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必修1

本节聚焦: 细胞核的结构和功能是怎样的？ 为什么说细胞核是细胞的“控制中心”？ 必修1/第3章/细胞的基本结构/ 第3节 细胞核的结构和功能 世界上首例体细胞克隆猴的诞生 2018年1月25日凌晨，中国科学院神经科学研究所（上海）在《细胞》杂志发表了成功用体细胞核移植克隆出了两只猕猴“中中”和“华华”的消息。 从母牛乙的体细胞中取出细胞核，注入母牛甲去核的卵细胞中，移植后的细胞经细胞分裂形成早期胚胎，将胚胎移植入母牛丙的子宫，出生的小牛几乎与母牛乙的性状一模一样，称之为“克隆牛”。 讨论 克隆牛的性状与母牛乙几乎是一模一样的，这说明了什么？ 答：说明了克隆牛的性状是由细胞核决定的。 母牛乙 体细胞 取核 母牛甲 卵母细胞 去核 移入 重组 卵母细胞 发育 新胚胎 克隆牛 胚胎移植 细胞核 思考：①是否所有的细胞都有细胞核？ 原核细胞没有细胞核 ②是否所有的真核细胞都有细胞核？ 哺乳动物成熟的红细胞（无核） 高等植物成熟的筛管细胞（无核） 不是 ③是否所有有核的细胞都只有一个细胞核？ 洋葱鳞片叶内表皮细胞（一个） 双核草履虫（两个） 骨骼肌细胞（多个） 绝大多数真核细胞都有一个细胞核，细胞核有哪些功能呢？ 一、细胞核的功能 实验名称 结论 美西螈核移植实验 蝾螈受精卵横缢实验 变形虫去核及核移植实验 伞藻嫁接与核移植实验 细胞核的功能 资料1 美西螈核移植实验 白色美西螈 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母细胞中。 实验过程： 取核 胚胎细胞 黑美西螈 去核 卵细胞 白美西螈 核移植 重组细胞 移植后发育长大的子代美西螈全部发育成黑色。 实验结果： 黑色美西螈 实验结论： 美西螈皮肤颜色的遗传是由 控制的。 细胞核 结论写在书上每个实验后面。 资料1 美西螈核移植实验 思考：从实验设计的原则上分析，该实验的设计并不严密，请指出不严密之处并进行完善。 该实验没有设置对照；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中，进行培养作为对照，增强实验的说服力。 美西螈皮肤的颜色是皮肤表皮细胞内的黑色素决定的。细胞内黑色素的合成是由细胞核控制的。 讨论 1.美西螈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？ 2.实验是否严谨？应该如何补充？ 结论：美西螈的肤色受细胞核的控制。 资料1：黑白美西螈核移植实验 黑美西螈 卵细胞 白美西螈 胚胎细胞 发育成的美西螈都是白色的 去核 取核 核移植 两组实验形成对照 8 8 对照实验： 对照原则是生物实验设计最常用的原则，通过实验组与对照组的比较，可认为两者的差异是来自实验变量的效果，排除了无关变量的影响，增加了实验结果的可信度和说服力。 对照类型： （1）空白对照：不做任何处理（自然状态），或除实验变量外，其他处理与实验组完全相同 （2）自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，观察实验处理前后现象的变化。实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。 （3）相互对照：几个实验组相互对比，其中每一组既是实验组也是其他角度的对照组。 有核 无核 不分裂 分裂 开始分裂 蝾螈 受精卵 继续分裂 有核 结论：蝾螈细胞的分裂和分化离不开细胞核 发育为正常胚胎 发育为正常胚胎 （慢） （快） 细胞分化 细胞分裂 （挤入一个核） 资料2：蝾螈受精卵横缢实验 1 2 3 4 该实验既有相互对照(无核与有核对照)；1与2 又有自身前后对照(对无核者重新挤入核)。1与3 思考：该实验是否有对照？ 既有相互对照（1与2），又有自身对照（3与4）。 1.正常细胞中的核与质的关系是 。 2.去核后的变形虫仍能存活一段时间，这说明 。 3.单独的细胞核不能存在的原因是 。 