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1、第三课时细胞核系统的控制中心知识诠释思维发散一、细胞核的结构1.核膜:不连续的双层膜,把核内物质与细胞质分开,随细胞周期周期性地消失和重建。2.核孔:位于核膜上,是大分子物质(蛋白质、RNA)进出细胞核的通道,蛋白质合成旺盛的细胞核孔的数量多。注意DNA不能穿过核孔。3.核仁:与rRNA的合成和核糖体的形成有关,蛋白质合成旺盛的细胞核仁大而明显,随细胞周期周期性地消失和重建。4.染色质:由DNA和蛋白质组成,是遗传信息的主要载体。在细胞分裂前期高度螺旋化变粗变短形成染色体,染色体在分裂末期解螺旋变细变长形成染色质。染色体和染色质是同种物质在不同时期的两种形态。二、细胞核的功能1.细胞核是遗传信
2、息库。2.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。三、尝试制作真核细胞的三维结构模型1.模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述。模型的形式很多,包括物理模型、概念模型、数学模型等。以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征,这种模型就是物理模型。2.方案设计提示:真核细胞(以动物细胞为例)的结构中包括细胞质及其内含的各种细胞器,主要有线粒体、中心体、高尔基体、内质网、核糖体、溶酶体等。在建立模型时,可选用琼脂(或明胶)作细胞质,用各色彩泥(有些地区可选用胶泥、面团儿)捏制各种细胞器,并把它们固定于琼脂中,即可成为一个动物真核细胞的模型。核心突围技能聚合一、细胞核的功能1.
3、细胞核功能的实验研究序号 实验内容实验过程与结果得出结论黑白美西螈细胞核移植美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的横缢蝾螈受精卵蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的变形虫切割实验变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的伞藻嫁接与核移植伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的思维误区规避只有伞藻嫁接实验不能说明伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的,因无法排除假根中其他物质的作用,伞藻嫁接和核移植实验共同说明实验结论。2.细胞核和细胞质相互依存、不可分割(1)凡是没有细胞核的细胞,既不能生长也不能分裂,人工去核的细胞,一般也不能存活太久。如哺乳动物成熟的红细胞和高等植物成熟的筛管细胞等,它们存活的时间都
4、较短。(2)只有细胞核没有细胞质的细胞,其存活的时间也不长,如精子和人工获得的细胞核。因为细胞核能为细胞质提供由DNA转录产生的mRNA,可以指导细胞质内蛋白质的合成,细胞质可以为细胞核提供营养物质和能量。(3)只有细胞保持完整性,细胞内的各项生命活动才能高效、有序地进行。即细胞完成正常生命活动的前提条件是保持细胞结构的完整性。思维误区规避1.细胞核是细胞代谢的控制中心,但不是细胞代谢的中心,因为细胞代谢的主要场所是细胞质基质。2.并非所有的真核细胞都有细胞核,如高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等没有细胞核。典例1(2012年浙江温州十校联考)有人把变形虫的核取出,观察无核变形虫短
