3.3细胞核的结构和功能课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

必修1：分子与细胞 2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴"中中"在中国 科学院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心的 非人灵长类平台诞生;12月5日第二个克隆猴"华华"诞生。 2018年1月25日，生物学顶尖学术期刊"细胞"(Cell)以封面文 章在线发表此项成果。 2019年1月24日，5只生物钟紊乱体细胞克隆猴登上中国 综合英文期刊《国家科学评论》封面，标志着中国体细胞克隆技术走向成熟，实验用疾病模型猴批量克隆"照进现实"，全球实验动物使用数量有望大幅降低，药物研发驶入"快车道"。 体细胞克隆猴的成功，将推动中国率先发展出基于非人灵长类疾病动物模型的全新医药研发产业链，加速针对阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病，以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的新药研发进程。标志着中国在非人灵长类疾病动物模型研究中处于国际领先地位。 第3 章 必修1：分子与细胞 细胞的基本结构 第3节 细胞核的结构和功能 学习目标 核心素养要求 1.通过资料分析，归纳细胞核的功能 2.阐明细胞核的结构 3.认同并理解细胞核是生命系统的控 制中心 4.了解模型建构 1. 生命观念：认同细胞核是生命系统的控制中心。 2. 科学思维：通过资料分析，运用归纳与概括的思 维方法总结细胞核的功能。 3.科学探究：尝试制作真核细胞的三维结构模型， 体验实验设计方案实施的过程。 细胞核的结构和功能 必修1：分子与细胞 本节目录 内容1 细胞核的功能 内容2 细胞核的结构 内容聚焦 有丝分裂中细胞核分裂的过程 内容1 内容2 内容聚焦 本节目录 细胞核的功能 细胞核的结构 预习检测 预习教材P54～57 ，解决以下问题。 （1）细胞核由哪几部分构成？各部分结构的功能是什么？ 总结细胞核的功能。 （2）大分子都能进出核孔吗？核孔是细胞核物质进出唯一通道吗？ 细胞代谢与核孔、核仁的关系？ （3）染色质与染色体的关系？ 高倍镜下能看到染色体和染色质吗？ （4）为什么说细胞核是遗传信息库？ 为什么说细胞核是遗传和代谢的控制中心？ 核移植 取核 去核 胚胎移植 母牛丙 母牛乙 母牛甲 产崽 克隆技术——小牛的三个“母亲” 【思考】克隆牛的性状与母牛乙几乎一模一样的，这说明了什么？ 说明克隆牛的性状是由细胞核决定的。 【问题探讨】 【资料】 内容1 细胞核的功能 【资料】 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？ 1.细胞核的发现者 2.细胞核功能实验探究 取核 胚胎细胞 核移植 卵细胞 去核 资料1：美西螈核移植实验 白美西螈 黑美西螈 内容1 细胞核的功能 美西螈的皮肤颜色是皮肤表皮细胞内的黑色所决定的。表皮细胞内合成了黑色素，皮肤呈褐色，不能合成黑色素的，皮肤呈白色。 【讨论1】美西螈的皮肤颜色与表皮细胞内黑色素的合成有什么关系？这一合成过程是由细胞核还是细胞质控制的？ 实验结论： 美西螈皮肤颜色（性状）遗传是由细胞核控制的 9 2.细胞核功能实验探究 取核 胚胎细胞 核移植 卵细胞 去核 资料1：美西螈核移植实验 该实验 组，可将白色美西螈胚胎细胞的 移植到黑色美西螈 中进行培养作为对照组，增强实验的说服力。 白美西螈 黑美西螈 无对照 细胞核 去核卵细胞 内容1 细胞核的功能 【讨论2】该实验的局限性在哪？如何改进 10 资料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 实验分析： 实验既有 对照，又有 对照。 相互 自身前后 (无核与有核对照) (对无核者重新挤入核) 内容1 细胞核的功能 11 资料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 内容1 细胞核的功能 12 伞藻具有再生的能力 研究发现，切掉伞藻的帽，还可以长出新的帽。说明伞藻具有什么生命特征呢？ 【讨论1】去掉帽的伞藻能长出的帽的形状，从整体结构上分析，你认为它与什么有关？ 假设1：与“假根” 有关 假设2：与“柄” 有关 假设3：与“柄” 和“假根”都有关 能否设计实验，证实自己的猜想？ 内容1 细胞核的功能 资料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 资料4：伞藻嫁接与核移植实验 伞藻嫁接实验 结论： 伞帽的形状与 无关，与 有关。 伞柄 假根 内容1 细胞核的功能 【讨论2】 1、此实验能否说明细胞核控制伞藻帽的遗传形状？ 2、如果不能将如何增加一组实验证明细胞核的功能？ 不能 核移植实验 14 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。 资料4：伞藻嫁接与核移植实验 内容1 细胞核的功能 15 1 2 4 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 3 【总结】 细胞核控制着细胞的代谢和遗传，是细胞的“控制中心”。 内容1 细胞核的功能 16 1.(2021·长沙月考)生物的体细胞能够分裂的次数是有限的，衰老和死亡是细胞正常的生命现象。为研究决定细胞衰老的是细胞核还是细胞质，你认为正确的实验方案应是( )。 A.去掉细胞核，观察单独的核、质存活情况 B.核移植，并进行动物克隆，观察克隆动物的生活年限 C.将完整的年幼和年老的细胞融合，观察重组细胞衰老的情况 D.交换年幼和年老细胞的细胞核，观察交换后细胞的衰老情况 D 习题检测 细胞核的结构是怎样的？ 内容2 细胞核的结构 结构 功能 1.