資源簡介

第四節　細胞核是細胞生命活動的控制中心
　闡明遺傳信息主要儲存在細胞核中。
1.通過比較分析細胞核各部分的功能,形成良好的結構與功能觀。
2.建構細胞核的結構模型,并分析細胞核各部分的構成,培養科學思維能力。
3.分析與細胞核功能有關的科學實驗,明確細胞核在細胞代謝和遺傳中的控制作用,培養科學探究能力。
一、遺傳物質主要儲存在細胞核中
1.細胞核的數量
(1)大多數細胞只有 一個核。
(2)少數細胞有多個核,如橫紋肌細胞。
(3)極少數真核細胞的核消失了,如哺乳動物成熟的紅細胞。
2.細胞核的結構
1.核基質位于核內膜中,呈液態,為什么不會從核孔溢出 試分析原因。
提示:核孔具有選擇性,不允許物質隨便進出。
2.有人將染色質與染色體的關系描述為染色質和染色體是同一物質在細胞不同時期的兩種存在狀態,你是否認同
提示:認同。
二、細胞核控制細胞的遺傳和代謝
1.探究細胞核功能的實驗
(1)傘藻“嫁接”實驗。
①實驗結果:a再生的傘帽與地中海傘藻相同;b再生的傘帽與細圓齒傘藻相同。
②實驗結論:傘帽的形狀與假根有關。
(2)變形蟲切割實驗。
2.細胞核的功能
細胞核是細胞遺傳和代謝的控制中心。
一般情況,若細胞沒有細胞核,細胞還能存活或進行相關生命活動嗎 發揮自己的想象力,把細胞核比喻成什么才既形象又貼切
提示:一般沒有細胞核細胞將不能正常進行生命活動。細胞核可以比喻為部隊的司令部等(合理即可)。
三、活動:嘗試制作真核細胞的結構模型
1.實驗目的
嘗試制作真核細胞的三維結構模型,并體驗建構物理模型的過程。
2.實驗材料與操作
(1)選取常見的材料,如橡皮泥、紙張、鐵絲等。
(2)具體操作。
①確定各細胞器之間及細胞器與細胞的比例;確定細胞器或細胞結構在細胞中的位置。
②模擬制作出細胞核典型結構,如核膜的雙層結構、內外膜融合而成的核孔等。
[自主學習檢測]——教材基礎熟記于心
1.核膜具有選擇透過性,核孔不具有選擇透過性。(　×　)
提示:核孔可以有選擇地允許大分子物質通過。RNA、蛋白質等大分子物質可以通過核孔出入細胞核,細胞核內的DNA不能通過核孔進入細胞質。
2.核仁是遺傳物質的儲存場所,是行使遺傳功能的結構。(　×　)
提示:核仁不是遺傳物質的儲存場所。細胞核中的遺傳物質分布在染色質(染色體)上,行使遺傳功能的結構是染色質而不是核仁。
3.核孔的數量、核仁的多少與細胞代謝的強度有關。代謝旺盛、蛋白質合成量大的細胞,核孔數量少,核仁較多。(　×　)
提示:核孔的數量、核仁的大小與細胞代謝的強度有關。代謝旺盛、蛋白質合成量大的細胞,核孔數量多,核仁較大。
4.蛋白質和RNA等大分子物質可自由進出核孔。(　×　)
提示:蛋白質和RNA等大分子物質進出核孔是有方向性的,一般RNA出核孔,蛋白質則通過核孔進入細胞核。
5.染色質、染色體的組成成分不只有蛋白質和DNA。(　√　)
提示:染色質(體)還含有少量的RNA。
6.傘藻“柄”的種類決定形成的“帽”的形狀。(　×　)
提示:傘藻“假根”的種類決定形成的“帽”的形狀。
7.電鏡下拍攝到的細胞核結構圖像屬于物理模型。(　×　)
提示:電鏡下拍攝到的細胞核結構圖像是真實存在的,不屬于任何模型。
8.變形蟲去核實驗證明細胞核是細胞代謝的中心。(　×　)
提示:變形蟲去核實驗證明細胞核是細胞代謝的控制中心。
任務一　細胞核的結構與功能
[任務突破1]
分析細胞核的結構與功能
