第3章 细胞的基本结构 第3节 细胞核的结构和功能-2024-2025学年高一生物必修一（人教版）教学课件

第3节细胞核的结构和功能1.阐明细胞核的结构和功能。2.认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。「学习目标」预习案·自主学习一、细胞核的分布与功能探究1.细胞核的分布除了高等植物成熟的筛管细胞和

等极少数细胞外,真核细胞都有细胞核。哺乳动物成熟的红细胞2.细胞核功能的探究实验(1)实验一:美西螈胚胎细胞核移植实验。实验结论:美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的。(2)实验二:蝾螈受精卵的横缢实验。细胞核实验结论:细胞的分裂、分化是由

控制的。(3)实验三:变形虫切割实验。细胞核实验结论:变形虫的生长、分裂、再生、应激性是由

控制的。(4)实验四:伞藻嫁接与核移植实验。细胞核实验结论:伞藻“帽”的形状是由

控制的。3.实验结论细胞核控制着

。细胞的代谢和遗传二、细胞核的结构、功能与模型构建1.细胞核的结构核膜双DNA和蛋白质遗传信息的载体同一物质在细胞不同时期的两种存在状态某种RNA核糖体核孔物质交换和信息交流2.细胞核的功能(1)细胞核是

。(2)细胞核是

的控制中心。3.模型构建(1)概念: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

的描述。(2)形式:

、

、数学模型等。(3)举例:沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型属于

模型,它形象而概括地反映了DNA分子结构的共同特征。遗传信息库细胞代谢和遗传概括性概念模型物理模型物理[正误判断](1)没有细胞核的真核细胞不能进行细胞代谢,也不能存活。(

)提示:大多数真核细胞都有细胞核,但也有部分真核细胞无细胞核,如哺乳动物成熟的红细胞,也能进行细胞代谢。(2)科学家通过伞藻嫁接实验和伞藻核移植实验,说明伞藻的形态结构特点取决于细胞核。(

)×√(3)核孔是DNA、蛋白质等大分子物质自由进出细胞核的通道。(

)提示:核孔不允许DNA进出细胞核。(4)大肠杆菌中核糖体的形成与核仁有着密切的关系。(

)提示:大肠杆菌是原核生物,没有核仁。(5)不同的细胞内,核仁的大小都是一定的。(

)提示:核仁与核糖体形成有关,蛋白质合成越旺盛的细胞中,核仁就越大。×××(6)同学们制作的真核细胞的三维结构模型为概念模型。(

)提示:制作的真核细胞的三维结构模型属于物理模型。×探究案·互动探究探究一细胞核的功能「问题情境」阅读下面资料,回答问题。资料1

变形虫仅由一个细胞构成,可以任意改变自身形态,能在全身各处伸出伪足,进行运动和摄食。科研人员利用变形虫进行了去核和再移植核的实验,用一根玻璃针,将一个变形虫切成两部分,有核部分能继续生活,无核部分死亡。如果将一个变形虫的核取出,无核部分能短期生存,但不能繁殖后代,单独的细胞核则无法生存(如图所示)。资料2蛙成熟的未受精的卵细胞具有活跃的DNA合成能力,而脑细胞几乎不能分裂。科学家进行了如图所示的核移植实验。(1)资料1中如何设计的对照实验?提示:有核部分与无核部分、有核部分取出核前后分别构成对照。(2)去掉细胞核的变形虫单独培养不久后死亡,说明了什么?提示:细胞质离开细胞核不能生存。(3)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,即细胞核控制着细胞代谢。(4)脑细胞无核部分仍能够存活一段时间,但最终死亡的原因是什么?提示:失去细胞核的控制,细胞质无法合成维持细胞生存所需的物质等。(5)资料2实验表明,细胞进行正常生命活动的结构基础是什么?提示:细胞只有保持完整,才能正常进行生命活动。(6)结合以上资料归纳细胞核的功能。提示:细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。归纳总结关于细胞核功能的两点“并不是”(1)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)生物的遗传性状并不是都由细胞核控制的,细胞质中也有遗传物质,控制生物的部分性状。1.科学家已知伞藻的伞帽形态主要由假根中细胞核控制的,并用伞形帽和菊花形帽两种伞藻进行了一个嫁接实验,如图表示其中的一组。对此实验的有关分析错误的是(

