
第3節(jié) 細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能
一、細(xì)胞核的功能
1.探究細(xì)胞核功能的實(shí)驗(yàn)
(1)美西螈胚胎細(xì)胞的核移植實(shí)驗(yàn)
①實(shí)驗(yàn)過(guò)程:將黑色美西螈胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核取出來(lái),移植到白色美西螈的去核卵細(xì)胞中,形成重組細(xì)胞,培養(yǎng)、移植后發(fā)育長(zhǎng)大的美西螈,全部是黑色的。
②實(shí)驗(yàn)結(jié)論:美西螈的皮膚顏色是由細(xì)胞核控制的。
(2)蠑螈受精卵的橫縊實(shí)驗(yàn)
①科學(xué)家用頭發(fā)將蠑螈的受精卵橫縊為兩半,中間只有很少的細(xì)胞質(zhì)相連。
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(有核的一半:能分裂,無(wú)核的一半:停止分裂))
②當(dāng)有核的一半分裂到16~32個(gè)細(xì)胞時(shí),將一個(gè)細(xì)胞核擠到無(wú)核的一半。
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(原來(lái)有核的一半:繼續(xù)分裂、分化,并發(fā)育成正常的, 胚胎,原來(lái)無(wú)核的一半:開(kāi)始分裂、分化,并發(fā)育成正常的, 胚胎,只是發(fā)育得慢一些))
③實(shí)驗(yàn)結(jié)論:蠑螈細(xì)胞的分裂、分化受細(xì)胞核控制。
(3)變形蟲(chóng)切割培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)
①用玻璃針將變形蟲(chóng)切成兩半
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(有核的一半:能攝食、對(duì)刺激有反應(yīng);失去的伸縮泡,可以再生;能生長(zhǎng)和分裂,無(wú)核的一半:能消化已吞噬的食物,不能攝食、對(duì)刺,激無(wú)反應(yīng)))
②若用顯微鉤針將有核的一半的細(xì)胞核鉤出:
a.無(wú)核的部分:與上述無(wú)核的一半一樣。
b.及時(shí)給無(wú)核的部分重新植入一個(gè)細(xì)胞核:各項(xiàng)生命活動(dòng)又會(huì)恢復(fù)。
③實(shí)驗(yàn)結(jié)論:變形蟲(chóng)生長(zhǎng)、分裂等生命活動(dòng)離不開(kāi)細(xì)胞核。
(4)傘藻的嫁接實(shí)驗(yàn)
①傘藻的結(jié)構(gòu)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a.單?填“單”或“多”?細(xì)胞生物,b.由“帽”、柄及假根組成,c.細(xì)胞核位于假根部位))
②傘藻嫁接實(shí)驗(yàn)
將兩種傘藻柄與假根“拼接”
↓
新生傘帽形態(tài)結(jié)構(gòu)取決于假根(填“假根”或“柄”)一方
③傘藻核移植實(shí)驗(yàn)
取傘形帽傘藻的核eq \(――→,\s\up9(移植))去核的菊花形帽傘藻假根中→新長(zhǎng)出的傘帽為傘形。
④實(shí)驗(yàn)結(jié)論:傘藻“帽”的形態(tài)結(jié)構(gòu)主要取決于細(xì)胞中的細(xì)胞核。
2.細(xì)胞核功能
細(xì)胞核是遺傳信息庫(kù),是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。
二、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與建構(gòu)模型
1.結(jié)構(gòu)
2.染色質(zhì)的組成及特點(diǎn)
(1)組成eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(DNA,蛋白質(zhì)))
(2)特點(diǎn):容易被堿性染料染成深色。
3.建構(gòu)模型
(1)概念:模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所作的一種簡(jiǎn)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DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型屬于物理模型,它形象而概括地反映了DNA分子結(jié)構(gòu)的共同特征。
三、細(xì)胞在生命系統(tǒng)中的地位
1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精巧。
(2)各組分之間分工合作成為一個(gè)統(tǒng)一的整體。
2.地位
(1)生物體結(jié)構(gòu)的基本單位。
(2)生物體代謝和遺傳的基本單位。
判斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)
1.某些細(xì)胞無(wú)細(xì)胞核,說(shuō)明細(xì)胞核不是細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)所必需的。
( )
2.細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存和復(fù)制的場(chǎng)所,是細(xì)胞的控制中心。( )
