第3节 细胞核的结构和功能
第3节 细胞核的结构和功能 内容标准要求 核心素养对接
学业质量水平 1.简述细胞核的
结构与功能。 2.尝试制作真核
细胞的三维结构
模型。 1.生命观念——结构与功能观：细胞核的结构与其功能相适应。 水平一 2.科学思维——模型与建模：通过制作真核细胞的三维结构模型，掌握模型制作的方法。 水平二 3.科学探究——通过对细胞核功能的实验分
析，掌握对照实验的设置。
水平二
研读教材·梳理探究
细胞核的功能
———————————————知识梳理———————————————
1.细胞核功能探究
(1)变形虫切割培养实验
①用玻璃针将变形虫切成两半
???有核的一半：能继续正常生活无核的一半：死亡 缺乏“核”的控制作用
②若将一个变形虫核去除：
③结论推测：变形虫生长、分裂等生命活动离不开细胞核
(2)伞藻的嫁接实验
①伞藻的结构???a.单（填单或多）细胞海藻
b.由“帽”、柄及假根组成
c.细胞核位于假根部位
②伞藻核移植实验
取伞形藻的核――→移植去核的菊花形藻假根中―→新长出的伞帽为伞形。
③伞藻嫁接实验
将两种伞藻柄与假根“拼接”
新生伞帽形态结构取决于假根(填假根或柄)一方。
④结论推测：伞藻“帽”的形态结构主要取决于细胞中的“核”。
2.细胞核功能
细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。———————————————素养提升———————————————科学探究——细胞核功能的实验探究
分析下列实验并思考相关问题：
实验二：蝾螈受精卵横缢实验
请思考：(1)由实验一可得出什么结论？
提示美西螈皮肤颜色的遗传受细胞核控制。
(2)由实验二可得出什么结论？
提示蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。
[典例1]如图的实验，重复多次，结果相同。该实验可以得出的结论是()
A.伞藻的足对细胞遗传与代谢有控制作用
B.伞藻的细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心
C.真核生物的细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心
D.伞藻的细胞核与细胞质是相互依存的和不可分割的
解析由题图实验结果可知，嫁接后的伞藻，足(内含细胞核)来自哪种伞藻，伞帽的形态就与哪种伞藻相同，由此可知伞藻的足对细胞遗传与代谢有控制作用。答案 A
[变式训练1]汉麦林(Hammerlin)的实验如右图所示，将单细胞的地中海杯状藻先在近核处切断(a)，再在近杯处切断(e)，此中间的茎(b)置于海水中可再生一杯(c)，但将此杯切掉后，不能再生第二个杯(d)；(e)处不能再生出其他部分；(a)处可以再生一完整个体(f)，将其切断后的(g)处，还可再生一完整个体。这个实验可以说明()
①决定杯状藻的藻杯形态发生的遗传信息来自细胞质②决定杯状藻的藻杯形态发生的遗传信息可能来自于细胞核③杯状藻藻杯的形态发生是由细胞核和细胞质的遗传信息共同作用的结果④(b)能再生一杯是因为(b)中含有与藻杯产生有关的物质
A.①②
B.②③
C.②④
D.③④
解析茎(b)中含有细胞质，但不能再生第二杯(d)，而且顶部(e)不能再生出其余部分，说明决定藻杯形态发生的遗传信息不可能来自于细胞质。茎(b)中无细胞核，最终不能再生第二杯(d)，而(a)处可以再生一完整的个体，可推测决定藻杯形态发生的遗传信息可能来自于细胞核。由题目所做实验不能确定杯状藻藻杯的形态发生是细胞核和细胞质共同作用的结果。茎(b)可再生一杯，说明地中海杯状藻中间茎(b)内有与藻杯产生有关的物质。
答案 C
联想质疑
★细胞是一个统一的整体：细胞核是整个细胞的指挥中心，各细胞器在结构上相互联系，在功能上分工合作。
★用胚胎细胞克隆的猴
此实验既有A与B间的相互对照，又有A与A′间的自身前后对照，故得出的实验结论较可靠。
★一个骨骼肌细胞可以有多个细胞核。