5、期的一系列生理变化特点后,预测出ad四个现象,并提出相应的推测理由。请选出预测现象和推测理由均正确的一个组合()预测现象:a.失去核的变形虫,虽然停止伸出伪足,但几天后核将再生,能正常活动b.失去核的变形虫,细胞质功能逐渐衰退,几天后将死亡c.失去核的变形虫,虽将会反复进行数次无丝分裂,但结果还是死亡d.除去核以后,细胞质活动反而暂时提高,因此细胞分裂将更加旺盛推测理由:核能抑制细胞的过度分裂没有核的细胞也具备分裂的能力如果没有核,就不能制造出合成众多蛋白质所需的核酸许多生物结构都有再生能力,核也能再生A.aB.bC.cD.d【思路剖析】本题考查对教材上变形虫相关实验的分析,意在考查考生对实验
6、结果的分析推理能力。解答本题的关键是把握蛋白质是生命活动的主要承担者,而蛋白质的合成是在细胞核的控制下完成的。失去核的变形虫无法实现再生,其细胞质的功能逐渐衰退,几天后会死亡,因为没有细胞核,将不能控制合成蛋白质,导致生命活动无法正常进行。【答案】B典例2(2013年辽宁开原月考)下图示科学家进行的蝾螈受精卵横缢实验。该图最能说明()A.细胞质控制着细胞的代谢B.细胞结构必须完整才能正常进行生命活动C.细胞质是细胞遗传特性的控制中心D.细胞核是控制细胞分裂和分化的中心【思路剖析】解答本题的关键是注意图中显示的相互对照和自身前后对照,找出自变量,分析其说明的问题。图示可见,无核的一半细胞不能分裂
7、,有核的一半细胞能发育为正常的胚胎。【答案】D名称特点功能二、细胞核的结构1.细胞核各结构的特点与功能核膜和核孔核膜是双层膜,外膜与内质网相连,且有核糖体附着在有丝分裂中核膜周期性消失和重现核膜上有核孔核膜和核孔都具有选择透过性,如DNA不能通过核孔蛋白质等通过核孔需要消耗能量化学反应的场所,核膜上有酶附着,利于多种化学反应的进行控制物质进出,小分子、离子通过核膜进出,大分子物质通过核孔进出核仁折光性强,易与其他结构区分在有丝分裂中周期性消失和重现参与某种RNA的合成及核糖体的形成染色质易被碱性染料染成深色由DNA和蛋白质组成染色质(分裂间期)染色体(分裂期)是遗传物质的主要载体2.核孔的数量
8、、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。3.分析:细胞是一个有机的统一整体(1)从结构上看:细胞核与细胞质通过核孔可以互相沟通;内质网膜与核膜、细胞膜等互相连接构成细胞完整的“生物膜系统”。(2)从功能上看:细胞各部分结构的功能虽不相同,但它们是相互联系、分工合作、协调一致的,共同完成各项生命活动。细胞的各结构在功能上的关系举例如下:(3)从调控上看:细胞核内携带遗传信息的DNA是决定细胞结构和功能的主要因素,因此细胞的整个生命活动主要是由DNA调控和决定的,从而使细胞形成一个整体的调控系统。(4)从与外界的关系上看:细胞的整体性还表现在每一个细胞都要
9、与相邻细胞进行物质交换和能量转换,而与外界环境直接接触的细胞都要与外界环境进行物质交换和能量转换,因此,细胞与外界环境之间形成一个统一的整体。规律精讲精析染色质和染色体的关系比较染色质染色体同样的物质成分相同主要成分是蛋白质和DNA(DNA是遗传信息的携带者)特性相同容易被碱性染料染成深色功能相同遗传物质的主要载体不同时期分裂间期分裂期不同状态细长的丝状圆柱状或杆状关系同样的物质在细胞不同时期的两种存在形态典例3(2012年北京宣武区质检)下图为细胞核结构模式图,有关细胞核的叙述正确的是()A.是由DNA和蛋白质组成的环状结构B.是产生核糖体、mRNA和蛋白质的场所C.核膜由2层磷脂分子组成,
10、蛋白质、RNA大分子可以穿过核膜进出细胞核D.细胞核是遗传物质贮存与复制的主要场所【思路剖析】本题主要考查真核细胞细胞核的结构与各部分的作用,意在考查考生的识图与记忆理解能力。解答本题的关键是明确细胞核中行使遗传功能的结构是染色质,因为其中含有遗传物质DNA。图中为染色质,由丝状DNA和蛋白质构成;为核仁,其功能是合成核糖体RNA,不合成mRNA和蛋白质;核膜为双层生物膜,由4层磷脂分子组成,蛋白质、RNA等大分子物质通过核孔完成细胞质与细胞核之间的物质交换和信息交流。细胞中的遗传物质是DNA,而DNA主要存在于细胞核的染色质中,故细胞核是遗传物质贮存、复制和转录的主要场所。【答案】D典例4(
