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1、第 3 节细胞核系统的控制中心学习目标知识方面：阐明细胞核的结构与功能。情感态度与价值观方面：认同细胞核是细胞这个生命系统的中心。能力方面：1.尝试制作真核细胞的三维结构模型。2.进行实验数据的解释。内容全解一、细胞核的功能生物的遗传物质是 DNA，主要存在于细胞核中。DNA 的储存是以染色体为载体的。细胞的遗传特性和细胞的代谢活动是由蛋白质来实现的，而蛋白质的生物合成则是由 DNA 直接合成的 RNA（信使 RNA） ，然后再合成各种蛋白质，所以细胞核控制着细胞的代谢与遗传，是细胞中最重要的结构。知识拓展DNA 是生物的主要遗传物质，其化学名称是脱氧核糖核酸，其基本单位是脱氧核苷酸，它又由三
2、部分构成，如下图所示：每个 DNA 分子包括两条长的脱氧核苷酸长链，两者之间由氢键相连，并且形成规则的双螺旋结构，上有遗传信息，控制着生物的遗传。二、细胞核的结构：（如下图）1.核膜核膜包在核的外面，由两层膜组成。核膜的每层单位膜厚约 6.5 nm，两层膜间隔 1050 nm 的空隙，称为核周腔。在有的细胞中，核膜与内质网相通。在核膜外层的外表面上有颗粒状的核糖体，有合成蛋白质的功能。核膜的主要功能：核膜将细胞质与核内物质分开，形成两大结构与功能区域：DNA、RNA的合成在核内进行；蛋白质的合成则在细胞质中完成，这样就避免了彼此干扰，使细胞的生命活动秩序井然；同时核膜还能保护细胞核内的 DNA
3、 分子免受机械损伤。2.核孔核膜并不是完全连续的，有许多部位核膜内外两层相互连接，形成了穿过核膜的小孔，称为核孔。直径约 50 nm100 nm，数目不定，一般均有几千个。在大的细胞，如两栖动物卵母细胞中，核孔可达百万。核孔是大分子物质进出细胞核的理想通道，例如：组成染色体组的蛋白合成 DNA、RNA 所需的聚合酶，在细胞质中合成后，由核孔进入细胞核，在核中装配好的核糖体亚单位、核内合成的各种 RNA，可穿过核孔进入细胞质。而离子和比较小的分子，可以通过核膜，如氨基酸和葡萄糖等。3.核仁核仁是真核细胞间期核中最明显的结构，呈圆形或椭圆形的颗粒状结构，没有外膜，因为它的折光性较强，与细胞的其他结
4、构很容易区分。在光镜下染过色的细胞内，或者分离细胞的细胞核内，都容易看到核仁，它通常是单一的或者多个匀质的球形小体。核仁的大小、形状和数目随生物的种类、细胞类型和细胞代谢状态而变化。例如：非洲爪蛙有两个核仁，人细胞只有一个核仁。蛋白质合成旺盛、活跃生长的细胞，如分泌细胞、卵母细胞的核仁大，可占总核体积的 25%；不具蛋白质合成能力的细胞，如肌肉细胞、休眠的植物细胞，其核仁很小。在细胞分裂周期内，核仁是一个高度动态的结构，在有丝分裂期间表现出周期性的消失与重建。真核细胞的核仁具有重要功能，它是 rRNA（核糖体 RNA）合成、加工和核糖体亚单位的装配场所。思维训练为什么在蛋白质合成旺盛、活跃生长
5、的细胞中，常有较大或很多核仁?答案：蛋白质的合成是在细胞质中的核糖体上，而核糖体中的 RNA（rRNA）来自核仁，所以蛋白质合成旺盛、活跃生长的细胞中，常有较大或很多核仁。4.染色质染色质是指细胞间期核内能被碱性染料染成深色的物质，因此叫做染色质。染色质是真核细胞的间期核中 DNA、蛋白质以及少量 RNA 所组成的一串念珠状的复合体。它们代表了细胞间期核内遗传物质的特定形态。在间期核内的染色质经常伸展成非光学显微镜所能看到的网状的细纤丝，每条染色质细丝的宽度约为 1015 nm，包含着一个 DNA 分子和蛋白质。当细胞进入分裂期时，每条染色质细丝就高度螺旋化，缩短变粗，成为光学显微镜下能看到的
6、一条圆柱状或杆状的染色体，这是细胞分裂期遗传物质存在的特定形态。有丝分裂结束进入间期，染色体解螺旋后，又回复到细丝状的染色质状态。根据染色体组成成分的分析，可知它在细胞分裂间期仍然存在而不是消失，只不过这时它的结构呈稀疏和分散状态。有的部分非常稀疏，因而在光镜下看不到。现在已知染色体与遗传有密切的关系，因为其中所含的 DNA 是遗传物质。DNA 上贮存着遗传信息，遗传信息是细胞生命活动的“蓝图” ，细胞依据这个“蓝图” ，进行物质合成、能量转换和信息交流，完成生长、发育、衰老和凋亡。问题解析：（P54）多数生命开始于受精卵，受精卵通过细胞分裂和分化而形成新的生命个体。在此过程中，细胞内的遗传物
