第3章 第3节 细胞核的结构和功能-【正禾一本通】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

第3节　细胞核的结构和功能►对应学生用书P60 1．科学探究：通过对细胞核功能的实验探究，掌握相应的实验技术与方法。 2．生命观念：通过实验探究和搜集资料来获得信息，分析细胞结构与功能之间的关系。 3．科学思维：通过制作真核细胞的三维结构模型，掌握模型制作的方法。　 一、细胞核的功能 1．细胞核功能的探究 (1)黑白美西螈核移植实验 实验过程 实验结论 美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制 (2)蝾螈受精卵横缢实验 实验过程 实验结论 蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制 (3)伞藻嫁接与核移植实验 实验过程 实验结论 伞藻嫁接与核移植实验中新的伞帽形成与细胞核有关 (4)变形虫切割实验 实验过程 实验结论 变形虫的生长、分裂、摄食、应激等生命活动是由细胞核控制的 2．细胞核的功能 二、细胞核的结构 1．细胞核的结构图解 2．染色质的形态及特点 (1)形态及特点：极细的丝状物，易被碱性染料染成深色。 (2)与染色体的关系：是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。 三、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。 四、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。 3．举例：沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型，属于物理模型。 细胞核是最早发现的细胞结构(也被认为是细胞器)，由弗朗兹·鲍尔在1802年对其进行最早的描述。到了1831年，苏格兰植物学家罗伯特·布朗又在伦敦林奈学会的演讲中，对细胞核做了更为详细的叙述。 (1)某些真核细胞无细胞核，说明细胞核不是细胞进行生命活动所必需的结构。(×) 提示：哺乳动物成熟红细胞没有细胞核，但其生命活动相关的物质和功能都受其有细胞核时的调控。 (2)细胞中核糖体的形成一定与核仁有关。(×) 提示：核糖体是真、原核细胞共有的细胞器，真核细胞中核糖体的形成与核仁有关，原核细胞无核仁，核糖体的形成与核仁无关。 (3)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。 (×) 提示：核孔对进出细胞核的物质有选择性。 (4)代谢越旺盛的细胞，核孔的数目越多，核仁的体积越大。(√) (5)细胞核是细胞遗传和代谢的中心。(×) 提示：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，细胞代谢的主要场所是细胞质基质。 (6)拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片就是构建了细胞的物理模型。 (×) 提示：拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片是实物照片，不属于物理模型。 　细胞核功能的探究 [教材挖掘]阅读教材P54～55“思考·讨论”，结合下列有关对照实验的资料，小组合作交流，完善表格。 资料：对照实验是指除要研究控制的因素外其他条件与被对照实验完全一致的实验。对照分为以下几种： ①空白对照：最常见的对照实验，一组进行处理作为实验组，一组不作任何额外处理(或者加蒸馏水等)作为对照组。 ②自身对照(前后对照)：对同一实验对象进行处理，处理前后的变化形成对照，不另设对照组。 ③相互对照：不另设对照组，而是几个实验组相互对照。 实验名称 对照实验设置 对照实验类型 美西螈核移植实验 黑皮肤的核移植＋白皮肤的核移植 相互对照 蝾螈受精卵横缢实验 无核与有核对照 相互对照 对无核一半重新挤入核 自身(或前后)对照 变形虫去核及核移植实验 无核与有核对照 相互对照 进行核移植 自身(或前后)对照 伞藻嫁接与核移植实验 伞形帽伞藻柄＋菊花形帽伞藻假根与伞形帽伞藻假根＋菊花形帽伞藻柄对照，并设置了伞藻核移植实验排除假根中其他物质的干扰作用 相互对照 细胞核功能的探究 1．(2025·柳州高一检测)伞藻是一种单细胞生物，由伞帽、伞柄和假根三部分构成，其细胞核位于假根内。科学家以伞形帽和菊花形帽的两种伞藻为材料进行嫁接实验，如图所示。下列相关分析错误的是(　　) A．嫁接后的伞藻含有两种细胞的成分 B．该实验说明伞藻的形态结构与假根有关 C．该嫁接实验充分说明细胞核控制伞帽形状 D．