第3章 第3节 细胞核的结构和功能（Word教参）-【优化指导】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019 不定项版）

第3节　细胞核的结构和功能 课时目标 1.运用结构与功能观，阐述细胞核是细胞生命系统的控制中心。(生命观念) 2．运用模型与建模法，制作真核细胞的三维结构模型。(科学思维) 3．通过对细胞核功能的实验分析，掌握实验设计及方案实施过程。(科学探究) 一、细胞核的功能 1．探究细胞核功能的实验 (1)美西螈核移植实验 ①过程 ②结论：美西螈皮肤颜色是由细胞核控制的。 (2)蝾螈受精卵横缢实验 ①过程 ②结论：蝾螈细胞的分裂、分化受细胞核控制。 (3)变形虫切割实验 ①过程 ②结论：变形虫的生长、分裂、应激性等受细胞核控制。 (4)伞藻嫁接与核移植实验 ①过程 a．图1伞藻嫁接后，伞藻①和伞藻②帽的形状分别为菊花形和伞形。 b．图2伞藻核移植后，伞藻③帽的形状为菊花形。 ②结论：伞藻帽的形状是由细胞核控制的。 2．细胞核的功能 细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。 二、细胞核的结构 1．细胞核的结构 2．染色质与染色体的关系：同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。 3．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作的一种简化的概括性的描述。 (2)类型：物理模型、概念模型、数学模型等。 ◆名师点睛 1．细胞代谢的主要场所是细胞质，细胞核是细胞代谢的控制中心。 2．核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，但并不是说核糖体是在核仁中形成的。 ◆视野拓展 植物细胞核提取试剂盒 　植物细胞核提取试剂盒适用于从各种植物细胞和各种实体植物组织，如叶片、根、种子等植物组织中提取细胞核。提取过程简单方便，制备的核纯度高。可以用于功能研究，也可以用于提取核蛋白。 ◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”) 1．除了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，真核细胞都有一个细胞核。 (　　×　　) 提示：除了没有细胞核的真核细胞，有的真核细胞有一个细胞核，有的真核细胞具有2个或多个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中有多个细胞核。 2．某些细胞无细胞核，说明细胞核不是细胞进行生命活动所必需的。 (　　×　　) 提示：细胞核是生命活动的控制中心。 3．物质通过核孔进出细胞核时，对物质没有选择性。 (　　×　　) 提示：核孔对物质的进出具有选择性，如细胞核中的DNA无法通过核孔进入细胞质。 4．染色体和染色质只是形态不同，而成分完全相同。 (　　√　　) 5．蓝细菌无细胞核，也无核糖体。 (　　×　　) 提示：蓝细菌无细胞核，但有核糖体。 ◆思维启迪 1．真核细胞是否都有细胞核？ 提示：不是。高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核。 2．蛋白质的合成需要RNA的指导，而RNA是在细胞核中合成后进入细胞质的，那么蛋白质合成旺盛的细胞，核孔的数量会如何变化？ 提示：核孔数量增多。 任务一__探究细胞核功能的实验 1．美西螈核移植实验缺少对照实验，该如何设置？ 答案：将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈的去核卵细胞中。 2．试分析蝾螈受精卵横缢实验中的对照原则。 答案：有核一半和无核一半形成对照实验；同时无核的一半，先无核观察再移植核后观察，形成自身的前后对照。 3．伞藻嫁接实验能否说明伞帽的形成完全是细胞核的作用？ 答案：不能。因为假根里面也有细胞质，不能排除细胞质的影响。 1．细胞核的功能 2．细胞核与细胞质的关系 类型 存活时间 原因分析 单独的细胞核 很快死亡 缺乏细胞质提供的营养和能量 单独的细胞质 存活一段时间后死亡 细胞质中由细胞核控制合成的物质在一段时间内仍可发挥作用 细胞核 ＋ 细胞质 正常生活 细胞核与细胞质是相互依存的统一整体 (1)没有细胞核的真核细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物成熟的红细胞。人工去核的细胞一般不能存活太久。 (2)细胞只有保持结构的完整性才能正常进行各项生命活动。 1．(2025·临沂高一检测)科学家将甲羊的乳腺细胞核植入乙羊的去核卵细胞中构建重组细胞，由其发育成的小羊与甲羊性状几乎一致，这说明细胞中遗传的控制中心是 (　　) A．细胞膜 B．细胞质 C．细胞壁 D．细胞核 D　解析：分析题意，重组细胞的细胞核来自甲羊，细胞质来自乙羊，重组细胞发育成的小羊与甲羊性状几乎一致，说明细胞中遗传的控制中心是细胞核，D正确。 