细胞核是遗传物质分布的主要场所，除此之外，还有哪些结构中含有遗传物质？提示：线粒体和叶绿体。
细胞核的分布和结构———————————————知识梳理———————————————1.细胞核的分布
除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。
2.细胞核的结构(填图)
3.染色质与染色体
(1)转化：染色
质,（呈细丝状光镜下不能观察到）)高度凝集并螺旋化
解开螺旋
染色体,(光
镜下可见))
(2)功能：染色质中DNA上贮存着遗传信息。
[典例2]下图为细胞核结构模式图，下列有关叙述错误的是()
A.①主要由DNA和蛋白质组成，在细胞分裂不同时期呈现不同状态
B.②是产生核糖体、RNA和合成蛋白质的场所
C.③的主要成分是磷脂和蛋白质
D.蛋白质和RNA等大分子物质通过核孔进出细胞核需要消耗能量
解析①是染色质，主要由DNA和蛋白质组成，在细胞分裂不同时期呈现不同形态；②是核仁，与某种RNA和核糖体的形成有关，但不是合成蛋白质的场所；
③是核膜，其主要成分是磷脂和蛋白质；蛋白质和RNA等大分子物质通过核孔
进出细胞核具有选择性，同时需要消耗能量。
答案 B
[变式训练2]以下关于细胞核的叙述，正确的是()
A.真核生物的所有细胞都至少有一个细胞核
B.细胞核是遗传物质贮存的场所，是细胞代谢的控制中心
C.染色质是细胞核内的重要结构，主要由RNA和蛋白质组成
D.有无核被膜是原核细胞的拟核与真核细胞的细胞核间的唯一区别
解析真核生物的细胞不都有细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，A 错误；细胞核是遗传物质贮存的场所，是细胞代谢的控制中心，B正确；染色质主要由DNA和蛋白质组成，C错误；有无核被膜是原核细胞的拟核与真核细胞的细胞核间的主要区别，D错误。
答案 B
联想质疑
★染色体和染色质是同一种物质在细胞不同时期不同的表现形式。
【易错警示】
(1)核仁不是遗传物质的储存场所。
核仁参与某种RNA的合成以及核糖体的形成，细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上。
(2)误认为核孔的数量和核仁大小是固定的。
核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢活动的强弱有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大。
1.细胞代谢的中心是细胞核吗？
提示：不是。细胞核是细胞代谢的控制中心，不是细胞代谢的中心，细胞代谢的中心是细胞质基质。
2.是否所有物质进出细胞核均需经由“核孔”？
提示：物质进出细胞核并非都通过核孔。
①核孔是蛋白质、RNA等大分子物质进出细胞核的通道。
②小分子物质可通过核膜进出细胞核。
建构模型———————————————知识梳理———————————————模型
(1)概念：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。
(2)类型：物理模型、概念模型、数学模型等。
(3)举例：真核细胞的三维结构模型属于物理模型，直观而概括地反映了真核细胞的结构特点。
[典例3]以下关于物理模型的说法，正确的是()
A.通过抽象的形式来表达认识对象的特征
B.把事物的共同特点抽出来加以描述
C.用空间形式与数量关系来描述认识现象的特征
D.以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征
解析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。答案 D
[变式训练3]如图是细胞的亚显微结构模式图，叙述正确的是()
A.②的成分中主要是胆固醇
B.③具有双层膜结构
C.①的形成与⑦有关
D.⑥是细胞生命活动的调控中心
解析②细胞膜的成分中主要是磷脂和蛋白质，A错误；③液泡具有单层膜结构，B错误；①细胞壁的形成与⑦高尔基体有关，C正确；⑥是核仁，与核糖体的合成有关，细胞核才是代谢的控制中心，D错误。