)A.本实验中的另一组应该将乙的伞柄移植到甲的假根上B.由本实验可以推测伞帽的形态与假根有关C.若要进一步验证细胞核的功能,还应进行核移植实验D.实验表明伞柄和假根中都有细胞质,但由细胞核控制其帽形「即时应用」√解析:本实验是将甲的伞柄移植到乙的假根上,则另一组应该将乙的伞柄移植到甲的假根上;伞藻的嫁接实验中伞藻帽的形态和假根保持一致,推测伞帽的形态与假根有关;由本实验可以推测伞帽的形态与细胞核有关,但不能排除假根中其他物质的作用,若要进一步验证细胞核的功能,还应进行核移植实验,以排除假根中其他物质的作用,从而证明是细胞核控制伞藻的伞帽形态。2.下列关于细胞核功能的科学史实验与结论不相符的是(

)选项科学史实验结论A黑、白美西螈的核移植实验美西螈的肤色是由细胞核控制的B蝾螈受精卵横缢实验细胞质与细胞分裂、分化密切相关C变形虫切割实验细胞核对维持细胞的生命活动至关重要D伞藻嫁接和核移植实验伞藻帽形的形成与细胞核有关√解析:美西螈的核移植实验说明皮肤的颜色是由细胞核控制的,即细胞核可以控制生物体的性状;蝾螈受精卵的横缢实验中,有细胞核的可以增殖分化,而没有细胞核的不可以,说明没有细胞核细胞就不能分裂、分化,则细胞核可控制细胞分裂、分化,细胞核与细胞分裂、分化密切相关;将变形虫切成两半,一半有核,一半无核,无核的一半对外界刺激不再发生反应,说明细胞核是细胞生命活动的控制中心,细胞核对维持细胞的生命活动至关重要;伞藻的嫁接和核移植实验中,将菊花形伞藻的细胞核移植到去掉伞帽的伞形伞藻中,长出的伞帽是菊花形,由此可以说明细胞核控制伞帽的形态,伞藻帽形的形成与细胞核有关。探究二细胞核的结构「问题情境」1831年,科学家布朗用显微镜观察兰花时,发现花朵外层表皮细胞中有一些不透光的近似球形的区域。后来他观察了多种植物,发现在各种植物细胞中普遍存在一个“核”,且这种结构通常位于细胞的中央,他将之命名为细胞核,并由此推断这个“核”是细胞不可或缺的成分。后来,科学家证实细胞核普遍存在于真核细胞中。电子显微镜发明后,科学家观察了细胞核的结构,绘出了下面的模式图。(1)每个真核细胞都具有一个细胞核吗?提示:并不是每个真核细胞都具有一个细胞核,如草履虫有两个细胞核,人体骨骼肌细胞中的细胞核可能有多个,而哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞等极少数细胞中没有细胞核。(2)核孔是物质进出细胞核的通道,是否各种物质都能自由出入?提示:不是,核孔具有选择透过性。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。(3)代谢越旺盛的细胞,往往核孔数量多、核仁较大,试从结构与功能统一的角度分析原因。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,故核仁较大,核孔数量较多。(4)染色质和染色体有什么关系?提示:染色体和染色质是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。归纳总结染色质和染色体的比较比较项目染色质染色体不同点存在时期分裂间期分裂期形态极细的丝状物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其中的DNA是遗传信息的载体关系染色质

染色体3.核孔是细胞核的重要结构,控制着核质之间的物质交换。下列叙述错误的是(

)A.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心B.核膜上核孔的数量与细胞代谢强度有关C.蛋白质和DNA等大分子可以通过核孔进出细胞核D.含有核孔的核膜为双层膜结构,且与内质网膜相联系「即时应用」√解析:细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心;核膜上的核孔可实现细胞核与细胞质之间频繁的物质交换和信息交流,核孔的数量与细胞代谢强度有关,一般而言,代谢越强,核孔的数量越多;核孔具有选择透过性,DNA不能通过核孔出细胞核;附着有核孔的核膜是双层膜结构,且与内质网膜直接相连,便于物质的运输。4.如图是细胞核的结构示意图,下列叙述正确的是(