11、2012年福建厦门双十期中)下列关于细胞核的叙述正确的是()A.真核细胞的核膜上有大量的多种酶,有利于各种化学反应的顺利进行B.在电镜下观察分裂间期的真核细胞,可以看到细胞核的主要结构有核膜、核仁和染色体C.真核细胞的核膜上有核孔,脱氧核糖核酸等大分子物质可以通过核孔进入细胞质D.原核细胞的拟核除没有核膜外,其他方面与真核细胞的细胞核没有差别【思路剖析】本题考查与细胞核结构相关的一些易混淆的内容,意在考查考生的审题与思考分析能力。解答本题的关键是要理解因外层核膜与内质网相连,故其上和粗面内质网一样也可分布有核糖体和多种酶。真核细胞的核膜是双层膜,外层核膜上附着有多种酶,有利于各种化学反应的顺利
12、进行,故A项正确;分裂间期的细胞核中应是以染色质的形态存在,故B项错误;细胞核中DNA不能通过核孔进入细胞质,故C项错误;原核细胞的拟核没有核膜,也没有核仁和染色质等,故D项错误。【答案】A1.以下关于细胞核的叙述,正确的是()A.核内存在易被碱性染料染成深色的物质B.在不同的细胞内,核仁的大小和数量相同C.细胞核内的液体叫做细胞液D.核膜为双层膜,内膜的外表面附着有很多核糖体细胞液是指植物细胞液泡中的液体,细胞核内的液体称为核液或核基质;外层核膜上附着有许多核糖体。【答案】A【思路剖析】细胞核内的染色质易被碱性染料染成深色;核仁与核糖体的形成有关,不同的细胞中核糖体的数量不同,则不同的细胞内
13、核仁的大小和数量不同;2.(2012年广州模拟)细胞核和细胞质在个体发育中的相互作用表现在()A.细胞核通过mRNA决定细胞质中蛋白质的合成B.细胞质为细胞核的代谢提供酶、ATP和原料等C.细胞核是遗传和代谢的调控中心,但必须通过细胞质才能实现D.细胞质基质中的DNA决定着细胞核基因的选择性表达【思路剖析】细胞核是遗传和代谢的调控中心。细胞核中的基因先转录出mRNA,以mRNA为直接模板在核糖体中合成蛋白质。【答案】C3.(2012年锦州期中)用一根玻璃针将一个变形虫切成两半,有核的一半能继续生活,无核的一半死亡。如果将一个变形虫的核取出,无核部分能短期生存,但不能繁殖后代,单独的细胞核则无法
14、生存。如果在去核后三天,再植回一个细胞核,这个变形虫生活正常。如下图所示。请根据上述结果,分析回答下列问题:(1)正常细胞中核与质的关系是。(2)去核后的变形虫仍能生活一段时间的原因是。(3)单独的细胞核不能生存的原因是。【思路剖析】此题意在考查学生的识图能力及分析问题的能力。在细胞的结构中,细胞核与细胞质是相互依存的,细胞质为细胞核提供营养物质和能量,细胞核指导细胞质内蛋白质的合成,去掉核的变形虫体内仍有一部分由核转录的信使RNA,可指导蛋白质的合成,故能短期生存,但单独的细胞核得不到营养和能量,不能单独生存。只有细胞保持完整性,才能完成正常的生命活动。在进行核移植后,后代所表现出来的性状与
15、提供细胞核的个体是相同的,也说明了细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。【答案】(1)相互依存(2)细胞质中仍存在变形虫生活必需的蛋白质等物质(3)无细胞质,细胞核得不到变形虫生活所必需的物质和能量基础角度思路一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分)1.(基础再现)以下关于细胞核的叙述正确的是()A.核膜为双层膜,外膜的外表面附着有很多核糖体B.同种生物的细胞内,核仁的大小和数量都是一定的C.细胞核内的核仁与某种DNA及核糖体形成有关D.核孔是包括DNA在内的大分子物质通过的通道【思路剖析】不同细胞中核仁的大小及数量随细胞功能复杂化程度而异;细胞核内的核仁与某种RNA及核糖体形成有关;核孔
