3.3 细胞核的结构和功能（导学案）2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

3.3　细胞核的结构和功能　导学案 2026—2027学年高一生物同步教学　人教版（2019）必修1《分子与细胞》 第3章　细胞的基本结构　第3节 班级：________　　姓名：_______　　小组：_______　　使用时间：________　 一、学习目标 1.通过分析美西螈核移植、蝾螈受精卵横缢、变形虫切割与核移植、伞藻嫁接与核移植四个经典实验，学会分析实验设计的逻辑（方法、目的、现象、结论），归纳得出细胞核控制细胞的代谢和遗传。 2.说出细胞核的核膜、核孔、核仁、染色质等结构及其功能，阐明染色质与染色体的相互关系。 3.理解细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，进一步树立结构与功能相适应的观念。 4.了解建构模型的科学方法，能够区分物理模型、概念模型和数学模型。 二、学习重点与难点 学习重点：细胞核的结构和功能；染色质与染色体的关系。 学习难点：理解细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心；四个经典实验的设计思路与对照分析。 第一部分　预习案（课前自主学习） 【学法指导】阅读教材 P54～56，结合下列问题梳理基础知识，在横线上填写关键词，疑难处做好标记，带入课堂讨论。 （一）细胞核的分布 1.除高等植物成熟的__________细胞和哺乳动物成熟的_________等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。 2.一般情况下，一个真核细胞只有______个细胞核；但也有例外，如人的_______细胞中含有多个细胞核。 （二）细胞核的功能 大量事实表明，细胞核是_________库，是细胞__________和_________的控制中心。 （三）细胞核的结构 1．核膜：为____层膜，把核内物质与_______分开；核膜不连续，其上具有______；核膜的外膜与____________相连，外膜上还附着有____________。 2．核孔：能实现核质之间频繁的____________和____________；核孔具有选择透过性，是____________、____________等大分子进出细胞核的通道；代谢越旺盛的细胞，核孔的数目越________。 3．核仁：与某种 RNA（即__________）的合成以及__________的形成有关；在细胞分裂过程中会周期性地消失和重建。 4．染色质：主要由__________和__________组成，因容易被__________染料（如龙胆紫溶液、醋酸洋红液）染成深色而得名。 （四）染色质与染色体 染色质和染色体是__________物质在细胞__________时期的__________种存在状态。细胞分裂时，染色质高度螺旋化、缩短变粗，成为__________；分裂结束时又解螺旋，恢复为细丝状的染色质。 （五）模型建构 模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的、概括性的描述，常见的形式有____________模型、____________模型和____________模型。 第二部分　探究案（课堂合作学习） 探究一　细胞核功能的实验探究 阅读教材 P54～55“思考·讨论”，按“方法 → 现象 → 结论”的思路分析下列四个经典实验，完成下表。 实验 实验方法 观察到的现象 得出的结论 美西螈核移植实验 将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到白色美西螈的去核卵细胞中，并设置对照实验 蝾螈受精卵横缢实验 用头发将受精卵横缢为有核、无核两半；再将一个细胞核挤入无核的一半 变形虫切割与核移植实验 将变形虫切成有核、无核两半；取出细胞核后再植回，观察其生命活动 伞藻嫁接与核移植实验 将两种伞藻的柄相互嫁接、细胞核相互移植，观察再生“帽”的形状 【思考讨论】 1．美西螈核移植实验为什么还要设置对照实验？对照实验应如何设计？ 2．蝾螈实验中，有核一半与无核一半之间形成什么对照？把细胞核挤回无核一半后，该半前后的变化又形成什么对照？ 3．