2020-2021学年高中生物新教材人教版必修1学案：第3章第3节细胞核的结构和功能（教师备课专用）

2020-2021学年高中生物新教材人教版必修1学案：第3章第3节细胞核的结构和功能（教师备课专用）

www.ks5u.com 第3节　细胞核的结构和功能 课标要求 核心素养 ‎1.简述细胞核的结构与功能。‎ ‎2.尝试制作真核细胞的三维结构模型。‎ ‎1.生命观念——结构与功能观：细胞核的结构与其功能相适应。‎ ‎2.科学思维——模型与建模：通过制作真核细胞的三维结构模型，掌握模型制作的方法。‎ ‎3.科学探究——通过对细胞核功能的实验分析，掌握对照实验的设置。‎ 知识导图 新知预习·双基夯实 一、细胞核的分布、结构与功能 ‎1．分布 除了高等植物成熟的__筛管细胞__和哺乳动物的__成熟红细胞__等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。‎ ‎2．结构与功能 图示 名称 功能 a：__核膜__‎ 把核内物质与__细胞质__分开 b：__染色质__‎ ‎__DNA__的主要载体 c：__核仁__‎ 与某种__RNA__的合成以及__核糖体__的形成有关 d：__核孔__‎ 实现核质之间频繁的__物质交换__和__信息交流__‎ 二、模型建构 ‎1．含义：模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种__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。‎ 三、细胞概述 ‎1．结构特点 ‎(1)细胞作为基本的__生命系统__，其结构复杂而精巧。‎ ‎(2)各组分之间__分工合作__成为一个整体，使生命活动能够在变化的环境中__自我调控__、__高度有序__地进行。‎ ‎2．地位 细胞既是生物体__结构__的基本单位，也是生物体__代谢和遗传__的基本单位。‎ ‎┃┃活学巧练__■‎ ‎(1)所有真核细胞都有细胞核。(×)‎ ‎(2)细胞核是细胞的代谢中心。(×)‎ ‎(3)伞藻帽的形状都由细胞核控制，伞藻的其他性状也都是由细胞核控制的。(×)‎ ‎(4)凡是无核的真核细胞，既不能生长也不能分裂。(√)‎ ‎(5)制作模型时，首先要考虑其科学性、准确性，其次才是美观与否。(√)‎ ‎(6)沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型是物理模型。(√)‎ ‎(7)拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片就是构建了细胞的物理模型。(×)‎ ‎(8)细胞只有保持完整性，才能正常地完成其生命活动。(√)‎ 思考：‎ ‎1．核仁与核糖体的形成有关，是否核糖体的形成一定与核仁有关呢？‎ 提示：不一定。原核细胞中没有核仁，也能形成核糖体。‎ ‎2．细胞代谢的中心是细胞核吗？‎ 提示：不是。细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞代谢的中心是细胞质基质。‎ ‎3．是否所有物质进出细胞核均需经由“核孔”？‎ 提示：物质进出细胞核并非都通过核孔。‎ ‎①核孔是蛋白质、RNA等大分子物质进出细胞核的通道。‎ ‎②小分子物质可通过核膜进出细胞核。‎ 学霸记忆·素养积累 重点呈现 ‎1．细胞核由核膜、核仁和染色质等结构组成。‎ ‎2．染色质和染色体是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态，主要成分是DNA和蛋白质。 ‎ ‎3．核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。‎ ‎4．细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。‎ 课内探究·名师点睛 知识点 细胞核的功能 ‎1．细胞核功能的实验探究 序号 实验内容 实验过程 实验结论 ‎1‎ 黑白两种美西螈细胞核移植 美西螈皮肤的颜色是由细胞核控制的 ‎2‎ 横缢蝾螈受精卵 蝾螈细胞的分裂和分化是由细胞核控制的 ‎3‎ 将变形虫切成两半 变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的 ‎4‎ 伞藻嫁接与核移植 ‎(1)伞藻嫁接实验 ‎(2)伞藻核移植实验 伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的 实验分析：(1)实验1缺乏对照实验，若增加“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”的实验，将增强结论的说服力。