2025届高三生物一轮复习课件第4讲 细胞的结构和物质运输—细胞核

第4讲 细胞的结构和物质运输 ——细胞核 lotus 细胞核的数量 高等植物成熟的筛管细胞 哺乳动物成熟的红细胞 草履虫等纤毛纲的原生动物 脊椎动物的骨骼肌细胞 绝大多数真核细胞 原核细胞 细胞核 的数量 2个 多个 0个 1个 一 细胞核的功能 二 01 实验设计 返回导航 3 细胞核功能的实验探究 美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制 ①黑白美西螈核移植实验 ②蝾螈受精卵横缢实验 细胞核 ③变形虫切割实验 细胞核 ④伞藻嫁接与核移植实验 柄 帽 假根 细胞核 假根中其他物质 细胞核 第一组实验有相互对照 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 结论： 1、细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心 2、细胞核和细胞质是相互存依，不可分隔 生物体性状的遗传是由细胞核控制的 细胞核控制着细胞的分裂、分化 细胞核是细胞生命活动的控制中心 生物体形态结构的建成主要与细胞核有关 8 3.伞藻是一种大型的单细胞绿藻，其结构 可分为伞帽、伞柄和假根三部分，其细胞 核位于伞柄基部的假根中。某同学观察到 不同种类的伞藻帽形结构不同，为研究伞 藻帽形是否由其细胞核决定，该同学设计 A.选择伞藻的原因之一是伞藻是大型单细胞生物，易操作 B.该同学作出的假设可以是“伞藻的帽形由细胞核决定” C.该实验设计能得出“伞藻的帽形由细胞核决定”的结论 D.该实验设置了对照实验 了如下实验流程，下列相关叙述错误的是 ( ) √ 例题1 解析：选C。伞藻是大型单细胞生物，易操作，且性状容易区分，A正确； 为研究伞藻帽形是否由其细胞核决定，该同学作出的假设可以是伞藻的帽形 由细胞核决定”，B正确；由该实验只能推断伞藻的帽形与假根有关， 并不能得出“伞藻的帽形由细胞核决定”的结论，要得到该结论，还需增加 细胞核移植实验，C错误；均为实验组，互为对照，D对 返回导航 9 细胞核的结构 三 返回导航 10 1、核膜 双层膜（把细胞质与核内物质分开） 核膜上有小孔——核孔 外膜与内质网相连，衰老细胞核膜内折 核膜上附有大量的、多种酶，也有核糖体 离子、较小的分子通过核膜进出细胞核 2、核孔 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 _______物质_______进出的通道 大分子 选择性 与某种RNA与核糖体 的形成有关 在细胞分裂的过程中 周期性的消失与重建 3、核仁 4、染色质 内膜 外膜 细胞周期中核膜周期性的消失与重现 前期 末期 (逐渐消失) (重新形成) 间期 2、核孔 核孔 核外膜 1.核膜、核孔具有选择性，大小可调节。 2.核孔既可运输小分子(不消耗能量)， 也可以运输大分子(消耗能量)。 3.代谢旺盛的细胞核孔数量较多。 核孔的数量、核仁大小与细胞代谢有关 亲核蛋白 核糖体蛋白 染色质蛋白(组蛋白) DNA聚合酶、RNA聚合酶 核内膜 核糖体蛋白 前体rRNA 核仁外rRNA rDNA 核仁外DNA：rDNA(rRNA的编码基因) mRNA 核仁 3、核仁与核糖体的形成有关 核孔 大亚基 小亚基 核仁是一个没有膜包围的多种大分子集合体 核糖体亚基 (rRNA+蛋白质) 成熟rRNA 核仁不是遗传物质的储存场所。 核膜：基因表达的时空隔离 加工 真核生物：先转录后翻译 原核生物：边转录边翻译 线粒体和叶绿体基因 也是边转录边翻译 主要成分 形态： 染色质是极细的丝状物，因容易被碱性染料染成深色而得名。 ①组成染色质的蛋白质主要是组蛋白，组蛋白发生甲基化、乙酰化等 修饰(表观遗传的手段)也会影响基因的表达。 DNA 蛋白质 ②组成染色质的DNA是线状的DNA，具有端粒。 ③染色质是真核生物遗传物质的主要载体。 甲紫溶液 醋酸洋红液 4、染色质 总结：细胞核的结构与功能 细胞核的功能 遗传 信息库 控制细胞的代谢 作为 控制细胞的遗传 DNA复制 转录翻译 染色质 核仁 核膜 (核孔) 细胞核的结构 染色质中的DNA上储存着遗传信息，随细胞分裂，遗传信息从亲代细胞传给子代细胞。 