高中生物第三章细胞的基本结构第3节细胞核__系统的控制中心学案新人教版必修

第3节细胞核系统的控制

中心

学习目标

1．阐明细胞核的结构与功能。(重点)

2．认同细胞核是生命系统的控制中心。(难点)

3．尝试制作真核细胞的三维结构模型。(重点)

核心概念

核膜核孔染色质染色体

一、细胞核的结构和功能

1．大量事实表明，细胞核控制着细胞的__代谢____和__遗传____。

2．细胞核

(1)功能：是__遗传信息库____，是细胞__代谢和遗传____的控制中心。

(2)结构：

①核膜：__两____层膜，把核内物质与细胞质分开。

②核孔：实现核质之间频繁的__物质交换____和__信息交流____。

③核仁：与某种RNA的合成以及__核糖体____的形成有关。

④染色质：

成分：主要有__DNA____和__蛋白质____。

特性：容易被__碱性染料____染成深色。

同染色体的关系：同样的物质在__不同细胞时期____的两种存在状态。

DNA上贮存__遗传信息____。

二、模型建构及细胞的概述

1．模型建构

2．细胞的概述

？思考

1．有人将细胞核比喻为人的“大脑”，具有整体指挥和调控功能，你认为细胞核中哪种成分真正起到指挥调控功能？

提示：主要是染色质中的DNA行使整体调控作用。

2．细胞核的核膜上有核孔，大分子物质可以自由进出细胞核吗？

提示：不可以，细胞核所需的物质才能进入细胞核，核膜也是具有选择透过性的。

H

活学巧练

uo xue qiao lian 判断题

1．真核细胞染色体上主要含有核糖核酸和蛋白质。( ×)

2．细胞核是细胞代谢的控制中心，也是细胞代谢的中心。( ×)

3．核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。( ×)

4．蓝藻细胞具有细胞核且DNA分子呈环状。( ×)

5．细胞核控制着细胞的代谢和遗传，真核细胞都有细胞核。( ×)

6．核仁的大小与细胞合成蛋白质的多少有关，蛋白质合成旺盛的细胞，核糖体多，核

仁大。( √)

7．控制细胞器进行物质合成、能量转换等的指令，主要是通过核孔从细胞核到达细胞质的。( √)

8．拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片就是构建了细胞的物理模型。( ×)

9．染色体和染色质是不同物质在同一时期细胞中的两种形态。( ×

)

知识点1 细胞核功能的相关实验分析

Z

重难拓展hong nan tuo zhan

1．细胞核功能的实验探究

实验内容实验方法及结果得出结论

一、两种美西螈细胞核移植黑色美西螈胚胎细胞的核

↓移入

白色美西螈

去核卵细胞――→

发育美西螈全

是黑色

美西螈皮肤颜色遗传是由细

胞核控制的

二、横缢蝾螈受精卵蝾螈细胞的分裂和分化是由细胞核控制的

三、将变形虫切成两半变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的

四、伞藻嫁接与核移植伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的

的去核卵细胞中”的实验步骤，将增强结论的说服力。实验二至四遵循了对照原则。

(2)伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的影响，是对伞藻嫁接实验的补充，进一步验证细胞核的功能。

2．细胞核与细胞质的关系

存活时间原因分析

单独的细胞核很快死亡缺乏细胞质提供的营养和能量

单独的细胞质存活一段时

间后死亡

细胞质中由细胞核控制合成的物质在一段

时间内仍可发挥作用

细胞核＋细胞质正常生活细胞核与细胞质是相互依存的统一整体

D

典例评析

ian li ping xi

典例 1 细胞核具有什么功能？科学家通过下列实验(见图)进行探究：①用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，中间只有很少的细胞质相连，结果无核的一半(a)停止分裂，有核的一半(b)能继续分裂；②b部分分裂到16～32个细胞时，将一个细胞核挤入不能分裂的a部分，结果a部分开始分裂、分化，发育成胚胎。下列有关叙述中，错误的是( B )