实验2、3、4遵循了对照原则。‎ ‎(2)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，进一步证明了细胞核的功能。‎ ‎2．细胞核的功能 细胞核在细胞的生命活动中起着决定性作用。‎ ‎(1)细胞核是遗传信息库。细胞核是遗传物质(DNA)储存和复制的主要场所，DNA携带遗传信息，并通过复制由亲代传递给子代，保证了遗传的连续性。‎ ‎(2)细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。细胞核控制细胞的物质合成、能量转换和信息交流，使生物体能够进行正常的细胞代谢。DNA通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。‎ 特别提醒：(1)凡是无核细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物和人的成熟红细胞、血小板，植物的筛管细胞；人工去核的细胞，一般也不能存活大久。‎ ‎(3)有些细胞不止具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。‎ ‎(3)原核生物的拟核是遗传物质储存的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心。‎ ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例1 (2020·黑龙江省实验中学高一期中)伞藻是一种能进行光合作用的单细胞绿藻，由伞帽、伞柄和假根三部分构成，细胞核在假根内。科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做嫁接和核移植实验(如图)。下列相关叙述错误的是 (　C　)‎ A．乙中移去细胞核的A伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止 B．乙中③与甲中①的帽形相同，都是菊花形帽 C．甲中①②的帽形因嫁接而改变 D．上述实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关 解析：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，故乙中移去细胞核的A伞藻的生命活动逐渐减缓直至停止；乙中③与甲中①的细胞核相同，两者都是菊花形帽；甲中①②嫁接的是伞柄，属于细胞质部分，故不会引起帽形的改变；题中嫁接实验及核移植实验可说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。‎ ‎┃┃变式训练__■‎ ‎1．科学家用显微技术除去变形虫的细胞核，发现其新陈代谢减弱，运动停止；当重新植入细胞核后，发现其生命活动又能恢复。这说明了(　A　)‎ A．细胞核是细胞进行生命活动所必需的 B．细胞核是遗传物质储存和复制的场所 C．细胞核是细胞遗传特性的控制中心 D．人工去核的细胞一般不能存活很长时间 解析：根据题干信息可得出细胞核是细胞进行生命活动所必需的。‎ 知识点 细胞核的结构 ‎1．细胞核的结构 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。真核细胞细胞核的主要结构有核膜(上有核孔)、核仁、染色质等。‎ ‎2．核膜和核孔 ‎(1)结构及成分 ‎①核膜是双层膜，外膜有些部位与内质网相连，因此膜间腔与内质网腔相通。‎ ‎②核膜是不完全连续的，其上具有核孔。‎ ‎③核膜是生物膜，主要由磷脂和蛋白质组成。‎ ‎(2)功能 ‎①核膜起屏障作用，把核内物质和细胞质分开。‎ ‎②核膜控制离子和小分子物质进出细胞核。‎ ‎③核孔是大分子物质进出细胞核的通道。代谢旺盛的细胞中，核孔数量较多。 ‎ ‎④核膜的外膜表面附着大量的核糖体颗粒，有合成蛋白质的功能。‎ ‎3．核仁 ‎(1)核仁折光性较强，易与其他物质分开。‎ ‎(2)核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。‎ ‎(3)蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁体积相对较大。‎ 特别提醒：①具有核膜、核仁、染色质(体)等结构是真核细胞的特征，也是和与原核细胞的最主要区别。