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2022-2023學年蘇教版(2019)高中生物必修1 第二章 第二節 第3課時 遺傳信息主要儲存在細胞核中(學案+課時對點練 word版含解析)

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2022-2023學年蘇教版(2019)高中生物必修1 第二章 第二節 第3課時 遺傳信息主要儲存在細胞核中(學案+課時對點練 word版含解析)

資源簡介

第3課時 遺傳信息主要儲存在細胞核中
[學習目標] 1.闡明遺傳信息主要儲存在細胞核中。2.結合相關實驗,理解細胞核是生命系統的控制中心。3.嘗試制作真核細胞亞顯微結構模型。
一、細胞核的結構
1.細胞核的結構
2.細胞核的形態、大小和數量
(1)細胞核的形態通常是球形,但也有橢球形、扁平形和不規則形。
(2)細胞核一般約占細胞總體積的10%,平均直徑為5~15 μm。
(3)大多數真核細胞有一個核;少數真核細胞有多個核,如骨骼肌細胞;極少數真核細胞無核,如哺乳動物成熟的紅細胞,高等植物成熟的篩管細胞等。
3.利用甲基綠—派洛寧染色液染色DNA和RNA
判斷正誤
(1)蛋白質和DNA可以通過核孔進出細胞核(  )
(2)核仁被破壞,該細胞蛋白質的合成將不能正常進行(  )
(3)染色質和染色體是存在于細胞核中的兩種不同物質(  )
(4)核基質包括以磷脂為主的網架及其中的液體(  )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
核孔
核孔結構復雜,至少由50種蛋白質構成,稱為核孔復合體,大分子憑借自身的核定位信號與核孔復合體蛋白質(主要是中央運輸蛋白)上的受體結合而實現物質運輸過程。
(1)據以上信息能否說明各種大分子物質都能自由進出核孔?
提示 不能。核孔具有選擇性,如:允許某些RNA和蛋白質通過,DNA不能通過。
(2)核孔是物質進出細胞核的唯一通道嗎?
提示 不是。核孔是某些大分子物質出入細胞核的通道,小分子物質是經過核膜出入細胞核的。
(3)代謝旺盛的細胞中,蛋白質合成量越大,核質之間的物質交換越頻繁。那么核仁大小、核孔數量與細胞代謝程度有什么關系?
提示 代謝旺盛的細胞,往往核仁較大,核孔數量多。
1.核膜對于物質進出細胞核具有選擇性,允許離子和小分子通過;核孔也具有選擇性,允許RNA和某些蛋白質通過,DNA不能通過。大分子通過核孔進出細胞核穿過生物膜的層數為0。
2.染色質與染色體的關系
項目 組成 形態 存在時期 形成過程
染色質 DNA和蛋白質(主要) 細絲狀 分裂結束時 染色體解螺旋
染色體 DNA和蛋白質(主要) 圓柱狀或桿狀 細胞分裂時 細胞核解體,染色質高度螺旋化縮短變粗
關系 同一物質在細胞不同時期的兩種存在狀態
3.觀察DNA和RNA在細胞中的分布
項目 DNA RNA
染色劑 甲基綠 派洛寧
顏色反應 綠色 紅色
(主要)分布 細胞核 細胞質
1.(2022·江蘇泰州中學高一期末)如圖是細胞核的結構模式圖,下列有關各結構及功能的敘述,正確的是(  )
A.①不具有選擇透過性
B.②主要由DNA和蛋白質組成
C.③是細胞內蛋白質合成的場所
D.④是物質自由進出的通道
答案 B
解析 ①是核膜,屬于生物膜,具有選擇透過性,④是核孔,是大分子物質進出細胞核的通道,但具有選擇性,物質不能自由進出,A、D錯誤;②是染色質,主要由DNA和蛋白質組成,B正確;③是核仁,細胞內蛋白質合成的場所是核糖體,C錯誤。
2.如圖為真核細胞的部分結構示意圖,請據圖分析并回答下列問題:
(1)細胞核是由③____________、④__________和⑤核膜、核孔、核基質等構成的。
(2)細胞中大分子物質進出細胞核的通道是②__________。核糖體的形成與圖中______(填序號)結構有關。