A．实验结果可以说明细胞核与细胞的分裂、分化有关

B．实验①中，a部分细胞属于对照组

C．实验②中a部分的操作与实验①中a部分形成对照

D．实验还能说明细胞只有保持完整性才能完成正常的生命活动

[解析] 在实验①中有细胞核的一部分能正常发育，而没有细胞核的部分不能分裂、分化，也就是不能正常发育，所以经对照后说明细胞核与细胞分裂、分化密切相关，同时也能说明细胞只有保持完整性才能完成正常的生命活动；在实验①中b部分为正常状态，所以b 部分为对照组；实验①中a部分没有细胞核，而实验②中的a部分又有了细胞核，所以两部分形成前后对照。

技巧方法：细胞核对细胞质依存关系的三个来源

(1)原料来源：核物质代谢所需的原料都要依赖细胞质(如核苷酸、葡萄糖、各种小分子和离子)。

(2)能量来源：核内大分子合成所需的能量也要靠细胞质为其提供。

(3)蛋白质来源：细胞核中的蛋白质也是在细胞质中的核糖体上合成的(如组蛋白、各种酶等)。

〔变式训练1〕(2018·安徽芜湖)蛙成熟的未受精卵处于活跃的DNA合成状态，而脑组织细胞则不能分裂。科学家进行了如下图所示的核移植实验，请分析回答下列问题。

(1)蛙成熟的未受精卵中DNA合成所需的酶是在细胞质基质中的__核糖体____上合成的，并通过__核孔____进入细胞核。除此以外，细胞质还为细胞核代谢提供所需的__原料、能量(ATP)____等。

(2)脑细胞的无核部分仍能存活一段时间，但最终死亡，其原因是__脑细胞细胞质中所

含有的营养物质只能维持其一段时间的生命活动，物质和能量耗尽后，脑细胞便会死亡____。

(3)单独的细胞核不能存活的原因是__无营养物质和能量供应____。

(4)本实验证明了：__细胞质和细胞核是相互依存的统一整体____。

[解析] 蛋白质在核糖体上合成；核孔是蛋白质、RNA等大分子物质进出细胞的通道。细胞质为细胞核提供物质和能量，细胞核离不开细胞质；细胞核调控细胞的代谢和遗传，细胞质离不开细胞核，它们之间是相互依存的统一整体。

知识点2 细胞核的结构与功能

Z

重难拓展hong nan tuo zhan

一、结构图示

二、相关结构及功能分析

1．核膜

(1)结构

①双层膜，外膜上附着许多核糖体，常与内质网相连。

②核膜不是完全连续的，其上具有核孔。

(2)功能

①起屏障作用，把核内物质与细胞质分开。

②控制离子和小分子物质进出细胞核。

③核孔是大分子物质进出细胞核的通道。代谢旺盛的细胞中，核孔数目较多。2．核仁

(1)核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。

(2)蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁体积相对较大。

3．细胞核结构与功能的关系：

Y

易错提醒

i cuo ti xing

有关细胞核的四个误区

(1)误认为“细胞核是具有双层膜的细胞器”：细胞核不是细胞器，是具有双层膜的细胞结构。

(2)误认为“核孔是大、小分子都能随意进出的通道”：核孔具有选择性。RNA和某些蛋白质等大分子物质出入细胞核的通道是核孔，但并不是所有的大分子都能通过核孔，如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质；而小分子物质出入细胞核一般是通过跨膜运输实现的，极少通过核孔。

(3)误认为“核孔数量及核仁大小是固定不变的”：核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大。

(4)误认为“物质通过核孔需穿过2层膜”：核孔是通道，物质通过核孔不穿过膜结构。

(5)细胞核并不是细胞代谢的中心，而是细胞代谢的控制中心，因为细胞代谢的主要场所是细胞质基质。

(6)生物的性状并不是都由细胞核控制，细胞质中也有遗传物质，也控制生物的部分性状。

(7)真核细胞并不是都具有一个细胞核，如双小核草履虫有2个细胞核，人的骨骼肌细胞中的细胞核可达数百个，哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞等没有细胞核。

