高中生物第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第3節(jié)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能學(xué)案新人教版必修1

第3節(jié)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1．簡述細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與功能。2．嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型。1．生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀：細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)。2．科學(xué)思維——模型與建模：通過制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型，掌握模型制作的方法。3．科學(xué)探究——通過對細(xì)胞核功能的實(shí)驗(yàn)分析，掌握對照實(shí)驗(yàn)的設(shè)置。知識導(dǎo)圖學(xué)霸記憶1．細(xì)胞核由核膜、核仁和染色質(zhì)等結(jié)構(gòu)組成。2．染色質(zhì)和染色體是同樣的物質(zhì)在細(xì)胞不同時期的兩種存在狀態(tài)，主要成分是DNA和蛋白質(zhì)。3．核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。4．細(xì)胞核是遺傳信息庫，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。必備知識·夯實(shí)雙基一、細(xì)胞核的分布、結(jié)構(gòu)與功能1．分布除了高等植物成熟的__篩管細(xì)胞__和哺乳動物的__成熟紅細(xì)胞__等極少數(shù)細(xì)胞外，真核細(xì)胞都有細(xì)胞核。2．結(jié)構(gòu)與功能圖示名稱功能a：__核膜__把核內(nèi)物質(zhì)與__細(xì)胞質(zhì)__分開b：__染色質(zhì)____DNA__的主要載體c：__核仁__與某種__RNA__的合成以及__核糖體__的形成有關(guān)d：__核孔__實(shí)現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的__物質(zhì)交換__和__信息交流__二、模型建構(gòu)1．含義：模型是人們?yōu)榱四撤N特定的目的而對認(rèn)識對象所作的一種__簡化的概括性__的描述。2．類型：__物理模型__、__概念模型__、__數(shù)學(xué)模型__等。3．舉例：沃森和克里克制作的著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型就是__物理__模型。三、細(xì)胞概述1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)細(xì)胞作為基本的__生命系統(tǒng)__，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精巧。(2)各組分之間__分工合作__成為一個整體，使生命活動能夠在變化的環(huán)境中__自我調(diào)控__、__高度有序__地進(jìn)行。2．地位細(xì)胞既是生物體__結(jié)構(gòu)__的基本單位，也是生物體__代謝和遺傳__的基本單位。┃┃活學(xué)巧練__■(1)所有真核細(xì)胞都有細(xì)胞核。(×)(2)細(xì)胞核是細(xì)胞的代謝中心。(×)(3)傘藻帽的形狀都由細(xì)胞核控制，傘藻的其他性狀也都是由細(xì)胞核控制的。(×)(4)凡是無核的真核細(xì)胞，既不能生長也不能分裂。(√)(5)制作模型時，首先要考慮其科學(xué)性、準(zhǔn)確性，其次才是美觀與否。(√)(6)沃森和克里克制作的著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是物理模型。(√)(7)拍攝洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞的顯微照片就是構(gòu)建了細(xì)胞的物理模型。(×)(8)細(xì)胞只有保持完整性，才能正常地完成其生命活動。(√)思考：1．核仁與核糖體的形成有關(guān)，是否核糖體的形成一定與核仁有關(guān)呢？提示：不一定。原核細(xì)胞中沒有核仁，也能形成核糖體。2．細(xì)胞代謝的中心是細(xì)胞核嗎？提示：不是。細(xì)胞核是細(xì)胞代謝的控制中心，細(xì)胞代謝的中心是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。3．是否所有物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核均需經(jīng)由“核孔”？提示：物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核并非都通過核孔。①核孔是蛋白質(zhì)、RNA等大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核的通道。②小分子物質(zhì)可通過核膜進(jìn)出細(xì)胞核。4．每個細(xì)胞核的核孔數(shù)量是固定不變的嗎？為什么？提示：核孔數(shù)量不是固定不變的。代謝越旺盛的細(xì)胞，物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核越頻繁，核孔的數(shù)量越多。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛知識點(diǎn)細(xì)胞核的功能1．