【高中生物】2023-2024學年 人教版 必修一細胞核的結(jié)構(gòu)和功能 課件

第3節(jié)細胞核的結(jié)構(gòu)和功能1.運用結(jié)構(gòu)與功能觀,分析細胞核的結(jié)構(gòu)與功能相適應的特點。2.通過分析有關(guān)細胞核功能的實驗,歸納總結(jié)細胞核的功能,認同細胞核是生命系統(tǒng)的控制中心。3.通過構(gòu)建真核細胞三維結(jié)構(gòu)模型,形成對細胞結(jié)構(gòu)的感性認識,培養(yǎng)模型與建模的科學思維。目標素養(yǎng)知識概覽一、細胞核的功能1.細胞核功能的探究實驗(1)黑白兩種美西螈的核移植實驗:實驗結(jié)論:美西螈的皮膚顏色是由細胞核控制的。實驗結(jié)論:蠑螈細胞的分裂、分化受細胞核控制。(2)蠑螈受精卵橫縊實驗:(3)變形蟲切割實驗:實驗結(jié)論:變形蟲的攝食、對刺激的反應及生長和分裂等各項生命活動都離不開細胞核,細胞核是細胞生命活動的控制中心。(4)傘藻嫁接與核移植實驗:①傘藻嫁接實驗:③實驗結(jié)論:傘藻“帽”的形狀是由細胞核控制的。②傘藻核移植實驗:2.細胞核的功能細胞核是遺傳信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心。微思考1傘藻嫁接實驗之后為什么要進行傘藻核移植實驗?

提示:傘藻核移植實驗可排除假根中其他物質(zhì)的影響,是對嫁接實驗的有效補充,進一步驗證細胞核的功能。微判斷1請判斷下列表述是否正確。1.細胞核是儲存遺傳信息和細胞代謝的主要場所。()2.哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核,所以不能繼續(xù)生長。()3.傘藻嫁接與核移植實驗證明細胞核是生命活動的控制中心。()×√×微訓練1科學家用顯微技術(shù)除去變形蟲的細胞核,其新陳代謝減弱,運動停止;重新植入細胞核后,發(fā)現(xiàn)其生命活動又能恢復。這說明細胞核是(

)A.細胞代謝的主要場所B.遺傳物質(zhì)儲存和復制的場所C.細胞遺傳特性的控制中心D.細胞生命活動的控制中心答案:D解析:新陳代謝是生命活動的基礎。科學家用顯微技術(shù)除去變形蟲的細胞核,其新陳代謝減弱,運動停止;重新植入細胞核后,發(fā)現(xiàn)其生命活動又能恢復。這說明細胞核是細胞生命活動的控制中心。二、細胞核的結(jié)構(gòu)

微思考2蛋白質(zhì)的合成需要RNA的指導,而RNA是在細胞核中合成后進入細胞質(zhì)的,那么蛋白質(zhì)合成旺盛的細胞與蛋白質(zhì)合成少的細胞相比,核孔和核仁有何差別?提示:

蛋白質(zhì)合成旺盛的細胞核孔數(shù)量增多,核仁較大。微判斷2細胞核的結(jié)構(gòu)決定其功能,請判斷下列表述是否正確。1.細胞核內(nèi)行使遺傳功能的結(jié)構(gòu)是核仁。()2.RNA通過核孔進入細胞質(zhì)需要穿過2層膜。()3.染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在細胞不同時期的兩種存在狀態(tài)。()4.核孔對大分子物質(zhì)進出細胞核不具有選擇性。()5.遺傳信息的載體是染色質(zhì)(染色體)。(

)××√××微訓練21.細胞核與細胞質(zhì)之間進行大分子物質(zhì)交換的通道是(

)A.核膜 B.胞間連絲C.核孔 D.核仁答案:C解析:核孔是細胞核與細胞質(zhì)之間進行大分子物質(zhì)交換的通道。2.細胞核是由核膜、染色質(zhì)、核仁、核孔組成的,下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A.核膜是雙層膜結(jié)構(gòu),能把核內(nèi)物質(zhì)與細胞質(zhì)分開B.染色質(zhì)主要由DNA和蛋白質(zhì)組成C.核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)D.核孔實現(xiàn)了細胞間的信息交流答案:D解析:核孔是細胞質(zhì)與細胞核進行物質(zhì)交換和信息交流的通道,實現(xiàn)了核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流。三、建構(gòu)模型和細胞概述1.建構(gòu)模型(1)含義:模型是人們?yōu)榱四撤N特定的目的而對認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。2.細胞概述(1)細胞是生物體結(jié)構(gòu)的基本單位。(2)細胞是生物體代謝和遺傳的基本單位。微判斷3請判斷下列表述是否正確。1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型屬于物理模型。()2.細胞只有保持其結(jié)構(gòu)的完整性,才能正常地完成各項生命活動。()3.拍攝的洋蔥鱗片葉表皮的顯微照片屬于物理模型。()√√×一

