第2章 第4节 细胞核是细胞生命活动的控制中心-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修1创新导学案word（浙科版2019）

第四节　细胞核是细胞生命活动的控制中心 学习目标 核心素养 1.结合细胞核的结构模式图，明确细胞核的结构及各部分的功能。 2.认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。 3.尝试制作真核细胞的三维结构模型。 1.生命观念：运用结构与功能相统一的观点，认识细胞核的结构与功能。 2.科学思维：通过尝试制作真核细胞的细胞结构模型，掌握模型建构方法。 3.科学探究：通过对细胞核功能的实验分析，探究细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，掌握对照实验的设置。 知识点一　遗传物质主要储存在细胞核中 1．细胞核的数目(真核细胞中) (1)真核细胞大多数只有一个核。 (2)少数细胞有多个核，如横纹肌细胞。 (3)在生物进化过程中，极少数真核细胞的核消失了，如哺乳动物成熟的红细胞、高等植物韧皮部成熟的筛管细胞等。 2．细胞核的结构 (1)核膜 ①结构：双层膜(外膜和内膜)，外层常与粗面内质网相连。 ②功能：是细胞核的边界，把核内物质与细胞质分开。 (2)核孔 ①内、外层核膜常在某些部位相互融合形成环形开口，称为核孔。 ②功能：核孔周围镶嵌的蛋白质控制着物质的进出，是蛋白质、RNA等大分子出入细胞核的通道。 (3)核仁 ①结构：呈球形或者椭球形，其大小、数目、形态随生物种类、细胞类型不同而不同。 ②功能：是核糖体RNA合成、加工和核糖体装配的重要场所。 (4)染色质 ①组成：由DNA、蛋白质和少量RNA组成。 ②功能：染色质是DNA的主要载体，DNA是细胞生物的遗传物质。 ③特点：易被碱性染料染成深色。 ④与染色体关系 a．染色质染色体(光学显微镜下容易观察) b．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。 (5)核基质 ①结构：细胞核内以蛋白质为主的网络结构。 ②功能：为细胞核提供支架，也是多种酶的结合位点，与核内遗传物质的复制、染色体的装配等生理活动密切相关。 问题思考 1　RNA、蛋白质等大分子物质进出细胞核时穿过几层磷脂分子？ 提示：0。 2　核孔的数目会发生变化吗？ 提示：会的。代谢越旺盛，核孔数量越多。 3　细胞中核糖体的形成都与核仁有关吗？ 提示：不一定，原核细胞有核糖体无核仁。 4　DNA、RNA都主要存在于细胞核中吗？不同细胞中分布一样吗？ 提示：DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。不一样。 [例1]　对染色质和染色体的错误叙述是(　) A．染色质和染色体是遗传物质的主要载体 B．染色质和染色体的形态结构、化学成分完全相同 C．染色质和染色体的主要成分都是DNA和蛋白质 D．染色质和染色体都容易被碱性染料染色 解题分析　染色质和染色体的形态结构不同，化学成分完全相同，B错误。 答案　B [例2]　如图是细胞核的结构模式图。下列关于其结构及功能的叙述，正确的是(　) A．①属于生物膜，把核内物质与细胞质分开 B．②是遗传物质DNA和RNA的载体 C．③与蛋白质的合成直接有关，在不同细胞中的数量不同 D．④有利于DNA和RNA从细胞核进入细胞质 解题分析　①是核膜，属于生物膜，把核内物质与细胞质分开，A正确；②是染色质，主要由DNA和蛋白质组成，是真核生物遗传物质(DNA)的主要载体，B错误；③是核仁，核糖体RNA合成、加工和核糖体装配的重要场所，所以与蛋白质的合成有间接关系，C错误；④是核孔，有利于mRNA等大分子物质从细胞核进入细胞质，但具有选择性，DNA不会从细胞核出来进入细胞质，D错误。 答案　A 题后归纳 (1)不是所有物质进出细胞核都要通过核孔，核孔是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道，一些离子和水也可以通过核孔进出细胞核，小分子物质还可通过核膜进出细胞核。 (2)核膜和核孔都具有选择透过性，核孔虽然可以允许大分子物质通过，但仍然具有选择性，如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质中。 (3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核孔数量多，核仁较大。 (4)核仁实际上是部分DNA和蛋白质等缠绕在一起的一个紧密结构，所以可以指导核糖体RNA的合成。 (5)细胞核内蛋白质在细胞质合成，定向进入细胞核是需要能量的，也需要核孔蛋白质的帮助。 知识点二　细胞核控制细胞的遗传和代谢 1．细胞核功能的实验探究 (1)实验一：伞藻“嫁接”实验 实验结论：新长出的藻“帽”的形状与假根有关。(假根中有细胞核) (2)实验二：变形虫切割实验 ①实验结果：变形虫的摄食、应激性及生长和分裂等各项生命活动都离不开细胞核。 ②实验结论：细胞核是细胞代谢的控制中心；细胞核和细胞质是相互依存的。 2．结论 细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心。 问题思考 1　有人质疑伞藻“嫁接”实验的结论，因为未排除假根中其他物质的影响。试设计补充实验，进一步验证细胞核的功能。 提示： 2　没有细胞核，细胞就不能存活了吗？ 提示：可以存活一段时间，因为细胞质中还储存着一些生存必需的物质。比如哺乳动物成熟的红细胞还可以存活120天左右。 3　细胞核是细胞代谢的中心吗？ 提示：不是。细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞质是细胞代谢的主要场所。 [例3]　如图的实验，重复多次，结果相同。该实验可以得出的结论是(　) A．伞藻的假根对细胞遗传有控制作用 B．伞藻的细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心 C．真核生物的细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心 D．伞藻的细胞核与细胞质是相互依存的和不可分割的 解题分析　由题图实验结果可知，嫁接后的伞藻，假根(内含细胞核)来自哪种伞藻，伞帽的形态就与哪种伞藻相同，由此可知伞藻的假根对细胞遗传有控制作用。 答案　A [例4]　探究动物细胞衰老究竟是由细胞核决定还是由细胞质决定，下列实验方案较为合理的是(　) A．将细胞核与细胞质分开，单独观察细胞核与细胞质的存活时间 B．将新细胞和老细胞分开培养，观察两种细胞的存活时间 C．将新细胞与老细胞融合成杂种细胞，观察杂种细胞的存活时间 D．将新细胞和老细胞的核分别移植到去核的老细胞和新细胞中，比较两组重组细胞的存活时间 解题分析　要研究决定细胞衰老的是细胞核还是细胞质，可设计以下实验方案：(1)将新细胞的去核细胞质与老细胞的细胞核融合，观察重组细胞的存活时间；(2)再将老细胞的去核细胞质与新细胞的细胞核融合，观察重组细胞的存活时间。若(1)组融合后的细胞存活时间大于(2)组，则说明决定细胞衰老的是细胞质；若(1)组融合后的细胞存活时间小于(2)组，则说明决定细胞衰老的是细胞核。D正确。 答案　D 知识拓展 1．细胞核的功能 (1)细胞核是遗传的控制中心。细胞核内有DNA，DNA储存着遗传信息，在细胞分裂时，DNA由亲代细胞精确地传递给子代细胞，控制子代细胞的遗传等。 (2)细胞核是细胞代谢的控制中心。细胞核通过控制酶和蛋白质的合成，进而控制细胞代谢和生物性状。 2．细胞核与细胞质的关系 (1)细胞核是细胞代谢的控制中心，没有细胞核的细胞寿命较短。如：哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核。 (2)细胞质为细胞核提供物质和能量，是细胞进行生命活动的主要场所，没有细胞质的细胞寿命也较短。如：精子中的细胞质很少。 (3)细胞质和细胞核是相互依存、不可分割的，细胞是一个统一整体，细胞结构保持完整性是细胞进行各项生命活动的前提。 知识点三　尝试制作真核细胞的结构模型 1．概念：建立模型是人们根据某一目的，抓住对象的本质特征，将复杂的、微观的现象或事物构建成抽象的、概括性的描述，是对研究对象简洁的表述。 2．类型：主要包括数学模型、概念模型、物理模型(以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征)等。 3．制作真核细胞的三维结构模型流程 了解各细胞器之间以及细胞器与细胞的比例，了解细胞器在细胞内位置 ↓ 确定使用的材料用具 ↓ 确定制作模型的实施过程和具体分工 ↓ 完成模型的制作 ↓ 检查、修补存在的缺陷 ↓ 各小组对模型进行自评和他评 [例5]　以下关于物理模型的说法，正确的是(　) A．生物膜结构的流动镶嵌模型不属于物理模型 B．模型大小和实物必须相同 C．用空间形式与数量关系来描述认识对象的特征 D．以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征 答案　D 知识拓展 电镜下拍出的细胞亚显微结构的照片是真实的，不是物理模型。 课堂小结 笔记空间　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列关于染色质的叙述中，不正确的是(　) A．容易被碱性染料染色 B．主要成分是DNA和蛋白质 C．是细胞核中极细的丝状物 D．是核仁和核膜的主要构成物质 答案　D 解析　染色质是极细的丝状物，容易被碱性染料染成深色，主要由DNA和蛋白质组成，A、B、C正确；染色质与核膜、核仁等共同构成细胞核，D错误。 2．科学家将雌性黑鼠乳腺细胞核移入白鼠去核的卵细胞中，待发育成早期胚胎后移植入褐鼠的子宫，该褐鼠产下小鼠的体色和性别分别是(　) A．褐、雌 B．白、雄 C．黑、雌 D．黑、雄 答案　C 解析　细胞核控制细胞的代谢和遗传，所以生物体所表现出来的遗传性状大部分取决于细胞核。重组细胞的细胞核来自于雌性黑鼠。 3．2018年《Cell》期刊报道，中国科学院上海神经科学研究所利用体细胞核移植技术，克隆出两只长尾猕猴，取名为“中中”和“华华”，这一里程碑式的成果让世界瞩目。决定“中中”与“华华”的性状极为相似的物质存在于(　) A．细胞壁 B．细胞膜 C．细胞质 D．细胞核 答案　D 4．下列关于细胞核的叙述中，正确的是(　) A．细胞核是遗传信息库和遗传的控制中心，不是代谢的控制中心 B．真核细胞的核膜是一种双层生物膜，可将核内物质与细胞质分开 C．核基质中的酶在DNA复制，蛋白质合成等过程中发挥重要功能 D．鸟类、蛙的成熟的红细胞无细胞核，是制备细胞膜的理想材料 答案　B 解析　细胞核是遗传信息库，是遗传和代谢的控制中心，A错误；真核细胞的核膜是双层膜，可将核内物质与细胞质分开，B正确；鸟类和蛙的成熟红细胞有细胞核和具膜细胞器，不是制备细胞膜的理想材料，D错误。 5．某同学在学习了细胞结构这部分知识后，绘制了动物细胞的亚显微结构模式图，他所绘制的模式图是(　) A．数学模型 B．概念模型 C．物理模型 D．以上均不是 答案　C 6．图为真核细胞的部分结构示意图，请据图分析回答下列问题。 (1)细胞核是由[　]____、[　]____和核膜、核孔等构成的。 (2)细胞中大分子物质进出细胞核的通道是[　]____。 (3)核膜由____层膜组成，其外层膜与[　]____膜相连，从而加强了____与____在生命活动过程中的联系。 答案　(1)③　染色质　④　核仁 (2)②　核孔 (3)两　①　粗面内质网　细胞核　细胞质 解析　分析题图，其中标号分别表示：①粗面内质网、②核孔、③染色质、④核仁和⑤核膜。 知识点一　遗传物质主要储存在细胞核中 1．细胞核是遗传信息库，其行使遗传功能的结构是(　) A．核仁 B．染色质 C．核孔 D．核膜 答案　B 2．真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关。