建细胞核时,细胞分裂进入末期, 着丝粒已分裂, 每条染色体只有一个DNA 分子,B错误; 核膜小泡的融合反映了生物膜的流动性,C正确; DNA 是遗传信息的载体,行使遗传功能的结构是染色体上的 DNA,D错误。 考点一　细胞核的功能及功能探究 C 考向一：细胞核功能的实验 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 考向突破 2. [2024·河北张家口二模] 为研究细胞核与细胞质之间的物质交流,科学家利用甲、乙、丙三组变形虫做了图示实验,将甲组被32P标记的细胞核移植到乙、丙两组变形虫的细胞内,适宜条件下培养一段时间后检测乙、丙两组的放射性,结果如图所示。下列有关叙述正确的是(　 ) A.甲组被32P标记的物质可能为DNA B.乙组变形虫去除细胞核后可以存活很长一段时间 C.乙组实验说明细胞核中被标记的物质可以进入细胞质 D.丙组实验说明细胞质中被标记的物质可以进入细胞核 考点一　细胞核的功能及功能探究 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 考向突破 [解析]若被32P标记的物质是 DNA,DNA 不能通过核孔从细胞核进入细胞质,无法得到乙组结果,A错误; 细胞核与细胞质相互依存、不可分割,细胞核控制着细胞的代谢和遗传,因此,乙组变形虫去除细胞核后存活时间很短,B错误; 据图可知,将被32P标记的细胞核移植到乙组变形虫的细胞内,最终乙组变形虫细胞核、细胞质均有放射性,说明细胞核中被标记的物质可以进入细胞质,C正确; 最终丙组变形虫原有细胞核没有放射性,说明细胞质中被标记的物质不可进入细胞核,D错误。 考点一　细胞核的功能及功能探究 细胞核的结构和功能 考点二 16 不同生物细胞中的核孔具有相同结构，并以核孔复合体的形式存在核孔复合体可以看作是一种殊的跨膜运输蛋白复合体，是一个双功能，双向性的亲水性质交换通道，控制着物质进出细胞楼，如图为孔控制物质进出细胞核的示意图。 考点情境 (1)核膜外膜常与______膜相连;膜功能复杂性与膜上的________________有关 (2)核孔复合体的双向性表现在，既可以让参与构成_______(细胞器)的部分结构运出核孔，也可以让一些亲核蛋白如________________________等从细胞质运入细胞核: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___________的功能特点。 内质网 蛋白质种类和数量 核糖体 DNA聚合酶、RNA聚合酶 选择透过性 不同生物细胞中的核孔具有相同结构，并以核孔复合体的形式存在核孔复合体可以看作是一种殊的跨膜运输蛋白复合体，是一个双功能，双向性的亲水性质交换通道，控制着物质进出细胞楼，如图为孔控制物质进出细胞核的示意图。 考点情境 (3)抑癌基因的表达产物——抑癌因子通过核孔复合体进入细胞核发挥作用。结合题中信息和细胞癌变机理的相关知识，分析抑癌基因突变导致细胞癌变的可能机理:______________________。 突变的抑癌基因表达的抑癌因子不能通过核孔复合体，进而不能阻止细胞的不正常增殖，导致细胞癌变 【任务1】 总结细胞核的结构与功能 18 主要成分 。染色质和染色体 是 在细胞 的两种存在状态。 1.细胞核的结构与功能 DNA＋蛋白质 核膜 ①___层膜（把细胞质与核内物质分开） ②核膜外膜与内质网膜_____相连 ③核膜外膜上附着有________ ④离子、较小的分子通过核膜进出细胞核 双 直接 核糖体 ①实现_________频繁的 和 。 ②_________________进出的通道(RNA\蛋白质可进出，DNA不可以) ③细胞代谢强度越旺盛，核孔的数量______ 核质之间 大分子物质选择性 越多 核孔 物质交换 信息交流 ①与某种_______和_______的形成有关 rRNA 核糖体 核仁 同一种物质 不同时期 染色质 ②核仁的发达程度与蛋白质合成的________有关 旺盛程度 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 必备知识 考点二 细胞核的结构和功能 2.细胞核的分布 除了高等植物 细胞和哺乳动物______________等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。 成熟的筛管 成熟的红细胞 是遗传信息库 是细胞代谢和遗传的控制中心 细胞 分布: 功能 储存： 控制： (细胞代谢的主要场所是细胞质） 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 必备知识 考点二 细胞核的结构和功能 20 细胞 特点 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 地位: 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 3.