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1、
第3節(jié) 細胞核——系統(tǒng)的控制中心
學習目標
1.闡明細胞核的結構與功能。(重點)
2.認同細胞核是生命系統(tǒng)的控制中心。(難點)
3.嘗試制作真核細胞的三維結構模型。(重點)
核心概念
核膜 核孔 染色質 染色體
一、細胞核的結構和功能
1.大量事實表明,細胞核控制著細胞的__代謝____和__遺傳____。
2.細胞核
(1)功能:是__遺傳信息庫____,是細胞__代謝和遺傳____的控制中心。
(2)結構:
①核膜:__兩____層膜,把核內物質與細胞質分開。
②核孔:實現(xiàn)核質之間頻繁的__物質交換____和__信息交流____。
③核仁:與某種
2、RNA的合成以及__核糖體____的形成有關。
④染色質:
成分:主要有__DNA____和__蛋白質____。
特性:容易被__堿性染料____染成深色。
同染色體的關系:同樣的物質在__不同細胞時期____的兩種存在狀態(tài)。
DNA上貯存__遺傳信息____。
二、模型建構及細胞的概述
1.模型建構
2.細胞的概述
?思考
1.有人將細胞核比喻為人的“大腦”,具有整體指揮和調控功能,你認為細胞核中哪種成分真正起到指揮調控功能?
提示:主要是染色質中的DNA行使整體調控作用。
2.細胞核的核膜上有核孔,大分子物質可以自由進出細胞核嗎?
提示:不可以,細胞核所需
3、的物質才能進入細胞核,核膜也是具有選擇透過性的。
H 判斷題
1.真核細胞染色體上主要含有核糖核酸和蛋白質。( × )
2.細胞核是細胞代謝的控制中心,也是細胞代謝的中心。( × )
3.核膜上的核孔可以讓蛋白質和RNA自由進出。( × )
4.藍藻細胞具有細胞核且DNA分子呈環(huán)狀。( × )
5.細胞核控制著細胞的代謝和遺傳,真核細胞都有細胞核。( × )
6.核仁的大小與細胞合成蛋白質的多少有關,蛋白質合成旺盛的細胞,核糖體多,核仁大。( √ )
7.控制細胞器進行物質合成、能量轉換等的指令,主要是通過核孔從細胞核到達細胞質的。( √ )
8.拍攝洋蔥鱗片葉表皮細胞的顯
4、微照片就是構建了細胞的物理模型。( × )
9.染色體和染色質是不同物質在同一時期細胞中的兩種形態(tài)。( × )
知識點1 細胞核功能的相關實驗分析
Z
1.細胞核功能的實驗探究
實驗內容
實驗方法及結果
得出結論
一、兩種美西螈細胞核移植
黑色美西螈胚胎細胞的核
↓移入
美西螈皮膚顏色遺傳是由細胞核控制的
二、橫縊蠑螈受精卵
蠑螈細胞的分裂和分化是由細胞核控制的
三、將變形蟲切成兩半
變形蟲的分裂、生長、再生、應激性是由細胞核控制的
四、傘藻嫁接與核移植
傘藻“帽”的形狀是由細胞核控制的
(1)實驗一缺乏對照實驗,若增加“將白色美西螈胚
5、胎細胞的細胞核移植到黑色美西螈的去核卵細胞中”的實驗步驟,將增強結論的說服力。實驗二至四遵循了對照原則。
(2)傘藻核移植實驗可排除假根中其他物質的影響,是對傘藻嫁接實驗的補充,進一步驗證細胞核的功能。
2.細胞核與細胞質的關系
存活時間
原因分析
單獨的細胞核
很快死亡
缺乏細胞質提供的營養(yǎng)和能量
單獨的細胞質
存活一段時
間后死亡
細胞質中由細胞核控制合成的物質在一段時間內仍可發(fā)揮作用
細胞核+細胞質
正常生活
細胞核與細胞質是相互依存的統(tǒng)一整體
D
典例1 細胞核具有什么功能?科學家通過下列實驗(見圖)進行探究:①用頭發(fā)將蠑螈的受精卵橫縊為有核和無核
6、的兩半,中間只有很少的細胞質相連,結果無核的一半(a)停止分裂,有核的一半(b)能繼續(xù)分裂;②b部分分裂到16~32個細胞時,將一個細胞核擠入不能分裂的a部分,結果a部分開始分裂、分化,發(fā)育成胚胎。下列有關敘述中,錯誤的是( B )
A.實驗結果可以說明細胞核與細胞的分裂、分化有關
B.實驗①中,a部分細胞屬于對照組
