第3章 第3节 细胞核的结构和功能（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一生物必修1 分子与细胞学习笔记（人教版）

本讲义聚焦细胞核的结构和功能核心知识点，通过美西螈核移植、伞藻嫁接等经典实验探究其控制代谢和遗传的功能，进而学习核膜、核孔、染色质等结构及染色质与染色体的关系，构建结构与功能观的学习支架。 资料以实验探究为主线，如伞藻嫁接实验的对照设计培养科学思维，模型制作活动提升探究实践能力，结合结构与功能分析渗透生命观念。课中任务分析辅助理解，课后分题组练习助力查漏补缺，有效提升教学与学习效果。

第3节　细胞核的结构和功能 [学习目标]　1.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.通过实验探究和资料搜集来获得信息，分析细胞结构与功能之间的关系。3.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．细胞核的分布 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外，真核细胞都有细胞核。 2．细胞核的功能 大量的事实表明，细胞核控制着细胞的代谢和遗传。因此，有人把细胞核比喻为细胞的“大脑”、细胞的“控制中心”。 判断正误 (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外，真核细胞都有一个细胞核(　　) (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(　　) (3)细胞核是细胞的代谢中心(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)× 提示　(1)骨骼肌细胞具有多个细胞核。(2)没有细胞核的真核细胞，既不能生长也不能分裂，细胞核是细胞进行生命活动所必需的。(3)细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞代谢的主要场所是细胞质基质。 任务一：探究细胞核的功能 1．资料1　美西螈核移植实验 (1)实验过程：该实验中，黑色美西螈提供细胞核，白色美西螈提供细胞质、细胞膜等结构。 (2)实验结果：子代美西螈全部发育成黑色。 (3)实验结论：美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的。 (4)延伸：从实验设计的原则上分析，该实验的设计并不严密，请指出不严密之处并进行完善。 提示　该实验没有设置对照。可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞中进行培养作为对照，增强实验的说服力。 2．资料4　伞藻嫁接实验和核移植实验 (1)伞藻嫁接实验 实验结论：伞藻帽的形状是由假根控制的。 (2)伞藻核移植实验 实验结论：伞藻帽的形状是由细胞核控制的。 3．资料2　蝾螈受精卵横缢实验 (1)实验分析 ①有核的一半和无核的一半形成对照实验。 ②无核的一半，先无核观察其分裂情况，挤入细胞核后再观察，形成自身的前后对照。 (2)实验结论：细胞的分裂、分化是由细胞核控制的。 4．资料3　变形虫切割和核移植实验 (1)实验分析 ①有核的一半和无核的一半形成对照实验。 ②先观察有核一半的生命活动；去核后再观察其生命活动变化；然后进行核移植，再观察其生命活动变化，这样可以形成自身前后对照。 (2)实验结论：变形虫的生长、分裂、再生、应激性是由细胞核控制的。 5．总结：上述4组实验说明细胞核控制着细胞的代谢和遗传。 核心归纳　细胞核的功能 1．科学家对单细胞伞藻的幼体嫁接，将甲的伞柄嫁接到乙的假根上，长出了乙的伞帽。如图所示，下列有关评价合理的是(　　) ①该实验证明了假根能控制伞帽的形状 ②该实验证明了细胞核是代谢的调控中心 ③欲证明细胞核的功能，需同时进行对照实验 ④该实验证明了细胞质是遗传的控制中心 A．①② B．①③ C．②④ D．③④ 答案　B 解析　因为该实验是将伞柄嫁接到假根上，所以证明了伞藻的伞帽的形状是由假根决定的，①合理；该实验没有证明细胞核是代谢的调控中心，②不合理；甲的伞柄嫁接到乙的假根上，长出了乙的伞帽，这说明乙的伞帽形成可能与细胞核有关，该实验中缺少对照实验，不能证明细胞核的功能，要证明细胞核的功能必须再增添对照实验，③合理；该实验没有证明细胞质是遗传的控制中心，④不合理。 2．科学家用显微技术除去变形虫的细胞核，其新陈代谢减弱，运动停止；当重新植入细胞核后，发现其代谢等活动又能恢复，这说明了细胞核是(　　) A．细胞代谢的主要场所 B．遗传物质的储存和复制场所 C．细胞遗传性状的控制中心 D．细胞生命活动的控制中心 答案　D 解析　细胞质基质是细胞代谢的主要场所，A不符合题意；细胞核是遗传物质的储存和复制场所，但题干中没有涉及相关信息，B不符合题意；细胞核是细胞遗传性状的控制中心，但题干中没有涉及变形虫的各种性状特征，C不符合题意。 二、细胞核的结构 1．细胞核的结构 2．染色质与染色体 (1)特点：容易被碱性染料染成深色。 (2)两者关系：同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。 