2024-2025學年新教材高中生物第3章細胞的基本結構第3節(jié)細胞核的結構和功能學案新人教版必修12

PAGE10-第3節(jié)細胞核的結構和功能課標要求核心素養(yǎng)1.簡述細胞核的結構與功能。2.嘗試制作真核細胞的三維結構模型。1.生命觀念——結構與功能觀：細胞核的結構與其功能相適應。2.科學思維——模型與建模：通過制作真核細胞的三維結構模型，駕馭模型制作的方法。3.科學探究——通過對細胞核功能的試驗分析，駕馭比照試驗的設置。學問導圖新知預習·雙基夯實一、細胞核的分布、結構與功能1．分布除了高等植物成熟的__篩管細胞__和哺乳動物的__成熟紅細胞__等極少數(shù)細胞外，真核細胞都有細胞核。2．結構與功能圖示名稱功能a：__核膜__把核內物質與__細胞質__分開b：__染色質____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d：__核孔__實現(xiàn)核質之間常見的__物質交換__和__信息溝通__二、模型建構1．含義：模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對相識對象所做的一種__簡化的概括性__的描述。2．類型：__物理模型__、__概念模型__、__數(shù)學模型__等。3．舉例：沃森和克里克制作的聞名的DNA雙螺旋結構模型就是__物理__模型。三、細胞概述1．結構特點(1)細胞作為基本的__生命系統(tǒng)__，其結構困難而精致。(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更的環(huán)境中__自我調控__、__高度有序__地進行。2．地位細胞既是生物體__結構__的基本單位，也是生物體__代謝和遺傳__的基本單位。┃┃活學巧練__■(1)全部真核細胞都有細胞核。(×)(2)細胞核是細胞的代謝中心。(×)(3)傘藻帽的形態(tài)都由細胞核限制，傘藻的其他性狀也都是由細胞核限制的。(×)(4)凡是無核的真核細胞，既不能生長也不能分裂。(√)(5)制作模型時，首先要考慮其科學性、精確性，其次才是美觀與否。(√)(6)沃森和克里克制作的聞名的DNA雙螺旋結構模型是物理模型。(√)(7)拍攝洋蔥鱗片葉表皮細胞的顯微照片就是構建了細胞的物理模型。(×)(8)細胞只有保持完整性，才能正常地完成其生命活動。(√)思索：1．核仁與核糖體的形成有關，是否核糖體的形成肯定與核仁有關呢？提示：不肯定。原核細胞中沒有核仁，也能形成核糖體。2．細胞代謝的中心是細胞核嗎？提示：不是。細胞核是細胞代謝的限制中心，細胞代謝的中心是細胞質基質。3．是否全部物質進出細胞核均需經(jīng)由“核孔”？提示：物質進出細胞核并非都通過核孔。①核孔是蛋白質、RNA等大分子物質進出細胞核的通道。②小分子物質可通過核膜進出細胞核。學霸記憶·素養(yǎng)積累重點呈現(xiàn)1．細胞核由核膜、核仁和染色質等結構組成。2．染色質和染色體是同樣的物質在細胞不同時期的兩種存在狀態(tài)，主要成分是DNA和蛋白質。3．核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關。4．細胞核是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的限制中心。課內探究·名師點睛學問點細胞核的功能1．細胞核功能的試驗探究序號試驗內容試驗過程試驗結論1黑白兩種美西螈細胞核移植美西螈皮膚的顏色是由細胞核限制的2橫縊蠑螈受精卵蠑螈細胞的分裂和分化是由細胞核限制的3將變形蟲切成兩半變形蟲的分裂、生長、再生、應激性是由細胞核限制的4傘藻嫁接與核移植(1)傘藻嫁接試驗(2)傘藻核移植試驗傘藻“帽”的形態(tài)是由細胞核限制的試驗分析：(1)試驗1缺乏比照試驗，若增加“將白色美西螈胚胎細胞的細胞核移植到黑色美西螈的去核卵細胞中”的試驗，將增加結論的勸服力。