(3)細胞核是由__________層核膜組成,其外層膜與①________膜相連,從而加強了細胞內各種膜結構在生命活動過程中的聯系。
答案 (1)染色質 核仁 (2)核孔 ④ (3)2 內質網
二、細胞核是細胞代謝和遺傳的調控中心
1.變形蟲切割實驗
(1)實驗過程
(2)實驗結論:細胞核可以調控細胞的代謝過程。
2.傘藻是一類單細胞生物,可分為帽、柄和假根三部分,不同類型的傘藻,帽的形態也不同。
3.細胞核的功能
細胞核控制細胞的代謝過程和生物體的遺傳性狀,是細胞代謝和遺傳的調控中心。
4.制作真核細胞亞顯微結構模型
(1)模型模擬的是被研究事物(原型)的結構形態、生理形態或運動形態,是原型的某個表征和特征,也是對原型的抽象和概括。模型不再包括原型的全部特征,但能體現原型的本質特征。
(2)物理模型就是根據相似原理,把真實事物按比例放大或縮小制成的。它可以模擬真實事物的某些功能和性質。我們制作的真核細胞亞顯微結構模型就是物理模型。
判斷正誤
(1)無細胞核的單細胞生物不會死亡(  )
(2)細胞核是細胞代謝的中心(  )
(3)用橡皮泥捏成的線粒體屬于物理模型(  )
(4)細胞核功能的實現與細胞核中的染色質密切相關(  )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√
分析細胞核的功能
1.傘藻由帽、柄和假根三部分構成,細胞核在假根中。現有兩種類型的傘藻,一種是傘形帽傘藻,另一種是菊花形帽傘藻。為了探究細胞核在細胞中的作用,某人用傘藻做了下圖所示的實驗。
①將兩種傘藻的傘帽和傘柄分別剪掉,留下假根。
②將傘形帽傘藻的傘柄嫁接到菊花形帽傘藻的假根上。
③將嫁接后的傘藻放在適宜的條件下培養一段時間,結果發現,在傘形帽傘藻的傘柄上長出了菊花形傘帽。
根據上述實驗,回答下面的問題。
(1)該實驗是一個不完整的實驗,應該設計一個對照實驗,該對照實驗為將菊花形帽傘藻的傘柄嫁接到傘形帽傘藻的假根上。
(2)為了更清楚地說明細胞核的作用,除上述實驗外,還可以通過移植細胞核來完成,實驗過程如下:
A組:將菊花形帽傘藻假根中的細胞核移出,并移入去掉傘帽和細胞核的傘形帽傘藻的假根中。
B組:將傘形帽傘藻假根中的細胞核移出,并移入去掉傘帽和細胞核的菊花形帽傘藻的假根中。
(3)預測實驗現象
A組:在傘形帽傘藻的傘柄上長出了菊花形帽。
B組:在菊花形帽傘藻的傘柄上長出了傘形帽。
(4)通過以上實驗,得出的結論是細胞核是細胞代謝和遺傳的調控中心。
2.細胞切割實驗
(1)如果你是研究者,你怎樣描述下表數據?你能得出什么結論?
時間/d 細胞無核部分的存活個數 細胞有核部分的存活個數
0 100 100
1 81 79
2 62 78
3 20 77
4 0 74
10 0 67
30 0 65
提示 結果:與有核部分相比,細胞無核部分隨著培養天數的增加,存活個數更少(或減少的速度更快),第4天就沒有存活的細胞了。
結論:細胞核是活細胞所必需的結構。
(2)有人質疑這位生物學家,要求他對這么多細胞有核部分的死亡作出合乎邏輯的解釋。請你嘗試為這位生物學家作出解釋。
提示 一是實驗過程中人為因素對細胞造成了傷害,導致部分細胞死亡;二是細胞的正常死亡。
1.傘藻實驗分析
(1)實驗設計要遵循對照原則。
(2)傘藻核移植實驗可排除假根中其他物質的影響,是對傘藻嫁接實驗的補充,進一步驗證了細胞核的功能。
2.細胞核與細胞質的關系
項目 存活時間 原因分析
單獨的細胞核 很快死亡 缺乏細胞質提供的營養和能量
單獨的細胞質 存活一段時間后死亡 細胞質中由細胞核控制合成的物質在一段時間內仍可發揮作用
細胞核+細胞質 正常生活 細胞核與細胞質是相互依存的統一整體
3.傘藻是一種單細胞綠藻,由傘帽、傘柄和假根三部分構成,細胞核在假根內。科學家用傘形帽和菊花形帽兩種傘藻做嫁接和核移植實驗,如下圖所示。下列相關敘述正確的是(  )
A.圖1中①②的帽形因傘柄嫁接實驗而改變
B.圖1實驗說明生物體形態結構的建成主要與細胞核有關