3．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。 4．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。 5．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，它形象而概括地反映了DNA分子结构的共同特征。 判断正误 (1)核仁被破坏，该细胞蛋白质的合成将不能正常进行(　　) (2)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(　　) (3)细胞中核糖体的形成一定与核仁有关(　　) (4)RNA通过核孔进入细胞质穿过2层膜(　　) (5)制作模型时，首先要考虑其科学性、准确性，其次才是美观与否(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 提示　(2)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。(3)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。(4)RNA通过核孔进入细胞质穿过0层膜。 任务二：探讨细胞核的各组分的结构特点 1．核孔 资料　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)根据资料分析，核孔对大分子物质的运输是否有选择性？ 提示　有选择性。 (2)代谢越旺盛的细胞中，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？ 提示　代谢旺盛的细胞，往往核仁较大，核孔数量较多。 2．染色质和染色体 资料1　用电镜观察染色质，发现它是由很多串珠状结构聚合在一起形成的。用DNA酶处理细胞核，发现“珠子”间连线消失，但“珠子”还在；用蛋白酶处理，“珠子”被分解，连线尚在。 (1)根据以上信息分析染色质是由什么组成的？ 提示　蛋白质和DNA。 资料2　染色质与染色体的关系示意图 (2)据图概括染色质和染色体之间的关系。 提示　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。 核心归纳　细胞核的结构 3．下列关于细胞核结构和功能的叙述，正确的是(　　) A．核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关 B．染色质和染色体是两种不同的物质 C．核孔是DNA、RNA、蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道，具有选择性 D．核膜是单层膜，把核内物质与细胞质分隔开 答案　A 解析　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，B错误；DNA不能通过核孔进出细胞核，C错误；核膜是双层膜，D错误。 4．如图为细胞核结构模式图，下列对其结构及功能的叙述，正确的是(　　) A．①是单层膜，其上有④，允许各种分子进出 B．②是染色质，其主要由DNA和蛋白质组成 C．③是核孔，它是细胞核行使遗传功能的结构 D．细胞核是细胞代谢的主要场所 答案　B 解析　①为核膜，是双层膜，其上有④(核孔)，是大分子物质进出细胞核的通道，A错误；④是核孔，是某些大分子物质进出细胞核的通道，而细胞核行使遗传功能的结构是染色质，C错误；细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是细胞代谢和遗传的控制中心，D错误。 课时对点练 [分值：100分] 第1～2题，每题5分；第3～13题，每题6分，共76分。 题组一　细胞核的功能 1．(2025·大庆高一期中)下列关于细胞核功能的探究实验，叙述错误的是(　　) A．伞藻的核移植实验说明生物体形态结构的建成与细胞核有关 B．蝾螈受精卵的横缢实验说明没有细胞核细胞就不能分裂、分化 C．变形虫的切割实验说明细胞核是细胞生命活动的控制中心 D．美西螈的核移植实验说明细胞的分裂过程是由细胞核控制的 答案　D 解析　美西螈的核移植实验说明细胞核可以控制生物性状，D错误。 题点　细胞核功能的实验探究 2．(2025·周口高一阶段检测)细胞核具有什么功能？科学家通过如图所示的实验进行探究：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部分停止分裂，有核的一半b部分能继续分裂；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部分也开始分裂，最后a、b两部分都能发育成胚胎。下列有关叙述错误的是(　　) A．实验结果可以说明细胞核与细胞的分裂、分化有关 B．实验①中，a部分细胞属于实验组 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．实验不能说明细胞只有保持结构的完整性才能完成正常的生命活动 答案　D 解析　实验①中有细胞核的部分(b)能分裂，而没有细胞核的部分(a)不能分裂，实验②中a、b两部分最终都发育成胚胎，能说明细胞只有保持结构的完整性才能完成正常的生命活动，D错误。 