3.3 细胞核的结构和功能（优质精讲课）-【上好课】2024-2025学年高一生物同步精品课堂（人教版2019必修1）

第3节 细胞核的结构和功能 第3章 细胞的基本结构 必修一 细胞核的功能 1 细胞核的结构 2 目录 建构模型 3 习题检测 4 一、学习目标 二、重难点 1.阐明细胞核的结构和功能。 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。 3.认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。 1.细胞核的结构和功能。 2.理解细胞核是细胞生命系统的控制中心。 3.理解染色质和染色体的关系、 细胞核的功能 1 细胞核的发现者 1831年，英国植物学家布朗（R.Brown)用 显微镜观察兰花时，发现花朵外层表皮细胞中 有一些不透光的近似球形的区域。后来他观察了 许多种植物，发现在各种植物细胞中普遍存在 一个“核”，这种结构通常位于细胞的中央，他将之命名为细胞核（nucleus)，并由此推断这个“核”是细胞中不可或缺的成分。后来，生物学家证实细胞核普遍存在于细胞中。细胞核在细胞生命活动中具有怎样的重要作用？它的结构是怎样的？为什么说细胞核是细胞中不可或缺的成分？ 5 细胞核的发现者 光镜下的细胞 电镜下的细胞 细 胞 核 6 真核细胞的细胞核数量 通常一个核、极少无核、有的多核 1.细胞核的数目 2.细胞核的形状 通常呈球形或卵形 哺乳动物成熟 红细胞(无核) 骨骼肌细胞 （多核） 筛管细胞 (无核) 洋葱表皮细胞 （一个核） 凡是无核细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物和人的 成熟红细胞、血小板、植物的筛管细胞；人工去核的细胞， 一般也不能存活太久。 原核生物的拟核是遗传物质储存的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心。 7 问题探讨 母牛甲 母牛乙 去核 取核 移入 重组细胞 新胚胎 母牛丙 发育 移入 克隆动物 发育 出生的小牛几乎与母牛乙的性状一模一样。 克隆牛的性状与母牛乙几乎是一模一样的，这说明了什么? 说明克隆牛的性状是由细胞核决定的。 8 细胞核的功能 1 取核 胚胎细胞 黑美西螈 白美西螈 核移植 卵细胞 去核 1.美西螈核移植实验 结论： 美西螈的肤色遗传是由 控制的。 细胞核 该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞中进行培养作为对照组，增强实验的说服力。 9 细胞核的功能 1 2.蝾螈受精卵横缢实验 无核 分裂 不分裂 开始 分裂 发育（快） 发育（慢） 操作：用头发将蝾螈的受精卵横缢， 并保证一边有核一边无核 操作：将有核一边的一个 细胞核挤到无核的一边 有核 结论：蝾螈的细胞 受细胞核控制。 分裂、分化 10 细胞核的功能 1 3.变形虫切割与核移植实验 切 有核部分 无核部分 能消化，不摄食，无应激性 死亡 死亡 取出核 一段 时间后 正常生活 细胞核 植入 细胞核 去核后的变形虫仍能生活一段时间，原因是 。 思考 已合成的蛋白质仍发挥作用 单独的细胞核不能生存的原因是 。 没有营养物质和能量供应 结论： 变形虫的 等生命活动受细胞核控制。 分裂、生长、再生、对刺激的反应 11 细胞核的功能 1 4.伞藻嫁接与核移植实验 菊花形 伞形 伞帽 伞柄 假根 （细胞质） （细胞质） （细胞核） 伞藻——单细胞藻类 伞柄嫁接实验 结论： 伞帽的形状与 无关， 与 有关。 伞柄 假根 12 4.伞藻嫁接与核移植实验 核移植实验 伞帽的形状主要与 有关。 细胞核 伞藻核移植实验是对伞藻嫁接实验的补充，可排除假根中其他物质的作用。 【科学方法】对照实验 一般进行某种实验以阐明一定因素对一个对象的影响时，除了实验所要求研究的因素外，其他因素都保持一致，并将结果进行比较，这种实验称为对照实验。如本节研究细胞核的功能时选用有核、无核进行对照实验。 13 细胞核的功能 1 01 02 04 子代美西螈的肤色是由细胞核控制的 美西螈核移植实验 细胞的分裂、分化由细胞核控制 蝾螈受精卵横缢实验 生物体形态结构的建成主要与细胞核有关 伞藻嫁接与核移植实验 变形虫的分裂、生长、再生、应激性都是由细胞核控制的 变形虫去核及核移植实验 遗传 遗传 代谢 代谢 03 细胞核控制着细胞的代谢和遗传，是细胞的“控制中心”。 14 细胞核的结构 2 细胞核的结构 2 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 16 细胞核的结构 2 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 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。 