(1)核孔運輸特性:雖然可以允許大分子物質通過,但也是針對特定分子,如細胞核內合成的某些RNA可以通過核孔進入細胞質發揮作用,細胞質的核糖體合成的某些蛋白質進入細胞核發揮作用,并且上述物質出入細胞核時需要消耗能量。
(2)核孔與核仁的數量多少與代謝的關系:核孔的數量、核仁的大小與細胞代謝有關,如代謝旺盛、蛋白質合成量大的細胞,核孔數多,核仁較大。
(3)核仁與核糖體的關系:真核細胞中核糖體的形成與核仁有關,但是原核細胞中核糖體的形成不需要核仁。
[遷移應用]
[典例1-1] 下列關于細胞核的敘述,錯誤的是(　B　)
A.細胞核具有雙層膜結構
B.細胞核是細胞的遺傳和代謝中心
C.不同類型的細胞內,核仁的大小和數目一般是不相同的
D.核孔是RNA和蛋白質等大分子物質出入細胞核的通道
解析:細胞核具有雙層膜結構;細胞核是細胞的遺傳和代謝的控制中心,細胞溶膠是細胞代謝的主要場所;在不同類型的細胞內,核仁的大小和數目不一定相同,代謝旺盛的細胞中核仁往往較大,數目也多;核孔是RNA和蛋白質等大分子物質出入細胞核的通道,核孔對物質進出核具有選擇性。
[任務突破2]
辨析染色體與染色質
項目 染色質 染色體
不 同 點 形態 細長的絲 光鏡下觀察呈圓柱狀或桿狀
存在 時期 分裂間期或非分裂細胞 分裂期
相 同 點 成分 DNA、蛋白質及少量RNA
特性 易被堿性染料染成深色
功能 遺傳物質的主要載體
關系 同一種物質在不同時期的兩種存在狀態,轉化關系為
[遷移應用]
[典例1-2] (2023·衢州五校高一期中)下列關于染色質的敘述,錯誤的是(　B　)
A.染色質主要由DNA和蛋白質組成
B.人的紅細胞內沒有染色質,也沒有DNA
C.染色質和染色體是細胞中同一物質在不同時期的兩種不同形態
D.沒有染色體的生物也可能進行正常的新陳代謝
解析:染色質主要由DNA和蛋白質組成;人的成熟紅細胞內沒有染色質,但細胞質中存在少量的DNA分子;染色質和染色體是細胞中同一物質在細胞不同分裂時期的兩種不同形態;沒有染色體的生物也可能進行正常的新陳代謝,如原核生物。
[任務突破3]
生物學中的模型類型與制作
(1)模型類型。
項目 物理模型 數學模型 概念模型
概念 以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征 用來表達生命活動規律的計算公式、函數式、曲線圖,依實驗數據繪制的柱狀圖、餅狀圖等 以圖示、文字、符號等組成的流程圖形式,對生物的生命活動規律、機理進行描述、闡明
舉例 生物膜的流動鑲嵌模型、真核細胞的三維結構模型 酶活性的變化曲線(詳見第三章第二節) 用文字及箭頭表示的生物大分子結構模式圖
(2)制作真核細胞結構模型的一般流程。
[遷移應用]
[典例1-3] 實物模型是一種物理模型,它應體現原型的本質特征。以下關于制作高等植物細胞的三維結構實物模型的描述,錯誤的是(　C　)
A.將模擬細胞壁的結構放在細胞膜的外側
B.將模擬內質網的結構放在核膜和細胞膜之間
C.將模擬中心體的結構放在細胞核附近
D.細胞核模型上的孔洞表示核孔
解析:細胞壁在細胞結構的最外面,故將模擬細胞壁的結構放在細胞膜的外側;內質網是具單層膜的細胞器,有的內質網膜與核膜的外膜直接相連,有的內質網膜與細胞膜直接相連,故將模擬內質網的結構放在核膜和細胞膜之間;中心體存在于動物細胞和低等植物細胞,高等植物細胞不存在中心體,故不放置中心體;細胞核模型上的孔洞表示核孔。
任務二　綜合分析與細胞核功能相關的實驗
[任務突破1]
分析傘藻嫁接實驗
實驗 名稱 傘藻嫁接與核移植
