3.3 细胞核的结构和功能教学设计-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修一

第3章 组成细胞的分子 第3节细胞核的结构和功能 年级 高一年级 授课时间 1课时 课题 第3节细胞核的结构和功能 教材分析 本节课内容位于高中生物学教材的细胞结构章节。细胞核作为细胞的控制中心，对细胞的代谢、遗传和分化等生命活动起着关键作用。教材先介绍细胞核的结构，再阐述其功能，符合学生从结构到功能的认知规律，为后续学习细胞的分裂、分化以及遗传信息的传递等知识奠定基础。 学情分析 学生在之前已经学习了细胞的基本结构，如细胞膜、细胞质等知识，对细胞有了初步的认识。他们具备一定的观察、分析和逻辑思维能力，但对于细胞核结构与功能相适应的理解以及细胞核在遗传和代谢中的复杂调控机制的认识还较为抽象，需要教师通过多种教学方法引导其深入理解。 教学目标 知识目标 1.阐明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。  能力目标 1.通过分析资料，提高获取信息、归纳总结和逻辑推理能力。 2.尝试制作细胞核结构模型，提升动手实践和空间想象能力。 情感态度与价值观目标 1.认同细胞核结构与功能相适应的生物学观点。 2.培养学生对细胞生物学的学习兴趣和探究精神。 教学重、难点 重点 1.细胞核的结构（核膜、染色质、核仁、核孔）及其功能。 2.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。 难点 1.理解细胞核结构与功能的统一性。 2.细胞核在细胞代谢和遗传中复杂调控机制的理解。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 引入新课 【情境导入】播放视频，克隆技术 提出教材“问题探讨”中的问题： 克隆猴长相和谁相似？能说明什么？ 与提供细胞核的猴相似，说明了克隆牛的性状是由细胞核决定的。 学生观看视频，思考回答相应问题。 新课教学 一、细胞核的功能 真核细胞通常有一个细胞核，高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞没有细胞核，草履虫有2个细胞核，一个骨骼肌细胞有多个细胞核。原核生物只有拟核。 克隆的实例让我们看到了细胞核的重要性。细胞核究竟具有什么功能呢? 【布置任务】 任务一：探究细胞核的功能 组织学生阅读教材P54～55“思考·讨论”栏目，展示资料1～4，启发学生对资料进行探究，思考回答下列问题： 1.阅读并分析课本P54-55思考讨论部分的四个资料，从每个资料中你可以得出什么结论？ 2.你认为此实验设计严谨吗，有没有需要改进的地方？ 3.综上，你认为细胞核具有什么功能？ 1.资料1：美西螈核移植实验 (1)实验过程:该实验中,黑色美西螈提供细胞核,白色美西螈提供细胞质、细胞膜等结构。 (2)实验结果：子代美西螈全部发育成黑色。 (3)实验结论：美西螈肤色的遗传是由细胞核控制的。 (4)延伸：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。 2.资料2：蝾螈受精卵横缢实验 (1)实验过程：步骤一：将受精卵横缢成有核一半和无核一半；步骤二：向无核一半挤入细胞核。 (2)实验结果：结果一：有核一半能分裂，无核一半停止分裂；结果二：挤入细胞核后，无核一半开始分裂。 (3)实验结论：细胞核控制着细胞的分裂、分化。 (4)实验分析:实验既有相互对照，又有自身前后对照。 3.资料3：变形虫切割和核移植实验 (1)实验过程:步骤一:将变形虫切割成有核一半和无核一半; 结果一:有核一半能摄食、生长、分裂、再生，对刺激有反应，无核一半不能摄食、生长、分裂，对刺激无反应; 结论1：细胞核在变形虫的生命活动中必不可少。 (2)步骤二:用显微钩针将有核一半的细胞核钩出，然后再及时植入另一个同种变形虫的细胞核。 实验结果:结果二:去核后生命活动丧失，植入核后生命活动恢复。 结论2：细胞质在变形虫的生命活动中必不可少。 (3)实验结论:变形虫的生长、分裂、再生、应激性是由细胞核控制的。 4.资料4：伞藻嫁接实验和核移植实验 (1)嫁接实验过程 实验结果：在伞藻嫁接实验中，新长出的伞帽跟提供假根的伞藻的伞帽相同； 结论：伞藻的伞帽形态与假根有关，而不是伞柄。 （2）核移植实验过程 实验结果：在伞藻核移植实验中，新长出的伞帽跟提供细胞核的伞藻的伞帽相同。 结论：伞藻的伞帽形态由细胞核决定。 (3)延伸：伞藻嫁接实验和伞藻核移植实验中，哪个实验更有说服力？为什么？ 伞藻核移植实验更有说服力。伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的影响，是对伞藻嫁接实验的补充，进一步验证细胞核的功能。 (4)实验结论：核移植实验进一步说明生物体形态结构的建成与细胞核有关。 (4)延伸:资料2和资料3中两个实验的相似操作步骤是都以细胞核的有无为变量设置了相互对照与自身对照。从实验结果分析，细胞核的有无影响了细胞的分裂、分化、生长、对外界刺激的反应、摄食等生命活动。 (5)延伸: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。 综合以上实验分析，请学生归纳总结细胞核具有什么功能。 【形成概念】 细胞核的功能 细胞核的功能:细胞核控制着细胞代谢和遗传,是细胞的控制中心。 阅读教材，结合展示的问题，研讨交流，分析总结每个资料体现的细胞核的功能。 归纳总结体会“细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心”的观点。 【习题巩固】 例1.下列关于细胞核的功能说法错误的是（ ） A. 蝾螈受精卵横缢实验说明没有细胞核就不能进行细胞的分裂和分化 B. 伞藻嫁接实验说明生物体形态结构的建成与细胞核有关 C. 克隆猴产生的过程说明生物体性状的遗传主要是由细胞核控制 D. 细胞核是细胞的控制中心，因为细胞核位于细胞的正中央 【答案】D 例2.