細(xì)胞核功能的實(shí)驗(yàn)探究序號實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)結(jié)論1黑白兩種美西螈細(xì)胞核移植美西螈皮膚的顏色是由細(xì)胞核控制的2橫縊蠑螈受精卵蠑螈細(xì)胞的分裂和分化是由細(xì)胞核控制的3將變形蟲切成兩半變形蟲的分裂、生長、再生、應(yīng)激性是由細(xì)胞核控制的4傘藻嫁接與核移植(1)傘藻嫁接實(shí)驗(yàn)(2)傘藻核移植實(shí)驗(yàn)傘藻“帽”的形狀是由細(xì)胞核控制的實(shí)驗(yàn)分析：(1)實(shí)驗(yàn)1缺乏對照實(shí)驗(yàn)，若增加“將白色美西螈胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核移植到黑色美西螈的去核卵細(xì)胞中”的實(shí)驗(yàn)，將增強(qiáng)結(jié)論的說服力。實(shí)驗(yàn)2、3、4遵循了對照原則。(2)傘藻核移植實(shí)驗(yàn)可排除假根中其他物質(zhì)的影響，是對傘藻嫁接實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，進(jìn)一步證明了細(xì)胞核的功能。2．細(xì)胞核的功能細(xì)胞核在細(xì)胞的生命活動中起著決定性作用。(1)細(xì)胞核是遺傳信息庫。細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)(DNA)儲存和復(fù)制的主要場所，DNA攜帶遺傳信息，并通過復(fù)制由親代傳遞給子代，保證了遺傳的連續(xù)性。(2)細(xì)胞核是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。細(xì)胞核控制細(xì)胞的物質(zhì)合成、能量轉(zhuǎn)換和信息交流，使生物體能夠進(jìn)行正常的細(xì)胞代謝。DNA通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀。特別提醒：(1)凡是無核細(xì)胞，既不能生長也不能分裂，如哺乳動物和人的成熟紅細(xì)胞、血小板，植物的篩管細(xì)胞；人工去核的細(xì)胞，一般也不能存活太久。(2)有些細(xì)胞不止具有一個細(xì)胞核，如雙小核草履蟲有兩個細(xì)胞核，人的骨骼肌細(xì)胞中細(xì)胞核多達(dá)數(shù)百個。(3)原核生物的擬核是遺傳物質(zhì)儲存的主要場所，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。┃┃典例剖析__■典例1(2021·黑龍江省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一期中)傘藻是一種能進(jìn)行光合作用的單細(xì)胞綠藻，由傘帽、傘柄和假根三部分構(gòu)成，細(xì)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(shí)驗(yàn)(如圖)。下列相關(guān)敘述錯誤的是(C)A．乙中移去細(xì)胞核的A傘藻的生命活動將逐漸減緩直至停止B．乙中③與甲中①的帽形相同，都是菊花形帽C．甲中①②的帽形因嫁接而改變D．上述實(shí)驗(yàn)說明生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)的建成主要與細(xì)胞核有關(guān)解析：細(xì)胞核是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心，故乙中移去細(xì)胞核的A傘藻的生命活動逐漸減緩直至停止；乙中③與甲中①的細(xì)胞核相同，兩者都是菊花形帽；甲中①②嫁接的是傘柄，屬于細(xì)胞質(zhì)部分，故不會引起帽形的改變；題中嫁接實(shí)驗(yàn)及核移植實(shí)驗(yàn)可說明生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)的建成主要與細(xì)胞核有關(guān)。┃┃變式訓(xùn)練__■1．科學(xué)家用顯微技術(shù)除去變形蟲的細(xì)胞核，發(fā)現(xiàn)其新陳代謝減弱，運(yùn)動停止；當(dāng)重新植入細(xì)胞核后，發(fā)現(xiàn)其生命活動又能恢復(fù)。這說明了(A)A．細(xì)胞核是細(xì)胞進(jìn)行生命活動所必需的B．細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制的場所C．細(xì)胞核是細(xì)胞遺傳特性的控制中心D．人工去核的細(xì)胞一般不能存活很長時間解析：根據(jù)題干信息可得出細(xì)胞核是細(xì)胞進(jìn)行生命活動所必需的。知識點(diǎn)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)1．細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)細(xì)胞核能夠控制細(xì)胞的代謝和遺傳，是與細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)分不開的。真核細(xì)胞細(xì)胞核的主要結(jié)構(gòu)有核膜(上有核孔)、核仁、染色質(zhì)等。2．核膜和核孔(1)結(jié)構(gòu)及成分①核膜是雙層膜，外膜有些部位與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，因此膜間腔與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通。②核膜是不完全連續(xù)的，其上具有核孔。③核膜是生物膜，主要由磷脂和蛋白質(zhì)組成。