C.實驗②中a部分的操作與實驗①中a部分形成對照
D.實驗還能說明細胞只有保持完整性才能完成正常的生命活動
[解析] 在實驗①中有細胞核的一部分能正常發(fā)育,而沒有細胞核的部分不能分裂、分化,也就是不能正常發(fā)育,所以經(jīng)對照后說明細胞核與細胞分裂、分化密切相關,同時也能
7、說明細胞只有保持完整性才能完成正常的生命活動;在實驗①中b部分為正常狀態(tài),所以b部分為對照組;實驗①中a部分沒有細胞核,而實驗②中的a部分又有了細胞核,所以兩部分形成前后對照。
技巧方法:細胞核對細胞質依存關系的三個來源
(1)原料來源:核物質代謝所需的原料都要依賴細胞質(如核苷酸、葡萄糖、各種小分子和離子)。
(2)能量來源:核內大分子合成所需的能量也要靠細胞質為其提供。
(3)蛋白質來源:細胞核中的蛋白質也是在細胞質中的核糖體上合成的(如組蛋白、各種酶等)。
〔變式訓練1〕 (2018·安徽蕪湖)蛙成熟的未受精卵處于活躍的DNA合成狀態(tài),而腦組織細胞則不能分裂??茖W家進行了如下圖
8、所示的核移植實驗,請分析回答下列問題。
(1)蛙成熟的未受精卵中DNA合成所需的酶是在細胞質基質中的__核糖體____上合成的,并通過__核孔____進入細胞核。除此以外,細胞質還為細胞核代謝提供所需的__原料、能量(ATP)____等。
(2)腦細胞的無核部分仍能存活一段時間,但最終死亡,其原因是__腦細胞細胞質中所含有的營養(yǎng)物質只能維持其一段時間的生命活動,物質和能量耗盡后,腦細胞便會死亡____。
(3)單獨的細胞核不能存活的原因是__無營養(yǎng)物質和能量供應____。
(4)本實驗證明了:__細胞質和細胞核是相互依存的統(tǒng)一整體____。
[解析] 蛋白質在核糖體上合成;核孔是
9、蛋白質、RNA等大分子物質進出細胞的通道。細胞質為細胞核提供物質和能量,細胞核離不開細胞質;細胞核調控細胞的代謝和遺傳,細胞質離不開細胞核,它們之間是相互依存的統(tǒng)一整體。
知識點2 細胞核的結構與功能
Z
一、結構圖示
二、相關結構及功能分析
1.核膜
(1)結構
①雙層膜,外膜上附著許多核糖體,常與內質網(wǎng)相連。
②核膜不是完全連續(xù)的,其上具有核孔。
(2)功能
①起屏障作用,把核內物質與細胞質分開。
②控制離子和小分子物質進出細胞核。
③核孔是大分子物質進出細胞核的通道。代謝旺盛的細胞中,核孔數(shù)目較多。
2.核仁
(1)核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成
10、有關。
(2)蛋白質合成旺盛的細胞中,核仁體積相對較大。
3.細胞核結構與功能的關系:
Y
有關細胞核的四個誤區(qū)
(1)誤認為“細胞核是具有雙層膜的細胞器”:細胞核不是細胞器,是具有雙層膜的細胞結構。
(2)誤認為“核孔是大、小分子都能隨意進出的通道”:核孔具有選擇性。RNA和某些蛋白質等大分子物質出入細胞核的通道是核孔,但并不是所有的大分子都能通過核孔,如細胞核中的DNA就不能通過核孔進入細胞質;而小分子物質出入細胞核一般是通過跨膜運輸實現(xiàn)的,極少通過核孔。
(3)誤認為“核孔數(shù)量及核仁大小是固定不變的”:核孔的數(shù)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
11、細胞,核孔數(shù)多,核仁較大。
(4)誤認為“物質通過核孔需穿過2層膜”:核孔是通道,物質通過核孔不穿過膜結構。
(5)細胞核并不是細胞代謝的中心,而是細胞代謝的控制中心,因為細胞代謝的主要場所是細胞質基質。
(6)生物的性狀并不是都由細胞核控制,細胞質中也有遺傳物質,也控制生物的部分性狀。
(7)真核細胞并不是都具有一個細胞核,如雙小核草履蟲有2個細胞核,人的骨骼肌細胞中的細胞核可達數(shù)百個,哺乳動物成熟的紅細胞、高等植物成熟的篩管細胞等沒有細胞核。
D