C.圖1中①與圖2中③的帽形相同,都是傘形帽
D.圖2中移去細胞核的甲傘藻的生命活動將逐漸減緩直至停止
答案 D
解析 圖1說明傘藻的帽形與嫁接什么樣的傘柄無直接關系,而與假根有關,故圖1中①②的帽形不會因傘柄嫁接實驗而改變,①還是菊花形帽,②還是傘形帽,A錯誤;圖1實驗只能說明傘帽的性質與傘藻的假根有關,假根中還含有細胞質部分;而圖1和圖2實驗才能說明了生物體形態結構的建成主要與細胞核有關,B錯誤;由分析可知,圖2中的③與圖1中①的帽形相同,都是菊花形帽,C錯誤;細胞核和細胞質是相互依存的關系,圖2中移去細胞核的甲傘藻的生命活動將逐漸減緩直至停止,D正確。
4.如圖表示變形蟲的切割和核移植實驗。該實驗不能得出的結論是(  )
A.細胞核是遺傳物質儲存和復制的場所
B.細胞核是細胞新陳代謝的調控中心
C.細胞核和細胞質相互依存,相互影響
D.細胞結構的完整性是細胞生存的基礎
答案 A
 
題組一 細胞核的結構
1.(2022·江蘇南京高一期末)細胞核中遺傳物質DNA的載體是(  )
A.核膜 B.染色體
C.核仁 D.核孔
答案 B
2.下列有關真核細胞細胞核的敘述錯誤的是(  )
A.核膜為雙層膜,外膜通常與內質網膜相連
B.核孔有選擇地控制物質進出,核內DNA不能通過核孔進入細胞質
C.核仁與核糖體的形成有關
D.染色質與染色體在形態轉化的同時伴隨成分的變化
答案 D
解析 染色質與染色體的組成成分相同,D錯誤。
3.結合細胞核的結構模式圖,下列有關敘述不正確的是(  )
A.③所代表的結構含兩層磷脂分子,④可與③直接相連
B.若②被破壞,則該細胞中蛋白質的合成將不能正常進行
C.核孔的數量會隨細胞種類以及細胞代謝狀況的不同而改變
D.①主要由DNA和蛋白質組成,在細胞分裂的不同時期呈現不同的狀態
答案 A
解析 ③是核膜,雙層膜,含4層磷脂分子,A錯誤;②是核仁,與核糖體中某些RNA的合成有關,核仁被破壞,將導致蛋白質的合成不能正常進行,B正確;細胞種類以及細胞代謝狀況不同,核孔數量也不同,代謝旺盛時,核孔數量較多,C正確;①為染色質,其主要由DNA和蛋白質組成,在細胞分裂的不同時期呈現不同的狀態,D正確。
題組二 細胞核是細胞代謝和遺傳的調控中心
4.細胞核是細胞結構中最重要的部分之一。下列有關細胞核的功能敘述正確的是(  )
A.細胞核是進行能量轉換的細胞器
B.細胞核是合成蛋白質的主要場所
C.細胞核是遺傳和代謝的調控中心
D.細胞核是所有真核細胞都具有的結構
答案 C
解析 細胞核不是細胞器,而且細胞核和能量轉換沒有直接關系,A錯誤;核糖體是細胞內合成蛋白質的場所,B錯誤;并非所有真核細胞都具有細胞核,如哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核,D錯誤。
5.科學家用顯微技術去除變形蟲的細胞核,發現其新陳代謝減弱、運動停止;當重新植入細胞核后,發現其生命活動又恢復到正常狀態。這說明(  )
A.細胞核是細胞代謝活動的控制中心
B.細胞核是遺傳物質儲存和復制的場所
C.細胞核是細胞遺傳特性的控制中心
D.細胞核功能行使離不開細胞其他結構
答案 A
6.科學家在單細胞傘藻的幼體嫁接實驗中,將甲的傘柄嫁接到乙的假根上,結果長出了乙的傘帽(如圖所示)。下列有關敘述合理的是(  )
A.該實驗證明了細胞核是遺傳的調控中心
B.該實驗證明了細胞核是代謝的調控中心
C.欲證明細胞核的功能,需同時進行對照實驗
D.該實驗證明了細胞質是遺傳的調控中心
答案 C
解析 分析題干信息可知,甲的傘柄嫁接到乙的假根上,結果長出了乙的傘帽,這說明乙傘帽的形成可能與假根有關,該實驗中缺少對照實驗,不能證明細胞核的功能,要證明細胞核的功能必須增設對照實驗。
7.細胞核具有什么功能?科學家通過下列實驗(見下圖)進行探究:①用頭發將蠑螈的受精卵橫縊為有核和無核的兩半,中間只是很少的細胞質相連,結果無核的一半(a)停止分裂,有核的一半(b)能繼續分裂;②b部分分裂到16~32個細胞時,將一個細胞核擠入到不能分裂的a部分,結果a部分開始分裂、分化,進而發育成胚胎,只是發育得比b慢一些。下列敘述中不正確的是(  )