D

典例评析

ian li ping xi

典例2 如图为细胞核结构模式图，请据图回答问题。

(1)图中对核内物质起屏障作用的是[__③____]__核膜____，它是由__2____层膜构成的，细胞质合成的组蛋白等蛋白质是通过其上的[__④____]__核孔____进入细胞核的。

(2)细胞核行使遗传功能的重要结构是[ ①]__染色质____，遗传信息存在于其组分的__DNA____上。

(3)结构[②]__核仁____的功能是__与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关____。

(4)简要写出原核细胞的拟核与图中细胞核在结构上存在的差异：__原核细胞的拟核无图中的核膜、核孔、核仁、染色质等结构，其DNA是裸露的____。

[解析] 由图可知，①为染色质，②为核仁，③为核膜，④为核孔。核膜为细胞核与细胞质的界限，使细胞核内维持一个相对稳定的内部环境。核孔是细胞核与细胞质进行物质交换的通道，某些大分子物质通过核孔进出细胞核。染色质上携带有遗传物质DNA，DNA上携带着遗传信息。原核细胞结构简单，无真正的细胞核，只有拟核，DNA分子是裸露的，无核膜、核孔、核仁、染色质等结构。

技巧方法：三个“二”记忆细胞核的结构和功能

(1)二个场所遗传物质的复制场所、贮存场所。

(2)二个中心细胞代谢和遗传的控制中心。

(3)二个形态细丝状的染色质和杆状的染色体。

〔变式训练2〕大量事实表明，

在蛋白质合成旺盛的细胞中，常有较大和较多的核仁。根据这一事实可以推测( B )

A．细胞中的蛋白质主要由核仁合成

B．核仁可能与组成核糖体的必需物质的合成有关

C．无核仁的细胞往往不能合成蛋白质

D．蛋白质合成发生在细胞核中

[解析] 根据题干提供的信息推测蛋白质合成与核仁有关，但蛋白质的合成是在核糖体上，故核仁可能与组成核糖体的必需物质的合成有关。无核仁的细胞如原核细胞也要进行蛋白质的合成。

染色质与染色体

染色质染色体不同点

存在时期分裂间期分裂期

形态极细的丝状呈圆柱状或杆状相同点

成分主要是DNA和蛋白质

特性易被碱性染料染成深色

功能遗传物质的主要载体

关系

同一种物质在不同时期的两种存在状态，转化关系为：

染色质

高度螺旋化、缩短变粗(分裂时)

解螺旋、成为细丝状(分裂结束)染色体

典例3 下列关于染色体和染色质的叙述中，错误的是( D ) A．染色质和染色体是同一种物质的两种存在状态

B．染色质和染色体都是遗传物质的主要载体

C．染色质和染色体都可以被龙胆紫溶液染成深色

D．染色质只分布在细胞核中，染色体分布在细胞核和细胞质中

[解析] 染色质和染色体都分布在细胞核中，细胞质中无染色体或染色质。

1．细胞核的结构

(1)核膜双层膜，把核内物质与细胞质分开。(2)染色质主要由DNA和蛋白质组成，DNA

是遗传信息的载体。(3)核仁与某种RNA 的合成以及核糖体的形成有关。(4)核孔实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。

2．细胞核的功能：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。

细胞核

???????结构????? 核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开核仁：匀质球形小体，与某种RNA 合成及核糖体形成有关

核孔：大分子物质的通道，参与细胞核与细胞质物质交换及信息交流

染色质：主要由DNA 和蛋白质组成，细胞分裂时螺旋化形成染色体， 分裂结束时解螺旋成为染色质

染色质和染色体是同一种物质在不同时期的两种形态功能：遗传物质的储存、复制和转录，细胞遗传特性和代谢控制中心

一、选择题

1．(2018·泉港一中上学期期末) 图示某生物细胞核的结构组成，下列有关叙述错误的是( D

)