細胞核功能的探究實驗分析問題探究科學家利用美西螈、蠑螈、變形蟲、傘藻進行了不同的實驗,探究了細胞核在細胞中的作用。請結(jié)合教科書第54~55頁“思考·討論”中的資料1~4,分析并回答下列問題。(1)根據(jù)實驗應遵循對照原則,美西螈核移植實驗中存在什么不足?應如何補充?提示:該實驗沒有設置對照組,應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,形成重組細胞進行培養(yǎng)作為對照。(2)蠑螈受精卵橫縊實驗中,蠑螈胚胎細胞的分裂和分化與細胞核有什么關(guān)系?該實驗有無對照實驗?若有,是如何設計的?提示:蠑螈胚胎細胞的分裂和分化是由細胞核決定的。有對照實驗。①相互對照:有細胞核的一半能分裂,無細胞核的一半停止分裂;②自身前后對照:無細胞核的一半重新?lián)碛屑毎撕?恢復分裂、分化能力。(3)根據(jù)變形蟲切割實驗可得到什么結(jié)論?提示:變形蟲的生命活動(攝食、應激性、生長和分裂等)由細胞核控制。(4)分析資料4,由傘藻嫁接實驗可以得出什么結(jié)論?設計傘藻核移植實驗的目的是什么?資料4說明傘藻的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點取決于細胞核還是細胞質(zhì)?提示:傘藻嫁接實驗說明傘帽的形狀與假根有關(guān)。設計傘藻核移植實驗的目的是排除假根中核以外其他物質(zhì)的影響。資料4說明傘藻的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點取決于細胞核。(5)將母牛乙的細胞核,注入母牛甲去核的卵細胞中,最終獲得的“克隆?！睅缀跖c母牛乙的性狀一模一樣。由此可說明,生物的性狀遺傳與細胞核有什么關(guān)系?提示:生物的性狀遺傳是由細胞核控制的,細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心。歸納總結(jié)1.蠑螈受精卵橫縊實驗和變形蟲切割實驗圖中①為相互對照,圖中②與①中相應的實驗為自身的前后對照。在實驗中①的存在就可以保證實驗結(jié)果和結(jié)論的可靠性,而②的存在是對實驗的補充。特別提醒關(guān)于探究細胞核功能實驗的四點提醒(1)蠑螈受精卵橫縊實驗、變形蟲切割實驗、傘藻嫁接實驗與傘藻核移植實驗均設置了對照。(2)傘藻嫁接實驗中,由于傘藻中含有部分細胞質(zhì),所以無法排除細胞質(zhì)的影響。傘藻核移植實驗可排除假根中其他物質(zhì)的影響,是對傘藻嫁接實驗的補充,以進一步驗證細胞核的功能。(3)蠑螈受精卵橫縊實驗和變形蟲切割實驗還能夠說明細胞只有保持結(jié)構(gòu)完整,才能完成正常的生命活動。(4)細胞核并不是細胞代謝的中心,而是細胞代謝的控制中心,細胞代謝的主要場所是細胞質(zhì)基質(zhì)。2.細胞核與細胞質(zhì)的關(guān)系

存留部分存活時間原因分析

單獨的細胞核很快死亡缺乏細胞質(zhì)提供的營養(yǎng)和能量

單獨的細胞質(zhì)存活一段時間后死亡細胞質(zhì)中由細胞核控制合成的物質(zhì)在一段時間內(nèi)可發(fā)揮作用

細胞核和細胞質(zhì)正常生活細胞核與細胞質(zhì)是相互依存的統(tǒng)一整體典例剖析【例1】

細胞核具有什么功能?科學家通過下列實驗(如下圖)進行探究:①用頭發(fā)將蠑螈的受精卵橫縊為有核和無核的兩半,中間只有很少的細胞質(zhì)相連,結(jié)果,無核的一半(a)停止分裂,有核的一半(b)能分裂;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(jié)果a部分開始分裂、分化,進而發(fā)育成胚胎。下列敘述錯誤的是(

)A.實驗結(jié)果說明細胞核與細胞的分裂、分化有關(guān)B.實驗①中,b部分屬于對照組,a部分屬于實驗組C.實驗②中,a部分的操作與實驗①中的形成對照D.實驗說明細胞的壽命與細胞核有關(guān)答案:D解析:有核或植入核的部分能分裂、分化,無核的部分則停止分裂,說明細胞核與細胞的分裂、分化有關(guān),A項正確。實驗①中,b部分的細胞有細胞核,與正常細胞相同,為對照組,a部分的細胞無細胞核,異于正常細胞,為實驗組,B項正確。實驗②中,a部分植入核,與實驗①中的無核部分形成自身前后對照,C項正確。整個實驗并沒有涉及細胞的壽命,D項錯誤。學以致用1.以動物受精卵為實驗材料進行下圖所示的實驗,下列有關(guān)分析正確的是(