A.實驗結果可以說明細胞核與細胞的分裂、分化有關
B.實驗說明細胞的壽命與細胞核有關
C.實驗②中,a部分的操作與實驗①中形成對照
D.實驗①中,b部分細胞屬于對照組,a部分屬于實驗組
答案 B
解析 有核或植入核的部分能分裂、分化,無核的部分則停止分裂,說明細胞核與細胞的分裂、分化有關,A正確;整個實驗并沒有涉及細胞的壽命,不能證明細胞核與細胞壽命的關系,B錯誤;實驗②中,a部分植入核,與實驗①中的無核形成對照,C正確;實驗①中,a部分無核不分裂也不能長大,與b有核部分對照,因此b部分細胞屬于對照組,a部分屬于實驗組,D正確。
題組三 制作真核細胞亞顯微結構模型
8.以下是某小組制作高等植物細胞的亞顯微結構實物模型的描述,其中錯誤的做法是(  )
A.用不同的顏色區分不同的細胞結構
B.在核膜和細胞質膜之間放置內質網
C.細胞核核膜用雙層膜表示,上面有孔洞表示核孔
D.將中心體放置于細胞核附近
答案 D
解析 中心體存在于動物和某些低等植物的細胞中,高等植物細胞內不含中心體,故D項錯誤。
選擇題9~10題為單選題,11~13題為多選題。
9.心房顫動(房顫)是臨床上最常見并且危害嚴重的心律失常疾病之一。最新研究表明,其致病機制是核孔上核孔復合物的運輸障礙。下列說法不正確的是(  )
A.RNA運出細胞核發揮作用與核孔復合物有關
B.房顫可能與核質間的信息交流異常有關
C.人不同細胞的核孔數量是相同的
D.核孔復合物具有選擇性
答案 C
解析 RNA通過核孔運出細胞核發揮作用,此過程與核孔復合物有關,A正確;房顫的致病機制是核孔上核孔復合物的運輸障礙,可能與核質間的信息交流異常有關,B正確;人不同細胞的代謝強弱不一定相同,因此核孔數量不一定相同,C錯誤;核孔是蛋白質和RNA等大分子物質選擇性地進出細胞核的通道,說明核孔復合物具有選擇性,D正確。
10.(2022·湖南益陽高一期末)如圖為變形蟲去核和核移植實驗示意圖。下列敘述不正確的是(  )
A.去細胞核的變形蟲單獨培養不久死亡,說明細胞結構的完整性是其生存的基礎
B.該實驗說明只要保持細胞核的完整性,變形蟲就能正常地進行生命活動
C.變形蟲的細胞核是其生命活動的控制中心
D.該實驗設置了自身前后對照
答案 B
解析 把去掉核的變形蟲單獨培養不久死亡,說明離開細胞核,細胞質不能長久存活,說明細胞結構的完整性是其生存的基礎,A正確;細胞能正常地進行生命活動需要保持細胞核和細胞質的完整性,B錯誤;變形蟲的細胞核是其生命活動的控制中心,C正確;該實驗將核取出后,又進行了細胞核的植入實驗,設置了自身前后對照,D正確。
11.模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性的描述。下列關于模型的敘述,正確的是(  )
A.羅伯特森拍攝的細胞質膜的電鏡照片,能直觀地表達認識對象的特征,屬于物理模型
B.數學模型可以用公式、圖表等表示
C.設計并用電腦制作的細胞核三維動畫模型屬于物理模型
D.畫概念圖是構建概念模型的一種方法,可以梳理所學知識,建立良好的知識結構
答案 BCD
解析 物理模型是以實物或圖畫形式直觀表達認識對象的特征,羅伯特森拍攝的細胞質膜的電鏡照片,能直觀地表達認識對象的特征,照片不屬于物理模型,設計并用電腦制作的細胞核三維動畫模型屬于物理模型,A錯誤、C正確;數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式,可以用公式和圖表等表示,B正確;概念模型是指以文字表述來抽象概括出事物本質特征的模型,可以梳理所學知識,建立良好的知識結構,D正確。
12.施一公團隊解析了來自非洲爪蟾的核孔復合體(NPC)的近原子分辨半結構。他們通過電鏡觀察到NPC“附著”并穩定融合在核膜上,是真核生物連接細胞質和細胞核的唯一雙向通道,控制著所有的生物大分子進出細胞核。下列說法錯誤的是(  )