實驗過程
實驗結論 傘藻“帽”的形狀是由細胞核控制的
實驗分析 傘藻核移植實驗可排除假根中其他物質的影響,從而證明實驗結論
[遷移應用]
[典例2-1] (2022·麗水高一期末)甲、乙兩種傘藻形態如下圖所示。若將乙傘藻的細胞核與傘帽去掉,將甲傘藻的細胞核移入乙中,則長期存活下來的乙傘藻的外形是(　B　)
解析:細胞核是細胞遺傳和代謝的控制中心,將甲傘藻的細胞核移入乙中,則存活下來的乙傘藻的傘帽外形與甲傘藻的形態相同。
[任務突破2]
分析變形蟲切割實驗
實驗名稱 變形蟲切割實驗
實驗過程
實驗結論 變形蟲的分裂、生長、再生、應激性是由細胞核控制的
實驗分析 既有相互對照,又有自身前后對照
[遷移應用]
[典例2-2] 如圖表示在相同且適宜環境中做的兩個實驗:第一個是用玻璃針將一變形蟲做一分為二的切割實驗;第二個是將另一變形蟲做核、質分離實驗。根據這兩個實驗現象,可以得出的結論是(　B　)
A.DNA是變形蟲的遺傳物質
B.完整的細胞結構是變形蟲進行正常生命活動的基礎
C.變形蟲細胞膜變形依賴于膜的選擇透過性
D.變形蟲生命活動所需能量都來自線粒體
解析:根據這兩個實驗證明完整的細胞結構是變形蟲進行正常生命活動的基礎。
[典例2-3] 為探究細胞核的功能,科學家進行了如下實驗:
①將黑色美西螈胚胎細胞的細胞核移植到白色美西螈去核卵細胞中,植入核的卵細胞發育成的美西螈是黑色的。
②用頭發將蠑螈的受精卵橫縊為有核和無核的兩半,結果有核的一半能分裂,無核的一半停止分裂。
③將變形蟲的核取出,無核變形蟲失去攝食能力,對外界刺激不再發生反應。
④將菊花形帽傘藻的假根嫁接到去掉假根和帽的傘形帽傘藻的柄上,新長出的帽是菊花形帽。
下列有關上述實驗的說法正確的是(　C　)
A.實驗①說明美西螈體色等所有的遺傳性狀都由細胞核控制
B.實驗②說明沒有細胞核的細胞不能進行代謝活動
C.實驗③說明變形蟲的代謝活動受細胞核控制
D.實驗④說明傘藻的帽形是由細胞核控制合成的
解析:實驗①說明美西螈體色由細胞核控制,但是不能說明其他性狀都受細胞核控制;實驗②說明沒有細胞核的細胞不能分裂;實驗③說明變形蟲的代謝活動受細胞核控制;實驗④說明傘藻的帽形由假根控制,但是假根內既有細胞核也有細胞質,不能完全說明傘藻的帽形是由細胞核控制合成的,若證明帽形由細胞核控制,需做一個核移植實驗進一步證明。
基礎達標練
1.(2022·金華十校高一期末)細胞核內具有合成核糖體RNA功能的結構是(　B　)
A.核膜 B.核仁
C.染色質 D.核基質
解析:細胞核內核仁與核糖體RNA合成、加工及核糖體的裝配有關。
2.真核細胞中DNA不存在于(　D　)
A.染色體 B.葉綠體
C.線粒體 D.核糖體
解析:染色體主要由DNA和蛋白質組成;葉綠體和線粒體均含有DNA;核糖體由RNA和蛋白質組成。
3.(2022·杭州八縣區高一期末)科學家將變形蟲切成兩半,一半有細胞核,一半無細胞核。有核的部分具有生長、分裂等生理功能,而無核的部分沒有這些生理功能,但如果無核的部分及時植入一個完整的細胞核,將恢復這些生理功能。這一事實證明細胞生命活動的控制中心是(　A　)
A.細胞核 B.細胞質
C.內質網 D.高爾基體
解析:分析題意可知,只有有核的一半進行正常的生命活動,而且無核的部分及時植入一個完整的細胞核,將恢復這些生理功能,說明細胞核對維持細胞的生命活動至關重要,是細胞生命活動的控制中心。
4.下列關于植物根尖細胞細胞核的敘述,不正確的是(　C　)