)A.實驗①和實驗③說明了細胞核對維持細胞正常生命活動的重要性B.實驗②和實驗③說明了細胞質(zhì)對維持細胞正常生命活動的重要性C.實驗①說明了細胞核對細胞質(zhì)的重要性,實驗②說明了細胞質(zhì)對細胞核的重要性D.該實驗結(jié)果可以說明細胞是最基本的生命系統(tǒng)答案:D解析:實驗①和實驗③說明了細胞質(zhì)對維持細胞正常生命活動的重要性,A項錯誤。實驗②和實驗③說明了細胞核對維持細胞正常生命活動的重要性,B項錯誤。該實驗說明細胞核和細胞質(zhì)都不能單獨成活,細胞只有保持自身結(jié)構(gòu)的完整性才能正常進行各項生命活動,故細胞是最基本的生命系統(tǒng),C項錯誤,D項正確。二

細胞核的結(jié)構(gòu)和功能問題探究1831年,植物學家在顯花植物的細胞中發(fā)現(xiàn)了細胞核,并首次提出“細胞核”這個詞,同時還比較明確地提出細胞核是植物細胞的主要組成部分。請結(jié)合教科書第56頁圖3-10,分析并回答下列問題。(1)核膜和細胞膜在結(jié)構(gòu)上主要有哪些區(qū)別?提示:核膜為雙層膜結(jié)構(gòu),有核孔;細胞膜為單層膜結(jié)構(gòu),無核孔。(2)核孔是一個簡單的通道嗎?一切大分子物質(zhì)都能通過核孔嗎?提示:核孔不是一個簡單的通道,而是一個復雜而精細的結(jié)構(gòu)體系。核孔實現(xiàn)了核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流,可以有選擇地轉(zhuǎn)運核內(nèi)外的物質(zhì)。(3)代謝越旺盛的細胞,往往核孔數(shù)量多、核仁較大。請利用結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點,分析出現(xiàn)這種情況的原因。提示:代謝旺盛的細胞中,蛋白質(zhì)合成旺盛,故需要較多的核糖體,而核糖體的形成與核仁有關(guān)。此外,代謝旺盛的細胞中核、質(zhì)間物質(zhì)交換頻繁,故核孔數(shù)量多。(4)你認為哪種結(jié)構(gòu)使細胞核具有了控制細胞代謝和遺傳的功能?提示:染色質(zhì)。染色質(zhì)主要由DNA和蛋白質(zhì)組成,而DNA上儲存著遺傳信息。遺傳信息就像細胞生命活動的“藍圖”,細胞依據(jù)這個“藍圖”進行各項生命活動。歸納總結(jié)1.細胞核的結(jié)構(gòu)細胞核模式圖(1)核膜:(2)核仁:①結(jié)構(gòu):光學顯微鏡下為折光性較強的致密小體。②功能:a.核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。b.蛋白質(zhì)合成旺盛的細胞中,核仁較大。(3)染色質(zhì)與染色體的比較:比較項目染色質(zhì)染色體不同點存在時期細胞分裂結(jié)束時細胞分裂時形態(tài)極細的絲狀物光學顯微鏡下能看到呈圓柱狀或桿狀

相同點成分主要是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)的主要載體比較項目染色質(zhì)染色體關(guān)系同一種物質(zhì)在細胞不同時期的兩種存在狀態(tài),兩者的轉(zhuǎn)化關(guān)系:

2.細胞核的功能(1)細胞核是遺傳信息庫。細胞核是遺傳物質(zhì)(DNA)儲存和復制的場所,DNA攜帶遺傳信息,并通過復制由親代傳給子代,保證了遺傳信息的連續(xù)性。(2)細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心。細胞核控制著細胞的物質(zhì)合成、能量轉(zhuǎn)化和信息交流,使生物體能夠進行正常的細胞代謝。3.細胞核結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

特別提醒有關(guān)細胞核認識的三個“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(jié)構(gòu)。(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(zhì)等大分子物質(zhì)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(zhì);而小分子物質(zhì)出入細胞核一般是通過核膜實現(xiàn)的,極少數(shù)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(guān),代謝旺盛、蛋白質(zhì)合成量大的細胞,核孔數(shù)量較多,核仁較大。典例剖析【例2】