試驗2、3、4遵循了比照原則。(2)傘藻核移植試驗可解除假根中其他物質的影響，是對傘藻嫁接試驗的補充，進一步證明白細胞核的功能。2．細胞核的功能細胞核在細胞的生命活動中起著確定性作用。(1)細胞核是遺傳信息庫。細胞核是遺傳物質(DNA)儲存和復制的主要場所，DNA攜帶遺傳信息，并通過復制由親代傳遞給子代，保證了遺傳的連續(xù)性。(2)細胞核是細胞代謝和遺傳的限制中心。細胞核限制細胞的物質合成、能量轉換和信息溝通，使生物體能夠進行正常的細胞代謝。DNA通過限制蛋白質的合成來限制生物的性狀。特殊提示：(1)凡是無核細胞，既不能生長也不能分裂，如哺乳動物和人的成熟紅細胞、血小板，植物的篩管細胞；人工去核的細胞，一般也不能存活大久。(3)有些細胞不止具有一個細胞核，如雙小核草履蟲有兩個細胞核，人的骨骼肌細胞中細胞核多達數(shù)百個。(3)原核生物的擬核是遺傳物質儲存的主要場所，是細胞代謝和遺傳的限制中心。┃┃典例剖析__■典例1(2024·黑龍江省試驗中學高一期中)傘藻是一種能進行光合作用的單細胞綠藻，由傘帽、傘柄和假根三部分構成，細胞核在假根內?？茖W家用傘形帽和菊花形帽兩種傘藻做嫁接和核移植試驗(如圖)。下列相關敘述錯誤的是(C)A．乙中移去細胞核的A傘藻的生命活動將漸漸減緩直至停止B．乙中③與甲中①的帽形相同，都是菊花形帽C．甲中①②的帽形因嫁接而變更D．上述試驗說明生物體形態(tài)結構的建成主要與細胞核有關解析：細胞核是細胞代謝和遺傳的限制中心，故乙中移去細胞核的A傘藻的生命活動漸漸減緩直至停止；乙中③與甲中①的細胞核相同，兩者都是菊花形帽；甲中①②嫁接的是傘柄，屬于細胞質部分，故不會引起帽形的變更；題中嫁接試驗及核移植試驗可說明生物體形態(tài)結構的建成主要與細胞核有關。┃┃變式訓練__■1．科學家用顯微技術除去變形蟲的細胞核，發(fā)覺其新陳代謝減弱，運動停止；當重新植入細胞核后，發(fā)覺其生命活動又能復原。這說明白(A)A．細胞核是細胞進行生命活動所必需的B．細胞核是遺傳物質儲存和復制的場所C．細胞核是細胞遺傳特性的限制中心D．人工去核的細胞一般不能存活很長時間解析：依據(jù)題干信息可得出細胞核是細胞進行生命活動所必需的。學問點細胞核的結構1．細胞核的結構細胞核能夠限制細胞的代謝和遺傳，是與細胞核的結構分不開的。真核細胞細胞核的主要結構有核膜(上有核孔)、核仁、染色質等。2．核膜和核孔(1)結構及成分①核膜是雙層膜，外膜有些部位與內質網(wǎng)相連，因此膜間腔與內質網(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組成。(2)功能①核膜起屏障作用，把核內物質和細胞質分開。②核膜限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)量較多。④核膜的外膜表面附著大量的核糖體顆粒，有合成蛋白質的功能。3．核仁(1)核仁折光性較強，易與其他物質分開。(2)核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關。(3)蛋白質合成旺盛的細胞中，核仁體積相對較大。特殊提示：①具有核膜、核仁、染色質(體)等結構是真核細胞的特征，也是和與原核細胞的最主要區(qū)分。②在細胞周期中，核仁是一個高度動態(tài)化的結構，在細胞有絲分裂期間表現(xiàn)出周期性地消逝與重建。4．