資源簡介

第3章 細胞的基本結(jié)構(gòu)
第3節(jié) 細胞核的結(jié)構(gòu)和功能
素養(yǎng)導(dǎo)引
1.生命觀念:運用結(jié)構(gòu)與功能觀,認(rèn)同細胞核是細胞生命系統(tǒng)的控制中心。
2.科學(xué)思維:運用模型與建模,制作真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型。
3.科學(xué)探究:通過對細胞核功能的實驗分析,體驗實驗設(shè)計、方案實施過程。
一、細胞核的功能
1.驗證細胞核功能的實驗:
(1)美西螈核移植實驗。
①過程:
②結(jié)論:美西螈皮膚顏色是由細胞核控制的。
(2)蠑螈受精卵的橫縊實驗。
①過程:
②結(jié)論:蠑螈細胞的分裂、分化受細胞核控制。
(3)變形蟲切割培養(yǎng)實驗。
①過程:
②結(jié)論:變形蟲的分裂、生長、應(yīng)激性等受細胞核控制。
(4)傘藻嫁接與核移植實驗
①過程:
圖1嫁接后,傘藻①和傘藻②帽的形狀分別為菊花形和傘形。
圖2核移植后,傘藻③帽的形狀為菊花形。
②結(jié)論:傘藻帽的形狀是由細胞核控制的。
2.細胞核功能的總結(jié):
細胞核是遺傳信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心。
[思考]　真核細胞是否都有細胞核
提示:不是。高等植物成熟的篩管細胞和哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核。
二、細胞核的結(jié)構(gòu)
1.核膜:雙層膜,把核內(nèi)物質(zhì)與細胞質(zhì)分開。
2.染色質(zhì):主要由DNA和蛋白質(zhì)組成,DNA是遺傳信息的載體。
3.核仁:與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。
4.核孔:實現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流。
[思考]　蛋白質(zhì)的合成需要RNA的指導(dǎo),而RNA是在細胞核中合成后進入細胞質(zhì)的,那么蛋白質(zhì)合成旺盛的細胞,核孔的數(shù)量會如何變化
提示:核孔數(shù)量增多。
【走進生活】
　心房顫動(房顫)是臨床上最常見并且危害嚴(yán)重的心律失常疾病之一。最新研究表明,其致病機制是核孔復(fù)合物的運輸障礙。結(jié)合所學(xué)知識判斷:
1.物質(zhì)通過核孔復(fù)合物進出細胞核時,對物質(zhì)沒有選擇性。 (×)
分析:細胞核中的DNA無法通過核孔進入細胞質(zhì),故有選擇性。
2.代謝越旺盛的細胞核孔復(fù)合物的數(shù)量越多。 (√)
3.核孔復(fù)合物位于核膜上,因此,核膜是不連續(xù)的。 (√)
學(xué)習(xí)任務(wù)一:探究細胞核功能的實驗
1.實驗設(shè)計與對照原則:
(1)黑、白美西螈核移植實驗中缺乏對照實驗,可增加“將白色美西螈胚胎細胞的細胞核移植到黑色美西螈的去核卵細胞中”的對比實驗,以增強結(jié)論的說服力(如圖)。
(2)蠑螈受精卵的橫縊實驗和變形蟲切割培養(yǎng)實驗既有相互對照,又有自身前后對照(如圖)。
(3)傘藻嫁接實驗中由于傘柄中含有部分細胞質(zhì),所以該實驗無法排除細胞質(zhì)的影響,傘藻核移植實驗更加具有說服力。
2.細胞核與細胞質(zhì)的關(guān)系:
類型 存活時間 原因分析
單獨的細胞核 很快死亡 缺乏細胞質(zhì)提供的營養(yǎng)和能量
單獨的細胞質(zhì) 存活一段時間后死亡 細胞質(zhì)中由細胞核控制合成的物質(zhì)在一段時間內(nèi)仍可發(fā)揮作用
細胞核+細胞質(zhì) 正常生活 細胞核與細胞質(zhì)是相互依存的統(tǒng)一整體
