河北石家庄2026-2027学年高一上学期生物学人教版必修一第三章第3节细胞核的结构和功能 课时作业

一、作品基础信息 项目 填写内容 作品名称 【细胞核的结构和功能】 学段学科 【高中】【生物学】 适用年级 【高一年级】 教材版本 【人教版】 对应内容 【必修一《分子与细胞》第三章第3节】 作业类型 【课后作业】 完成时长 总时长30分钟 设计者 【周景景】 二、设计背景与意图 1. 课标与教材分析 课标要求：依据《普通高中生物学课程标准（2017年版2025年修订）》的内容要求，本课时对应的新课标要求为：1.2.3阐明遗传信息主要储存在细胞核中。参照新课标要求的教学提示“教师要组织好观察、实验等探究性学习活动，帮助学生增加感性认识，克服对微观结构认识的困难，使学生领悟科学研究的方法并习得相关的操作技能”。学完之后需要达成“构建并使用细胞模型，阐明细胞各部分结构通过分工与合作，形成相互协调的有机整体，实现细胞水平的各项生命活动（生命观念、科学思维、科学探究）”的学业要求。 教材地位：本节是人教版（2026）高中生物必修1《分子与细胞》第三章第3节的内容，是本章的最后一节。教材以“细胞核的结构和功能”为核心，通过介绍细胞核的功能（经典实验）、细胞核的结构（核膜、核仁、染色质），以及细胞是一个统一的整体，引导学生认识细胞核作为细胞“控制中心”的重要作用，理解“结构与功能相适应”、“部分与整体相统一”的生物学观点。 科学方法 实验分析法（黑白美西螈核移植实验、蝾螈受精卵横缢实验、伞藻嫁接与核移植实验）；对比归纳法（经典实验的前后对照，自身对照）；模型建构法（尝试构建真核细胞的三维结构模型）。 · 教学重难点：通过经典的实验分析，认同细胞核是细胞生命系统的控制中心；阐明细胞核的结构和功能。 2. 学情分析 维度 具体描述 已有基础 学生在初中阶段已经学习了细胞的基本知识，知道细胞核内含有遗传物质DNA。在第1章中学习细胞的多样性和统一性中，深刻认识到真核细胞和原核细胞，并初步接触了染色体。在第2章学习了核酸是遗传信息的携带者，认识到绝大多数生物的遗传物质是DNA。在第3章前两节学习了细胞膜和细胞器的结构和功能，为学习细胞核奠定了基础。但是，学生对细胞核的具体结构（核膜、核孔、核仁、染色质）、细胞核功能的实验证据以及染色质与染色体的关系等还缺乏深入了解。 现有困惑 （1） 四则经典实验与结论的对应关系容易混淆：尤其是“美西螈核移植→控制遗传”“蝾螈横缢→控制分裂分化”“变形虫切割→控制代谢”“伞藻实验→控制性状”这四组对应，学生易混淆； （2） 实验设计的逻辑分析能力不足：学生难以判断“某实验能否证明某结论”，尤其不清楚伞藻嫁接实验为何不能直接得出“细胞核决定”的结论； （3） 染色质与染色体的关系抽象：同一种物质不同形态的本质、螺旋化与解螺旋的意义、以及“染色体（染色质）、DNA以及基因”的层次关系难以建立； （4）核孔的选择透过性容易误解：学生常把核孔当成“任意大分子都能自由通过的孔”，忽略DNA不能通过核孔这一关键结论。 差异分析 1.基础薄弱学生（约20%）：可以记忆简单概念，能识别细胞核结构图；看不懂细胞核功能的实验探究，难以理解结构与功能相适应的观点以及缺乏从柱状图、结构图、细胞图等图形中提取有效信息，并进行逻辑推理；需求：作业侧重识记、识图基础题，降低经典实验题难度，巩固核心概念。 2.中等水平学生（约60%，班级主体）：基础概念掌握较好，常规中档题可以完成；多情境综合、实验探究题逻辑不完整，答题表述不规范；需求：适量中档变式训练，训练图表解读，规范答题语言。 3.学优生（约20%）：重难点知识理解到位，常规题目完成度高；缺少陌生科研情境、开放性实验分析训练；需求：增加高考创新情境习题，拓展思维深度。 3. 设计意图（一段话讲清即可） 本作业围绕《细胞核的结构和功能》一节，面向高一新授课后的巩固与拓展设计，采用“A组基础训练 B组能力提升 C组拓展创新”三层递进结构。整体难度由易到难，梯度清晰。基础薄弱的学生可通过A组基础训练获得基本知识，中等学生能在B组能力提升题中巩固实验分析与综合应用能力，学优生则可在C组拓展创新题中挑战科研情境下的信息迁移与实验设计。 3、 试题详情 细胞核的结构和功能 分层作业 A组 基础训练（必做） 1.从母牛乙的体细胞中取出细胞核，注入母牛甲去核的卵细胞中成为重构卵，重构卵经细胞分裂形成早期胚胎，将胚胎移植到母牛丙的子宫内，出生的小牛即是“克隆牛”。该“克隆牛”的性状主要与 (　　) A.