A.光學顯微鏡下可以觀察到被堿性染料染成深色的染色體
B.核孔具有選擇性,是蛋白質及RNA等進出細胞核的通道
C.線粒體和葉綠體為細胞核代謝提供能量
D.核基質為細胞核提供支架
解析:植物根尖細胞中沒有葉綠體,核基質是細胞核內以蛋白質為主的網絡結構,核基質為細胞核提供支架。
5.如圖是變形蟲切割實驗,該實驗最能說明的是(　C　)
A.細胞遺傳物質儲存在細胞核中
B.核無法完成細胞物質代謝
C.細胞核是維持生物正常生命活動所必需的
D.細胞質是生命活動控制中心
解析:題圖中無細胞核的一半死亡,有細胞核的一半能正常生活,對去核的變形蟲進行核移植,其生命活動恢復正常,這說明細胞核是維持生物正常生命活動所必需的。
6.(2022·舟山高一學考考前質量檢測)如圖所示為細胞核結構模式圖,下列敘述中正確的是(　D　)
A.大腸桿菌細胞中沒有結構②,但有結構③④,其中③控制著該細胞的代謝和遺傳
B.小麥細胞中①與②相連接,二者共同參與細胞內磷脂的加工和運輸
C.③為處于凝固狀態的遺傳物質,不參與細胞代謝,僅起遺傳物質的備份作用
D.細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心,“控制指令”可通過⑤從細胞核到達細胞質
解析:大腸桿菌是原核生物,沒有核膜包被的細胞核,沒有核仁和染色質(體),但有遺傳物質DNA,控制細胞的代謝和遺傳;真核細胞中①與②相連接,但是只有內質網膜參與細胞內磷脂的加工和運輸;③為核仁,與某種RNA和核糖體的形成有關;細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心,“控制指令”即RNA可通過核孔⑤從細胞核到達細胞質。
7.(2022·溫州高一學考模擬)細胞是生命活動的基本單位,具有極其精巧的結構,如圖表示某細胞的部分結構,下列敘述錯誤的是(　A　)
A.有結構①,說明該細胞是動物細胞
B.有結構②,說明該細胞能合成蛋白質
C.有結構③,說明該細胞的核質之間能進行物質交換
D.有結構④,說明該細胞能加工蛋白質
解析:低等植物也有中心體,因此有結構①,不能說明該細胞是動物細胞;核糖體是蛋白質的合成場所;結構③為核孔,說明該細胞的核質之間能進行物質交換;結構④為高爾基體,能對蛋白質進行加工。
8.傘藻是單細胞藻類,細胞核位于傘柄基部的假根內。用傘藻做如下的“嫁接”實驗,可直接得出的實驗結論是(　D　)
A.細胞核中含有DNA
B.細胞核是細胞的控制中心
C.核孔控制物質出入,具有選擇性
D.假根的類型決定再生帽的類型
解析:從傘藻做的“嫁接”實驗看出,細圓齒傘藻的柄嫁接到地中海傘藻的假根上,長出地中海傘藻的帽;地中海傘藻的柄嫁接到細圓齒傘藻的假根上,長出細圓齒傘藻的帽。因此,直接得出的實驗結論是假根的類型決定再生帽的類型。
9.下圖甲為細胞中某一結構的模式圖,圖乙表示圖甲中3的主要成分及其各級結構。下列說法正確的是(　D　)
A.圖甲中1所示結構由兩層磷脂分子構成
B.圖甲中4的大小、數目在不同細胞中基本相同
C.圖乙中的①控制②的合成發生在圖甲中
D.圖乙中的②可通過圖甲中的2進入
解析:圖甲中1是核膜,是雙層膜,含有4層磷脂分子;4是核仁,在不同的細胞中隨著代謝強度不同而不同;圖乙中的①是DNA,控制②蛋白質的合成場所在核糖體,核糖體存在于細胞質中;圖乙中的②蛋白質可以通過圖甲中的2核孔進入細胞核。