相互依存 已合成的蛋白质仍能发挥作用 没有营养物质和能量供应 结论：细胞核控制着细胞的生命活动 变形虫 死亡 正常生活 植核 正常生活 不能摄取食物，对外界刺激不再发生反应 资料3：变形虫切割与核移植实验 1 2 3 4 对照类型： 资料3 变形虫切割实验 讨论3.分析资料3，你可以得出什么结论？ 变形虫的生命活动（分裂、生长、再生等）主要受到细胞核的控制。 由资料2、3中的实验还说明细胞只有保持结构的完整性,才能完成正常的生命活动。 伞藻是单细胞的绿藻 帽 柄 假根 伞形 菊花形 核 ①.资料中共有几个实验？ ②.伞藻核移植实验，是对嫁接实验的补充，请分析该实验排除了伞藻嫁接实验中什么因素对实验结果的干扰? 排除假根中其他物质的影响 ③资料4说明伞藻的形态结构特点取决于细胞核还是细胞质? 细胞核 资料4：伞藻嫁接和核移植实验 思考讨论： 结论：细胞核控制着生物体的形态结构的遗传 13 （伞藻图片）介绍伞藻是单细胞的绿藻，分为伞帽，柄和假根，其中细胞核位于假根部位，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，那么是什么决定了伞帽的形态呢？是细胞核还是细胞质呢？ 生：提出假设：细胞核决定了伞藻帽的形态建成。 师：你能否设计一个实验在证实自己的假设呢？ 生：将两种伞藻帽切除并且去掉核，再分别植入另外一种的细胞核，看看它们分别再生出来哪种形态的帽。 师：你很有发展成科学家的潜质，非常好。但是科学家们当时并没有直接想到利用核移植来验证，而是先做了两种伞藻嫁接的实验（展示实验过程图） 师：通过嫁接实验能不能马上得出结论细胞核决定了伞藻帽的形态呢？ 生：不能，因为假根部分还有部分细胞质存在，所以不能排除细胞质的影响。 师：所以科学家们又进一步进行了核移植实验来验证，最终证实了细胞核决定了生物体的形态建成。 介绍实验： 资料四：伞藻嫁接与核移植实验。介绍伞藻是单细胞藻类，生活在水中，它的再生能力很强。介绍伞藻由“帽”、柄、假根三部分构成，强调细胞核存在于假根中。逐步显示各个过程，首先是嫁接实验。 师：由伞藻嫁接实验说明伞藻“帽”的形状是由柄决定还是由假根决定？ 生：假根 师：那具体是由假根的什么决定的呢？（引入伞藻核移植实验） 师：从核移植实验说明“帽”的形状是由什么控制？ 生：细胞核 师：也就进一步说明生物体形态结构的建成，主要由什么控制？ 生：细胞核 4、伞藻的嫁接实验和伞藻移植实验 伞藻由“帽”、柄和假根三部分构成，细胞核在基部。 伞藻嫁接实验：去伞藻的帽，将两者的柄切下来，交换嫁接到对方的假根上去，新长出的“帽”会是什么样？ 伞藻核移植实验：将菊花形帽的伞藻的核移入到去核并去帽的伞形帽伞藻的假根中去，新长出的“帽”会是什么样？ 从这个实验中你又可以获得什么结论？ 可得到与原来一样的帽。 菊花形帽 生物体形态结构的建成主要与细胞核有关 帽 柄 假根 ①伞藻的嫁接实验 ②伞藻的核移植实验 伞藻的形态(帽形)的遗传与伞藻的 假根 有关 ①结论 ： 伞藻的形态(帽形)的遗传受 细胞核 控制 结论②： 资料4：伞藻嫁接和核移植实验 切去帽后长出来的新帽的形状是由柄决定还是由假根决定? 14 细胞核有什么功能 讨论 5.结合克隆牛的实例，你认为生物体性状的遗传与细胞核有什么关系？克隆牛所有细胞的细胞核，是否都来源于母牛乙体细胞的细胞核？ 这说明性状是由细胞核决定的。 克隆牛所有的细胞都来自重组细胞的细胞分裂，其细胞核中的遗传物质与母牛乙的遗传物质相同。 6.你认为细胞核具有什么功能？ 细胞核具有控制细胞代谢和遗传的功能。 实验名称 结论 美西螈核移植实验 蝾螈受精卵横缢实验 变形虫去核及核移植实验 伞藻嫁接与核移植实验 生物体的性状是由细胞核控制的 细胞核控制着细胞的分裂、分化 细胞的生命活动由细胞核控制 生物体形态结构的建成主要与细胞核有关 总结：细胞核控制着细胞的代谢和遗传。 遗传 代谢 有人把细胞核比喻为细胞的“大脑”、细胞的“控制中心”。细胞核为什么能成为细胞的“控制中心”呢？ 二、细胞核的结构 核膜 核仁 染色质 核孔 二.细胞核的结构 细胞核结构模式图 核膜 核膜 双层膜，外核膜附着许多核糖体，常与内质网相连，核膜是生物膜，主要由脂质和蛋白质组成，具有流动性。 起屏障作用，把核内物质与细胞质分开，具有选择透过性。 核仁 核仁 与某种RNA的合成及核糖体的形成有关。 