典例2 如圖為細胞核結構模式圖,請據(jù)圖回答問題。
(1)圖中對核內物質起屏障作用的是[__③____]__核膜____,它是
12、由__2____層膜構成的,細胞質合成的組蛋白等蛋白質是通過其上的[__④____]__核孔____進入細胞核的。
(2)細胞核行使遺傳功能的重要結構是[?、佟 __染色質____,遺傳信息存在于其組分的__DNA____上。
(3)結構[②]__核仁____的功能是__與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關____。
(4)簡要寫出原核細胞的擬核與圖中細胞核在結構上存在的差異:__原核細胞的擬核無圖中的核膜、核孔、核仁、染色質等結構,其DNA是裸露的____。
[解析] 由圖可知,①為染色質,②為核仁,③為核膜,④為核孔。核膜為細胞核與細胞質的界限,使細胞核內維持一個相對穩(wěn)定的內部
13、環(huán)境。核孔是細胞核與細胞質進行物質交換的通道,某些大分子物質通過核孔進出細胞核。染色質上攜帶有遺傳物質DNA,DNA上攜帶著遺傳信息。原核細胞結構簡單,無真正的細胞核,只有擬核,DNA分子是裸露的,無核膜、核孔、核仁、染色質等結構。
技巧方法:三個“二”記憶細胞核的結構和功能
(1)二個場所——遺傳物質的復制場所、貯存場所。
(2)二個中心——細胞代謝和遺傳的控制中心。
(3)二個形態(tài)——細絲狀的染色質和桿狀的染色體。
〔變式訓練2〕 大量事實表明,在蛋白質合成旺盛的細胞中,常有較大和較多的核仁。根據(jù)這一事實可以推測( B )
A.細胞中的蛋白質主要由核仁合成
B.核仁可能與
14、組成核糖體的必需物質的合成有關
C.無核仁的細胞往往不能合成蛋白質
D.蛋白質合成發(fā)生在細胞核中
[解析] 根據(jù)題干提供的信息推測蛋白質合成與核仁有關,但蛋白質的合成是在核糖體上,故核仁可能與組成核糖體的必需物質的合成有關。無核仁的細胞如原核細胞也要進行蛋白質的合成。
染色質與染色體
染色質
染色體
不同點
存在時期
分裂間期
分裂期
形態(tài)
極細的絲狀
呈圓柱狀或桿狀
相同點
成分
主要是DNA和蛋白質
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(tài),轉化關系為:染色質染色體
典例3
15、下列關于染色體和染色質的敘述中,錯誤的是( D )
A.染色質和染色體是同一種物質的兩種存在狀態(tài)
B.染色質和染色體都是遺傳物質的主要載體
C.染色質和染色體都可以被龍膽紫溶液染成深色
D.染色質只分布在細胞核中,染色體分布在細胞核和細胞質中
[解析] 染色質和染色體都分布在細胞核中,細胞質中無染色體或染色質。
1.細胞核的結構
(1)核膜——雙層膜,把核內物質與細胞質分開。(2)染色質——主要由DNA和蛋白質組成,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。(4)核孔——實現(xiàn)核質之間頻繁的物質交換和信息交流。
2.細胞核的功能:細胞核是遺
16、傳信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心。
細胞核
一、選擇題
1.(2018·泉港一中上學期期末) 圖示某生物細胞核的結構組成,下列有關敘述錯誤的是( D )
A.從圖中可以看出,內質網(wǎng)膜和核膜直接相連
B.圖示中有中心體,說明該生物為低等植物或動物
C.核孔具有選擇性,是大分子物質進出細胞核的通道
D.核仁是與核糖體形成有關的一種細胞器
[解析] 從圖中可以看出,內質網(wǎng)膜和核膜直接相連,A正確。中心體存在于低等植物和動物中,B正確。核孔具有選擇性,是包括RNA、酶等大分子物質進出細胞核的通道,C正確,核仁與核糖體的形成有關,但核仁不屬于細胞器,D錯誤。
2.(20
17、18·江蘇省泰州中學高一上學期期末)下列有關細胞核結構與功能的敘述,不正確的是( A )