该实验探究过程进行了相互对照 解析：选C。嫁接后的伞藻含有两种细胞的成分，假根和伞帽来源于一个细胞，伞柄属于另一个细胞，A正确；图示为伞藻的嫁接实验，菊花形的伞柄嫁接到伞形的假根上，长出伞形帽，伞形的伞柄嫁接到菊花形的假根上，长出菊花形的伞帽，实验结果说明伞藻的形态结构与假根有关，B正确；该嫁接实验说明伞帽形状与假根有关，但是假根中除了细胞核还含有细胞质，因此不能充分说明细胞核控制伞帽形状，还需要伞藻的核移植实验才能证明，C错误；该实验探究过程进行了相互对照，证明了伞藻的形态结构与假根有关，D正确。 2．以动物受精卵为实验材料进行以下实验，有关分析正确的是(　　) A．实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性 B．实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性 C．实验①说明了细胞核对细胞质的重要性，实验②说明了细胞质对细胞核的重要性 D．该实验结果可以说明细胞是最基本的生命系统 解析：选D。实验①和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性，A错误：实验②和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性，B错误；实验①说明了细胞质对细胞核的重要性，实验②说明了细胞核对细胞质的重要性，C错误；该实验可以证明细胞核和细胞质都不能单独成活，细胞只有保持结构的完整性才能正常地进行各项生命活动，细胞是生物体代谢和遗传的基本单位，是最基本的生命系统，D正确。 　 细胞核的结构 [材料情境]结合细胞核结构示意图和有关核孔的资料，完成以下探究问题： 资料1：细胞核的结构示意图： 资料2：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。 1．核膜外层附着有核糖体，这说明什么？ 提示：核膜外层也是细胞代谢的场所。 2．在所有的细胞中，核糖体的形成都一定与核仁有关吗？ 提示：真核细胞中核糖体的形成与核仁有关，原核细胞中无核仁，核糖体的形成与核仁无关。 3．研究表明，真核生物的核孔数量和核仁大小都是可变的，推测它们的变化和细胞代谢强度之间有什么关系？ 提示：代谢旺盛的细胞中进行频繁的物质交换和信息交流，所以核孔数目多；蛋白质合成旺盛的细胞中，核糖体数目多，核仁的体积大。 4．根据资料2信息能否说明各种大分子物质都能自由进出核孔？并说明理由。 提示：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。 5．核孔是物质进出细胞核的唯一通道吗？并说明理由。 提示：不是。核孔是某些大分子物质进出细胞核的通道，小分子物质是经过核膜进出细胞核的。 6．细胞核行使其控制代谢和遗传功能的主要结构基础是什么？并说明理由。 提示：染色质(体)。细胞核中染色质(体)的DNA储存着大量的遗传信息。在细胞分裂时，DNA携带的遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保证了亲子代细胞在遗传上的稳定性。同时依赖这些遗传信息，细胞进行物质合成、能量转化和信息交流，完成生长发育、衰老和凋亡。 细胞核的结构 3．如图为细胞核结构模式图，下列相关说法不正确的是(　　) A．图中②为核仁，代谢旺盛的细胞中核仁较大 B．图中④为核孔，通过该结构不仅可以实现核质之间频繁的物质交换，还可以实现信息交流 C．图中③为核膜，它是一种双层生物膜，具有选择透过性，可将核内物质与细胞质分开 D．图中①为染色质，该结构与原核细胞中拟核的化学本质相同，均为DNA分子 解析：选D。图中②是核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，代谢旺盛的细胞中核糖体多，所以核仁较大，A正确；图中④是核孔，可实现核质之间的物质交换和信息交流，B正确；图中③是核膜，为双层膜，把核内物质与细胞质分开，具有选择透过性，C正确；图中①是染色质，其主要成分是DNA和蛋白质，而原核细胞中拟核只有环状DNA分子，不含蛋白质，D错误。 4．(2025·淮安高一检测)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，GTP是为细胞生命活动提供能量的一种化合物，下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。下列相关叙述错误的是(　　) A．核孔和细胞膜都具有选择透过的功能特性 B．NLS与核孔复合体特异性结合，将亲核蛋白运出细胞核 C．亲核蛋白通过核孔进入细胞核，需要消耗能量 D．