染色質和染色體的比較項目染色質染色體相同點成分主要是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不同點存在時期分裂間期分裂期形態(tài)瘦長的絲狀光鏡下能看到呈圓柱狀或桿狀聯(lián)系染色質和染色體是同種物質在細胞不同時期的兩種存在形態(tài)：eq\f(染色質,分裂間期)eq\o(,\s\up7(高度螺旋化，,變短、變粗),\s\do5(解螺旋，變細、變長))eq\f(染色體,分裂期)┃┃典例剖析__■典例2下圖為細胞核結構模式圖，下列有關敘述不正確的是(D)A．①是真核生物遺傳物質的主要載體B．②與核糖體RNA的合成有關C．③為雙層膜，其主要成分是磷脂和蛋白質D．DNA和RNA等物質能自由通過核孔，實現(xiàn)核質之間的物質交換解析：題圖中①為染色質，主要由DNA和蛋白質組成，是真核生物遺傳物質的主要載體，A敘述正確；題圖中②為核仁，與核糖體RNA的合成有關，B敘述正確；題圖中③為核膜，核膜為雙層膜，主要成分是脂質和蛋白質，C敘述正確；RNA等大分子物質可以通過核孔，實現(xiàn)核質之間的物質交換，但DNA不能通過核孔，D敘述錯誤。方法指導：(1)核孔是由多種蛋白質構成的困難結構，對進出核孔的物質具有嚴格的調控作用，表現(xiàn)出明顯的選擇性。(2)核仁不是遺傳物質的儲存場所，細胞核中的遺傳物質分布在染色質上。(3)一些大分子物質是可以通過核孔進出細胞核的，所以該過程穿過膜的層數(shù)為零。┃┃變式訓練__■2．(不定項)下圖是細胞核的結構模式圖，下列關于各結構及其功能的敘述錯誤的是(BC)A．①屬于生物膜系統(tǒng)，將核內物質與細胞質分開B．②是全部生物遺傳物質的載體C．③與蛋白質的合成以及核糖體的形成有關D．④有利于RNA從細胞核進入細胞質，實現(xiàn)核質之間的物質交換解析：①是核膜，屬于生物膜系統(tǒng)；②是染色質，由DNA和蛋白質組成，是真核生物遺傳物質(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；④是核孔，有利于RNA等大分子物質進出細胞核，實現(xiàn)核質之間的物質交換。指引迷津·撥云見日細胞是一個統(tǒng)一的整體細胞的各個部分并不是彼此孤立的，而是相互聯(lián)系、協(xié)調一樣地構成有機的統(tǒng)一整體。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1．從結構上看(1)細胞核與細胞質通過核孔可以相互溝通。(2)內質網(wǎng)廣泛地分布在細胞質中，既與核膜相連，又與細胞膜相連，從而將細胞膜、細胞質、細胞核連為一體。(3)內質網(wǎng)膜、高爾基體膜、細胞膜可通過囊泡相互轉化。2．從功能上看細胞各部分結構的功能雖不相同，但這些結構相互聯(lián)系、分工合作、協(xié)調一樣，共同完成各項生命活動。3．從細胞核與細胞質的關系看(1)細胞核不能脫離細胞質而獨立生存，這是因為細胞核調控生命活動時所需的物質和能量均由細胞質供應。(2)無核的細胞質也不能長期生存，這是由細胞核的功能確定的，如哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核，其壽命較短。(3)細胞核與細胞質是相互依存、不行分割的關系，說明細胞只有保持結構的完整性，才能正常地完成各項生命活動。4．從調控上看細胞核是遺傳物質儲存和復制的主要場所，是細胞遺傳特性和代謝活動的限制中心。核內DNA通過限制蛋白質的合成調控細胞的各項生命活動。┃┃典例剖析__■典例3用一根玻璃針，將一個變形蟲切成兩半，有核的一半能接著生活，無核的一半死亡。假如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，單獨的細胞核則無法生存。假如去核后三天，再植入一個細胞核，這個變形蟲則正常生活，如下圖所示。依據(jù)上述試驗回答：(1)正常細胞中核與質的關系是__相互依存的統(tǒng)一整體__。