【高中生物】2023-2024学年 人教版 必修一细胞核的结构和功能 课件

第3节细胞核的结构和功能1.运用结构与功能观,分析细胞核的结构与功能相适应的特点。2.通过分析有关细胞核功能的实验,归纳总结细胞核的功能,认同细胞核是生命系统的控制中心。3.通过构建真核细胞三维结构模型,形成对细胞结构的感性认识,培养模型与建模的科学思维。目标素养知识概览一、细胞核的功能1.细胞核功能的探究实验(1)黑白两种美西螈的核移植实验:实验结论:美西螈的皮肤颜色是由细胞核控制的。实验结论:蝾螈细胞的分裂、分化受细胞核控制。(2)蝾螈受精卵横缢实验:(3)变形虫切割实验:实验结论:变形虫的摄食、对刺激的反应及生长和分裂等各项生命活动都离不开细胞核,细胞核是细胞生命活动的控制中心。(4)伞藻嫁接与核移植实验:①伞藻嫁接实验:③实验结论:伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。②伞藻核移植实验:2.细胞核的功能细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。微思考1伞藻嫁接实验之后为什么要进行伞藻核移植实验?

提示:伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的影响,是对嫁接实验的有效补充,进一步验证细胞核的功能。微判断1请判断下列表述是否正确。1.细胞核是储存遗传信息和细胞代谢的主要场所。()2.哺乳动物成熟的红细胞无细胞核,所以不能继续生长。()3.伞藻嫁接与核移植实验证明细胞核是生命活动的控制中心。()×√×微训练1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;重新植入细胞核后,发现其生命活动又能恢复。这说明细胞核是(

)A.细胞代谢的主要场所B.遗传物质储存和复制的场所C.细胞遗传特性的控制中心D.细胞生命活动的控制中心答案:D解析:新陈代谢是生命活动的基础。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;重新植入细胞核后,发现其生命活动又能恢复。这说明细胞核是细胞生命活动的控制中心。二、细胞核的结构

微思考2蛋白质的合成需要RNA的指导,而RNA是在细胞核中合成后进入细胞质的,那么蛋白质合成旺盛的细胞与蛋白质合成少的细胞相比,核孔和核仁有何差别?提示:

蛋白质合成旺盛的细胞核孔数量增多,核仁较大。微判断2细胞核的结构决定其功能,请判断下列表述是否正确。1.细胞核内行使遗传功能的结构是核仁。()2.RNA通过核孔进入细胞质需要穿过2层膜。()3.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。()4.核孔对大分子物质进出细胞核不具有选择性。()5.遗传信息的载体是染色质(染色体)。(

)××√××微训练21.细胞核与细胞质之间进行大分子物质交换的通道是(

)A.核膜 B.胞间连丝C.核孔 D.核仁答案:C解析:核孔是细胞核与细胞质之间进行大分子物质交换的通道。2.细胞核是由核膜、染色质、核仁、核孔组成的,下列有关叙述错误的是(

)A.核膜是双层膜结构,能把核内物质与细胞质分开B.染色质主要由DNA和蛋白质组成C.核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关D.核孔实现了细胞间的信息交流答案:D解析:核孔是细胞质与细胞核进行物质交换和信息交流的通道,实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流。三、建构模型和细胞概述1.建构模型(1)含义: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。(2)类型:物理模型、概念模型、数学模型等。(3)举例:沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型,就是物理模型。2.细胞概述(1)细胞是生物体结构的基本单位。(2)细胞是生物体代谢和遗传的基本单位。微判断3请判断下列表述是否正确。1.DNA双螺旋结构模型属于物理模型。()2.细胞只有保持其结构的完整性,才能正常地完成各项生命活动。()3.拍摄的洋葱鳞片叶表皮的显微照片属于物理模型。()√√×一