NLS在亲核蛋白行使功能过程中发挥重要作用 解析：选B。核孔和细胞膜都具有选择透过的功能特性，A正确；信号序列(NLS)与核孔复合体特异性结合，将亲核蛋白运进细胞核，B错误；亲核蛋白通过核孔进入细胞核，由GTP提供能量，C正确；NLS是靶向输送的蛋白质结构中的信号序列，在亲核蛋白行使功能过程中发挥重要作用，D正确。 核孔复合体 核孔复合体：核孔复合体是镶嵌在内外核膜上的篮状复合体结构，主要由胞质环、核质环、核篮等结构组成。核孔复合体可以看作是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，是一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道，控制物质进出细胞核。双功能表现在两种运输方式：被动运输与主动运输。双向性表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA、核糖核蛋白复合体等的出核运输。 [考查角度] 以核孔在细胞生命活动中的具体作用为情境，考查细胞结构与功能观，结合疾病与健康，考查利用所学生物学知识解决实际问题的能力。 核孔复合体与房颤 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，可运输小分子物质和一部分大分子物质，如亲核蛋白。研究发现，心房颤动(简称房颤)和核孔复合体运输障碍有关。房颤是最常见的持续性心律失常，患者心跳不仅比正常人快得多，而且不整齐，其心房失去有效的收缩功能。房颤患病率的增长还与冠心病、高血压和心力衰竭等疾病的增长密切相关。 题号 能力考查 素养考查 (1) 知识迁移与运用能力 生命观念 (2) 辩证思维能力 科学思维 (3) 思维建模能力 逻辑推理能力 科学思维 (1)核孔是核的内外膜在一些位点上融合形成的环状开口，是沟通核质物质交流的渠道，而功能的主要承担者是至少100种蛋白质，这些蛋白质分子结构多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的________、__________、____________不同。 (2)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。以下大分子物质能通过核孔进出细胞核的有________。 ①DNA　　②RNA　　③蛋白质 (3)从核孔功能的角度分析心房颤动的发病原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)决定蛋白质分子多样性的因素是组成蛋白质分子的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同。(2)核孔具有选择性，允许某些RNA和蛋白质通过，DNA不能通过。(3)核孔的功能主要是实现细胞核与细胞质间的物质交换和信息交流，房颤发病原因很可能是心肌细胞不能正常完成核质间的信息交流和物质交换。 答案：(1)种类　数目　排列顺序　(2)②③　(3)心肌细胞的核孔不能正常完成核质间的信息交流和物质交换 课后分层练(十一)　细胞核的结构和功能 (选择题每题5分，非选择题每题15分) 【基础巩固练】 考点一　细胞核功能的探究 1．下图是某同学制作的真核细胞结构模型。其中是细胞遗传和代谢控制中心的结构是(　　) A．1 B．2 C．3 D．4 解析：选A。细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，图中1是细胞核。 2．下列有关探究细胞核功能的实验的叙述，不正确的是(　　) A．伞藻的嫁接实验说明伞帽的形态建成与假根有关 B．变形虫去核后代谢会渐渐停止，说明细胞核是新陈代谢的控制中心 C．对真核细胞来说，失去了细胞核不一定失去分裂能力 D．蝾螈受精卵横缢后，有核一半能分裂，无核一半不能分裂，证明细胞分裂与细胞核有关 解析：选C。嫁接后的伞帽性状与提供假根的生物表现一致，所以伞藻的嫁接实验说明伞帽的形态建成与假根有关，A正确；变形虫去核后代谢会渐渐停止，说明细胞核与代谢有关，是新陈代谢的控制中心，B正确；对真核细胞来说，失去了细胞核则失去了分裂能力，C错误；蝾螈受精卵横缢后，有核一半能分裂、无核一半不能分裂，说明细胞分裂主要与细胞核有关，D正确。 3．细胞核具有什么功能？科学家通过下列实验(如图)进行探究：①用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，中间只有很少的细胞质相连，结果无核的一半(a)停止分裂，有核的一半(b)能继续分裂；②b部分分裂到16～32个细胞时，将一个细胞核挤入不能分裂的a部分，结果a部分开始分裂、分化，进而发育成胚胎。下列叙述中不正确的是(　　) A．