(2)功能①核膜起屏障作用，把核內(nèi)物質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)分開。②核膜控制離子和小分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核。③核孔是大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核的通道。代謝旺盛的細(xì)胞中，核孔數(shù)量較多。④核膜的外膜表面附著大量的核糖體顆粒，有合成蛋白質(zhì)的功能。3．核仁(1)核仁折光性較強(qiáng)，易與其他物質(zhì)分開。(2)核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。(3)蛋白質(zhì)合成旺盛的細(xì)胞中，核仁體積相對較大。特別提醒：①具有核膜、核仁、染色質(zhì)(體)等結(jié)構(gòu)是真核細(xì)胞的特征，也是和與原核細(xì)胞的最主要區(qū)別。②在細(xì)胞周期中，核仁是一個高度動態(tài)化的結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞有絲分裂期間表現(xiàn)出周期性地消失與重建。4．染色質(zhì)和染色體的比較項(xiàng)目染色質(zhì)染色體相同點(diǎn)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)的主要載體不同點(diǎn)存在時期分裂間期分裂期形態(tài)細(xì)長的絲狀光鏡下能看到呈圓柱狀或桿狀聯(lián)系染色質(zhì)和染色體是同種物質(zhì)在細(xì)胞不同時期的兩種存在狀態(tài)：eq\o(\s\up7(染色質(zhì)),\s\do5(分裂間期))eq\o(,\s\up7(高度螺旋化，變短、變粗),\s\do5(解螺旋，變細(xì)、變長))eq\o(\s\up7(染色體),\s\do5(分裂期))┃┃典例剖析__■典例2下圖為細(xì)胞核結(jié)構(gòu)模式圖，下列有關(guān)敘述不正確的是(D)A．①是真核生物遺傳物質(zhì)的主要載體B．②與核糖體RNA的合成有關(guān)C．③為雙層膜，其主要成分是磷脂和蛋白質(zhì)D．DNA和RNA等物質(zhì)能自由通過核孔，實(shí)現(xiàn)核質(zhì)之間的物質(zhì)交換解析：題圖中①為染色質(zhì)，主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，是真核生物遺傳物質(zhì)的主要載體，A敘述正確；題圖中②為核仁，與核糖體RNA的合成有關(guān)，B敘述正確；題圖中③為核膜，核膜為雙層膜，主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，C敘述正確；RNA等大分子物質(zhì)可以通過核孔，實(shí)現(xiàn)核質(zhì)之間的物質(zhì)交換，但DNA不能通過核孔，D敘述錯誤。方法指導(dǎo)：(1)核孔是由多種蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，對進(jìn)出核孔的物質(zhì)具有嚴(yán)格的調(diào)控作用，表現(xiàn)出明顯的選擇性。(2)核仁不是遺傳物質(zhì)的儲存場所，細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)分布在染色質(zhì)上。(3)一些大分子物質(zhì)是可以通過核孔進(jìn)出細(xì)胞核的，所以該過程穿過膜的層數(shù)為零。┃┃變式訓(xùn)練__■2．(不定項(xiàng))下圖是細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)模式圖，下列關(guān)于各結(jié)構(gòu)及其功能的敘述錯誤的是(BC)A．①屬于生物膜系統(tǒng)，將核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開B．②是所有生物遺傳物質(zhì)的載體C．③與蛋白質(zhì)的合成以及核糖體的形成有關(guān)D．④有利于RNA從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，實(shí)現(xiàn)核質(zhì)之間的物質(zhì)交換解析：①是核膜，屬于生物膜系統(tǒng)；②是染色質(zhì)，由DNA和蛋白質(zhì)組成，是真核生物遺傳物質(zhì)(DNA)的主要載體；③是核仁，與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)；④是核孔，有利于RNA等大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核，實(shí)現(xiàn)核質(zhì)之間的物質(zhì)交換。指點(diǎn)迷津·撥云見日細(xì)胞是一個統(tǒng)一的整體細(xì)胞的各個部分并不是彼此孤立的，而是相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)一致地構(gòu)成有機(jī)的統(tǒng)一整體。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1．從結(jié)構(gòu)上看(1)細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)通過核孔可以相互溝通。(2)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)廣泛地分布在細(xì)胞質(zhì)中，既與核膜相連，又與細(xì)胞膜相連，從而將細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核連為一體。