去核后的变形虫仍能生活一段时间，其原因是________________________________；单独的细胞核却不能生存，其原因是________________________________。 4．伞藻嫁接后最初长出的“帽”常介于两种形态之间，除去后再生的“帽”才与假根一致，试分析原因。 【归纳】四个实验共同说明：细胞核控制着细胞的____________和____________。 探究二　细胞核的结构与功能相适应 结合细胞核结构模式图，填写下表，体会“结构与功能相适应”。 结构 结构特点 主要功能 核膜 双层膜，不连续、上有核孔；外膜与内质网相连并附着核糖体 核孔 核膜上的通道，具有选择透过性 核仁 折光性强的球状小体，分裂过程中周期性消失和重建 染色质 主要由 DNA 和蛋白质组成，易被碱性染料染成深色 【讨论】 1．蛋白质合成旺盛、代谢活跃的细胞（如胰岛 B 细胞、浆细胞），其核孔数目和核仁大小有何特点？为什么？ 2．水、葡萄糖、氨基酸、各种离子等小分子，与蛋白质、RNA 等大分子进出细胞核的通道分别是什么？这体现了核膜和核孔的什么特性？ 探究三　遗传信息库与有关结构的层次关系 1．请按由大到小的包含关系，将“DNA、细胞、细胞核、染色质”填入下式： 　　____________ ＞ ____________ ＞ ____________ ＞ ____________ 2．真核细胞的 DNA 主要分布在____________内的染色质上，除此之外，____________和____________中也含有少量 DNA。 3．请用关系链表示染色质与染色体的相互转化，并说明二者的关系。 4．为什么说细胞核是“遗传信息库”？ 探究四　科学方法——建构模型 判断下列实例分别属于哪种模型（在括号内填“物理模型 / 概念模型 / 数学模型”）： ① DNA 双螺旋结构模型（　　　　）　 ② 细胞三维结构模型、生物膜模型（　　　　　） ③ 分泌蛋白合成与运输过程中膜面积变化曲线（　　　　　）　 ④ 本章知识概念图、流程图（　　　　　） 提示：以实物或图画直观表达对象特征的是物理模型（画是物理模型，照片不是）；用图表、公式、理论表述的是数学模型；用概念之间的关系表述对象主要特征的是概念模型。 第三部分　训练案（当堂检测） 一、选择题 1．科学家用黑白两种美西螈做实验，将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核取出来，移植到白色美西螈的去核卵细胞中，植入核的卵细胞发育成黑色美西螈。下列相关叙述不正确的是（　　） A．该实验能说明美西螈的肤色是由细胞核控制的 B．为使实验结论更准确，应再增加一组对照实验 C．该实验没有说明生命活动离不开细胞结构的完整性 D．白色美西螈的细胞质在肤色形成中也发挥一定作用 2．下列关于细胞核的说法，不正确的是（　　） A．DNA 主要存在于细胞核内 B．细胞核控制细胞的代谢和遗传 C．细胞核是遗传物质储存和复制的场所 D．细胞核位于细胞的正中央，所以它是细胞的控制中心 3．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，其代谢等活动又能恢复。这说明细胞核是（　　） 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 4．如图为细胞核结构模式图（图中①为核膜、②为染色质、③为核仁、④为核孔），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，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 二、判断题（正确的画“√”，错误的画“×”） 5．核孔是蛋白质、RNA 等大分子自由进出细胞核、没有选择性的通道。（　　） 6．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。（　　） 三、填空题 7．染色质主要由____________和____________组成；细胞核是____________库，是细胞代谢和遗传的____________。 第四部分　课堂小结与学习反思 教师引导完善下列知识网络： 细胞核 结构 功能 细胞核 核膜（双层膜，上有核孔）、核孔、核仁、染色质（DNA＋蛋白质，高度螺旋化形成染色体） ①遗传信息库；②细胞代谢和遗传的控制中心（结构与功能相适应） 我的疑问 / 学习反思 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 参考答案与解析 （教师用·学生自评互评参考） 一、预习案 （一）1．