细胞核功能的探究实验分析问题探究科学家利用美西螈、蝾螈、变形虫、伞藻进行了不同的实验,探究了细胞核在细胞中的作用。请结合教科书第54~55页“思考·讨论”中的资料1~4,分析并回答下列问题。(1)根据实验应遵循对照原则,美西螈核移植实验中存在什么不足?应如何补充?提示:该实验没有设置对照组,应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,形成重组细胞进行培养作为对照。(2)蝾螈受精卵横缢实验中,蝾螈胚胎细胞的分裂和分化与细胞核有什么关系?该实验有无对照实验?若有,是如何设计的?提示:蝾螈胚胎细胞的分裂和分化是由细胞核决定的。有对照实验。①相互对照:有细胞核的一半能分裂,无细胞核的一半停止分裂;②自身前后对照:无细胞核的一半重新拥有细胞核后,恢复分裂、分化能力。(3)根据变形虫切割实验可得到什么结论?提示:变形虫的生命活动(摄食、应激性、生长和分裂等)由细胞核控制。(4)分析资料4,由伞藻嫁接实验可以得出什么结论?设计伞藻核移植实验的目的是什么?资料4说明伞藻的形态结构特点取决于细胞核还是细胞质?提示:伞藻嫁接实验说明伞帽的形状与假根有关。设计伞藻核移植实验的目的是排除假根中核以外其他物质的影响。资料4说明伞藻的形态结构特点取决于细胞核。(5)将母牛乙的细胞核,注入母牛甲去核的卵细胞中,最终获得的“克隆牛”几乎与母牛乙的性状一模一样。由此可说明,生物的性状遗传与细胞核有什么关系?提示:生物的性状遗传是由细胞核控制的,细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。归纳总结1.蝾螈受精卵横缢实验和变形虫切割实验图中①为相互对照,图中②与①中相应的实验为自身的前后对照。在实验中①的存在就可以保证实验结果和结论的可靠性,而②的存在是对实验的补充。特别提醒关于探究细胞核功能实验的四点提醒(1)蝾螈受精卵横缢实验、变形虫切割实验、伞藻嫁接实验与伞藻核移植实验均设置了对照。(2)伞藻嫁接实验中,由于伞藻中含有部分细胞质,所以无法排除细胞质的影响。伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的影响,是对伞藻嫁接实验的补充,以进一步验证细胞核的功能。(3)蝾螈受精卵横缢实验和变形虫切割实验还能够说明细胞只有保持结构完整,才能完成正常的生命活动。(4)细胞核并不是细胞代谢的中心,而是细胞代谢的控制中心,细胞代谢的主要场所是细胞质基质。2.细胞核与细胞质的关系

存留部分存活时间原因分析

单独的细胞核很快死亡缺乏细胞质提供的营养和能量

单独的细胞质存活一段时间后死亡细胞质中由细胞核控制合成的物质在一段时间内可发挥作用

细胞核和细胞质正常生活细胞核与细胞质是相互依存的统一整体典例剖析【例1】

细胞核具有什么功能?科学家通过下列实验(如下图)进行探究:①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,无核的一半(a)停止分裂,有核的一半(b)能分裂;②b部分分裂到16~32个细胞时,将一个细胞核挤入不能分裂的a部分,结果a部分开始分裂、分化,进而发育成胚胎。下列叙述错误的是(

)A.实验结果说明细胞核与细胞的分裂、分化有关B.实验①中,b部分属于对照组,a部分属于实验组C.实验②中,a部分的操作与实验①中的形成对照D.实验说明细胞的寿命与细胞核有关答案:D解析:有核或植入核的部分能分裂、分化,无核的部分则停止分裂,说明细胞核与细胞的分裂、分化有关,A项正确。实验①中,b部分的细胞有细胞核,与正常细胞相同,为对照组,a部分的细胞无细胞核,异于正常细胞,为实验组,B项正确。实验②中,a部分植入核,与实验①中的无核部分形成自身前后对照,C项正确。整个实验并没有涉及细胞的寿命,D项错误。学以致用1.以动物受精卵为实验材料进行下图所示的实验,下列有关分析正确的是(

)A.实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性B.实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性C.实验①说明了细胞核对细胞质的重要性,实验②说明了细胞质对细胞核的重要性D.该实验结果可以说明细胞是最基本的生命系统答案:D解析:实验①和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性,A项错误。实验②和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性,B项错误。该实验说明细胞核和细胞质都不能单独成活,细胞只有保持自身结构的完整性才能正常进行各项生命活动,故细胞是最基本的生命系统,C项错误,D项正确。二

细胞核的结构和功能问题探究1831年,植物学家在显花植物的细胞中发现了细胞核,并首次提出“细胞核”这个词,同时还比较明确地提出细胞核是植物细胞的主要组成部分。请结合教科书第56页图3-10,分析并回答下列问题。(1)核膜和细胞膜在结构上主要有哪些区别?提示:核膜为双层膜结构,有核孔;细胞膜为单层膜结构,无核孔。(2)核孔是一个简单的通道吗?一切大分子物质都能通过核孔吗?提示:核孔不是一个简单的通道,而是一个复杂而精细的结构体系。核孔实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流,可以有选择地转运核内外的物质。(3)代谢越旺盛的细胞,往往核孔数量多、核仁较大。请利用结构与功能相统一的观点,分析出现这种情况的原因。提示:代谢旺盛的细胞中,蛋白质合成旺盛,故需要较多的核糖体,而核糖体的形成与核仁有关。此外,代谢旺盛的细胞中核、质间物质交换频繁,故核孔数量多。(4)你认为哪种结构使细胞核具有了控制细胞代谢和遗传的功能?提示:染色质。染色质主要由DNA和蛋白质组成,而DNA上储存着遗传信息。遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”,细胞依据这个“蓝图”进行各项生命活动。归纳总结1.细胞核的结构细胞核模式图(1)核膜:(2)核仁:①结构:光学显微镜下为折光性较强的致密小体。②功能:a.核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。b.蛋白质合成旺盛的细胞中,核仁较大。(3)染色质与染色体的比较:比较项目染色质染色体不同点存在时期细胞分裂结束时细胞分裂时形态极细的丝状物光学显微镜下能看到呈圆柱状或杆状