细胞在生命系统中的地位 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 必备知识 考点二 细胞核的结构和功能 4.建构模型 概念： 类型： 人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述 物理模型、概念模型、数学模型等 举例： 沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型属于物理模型，它形象而概括地反映了DNA分子结构的共同特征 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 必备知识 考点二 细胞核的结构和功能 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 (1)(必修1 P56正文，拓展)真核细胞的核仁被破坏，抗体合成将不能正常进行的原因是? (2)(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。 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 细节拾遗 考点二 细胞核的结构和功能 D 考向一：细胞核的结构和功能 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 考向突破 1.（2024秋·齐齐哈尔）细胞核是真核细胞内最大、最重要的细胞结构，是细胞遗传与代谢的控制中心。如图为细胞核的结构示意图。下列相关叙述正确的是（　　） A．②具有选择性，人表皮细胞中②的数量多于浆细胞 B．③在细胞有丝分裂间期消失，在分裂末期重新出现 C．人的红细胞在衰老过程中①内折，④收缩、染色加深 D．细胞不能无限长大的原因与细胞核控制范围有限相关 A、②为核孔，其具有选择性，浆细胞能合成与分泌抗体，其中②的数量多于人表皮细胞，A错误； B、③为核仁，其在细胞有丝分裂前期消失，在分裂末期重新出现，B错误； C、人的成熟的红细胞无细胞核，无核膜和核仁，C错误； D、细胞不能无限长大的原因：细胞核控制范围有限；细胞体积越大，且相对表面积越小，D正确。 考点二 细胞核的结构和功能 A 2.(2024·湖南长郡中学调研)如图为某细胞的部分结构示意图，当RNA经过核孔运出细胞核时，需要核孔蛋白协助且消耗能量。下列有关叙述错误的是(　　) A.2是一种双层膜结构的细胞器，在动植物细胞中普遍存在 B.2与核膜直接相连，其上附着有与分泌蛋白合成有关的核糖体 C.RNA通过核孔的运输特点与主动运输有相似之处 D.基因A表达过程中需要的RNA聚合酶通过核孔从细胞质运入细胞核 考向一：细胞核的结构和功能 教学分析 细节拾遗 考向突破 归纳提示 考向突破 【解析】　2是内质网，是一种单层膜结构的细胞器，在动植物细胞中普遍存在，A错误；2是内质网，与核膜直接相连，其上附着有与分泌蛋白合成有关的核糖体，B正确；RNA通过核孔运出细胞核时，需要核孔蛋白协助且消耗能量，可见其运输特点与主动运输相似，C正确；基因A表达过程中需要的RNA聚合酶通过核孔从细胞质运入细胞核，D正确。 考点二 细胞核的结构和功能 构建网络 核膜 核孔 核仁 染色质 遗传信息库 细胞核 相适应 储存遗传信息 双层膜，把核内物质与细胞质分开 核与质之间物质交换和信息交流 与rRNA合成及核糖体形成有关 DNA和蛋白质组成，高度螺旋化后形成染色体 结构 功能 细胞代谢和遗传的控制中心 证实 美西螈核移植实验 蝾螈受精卵横缢实验 伞藻嫁接与核移植实验 变形虫切割实验 26 1.(2022·海南卷)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 A 经典真题 【解析】A　核孔具有选择透过性，肌动蛋白不能通过核孔自由进出细胞核，肌动蛋白进入细胞核需要Cofilin-1的介导，A错误；编码Cofilin-1的基因不表达，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，B正确；Cofilin-1缺失可导致肌动蛋白不能进入细胞核，从而引起细胞核变形，可能会导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力，C正确；Cofilin-1缺失会导致染色质功能异常，染色质上含有控制细胞代谢的基因，从而影响细胞核控制细胞代谢的能力，D正确。 经典真题 2.(2021·河北卷)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 D 经典真题 【解析】D　在有丝分裂前期，核膜、核仁消失，在有丝分裂后期，核膜、核仁重新出现，故在有丝分裂过程中，核膜和核仁周期性地消失和重现，A正确；蛋白质合成的场所是核糖体，蛋白质合成活跃的细胞，需要大量的核糖体，而核糖体的形成与核仁有关，所以核仁代谢活动旺盛，B正确；蛋白质合成的场所是核糖体，核糖体分布在细胞质中，基因主要存在于细胞核中，故对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质中合成后，经核孔进入细胞核，C正确；RNA是以DNA为模板转录形成的，DNA主要存在于细胞核，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，所以细胞质中的RNA主要在细胞核中合成，经核孔输出,D错误。 