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 江苏专版）

本讲义聚焦高中生物学细胞核的结构和功能核心知识点，通过美西螈核移植、伞藻嫁接与核移植等经典实验探究细胞核控制代谢和遗传的功能，进而学习核膜、核孔、核仁及染色质等结构，最后结合真核细胞三维结构模型建构，形成功能探究-结构解析-模型应用的学习支架。 该资料以实验探究为主线，任务驱动分析对照实验设计（如伞藻核移植补充对照），强化结构与功能观（染色质与染色体的状态转化），体现科学思维与探究实践。课中助力教师引导学生深度理解实验逻辑，课后通过判断正误、课时对点练等帮助学生巩固知识，查漏补缺。

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．(多选)(2024·海安高一期中)如图表示细胞核的亚显微结构模式图，下列相关叙述正确的是(　　) A．①为内质网，是蛋白质等大分子物质合成、加工场所和运输通道 B．②为核孔，是核质之间物质自由交换的通道 C．③主要由DNA和蛋白质组成，易被碱性染料着色 D．⑤为核膜，能够把核内物质与细胞质分开 答案　ACD 解析　②是核孔，实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，但核孔对物质的进出具有选择性，B错误。 课时对点练 [分值：100分] 第1～10题，每题5分；第11～13题，每题6分，共68分。 题组一　细胞核的功能 1．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·徐州高一期中)如图为以某种动物受精卵为材料进行的三组实验，下列有关分析正确的是(　　) A．实验①和实验③对比，可说明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对比，可说明细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性 C．实验③的结果可说明细胞核是细胞的代谢中心和遗传的控制中心 D．实验①②③的结果可说明细胞核和细胞质相互依存，缺一不可 答案　D 解析　实验①和实验③对比，可说明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对比，可说明细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性，B错误；实验③的结果只能说明细胞核是细胞遗传的控制中心，不能说明是细胞代谢中心，C错误；由实验①②③的结果可知，细胞核和细胞质相互依存，缺一不可，二者同时存在才能正常存活，D正确。 题点　细胞核功能的实验探究 3．(2025·南京高一期中)伞藻由“帽”、柄和假根三部分组成，细胞核位于假根中，科学家利用伞形帽和菊花形帽两种伞藻进行了如图所示的嫁接实验。根据图示分析，下列叙述正确的是(　　) A．伞藻是多细胞生物，属于个体层次 B．伞柄和假根中都有细胞质，细胞质中没有DNA C．该实验说明伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的 D．若要进一步验证细胞核的功能，还应进行核移植实验 答案　D 解析　伞藻属于单细胞生物，由“帽”、柄和假根三部分组成，属于生命系统中的细胞或个体层次，A错误；伞柄和假根中都有细胞质，细胞质中也有少量的遗传物质DNA，B错误；在伞藻的嫁接实验中，伞藻的帽形与假根类型是一致的，说明伞藻的帽形是由假根控制的，C错误；由于假根中除了有细胞核外，还有其他结构，因此若要证明伞藻的形态结构取决于细胞核，还应设置伞藻核移植实验，D正确。 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．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．(2024·南通高一期中)如图是细胞核结构及某些物质进出细胞核的示意图，下列相关叙述错误的是(　　) A．结构①中的DNA是细胞核功能的物质基础 B．结构②与核糖体及某种RNA的形成有关 C．结构③仅是大分子物质进出细胞核的通道 D．大分子物质进出细胞核具有选择性，消耗能量 答案　C 解析　据图可知，某些小分子物质也能通过核孔进出细胞核，C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·江苏百校高一联考)某同学用纸板、纸片和超轻黏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．模型方法是生物学研究过程中常常会用到的一种方法。下列有关模型的叙述，错误的是(　　) A．图1属于物理模型 B．图2属于概念模型 C．图3属于数学模型 D．图4属于物理模型 答案　D 解析　物理模型是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征的模型，如图1，A正确；概念模型是指以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的规律和机理进行描述、阐明，如图2，B正确；数学模型是用来定性或定量表述生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等，如图3，C正确；图4是拍摄的照片，拍摄的照片是研究对象真实的反映，不属于模型，D错误。 题点　建构模型 9．