染色质中的DNA上储存着遗传信息，遗传信息就像细胞生命活动的”蓝图”，细胞依据这个蓝图，进行物质合成、能量转化和信息交流。 补充：核质依存 细胞质为细胞核提供必要的养料和能量 细胞核指导细胞质进行各项生命活动 没有细胞质的细胞核缺少养料能量供应，很快死亡 去核的细胞质因为还存在先前由核指导合成的各项物质，还可以短期生存，耗光后才死亡 细胞结构完整性 细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧； 各组分之间分工合作成为一个统一的整体， 使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。 细胞是几十亿年进化的产物，是生物与环境长期相互作用的结果。 细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位。 例题2 核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，是核内外物质转运的通道，结构如 图甲所示。核孔复合体具有双功能和双向性，双功能表现在两种运输方式，即被动运输（离子和水分子 等小分子物质）与主动运输（大分子物质）；双向性表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导 等 的出核运输。图乙为核孔控制物质进出细胞核的示意图。 ［情境命题点思考］ 解旋酶、聚合酶、聚合酶、染色体的组蛋白等 （1）举例说出入核运输的蛋白质： ____________________ （2）核孔复合体能够识别已经加工成熟的 并将其运出核孔，前体 （未经加工剪接的 ）不能运出核孔，这体现了核孔_______ ______（填特点）。核孔复合体能够识别相应的物质信号，可推测核孔复 合体上存在________________。 特异性受体蛋白 选择透过性 1.（2021·河北选择考）关于细胞核的叙述，错误的是( ) A.有丝分裂过程中，核膜和核仁周期性地消失和重现 B.蛋白质合成活跃的细胞，核仁代谢活动旺盛 C.许多对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质合成，经核孔进入细胞核 D.细胞质中的 均在细胞核合成，经核孔输出 √ 例题3 解析：选D。有丝分裂过程中核膜和核仁在前期消失，在末期重现，故在 有丝分裂过程中核膜和核仁周期性地消失和重现，A正确；核糖体是蛋白 质合成的场所，真核细胞中核糖体的形成和核仁有关，因此蛋白质合成活 跃的细胞中核仁代谢活动旺盛，B正确；蛋白质在细胞质中的核糖体上合 成，而基因表达中转录的场所主要为细胞核，对基因表达中的转录有调控 作用的蛋白质在细胞质中合成，经核孔进入细胞核起调控作用，C正确； 细胞质中的 大部分是在细胞核中转录产生的，但是细胞质中的线粒体 和叶绿体中的也能通过转录过程合成少量的 ，D错误。 返回导航 22 对细胞核认识的四个误区 （1）并不是所有物质都能进出核孔。如细胞核中的<m></m>不能通过核孔进 入细胞质。 （2）核仁参与<m></m>的合成及核糖体的形成,细胞核中的遗传物质主要分布 于染色体（染色质）上。 （3）误认为核孔的数量和核仁的大小是固定的。核孔的数量、核仁的大 小与细胞代谢活动的强弱有关,如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞,其核 孔数量多,核仁较大。 （4）细胞核并非细胞代谢的中心，细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞 代谢的中心是细胞质。 返回导航 23 （2025·广东八校高三联考）施一公团队解析了来自非洲爪蟾核孔复合 物 的近原子分辨率结构，取得了突破性进展。通过电镜观察到 附着并稳定融合在与细胞核核膜高度弯曲的部分上。下列叙述正确的是 ( ) A.细胞核是细胞遗传和代谢的中心，是遗传信息库 B.核膜的外膜常附着核糖体且与内质网连在一起 C.核仁与 的合成有关，核糖体的形成离不开核仁 D.保证了细胞核与细胞质间的蛋白质、、 等大分子物质的进出 √ 例题4 解析：选B。