无细胞核的生物或细胞 (1)病毒、原核生物无细胞核 (2)真核细胞中无细胞核： 高等植物成熟的筛管细胞、哺乳动物成熟的红细胞 内容2 细胞核的结构 (真核生物)DNA分布： 主要在细胞核,其次线粒体,叶绿体，染色体只分布在细胞核。 2.细胞核的数量 骨骼肌细胞（多核） 草履虫（两核） （3）真核细胞绝大多数都只有1个细胞核，有的有多个细胞核。 如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞的核可多达数百个。 洋葱表皮细胞(1核） 内容2 细胞核的结构 3.细胞核的结构 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 内容2 细胞核的结构 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 结构 ①： 膜，主要由蛋白质和脂质组成 （1）核膜 ③：外膜与 相连，且附着有 ； ① 把核内物质与细胞质分开, ②：不连续，具有 ； 双层 内质网 核糖体 功能： ② 控制分子 的物质进出细胞核 （如葡萄糖、氨基酸、各种离子）； 具有 性 。 较小 选择透过 核孔 内容2 细胞核的结构 核孔 22 ① 实现核质之间频繁的 和 。 ③ 代谢旺盛的细胞中，核孔数目 。 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 （2）核孔 功能： 物质交换 信息交流 选择透过 大分子 ② 核孔具有 性: 控制 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】 不能 注意：DNA、染色质 通过核孔 较多 核孔 内容2 细胞核的结构 23 核孔是由多种蛋白质构成的复杂结构，对进出物质具有 。 (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： 【思考】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 （2）核孔 既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等出核运输。 内容2 细胞核的结构 选择性 24 ●分子量小于100的不带电分子可以穿过核膜 ●分子量大于100的分子和大分子经核孔复合体实现跨膜运输 ●直径小于等于9nm(相当于分子量40K的球蛋白)的颗粒以被动扩散的方式穿过核孔复合体 ●更大的大分子以主动转运方式经过核孔复合体而且必须包含特定信号才能被转运。  （2）核孔 内容2 细胞核的结构 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 核孔 ② 与某种 的合成及 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 。 如:分泌细胞、卵母细胞、胚胎干细胞等。 判断：核糖体的形成一定与核仁有关（ ） × 原核生物 ① 特性：折光性强，易辨认。 （3）核仁 rRNA 核糖体 大 内容2 细胞核的结构 26 细胞核中能被 （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 碱性染料 内容2 细胞核的结构 27 染色质 染色体 高度螺旋、缩短变粗 解开螺旋、恢复细长丝状 (细胞分裂间期) (细胞分裂期) （细丝状） (圆柱状或杆状) 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。 内容2 细胞核的结构 【意义】有利于DNA复制、转录 【意义】有利于移动和平均分配 28 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 (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。 名师解读： 判断细胞代谢是否旺盛的依据： 内容2 细胞核的结构 29 DNA贮存 遗传信息 染色体 （染色质） DNA携带的遗传信息通过染色体从亲代细胞传递给子代细胞，保证了亲子代细胞在遗传上的一致性。遗传信息就是细胞生命活动的“蓝图”，细胞根据这张蓝图完成生长、发育、衰老与凋亡。 细胞核 遗传信息库 DNA的主要载体 内容2 细胞核的结构 【讨论1】细胞核为什么能控制细胞的代谢和遗传呢？ DNA 遗传信息 由亲代细胞传递给子代细胞，保证亲子代细胞 一致性 “蓝图” 控制 控制中心 遗传性状 是 ，是细胞代谢和遗传的控制中心。 遗传信息库 物质合成 能量转化 信息交流 代谢 遗传 储存着 染色质 细胞核 【讨论1】根据教材56页第3、4、5段，构建概念图 遗传物质贮存和复制的场所 内容2 细胞核的结构 【讨论2】 同一个生物体内所有细胞的“蓝图”（遗传信息）都一样吗？如果是一样的，为什么体内细胞的形态、结构和功能如此多样？ 生物体内细胞的形态、结构和功能多样，是细胞分化的结果。 同一生物体内所有细胞都来自于受精卵的分裂，细胞内的“蓝图” 都是一样。 内容2 细胞核的结构 【讨论3】下列三种不同种类的细胞寿命不同，原因是什么？ 大多存活至个体死亡 内容2 细胞核的结构 说明细胞只有保持完整性，才能进行正常的生命活动。 【特点】细胞是 的生命系统，结构复杂而精巧；各组分分工合作成为一个 ，使生命活动能够 地进行。这是几十亿年生物进化的产物，是生物与环境长期相互作用的结果。 【地位】细胞是生物体 的基本单位，也是生物体 和 的基本单位。 最基本 统一整体 自我调控、高度有序 结构 代谢 遗传 （5）细胞是一个统一的整体 内容2 细胞核的结构 人们为了某种 而对认识对象所做的一种简化的 。 特定目的 概括性描述 （1）模型概念： 这种描述可以是定性的，也可以是定量的。 （2）模型的类型： (1)物理模型: 以实物或者图画的形式，直观地表达认识对象的特征模型。 