内容正文:
核心素养测评
八 细胞核的结构和功能
(25分钟 34分)
【基础过关练】
1.(2分)(2024·佛山模拟)将变形虫培养在含有3H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
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【解析】选D。3H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有放射性标记,A错误;虽然细胞分裂前期核膜逐渐消失,但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;根据题干信息“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。
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2.(2分)(2025·朔州模拟)核膜上有核孔,核孔构造复杂,与核纤层紧密结合,成为核孔复合体(NPC)。心房颤动(房颤)是临床上最常见并且危害严重的心律失常疾病,研究表明,其致病机制是核孔复合体的运输障碍。下列叙述错误的是( )
A.核膜为双层膜结构,由四层磷脂分子构成
B.核质之间频繁的物质交换和信息交流与NPC功能息息相关
C.心房颤动可能是部分mRNA通过NPC运出细胞核障碍而引起的
D.由NPC参与构成的细胞核是细胞遗传和代谢活动的中心
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【解析】选D。核膜为双层膜,由四层磷脂分子构成,A正确;核孔可以实现核质之间频繁的物质交换和信息交流,故核质之间频繁的物质交换和信息交流与NPC功能息息相关,B正确;心房颤动(房颤)的致病机制是NPC的运输障碍,可能导致部分mRNA不能运出细胞核,从而影响相关蛋白质的合成导致相应症状,C正确;由NPC参与构成的细胞核是细胞遗传和代谢活动的控制中心,细胞的代谢中心在细胞质,D错误。
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3.(2分)如图是马铃薯细胞局部的电镜照片,①~④均为细胞核的结构,对其描述错误的是( )
A.①是转录和翻译的场所
B.②是核与质之间物质运输的通道
C.③是核与质的界膜
D.④是与核糖体形成有关的场所
【解析】选A。①是染色质,细胞核是DNA复制和转录的主要场所,翻译的场所是核糖体,A错误;②是核孔,核孔是核与质之间物质运输的通道,具有选择性,B正确;③是核膜,是核与质的界膜,为细胞核提供了一个相对稳定的环境,C正确;④是核仁,真核细胞中核仁与核糖体的形成有关,D正确。
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【加固训练】
为探究细胞降解或修复细胞核中错误折叠蛋白的机制。研究者使细胞表达了一个融合蛋白L-G,该蛋白分布在细胞核中,其中L蛋白是受热胁迫易错误折叠的部分,G蛋白是能发出绿色荧光的热稳定的部分。观察其在不同条件下的分布情况,结果如图所示。下列说法错误的是( )
A.融合蛋白在细胞质合成后通过核孔进入细胞核
B.正常温度和热胁迫条件下融合蛋白均发绿色荧光
C.图中虚线所示位置为该细胞的细胞膜
D.核仁可能具有修复或降解错误折叠蛋白的功能
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【解析】选C。融合蛋白在核糖体上经脱水缩合形成,核孔是蛋白质等大分子进出的通道,A正确;G是能发出绿色荧光的热稳定的部分,在正常温度和热胁迫条件下融合蛋白均发绿色荧光,B正确;据图可知,虚线所示位置为核膜,C错误;据图分析,热胁迫导致L蛋白错误折叠,热胁迫后恢复正常温度的核仁已进行修复或降解,D正确。
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4.(2分)如图为细胞核结构模式图,下列有关其结构与功能的叙述正确的是( )
A.①易被碱性染料染成深色,其主要成分是DNA和蛋白质
B.组成核糖体的RNA和蛋白质由②合成,蛋白质合成旺盛的细胞,②体积较大,③数目较多
C.比核孔孔径小的物质分子均可自由进出细胞核
D.呼吸相关酶可通过核孔进入细胞核
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【解题指南】解答本题需突破以下两个关键点:
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【解析】选A。由题图可知,①表示染色质,易被碱性染料染成深色,主要由DNA和蛋白质组成,A正确;②表示核仁,与某种RNA的合成及核糖体的形成有关,蛋白质由核糖体合成,B错误;③表示核孔,是大分子物质进出细胞核的通道,但具有一定的选择性,C错误;呼吸相关酶的作用是参与细胞呼吸,发挥作用的场所应是细胞质,所以呼吸相关酶不会通过核孔进入细胞核,D错误。
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【易错警示】核膜与核孔的两点提醒
(1)核孔是大分子物质出入细胞核的通道,如mRNA、蛋白质(解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等)可以通过,但DNA不能通过;而小分子物质出入细胞核一般是通过跨膜运输实现的,不通过核孔。RNA和蛋白质出入细胞核穿过0层膜,核膜和核孔都具有选择透过性。
(2)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,核孔数量多,核仁较大。原核细胞无核仁,其核糖体形成与核仁无关。
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5.(2分)(2024·马鞍山模拟)某同学运用“结构与功能相适应”观点对细胞的结构和功能进行分析与评价。下列叙述错误的是( )
A.纺锤体的形成,有利于动植物细胞分裂时染色体的平均分配
B.细胞骨架可以支撑细胞质中诸多的线粒体,有利于其定向运动
C.胰岛B细胞中高尔基体较为发达,有利于胰岛素的合成、加工与运输
D.神经细胞表面的突起可以增大细胞膜的面积,有利于神经细胞间的信息交流
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【解析】选C。纺锤体的完整性决定了染色体分裂的正确性,纺锤体的正常生成是染色体排列的必要条件,纺锤体的形成,有利于动植物细胞分裂时染色体的平均分配,A正确;细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,维持着细胞的形态,锚定并支撑着许多细胞器,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关,细胞骨架可以支撑细胞质中诸多的线粒体,有利于其定向运动,B正确;胰岛B细胞能够合成分泌蛋白——胰岛素,细胞中高尔基体较为发达,有利于胰岛素的加工与运输,胰岛素的合成场所是核糖体,C错误;神经细胞表面的突起形成的轴突和树突,可以增大细胞膜的膜面积,这样有利于与神经细胞建立联系,进行信息交流,D正确。