　[思考探究]　以動物受精卵為實驗材料進行了如下實驗,根據(jù)實驗結(jié)果能得到的結(jié)論是什么
提示:細胞只有保持結(jié)構(gòu)的完整性才能正常進行各項生命活動。
　　　　　　　【深化探究】
傘藻嫁接實驗第一次長出的“帽”往往有雙親共同的特征,原因是什么
提示:除了細胞核決定性狀外,“傘柄”中的細胞質(zhì)含有RNA也可以影響性狀。
【學(xué)習(xí)加點料】
　教材開發(fā):P55[傘藻核移植實驗]拓展
傘藻核移植實驗是對傘藻嫁接實驗的補充,請分析該實驗排除了傘藻嫁接實驗中什么因素對實驗結(jié)果的干擾。
提示:排除了假根中其他物質(zhì)對實驗結(jié)果的影響,進一步驗證了細胞核的功能。
【典題例析】
　科學(xué)家用顯微技術(shù)去除變形蟲的細胞核①,發(fā)現(xiàn)其新陳代謝減弱、運動停止②;當(dāng)重新植入細胞核后,發(fā)現(xiàn)其生命活動又恢復(fù)到正常狀態(tài)②。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(zhì)的儲存和復(fù)制場所
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(jié)構(gòu)
[解題思維]
提取關(guān)鍵點 ①去除細胞核,新陳代謝減弱、運動停止②重新植入細胞核,生命活動恢復(fù)正常
轉(zhuǎn)化知識點 細胞核是細胞遺傳和代謝的控制中心
排除障礙點 該實驗驗證了細胞核的功能,沒有驗證其他細胞結(jié)構(gòu)對細胞核的影響
【解析】選A。去除變形蟲的細胞核,其新陳代謝減弱,運動停止,而當(dāng)重新植入細胞核后,發(fā)現(xiàn)其生命活動又能恢復(fù),說明細胞核是細胞生命活動的控制中心,A正確;細胞核是遺傳物質(zhì)的儲存和復(fù)制場所,但題干中沒有涉及變形蟲的繁殖等,B錯誤;細胞核是細胞遺傳特性的控制中心,但題干中沒有涉及變形蟲的各種性狀特征,C錯誤;根據(jù)題干信息無法得出細胞核功能行使離不開細胞其他結(jié)構(gòu)的結(jié)論,D錯誤。
[借題發(fā)揮]　如何證明細胞核發(fā)揮功能離不開其他細胞結(jié)構(gòu)
提示:將細胞核取出,單獨培養(yǎng)一段時間,細胞核死亡。
【即學(xué)即練】
1.傘藻是一種能進行光合作用的單細胞綠藻,由傘帽、傘柄和假根三部分構(gòu)成,細胞核在假根內(nèi)。科學(xué)家用傘形帽和菊花形帽兩種傘藻做嫁接和核移植實驗(如圖)。下列相關(guān)敘述錯誤的是 (　　)
A.圖1中②的帽形因嫁接傘柄而發(fā)生改變
B.圖2中③與圖1中①的傘帽都是菊花形
C.圖2中去核的甲傘藻的生命活動將逐漸減緩直至停止
D.上述實驗說明生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)的建成與細胞核有關(guān)
【解析】選A。圖1中②的帽形不會因嫁接傘柄而改變,A錯誤;圖2中的③與圖1中①的帽形相同,都是菊花形帽,B正確;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,C正確;上述實驗說明生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)的建成主要與細胞核有關(guān),D正確。
2.哺乳動物成熟的紅細胞既不生長也不分裂,變形蟲去核后不能存活太久,這些現(xiàn)象說明在細胞的生命活動中,起決定作用的是 (　　)
A.細胞核 B.細胞質(zhì)
C.線粒體 D.核糖體
【解析】選A。哺乳動物成熟的紅細胞中沒有細胞核,它既不生長也不分裂;沒有細胞核的變形蟲不能存活太久,這些現(xiàn)象說明細胞核在細胞的生命活動中起決定作用。