‎ ‎②在细胞周期中，核仁是一个高度动态化的结构，在细胞有丝分裂期间表现出周期性地消失与重建。‎ ‎4．染色质和染色体的比较 项目 染色质 染色体 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 不同点 存在时期 分裂间期 分裂期 形态 细长的丝状 光镜下能看到呈圆柱状或杆状 联系 染色质和染色体是同种物质在细胞不同时期的两种存在形态：‎ ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例2 下图为细胞核结构模式图，下列有关叙述不正确的是(　D　)‎ A．①是真核生物遗传物质的主要载体 B．②与核糖体RNA的合成有关 C．③为双层膜，其主要成分是磷脂和蛋白质 D．DNA和RNA等物质能自由通过核孔，实现核质之间的物质交换 解析：题图中①为染色质，主要由DNA和蛋白质组成，是真核生物遗传物质的主要载体，A叙述正确；题图中②为核仁，与核糖体RNA的合成有关，B叙述正确；题图中③为核膜，核膜为双层膜，主要成分是脂质和蛋白质，C叙述正确；RNA等大分子物质可以通过核孔，实现核质之间的物质交换，但DNA不能通过核孔，D叙述错误。‎ 方法指导：(1)核孔是由多种蛋白质构成的复杂结构，对进出核孔的物质具有严格的调控作用，表现出明显的选择性。‎ ‎(2)核仁不是遗传物质的储存场所，细胞核中的遗传物质分布在染色质上。‎ ‎(3)一些大分子物质是可以通过核孔进出细胞核的，所以该过程穿过膜的层数为零。‎ ‎┃┃变式训练__■‎ ‎2．(不定项)下图是细胞核的结构模式图，下列关于各结构及其功能的叙述错误的是(　BC　)‎ A．①属于生物膜系统，将核内物质与细胞质分开 B．②是所有生物遗传物质的载体 C．③与蛋白质的合成以及核糖体的形成有关 D．④有利于RNA从细胞核进入细胞质，实现核质之间的物质交换 解析：①是核膜，属于生物膜系统；②是染色质，由DNA和蛋白质组成，是真核生物遗传物质(DNA)的主要载体；③是核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关；④是核孔，有利于RNA等大分子物质进出细胞核，实现核质之间的物质交换。‎ 指点迷津·拨云见日 细胞是一个统一的整体 细胞的各个部分并不是彼此孤立的，而是相互联系、协调一致地构成有机的统一整体。主要表现在以下几个方面：‎ ‎1．从结构上看 ‎(1)细胞核与细胞质通过核孔可以相互沟通。‎ ‎(2)内质网广泛地分布在细胞质中，既与核膜相连，又与细胞膜相连，从而将细胞膜、细胞质、细胞核连为一体。‎ ‎(3)内质网膜、高尔基体膜、细胞膜可通过囊泡相互转化。‎ ‎2．从功能上看 细胞各部分结构的功能虽不相同，但这些结构相互联系、分工合作、协调一致，共同完成各项生命活动。‎ ‎3．从细胞核与细胞质的关系看 ‎(1)细胞核不能脱离细胞质而独立生存，这是因为细胞核调控生命活动时所需的物质和能量均由细胞质提供。‎ ‎(2)无核的细胞质也不能长期生存，这是由细胞核的功能决定的，如哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，其寿命较短。‎ ‎(3)细胞核与细胞质是相互依存、不可分割的关系，说明细胞只有保持结构的完整性，才能正常地完成各项生命活动。‎ ‎4．从调控上看 细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所，是细胞遗传特性和代谢活动的控制中心。核内DNA通过控制蛋白质的合成调控细胞的各项生命活动。‎ ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例3 用一根玻璃针，将一个变形虫切成两半，有核的一半能继续生活，无核的一半死亡。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。如果去核后三天，再植入一个细胞核，这个变形虫则正常生活，如下图所示。根据上述实验回答：‎ ‎(1)正常细胞中核与质的关系是__相互依存的统一整体__。‎ ‎(2)无核部分最终死亡的原因是__失去了细胞核的控制和调节作用__。‎ ‎(3)单独的细胞核不能生存的原因是__细胞核失去了细胞质中营养物质和能量的供应__。‎ ‎(4)如果去核后三天，再植入一个细胞核，这个变形虫则生活正常，该实验与(2)进行对比说明：__细胞只有保持结构的完整性，才能正常地完成各项生命活动__。‎ 解析：细胞是生命活动的基本单位，核质是相互依存的统一整体，只有保持细胞的完整性，细胞才能进行正常的新陈代谢。