题点　细胞核功能的实验探究 3．(2024·惠州高一统考)伞藻是一种单细胞绿藻，由伞帽、伞柄和假根三部分构成，细胞核位于假根内。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。下列叙述错误的是(　　) A．图中再生出的伞帽①为菊花形、②③为伞形 B．图1实验可以说明伞帽形态与假根有关 C．图2实验排除了细胞质对伞帽形态结构的影响 D．图1和图2说明伞藻的形态结构特点取决于细胞核 答案　A 解析　伞帽形状由细胞核中遗传物质决定，图1中①②的帽形不会因嫁接而改变，因此图1再生出的伞帽①为菊花形，②为伞形，而图2伞藻核移植实验中，伞帽形状由细胞核中遗传物质决定，图2伞帽③为菊花形，A错误。 题点　细胞核功能的实验探究 题组二　细胞核的结构 4．下列有关细胞核的叙述，错误的是(　　) A．核膜为双层膜，外膜通常与内质网膜相连 B．核孔有选择性地控制物质进出，核内DNA不能通过核孔进入细胞质 C．核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关 D．染色质与染色体在形态转化的同时伴随成分的变化 答案　D 解析　染色质与染色体的组成成分相同，D错误。 题点　细胞核的结构综合 5．(2025·河池高一阶段检测)下列关于染色质和染色体的叙述，错误的是(　　) A．染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态 B．组成染色质的单糖有脱氧核糖 C．染色质呈细丝状，易被酸性染料染成深色 D．大肠杆菌中无染色质和染色体 答案　C 解析　染色质呈细丝状，易被碱性染料染成深色，C错误。 题点　染色质的组成及特点 6．如图是细胞核及其周围部分结构示意图。下列有关叙述不正确的是(　　) A．细胞核控制着细胞的代谢和遗传 B．DNA和蛋白质等大分子物质可通过⑥进出细胞核 C．蛋白质合成旺盛的细胞内，⑤的体积较大，⑥的数目较多 D．④是遗传物质的主要载体，主要由DNA和蛋白质组成 答案　B 解析　⑥(核孔)具有选择性，DNA不能通过核孔进出细胞核，B错误。 题点　细胞核的结构综合 题组三　真核细胞的结构模型 7．(2024·昆明高一期末)某同学用纸板、纸片和超轻粘土等材料制作的真核细胞三维结构模型属于(　　) A．抽象模型 B．物理模型 C．数学模型 D．概念模型 答案　B 题点　建构模型 8．模型构建是学习生物学的一种有效策略。下列关于模型的叙述，错误的是(　　) A．模型要体现事物的本质和规律性的联系 B．模型是对认识对象所作的一种简化的概括性的描述 C．制作真核细胞的三维结构模型时首先要考虑是否美观 D．生物学的一些微观结构可借助实物模型帮助理解 答案　C 解析　制作真核细胞的三维结构模型时首先考虑是否真实和准确，其次是美观，C错误。 题点　建构模型 9．有人利用真核单细胞生物a、b做了如下实验，这个实验最能说明的问题是(　　) A．控制c性状发生的遗传信息来自细胞核 B．控制c性状发生的遗传信息来自细胞质 C．c性状发生是由细胞核和细胞质的遗传信息共同决定的 D．细胞核内的遗传信息控制生物一切性状的发生 答案　A 解析　分析题图可知，单细胞生物c的细胞核来自单细胞生物a，单细胞生物c表现出的性状与单细胞生物a相同，单细胞生物b经人工处理后培养一段时间仍为单细胞生物b。可见，这个实验最能说明的问题是：控制c性状发生的遗传信息来自细胞核，但不能说明细胞核内的遗传信息控制生物一切性状的发生。 题点　细胞核功能的实验探究 10．(2025·济宁高一期中)核纤层能维持细胞核正常的形状与大小，有利于细胞核与细胞质之间的隔离与信息交换。下列相关叙述错误的是(　　) A．通过结构①实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 B．核糖体的形成都与结构②有关，结构②还与某种RNA的合成有关 C．该模式图以图画形式表现出部分特征，属于物理模型 D．若将核纤层破坏，则细胞核的形态和功能均会发生改变 答案　B 解析　结构②是核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，原核细胞无细胞核，但也有核糖体，因此核糖体的形成不都与结构②有关，B错误。 题点　细胞核的结构综合 11．核孔复合体是双向性的亲水性核质交换通道，其既能介导蛋白质的入核运输，又能介导RNA等物质的出核运输。入核蛋白一般都含有一段特殊的核定位序列(NLS)，该序列可保证入核蛋白能顺利转运至细胞核内。如图分别是核孔复合体和入核蛋白的核输入过程的示意图。下列有关叙述错误的是(　　) A．心房颤动的致病机制是核孔复合体的运输障碍，这可能与核膜内外的信息交流异常有关 B．唾液腺细胞核膜上的核孔复合体的数量可能比腹肌细胞核膜上的多 C．NLS具有“定向”“定位”的作用，若将NLS错误连接到其他非入核蛋白上，则可能会将该非入核蛋白转运至细胞核内 D．核膜由两层磷脂分子及相关蛋白质组成，且其参与构成了生物膜系统 答案　D 解析　核膜是双层膜结构，一层膜含两层磷脂分子，故核膜由四层磷脂分子及相关蛋白质组成，且其参与构成了生物膜系统，D错误。 题点　核孔、核膜 12．细胞核在细胞增殖时发生消失与重建。