2．有人把变形虫的核取出，观察无核变形虫短期的一系列生理变化特点后，预测出a～d四个现象，并提出相应的推测理由①～④。下列预测现象和推测理由均正确的组合是 (　　) 预测现象： a．失去核的变形虫，虽然停止伸出伪足，但几天后核将再生，能正常活动 b．失去核的变形虫，细胞质功能逐渐衰退，几天后将死亡 c．失去核的变形虫，虽将会反复进行数次分裂，但结果还是死亡 d．失去核的变形虫，细胞质活动反而暂时提高，因此细胞分裂将更加旺盛 推测理由： ①核能抑制细胞的过度分裂 ②没有核的细胞也具备分裂的能力 ③失去核就失去了细胞代谢的控制中心 ④许多生物结构都有再生能力，核也能再生 A．a～④ B．b～③ C．c～② D．d～① [答题指导] B　解析：失去核的变形虫，能暂时伸出伪足，但细胞核不会再生，细胞会死亡，预测现象和推测理由都错误，A错误；失去核的变形虫，细胞质功能逐渐衰退，几天后将死亡，原因是如果没有核，就失去了细胞代谢的控制中心，预测现象和推测理由都正确，B正确；失去核的变形虫不进行细胞分裂，没有核的细胞不具备分裂的能力，预测现象和推测理由都错误，C错误；失去核的变形虫，细胞质短时间内可以持续其生命活动，没有细胞核的细胞不能进行分裂，预测现象和推测理由都错误，D错误。 任务二__细胞核的结构 下图为细胞核的结构模式图。 [问题探究] 1．图中各序号代表的结构： ①__________；②__________；③__________； ④__________；⑤__________。 答案：核膜　核仁　染色质　核孔　内质网 2．小分子物质和大分子物质主要通过图中哪种结构进出细胞核？ 答案：小分子物质主要通过①核膜进出细胞核，大分子物质主要通过④核孔进出细胞核。 3．代谢旺盛的细胞中，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？ 答案：代谢旺盛的细胞，往往核仁较大，核孔数量多。 1．核膜 (1)主要成分：脂质和蛋白质。 (2)结构：核膜是双层膜结构，外膜上附着许多核糖体，常与内质网膜相连，核膜不是完全连续的，其上有核孔。 (3)功能 ①起屏障作用，把核内物质(主要是DNA)与细胞质分隔开。 ②控制细胞核与细胞质之间的信息交流与物质交换。小分子、离子等物质主要通过核膜进出，大分子物质主要通过核孔进出。 ③化学反应的场所之一，核膜上有酶附着，利于多种化学反应的进行。 2．核仁 (1)核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。 (2)蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁较大。 3．染色质与染色体 (1)染色质与染色体的比较 项目 染色质 染色体 不同点 存在时期 分裂即将结束时 分裂时 形态 极细的丝状物 呈圆柱状或杆状 相同点 成分 主要是DNA和蛋白质 特性 易被碱性染料染成深色 功能 遗传物质的主要载体 , (2)染色质与染色体的关系 同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。两者的转化关系： (不定项) (2025·沈阳高一检测)细胞核具有控制细胞的代谢和遗传的功能，是与其结构分不开的。核纤层起支架作用，维持细胞核的轮廓，核孔复合体控制物质通过核孔进出细胞核，如图所示。下列说法正确的是 (　　) A．粗面内质网与核膜相连，核膜为核糖体提供了附着位点 B．核孔复合体可介导蛋白质的入核运输以及RNA等物质的出核运输，所以核孔复合体的存在可以说明核膜具有选择透过性 C．推测核纤层与细胞核的解体和重建密切相关 D．细胞中核糖体的形成都与核仁有关 ABC　解析：由图可知，粗面内质网与外核膜相连，粗面内质网和外核膜上均有核糖体，因此核膜也为核糖体提供了附着位点，A正确。核孔复合体位于核膜的核孔，能够控制大分子进出细胞核，是核质之间物质运输和信息传递的通道；核孔复合体可介导蛋白质的入核运输以及RNA等物质的出核运输，故核孔复合体的存在可以说明核膜具有选择透过性，B正确。图中核纤层起支架作用，推测核纤层与细胞核的解体和重建密切相关，C正确。真核细胞中核糖体的形成与核仁有关，原核细胞中没有核仁，因而其核糖体的形成与核仁无关，D错误。 细胞核与细胞质之间的物质交流——科学探究 为研究细胞核与细胞质之间的物质交流，科学家利用变形虫做了如下实验： ①将正常生活而没有分裂的变形虫(单细胞动物)随机均分为三组，每组有若干变形虫。A组用含32P标记的尿嘧啶核苷酸的食物饲喂变形虫；B组将变形虫的细胞核去掉；C组不做处理。 ②用放射自显影技术检测到A组每只变形虫的细胞核中出现放射性后，将细胞核移植到B、C两组的变形虫细胞内。 ③一段时间后检测B、C两组的放射性，结果如下图。 设计1：考查知识的迁移与运用能力 (1)研究发现，A组每只变形虫的细胞核中出现大分子物质X，且具有放射性，物质X最可能是____________(填中文名称)，每组设置多只变形虫的目的是_______________________ ______________________________________________________________。 