下圖表示真核細胞的細胞核及部分細胞器,下列說法正確的是(

)A.②③具有選擇透過性,而①具有全透性B.④中含有僅由DNA和蛋白質(zhì)兩種物質(zhì)構(gòu)成的染色質(zhì)C.⑤是產(chǎn)生蛋白質(zhì)和核糖體的場所D.生長激素是一種分泌蛋白,其形成離不開⑥和⑦答案:D解析:①核孔對物質(zhì)運輸具有選擇性,如RNA可以通過,DNA不能通過,A項錯誤。染色質(zhì)主要由蛋白質(zhì)和DNA組成,B項錯誤。⑤核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān),不能產(chǎn)生蛋白質(zhì),C項錯誤。生長激素屬于分泌蛋白,分泌蛋白在⑦核糖體上合成,在高爾基體和⑥內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進行加工,D項正確。學以致用2.下列關(guān)于細胞核結(jié)構(gòu)與功能的敘述,正確的是(

)A.核仁與中心體的形成有關(guān)B.不同細胞的核孔數(shù)量是相同的C.染色質(zhì)上的DNA儲存著大量的遺傳信息D.原核細胞的核膜也是兩層膜,利于控制物質(zhì)的進出答案:C解析:核仁與核糖體的形成有關(guān),A項錯誤。不同細胞的核孔數(shù)量不同,代謝旺盛的細胞中核孔數(shù)量較多,B項錯誤。DNA是遺傳信息的載體,遺傳信息主要儲存在DNA上,DNA主要分布在染色質(zhì)上,C項正確。原核細胞沒有以核膜為界限的細胞核,D項錯誤。3.下面為典型細胞核及其周圍部分的結(jié)構(gòu)示意圖。請據(jù)圖回答下列問題。(1)只有在

細胞中,使用電子顯微鏡才可以看到此圖所表示的結(jié)構(gòu)。

(2)在細胞分裂過程中,[

]

高度螺旋化,成為

。

(3)由圖中可見①

和[

]

的連通,使細胞質(zhì)和核內(nèi)物質(zhì)的聯(lián)系更為緊密。

(4)圖中②的功能是

。③主要是由

和

組成的;核糖體的合成與圖中[

]

有關(guān)。

答案:(1)真核(2)③染色質(zhì)染色體(3)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)⑤核膜(4)實現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流DNA蛋白質(zhì)④核仁1.生物的體細胞能夠分裂的次數(shù)是有限的,衰老、凋亡是細胞正常的生命現(xiàn)象。為研究決定細胞衰老的是細胞核,還是細胞質(zhì),你認為正確的實驗方案應該是(

)A.去掉細胞核,觀察單獨的核、質(zhì)存活情況B.核移植,并進行動物克隆,觀察克隆動物的生活年限C.將完整的年幼和年老的細胞融合,觀察重組細胞衰老的情況D.交換年幼和年老細胞的細胞核,觀察交換后重組細胞的衰老情況D解析:要研究決定細胞衰老的是細胞核還是細胞質(zhì),可交換年幼細胞和年老細胞的細胞核,觀察交換后重組細胞的衰老情況。2.細胞核能夠控制細胞的代謝和遺傳,是與細胞核的結(jié)構(gòu)分不開的。下列有關(guān)細胞核的結(jié)構(gòu)和功能的敘述,錯誤的是(

)A.核膜——雙層膜,把核內(nèi)物質(zhì)與細胞質(zhì)分開,有選擇透過性B.染色質(zhì)——主要由DNA和蛋白質(zhì)組成,染色體與染色質(zhì)是同樣的物質(zhì),但形態(tài)不同C.核仁——與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)D.核孔——是大分子物質(zhì)如RNA、DNA和蛋白質(zhì)等進出細胞核的通道答案:D解析:核孔實現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流,是某些大分子物質(zhì)進出細胞核的通道,如RNA可通過核孔進入細胞質(zhì),蛋白質(zhì)可通過核孔進入細胞核,DNA不會通過核孔進出細胞核。3.科學家用顯微技術(shù)除去變形蟲的細胞核后,發(fā)現(xiàn)其細胞代謝減弱,運動停止;當重新植入細胞核后,細胞代謝加強,運動恢復。這說明細胞核是(

)A.細胞代謝的主要場所B.細胞遺傳的控制中心C.遺傳物質(zhì)儲存和復制的場所D.細胞生命活動的控制中心答案:D解析:細胞代謝的主要場所是細胞質(zhì)基質(zhì)。細胞核是細胞遺傳的控制中心,是遺傳物質(zhì)儲存和復制的場所,但與題干所述現(xiàn)象無關(guān)。除去變形蟲的細胞核,其新陳代謝減弱,運動停止;當重新植入細胞核后,發(fā)現(xiàn)其生命活動又恢復。這說明細胞核是細胞生命活動的控制中心。4.