蛋白质合成旺盛、活跃生长的细胞其核仁更大。 二.细胞核的结构 细胞核结构模式图 核膜 核孔 核仁 核孔 核膜不是完全连续的，其上有核孔(核孔复合体)。 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，是大分子物质进出细胞核的通道。 具有选择透过性：允许RNA、部分蛋白质及核糖体通过，不允许DNA通过 物质通过核孔消耗能量； 细胞代谢越旺盛，核孔越多，核仁越大。 唾液腺细胞（合成唾液淀粉酶）和口腔上皮细胞谁的核仁较大？为什么？ 唾液腺细胞核仁更大，蛋白质合成越旺盛的细胞，核糖体数量越多，核孔数量越多，核仁体积越大。 教材深挖： 二.细胞核的结构 细胞核结构模式图 染色质 染色质 染色质：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，由DNA和蛋白质紧密结合形成染色质。 DNA上储存着遗传信息，在细胞分裂时，DNA携带的遗传信息从亲代传递给子代，保证了亲子代在遗传性状的一致性。 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（丝状） （分裂间期） 染色体（杆状） （分裂期） 高度螺旋、变短变粗 解螺旋 核膜 核仁 染色质 核孔 双层膜，把核内物质与细胞质分开 与某种RNA的合成及核糖体的形成有关 主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 三、细胞核的结构 蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁体积相对较大 大分子（RNA、蛋白质）进出细胞核的通道；代谢旺盛的细胞中，核孔数量较多 能被碱性染料（龙胆紫、醋酸洋红）染成深色的物质 物 质 合 成 能量转换 信息交流 生长、发育 衰老、凋亡 DNA上贮存着遗传信息 细胞生命活动的蓝图 （控制代谢） 遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心！ 细胞核功能： 三、 细胞是一个统一整体 三.细胞是一个统一的整体 (1)生物体结构和功能的____________。 (2)___________________的基本单位。 1.结构特点 (1)结构复杂而精巧。 (2)各组分之间___________成为一个统一的整体。 分工合作 2.细胞在生命系统中的地位 基本单位 生物体代谢和遗传 _________控制着细胞内外的物质交换和信息交流； _________是细胞代谢的主要场所； _________是细胞遗传特性和代谢活动的控制中心。 细胞核 细胞膜 细胞质 同一个生物体内所有细胞的“蓝图”都是一样的吗？如果是一样的，为什么体内细胞的形态、功能如此多样？结构也不完全相同？ 体内细胞的形态、结构和功能多样，是细胞分化的结果。 同一生物体内的所有细胞都来自于受精卵的分裂，细胞内的“蓝图”都是一样的。 易错点： 建构模型 1.概念： 模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述。这种描述可以是定性的；也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式表达。 2.类型： 包括_______模型、 模型、 模型等。例如沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型、真核细胞的三维结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型等属于________模型。 物理 概念 数学 物理 3.注意事项： （1）物理模型可以是________和________形式，但不能是照片。 （2）概念模型见课本P14概念图(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 实物 图画 如：Nt＝N0λt 课堂小结 细胞核，DNA，染色体，遗传信息关系是怎样的呢？ 归纳 细胞核是遗传信息库 因此 DNA 遗传信息 $$