以下细胞核孔数目最少的是(　) A．胰岛细胞 B．口腔唾液腺细胞 C．受精卵 D．口腔上皮细胞 答案　D 解析　根据题意，细胞核孔数目多新陈代谢旺盛，胰岛细胞可以分泌激素，代谢水平较高，所以核孔数量较多，A不符合题意；口腔唾液腺细胞要分泌唾液，内含唾液淀粉酶，代谢水平较高，所以核孔数量较多，B不符合题意；受精卵代谢水平较高，核孔数目较多，C不符合题意；口腔上皮细胞为高度分化的细胞，分泌活动不剧烈，代谢水平不高，所以口腔上皮细胞核孔数目最少，D符合题意。 3．观察如图所示的模式图。下列叙述错误的是(　) A．此图是真核细胞的细胞核结构模式图 B．图中②为核仁，与核糖体的形成有关 C．图中①为染色质，与染色体成分相同 D．图中④为核孔，是细胞内和细胞外物质交换的通道 答案　D 解析　图中④为核孔，通过该结构可实现核质之间的物质交换，D错误。 4．下列关于细胞核的叙述中，不正确的是(　) A．染色质主要由核DNA和蛋白质组成 B．核仁的大小、核孔的数目随生物种类不同而不同 C．核膜是双层膜，可直接与内质网、细胞膜相连 D．核基质为细胞核提供支架，与染色体装配密切相关 答案　C 解析　染色质主要由核DNA和蛋白质组成，其中DNA上有遗传信息，A正确；核仁的大小、核孔的数目随生物种类、细胞的种类不同而不同，一般情况下，细胞代谢越旺盛，核仁越大，核孔数目越多，B正确；核膜不能直接与细胞膜相连，C错误；核基质是细胞核内以蛋白质为主的网络结构，核基质为细胞核提供支架，也是多种酶的结合位点，与核内遗传物质的复制、染色体的装配等生理活动密切相关，D正确。 知识点二　细胞核控制细胞的遗传和代谢 5．细胞核的主要功能(　) A．进行代谢 B．合成蛋白质 C．储存营养物质 D．遗传和代谢的控制中心 答案　D 6．科学家用显微技术去掉变形虫的细胞核，发现其代谢减弱，运动停止；当重新移入细胞核后，变形虫又能够恢复生命活动。下列实验结论中最科学的是(　) A．没有细胞核的细胞不能生存 B．细胞核是遗传物质储存和复制的场所 C．细胞核是细胞遗传特性的控制中心 D．细胞核在细胞生命活动中起决定性作用 答案　D 解析　由题意可知，本实验的自变量是细胞核的有无，因变量是变形虫的代谢情况，无核的细胞代谢减弱，重新移入细胞核后，可恢复生命活动，由此说明细胞的代谢活动与细胞核有密切关系，体现了细胞核是代谢活动的控制中心。A、B、C三项叙述是正确的，但与本题实验验证的结论不符。故选D。 7．伞藻是一种能进行光合作用的单细胞绿藻，由伞帽、伞柄和假根三部分构成，细胞核在假根内。科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做嫁接和核移植实验(如下图)。下列相关叙述错误的是(　) A．图2中移去细胞核的甲伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止 B．图2中③与图1中①的帽形相同，都是菊花形帽 C．图1中①、②的帽形随嫁接的伞柄而改变 D．上述实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关 答案　C 解析　细胞核是细胞遗传和代谢活动的控制中心，故移去细胞核的甲伞藻的生命活动逐渐减缓直至停止，A正确；图2中的③与图1中的①的细胞核相同，故两者都是菊花形帽，B正确；图1中①②嫁接的是伞柄(属于细胞的细胞质部分)故不会引起帽形的改变，C错误；题中嫁接实验及核移植实验可说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关，D正确。 知识点三　尝试制作真核细胞的结构模型 8．下列关于模型的说法错误的是(　) A．模型包括物理模型、概念模型、数学模型等 B．设计并制作细胞膜的流动镶嵌模型时，科学性、准确性比美观与否更重要 C．建立模型是对研究对象简洁的表述 D．细胞膜的电镜照片能直观地表达认识对象的特征，属于物理模型 答案　D 解析　细胞膜的电镜照片是实物照片，不属于物理模型，D错误。 