母牛甲相同 B.母牛乙相同 C.母牛丙相同 D.三头母牛都不同 2.科学家通过下列实验探究细胞核的功能：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，有核的一半(b)能分裂，无核的一半(a)则停止分裂，将一个细胞核挤入a部分，结果a部分开始分裂，下列选项说法正确的是 (　　) A.实验结果能说明细胞核与细胞的寿命有关 B.实验结果可以说明细胞核与细胞的分裂有关 C.该实验表明有核的一半分裂快,无核的一半分裂慢 D.该实验说明细胞核是细胞代谢的控制中心和主要场所 3.遗传信息就像细胞生命活动的蓝图，有关叙述错误的是（ ） A.同一生物体内所有体细胞的蓝图都一样 B.脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息 C.正是由于这张蓝图，细胞核才具有控制细胞代谢的功能 D.病毒的遗传信息储存在DNA中 4.如图所示为细胞核结构模式图,下列叙述正确的是 （ ） A.高等植物成熟筛管细胞中的细胞核,控制着该细胞的代谢和遗传 B.①的外膜与内质网膜共同组成了生物膜系统 C.③在同一个体的不同细胞中数量基本相同 D.③可允许某些大分子通过 5.核孔复合体主要由蛋白质构成,镶嵌在内外核膜融合形成的核孔上。亲核蛋白指的是在细胞质内合成后,需要或能够进入细胞核内发挥功能的蛋白质。下列叙述错误的是（ ） A.组成染色体的蛋白质属于亲核蛋白 B.细胞核中DNA通过核孔复合体进入细胞质 C.核孔复合体和亲核蛋白都是在核糖体上合成的 D.核孔实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流 6.伞藻是一种单细胞藻类，由伞帽、伞柄和假根三部分构成。图1和图2分别为科学家以伞形帽和菊花形帽两种伞藻为材料进行的实验。下列相关叙述正确的是（ ） A.根据图1实验结果说明伞藻的帽形态由细胞核决定 B.图1中的②与图2中的③新生长出来的伞帽都是伞形帽 C.图2实验说明细胞核能通过影响细胞分裂控制伞帽的形态 D.图2的实验是对图1研究细胞核功能实验的完善和补充 7.不同生物细胞中的核孔具有相同的结构，并以核孔复合体的形式存在。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、双向性的亲水性交换通道，控制着物质进出细胞核。下列有关核膜和核孔的叙述正确的是 （ ） A.核膜儿功能的复杂性主要与其膜上的脂质的种类和数量有关 B.高尔基体膜和核膜的连通使细胞质和核内物质的联系更为紧密 C.人体成熟的红细胞中，核孔数目较少，会影响物质的运输 D.细胞核输入与输出物质过程所需的能量主要来自线粒体 8.有关染色质和染色体的叙述中，错误的是（     ） A.染色质是细胞核内易被碱性染料染成深色的物质 B.染色质和染色体的组成和形态完全相同 C.不是所有细胞都有染色体或染色质 D.染色体和染色质是真核细胞中DNA的主要载体 9.图1为典型的真核生物的细胞核结构模式图,图2为探究细胞核功能的相关实验。据图回答下列问题(在[　]内填标号,在　　　　上填名称)。  图1 图2 (1)细胞核的功能是　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)图1中对核内物质起屏障作用的是核膜，它是由　　　　层磷脂分子构成的；细胞核中合成的大分子物质如RNA通过[　]　　　　进入细胞质。  (3)图1中的结构②是核仁，其功能是　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)图2所示为蝾螈受精卵横缢实验，用头发横缢成两部分后，其中　　　　部分是对照组，　　　　部分是实验组，该实验证明了　　　　　　　 　　　　　　。  B组 能力提升（必做） 10.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。下列有关模型的叙述，错误的是 (　　) A.设计并制作细胞的三维结构模型时，科学性比美观更重要 B.拍摄叶肉细胞的照片，能直观反映其特征，属于物理模型 C.高中生物中模型主要包括物理模型、概念模型和数学模型 D.画概念图属于构建概念模型，可用于梳理并建构知识体系 11.肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一，Cofilin-1(一种能与肌动蛋白相结合的蛋白质，可介导肌动蛋白进入细胞核)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。下列有关叙述错误的是(　　) A.肌动蛋白等大分子物质能通过核孔自由进出细胞核 B.Cofilin-1缺失会影响细胞核控制细胞代谢的能力 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.细胞核形态和功能的维持与细胞骨架有关 12.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。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (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,正常摄食，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)和蛙的成熟未受精的卵细胞(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。  C 组 拓展创新(选做) 13. 科学家曾用荧光染料标记人类细胞和小鼠细胞膜蛋白，诱导两种细胞融合，在杂交细胞中观察到两种荧光均匀混合需要一定时间。若破坏细胞核，则混合时间延长。该实验说明（ ） A. 细胞核控制着细胞膜上蛋白质的分布 B. 细胞核与细胞质之间的物质运输与核孔有关 C. 细胞核可能参与了细胞质中蛋白质的流动调控 D. 细胞膜具有流动性，受细胞核的直接控制 14. 研究发现，核纤层（位于核膜内侧的蛋白质网络）对维持核形至关重要，某些癌细胞中核纤层蛋白表达异常，导致核形不规则。下列关于核纤层的推测，不合理的是（ ） A. 核纤层可能与核膜的解体和重建有关 B. 核纤层蛋白在细胞分裂间期合成，在分裂期可能被磷酸化修饰 C. 核纤层结构异常可能导致细胞核功能紊乱，影响基因表达 D. 核纤层是遗传信息的载体 15. 某些病毒如HIV，其逆转录形成的DNA可以进入细胞核整合到宿主基因组中。这一过程需要利用宿主细胞核的哪些结构或功能？（ ） ①核孔复合体  ②核膜的选择透过性  ③核仁中的DNA  ④染色质结构 A. ①②  B. ①④  C. ②③  D. ③④ 16. 最新研究表明，细胞核在机械力传导中也发挥作用。当细胞受到外界机械刺激时，细胞骨架将信号传递至核膜上的LINC复合体，进而引起核内染色质构象改变，影响基因转录。下列叙述错误的是（ ） A. 细胞核能接收来自细胞骨架的信号，体现了核质之间的信息交流 B. 外界环境的变化可能通过细胞核直接调控基因表达 C. 该过程依赖于核膜的完整性，核孔不起作用 D. 染色质构象改变可能影响RNA聚合酶与DNA的结合 17. 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，逆转肿瘤细胞的抗药性。该药物分子进入细胞核的过程如图甲，回答下列问题： 甲 乙 （1） 肿瘤细胞的细胞核控制着细胞的_______________，_______________把核内物质和细胞质分开。细胞核中的DNA和_______________紧密结合成_______________，呈极细的丝状物，易被碱性染料染成深色。 （2） 药物分子进入细胞后有的在溶酶体中被降解，有的在_______________中被直接降解。未被降解的药物分子通过核孔进入细胞核，该过程______（填“具有”或“不具有”）选择性，药物分子积累后发挥作用。推测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越_________（填“高”或“低”）。 （3） 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，实验操作与实验结果如图乙所示。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，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：____________________________________________________________。 18.尝试利用超轻粘土制作真核细胞三维结构模型。 四、答案与解析 1.