伞藻是一种单细胞生物，由伞帽、伞柄和假根三部分组成，细胞核在基部(假根中)。如图是科学家用两种伞藻做嫁接和核移植实验的示意图。下列相关叙述正确的是( ) A.实验甲说明伞帽的形状完全由细胞核控制 B.实验甲说明伞帽的形状与伞柄无直接关系 C.实验乙中菊花形帽伞藻的形成不需要细胞质的作用 D.两个实验结果均可说明细胞核是细胞代谢中心 【答案】B 思考回答问题，加深对细胞学说的认识。 二、细胞核的结构 【布置任务】 任务二：1.细胞核包括那些结构?它们有什么作用？ 2.是否所有的物质都能自由出入核孔？ 3.染色质和染色体有什么区别与联系？ 【视频情境】 细胞核能够控制细胞的代谢和遗传，是与细胞核的结构分不开的。播放有关细胞核结构的视频，导入对细胞核结构的学习。 结合教材P56细胞核的结构模式图片讲解细胞核的结构。 ①核膜 结构;双层膜，外膜与内质网相连，且有核糖体附着在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建。功能：把核内物质与细胞质分开，选择性地控制物质出入细胞核。 ②核孔 大分子物质进出细胞核的通道，如RNA、蛋白质。具有选择性。功能：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。 【资料展示】 　核孔结构复杂，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。 学生思考讨论回答问题： (1)根据以上信息能否说明各种大分子物质都能自由进出核孔?为什么? 不能;核孔具有选择性，如:允许某些RNA和蛋白质通过，而DNA不能通过。 (2)核孔是物质进出细胞核的唯一通道吗?为什么? 不是;核孔是某些大分子物质进出细胞核的通道，小分子物质是通过核膜进出细胞核的。 (3)代谢越旺盛的细胞中，蛋白质合成量越大，核质之间的物质交换越频繁。那么核仁大小、核孔数量与细胞代谢程度有什么关系? 代谢旺盛的细胞，往往核仁较大，核孔數量较多。 ③核仁 形态：球形或椭球形 在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建。功能：是rRNA(核糖体RNA)合成、加工和核糖体装配的重要场所。 ④染色质 概念;细胞核内易被碱性染料染成深色的物质。主要成分：由DNA和蛋白质紧密结合形成。功能：遗传物质的主要载体。 【资料展示】 利用第6章第1节有关染色体、染色质在细胞分裂不同时期的显微图片，讲述染色质和染色体之间的关系：同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。 【布置任务】 任务三：请同学们阅读教材56页第3、4、5段，构建概念图。 综合前几节的内容概述细胞在生命系统中的地位 (1)结构特点 ①结构复杂而精巧。 ②各组分之间分工合作成为一个统一的整体。 (2)地位 ①)生物体结构的基本单位 ②生物体代谢和遗传的基本单位。 【科学方法】建构模型 (1)概念：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的概括性的描述。 (2)类型 物理模型:以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。 (注：照片不是物理模型) 数学模型:公式、曲线图或表格形式 概念模型:文字描述或概念图等 活动四：尝试制作真核细胞的三维结构模型 学生利用橡皮泥等制作真核细胞的三维结构模型，体验建构模型的过程。 结合细胞核的结构模式图，学习细胞核的结构。 结合资料，思考讨论回答问题。 对比概念的不同，理解染色体和染色质两者的关系。 理解细胞在生命系统中的地位。 阅读教材，构建概念图，理解细胞核的结构与功能之间的关系。 理解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的概括性的描述，有多种类型。 制作真核细胞的三维结构模型。 【习题巩固】 例3.细胞核是细胞的控制中心，如图是细胞核的模式图，下列有关叙述正确的是( ) A.真核细胞都有细胞核，细胞核控制着细胞的代谢和遗传 B.②表示核孔，②数量的多少与细胞代谢的强弱呈负相关 C.细胞分裂时，③的形态会发生变化，变化后在光学显微镜下可见 D.①表示内质网，⑤表示核膜，二者都由2层磷脂双分子层组成 【答案】C 学生思考回答，加深理解生命系统的结构层次之间的联系与不同。 课堂小结 板书设计 一、细胞核功能 1.细胞核功能的探究实验 2.细胞核的功能 二、细胞核的结构 1.细胞核的结构 2.染色体与染色质的关系 同一物质在细胞不同时期的两种存在状态 3.细胞在生命系统中的地位 4.建构模型 物理模型、数学模型、概念模型 课后作业 2.细胞核内行使遗传功能的结构是( C ) A.核膜 B.核孔 C.染色质 D.核仁 3.下列关于细胞核的叙述，错误的是( D ) 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 二、拓展应用 1.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。 2.有性生殖使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，增加了适应多变环境的能,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的能力。还有,如果克隆人对某种疾病具易感性,就可能带来灾难性的后果;在社会学意义上,克隆人是没有传统意义上的父亲和母亲,这可能会冲击原有的家庭和社会观念,等等。 教学反思 在教学过程中，通过多种教学方法的结合，学生对细胞核的结构和功能有了较好的理解和掌握。资料分析和讨论环节有效地激发了学生的思维和探究能力，但部分学生在理解细胞核结构与功能的统一性以及复杂的调控机制时仍存在困难。在今后的教学中，可进一步引入更多实例和动画演示，帮助学生突破难点，提升教学效果。 学科网（北京）股份有限公司 $$