(2025·常州高一阶段测试)为研究细胞核与细胞质之间的物质交流，科学家利用甲、乙、丙三组变形虫做了如图所示实验，将甲组被32P标记的细胞核移植到乙、丙两组变形虫的细胞内，适宜条件下培养一段时间后，检测乙、丙两组的放射性，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．甲组被32P标记的物质可能为DNA B．乙组变形虫去除细胞核后可以存活很长一段时间 C．乙组实验说明细胞核中被标记的物质可以进入细胞质 D．丙组实验说明细胞质中被标记的物质可以进入细胞核 答案　C 解析　DNA不能通过核孔从细胞核进入细胞质，若被32P标记的物质是DNA，无法达成乙组结果，A错误；细胞核与细胞质相互依存、不可分割，细胞核控制着细胞的代谢和遗传，因此，乙组变形虫去除细胞核后存活时间很短，B错误；据图可知，将被32P标记的细胞核移植到乙组变形虫的细胞内，最终乙组变形虫的细胞核、细胞质均有放射性，说明细胞核中被标记的物质可以进入细胞质，C正确；丙组变形虫原有细胞核没有放射性，说明细胞质中被标记的物质不可进入细胞核，D错误。 题点　细胞核功能的实验探究 10．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．(多选)研究人员利用显微镜观察细胞核并进行显微摄影，得到的照片如图所示。下列说法正确的是(　　) A．图中①与细胞质中的膜性管道系统连接 B．图中②数量的多少能体现细胞代谢的强度 C．①②共同完成了细胞核和细胞质的物质交换 D．实验室中使用光学显微镜可观察到相似图像 答案　ABC 解析　①是核膜，与粗面内质网相连，连接膜性管道系统，A正确；②(核孔)数量的多少表明核质间物质和信息流通的频率，能体现细胞代谢的强度，B正确；核膜与核孔共同控制了细胞核和细胞质之间的物质交换，C正确；题图中的结构需要电子显微镜才能看到，D错误。 题点　细胞核的结构综合 12．(多选)(2025·徐州高一期中)核孔复合体是核、质物质交换的特殊跨膜运输蛋白复合体。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，最新研究表明，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．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．核质间的物质交换体现了细胞膜的信息交流功能 C．人成熟红细胞核孔复合体的数量较少，因此红细胞代谢较弱 D．核孔蛋白是在细胞质中的核糖体上合成的 答案　BC 解析　核质间的物质交换体现了核膜具有信息交流的作用，B错误；人体成熟的红细胞无细胞核，也就没有核孔复合体，C错误。 题点　核孔、核膜 13．(多选)在真核细胞分裂时，细胞核会发生消失与重建。重建时，膜小泡聚集在单个染色体周围，形成核膜小泡，最终融合形成新的细胞核，过程如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．细胞中的染色体和染色质形态相同，功能不同 B．核膜小泡形成完整细胞核与生物膜的运动密切相关 C．核膜是连续的膜，与核糖体的形成有关 D．膜小泡的组成成分有磷脂和蛋白质 答案　AC 解析　细胞中的染色体(圆柱状或杆状)和染色质(丝状)形态不相同，功能相同，A错误；生物膜具有流动性，核膜小泡形成完整细胞核与生物膜的运动密切相关，B正确；核膜是不连续的膜，通过核孔隔开，核仁与核糖体的形成有关，C错误。 题点　核孔、核膜 14．(12分)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．(20分)(2025·常州高一期中)图1表示某种新型抗肿瘤药物分子进入细胞核后产生效应的过程，亲核蛋白在细胞质中合成后，可以迅速被运输至细胞核内。回答下列相关问题： (1)图1结构中属于生物膜系统的结构有______________________，进入细胞的药物分子在________和________中被降解，未被降解的药物分子进入细胞核，积累后发挥作用。因此药物分子在细胞质中停留时间越长，细胞核对药物的吸收效率就越________。 (2)科研人员发现细胞中的亲核蛋白可快速运输至细胞核内，为研究其运输机理设计了图2实验，并检测各组放射性出现的位置，发现亲核蛋白进入细胞核依赖________(填“头部”或“尾部”)。亲核蛋白进入细胞核的通道是________，说明该通道对物质的通过具有________性。 (3)为验证该新型抗肿瘤药物的药效，设计如下实验： ①取某种离体的肿瘤细胞，平均分为4份，用同种特定培养液培养，编号为甲、乙、丙、丁组。 ②向甲组加入适量生理盐水，向乙、丙、丁组分别加入等量的用________配制的50 mg/L、________、150 mg/L该新型抗肿瘤药物溶液。 ③培养一段时间后，用健那绿染液(一种活细胞中线粒体染色剂)对细胞染色，根据线粒体着色的情况来判断细胞的死活。 ④统计活细胞和死细胞的数目和比例，计算各组肿瘤细胞的抑制率。 ⑤预期结果：肿瘤细胞抑制率高低关系为丁组>丙组>乙组>甲组。 根据实验结果，得出结论：____________________________________________________。 答案　(1)细胞膜、核膜、溶酶体膜　细胞质基质　溶酶体　低　(2)尾部　核孔　选择　(3)生理盐水　100 mg/L　新型抗肿瘤药物能够有效抑制肿瘤细胞，且药物用量越大，抑制效果越好 解析　(2)分析亲核蛋白运输机理实验图2：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，故亲核蛋白能否进入细胞核由尾部决定。亲核蛋白属于大分子物质，进入细胞核的通道是核孔，说明该通道对物质的通过具有选择性。 题点　有关细胞核的综合 学科网（北京）股份有限公司 $