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

第3节 细胞核的结构和功能 年 级：高一 学 科：高中生物学（人教2019版） 世界首例体细胞克隆猴“中中”和“华华”诞生 【引入】情境 体细胞 克隆猴 问题1：体细胞克隆猴长相与A、B、C那只猴相同？说出你的猜测，并简述理由。 猜测：克隆猴长相与细胞核供体母猴A相同 主张： 细胞核可能控制细胞的遗传 证据？ 问题2：你的猜测合理吗？有哪些证据可以支撑你的猜测？ 【探究】一、细胞核的功能 资料1：美西螈核移植实验 美西螈皮肤颜色的遗传受 的控制。 过程 及结果 主张 辨析 该实验 。 没有设置对照组 细胞核 白美西螈 卵细胞 黑美西螈 胚胎细胞 黑美西螈 取核 去细胞核 白美西螈 胚胎细胞 黑美西螈 卵细胞 白美西螈 去细胞核 取核 完善 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。 01 帽 柄 假根 伞藻嫁接实验 伞藻“帽”的形状是由 控制的。 嫁接实验未排除假根中其他物质的作用。 细胞核 资料2：伞藻嫁接与核移植实验 过程 及结果 主张 辨析 完善 伞藻核移植实验 伞藻核移植，结果证明：细胞核控制伞藻“帽”的形状。 【功能小结1】 猜测：克隆猴长相与细胞核供体母猴A相似 完善主张： 细胞核控制着细胞的遗传 证据1：美西螈核移植实验 证据2: 伞藻嫁接和核移植实验 主张： 细胞核可能控制细胞的遗传 【思考】细胞核还有哪些功能？ 横缢 一半有核 一半无核 → → → 挤入 细胞核 → → 蝾螈细胞的分裂、分化受 控制； 该实验既有 对照(有核与无核对照)， 又有 对照(对无核细胞重新挤入细胞核)。 相互 自身前后 细胞核 蝾螈 受精卵 资料3：蝾螈受精卵横缢实验 过程 及结果 主张 辨析 资料4：变形虫切割实验 变形虫 切割 一半有核→ 一半无核→ 生长、分裂、摄食、对刺激有反应 不生长、不分裂、不能摄食、对刺激无反应 ↓去核 核移植 变形虫的生长、分裂、摄食、应激性等生命活动受 控制； 切割过程中容易造成机械损伤，也会导致变形虫的死亡。 细胞核 ① 降低实验中机械损伤的强度；②及时对变形虫无核部分植入细胞核。 过程 及结果 主张 辨析 完善 【功能小结2】 猜测：克隆猴长相与细胞核供体母猴A相似 完善主张： 证据1：美西螈核移植实验 证据2：伞藻嫁接和核移植实验 证据3: 蝾螈受精卵横缢实验 证据4：变形虫切割实验 细胞核控制着细胞的遗传和代谢 主张： 细胞核可能控制细胞的遗传 事实1：哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核 事实2：植物韧皮部的筛管细胞中没有细胞核 质疑 辩驳 失去细胞核的控制，红细胞的代谢强度明显降低。 筛管和伴胞细胞质连通，伴胞的细胞核可同时控制筛管细胞的代谢。 【思考】细胞核具有哪些结构，才能完成其功能？ 克隆猴 【解释】二、细胞核的结构 （一）思考：细胞核行使调控功能，应该具备哪些特点？ 问题 分析 主张 1.如何保证细胞核稳定、相对独立不受干扰的完成其功能？ 通过膜包被，使许多细胞器形成相对独立的“小室” 2.细胞核和细胞质需要物质交换 吗？若需要，通过哪些结构完成交换？这种交换具有何种特点？ 蛋白质在细胞质的核糖体上合成，细胞质中合成的蛋白质需要进入细胞核参与调控；物质可通过膜完成交换，但蛋白质属于大分子物质。 3.控制遗传，核内应具备哪类物 质？该物质要保证自身稳定，能否以核输出方式进入细胞质完成其调控？若不能，调控该如何实现？ DNA是遗传物质，其分子量较大，且至关重要，不能随意进出细胞核 4.哪类物质能成为信使？（准确传达大量的信息，信使的种类如何？） RNA和蛋白质结构多样。实验证实，向细胞匀浆中加入DNA酶，蛋白质的合成依然进行；再又向匀浆中加入了RNA酶，蛋白质的合成立即停止。 5.DNA和信使（RNA）如何精巧地调控？（细胞各种生命活动都离不开哪些物质的参与？） 蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质 细胞核有膜包被，形成独立的区室化空间 细胞核和细胞质需要物质交换，小分子物质可能通过包被膜完成，蛋白质等大分子物质可能需要通过特殊方式或特殊结构 细胞核内有DNA。细胞核的调控功能需要其他媒介来传达（信使） RNA是DNA调控的信使，直接控制蛋白质的合成 DNA（或RNA）可能分别与蛋白质结合，完成其调控（或信使）功能 （二）模型建构：细胞核的模型草图 根据主张观点，画出细胞核的模型草图 （提示：参照范例，选择合适的线条、图形在下图中展示你的主张内容） 包被膜结构 RNA与蛋白质的结合体 DNA与蛋白质的结合体 大分子物质出入通道 【资料1】20世纪50年代电子显微镜观察发现细胞核的边界由两层脂质组成，离子化染色等技术进一步证实了这种结构。 【资料2】所有真核细胞的核膜上都普遍有核孔，其结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，大分子凭借自身的核定位信号与核孔复合体蛋白质(主要是中央运输蛋白)上的受体结合而实现物质运输过程。 