DNA双螺旋结构模型 减数分裂染色体变化的模型 注意：照片、标本不是物理模型 拓展－模型构建 内容2 细胞核的结构 (2)数学模型: (3)概念模型: 指用字母、数字及符号建立起来的等式或不等式以及图像、图表等 Nt = N0 ·λ t （如:方程式、关系式、“J”型曲线、表格等） 描述实物特征及内在联系的数学表达式。 指用文字、图线和符号等将有联系的名词或过程连接起来，将生命现象和活动规律阐明清楚的一种较为抽象的模型，主要由流程图模型和概念图模型两种类型。 内容2 细胞核的结构 4.模型构建 细节了解： （1）物理模型可以是实物和图画形式，但不能是照片。 （2）概念模型见：(用线条和文字等表示)　 （3）数学模型：用曲线图或数学公式表示 内容2 细胞核的结构 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。 （ ） ✓ ✓ 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 练习与应用 3.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 4.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 A B 练习与应用 5.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。 练习与应用 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 课堂小结 一、易错辨析 1.核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出(　　) 2.染色体和染色质只是形态不同，而成分完全相同(　　) 3.细胞核是细胞的代谢中心(　　) 4.所有的真核细胞都有细胞核，且只有一个核(　　) 5.蓝细菌无细胞核，也无核糖体(　　) 6.细胞是生物体代谢和遗传的基本单位(　　) 7.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，所以要在细胞的最中央(　　) × × × √ √ × × 习题检测 1.如图表示细胞核结构模式图，下列有关叙述不正确的是(　　) A．①主要是由DNA和蛋白质组成，在分裂期会螺旋化 B．②与rRNA的合成以及核糖体的形成有关 C．核膜由四层磷脂分子组成，蛋白质、RNA等生物大分子可以穿过核膜 进出细胞核 D．核孔对物质的运输具有选择性 C 习题检测 考点3 二、单项选择 2.如图所示为细胞核结构模式图，下列叙述中正确的是（ ） A.高等植物成熟筛管细胞中的细胞核，控制着该 　细胞的代谢和遗传 B.①与②相连接，二者共同参与细胞内磷脂的加 　工和运输 C.③为处于凝固状态的遗传物质，不参与细胞代谢，仅起遗传物质的备 　份作用 D.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，“控制指令”可通过⑤从细胞 　核到达细胞质 D 习题检测 考点3 仅内质网膜参与细胞内磷脂的加工和运输 3. 实验①：分别将已分裂10次和30次的成纤维细胞的细胞核互换，重组成的“老核新质”和“新核老质”细胞能分别再分裂20次和40次。 实验②：鸟类红细胞有细胞核，但不能进行DNA的复制和转录，癌细胞的细胞核很活跃，既能进行DNA的复制，也能进行DNA的转录，将鸟的红细胞的细胞核移入去核的癌细胞中，鸟的红细胞的细胞核开始进行DNA的复制和转录。以上实验不能说明（ ） A.细胞分裂次数是由细胞核中的物质决定的 B.细胞质中存在影响细胞分裂的物质 C.细胞分裂是由细胞核和细胞质共同控制的 D.只要有合适的细胞质，细胞核就能表现出全能性 D 课堂练习 4.生物学家把100个细胞中的每个细胞都分成两部分，一部分含细胞核，另一部分不含细胞核。再将这两部分细胞在相同且适宜的条件下培养一段时间，其实验结果如图所示。以下分析合理的是( ) A. 培养第1天，有核细胞死亡数比无核细胞多，其原因主要与细胞核的功 能有关 B.从培养第2天到第3天，无核细胞死亡很多，其原因主要与实验中细胞膜 损伤有关 C. 从培养第1天到第10天，有核细胞每天都有死亡，其原因主要与细胞凋 亡有关 D. 从培养第4天到第10天，有核细胞每天只有少量死亡，其原因可能与细 胞凋亡有关 D 课堂练习 5.【2018课标全国Ⅲ】下列有关细胞的结构和生命活动的叙述，错误的是 ( ) A. 成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量 B. 细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素 C. 两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递 D. 哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆 A 课堂练习 47 6.（2022·海南卷）肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一。研究表明，Cofilin­1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。Cofilin­1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Cofilin­1的基因不表达可导致细胞核变形 C．Cofilin­1缺失可导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力 D．Cofilin­1缺失会影响细胞核控制细胞代谢的能力 A 课堂练习 本讲结束，记得点个赞哦！ EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$