【B】 【解析】克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。故该“克隆牛”的性状主要与母牛乙相同，B项正确。 2.【B】　 【解析】 该实验并未研究细胞的寿命，A错误。有核或挤入核的部分能分裂、分化，无核的部分则停止分裂，故实验结果可以说明细胞核与细胞的分裂有关，B正确。该实验表明有核的一半(b)能分裂，无核的一半(a)不能分裂，C错误。该实验说明细胞核控制细胞分裂，D错误。 3.【D】 【解析】同一生物体内所有体细胞的蓝图都一样，因为一个生物体内所有的细胞都是由一个受精卵细胞分裂发育而来的，都有相同的一组DNA，A正确。脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息，脱氧核苷酸的排列顺序不同，遗传信息也就不同，B正确。细胞核依据蓝图，进行物质合成、能量转换等，实现对细胞代谢的控制，C正确。病毒分为DNA病毒和RNA病毒，RNA病毒的遗传信息储存在RNA中，D错误。 4.【D】　 【解析】高等植物成熟筛管细胞中无细胞核，A错误。细胞的生物膜系统是由细胞器膜、核膜和细胞膜等共同构成，①的外膜为外核膜，外核膜与内质网膜直接相连，但①的外膜与内质网膜不能共同组成生物膜系统，B错误。同一个体中不同细胞的功能不同，故③(核孔)在同一个体的不同细胞中数量一般不同，C错误。③为核孔，核孔具有选择性，可允许某些大分子通过，D正确。 5.【B】　 【解析】组成染色体的蛋白质是在细胞核内起作用，属于亲核蛋白，A项正确。DNA不能从细胞核进入细胞质B项错误。核孔复合体和亲核蛋白的本质都是蛋白质，都是在核糖体上合成的，C项正确。核孔实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流，D项正确。 6.【D】　 【解析】图1实验结果只能说明伞藻的帽形态与伞藻的假根有关，但假根中还含有其他物质，因而图1实验结果不可以证明伞藻的帽形态由细胞核决定，A项错误。细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，据此可推测，图2中的③与图1中①的帽形相同，都是菊花形帽，图1中的②为伞形帽，B项错误。图2实验进行的是核移植实验，因而能说明细胞核决定伞帽的形状，但不能说明细胞核是通过影响细胞分裂起作用的，C项错误。图1实验结果说明伞帽形状与假根有关，图2实验结果说明伞帽形状与假根中的细胞核有关，故图2的实验是对图1研究细胞核功能实验的完善和补充，D项正确。 7.【D】　 【解析】核膜功能的复杂性主要取决于膜上蛋白质的种类和数量，而非脂质，A错误。核膜与内质网膜直接相连，形成连续的膜系统，高尔基体膜通过囊泡与内质网膜细胞膜间接联系，不与核膜直接连通，B错误。人体成熟的红细胞中没有细胞核，故没有核孔，C错误。 8.【B】 【解析】染色质是细胞核内易被碱性染料染成深色的物质，A项正确。染色质和染色体的组成相同，都是DNA和蛋白质，但是形态不同，染色体是由染色质高度螺旋缩短变粗而来的，B项错误。哺乳动物成熟的红细胞无细胞核,也就没有染色质或染色体，C项正确。染色体和染色质是真核细胞中DNA的主要载体,D项正确。 9. (1)作为遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心　(2)4　④　核孔　(3)与某种RNA的合成及核糖体的形成有关　(4)有核　无核　细胞核控制着细胞的分裂、分化 10.【B】　 【解析】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，故设计并制作细胞的三维结构模型时，科学性比美观更重要，A正确。以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型；拍摄叶肉细胞的照片，不属于模型，更不属于物理模型，B错误。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，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、数学模型等，C正确。画概念图可用于梳理并建构知识体系，帮助构建知识内的联系，属于构建概念模型，D正确。 11.【A】 【解析】肌动蛋白在核糖体上合成，可以通过核孔进入细胞核，但不会运出细胞核，A项错误。