筛管；红细胞　　2．一；骨骼肌 （二）遗传信息；代谢；遗传 （三）1．双；细胞质；核孔；内质网；核糖体 　　　2．物质交换；信息交流；蛋白质；RNA；多 　　　3．rRNA；核糖体 　　　4．DNA；蛋白质；碱性 （四）同一；不同；两；染色体 （五）物理；概念；数学 二、探究案 探究一　实验记录表： 实验 观察到的现象 得出的结论 美西螈核移植实验 植入黑色美西螈细胞核的卵细胞发育成黑色美西螈（对照实验发育成白色美西螈） 美西螈肤色的遗传由细胞核控制（遗传） 蝾螈受精卵横缢实验 有核的一半能分裂、分化并发育，无核的一半不分裂；将核挤入后又开始分裂、分化 细胞的分裂、分化受细胞核控制 变形虫切割与核移植实验 无核部分能消化但不摄食、无应激性，代谢减弱、运动停止；植回细胞核后恢复正常 变形虫的生长、应激性等生命活动受细胞核控制（代谢） 伞藻嫁接与核移植实验 再生“帽”的形状与含细胞核的假根一致 细胞核控制伞藻“帽”的形状（形态结构建成，遗传） 思考讨论： 1．设置对照可排除细胞质等无关变量的干扰，使结论更严谨。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，观察子代肤色，与原实验相互对照（核移植的正反对照）。 2．有核一半与无核一半构成相互对照（有无细胞核为单一变量）；把核挤回无核一半后，该半在挤核前后形成自身前后对照。 3．去核后此前已合成的蛋白质等物质在一段时间内仍能发挥作用；单独的细胞核失去了细胞质提供的营养物质和能量供应，因而不能生存。 4．嫁接的柄中残留有原细胞已转录的 mRNA 等物质，可在短期内指导合成蛋白质，影响最初“帽”的形态；再生“帽”由假根中细胞核所含的遗传信息决定，故最终与假根一致。 【归纳】代谢；遗传。 探究二　结构功能表： 结构 主要功能 核膜 把核内物质与细胞质分开；控制葡萄糖、氨基酸、各种离子等小分子物质进出，具有选择透过性 核孔 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流；是蛋白质、RNA 等大分子进出细胞核的通道（也允许部分小分子、水通过），具有选择透过性 核仁 与某种 RNA（rRNA）的合成以及核糖体的形成有关 染色质 是遗传物质 DNA 的主要载体，DNA 上储存着遗传信息 讨论 1．核孔数目较多、核仁较大。这类细胞蛋白质合成旺盛，核质之间物质交换和信息交流频繁（核孔多），需要合成更多核糖体（与核仁有关），故核仁较大。 讨论 2．小分子主要穿过核膜进出；蛋白质、RNA 等大分子主要经核孔进出。说明核膜和核孔都具有选择透过性，细胞核与细胞质之间既有分隔又有密切联系。 探究三　1．细胞 ＞ 细胞核 ＞ 染色质 ＞ DNA。 2．细胞核；线粒体；叶绿体。 3．染色质（间期、末期，细丝状）⇌（高度螺旋化、缩短变粗／解开螺旋、恢复细丝状）⇌染色体（前期、中期、后期）；二者是同一物质在细胞不同时期的两种形态。 4．真核细胞的遗传信息储存在 DNA 分子中，而 DNA 主要分布在细胞核内的染色质（染色体）上，因此细胞核是遗传信息库。 探究四　①物理模型　②物理模型　③数学模型　④概念模型。 三、训练案 1．D　解析：本实验只能说明美西螈的肤色由细胞核控制，并不能说明白色美西螈的细胞质在肤色形成中发挥作用，D 错误；增设对照可使结论更严谨，B 正确。 2．D　解析：细胞核成为控制中心是由其储存遗传信息、控制代谢和遗传的功能决定的，与其在细胞中的位置无关，D 错误。 3．D　解析：去核后代谢减弱、运动停止，植回核后恢复，说明细胞核是细胞生命活动（代谢）的控制中心；细胞代谢的主要场所是细胞质基质，A 错误；该实验未直接涉及遗传物质的储存、复制和遗传性状，B、C 不符合题意。 4．B　解析：①核膜是双层膜，④核孔是大分子物质进出的通道，并非允许各种分子自由进出，A 错误；②染色质主要由 DNA 和蛋白质组成，B 正确；③是核仁，与某种 RNA 的合成及核糖体的形成有关，C 错误；细胞代谢的主要场所是细胞质基质，D 错误。 5．×　解析：核孔具有选择透过性，大分子不能自由进出。 6．√。 7．DNA；蛋白质；遗传信息；控制中心。 — — 学科网（北京）股份有限公司 $