10.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。研究表明,其致病機制是核孔上核孔復合體的運輸障礙。下列說法不正確的是(　C　)
A.RNA在細胞核內合成后,運出細胞核發揮作用與核孔復合體有關
B.房顫可能與核質間的信息交流異常有關
C.人體成熟的紅細胞中核孔復合體數量很少,因此紅細胞代謝較弱
D.核孔復合體具有選擇性
解析:RNA是生物大分子,在細胞核內形成,需要經過核孔進入細胞質發揮作用,與核孔復合體有關;由題意知,心房顫動致病機制是核孔復合體的運輸障礙,因此房顫與核質間的信息交流異常有關;人體成熟的紅細胞無細胞核,故沒有核孔復合體;核孔復合體具有選擇性,
如DNA不能通過核孔出細胞核。
11.如圖為典型的細胞核及其周圍部分結構示意圖,請據圖回答下列問題(在[　]中填標號,在　　上填相應的名稱)。
(1)只有在 　　　 細胞中,使用 　 　　顯微鏡才能觀察到該圖所示的結構。
(2)細胞核中行使遺傳功能的重要結構是[　]　　 　。
(3)核膜由 　　　層膜組成,其外層膜常與[　]　　　　　　相連。細胞中大分子物質進出細胞核的通道是[　]　　 　,在細胞生長、代謝旺盛的細胞中,其數目 　　　。
(4)與核糖體RNA的合成、加工以及核糖體裝配有關的結構是[　]　 。
解析:(1)圖示為真核細胞亞顯微結構示意圖,只有使用電子顯微鏡才可以觀察到。
(2)[3]染色質容易被堿性染料染成深色,細胞分裂時它會高度螺旋化形成染色體,是細胞核中行使遺傳功能的重要結構。
(3)核膜由內膜和外膜兩層膜構成,外膜常與[1]內質網相連,體現了生物膜結構上的直接聯系。細胞中大分子物質進出細胞核的通道是[2]核孔,在細胞生長、代謝旺盛的細胞中,物質運輸頻繁,因此其數目
較多。
(4)與核糖體RNA的合成、加工以及核糖體裝配有關的結構是[4]核仁。
答案:(1)真核　電子
(2)3　染色質(染色體)
(3)2　1　內質網(粗面內質網)　2　核孔(核孔復合體)　較多
(4)4　核仁
12.細胞核是由核膜、染色質、核基質以及核仁等結構組成。少數細胞無細胞核,如哺乳動物成熟的紅細胞;有的細胞有雙核,如肝細胞;有的細胞有多個細胞核,如某些白細胞;一般一個細胞只有一個細胞核,稱為單核細胞,多數細胞屬于單核細胞。如圖是某單核細胞的細胞核結構模式圖,請回答下列相關問題。
(1)模型是人們為了某種特定的目的而對認識對象所作的一種簡單化的概括性的描述,模型的形式很多,圖中的細胞核模式圖屬于 　　　　模型。
(2)哺乳動物成熟的紅細胞呈兩面凹的圓餅狀,細胞內沒有細胞核,
留出更多的空間以容納血紅蛋白,有利于　　　　　　　。
(3)生命活動旺盛時,自由水與結合水的比值增大,同時圖中[①]核孔的數目　　　　。
(4)[③]染色質與染色體是同一物質在細胞不同時期的兩種存在狀態,它們都主要由 　　　　　　　組成。
(5)細胞核功能較為全面的闡述應該是
　。
解析:(1)細胞核模式圖屬于物理模型。
(2)哺乳動物成熟紅細胞的細胞核消失,預留更多的空間以容納血紅蛋白,有利于運輸氧氣。
(3)代謝旺盛時,自由水、線粒體、核孔等都增多。
(4)染色體和染色質均主要由DNA和蛋白質組成。
(5)細胞核是遺傳信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心。
答案:(1)物理
(2)運輸氧氣
(3)增多
(4)DNA和蛋白質
(5)細胞核是遺傳信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心