由题干信息可知，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，故Cofilin-1缺失可导致由蛋白质纤维组成的细胞骨架变形，进而使细胞核失去控制物质进出细胞核的能力，B、C两项正确。肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一，Cofilin-1缺失可引起细胞核变形、核膜破裂，所以细胞核形态和功能的维持与细胞骨架有关，D正确。 12.【答案】(1)DNA和蛋白质　高度螺旋化，缩短变粗　(2)物质交换和信息交流　(3)控制细胞代谢、分裂和生长(或控制细胞生命活动)　(4)细胞核和细胞质共同作用 【解析】(1)物质①是染色质，主要由蛋白质和DNA组成，在细胞分裂时，其高度螺旋化、缩短变粗形成染色体。 (2)③(核孔)是实现细胞核质之间频繁的物质交换和信息交流的通道。 (3)将变形虫切成两半，一半有核，一半无核。有核的一半，正常摄食(细胞代谢)，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，体现了细胞核具有控制细胞代谢、分裂和生长的功能。 (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。 13【C】 14【D】 15【B】 16【C】 17【答案】（1）代谢和遗传　核膜　蛋白质　染色质　 （2）细胞质基质　具有　低　 （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　 五、作业实施建议 1. 适用对象与场景 （1）本作业适用于高一年级新授课阶段，作为必修一《分子与细胞》第三章第3节：细胞核的结构与功能》的课后作业。 （2）1-12题为必做题，建议在30分钟内限时独立完成，以模拟真实考试情境，训练答题速度和规范。13-17题为选做题。18题可作为课下实践作业。 2. 批改与学情分析建议 （1）批改重点：重点关注第4题（细胞中细胞核的数量；DNA大分子能否通过核孔进出细胞；代谢强度与核仁大小的关系）、第6题（伞藻的嫁接和核移植实验）、第8题（染色质和染色体的关系）、第10题（照片不属于模型）、第11题（利用题干信息进行知识迁移）、第12题（深度思考伞藻嫁接与核移植的区别）。 （2）学情诊断： ①若选择题错得多，说明基础概念不扎实，需回归教材，重点梳理课本内容，强化记忆。 ②若第7题错得多，说明与前面章节核酸是遗传信息的携带者、细胞膜的结构与功能、细胞器之间的分工与合作相关内容掌握不牢固，需要及时进行复习。 ③若第9题得分率低，说明多方面知识的结合能力偏弱，需先分章节进行强化，再建立思维网络。 3. 讲评策略 （1）讲评优先级： 第4题可重点讲解：将细胞中细胞核的数量，尤其是个例叙述清楚；DNA大分子能否通过核孔进出细胞，指明核孔的选择透过性，这点与细胞膜的功能特性相似，同时可带领学生复习细胞膜的结构与功能相关内容。代谢强度与核仁大小的关系需要通过列举实例加以说明，使学生印象深刻。 第6讲解：伞藻嫁接实验的深度分析，强化学生对实验结论与证据匹配关系的辨析能力。明确伞藻的嫁接存在细胞核可以控制伞藻形态结构这一结论的漏洞，因为不能排除细胞质中还含有少量的遗传物质。伞藻嫁接与核移植实验的对比分析，侧重实验设计与结论推理。帮助学生建立基础的批判性思维，为学习后续呼吸，光合等实验做好基础。 第7题可重点讲解，首先引导学生读课本上没有的图示，通过题干信息和图示的结合进而对题干叙述的整个过程进行描述，再解答。此题与前面所学知识联系紧密，可以发现学生前面知识是否掌握牢固，定期及时复习。 第9题可重点讲解，围绕细胞核的功能、核仁功能、核孔特性及“代谢控制中心”的原因展开，训练规范表达。锻炼学生读图读表能力，加强学生对以往知识的复习（细胞膜的磷脂双分子层结构）和巩固。 第11题可重点讲解，不仅依据题干进行说明，也可以通过题中给出的信息进行知识的迁移。 C组拓展部分含1道简答题，以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，逆转肿瘤细胞的抗药性为情境，要求学生设计实验思路，考查科学探究与创新能力。 （2） 错题归因：区分“知识遗忘”“审题不清”。若是知识遗忘造成的错误，要及时复习，后续可通过加强提问、听写增强记忆。若属于审题不清造成的错误，要督促学生细心，可在做题时及时勾画重点信息。 学科网（北京）股份有限公司 $