1.核膜 双层膜， 主要由蛋白质和脂质组成 17 细胞核的结构 2 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 控制大分子物质进出细胞核，如蛋白质、RNA、部分小分子、水等物质。 代谢旺盛的细胞中，核孔数目较多 2.核孔 （2）核孔具有选择透过性 （1）功能 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 18 由多种蛋白质构成的复杂结构。 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.核孔 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 （1）双向性 19 大分子通过自身的核定位信号（或本身无信号序列可与其他具信号序列的物质结合）和核孔复合体上的受体蛋白结合而实现运输过程，而且核孔对大分子的进入具有选择性。 2.核孔 （2）选择性 ②主动运输 ①被动运输 离子和水分子等小分子以及直径在10nm以下的物质原则上可以自由通过核孔复合体； 信号识别与载体介导的过程，消耗能量 大分子也可以被动运输，如有效直径相当于允许相对分子质量40×103～60×103的球形蛋白 通过核孔复合体的被动扩散:核孔复合体作为被动扩散的亲水通道，其有效直径为9~10nm，有的可达12.5nm，即离子、小分子、以及直径在10nm以下的物质原则上都可以自由通过。通过 核孔复合体的扩散速度与分子大小成反比，相对分子质量小于5.0×103 的小分子可以自由扩散，17×103的蛋白质在2min内可达到核质间的平衡，44×103的蛋白质需30min达到平衡，而大于60×103的球蛋白则几乎不能进入核内，依据这些资料分析， 核孔复合体是一个圆形的亲水性运输通道，估计其功能直径约为9nm、长约15nm。对于球形蛋白质这种有效直径相当于允许相对分子质量40×103~60×103以下的蛋白质分子自由通过核孔。但并非所符合条件的蛋白质分子都是自由出入的，有些蛋白质相对分子量虽小，但带有特殊的氨基酸信号序列，因此是通过主动运输运进核内的;或者本身没有信号序列，但可以与其他具信号序列的物质结合，一起可通过主动运输进入核内。所以，核孔复合体的被动扩散并不意味着所有直径小于10nm的小分子在核膜两侧的分布都是均匀的。 20 细胞核的结构 2 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 折光性强，易辨认。 3.核仁 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 21 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。 22 细胞核的结构 2 细胞核中能被碱性染料（如龙胆紫、醋酸洋红）染成深色的物质，主要由DNA和蛋白质组成。 4.染色质 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 23 4.染色质 染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态 染色质 染色体 高度螺旋、缩短变粗 解开螺旋、恢复细长丝状 细胞分裂前的间期 细胞分裂期 细丝状 圆柱状或杆状 24 4.染色质 染色体：有利于细胞分裂使遗传物质均等分配到子细胞。 染色质：有利于遗传信息的复制和表达。 （1）染色体状态下，由于 ，一般不能进行DNA的 等活动，因为此时DNA ，所以这些活动 通常在 进行。 高度螺旋化 复制、转录 无法解旋 分裂前的间期 （2）遗传信息的主要载体—— 遗传物质的主要载体—— （3）（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 25 细胞是一个统一的整体 1.特点 ①细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧。 ①各组分之间分工合作成为一个统一的整体。 2.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。 26 细胞是一个统一的整体 ①细胞核与细胞质通过 可以相互沟通； 核孔 ②核膜与 、细胞膜等相互连接构成了细胞 完整的“生物膜系统”。 内质网膜 细胞各部分结构和功能虽不同，但它们是 、 、 地共同完成各项生命活动。 相互联系 分工合作 协调一致 细胞核是遗传物质 和 的场所，是细胞代谢和遗传的 。