无核部分因失去细胞核的控制和调节作用而不能继续合成蛋白质导致很快死亡。单独的细胞核因缺乏营养物质和能量的供应，而不能正常生存。‎ 解疑答惑　　‎ 问题探讨⇨P54‎ ‎1．提示：细胞核控制生物的性状。‎ 思考·讨论⇨P54‎ ‎1．提示：美西螈表皮细胞合成黑色素，皮肤表现为黑色。合成过程受细胞核控制。‎ ‎2．提示：没有细胞核，细胞就不能分裂、分化。‎ ‎3．提示：细胞核是细胞生命活动的控制中心。‎ ‎4．提示：伞藻的形态结构特点取决于细胞核。‎ ‎5．提示：生物体性状的遗传受细胞核控制，克隆牛的细胞核基本都来源于细胞的分裂，不来源于母牛乙，只有初始的细胞来自母牛乙。‎ ‎6．提示：细胞核控制着细胞的代谢和遗传。‎ 旁栏思考⇨P56‎ 提示：同一个生物体内所有细胞的“蓝图”都是一样的(除非发生体细胞突变或细胞癌变)。生物体内细胞的形态、功能多样及结构不完全相同是细胞分化的结果。‎ 练习与应用⇨P58‎ 一、概念检测 ‎1．(1)√　(2)×‎ ‎2．C　细胞核内染色质是遗传物质的主要载体，行使遗传功能。 ‎ ‎3．D　细胞核的功能与携带遗传信息有关，与所处的位置无关。‎ 二、拓展应用 ‎1．提示：染色质是极细的丝状物，有利于细胞进行遗传信息的复制和表达并合成蛋白质；染色体高度螺旋化缩短变粗有利于细胞分裂时染色体的分离。‎ ‎2．提示：有性生殖遗传物质既有继承又有变化，有利于生物的进化，克隆人只是单纯的继承，没有变化，从而不利于生物进化。克隆人的身份难以认定，他们与被克隆者之间的关系无法纳入现有的伦理体系；克隆技术现在还不成熟，克隆人可能有很多先天性生理缺陷；从生物多样性上来说，大量基因结构完全相同的克隆人，可能诱发新型疾病的广泛传播，对人类的生存不利。‎ 训练巩固·课堂达标 ‎1．以动物受精卵为实验材料进行以下实验，有关下图中的分析正确的是(　D　)‎ 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 解析：将实验结果与实验的自变量联系起来下结论：实验①和实验③说明的是细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性；实验②和实验③说明的是细胞核的重要性。‎ ‎2．(不定项)细胞核具有什么功能？科学家通过下图实验进行探究：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，发育成胚胎。下列有关叙述中，正确的是(　ABC　)‎ A．实验结果可以说明细胞核与细胞的分裂、分化有关 B．实验①中，a、b两部分细胞形成对照 C．实验②中a部分的操作与实验①中a部分形成对照 D．实验说明细胞质与细胞的分裂、分化关系密切 解析：在实验①中有细胞核的一部分能正常发育，而没有细胞核的部分不能分裂、分化，也就是不能正常发育，所以经对照后说明细胞核与细胞分裂、分化密切相关，A正确、D错误；在实验①中a、b两部分细胞形成对照，B正确；实验①中a部分没有细胞核，而实验②中的a部分又有了细胞核，所以两部分形成前后对照，C正确。‎ ‎3．下列有关细胞核的叙述，错误的是(　C　)‎ A．蛋白质是细胞核中染色质的组成成分 B．细胞核中存在DNA的主要载体 C．小分子物质可以通过核孔，大分子物质不能 D．细胞分裂过程中存在细胞核解体的现象 解析：细胞核中的染色质主要由DNA和蛋白质构成，A正确；细胞核中的染色质是DNA的主要载体，B正确；某些大分子物质如酶和RNA能通过核孔，C错误；细胞分裂过程中细胞核有解体和重建的过程，D正确。‎ ‎4．如图甲为细胞中某一结构的模式图，图乙表示图甲中3的成分及其各级结构。据图回答下列问题：‎ ‎(1)图甲所示为__细胞核__的亚显微结构。‎ ‎(2)图甲中2所示结构是__核孔__。单位面积的该结构数目与细胞类型和代谢水平有关，你认为人的胰岛B细胞比口腔上皮细胞中该结构的数目__多__(填“多”或“少”)。‎ ‎(3)图乙中①控制②的合成，①是__DNA__分子，检测②的试剂为__双缩脲试剂__。‎ ‎(4)图乙中①在动物细胞中除了在④上外，还分布在__线粒体__中。‎ 解析：(1)图甲可观察到核膜(双层膜结构)、染色质、核仁等，是电子显微镜下观察到的细胞核的亚显微结构。‎ ‎(2)图甲中2所示结构是核孔，核孔是细胞核与细胞质之间物质和信息交流的通道，通常代谢旺盛的细胞，核孔数目相对较多，胰岛B细胞在血糖浓度高时能够分泌胰岛素，代谢较旺盛，核孔数目较多；口腔上皮细胞代谢较为微弱，主要是维持自身的基本生命活动，因此核孔的数目较少。‎ ‎(3)图乙中①控制②蛋白质的合成，①表示双螺旋结构的DNA分子，检测②蛋白质的是双缩脲试剂，颜色反应为紫色。‎