【资料分析】1. 核膜和核孔 【思考】 （1）核膜的结构和作用如何？ （2）物质可以随意进出核孔吗？ 双层膜构成，膜上分布有核孔。核膜把核内物质与细胞质分开，控制核质之间物质交换和信息交流。 不是，具有选择性，是蛋白质等大分子物质出入的通道。 （三）资料分析：完善细胞核的模型图 【资料3】20世纪初，科学家发现细胞核内含有一个染色很强区域，称之为核仁。20世纪30年代，美国生物化学家帕拉德（G.E.Palade）证明核仁中存在RNA分子（核糖体RNA，rRNA）。20世纪60年代，他使用电子显微镜技术进一步发现核仁是由许多细小颗粒组成的，这些颗粒是rRNA与蛋白质分子相互作用形成的。 【资料4】蛋白质合成旺盛、活跃生长的细胞核仁大，不具备蛋白质合成能力的细胞核仁很小。野生型爪蟾无核仁的纯合突变型的胚胎不能合成rRNA，无法形成核糖体，依赖卵质残留下来的核糖体生存，一周后死亡。 【资料分析】2. RNA和蛋白质的结合体：核仁 【思考】 1.核仁的组成成分、功能分别是什么？ 2.核仁大小、核孔数量与细胞代谢程度有什么关系？ RNA和蛋白质组成，与rRNA的合成以及核糖体的形成有关。 代谢旺盛的细胞，核仁较大，核孔数量较多。 【资料分析】3. DNA和蛋白质的结合体：染色质（体） 【思考】 染色质主要由什么物质组成？为什么细胞核是遗传信息库？ 【资料5】电镜下，细胞核内可发现由颗粒和细丝形成的珠串状的染色质丝。科学家使用DNA酶处理染色质后，发现“珠子”之间的丝线消失了，但是“珠子"还在；若使用蛋白酶处理，则“珠子"被分解,“丝线”尚在。 染色质主要由DNA和蛋白质组成。因为DNA主要位于细胞核中的染色质上，所以细胞核是遗传信息库。 【思考】染色质和染色体有什么不同？二者的化学本质相同吗？ 【资料6】1879年，德国生物学家弗莱明把细胞核中丝状和颗粒状的物质用染料染红，观察发现这些物质平时散漫地分布在细胞核中，当细胞分裂时，散漫的染色质便浓缩，形成一定数目和一定形状的条状物（即：染色体），分裂完成时，条状物又疏松为散漫状。 染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。 染色质 染色体 高度螺旋化，缩短变粗 解开螺旋、恢复为细丝状 【思考】这两种不同的存在形态对于生物体有什么意义呢？ 【资料7】以染色体的状态存在时，遗传信息被包裹在染色体中，而以染色质的状态存在时，负责蛋白质合成的遗传信息就会暴露出来。染色体细丝比较长，细丝之间还会相互缠绕，如果把染色质细丝螺旋化加粗形成染色体，染色体比较短，而且不会相互缠绕。 ①非分裂期，以染色质的状态存在，有利于DNA中遗传信息的复制与执行。 ②细胞分裂时，以染色体的状态存在有利于遗传物质的平均分配，保证生物的遗传物质在细胞的前后代之间保持连续性和稳定性。 （三）资料分析：完善细胞核的模型图 根据资料，完善细胞核的模型图 （提示：参照范例，选择合适的线条、图形在下图中展示资料分析内容，并完善结构和功能） 包被膜结构 RNA与蛋白质的结合体 DNA与蛋白质的结合体 大分子物质出入通道 核膜（双层，把核、质分开，控制核质间物质交换和信息交流） 参考：细胞核的模型图 包被膜结构 RNA与蛋白质的结合体 DNA与蛋白质的结合体 大分子物质出入通道 核膜（双层，把核、质分开，控制核质间物质交换和信息交流） 核孔（某些大分子物质出入细胞核的通道，有选择性） 核仁（与rRNA的合成以及核糖体的形成有关） 染色质（主要由DNA和蛋白质组成。DNA是遗传信息库） 【拓展】三、细胞是一个统一的整体 【思考】2017年我国的体细胞克隆猴“中中”“华华”为何还能引起世界轰动？ 向卵细胞导入了表观遗传修饰的调节因子：组蛋白去甲基化酶KDM4D和组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA，启动胚胎发育的功能基因，使体细胞核中原本被抑制的基因重新被激活，攻克代孕雌猴中受孕率和正常发育率都极低的难题。 该事实说明细胞质和细胞核之间有何关系？ 世界级难题：非人灵长类体细胞克隆 DNA上贮存 着遗传信息 ①在细胞分裂时，DNA携带的遗传信息可传给子代细胞 ②在细胞代谢中，DNA携带的遗传信息就是“蓝图” 【课堂总结】细胞核的结构和功能 细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。细胞核也受细胞质的影响，二者相互依存。 【评价】反馈及迁移 评价1：2001年我国科学家培养出的克隆牛“康康”和“双双”的过程如下图所示，请分析回答问题。 【思考】康康”和“双双”之间能否进行器官移植？为什么？【提示：遗传物质相同的个体，移植器官不排斥】 评价2：变形虫切割实验中，单独的细胞核能完成正常生命活动，但很快也会死亡，尝试解释原因。 评价3：课后作业：（1）选择合适的材料，制作细胞核的实物模型【提示：可选择的材料包括橡皮泥、毛根、棉线等】；（2）查询我国克隆猴应用的最新进展，就该技术的应用前景，谈谈你的看法。和你的同学交流探讨，并展示。 【评价】反馈及迁移 单独的细胞核：缺少细胞质提供营养物质和能量 $$