该实验结果不能说明细胞的寿命与细胞核有关 B．实验①中，b部分细胞属于对照组，a部分属于实验组 C．实验②中，a部分的操作与实验①中的a部分形成对照 D．实验可以说明细胞质与细胞的分裂、分化有关 解析：选D。该实验说明细胞核与细胞的分裂与分化有关，但是整个实验并没有涉及细胞的寿命，不能说明细胞寿命与细胞核有关，A正确。实验①中，a、b部分形成对照，其中a部分无细胞核，为实验组；b部分有细胞核，为对照组，B正确。实验②中，a部分挤入一个细胞核，与实验①中a部分的无核形成对照，C正确。该实验说明细胞核与细胞的分裂、分化有关，但是不能说明细胞质与细胞的分裂、分化有关，D错误。 考点二　细胞核的结构和功能 4．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。以下细胞中核孔数目最少的是(　　) A．胰岛细胞 B．造血干细胞 C．浆细胞(能分泌抗体) D．口腔上皮细胞 解析：选D。胰岛细胞具有分泌激素的功能，造血干细胞能够增殖、分化为血细胞，浆细胞能够分泌抗体，这三种细胞代谢旺盛，核孔数目较多，A、B、C不符合题意；口腔上皮细胞是高度分化的体细胞，不能分裂增殖，代谢不旺盛，因此其核孔数目最少，D符合题意。 5．如图为细胞核结构模式图，下列有关叙述正确的是(　　) A．②的大小与生物种类、细胞类型无关 B．细胞中的DNA只存在于①中 C．蛋白质、RNA等生物大分子物质能自由出入③ D．核膜属于生物膜系统，把核内物质与细胞质分开 解析：选D。②表示核仁，其大小与生物种类、细胞类型有关，一般来说，细胞代谢越旺盛，核仁越大，A错误；细胞中的 DNA 主要存在于①(染色质)中，还存在于线粒体、叶绿体中，B错误；蛋白质、RNA 等生物大分子物质能通过③(核孔)，但不能自由进出，进出核孔的物质是需要特异性识别的，C错误；细胞膜、细胞器膜、核膜等膜结构统称为生物膜系统，核膜的作用是把核内物质与细胞质分开，D正确。 6．下列关于尝试制作真核细胞的三维模型的说法，正确的是(　　) A．拍摄洋葱表皮细胞的显微照片就是建立了细胞的物理模型 B．在设计并制作细胞模型时，首先要考虑是否美观 C．模型包括物理模型、化学模型、生物模型 D．真核细胞的三维结构模型属于物理模型 解析：选D。照片不属于物理模型，A错误；在设计并制作细胞模型时，科学性应该是第一位的，其次才是模型的美观与否，B错误；模型包括物理模型、数学模型和概念模型等，C错误；真核细胞的三维结构模型属于物理模型，D正确。 7．图甲为细胞中某一结构的模式图，图乙表示图甲中3的成分及其各级结构。据图回答下列问题： (1)图甲中1所示的结构由______层磷脂分子构成。 (2)图甲中2所示结构是______。单位面积的该结构数目与细胞类型和代谢水平有关，则人的胰岛B细胞比口腔上皮细胞中该结构的数目________(填“多”“少”或“相同”)。 (3)图乙中①控制②的合成，①是__________分子，图乙中④更易被________(填“酸性”或“碱性”)染料染色。 解析：(1)图甲中1所示的结构是核膜，由两层膜组成，每一层膜又由两层磷脂分子组成，所以图甲中1所示的结构由4层磷脂分子构成。(2)图甲中2所示结构是核孔，核孔是细胞核与细胞质之间物质和信息交流的通道，通常代谢旺盛的细胞核孔数目相对越多，所以胰岛B细胞比口腔上皮细胞中该结构的数目多。(3)图乙中①表示DNA，②表示蛋白质， ①控制②的合成。图乙中④表示染色体，容易被碱性染料染成深色。 答案：(1)4　(2)核孔　多　(3)DNA(或脱氧核糖核酸)　碱性 【综合提升练】 8．生物科学的发展离不开技术的支持和科学方法的运用，下列相关叙述正确的是(　　) A．利用密度梯度离心方法分离酵母菌细胞中的细胞器 B．制作真核细胞的三维结构模型利用了建构数学模型的方法 C．还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下由无色逐渐变化为砖红色沉淀 D．细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用 解析：选D。酵母菌是真核细胞，细胞中有各种复杂的细胞器，分离细胞器的方法为差速离心法，A错误；制作真核细胞的三维结构模型利用了建构物理模型的方法，B错误；还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下由蓝色逐渐变化为砖红色沉淀，C错误；细胞膜结构模型的探索过程中，科学家们都是先提出假说，再通过观察和实验进一步验证和完善假说，反映了提出假说这一科学方法的作用，D正确。 9．科学家采集定远猪的耳缘组织，从其成纤维细胞中取出细胞核，注入其他品种母猪的去核卵母细胞中，经过一系列过程可获得性状与供核定远猪几乎一模一样的小猪。