设计2：考查科学思维 (2)下列关于该实验的叙述，正确的是 (　　) A．实验结果B组细胞质比C组细胞质放射性强的原因是细胞核大 B．放射性元素标记的核苷酸会进入细胞核，标记上所有的核酸分子 C．C组细胞质具有放射性的原因是细胞膜吸收了含32P标记的尿嘧啶核苷酸 D．物质X可能在细胞核中合成，原料有放射性，从而核有放射性 设计3：考查问题解决能力与科学探究 (3)据图完善表格内容(B组检测内容为B组细胞质、C组检测内容为C组自身细胞核和C组细胞质)。 组别 检测结果 结论 B 细胞质中出现放射性 ①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ C ②自身细胞核中________________ ③细胞质中____________________ 物质X不能从细胞质进入细胞核 答案：(1)核糖核酸　排除偶然性，减小实验误差 (2)D (3)①物质X能从细胞核进入细胞质　②不出现放射性　③出现放射性 解析：(1)尿嘧啶核苷酸是合成RNA的原料，大分子物质X具有放射性，最可能是RNA，即核糖核酸；每组设置多只变形虫的目的是排除偶然性，减小实验误差。(2)实验结果B组细胞质比C组细胞质放射性强的原因是在植入A组细胞核前，B组变形虫细胞内不含有细胞核，而C组变形虫细胞内原来含有细胞核，细胞会受到非放射性细胞核的影响，A错误；放射性元素标记的核苷酸会进入细胞核，标记上新合成的核糖核酸，B错误；C组细胞质具有放射性的原因是32P标记的尿嘧啶核苷酸作为原料合成RNA，RNA通过核孔进入细胞质，C错误；大分子物质X是RNA，RNA在细胞核中合成，合成原料有放射性，从而核有放射性，D正确。(3)经检测，B组细胞质中出现放射性，可得出结论：具有放射性的物质X能从细胞核进入细胞质。经检测C组自身细胞核中不出现放射性，C组细胞质中出现放射性，可得出结论：物质X不能从细胞质进入细胞核。 1．(2024·杭州高一检测)在大多数真核细胞中，遗传物质主要储存在 (　　) A．核膜 B．核仁 C．核孔 D．染色质 D　解析：在真核细胞中，DNA是遗传物质，遗传物质DNA主要储存在染色质中，D正确。 2．(2025·广州高一检测)核孔复合物(NPC)是细胞核的重要结构，某科研团队解析了来自非洲爪蟾NPC的近原子分辨率结构，通过电镜观察到 NPC“附着”并稳定融合在与细胞核膜高度弯曲的部分，下列叙述正确的是 (　　) A．细胞核是细胞的遗传和代谢中心 B．代谢旺盛的细胞NPC数量比较多 C．NPC保证了核质间蛋白质、DNA等大分子物质自由进出 D．附着NPC的核膜为单层膜结构，可与内质网膜直接联系 B　解析：细胞核是细胞的遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，细胞的代谢中心是细胞质基质，A错误；核孔复合物(NPC)与核质间物质交换和信息交流有关，代谢旺盛的细胞，核质间物质交换和信息交流频繁，NPC数量比较多，B正确；核孔具有选择透过性，DNA不能通过核孔进出细胞核，C错误；附着NPC的核膜是双层膜结构，核膜可与内质网膜直接联系，D错误。 3．伞藻是一种能进行光合作用的单细胞藻类，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1中②的帽形因嫁接伞柄而发生改变 B．图2中③与图1中①的伞帽都是菊花形 C．图2中去核的甲伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止 D．上述实验说明生物体形态结构的建成与细胞核有关 A　解析：图1中②的帽形不会因嫁接伞柄而发生改变，A错误；图2中③与图1中①的帽形相同，都是菊花形帽，B正确；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，C正确；上述实验说明生物体形态结构的建成与细胞核有关，D正确。 4．(不定项) (2025·常州高一检测)核纤层是由中间丝蛋白组成的正交纤维状网络结构，分布于核膜内侧，能维持细胞核正常的形状与大小。据图分析，下列叙述错误的是 (　　) A．核纤层的结构模式图属于物理模型，制作时美观是第一位的 B．染色质中的DNA通过结构①进入细胞质基质控制细胞的代谢 C．组成染色质的蛋白质直接在细胞核内合成，这体现了生命活动的高效性 D．不同细胞中的结构①数量不同，这体现了结构与功能相适应的生命观念 ABC　解析：图中模式图属于物理模型，制作时科学性是第一位的，美观其次，A错误；DNA不能进出细胞核，B错误；组成染色质的蛋白质是在细胞质中的核糖体上合成的，合成后由结构①核孔进入细胞核，C错误；代谢旺盛的细胞，核孔较多，这体现了结构与功能相适应的生命观念，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$