细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，是遗传信息库，A错误； 核膜为双层膜结构，核膜的外膜常附着核糖体且与内质网连在一起，B正 确；核仁与 的合成以及核糖体的形成有关，但原核生物无核仁也可以 合成核糖体，说明核糖体的形成并非离不开核仁，C错误；核孔复合物 是蛋白质、等大分子物质进出细胞核的通道，而 不能通过， D错误。 返回导航 24 2.（2025·佛山高三联考）将变形虫培养在含有 标记的胆碱（一种构成磷 脂的成分）的培养基中。一段时间后,将带有放射性标记的变形虫的细胞核 取出,移植到未标记的去核变形虫中,追踪观察一个细胞周期,发现原有的放 射性标记平均分配到了子细胞的核膜上。下列叙述正确的是( ) A.细胞核供体变形虫中含有放射性标记的结构只有细胞核 B.在重组变形虫细胞分裂的中期、后期检测不到放射性 C.在前期核膜消失后,其结构成分磷脂分子也会被分解 D.该实验证明母细胞解体的核膜参与了子细胞核膜的重建 √ 例题5 解析：选D。 标记的胆碱是一种构成磷脂的成分,则供体变形虫细胞中所 有的膜结构都含有放射性标记,A错误;虽然细胞分裂前期核膜逐渐消失,但 是其结构成分磷脂分子不会被分解,核膜的成分没有消失,所以在重组变形 虫细胞分裂的中期、后期能检测到放射性,B、C错误;根据题干“将带有放射 性标记的变形虫的细胞核取出,移植到未标记的去核变形虫中,追踪观察一 个细胞周期,发现原有的放射性标记平均分配到了子细胞的核膜上”可推测, 母细胞解体的核膜参与了子细胞核膜的重建,D正确。 返回导航 25 2.（2022·广东选择考）拟南芥 蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助 转移。与野生型相比,推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多 分布于( ) A.细胞核 B.细胞质 C.高尔基体 D.细胞膜 解析：选A。的合成主要发生在细胞核中,由题干可知拟南芥 蛋 白定位于细胞核孔结构,功能是协助转移,据此可推测 蛋白功能 缺失的突变型细胞中转移受阻,导致 滞留在细胞核中,故选A。 √ 例题6 3.（2020·天津）完整的核糖体 由大、小两个亚基组成。如图为真核 细胞核糖体大、小亚基的合成、装配 及运输过程示意图,相关叙述正确的 是( ) A.如图所示过程可发生在有丝分裂中期 B.细胞的遗传信息主要储存于 中 C.核仁是合成 和核糖体蛋白的场所 D.核糖体亚基在细胞核中装配完成后由核孔运出 √ 例题7 解析：选D。有丝分裂中期无核膜和核仁,A错误;细胞的遗传信息储存于 分子中,而不是主要储存于核仁中的 中,B错误;据题图可知,核仁是 合成 的场所,但核糖体蛋白的合成场所是细胞质中的核糖体,C错误;据 题图分析可知,核糖体亚基的组装部位是细胞核,核孔是细胞核和细胞质之 间大分子物质交换的通道,核糖体亚基装配完成后由核孔运出,D正确。 返回导航 27 1．(2024·深圳模拟)伞藻是一种单细胞绿藻，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，如图所示。下列相关叙述正确的是 A．图1中①②的帽形因伞柄嫁接实验而改变 B．图1实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关 C．图1中①与图2中③的帽形相同，都是伞形帽 D．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 例题8 图1说明伞藻的帽形与嫁接哪种伞柄无直接关系，而与假根有关，故图1中①②的帽形不会因伞柄嫁接实验而改变，①还是菊花形帽，②还是伞形帽，A错误；图1实验只能说明伞帽的形状与伞藻的假根有关，假根中还含有细胞质部分，B错误；图2中的③与图1中①的帽形相同，都是菊花形帽，C错误；细胞核和细胞质是相互依存的关系，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，D正确。 D D A．主要由DNA和蛋白质组成的①只存在于细胞核中 B．核膜及各种细胞器膜的基本结构都与②相似 C．③的主要成分是多糖，也含有多种蛋白质 D．植物细胞必须具备①、②和③才能存活 例题9 (2023·江苏卷)植物细胞及其部分结构如图所示。