綜合提升練
13.以動物受精卵為實驗材料進行以下實驗,下列有關分析正確的是(　D　)
A.實驗①和實驗③說明了細胞核對維持細胞正常生命活動的重要性
B.實驗②和實驗③說明了細胞質對維持細胞正常生命活動的重要性
C.實驗①說明細胞核對細胞質的重要性,實驗②說明細胞質對細胞核的重要性
D.該實驗結果可以說明細胞核與細胞質是相互依存的
解析:實驗①和實驗③的變量是有無細胞質,實驗結果說明了細胞質對維持細胞正常生命活動的重要性;實驗②和實驗③的變量是有無
細胞核,實驗結果說明了細胞核對維持細胞正常生命活動的重要性;實驗①說明了細胞質對細胞核的重要性,實驗②說明了細胞核對細胞質的重要性;該實驗可以證明細胞核和細胞質都不能單獨成活,細胞只有保持結構完整才能正常進行各項生命活動,細胞是最基本的生命系統。
14.如圖所示為細胞核結構模式圖(ATP水解為ADP過程能為代謝提供能量)。下列敘述中錯誤的是(　C　)
A.①主要由DNA和蛋白質組成,在細胞分裂不同時期呈現不同狀態
B.②是核糖體RNA合成、加工和核糖體裝配的重要場所
C.③是細胞核的邊界,為連續的雙層膜結構,其上的核孔控制著物質的進出
D.蛋白質和RNA等大分子物質通過核孔進出細胞核需要消耗能量
解析:①是染色質,其主要由DNA和蛋白質組成,在細胞分裂不同時期呈現不同狀態;②是核仁,是核糖體RNA合成、加工和核糖體裝配的重要場所;③是核膜,是細胞核的邊界,其上有核孔,為不連續的雙層膜結構,核孔具有控制物質進出的功能;由圖可知,蛋白質由細胞質進入細胞核,RNA通過核孔出細胞核,都需要消耗ATP,即消耗能量。
15.(2022·溫州高一期末)下圖為植物細胞模式圖。
回答下列問題。
(1)該細胞屬于真核細胞,最主要的依據是含有結構　　　(填序號)。
(2)構成結構⑥的主要物質是　　　　。
A.磷脂 B.纖維素
C.淀粉 D.蛋白質
(3)植物細胞吸收Mg2+參與葉綠體中　　　的合成。協助吸收Mg2+的載體蛋白在　　　　合成,該蛋白的基本單位通式是　　　　　 　。細胞的　　　　　　(填序號)為Mg2+的吸收提供能量。
(4)采用某種方法破壞植物細胞核結構,一段時間后植物細胞中蛋白質合成、細胞生長、物質交換等過程出現異常,這一現象說明了
　。
解析:(1)真核細胞和原核細胞的最主要的區別在于有無以核膜包被的細胞核,該細胞含有⑦細胞核,屬于真核細胞。
(2)本圖為植物細胞的模式圖,構成結構⑥細胞壁的主要物質是
纖維素。
(3)Mg2+參與葉綠體中葉綠素的合成。載體蛋白的化學本質是蛋白質,在核糖體上合成。構成蛋白質的基本單位為氨基酸,其結構通式見
答案。①線粒體是需氧呼吸的主要場所,為細胞代謝提供能量。
(4)細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心,是遺傳信息庫。破壞植物細胞核結構,一段時間后植物細胞中蛋白質合成、細胞生長、物質交換等過程出現異常,這一現象說明了細胞核是細胞代謝的控制中心
(“細胞核控制細胞代謝”或“細胞核是細胞生命活動的控制中心”或“細胞核控制細胞生命活動”等)。
答案:(1)⑦　(2)B　(3)葉綠素　核糖體　　①
(4)細胞核是細胞代謝的控制中心(“細胞核控制細胞代謝”或“細胞核是細胞生命活動的控制中心”或“細胞核控制細胞生命活動”等表述均可)

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