因此，细胞的整个生命活动主要是由 调控和决定的，使细胞形成一个整体调控系统 控制中心 储存 复制 DNA 结构上 功能上 调控上 27 细胞核 核膜 核仁 细胞核是遗传信息库 染色质（体） DNA 遗传信息 细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心 细胞质基质是 细胞代谢的中心 核孔 包括 有 分开 联系 含有 储存 因此 因此 课堂总结 建构模型 3 建构模型 3 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和概括性描述。 1.物理模型：以 形式直观地表达认识对象的特征。 实物或图画 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 照片不是物理模型 30 建构模型 3 2.概念模型：用 突出表达对象的主要特征和联系。 文字或符号 如：光合作用和呼吸作用、血糖平衡、体温调节图解等。 3.数学模型：用来描述一个系统或它的性质的 。 数学形式 如：方程式、关系式、“J”型曲线、表格等 31 习题检测 4 习题检测 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。 （ ） ✓ ✓ 33 习题检测 2.细胞核内行使遗传功能的是（　 ） A.核膜　　 B.核孔 C.染色质　 D.核仁 C 3.下列关于细胞核的说法，不正确的是（ ） 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，所以它是细胞的控制中心 C 34 习题检测 4.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。 35 习题检测 5.有性生殖便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的多样性，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变化的能力。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，克隆人没有传统意义上的父亲和母亲，这会冲击原有的家庭和社会伦理观念等等。 36 习题检测 1.下列各项表示细胞结构与其主要组成成分的对应关系， 错误的是 （ ） A.染色体——DNA B.细胞膜——磷脂 C.细胞骨架——多糖 D.细胞壁——纤维素 2.细胞内运输物质的具膜囊泡可以与细胞膜融合， 由此可以推测囊泡膜的主要成分是( ) A.脂肪和蛋白质 B.蛋白质和核酸 C.脂质和蛋白质 D.多糖和脂质 C C 37 习题检测 3.白细胞可以吞噬病菌，这一事实说明细胞膜具有( ) A.全透性 B.保护作用 C.选择透过性 D.一定的流动性 4.下列对生物膜的叙述，不正确的是( ) A.生物膜是细胞所有膜结构的统称 B.各种生物膜的化学组成与结构均相同 C.膜的组成成分可以从内质网转移到高尔基体膜，再转移到细胞膜 D.各种生物膜既各司其职，又相互协调共同完成细胞的生命活动 D B 38 习题检测 5.各种细胞器在功能上既有分工又有合作下列相关叙述错误的是( ) A.植物细胞中的液泡与维持细胞的渗透压有关 B.中心体和核糖体与蛋白质的合成有关 C.内质网和高尔基体与分泌蛋白的加工有关 D.叶绿体、线粒体与细胞内物质和能量的转化有关 6.组成染色体的主要物质是（ ） A.蛋白质和DNA B.DNA和RNA C.蛋白质和RNA D.DNA和脂质 B A 39 习题检测 7.请将下列动物细胞的结构 和功能概念图补充完整。 细胞质 细胞质基质 细胞器 内质网 与细胞有丝分裂相关 合成蛋白质 40 习题检测 8.细胞内的各种生物膜在结构上 既有明确的分工，又有紧密的联系。 结合下面关于溶酶体发生过程和 “消化”功能的示意图，回答下列问题。 (1)b是刚形成的溶酶体，它来源于细胞器a；e是包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断：a、c、d分别是 。 (2)f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有 特点。 高尔基体、内质网、线粒体 一定流动性 41 习题检测 8.细胞内的各种生物膜在结构上既有 明确的分工，又有紧密的联系。结合 下面关于溶酶体发生过程和“消化” 功能的示意图，回答下列问题。 (3)细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是 等。 (4)细胞器膜、 等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用价值，如可以模拟细胞膜的 功能对海水进行淡化处理。 蛋白质与脂质 细胞膜与核膜 控制物质出入细胞 42 THANKS $$