16、可允许mRNA及有关酶通过但不允许DNA通过。【答案】A2.(视角拓展)观察右图所示的模式图,相关说法不正确的是()A.此图表示的是真核细胞细胞核结构模式图B.图中2为核孔,通过该结构不仅可实现核质之间的物质交换,还可实现信息交流C.图示中4为核膜,它是一种双层生物膜,可将核内物质与细胞质分开【思路剖析】具有核膜、染色质、核仁等结构的细胞肯定是真核细胞;核孔不仅可实现核质之间的物质交换,还可实现信息交流。染色质的化学成分应包括DNA和蛋白质等,不同于原核细胞的裸露的拟核DNA分子。【答案】DD.图示中1为染色质,该结构与原核细胞中拟核的化学本质相同,均为DNA分子3.(基础再现)在核膜和细胞膜
17、的结构和功能中,核膜独有的是()A.物质交换的功能B.信息交流的功能C.双层膜结构D.附有大量的多种酶,有利于各种化学反应的顺利进行的顺利进行”是细胞膜和核膜均具有或能体现的。细胞膜为单层膜结构,核膜为双层膜结构。【答案】C【思路剖析】“物质交换的功能”、“信息交流的功能”、“附有大量的多种酶,有利于各种化学反应4.(高度提升)大量事实表明,在蛋白质合成旺盛的细胞中常有较大的核仁。这可支持下列哪种说法()A.细胞中的蛋白质主要是由核仁合成的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.DNA的转录与翻译通常发生在核仁中关,故蛋白质合成旺盛的细胞中常有较大的核
18、仁,故B项正确;原核细胞无核仁,但可以合成蛋白质,故C项错误;DNA的转录主要发生在细胞核中,而不是在核仁中,翻译过程发生在细胞质中,故D项错误。【答案】B【思路剖析】细胞中蛋白质的合成场所是核糖体,故A项错误;核仁与某种RNA的合成和核糖体的形成有5.(高度提升)下列有关细胞核的叙述,不正确的是()A.核孔是核质之间频繁的物质交换和信息交流的通道B.细胞核不仅是遗传信息库,也是细胞代谢与遗传的控制中心C.在细胞周期中,当染色质成为染色体时,核膜、核仁逐渐消失D.在细胞衰老时,细胞核变小,核膜内折,染色质收缩,染色加深【思路剖析】RNA和酶等大分子可通过核孔,故A项正确;细胞核是遗传物质DNA
19、贮存和复制的场所,故细胞核不仅是遗传信息库,也是细胞代谢与遗传的控制中心,故B项正确;在有丝分裂的前期,染色质成为染色体时,核膜、核仁逐渐消失,故C项正确;细胞衰老时细胞核体积是变大的,故D项错误。【答案】D6.(视角拓展)如图,用动物受精卵做下列三个实验,关于该实验的说法中不正确的是()A.提取受精卵的核单独培养不久就退化消失,说明细胞核离开细胞质则不能生存B.把去掉核的细胞单独培养不久消失,说明细胞质离开细胞核则不能生存C.该实验说明只要保持细胞核的完整性,细胞就能正常地进行生命活动D.细胞核是细胞代谢的控制中心【思路剖析】细胞完成正常生命活动的前提条件是细胞结构的完整性。细胞核和细胞质之
20、间是相互依存的关系,即细胞核和细胞质相互分离之后则不能生存。但是,细胞核和细胞质在细胞的代谢过程中发挥的作用是不同的,细胞核是细胞代谢的控制中心,细胞质是细胞代谢的主要场所。【答案】C7.(高度提升)阅读材料:分别将已分裂10次和分裂30次的成纤维细胞的细胞核互换,重组成的“老核新质”和“新核老质”细胞能分别再分裂20次和40次。鸟类红细胞有核,但不能复制和转录。癌细胞核很活跃,既能复制也能转录。现将鸟的红细胞核移入去核的癌细胞中,鸟的红细胞核开始复制和转录。以上实验不能说明()A.细胞分裂次数是由细胞核中物质决定的B.细胞质中存在影响细胞分裂的物质C.细胞分裂是由细胞核和细胞质共同控制的D.