3.核膜上的核孔可以讓蛋白質(zhì)和DNA自由進(jìn)出。( )
4.代謝旺盛的細(xì)胞,核孔數(shù)目較多。( )
5.染色質(zhì)和染色體是存在于細(xì)胞核中的兩種不同物質(zhì)。( )
提示:1.× 極少數(shù)細(xì)胞由于特殊的功能無(wú)細(xì)胞核,真核細(xì)胞都有細(xì)胞核,細(xì)胞核是細(xì)胞生命活動(dòng)必需的。
2.√
3.× 核孔具有選擇性,DNA不能進(jìn)出,蛋白質(zhì)的進(jìn)入是有選擇的。
4.√
5.× 染色質(zhì)和染色體是同一種物質(zhì)的兩種狀態(tài)。
細(xì)胞核的功能
1.探究實(shí)驗(yàn)分析
(1)教材第54頁(yè)資料1中缺乏對(duì)照實(shí)驗(yàn),可增加“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”的對(duì)照組,以增強(qiáng)結(jié)論的說(shuō)服力。
(2)教材第54至55頁(yè)資料2、3都既有相互對(duì)照,又有自身前后對(duì)照。資料4相互對(duì)照。
(3)由教材第54至55頁(yè)資料2、3還說(shuō)明細(xì)胞只有保持結(jié)構(gòu)的完整性,才能完成正常的生命活動(dòng)。
2.相關(guān)實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(\x(資料1),\x(資料4)))eq \(――→,\s\up9(推論))eq \x(細(xì)胞核是遺傳的控制中心)
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(\x(資料2),\x(資料3)))eq \(――→,\s\up9(推論))eq \x(細(xì)胞核是代謝的控制中心)
深化探究:資料4在研究過(guò)程中,已經(jīng)做了傘藻的傘柄與假根的嫁接實(shí)驗(yàn),還有必要再做核移植實(shí)驗(yàn)嗎?說(shuō)出你的理由。
提示: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(duì)傘藻嫁接實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充,進(jìn)一步驗(yàn)證細(xì)胞核的功能。
3.細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的關(guān)系
1.有人利用真核單細(xì)胞生物a、b做了如下實(shí)驗(yàn),這個(gè)實(shí)驗(yàn)最能說(shuō)明的問(wèn)題是( )
A.控制c性狀發(fā)生的遺傳信息來(lái)自細(xì)胞核
B.控制c性狀發(fā)生的遺傳信息來(lái)自細(xì)胞質(zhì)
C.c性狀發(fā)生是由細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的遺傳信息共同決定的
D.細(xì)胞核內(nèi)的遺傳信息控制生物一切性狀的發(fā)生
A [細(xì)胞c的細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)都來(lái)自細(xì)胞b,但細(xì)胞核來(lái)自細(xì)胞a,其性狀與細(xì)胞a相同,說(shuō)明控制c性狀發(fā)生的遺傳信息來(lái)自細(xì)胞核,A正確,B、C錯(cuò)誤;本實(shí)驗(yàn)無(wú)法說(shuō)明細(xì)胞核內(nèi)的遺傳信息控制生物一切性狀的發(fā)生,而且細(xì)胞質(zhì)中也有少量的遺傳物質(zhì),D錯(cuò)誤。]
2.傘藻結(jié)構(gòu)可分為“帽”、柄和假根3部分??茖W(xué)家用地中海傘藻和細(xì)圓齒傘藻做嫁接實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖所示。該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻贸龅慕Y(jié)論是( )
A.細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有聯(lián)系
B.傘帽形態(tài)結(jié)構(gòu)的建成取決于細(xì)胞核
C.傘帽形態(tài)結(jié)構(gòu)的建成與“假根”有關(guān)
D.該實(shí)驗(yàn)中缺少對(duì)照,不能得出結(jié)論
C [分析題圖實(shí)驗(yàn),無(wú)法判斷出細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有聯(lián)系,A錯(cuò)誤;分析題圖實(shí)驗(yàn)可知,傘帽形態(tài)結(jié)構(gòu)的建成與“假根”有關(guān),但是無(wú)法得知與假根中的細(xì)胞核有關(guān),B錯(cuò)誤,C正確;該實(shí)驗(yàn)為相互對(duì)照,可以得出相關(guān)結(jié)論,D錯(cuò)誤。]
細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與模型構(gòu)建
1.核膜的結(jié)構(gòu)和功能
2.核仁
(1)結(jié)構(gòu):光學(xué)顯微鏡下為折光性較強(qiáng)的致密小體。