7、质保持不变，所携带的遗传信息不变，所以，同一个生物个体内的所有细胞的“蓝图”都是一样的。遗传学研究表明：遗传物质（DNA）的功能单位是基因，同一个生物个体内的所有细胞的基因都是一样的，但基因的表达是受时间、空间等条件限制的，不同的细胞中，能表达出来的基因是不同的，这就是基因的选择性表达。因此，同一种生物体内的每个细胞中的基因是一样的，但不同细胞的形态、功能多样，结构也不完全相同。三、模型建构模型的方法：模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。这种描述可以是定性的，也可以是定量的，有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。模型的形式主要有三种
8、：物理模型、概念模型和数学模型。以实物或图解形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型。例如：沃森和克里克制作的著名的 DNA 双螺旋结构模型等。尝试制作真核细胞的三维结构模型目的要求：1.尝试制作真核细胞的三维结构模型。2.体验建构模型过程。材料用具（略）建立模型：（要点提示）1.讨论确定模型的种类和规格。（每位同学都发言，并简述自己的理由）2.确定使用的材料用具。 注意：选择材料的颜色，以便突出细胞各部分的特点。3.确定制作模型的实施过程和具体分工。4.制作模型注意制作的顺序和分工合作。5.检查模型表达和交流：主要从科学性、艺术性、成本低廉等方面对各小组的模型作出评价。技能训练：解
9、释数据对实验数据进行分析，从而总结出生物学规律和结论，这是生物学的常用方法。讨论（P56）答案：1.表一数据表明：细胞无核部分的存活个数随天数的增加迅速减少，第 4 天时，全部死亡。表二数据表明：细胞有核部分的存活个数随天数的增加数目不变（前 4 天） ，这说明细胞核是活细胞生活所必需的。2.细胞的生活不是凭空的，细胞生活需要不断从外界吸收营养物质而进行新陈代谢。因此，随着培养天数的增加，培养液中的营养物质会不断减少，同时代谢废物增多（尤其是 10 天以后） ，影响细胞生命活动。另一方面，在培养过程中，环境中的细菌、病毒有可能侵入细胞，也会影响细胞的生命活动。因此培养的细胞有核部分存活的个数会
10、不断减少。例题精讲【例 1】人成熟的红细胞和精子的寿命都很短，这一事实体现了（）A环境因素的影响B功能对寿命的影响C遗传因素的影响D核、质的相互依存关系思路：此题考查细胞结构与功能的关系。细胞是一个统一的整体，细胞只有保持结构的完整性，才能完成正常的生理功能。人成熟的红细胞没有细胞核，人的精子几乎没有细胞质，其寿命都是较短的，细胞都不能正常的完成各项生命活动。答案：D【例 2】对下列生物或结构进行化学成分分析，最相似的是（）A细菌和酵母菌B艾滋病病毒和核糖体C蓝藻和衣藻D核糖体和中心体解析：细菌和蓝藻属于原核生物，酵母菌和衣藻属于单细胞真核生物，虽然它们都具有细胞结构，但原核细胞和真核细胞在化
11、学成分上还有许多差异，如细胞壁的成分，原核生物的细胞壁以肽聚糖为主，而真核生物的细胞壁以纤维素为主，艾滋病病毒和核糖体都是由 RNA和蛋白质构成，中心体由微管、微丝蛋白构成。通过以上分析可见，最相似的是艾滋病病毒和核糖体。答案：B点评：本题在知识方面主要考查学生对有关生物或结构的化学本质的理解，在能力方面主要考查通过类比、分析、筛选，对生物学知识灵活运用的能力。【例 3】代谢旺盛的细胞中下列不会上升的是（）A线粒体数量B核 DNA 数量 C自由水比例D核糖体数量解析：当细胞代谢活动增强时，细胞耗能增加，线粒体数量会有所增加；蛋白质合成速度加快，核糖体数量增加；同时自由水与结合水的比例增加。但核 DNA 的数量不会改变。答案：B点评：本题综合考查细胞代谢的特点，理解“生物结构与功能相统一”是正确解答本题的关键。