A.附著NPC的核膜為雙層膜結構且與內質網膜相聯系
B.NPC實現了核質之間頻繁的物質交換和信息交流
C.核膜上NPC的數量與細胞代謝強度無關
D.NPC對生物大分子進出細胞核沒有體現選擇性
答案 CD
13.如圖為某同學利用同位素標記法研究變形蟲細胞核功能的實驗,據此推斷正確的是(  )
A.RNA首先在細胞核中合成,然后釋放到細胞質中
B.細胞核可能通過控制RNA的合成間接控制細胞的代謝
C.若核質分離較長時間后進行移植,則B組實驗細胞質中可能無15N的RNA
D.A組培養液換用15N標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸進行實驗,可得到相同的實驗結果
答案 ABC
解析 尿嘧啶是合成RNA的原料,由圖可知,在細胞核中首先發現被15N標記的RNA,然后在重組細胞的細胞質中發現被15N標記的RNA,說明RNA首先在細胞核中合成,然后釋放到細胞質中,A正確;細胞核可能通過控制RNA的合成來控制蛋白質的合成,進而控制細胞的代謝,B正確;若核質分離較長時間,可能由于細胞核缺乏物質和能量供應導致死亡,這樣B組重組細胞質中可能無15N標記的RNA,C正確;胸腺嘧啶脫氧核苷酸是合成DNA的原料,A組培養液換用15N標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸進行實驗,若DNA進行復制,可在細胞核中發現被15N標記的DNA,但DNA不進入細胞質中,所以在細胞質中沒有被15N標記的DNA,若DNA不復制,則在細胞核與細胞質中都無15N標記的DNA,D錯誤。
14.如圖甲為細胞中某一結構的模式圖,圖乙表示圖甲中3的成分及其各級結構。據圖回答下列問題:
(1)圖甲所示結構為細胞核的________結構,圖甲中1所示的結構由________層膜構成。
(2)圖甲中2所示結構是__________。單位面積的該結構數目與細胞類型和代謝水平有關,你認為人的胰島B細胞比口腔上皮細胞中該結構的數目________(填“多”或“少”)。
(3)圖甲中[4]________的功能是____________________________________________。
(4)圖乙中①控制②的合成,①是______________,檢測②用____________試劑。
(5)圖乙中①在動物細胞中除了在④上外,還分布在______________中。
答案 (1)亞顯微 2 (2)核孔 多 (3)核仁 與核糖體中RNA的合成、加工以及核糖體的形成有關 (4)DNA分子 雙縮脲 (5)線粒體
解析 (1)圖甲所示結構為細胞核的亞顯微結構。圖甲中1表示核膜,具有2層膜。(2)圖甲中2所示結構是核孔,核孔是細胞核與細胞質之間物質交換和信息交流的通道,通常代謝旺盛的細胞的核孔數目相對較多,所以胰島B細胞比口腔上皮細胞中該結構的數目多。(4)圖乙中①控制②的合成,①表示DNA分子,檢測②蛋白質的試劑是雙縮脲試劑。(5)圖乙中①DNA在動物細胞中除了在④染色體上外,還分布在線粒體中。
15.(2021·海南三亞華僑學校高三階段練習)科學家對單細胞傘藻的幼體進行嫁接和核移植實驗,如圖所示。回答下列問題:
(1)嫁接實驗的結果可以說明傘帽形態可能由________決定。
(2)欲證明細胞核的功能,上述實驗都需同時進行________實驗。
(3)細胞核在整個細胞中的地位可闡述為細胞核是________庫,是細胞______________的調控中心。
(4)細胞作為基本的________,使生命活動能夠在變化的環境中自我調控、高度有序地進行。
答案 (1)細胞核 (2)對照 (3)遺傳信息 代謝和遺傳 (4)生命系統

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