21、只要有适当的细胞质,细胞核就能表现出全能性【思路剖析】由题可知,细胞分裂与细胞质和细胞核的关系密切,但并没有体现出这些细胞能分化成完整个体,所以不能说明只要有适当的细胞质,细胞核就能表现出全能性。【答案】D8.(能力综合)下列选项中,不能体现细胞的结构与功能相适应的是()A.代谢旺盛的细胞中核孔数目相对较多B.变形虫的伸缩泡能增加膜表面积与体积比,提高物质交换效率C.草履虫出现两个细胞核,保证了正常的核质比,有利于生命活动正常进行D.控制细胞器进行物质合成的基因,主要是通过核孔从细胞核到达细胞质的【思路剖析】细胞核内DNA上的基因不能从细胞核中游离出来,只有mRNA才能通过核孔进入细胞质。代谢
22、旺盛的细胞中细胞核与细胞质之间物质交换和信息交流频繁,核孔数目多。变形虫的伸缩泡是一种膜结构,可以扩大膜面积,从而使膜面积与体积之比大大增加,提高了细胞与外界进行物质交换的效率。核质比是指一个细胞的核与细胞质在量(容积或体积)上的比例,一般来说,细胞核不会随细胞的体积增大而增大,因此,细胞体积增大,细胞核的“负担”就会相应增大,有些生物会通过增多细胞核的数目来维持正常的核质比,从而使生命活动正常进行。【答案】D9.(基础再现,15分)下图为真核细胞的部分结构示意图,请据图分析回答下列问题:二、非选择题(本题共4小题,共52分)(2)细胞中大分子物质进出细胞核的通道是。(3)核膜由层膜组成,其层
23、膜与膜相连,从而加强了细胞核与细胞质在生命活动过程中的联系。(4)细胞核的功能是,是细胞的控制中心,在细胞的各项生命活动中起着决定性的作用。(5)与某种RNA合成及核糖体的形成有关的结构是(1)此图是细胞亚显微结构示意图,判断的理由是。(6)图中2的主要成分是,可用来鉴定。(7)机体受病原体刺激后,免疫系统会产生相应抗体。在细胞内转录出mRNA,mRNA通过进入细胞质,在细胞质内的核糖体上合成抗体蛋白。【思路剖析】本题考查真核细胞的结构与功能。因图示的真核细胞中有7中心体,故该细胞可能是动物细胞也可能是低等植物细胞。核膜是双层膜,其外层核膜与内质网膜相连,核膜上的6核孔是某些大分子物质的运输通
24、道。4核仁与某种RNA合成及核糖体的形成有关。图中2指的是染色质,其主要成分为DNA和蛋白质,可用双缩脲试剂检测其中的蛋白质成分,用甲基绿检测其中的DNA。B细胞受抗原刺激后增殖分化为浆(效应B)细胞,其中的抗体蛋白基因转录出mRNA,通过核孔进入细胞质中,与细胞质中的核糖体结合翻译产生抗体蛋白。【答案】(1)动物或低等植物有中心体(2)6核孔(3)两外8内质网(4)遗传信息库遗传和代谢(5)4核仁(6)蛋白质和DNA双缩脲试剂、甲基绿(7)浆(效应B)抗体蛋白基因核孔10.(视角拓展,11分)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:(在中填标号,上填相应的名称)(1)只有在细胞
25、中,使用显微镜可以看到此图所表示的结构。(2)在有丝分裂过程中可在某时期转化为形式,它主要由在细胞质中翻译形成的物质以及一起组成,前者是通过进入细胞核的。(3)图中可见和相连通,使细胞质和核内物质的联系更为紧密。(4)以下各种细胞中具有该结构的是。A.炭疽杆菌B.蓝藻C.SARS病毒D.草履虫【思路剖析】图示中1表示与细胞核核膜直接相连的内质网膜,2为核孔,3为染色质,4为核仁,5为核膜,只有真核细胞才具有图中所示的细胞核。若能显示染色质、核膜、内质网膜等结构,应为电子显微镜下的亚显微结构。【答案】(1)真核电子(2)3染色质染色体DNA2核孔(3)1内质网膜5核膜(4)D11.(高度提升,1