學(xué)習(xí)任務(wù)二:細胞核的結(jié)構(gòu)和功能
1.核膜:
(1)主要化學(xué)組成:脂質(zhì)分子和蛋白質(zhì)分子。
(2)結(jié)構(gòu):核膜是雙層膜結(jié)構(gòu),外膜上附著許多核糖體,常與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相連,核膜不是完全連續(xù)的,其上有核孔。
(3)功能。
①起屏障作用,把核內(nèi)物質(zhì)(主要是DNA)與細胞質(zhì)分隔開。
②控制細胞核與細胞質(zhì)之間的信息交流與物質(zhì)交換。小分子、離子等物質(zhì)主要通過核膜進出,大分子物質(zhì)主要通過核孔進出。
③化學(xué)反應(yīng)的場所之一,核膜上有酶附著,利于多種化學(xué)反應(yīng)的進行。
2.核仁:
(1)核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。
(2)蛋白質(zhì)合成旺盛的細胞中,核仁較大。
3.染色質(zhì)與染色體:
(1)染色質(zhì)與染色體的比較。
項目 染色質(zhì) 染色體
不同點 存在時期 分裂結(jié)束時 分裂時
形態(tài) 極細的絲狀物 光學(xué)顯微鏡下能看到呈圓柱狀或桿狀
相同點 成分 主要是DNA和蛋白質(zhì)
特性 易被堿性染料染成深色
功能 遺傳物質(zhì)的主要載體
(2)染色質(zhì)與染色體的關(guān)系。
同一物質(zhì)在細胞不同時期的兩種存在狀態(tài),兩者的轉(zhuǎn)化關(guān)系為:
[思考探究]　運用結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念解釋為何蛋白質(zhì)合成旺盛的細胞核仁體積較大。
提示:蛋白質(zhì)的合成場所是細胞質(zhì)中的核糖體,而核糖體的合成與核仁有關(guān),蛋白質(zhì)合成越旺盛,核糖體的數(shù)量越多,因此核仁越大,以用來形成更多的核糖體。
　　　　　　　【拓展歸納】
用“統(tǒng)一性觀點”理解細胞的結(jié)構(gòu)與功能
(1)腎小管、心肌、肝臟細胞代謝旺盛→線粒體含量多。
(2)腸腺、胰腺等腺體細胞分泌活動旺盛→核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體多。
(3)核膜上的核孔數(shù)目多→RNA、蛋白質(zhì)等物質(zhì)運輸快→蛋白質(zhì)合成旺盛→細胞代謝快。
【學(xué)習(xí)加點料】
　思維易錯:染色質(zhì)和染色體的組成成分是否相同
提示:相同。都主要是由DNA和蛋白質(zhì)組成的。
【典題例析】
　如圖為細胞核及其周圍部分結(jié)構(gòu)示意圖。下列說法不正確的是 (　　)
A.圖中①和⑤的連通,使細胞質(zhì)和核內(nèi)物質(zhì)的聯(lián)系更為緊密
B.圖中②為核孔,便于染色質(zhì)等大分子物質(zhì)自由通過
C.若該細胞核內(nèi)的④被破壞,則蛋白質(zhì)的合成將受影響
D.細胞內(nèi)儲存、傳遞遺傳信息的物質(zhì)主要位于③上
[解題思維]
提取關(guān)鍵點 細胞核及其周圍部分結(jié)構(gòu)
轉(zhuǎn)化知識點 細胞核的結(jié)構(gòu)、生物膜之間的聯(lián)系
排除障礙點 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與核膜相連,使細胞質(zhì)和核內(nèi)物質(zhì)的聯(lián)系更為緊密