A.核膜共具有一層膜,蛋白質分布其中
B.核孔是細胞核和細胞質之間進行物質交換的通道
C.染色質存在于細胞核中,是遺傳物質的主要載體
D.細胞核是遺傳信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心
[解析] 核膜共具有兩層膜,蛋白質分布其中,A錯誤;核孔是細胞核與細胞質之間進行物質交換和信息交流的通道,核內外大分子物質的交換離不開核孔,B正確;染色質存在于細胞核中,是遺傳物質的主要載體,C正確;細胞核是遺傳信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心,D正確。
3.(2018·山東省德州市高一上學期期末)下圖表示細
18、胞核及其周圍部分結構的示意圖。下列說法不正確的是( D )
A.1、4相連體現(xiàn)了細胞內結構間的緊密聯(lián)系
B.通過2可實現(xiàn)細胞核和細胞質之間的信息交流
C.3能被醋酸洋紅液染成深色
D.5與蛋白質的合成無關
[解析] 據(jù)圖分析,1表示內質網(wǎng),2表示核孔,3表示染色質,4表示核膜,5表示核仁。 內質網(wǎng)膜和核膜的連接體現(xiàn)了細胞內結構間的緊密聯(lián)系,A正確;通過2(核孔)可實現(xiàn)細胞核和細胞質之間信息的交流,B正確;3(染色質)是細胞核內易于被堿性染料(醋酸洋紅或龍膽紫)染成深色的物質,是遺傳物質的載體,C正確;5(核仁)與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關,而核糖體是合成蛋白質的場所,因
19、此5影響蛋白質的合成,與蛋白質的合成有關,D錯誤。
4.下列有關細胞核的敘述,錯誤的是( C )
A.蛋白質是細胞核中染色質的組成成分
B.細胞核是遺傳信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心
C.小分子物質可以通過核孔,大分子物質不能
D.有的細胞會有多個細胞核
[解析] A項,細胞核中的染色質主要是由DNA和蛋白質組成的。B項,細胞核是遺傳信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心。C項,核孔具有選擇透過性,大分子物質如蛋白質、mRNA等能通過。D項,像草履蟲等細胞也會出現(xiàn)多個細胞核。
5.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。最新研究表明,其致病機制是核孔復合物的
20、運輸障礙。下列說法不正確的是( C )
A.RNA在細胞核內合成,運出細胞核發(fā)揮作用與核孔復合物有關
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物數(shù)量很少,因此紅細胞代謝較弱
D.核孔復合物具有選擇性
[解析] 人體成熟的紅細胞沒有細胞核,無核孔。
二、非選擇題
6.下圖為典型的細胞核及其周圍部分結構示意圖。請據(jù)圖回答問題(在[ ]中填標號,________上填相應名稱):
(1)只有在__真核____細胞中,使用__電子____顯微鏡才可以看到此圖所表示的結構。
(2)[3]__染色質____主要由蛋白質和__DNA____組成,前者通過[__2____]__核孔____進入細胞核內。
(3)圖片中可見[1]__內質網(wǎng)____和[__5____]__核膜____連通,[__2____]__核孔____是大分子物質進出細胞核的通道,從而加強了__細胞質____和__細胞核____在生命系統(tǒng)中的聯(lián)系。
[解析] 題圖中1為內質網(wǎng),2為核孔,3為染色質,4為核仁,5為核膜。核孔是大分子物質進出細胞核的通道,染色質的主要成分為DNA和蛋白質。圖中內質網(wǎng)膜與核膜相連,使細胞核與細胞質聯(lián)系緊密。