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6.(2分)细胞作为最基本的生命系统,不仅具有统一性,也存有一定差异性。下图为某同学建构的细胞结构模型图。下列说法正确的是( )
A.线粒体膜属于生物膜系统,但核膜不属于
B.该图表示真核细胞
C.乙同学认为在该图基础上补画出细胞膜和细胞壁,该图肯定就是植物细胞模型了
D.植物细胞中都有细胞核
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【解析】选B。线粒体膜、核膜都属于生物膜系统,A错误;该图表示真核细胞,因为有细胞核和复杂细胞器,B正确;该图添加细胞膜和细胞壁还可以表示真菌、酵母菌等,C错误;高等植物成熟的筛管细胞无细胞核,D错误。
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【思维进阶练】
7.(3分)(2025·南阳模拟)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,相关叙述错误的是( )
A.核糖体蛋白进出细胞核需通过核孔
B.细胞的遗传信息储存于DNA中
C.核糖体蛋白是在核仁中合成的
D.核糖体亚基在细胞核中装配完成后由核孔运出
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【解析】选C。
A(√) 由图可知,核糖体蛋白是大分子物质,进出细胞核需通过核孔
B(√) 细胞的遗传信息储存于DNA的碱基排列顺序中
C(×) 核糖体蛋白是在核糖体中合成的
D(√) 核糖体亚基在细胞核中装配完成后由核孔运出
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8.(3分)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RNA等的出核运输。如图乙为核孔控制物质进出细胞核的示意图。下列说法错误的是( )
A.解旋酶可通过核孔复合体进入细胞核,ATP合成酶不可通过
核孔复合体进入细胞核
B.核孔复合体上存在特异性受体蛋白
C.物质通过核孔复合体进出细胞核时穿过4层磷脂分子
D.细胞代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中,核孔数量多,
核仁较大
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【解析】选C。解旋酶和ATP合成酶为蛋白质,在细胞质的核糖体上合成,解旋酶作用是解旋DNA,作用场所是细胞核,故可通过核孔复合体进入细胞核,ATP合成酶作用是合成ATP,作用场所是细胞质、线粒体等,所以ATP合成酶不进入细胞核,A正确;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,B正确;物质通过核孔复合体进出细胞核时穿过0层磷脂分子,C错误;细胞代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中,核孔数量多,核仁较大,D正确。
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【易错警示】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DNA不能通过核孔进入细胞质。
(2)核仁参与rRNA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)在细胞周期中表现为周期性消失与重建的是核膜、核仁,而不是染色体。
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9.(16分)(2025·晋中模拟)肿瘤细胞的无限增殖和抗药性的产生与核 DNA 有关。
某种新型的抗肿瘤药物可通过作用于核 DNA抑制肿瘤细胞的恶性增殖,逆转
肿瘤细胞的耐药性。该药物分子进入细胞核的过程如图所示。请回答问题:
(1)(2分)肿瘤细胞核内储存着____________,是细胞的控制中心。核膜将细胞质和
细胞核分隔开来,承担着核质间物质交换和____________的功能。
【解析】(1)细胞核内储存着遗传信息,是细胞的控制中心。核膜将细胞质和细胞
核分隔开来,承担着物质交换和信息交流的功能。
遗传信息
信息交流
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(2)(3分)上图显示,药物分子依赖于细胞膜的结构特点流动性及功能特点_______
_________进入细胞,有的在______________被直接降解,有的则在__________中
被降解。未被降解的药物分子通过核孔进入细胞核,积累后发挥作用。因此,可以
推测药物分子在细胞质中停留时间越长,被降解概率就越大,细胞核对药物的吸收
效率也越低。
【解析】(2)题图显示,药物分子依赖于细胞膜的流动性和选择透过性等结构与
功能特点进入细胞,有的在细胞质基质被直接降解,有的则在溶酶体中被降解。
选择
透过性
细胞质基质
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(3)(7分)科研人员发现亲核蛋白可以运输至细胞核内,为研究其运输机理,设计了有关实验,操作与实验结果如下图所示。
实验处理后,研究者检测了各组的____________________,结果表明_______________
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放射性出现的位置
亲核蛋白进入
细胞核依赖于尾部
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【解析】(3)实验处理后,研究者检测了各组的放射性出现的位置,发现尾部以及含有尾部的亲核蛋白整体都可以进入细胞核,而单独的头部不能进入细胞核,因此可知,亲核蛋白能否进入细胞核由尾部决定。
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(4)(4分)综合上述研究,请你设计一个提高该新型抗肿瘤药物作用效果的研发
思路:________________________________________________________。
【解析】(4)综合上述研究,由于亲核蛋白进入细胞核依赖于尾部,因此可将抗肿瘤
药物与亲核蛋白的尾部组合,促进药物分子快速入核。
将抗肿瘤药物与亲核蛋白的尾部组合,促进药物分子快速入核
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