下列相关叙述错误 的是 ①是染色质，是由DNA和蛋白质组成的，只存在于植物细胞的细胞核中，A正确；②是细胞膜，主要由磷脂双分子层构成，核膜和细胞器膜的基本结构和细胞膜相似，但各种膜上的蛋白质等成分有差异，功能也各不相同，B正确； ③是细胞壁，主要成分是纤维素和果胶，其中纤维素是多糖，此外细胞壁含多种蛋白质，C正确； 部分植物细胞并没有细胞核，即并不具有①染色质，也可以成活，例如植物的筛管细胞，D错误。 4．亲核蛋白是指在细胞质中合成后转运到细胞核内发挥功能的一类蛋白质。 图表示亲核蛋白的靶向输送过程，靶向输送的蛋白质结构中存在信号序列(NLS)， 可引导蛋白质转移到细胞的适当部位。下列叙述正确的是 A．真核细胞中的呼吸氧化酶具有NLS氨基酸序列 B．亲核蛋白通过核孔复合物进入细胞不需要消耗能量 C．核输入因子运输亲核蛋白后因结构改变不能再利用 D．NLS氨基酸序列功能缺陷的亲核蛋白会在细胞质中积累 例题10 D 亲核蛋白是细胞质中合成后转运到细胞核内发挥功能的一类蛋白质，呼吸氧化酶是在细胞质发挥作用，A错；亲核蛋白通过核孔复合物进入细胞需要GTP水解释放的能量，B亲核蛋白在信号序列的引导下，并且需要核输入因子的结合才能通过核孔进入细胞核中，此后亲核蛋白与核输入因子脱离，核输入因子可重新被利用，C错误；NLS中氨基酸序列功能缺陷会导致亲核蛋白不能进入细胞核，从而使其在细胞质内积累，D正确。 核被膜为双层膜，A错误；核被膜上有核孔复合体，可调控核内外的物质交换，B正确；核仁是细胞核中呈圆形或椭圆形的结构，与核糖体的形成有关，C错误；染色质由DNA和蛋白质组成，D错误。 (2022·浙江6月选考)下列关于细胞核结构与功能的叙述，正确的是 A．核被膜为单层膜，有利于核内环境的相对稳定 B．核被膜上有核孔复合体，可调控核内外的物质交换 C．核仁是核内的圆形结构，主要与mRNA的合成有关 D．染色质由RNA和蛋白质组成，是遗传物质的主要载体 B 例题11 A√ (2022·海南卷)肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一。研究表明，Cofilin-1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。Cofilin-1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Cofilin-1的基因不表达可导致细胞核变形 C．Cofilin-1缺失可导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力 D．Cofilin-1缺失会影响细胞核控制细胞代谢的能力 例题12 核孔具有选择透过性，肌动蛋白不能通过核孔自由进出细胞核，肌动蛋白进入细胞核需要Cofilin-1的介导，A错；编码Cofilin-1的基因不表达，Cofilin-1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，B对；Cofilin-1缺失可导致肌动蛋白不能进入细胞核，从而引起细胞核变形，可能会导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力，C对；Cofilin-1缺失会导致染色质功能异常，染色质上含有控制细胞代谢的基因，从而影响细胞核控制细胞代谢的能力，D正确。 ［经典·基础·诊断］ （1）（2023·湖南T2）核仁含有、 和蛋白质等组分，与核糖体的 形成有关。( ) √ （2）（2022·浙江T15）核膜为单层膜，有利于核内环境的相对稳定。( ) × （3）核孔是核与质之间物质运输的通道。( ) √ （4）（2022·浙江T15）染色质由 和蛋白质组成，是遗传物质的主要载 体。( ) × （5）（2021·河北T1）颤藻（颤蓝细菌）、伞藻和小球藻都有细胞核。 ( ) × （6）细胞核是遗传信息转录和翻译的场所。( ) × 链接高考 返回导航 33 拓展：子细胞的核膜来源于旧核膜碎片还是来自其他膜结构？ 实验设计： 第1步：将变形虫培养在含有3H-胆碱(磷脂的组成成分)的培养基中， 变形虫的核膜被3H标记。 第2步：将带有放射性标记的核取出，移植到正常的去核变形虫中 第3步：测量子代变形虫核膜的放射性。 实验结果：亲代变形虫核膜的放射性平均分配到子代变形虫的核膜中。 实验结论：子细胞的核膜来源于旧核膜碎片的重新组装。 $$