(2)功能
①核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。
②蛋白質(zhì)合成旺盛的細(xì)胞中,核仁較大。
3.染色質(zhì)與染色體
1.(2019·全國(guó)卷Ⅲ)下列與真核生物細(xì)胞核有關(guān)的敘述,錯(cuò)誤的是( )
A.細(xì)胞中的染色質(zhì)存在于細(xì)胞核中
B.細(xì)胞核是遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的場(chǎng)所
C.細(xì)胞核是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心
D.細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)的合成需要能量
B [細(xì)胞核是遺傳信息庫(kù),是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心,真核細(xì)胞中的染色質(zhì)存在于細(xì)胞核中,A、C正確;真核細(xì)胞的翻譯過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中,B錯(cuò)誤;細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)DNA的生物合成需要消耗能量,D正確。]
2.下圖為細(xì)胞核結(jié)構(gòu)模式圖,下列有關(guān)敘述正確的是( )
A.①是由DNA和蛋白質(zhì)組成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)
B.②是產(chǎn)生核糖體、RNA和蛋白質(zhì)的場(chǎng)所
C.蛋白質(zhì)、DNA等生物大分子可以穿過(guò)核孔進(jìn)出細(xì)胞核
D.核孔對(duì)物質(zhì)的運(yùn)輸具有選擇性
D [圖中①是染色質(zhì),是由蛋白質(zhì)和DNA組成的絲狀結(jié)構(gòu),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;②是核仁,與某種RNA的合成及核糖體的形成有關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;③是核孔,蛋白質(zhì)和RNA可選擇性通過(guò)核孔,但DNA不能通過(guò)核孔進(jìn)出細(xì)胞核,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;核孔也具有選擇透過(guò)性,選項(xiàng)D正確。]
[課堂小結(jié)]
1.下圖所示為科學(xué)家進(jìn)行的蠑螈受精卵橫縊實(shí)驗(yàn)。你認(rèn)為該圖最能說(shuō)明( )
A.細(xì)胞質(zhì)控制著細(xì)胞的性狀
B.細(xì)胞核控制著細(xì)胞的性狀
C.細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞分裂、分化密切相關(guān)
D.細(xì)胞核與細(xì)胞分裂、分化密切相關(guān)
D [蠑螈受精卵橫縊為兩部分,無(wú)核部分與有核部分相互對(duì)照,后來(lái)無(wú)核部分?jǐn)D進(jìn)細(xì)胞核后與之前自身前后對(duì)照,均說(shuō)明細(xì)胞核控制著細(xì)胞的分裂和分化。]
2.下列有關(guān)細(xì)胞核的敘述正確的是( )
A.核膜不與細(xì)胞內(nèi)的其他膜相連
B.核仁與細(xì)胞核內(nèi)蛋白質(zhì)的合成有關(guān)
C.DNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)控制細(xì)胞的代謝
D.細(xì)胞周期中染色體和染色質(zhì)發(fā)生周期性變化
D [本題考查細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能。核膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜是相連的。核仁與rRNA和核糖體的形成有關(guān),細(xì)胞核中的蛋白質(zhì)是在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上合成的。細(xì)胞核中的DNA不能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。]
3.(2019·全國(guó)卷Ⅱ)在真核細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞核中能夠合成的物質(zhì)分別是( )
A.脂質(zhì)、RNA B.氨基酸、蛋白質(zhì)
C.RNA、DNA D.DNA、蛋白質(zhì)
A [真核細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂質(zhì)合成的車間,在細(xì)胞核中RNA由DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái),A項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;氨基酸可以從細(xì)胞外直接吸收,也可以在細(xì)胞質(zhì)中的代謝中轉(zhuǎn)化而來(lái),蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所是核糖體,B項(xiàng)、D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