A ．从图中可以看出，内质网膜和核膜直接相连

B ．图示中有中心体，说明该生物为低等植物或动物

C ．核孔具有选择性，是大分子物质进出细胞核的通道

D ．核仁是与核糖体形成有关的一种细胞器

[解析] 从图中可以看出，内质网膜和核膜直接相连，A 正确。中心体存在于低等植物和动物中，B 正确。核孔具有选择性，是包括RNA 、酶等大分子物质进出细胞核的通道，C 正确，核仁与核糖体的形成有关，但核仁不属于细胞器，D 错误。

2．(2018·江苏省泰州中学高一上学期期末)下列有关细胞核结构与功能的叙述，不正确的是( A )

A ．核膜共具有一层膜，蛋白质分布其中

B ．核孔是细胞核和细胞质之间进行物质交换的通道

C ．染色质存在于细胞核中，是遗传物质的主要载体

D ．细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心

[解析] 核膜共具有两层膜，蛋白质分布其中，A错误；核孔是细胞核与细胞质之间进行物质交换和信息交流的通道，核内外大分子物质的交换离不开核孔，B正确；染色质存在于细胞核中，是遗传物质的主要载体，C正确；细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，D正确。

3．(2018·省德州市高一上学期期末)下图表示细胞核及其周围部分结构的示意图。下列说法不正确的是( D )

A．1、4相连体现了细胞内结构间的紧密联系

B．通过2可实现细胞核和细胞质之间的信息交流

C．3能被醋酸洋红液染成深色

D．5与蛋白质的合成无关

[解析] 据图分析，1表示内质网，2表示核孔，3表示染色质，4表示核膜，5表示核仁。内质网膜和核膜的连接体现了细胞内结构间的紧密联系，A正确；通过2(核孔)可实现细胞核和细胞质之间信息的交流，B正确；3(染色质)是细胞核内易于被碱性染料(醋酸洋红或龙胆紫)染成深色的物质，是遗传物质的载体，C正确；5(核仁)与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，而核糖体是合成蛋白质的场所，因此5影响蛋白质的合成，与蛋白质的合成有关，D错误。

4．下列有关细胞核的叙述，错误的是( C )

A．蛋白质是细胞核中染色质的组成成分

B．细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心

C．小分子物质可以通过核孔，大分子物质不能

D．有的细胞会有多个细胞核

[解析] A项，细胞核中的染色质主要是由DNA和蛋白质组成的。B项，细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。C项，核孔具有选择透过性，大分子物质如蛋白质、mRNA等能通过。D项，像草履虫等细胞也会出现多个细胞核。

5．心房颤动(房颤)是临床上最常见并且危害严重的心律失常疾病之一。最新研究表明，其致病机制是核孔复合物的运输障碍。下列说法不正确的是( C )

A．RNA在细胞核内合成，运出细胞核发挥作用与核孔复合物有关

B．房颤可能与核质间的信息交流异常有关

C．人体成熟的红细胞中核孔复合物数量很少，因此红细胞代谢较弱

D．核孔复合物具有选择性

[解析] 人体成熟的红细胞没有细胞核，无核孔。

二、非选择题

6．下图为典型的细胞核及其周围部分结构示意图。请据图回答问题(在[ ]中填标号，________上填相应名称)：

(1)只有在__真核____细胞中，使用__电子____显微镜才可以看到此图所表示的结构。

(2)[3]__染色质____主要由蛋白质和__DNA____组成，前者通过[__2____]__核孔____进入细胞核内。

(3)图片中可见[1]__内质网____和[__5____]__核膜____连通，[__2____]__核孔____是大分子物质进出细胞核的通道，从而加强了__细胞质____和__细胞核____在生命系统中的联系。

[解析] 题图中1为内质网，2为核孔，3为染色质，4为核仁，5为核膜。核孔是大分子物质进出细胞核的通道，染色质的主要成分为DNA和蛋白质。图中内质网膜与核膜相连，使细胞核与细胞质联系紧密。