(2)無核部分最終死亡的緣由是__失去了細胞核的限制和調整作用__。(3)單獨的細胞核不能生存的緣由是__細胞核失去了細胞質中養(yǎng)分物質和能量的供應__。(4)假如去核后三天，再植入一個細胞核，這個變形蟲則生活正常，該試驗與(2)進行對比說明：__細胞只有保持結構的完整性，才能正常地完成各項生命活動__。解析：細胞是生命活動的基本單位，核質是相互依存的統(tǒng)一整體，只有保持細胞的完整性，細胞才能進行正常的新陳代謝。無核部分因失去細胞核的限制和調整作用而不能接著合成蛋白質導致很快死亡。單獨的細胞核因缺乏養(yǎng)分物質和能量的供應，而不能正常生存。解疑答惑問題探討?P541．提示：細胞核限制生物的性狀。思索·探討?P541．提示：美西螈表皮細胞合成黑色素，皮膚表現(xiàn)為黑色。合成過程受細胞核限制。2．提示：沒有細胞核，細胞就不能分裂、分化。3．提示：細胞核是細胞生命活動的限制中心。4．提示：傘藻的形態(tài)結構特點取決于細胞核。5．提示：生物體性狀的遺傳受細胞核限制，克隆牛的細胞核基本都來源于細胞的分裂，不來源于母牛乙，只有初始的細胞來自母牛乙。6．提示：細胞核限制著細胞的代謝和遺傳。旁欄思索?P56提示：同一個生物體內全部細胞的“藍圖”都是一樣的(除非發(fā)生體細胞突變或細胞癌變)。生物體內細胞的形態(tài)、功能多樣及結構不完全相同是細胞分化的結果。練習與應用?P58一、概念檢測1．(1)√(2)×2．C細胞核內染色質是遺傳物質的主要載體，行使遺傳功能。3．D細胞核的功能與攜帶遺傳信息有關，與所處的位置無關。二、拓展應用1．提示：染色質是極細的絲狀物，有利于細胞進行遺傳信息的復制和表達并合成蛋白質；染色體高度螺旋化縮短變粗有利于細胞分裂時染色體的分別。2．提示：有性生殖遺傳物質既有繼承又有變更，有利于生物的進化，克隆人只是單純的繼承，沒有變更，從而不利于生物進化?？寺∪说纳矸蓦y以認定，他們與被克隆者之間的關系無法納入現(xiàn)有的倫理體系；克隆技術現(xiàn)在還不成熟，克隆人可能有許多先天性生理缺陷；從生物多樣性上來說，大量基因結構完全相同的克隆人，可能誘發(fā)新型疾病的廣泛傳播，對人類的生存不利。訓練鞏固·課堂達標1．以動物受精卵為試驗材料進行以下試驗，有關下圖中的分析正確的是(D)A．試驗①和試驗③說明白細胞核對維持細胞正常生命活動的重要性B．試驗②和試驗③說明白細胞質對維持細胞正常生命活動的重要性C．試驗①說明白細胞核對細胞質的重要性，試驗②說明白細胞質對細胞核的重要性D．該試驗結果可以說明細胞是最基本的生命系統(tǒng)解析：將試驗結果與試驗的自變量聯(lián)系起來下結論：試驗①和試驗③說明的是細胞質對維持細胞正常生命活動的重要性；試驗②和試驗③說明的是細胞核的重要性。2．(不定項)細胞核具有什么功能？科學家通過下圖試驗進行探究：①用頭發(fā)將蠑螈的受精卵橫縊為有核和無核的兩半，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)能接著分裂；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部分起先分裂、分化，發(fā)育成胚胎。下列有關敘述中，正確的是(ABC)A．試驗結果可以說明細胞核與細胞的分裂、分化有關B．試驗①中，a、b兩部分細胞形成比照C．試驗②中a部分的操作與試驗①中a部分形成比照D．試驗說明細胞質與細胞的分裂、分化關系親密解析：在試驗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)比照后說明細胞核與細胞分裂、分化親密相關，A正確、D錯誤；在試驗①中a、b兩部分細胞形成比照，B正確；試驗①中a部分沒有細胞核，而試驗②中的a部分又有了細胞核，所以兩部分形成前后比照，C正確。3．下列有