9．为了研究细胞核的作用，一位生物学家研究了100个细胞，他把每个细胞都分成含有细胞核和不含细胞核两个部分，然后把这些细胞放在同样的条件下培养，结果如表，下列有关叙述错误的是(　) 时间/天 1 2 3 4 5 6 细胞无核部分的存活个数 81 62 20 0 0 0 细胞有核部分的存活个数 79 78 77 74 67 65 A．可以证明细胞核在细胞生命活动中有着极其重要的作用 B．表中数据说明细胞核与细胞质相互依存、相互制约 C．有核部分的细胞个别死亡最可能是由人为伤害或自然死亡等因素造成的 D．本实验选用100个细胞使实验偶然性小，实验数据较可靠 答案　B 解析　分析表格中信息知，细胞无核部分的存活个数到第4天为0，而细胞有核部分的存活个数到第6天仍有65个，说明细胞核在细胞生命活动中有着极其重要的作用，A正确；该实验不能证明细胞核与细胞质相互依存的关系，B错误；有核部分的细胞个别死亡有可能是由人为伤害或自然凋亡造成的，C正确；该实验选用100个细胞，实验材料较多，排除偶然因素对实验结果造成的干扰，实验数据比较可靠，D正确。 10．核孔并不是一个简单的孔洞，而是一个复杂的结构，称为核孔复合体，主要由蛋白质构成。如图表示物质通过核孔复合体的输入和输出过程。有关说法正确的是(　) A．不同类型的细胞中核孔数量都相同 B．离子和小分子物质都不能通过核孔 C．大分子物质进出核孔需要能量驱动 D．蛋白质、核酸都能通过核孔进出细胞核 答案　C 解析　核孔数量与细胞新陈代谢强度有关，A错误；通过核孔的运输具有选择性，部分离子和小分子物质可通过核孔，B错误；大分子物质进出核孔需要能量的驱动，C正确；DNA不能通过核孔进出细胞核，D错误。 11．如图为细胞核及其周围部分结构示意图。请据图回答问题(在[　]中填标号，____上填相应名称)： (1)只有在____细胞中，使用____显微镜才可以看到此图所表示的结构。 (2)[3]主要由____和____组成，前者通过[　]____进入细胞核内。[3]中还含有少量____，三者中作为遗传物质的是____。 (3)图片中可见[1]____和[　]____连通，[　]____是大分子物质进出细胞核的通道，从而加强了____和____在生命系统中的联系。 答案　(1)真核　电子 (2)蛋白质　DNA(顺序不能颠倒)　2　核孔　RNA　DNA (3)内质网　5　核膜　2　核孔　细胞质　细胞核(后两空顺序可颠倒) 解析　根据题意和图示分析可知：图中1是内质网、2是核孔、3是染色质、4是核仁、5是核膜。明确知识点，梳理相关的基础知识，分析题图，结合问题的具体提示综合作答。 12．蛙的受精卵具有活跃的DNA合成能力，而脑组织则不能分裂。科学家进行了如图所示的核移植实验，请分析回答下列问题： (1)蛙的受精卵中DNA合成所需的酶(化学本质为蛋白质)是在细胞质中的____上合成的，并通过____进入细胞核中；除此之外，细胞质还为细胞核代谢提供所需的______等。 (2)脑细胞无核部分仍能够生活一段时间，但最终死亡的原因是________________________________________________________________________。 (3)单独的细胞核不能生存的原因是__________。 (4)本实验证明：__________________________________________________________。 答案　(1)核糖体　核孔　原料、能量 (2)失去细胞核的控制，细胞质无法形成新的物质和能量 (3)无物质和能量的供应 (4)细胞质和细胞核是相互依存的统一整体 解析　(1)DNA合成所需的酶的化学本质是蛋白质，蛋白质合成的场所是细胞质中的核糖体，合成后通过核孔进入细胞核内参与催化DNA的合成，此外细胞质还为细胞核提供脱氧核苷酸和能量等。 (2)脑细胞无核部分仍能生活一段时间，原因是原有的物质和能量还起作用，但最终会死亡，因为失去了细胞核的控制，细胞质无法形成新的物质和能量。 学科网（北京）股份有限公司 $$