3.(2023·湖南卷)关于细胞结构与功能，下列叙述错误的是(　　) A.细胞骨架被破坏，将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动 B.核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关 C.线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所 D.内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道 C 经典真题 【解析】C　细胞骨架与细胞运动、分裂和分化等生命活动密切相关，故细胞骨架被破坏会影响到这些生命活动的正常进行，A正确；核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，B正确；有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质，C错误；内质网由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统，是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道，D正确。 4．（2021年北京高考真题）下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 A 经典真题 【详解】A、1是染色质，细胞核是DNA复制和转录的主要场所，翻译的场所是核糖体，A错误； B、2是核孔，核孔是核与质之间物质运输的通道，具有选择透过性，B正确； C、3是核膜，是核与质的界膜，为细胞核提供了一个相对稳定的环境，C正确； D、4是核仁，真核细胞中核仁与核糖体的形成有关，D正确。 备选题 1.核膜上有核孔,核孔构造复杂,与核纤层(组分为核纤层蛋白,存在于内层核膜内侧) 紧密结合,成为核孔复合体。核孔复合体在核内外的物质转运中起重要作用,以下说 法正确的是( B ) A.如果某个细胞表达了核纤层蛋白基因,那么它一定已经完成了细胞分化 B.核孔是生物大分子进出细胞核的通道,DNA聚合酶可以通过核孔进入细胞核 C.核纤层蛋白是在细胞核内合成的 D.细胞核中的核酸不能通过核孔复合体进入细胞质 [解析]如果某个细胞表达了核纤层蛋白基因,只能说明细胞核结构已形成,但不能说明其已经完成了细胞分化,A错误; 核纤层蛋白是在细胞质中的核糖体上合成的,C错误; 细胞核中的RNA能通过核孔复合体进入细胞质,D错误。 备选题 2.为研究细胞核的功能,研究人员进行了大量的实验,下图是探究细胞核功能的两 个经典实验。下列有关叙述错误的是( C ) A.实验一不能说明细胞核与细胞质相互依存的关系 B.实验一说明美西螈皮肤细胞中黑色素的合成是由细胞核控制的 C.实验二中有核和无核部分均为实验组,自变量是有无细胞核 D.实验二结果可说明细胞核与细胞分裂、分化有关 备选题 [解析]实验一没有探究细胞核与细胞质的关系,实验一将黑色美西螈的细胞核移植到白色美西螈的去核卵细胞中,发育成的美西螈全为黑色,说明美西螈的肤色是由细胞核控制的,即黑色素的合成是由细胞核控制的,A、B正确; 实验二中有核部分是对照组,无核部分是实验组,自变量是有无细胞核,C错误; 实验二中无核部分的细胞不分裂不分化,挤入细胞核后开始分裂、分化,可说明细胞核与细胞的分裂、分化有关,D正确。 备选题 3.（24湖北阶段）细胞核中的核纤层起支架作用，维持细胞核与粗面内质网的轮廓。核膜上有与核纤层紧密结合的核孔复合体。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。以下说法错误的是（ D ） A．核纤层可能与细胞核的解体和重建密切相关 B．RNA等物质出核运输证明核孔对物质转运具有选择性 C．核孔复合体上可能有识别NLS 序列的受体，结合后引导蛋白质进入细胞核 D．高等植物成熟的筛管细胞中核孔复合物数目较少，代谢比较弱 备选题 A、分析题意，核纤层起支架作用，推测核纤层与细胞核的解体和重建密切相关，A正确； B、核孔复合物是细胞核与细胞质之间进行物质交换和信息交流的通道，RNA通过核孔复合物输出细胞核障碍可能会引发某些疾病，B正确； C、高等植物成熟的筛管细胞不含细胞核，无核孔复合物，C错误； D、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到细胞核内，该过程中NLS序列可能与核孔复合体上的受体结合，进而引导蛋白质进入细胞核，D正确。 $$