重建细胞核时，膜小泡聚集在单个染色体周围，形成核膜小泡，最终形成细胞核，过程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．膜小泡的组成成分有磷脂和蛋白质 B．核膜小泡形成细胞核的过程与生物膜的流动性密切相关 C．重建后的细胞核中行使遗传功能的结构是核仁 D．细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心 答案　C 解析　膜小泡最后会融合形成细胞核，而核膜主要成分为磷脂和蛋白质，所以膜小泡的组成成分中有磷脂和蛋白质，A正确；核膜小泡融合形成细胞核的过程依赖生物膜的流动性，B正确；重建后的细胞核中行使遗传功能的结构是染色质，C错误。 题点　核孔、核膜 13．施一公院士说过：“结构决定功能，这是所有物质科学的基本共识。”肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一，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。下列有关叙述不正确的是(　　) A．肌动蛋白等大分子物质能通过核孔进入细胞核 B．Cofilin－1缺失可导致由蛋白质纤维组成的细胞骨架变形 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．人体成熟的红细胞含有大量血红蛋白，可推测其核孔的数量较多 答案　D 解析　由题干信息可知，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，进而使细胞核失去控制物质进出细胞核的能力，C正确；人体成熟的红细胞细胞核退化消失，没有核孔，D错误。 题点　有关细胞核的综合 14．(12分)(2024·南平高一期末)如图为真核细胞的细胞核及其周围部分结构示意图。回答下列问题： (1)物质①主要由____________组成，在细胞分裂时，经____________成为染色体。结构②的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)代谢旺盛的细胞中核膜上的③数量比较多，利于实现细胞核质之间频繁的________。 (3)将变形虫切成两半，一半有核，一半无核。有核的一半，照样摄食，失去的伸缩泡可以再生，还能生长和分裂；无核的一半虽能消化已吞噬的食物，但不能摄取食物，体现了细胞核具有______________的功能。 (4)研究小组用蛙的脑细胞(通常不再分裂，其DNA的合成活性也非常低)和蛙的成熟未受精卵(处于即将开始活跃的DNA合成的状态)做实验，把分离出的脑细胞核注入这种卵细胞时，很快脑细胞核就被活化，开始合成DNA。说明细胞的生长发育是______________________的结果。 答案　(1)DNA和蛋白质　高度螺旋化，缩短变粗　与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关 (2)物质交换和信息交流　(3)控制细胞代谢、分裂、生长(或控制细胞生命活动)　(4)细胞核和细胞质共同作用 解析　(4)分离出的脑细胞核(脑细胞中的细胞质不能促进DNA的合成)注入成熟未受精的卵细胞时，很快脑细胞核就被活化，开始合成DNA，说明卵细胞中的细胞质可促进DNA的合成，进一步说明细胞的生长发育是细胞核和细胞质共同作用的结果。 题点　细胞是一个统一的整体 15．(12分)(2025·泉州高一期中)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1所示。请回答下列问题： (1)肿瘤细胞核内染色质里的__________储存着遗传信息。细胞核依靠__________将细胞质与核物质分隔开来。 (2)图1显示，药物分子进入细胞后，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)研究发现亲核蛋白可以运输至细胞核内，为探索其运输机理，某同学设计了相关实验，操作过程和实验结果如图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：______ ____________________________________________________________________________。 答案　(1)DNA　核膜　(2)溶酶体　(3)放射性出现的位置　亲核蛋白进入细胞核依赖尾部　(4)将该新型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 解析　(2)据图1可知，药物有的在细胞质基质被直接降解，有的则在溶酶体中被降解。(3)据图2可知，对亲核蛋白头部和尾部分别进行放射性同位素标记，并对亲核蛋白进行有限的水解，然后利用显微注射技术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尾部。(4)综合上述研究，亲核蛋白进入细胞核依赖尾部，因此可将该新型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。 题点　有关细胞核的综合 学科网（北京）股份有限公司 $