细胞核中决定这一结果的关键结构及判断依据是(　　) 选项 关键结构 判断依据 A 核膜 把核内物质与细胞质分开 B 核仁 与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关 C 核孔 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 D 染色质 主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体 解析：选D。DNA上储存着遗传信息。在细胞分裂时，DNA携带的遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保证了亲子代细胞在遗传上的稳定性。DNA和蛋白质紧密结合成染色质，故D符合题意。 10．(2025·厦门高一检测)核膜主要由外核膜、内核膜、核孔复合体和核纤层构成。核纤层位于内核膜与染色质之间，核纤层蛋白向外与内核膜上的蛋白结合，向内与染色质的特定区段结合。当细胞进行有丝分裂时，核纤层蛋白磷酸化引起核膜崩解。下列叙述正确的是(　　) A．核孔复合体是核质之间DNA、RNA交流的通道，并介导核质之间的信息交流 B．核纤层蛋白可以在细胞核中的核糖体上合成 C．核纤层蛋白的磷酸化过程中，染色质可能发生螺旋化程度提高 D．核纤层蛋白形成骨架结构支撑于内、外核膜之间，维持细胞核的正常形态和核孔结构 解析：选C。核孔复合体具有选择性，DNA不能通过核孔复合体，A错误；核纤层蛋白可以在细胞质中的核糖体上合成，B错误；核纤层蛋白磷酸化引起核膜崩解，细胞核内染色质可能发生螺旋化程度提高，变成染色体，C正确；核纤层蛋白位于内核膜与染色质之间，D错误。 11．科学家用透射电子显微镜观察两栖类卵母细胞的核膜时发现了核孔。随后人们逐渐认识到核孔并不是一个简单的孔洞，而是由蛋白质等共同组成的一个相对独立的复杂结构。图1～图4是相关物质通过核孔进行运输的模式图。下列关于核孔的叙述，错误的是(　　) A．核孔是细胞进行正常生命活动所必需的结构 B．由图1中不同物质通过核孔的情况可知，核孔具有选择透过性 C．图2中的物质进行运输时，其运输速率在高温条件下可能会降低 D．图3、图4表明，核孔的物质运输具有双向性，且运输速率受限 解析：选A。原核生物没有核孔，但是也能进行正常生命活动，A错误；图1中有些物质能通过核孔，有些物质不能通过，这表明核孔具有选择透过性，B正确；图2中的物质通过蛋白质进行运输，高温会影响蛋白质的活性，从而可能导致物质运输速率降低，C正确；图3和图4表明核孔的物质运输具有双向性，需要相关蛋白质的参与，因此运输速率是有限的，D正确。 12．(2025·金华高一检测)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下图。请回答下列问题： (1)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________交换和信息交流的功能。 (2)图1显示，药物分子依赖于细胞膜的流动性与______________进入细胞，有的在细胞质基质中被直接降解，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。 (3)非洲爪蟾中有一种亲核蛋白具有头、尾两个不同的部分。科研人员为研究亲核蛋白可以运输至细胞核内的运输机理，设计了有关实验，操作与实验结果如图2所示。实验处理后，研究者检测了各组的________________________，结果表明________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)综合上述研究结果，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：(3)据图2可知，对亲核蛋白头部和尾部分别进行同位素标记，并对亲核蛋白进行有限的水解，然后将相关物质注入爪蟾卵母细胞的细胞质中，利用放射自显影检测技术检测放射性，观察是否进入细胞核中，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，即实验处理后，研究者检测了各组的放射性出现的位置，结果表明亲核蛋白进入细胞核依赖于尾部。(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。 答案：(1)遗传信息　物质　(2)选择透过性　溶酶体　(3)放射性出现的位置　亲核蛋白进入细胞核依赖于尾部　(4)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 学科网（北京）股份有限公司 $