相同点成分主要是DNA和蛋白质

特性易被碱性染料染成深色

功能遗传物质的主要载体比较项目染色质染色体关系同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态,两者的转化关系:

2.细胞核的功能(1)细胞核是遗传信息库。细胞核是遗传物质(DNA)储存和复制的场所,DNA携带遗传信息,并通过复制由亲代传给子代,保证了遗传信息的连续性。(2)细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。细胞核控制着细胞的物质合成、能量转化和信息交流,使生物体能够进行正常的细胞代谢。3.细胞核结构与功能的关系

特别提醒有关细胞核认识的三个“误区”(1)误认为“细胞核是具有双层膜的细胞器”:细胞核不是细胞器,是具有双层膜的细胞结构。(2)误认为“核孔是大、小分子都能随意进出的通道”:核孔具有选择性。RNA和某些蛋白质等大分子物质出入细胞核的通道是核孔,但并不是所有的大分子都能通过核孔,如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质;而小分子物质出入细胞核一般是通过核膜实现的,极少数通过核孔。(3)误认为“核孔数量及核仁大小是固定不变的”:核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关,代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞,核孔数量较多,核仁较大。典例剖析【例2】

下图表示真核细胞的细胞核及部分细胞器,下列说法正确的是(

)A.②③具有选择透过性,而①具有全透性B.④中含有仅由DNA和蛋白质两种物质构成的染色质C.⑤是产生蛋白质和核糖体的场所D.生长激素是一种分泌蛋白,其形成离不开⑥和⑦答案:D解析:①核孔对物质运输具有选择性,如RNA可以通过,DNA不能通过,A项错误。染色质主要由蛋白质和DNA组成,B项错误。⑤核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关,不能产生蛋白质,C项错误。生长激素属于分泌蛋白,分泌蛋白在⑦核糖体上合成,在高尔基体和⑥内质网中进行加工,D项正确。学以致用2.下列关于细胞核结构与功能的叙述,正确的是(

)A.核仁与中心体的形成有关B.不同细胞的核孔数量是相同的C.染色质上的DNA储存着大量的遗传信息D.原核细胞的核膜也是两层膜,利于控制物质的进出答案:C解析:核仁与核糖体的形成有关,A项错误。不同细胞的核孔数量不同,代谢旺盛的细胞中核孔数量较多,B项错误。DNA是遗传信息的载体,遗传信息主要储存在DNA上,DNA主要分布在染色质上,C项正确。原核细胞没有以核膜为界限的细胞核,D项错误。3.下面为典型细胞核及其周围部分的结构示意图。请据图回答下列问题。(1)只有在

细胞中,使用电子显微镜才可以看到此图所表示的结构。

(2)在细胞分裂过程中,[

]

高度螺旋化,成为

。

(3)由图中可见①

和[

]

的连通,使细胞质和核内物质的联系更为紧密。

(4)图中②的功能是

。③主要是由

和

组成的;核糖体的合成与图中[

]

有关。

答案:(1)真核(2)③染色质染色体(3)内质网⑤核膜(4)实现核质之间频繁的物质交换和信息交流DNA蛋白质④核仁1.生物的体细胞能够分裂的次数是有限的,衰老、凋亡是细胞正常的生命现象。为研究决定细胞衰老的是细胞核,还是细胞质,你认为正确的实验方案应该是(

)A.去掉细胞核,观察单独的核、质存活情况B.核移植,并进行动物克隆,观察克隆动物的生活年限C.将完整的年幼和年老的细胞融合,观察重组细胞衰老的情况D.交换年幼和年老细胞的细胞核,观察交换后重组细胞的衰老情况D解析:要研究决定细胞衰老的是细胞核还是细胞质,可交换年幼细胞和年老细胞的细胞核,观察交换后重组细胞的衰老情况。2.细胞核能够控制细胞的代谢和遗传,是与细胞核的结构分不开的。下列有关细胞核的结构和功能的叙述,错误的是(

)A.核膜——双层膜,把核内物质与细胞质分开,有选择透过性B.染色质——主要由DNA和蛋白质组成,染色体与染色质是同样的物质,但形态不同C.核仁——与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关D.核孔——是大分子物质如RNA、DNA和蛋白质等进出细胞核的通道答案:D解析:核孔实现核质之间频繁的物质交换和信息交流,是某些大分子物质进出细胞核的通道,如RNA可通过核孔进入细胞质,蛋白质可通过核孔进入细胞核,DNA不会通过核孔进出细胞核。3.科学家用显微技术除去变形虫的细胞核后,发现其细胞代谢减弱,运动停止;当重新植入细胞核后,细胞代谢加强,运动恢复。这说明细胞核是(

)A.细胞代谢的主要场所B.细胞遗传的控制中心C.遗传物质储存和复制的场所D.细胞生命活动的控制中心答案:D解析:细胞代谢的主要场所是细胞质基质。细胞核是细胞遗传的控制中心,是遗传物质储存和复制的场所,但与题干所述现象无关。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,发现其生命活动又恢复。这说明细胞核是细胞生命活动的控制中心。4.