)A.人体成熟红细胞无结构①,不能进行代谢反应B.由于核孔的存在,核膜没有控制物质进出的能力C.细胞内的蛋白质主要由②合成,所以无②的细胞不能合成蛋白质D.③可以被碱性染料染成深色,只存在于真核细胞中√解析:哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和细胞器,但还有该细胞代谢所需要的酶,可进行部分代谢反应;核孔是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流的通道,具有选择透过性,如DNA就不能通过核孔,即核膜具有选择透过性;细胞内蛋白质的合成场所是核糖体,核糖体的合成与②核仁有关,但不是无②核仁的细胞不能合成蛋白质,如原核细胞没有核仁,但其结构中含有核糖体,因而可以合成蛋白质;③是染色质,主要由DNA和蛋白质组成,其可以被碱性染料染成深色,只存在于真核细胞中。长句应答(1)请用结构与功能相适应的观点分析细胞核能控制细胞代谢和遗传的原因:

。(2)染色体与染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。这两种不同的状态对于细胞的生命活动的意义是

。DNA是遗传物质,储存着遗传信息,这些遗传信息控制着细胞内的物质合成、能量转化和信息交流,而DNA存在于细胞核中,所以细胞核具有控制细胞代谢和遗传的功能染色体呈高度螺旋状态,这种状态有利于在细胞分裂过程中移动并分配到子细胞中去,而染色质呈细丝状,有利于DNA对生命活动的调控作用课堂小结思维导图金句必备1.核膜是不连续的双层膜,其上有核孔。2.核孔是RNA和蛋白质等大分子物质进出的通道。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,其主要成分是DNA和蛋白质。4.核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。5.细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。6.模型包括物理模型、概念模型、数学模型等。随堂检测1.下列关于细胞核的说法,正确的是(

)A.发菜细胞的核仁与核糖体的形成有关B.DNA主要分布在细胞核的染色质中,DNA中储存着大量的遗传信息C.核膜将细胞的核内物质和细胞质分开,不具有选择透过性D.细胞核控制细胞的代谢和遗传,因此细胞核是细胞的代谢中心和控制中心√12341234解析:发菜细胞是原核细胞,没有核仁;DNA主要分布在细胞核的染色质中,DNA是遗传信息的载体,储存着大量的遗传信息;核膜将细胞的核内物质和细胞质分开,具有选择透过性;细胞核控制细胞的遗传和代谢,是细胞遗传和代谢的控制中心,而细胞的代谢中心是细胞质。2.细胞核具有什么功能?科学家通过下列实验(如图)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)能继续分裂;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。下列叙述中不正确的是(

)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部分细胞属于实验组,a部分属于对照组C.实验②中,a部分的操作与实验①中的形成对照D.两栖类受精卵大,是本实验的首选材料√2341解析:有核部分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;实验①中,a部分无核不分裂也不能长大与b有核的一半对照,因此b部分细胞属于对照组,a部分属于实验组;实验②中,a部分挤入核,与实验①中的无核部分形成对照;两栖类受精卵大,容易对其进行操作,是本实验的首选材料。23413.下列关于染色体的叙述,错误的是(

)A.染色体主要由DNA和蛋白质组成B.细胞分裂时,在光学显微镜下染色体清晰可见C.染色体和染色质是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态D.蓝细菌在进行细胞分裂时只能形成染色质,不能形成染色体√3412解析:染色体主要由DNA和蛋白质组成;染色质在细胞分裂时高度螺旋形成的染色体,经染色在光学显微镜下清晰可见;染色体和染色质是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态;蓝细菌是原核生物,原核生物没有染色质,更不可能出现染色体。34124.真核细胞的某些结构具有重要的功能,参考表格内容,完成表格。1234结构名称细胞膜核糖体细胞核主要功能将细胞与外界环境分隔开;控制物质进出细胞;

参与合成蛋白质