26、3分)为了研究细胞核的作用,一位生物学家研究了100个细胞,他把每个细胞都分成含有细胞核和不含细胞核两个部分,然后把这些细胞放在同样的条件下培养,结果如下:时间(天)123456细胞无核部分的存活个数816220000细胞有核部分的存活个数797877746765(1)此实验可用以说明细胞核的什么功能?。简要描述细胞核发挥该功能的主要途径:。(2)有核部分在30天内仍有21%35%的细胞死亡率,其原因是;。(3)细胞核的作用既然如此重要,那么你能对人的成熟红细胞没有细胞核提供一种合理的解释吗?。【思路剖析】(1)细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心,表中数据显示,细胞核的有无与细胞存活有关,故可确
27、定该实验说明细胞核具有控制细胞代谢的功能。核中DNA转录形成mRNA通过核孔进入细胞质中与核糖体结合,以mRNA为模板翻译产生蛋白质,从而影响细胞的代谢。(2)可能由于分割为有核和无核部分的操作时部分细胞损伤,或者因细胞的正常衰老和凋亡,导致有核部分在30天内仍有21%35%的细胞死亡。(3)红细胞中血红蛋白具有运输氧气的功能,人的成熟红细胞无细胞核,可以为运输氧气的血红蛋白提供必要空间。【答案】(1)控制代谢通过转录产生mRNA,指导有关结构蛋白或酶蛋白的合成,进而控制细胞代谢(2)实验操作使部分细胞损伤,进而导致其中一些细胞死亡部分细胞正常衰老、凋亡(3)为红细胞中大量的血红蛋白提供必要的
28、空间,以加强血红蛋白对氧气的运输(或红细胞在形成时,其代谢程序已由有核的造血干细胞确定)12.(能力综合,13分)伞藻是一类大型的单细胞海生绿藻,细胞核位于基部的假根内,成熟后伞藻的顶部长出一个伞帽,伞帽的形状因伞藻的种类不同而异,生物学上常用它来研究细胞的有关功能。下图为伞藻的嫁接和核移植实验示意图。(1)伞藻嫁接实验的结果可以说明:。(2)在研究过程中已经做了伞藻的伞柄与假根的嫁接实验,还有必要再做核移植实验吗?,说出你的理由:。(3)根据所学知识,请你推测并简述伞藻的细胞质在伞帽形成过程中的作用:。(4)指出伞藻作为研究细胞有关功能的实验材料有什么好处(要求写出两点):。【思路剖析】本题
29、考查细胞核与生物性状间的关系,意在考查考生的实验分析与推理能力。(1)嫁接实验的结果显示伞帽的形状取决于含有细胞核的假根,故可以说明伞帽的形态可能由细胞核决定。(2)因假根中除细胞核外也含有一定量的细胞质,故需排除细胞质对结果的影响,所以有必要再做核移植实验。(3)细胞代谢的控制中心是细胞核,但细胞代谢的主要场所是细胞质,即伞帽的各组成物质是在细胞质中合成的。(4)伞藻是大型的单细胞生物,便于进行嫁接和核移植操作;伞帽的形态差异明显,便于观察;不同伞藻间嫁接容易成功等。【答案】(1)伞帽的形态可能由细胞核决定(伞帽的形态与细胞核有关)(2)有必要因为嫁接后的细胞中,有部分细胞质来自伞柄,部分细胞质来自假根,故不能确定伞帽的形成是由细胞核决定的(3)组成伞帽的各种物质是在细胞质中通过多种代谢途径产生的(4)伞藻是大型单细胞生物;伞藻的伞帽形态差异明显;不同伞藻间容易嫁接(答出其中两点即可,其他合理答案亦可)