4.嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型時(shí),首先要考慮的是( )
①科學(xué)性 ②實(shí)用性 ③準(zhǔn)確性 ④美觀性
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
C [本題考查科學(xué)思維。在嘗試制作真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型時(shí),科學(xué)性、準(zhǔn)確性應(yīng)該是第一位的,其次才是模型的美觀與否。]
5.下面為典型細(xì)胞核及其周圍部分結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答:
(1)只有在________細(xì)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(xì)胞有絲分裂過(guò)程中,[ ]________高度螺旋化,成為_(kāi)_______。
(3)由圖中可見(jiàn)[1]________和[ ]________的連通,使細(xì)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)。
[解析] (1)細(xì)胞核的有無(wú)是真核細(xì)胞與原核細(xì)胞的根本區(qū)別,只有在真核細(xì)胞中才能觀察到細(xì)胞核。(2)在細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中,染色質(zhì)高度螺旋化,成為染色體。(3)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外連細(xì)胞膜,內(nèi)連核膜,是物質(zhì)運(yùn)輸通道,使細(xì)胞質(zhì)與核內(nèi)物質(zhì)聯(lián)系更密切。(4)染色質(zhì)是由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的,是遺傳物質(zhì)的主要載體,染色質(zhì)螺旋變粗形成染色體。核仁與核糖體的形成有關(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(shí)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 核仁課標(biāo)內(nèi)容要求
核心素養(yǎng)對(duì)接
1.闡明遺傳信息主要儲(chǔ)存在細(xì)胞核中。
2.實(shí)驗(yàn):嘗試制作真核細(xì)胞的結(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(guò)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(guò)對(duì)細(xì)胞核功能的實(shí)驗(yàn)分析,掌握對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)置。
存活時(shí)間
原因分析
單獨(dú)的細(xì)胞核
很快死亡
缺乏細(xì)胞質(zhì)提供的營(yíng)養(yǎng)和能量
單獨(dú)的細(xì)胞質(zhì)
存活一段時(shí)間后死亡
細(xì)胞質(zhì)中由細(xì)胞核控制合成的物質(zhì)在一段時(shí)間內(nèi)仍可發(fā)揮作用
細(xì)胞核+細(xì)胞質(zhì)
正常生活
細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)是相互依存的統(tǒng)一整體
染色質(zhì)
染色體
不同點(diǎn)
存在時(shí)期
分裂間期
分裂期
形態(tài)
極細(xì)的絲狀
呈圓柱狀或桿狀
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
關(guān)系
同一種物質(zhì)在不同時(shí)期的兩種存在狀態(tài),轉(zhuǎn)化關(guān)系為:
知 識(shí) 網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建
核 心 語(yǔ) 句 歸 納
1.核膜是不連續(xù)的雙層膜,其上有核孔。
2.核孔是RNA和蛋白質(zhì)等大分子進(jìn)出的通道。
3.染色質(zhì)和染色體是同樣的物質(zhì)在細(xì)胞不同時(shí)期的兩種存在狀態(tài),主要成分是DNA和蛋白質(zhì)。
4.核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。
5.細(xì)胞核是遺傳信息庫(kù),是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。
6.模型包括物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型等。
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