【解析】選B。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與核膜相連,使細胞質(zhì)和核內(nèi)物質(zhì)的聯(lián)系更為緊密,A正確;核膜上有核孔,便于生物大分子進出細胞核,但核孔具有選擇性,如染色質(zhì)不能通過核孔,B錯誤;核仁和核糖體的形成有關(guān),核糖體是形成蛋白質(zhì)的場所,若該細胞核內(nèi)的④核仁被破壞,該細胞蛋白質(zhì)的合成將不能正常進行,C正確;細胞內(nèi)儲存、傳遞遺傳信息的物質(zhì)是DNA分子,在細胞核中DNA和蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體,D正確。
[借題發(fā)揮]　②的數(shù)量是否固定不變
提示:不是。代謝越旺盛的細胞,②的數(shù)量越多。
【即學(xué)即練】
1.細胞核被喻為細胞的“大腦”,下列有關(guān)細胞核的敘述錯誤的是 (　　)
A.核仁與核糖體的形成有關(guān)
B.核孔對物質(zhì)進出細胞核具有選擇性
C.細胞核具有雙層膜結(jié)構(gòu)
D.細胞核是細胞代謝的主要場所
【解析】選D。核仁主要與某種RNA的合成和核糖體的形成有關(guān),A正確;核孔允許蛋白質(zhì)和RNA等大分子物質(zhì)通過,而DNA無法通過,體現(xiàn)了核孔具有選擇性,B正確;細胞核具有雙層膜,C正確;細胞質(zhì)是細胞代謝的主要場所,D錯誤。
2.如圖表示真核細胞的細胞核結(jié)構(gòu)及部分細胞器,下列說法正確的是 (　　)
A. ②③具有選擇透過性,而①具有全透性
B.④中含有僅由DNA和蛋白質(zhì)兩種物質(zhì)構(gòu)成的染色質(zhì)
C.⑤是產(chǎn)生蛋白質(zhì)和核糖體的場所
D.生長激素是一種分泌蛋白,其形成離不開⑥和⑦
【解析】選D。①核孔對物質(zhì)運輸有選擇性,如RNA可以通過,DNA不能通過,A錯誤;染色質(zhì)主要由蛋白質(zhì)和DNA組成,還含有少量的RNA,B錯誤;⑤核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān),但不能產(chǎn)生蛋白質(zhì),C錯誤;生長激素屬于分泌蛋白,分泌蛋白的合成在⑦核糖體上,加工在⑥內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,D正確。
生物能死而復(fù)生嗎
　　　由于人類過度捕殺和棲息地受到破壞,蘇門答臘犀牛已成為瀕危動物,全球僅存200余頭。當(dāng)美國加州圣迭戈動物園里的一只蘇門答臘雌犀牛快要死于病痛的時候,科學(xué)家正在它的身邊守候著,雖然他們已無法把它從死亡線上拯救回來,但他們要確保它能留下自己的“根”。
探究:
(1)科學(xué)家保留的卵細胞中哪部分結(jié)構(gòu)是該犀牛的“根”
(2)若要復(fù)活該犀牛,將留下的“根”移植在卵細胞中培育成個體,復(fù)活后的犀牛和原來的犀牛性狀一樣嗎
【解析】(1)細胞代謝和遺傳的控制中心是細胞核,所以細胞核是生物的“根”。
(2)DNA主要分布在細胞核中,但線粒體中也有少量DNA,所以性狀不僅僅與細胞核中DNA有關(guān)。
答案:(1)細胞核。(2)不完全相同,因為DNA不僅僅是卵細胞提供的,還有細胞質(zhì)中的DNA。
【關(guān)鍵能力·素養(yǎng)發(fā)展】
情境載體 情境類型為生活、學(xué)習(xí)和實踐情境,突出與生活的聯(lián)系
關(guān)鍵能力　↓信息轉(zhuǎn)化 ①留下自己的“根”
②細胞代謝和遺傳的控制中心是細胞核
學(xué)科素養(yǎng) 培養(yǎng)生命觀念中的結(jié)構(gòu)與功能觀、科學(xué)思維中的歸納與總結(jié)等素養(yǎng)
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