(3)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜、細(xì)胞膜可通過囊泡相互轉(zhuǎn)化。2．從功能上看細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)的功能雖不相同，但這些結(jié)構(gòu)相互聯(lián)系、分工合作、協(xié)調(diào)一致，共同完成各項(xiàng)生命活動。3．從細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的關(guān)系看(1)細(xì)胞核不能脫離細(xì)胞質(zhì)而獨(dú)立生存，這是因?yàn)榧?xì)胞核調(diào)控生命活動時所需的物質(zhì)和能量均由細(xì)胞質(zhì)提供。(2)無核的細(xì)胞質(zhì)也不能長期生存，這是由細(xì)胞核的功能決定的，如哺乳動物成熟的紅細(xì)胞無細(xì)胞核，其壽命較短。(3)細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)是相互依存、不可分割的關(guān)系，說明細(xì)胞只有保持結(jié)構(gòu)的完整性，才能正常地完成各項(xiàng)生命活動。4．從調(diào)控上看細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制的主要場所，是細(xì)胞遺傳特性和代謝活動的控制中心。核內(nèi)DNA通過控制蛋白質(zhì)的合成調(diào)控細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動。┃┃典例剖析__■典例3用一根玻璃針，將一個變形蟲切成兩半，有核的一半能繼續(xù)生活，無核的一半死亡。如果將一個變形蟲的核取出，無核部分能短期生存，但不能繁殖后代，單獨(dú)的細(xì)胞核則無法生存。如果去核后三天，再植入一個細(xì)胞核，這個變形蟲則正常生活，如下圖所示。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答：(1)正常細(xì)胞中核與質(zhì)的關(guān)系是__相互依存的統(tǒng)一整體__。(2)無核部分最終死亡的原因是__失去了細(xì)胞核的控制和調(diào)節(jié)作用__。(3)單獨(dú)的細(xì)胞核不能生存的原因是__細(xì)胞核失去了細(xì)胞質(zhì)中營養(yǎng)物質(zhì)和能量的供應(yīng)__。(4)如果去核后三天，再植入一個細(xì)胞核，這個變形蟲則生活正常，該實(shí)驗(yàn)與(2)進(jìn)行對比說明：__細(xì)胞只有保持結(jié)構(gòu)的完整性，才能正常地完成各項(xiàng)生命活動__。解析：細(xì)胞是生命活動的基本單位，核質(zhì)是相互依存的統(tǒng)一整體，只有保持細(xì)胞的完整性，細(xì)胞才能進(jìn)行正常的新陳代謝。無核部分因失去細(xì)胞核的控制和調(diào)節(jié)作用而不能繼續(xù)合成蛋白質(zhì)導(dǎo)致很快死亡。單獨(dú)的細(xì)胞核因缺乏營養(yǎng)物質(zhì)和能量的供應(yīng)，而不能正常生存。解疑答惑問題探討?P541．提示：細(xì)胞核控制生物的性狀。思考·討論?P541．提示：美西螈表皮細(xì)胞合成黑色素，皮膚表現(xiàn)為黑色。合成過程受細(xì)胞核控制。2．提示：沒有細(xì)胞核，細(xì)胞就不能分裂、分化。3．提示：細(xì)胞核是細(xì)胞生命活動的控制中心。4．提示：傘藻的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)取決于細(xì)胞核。5．提示：生物體性狀的遺傳受細(xì)胞核控制，克隆牛的細(xì)胞核基本都來源于細(xì)胞的分裂，不來源于母牛乙，只有初始的細(xì)胞來自母牛乙。6．提示：細(xì)胞核控制著細(xì)胞的代謝和遺傳。旁欄思考?P56提示：同一個生物體內(nèi)所有細(xì)胞的“藍(lán)圖”都是一樣的(除非發(fā)生體細(xì)胞基因突變或細(xì)胞癌變)。生物體內(nèi)細(xì)胞的形態(tài)、功能多樣及結(jié)構(gòu)不完全相同是細(xì)胞分化的結(jié)果。練習(xí)與應(yīng)用?P58一、概念檢測1．(1)√(2)√2．C細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)是遺傳物質(zhì)的主要載體，行使遺傳功能。3．D細(xì)胞核的功能與攜帶遺傳信息有關(guān)，與所處的位置無關(guān)。二、拓展應(yīng)用1．提示：染色質(zhì)是極細(xì)的絲狀物，有利于細(xì)胞進(jìn)行遺傳信息的復(fù)制和表達(dá)并合成蛋白質(zhì)；染色體高度螺旋化縮短變粗有利于細(xì)胞分裂時染色體的分離。2．提示：有性生殖遺傳物質(zhì)既有繼承又有變化，有利于生物的進(jìn)化，克隆人只是單純的繼承，沒有變化，從而不利于生物進(jìn)化?？寺∪说纳矸蓦y以認(rèn)定，他們與被克隆者之間的關(guān)系無法納入現(xiàn)有的倫理體系；克隆技術(shù)現(xiàn)在還不成熟，克隆人可能有很多先天性生理缺陷；從生物多樣性上來說，大量基因結(jié)構(gòu)完全相同的克隆人，可能誘發(fā)新型疾病的廣泛傳播，對人類的生存不利。訓(xùn)練鞏固·課堂達(dá)標(biāo)1．哺乳動物成熟的紅細(xì)胞既不生長也不分裂，變形蟲去核后不能存活多久，這些現(xiàn)象說明在細(xì)胞的生命活動中，起決定作用的是(A)A．細(xì)胞核 B．細(xì)胞質(zhì)C．線粒體 D．核糖體解析：哺乳動物成熟的紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核，它既不生長也不分裂；沒有細(xì)胞核的變形蟲不能存活太久，