答案 C
联想质疑
★北京自然博物馆展出的细胞模型
课堂小结
随堂检测
1.哺乳动物成熟的红细胞既不生长也不分裂，变形虫去核后不能存活多久，这些现象说明在细胞的生命活动中，起决定作用的是()
A.细胞核
B.细胞质
C.线粒体
D.核糖体
解析哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，它既不生长也不分裂；没有细胞核的变形虫不能存活太久，这些现象说明细胞核在细胞的生命活动中起决定作用。答案 A
2.下列关于细胞核的叙述，正确的是()
A.核膜是双层膜，外膜常与内质网相连，且附着大量的核糖体
B.不同细胞内，核仁的大小是一定的
C.只有等到细胞停止分裂后，才能观察到染色体
D.各种物质都可通过核孔自由出入细胞核
解析核仁的大小与细胞代谢旺盛程度有关；只有在细胞分裂时，才会出现染色体；核孔也具有一定的选择性，并非任意物质均可通过，如DNA。
答案 A
3.如图为细胞核的结构示意图，以下对该图的叙述，正确的是
()
A.①为核膜，因为有核孔故属于全透性膜
B.②为细胞核，是遗传信息库，也是遗传和代谢的控制中心
C.③为细胞器，其中线粒体含少量DNA
D.④为核孔，可以实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
解析核孔具有控制物质进出的功能，故核膜属于选择透过性膜，A错误；②为核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，B错误；③为染色质，是DNA 的主要载体，C错误；④为核孔，可以实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，D正确。
答案 D
4.对染色质和染色体的叙述错误的是()
A.染色质是细胞核内易被碱性染料染成深色的物质
B.染色质和染色体的主要成分是DNA和蛋白质
C.染色质和染色体的形态结构完全相同
D.染色质或染色体只存在于真核细胞的细胞核中
解析染色质和染色体是同种物质在细胞不同时期的两种存在状态。
答案 C
5.如图所示科学家进行变形虫的切割实验，该实验最能说明()
A.细胞核控制细胞的分裂
B.细胞质控制细胞的遗传
C.细胞核控制细胞的生命活动
D.细胞质控制细胞的分化
解析由题图实验可知，变形虫切割后，含有细胞核的部分能正常生长、摄食，不含有细胞核、只有细胞质的部分不能摄食、也不能生长，这说明细胞核对于控制细胞的生命活动具有重要作用。
答案 C
课时作业
(时间：30分钟)
知识点1细胞核功能的实验探究
1.科学家对甲、乙两种单细胞伞藻的幼体嫁接如图，将甲的伞柄嫁接到乙的假根上，长出了新的伞帽。对这一实验有关叙述最合理的是()
A.该实验证明了细胞核是代谢的控制中心
B.第一次新长出的伞帽与乙的伞帽不完全相同，说明细胞核是遗传的调控中心
C.欲证明细胞核是遗传的调控中心的功能，需同时进行实验，将甲的假根与乙的伞柄嫁接
D.该实验主要证明了细胞核和细胞质有相互依存的关系
解析该实验缺乏对照实验，故结论不可靠，欲证明细胞核功能，需按照C项所
述设计对照实验。
答案 C
2.科学家用显微技术去掉变形虫的细胞核后，发现其新陈代谢减弱、运动停止，当重新移入细胞核后，发现变形虫又能够恢复生命活动。下列选项所述实验结论中，最科学的是()
A.人工去核的细胞，一般不能存活长久
B.细胞核是遗传物质贮存和复制的场所
C.细胞核是细胞遗传特性的控制中心
D.细胞核在细胞生命活动中起决定性作用
解析题干信息描述了细胞核与变形虫新陈代谢的关系，即细胞核对细胞的生命活动起决定性的作用。
答案 D
3.如图是黑白美西螈核移植实验的实验过程。下列相关叙述错误的是()
A.该实验的结论是美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制
B.重组细胞中所有的遗传物质都来自黑色美西螈
C.如果取出的细胞核不与去核的卵细胞重组，则细胞核和去核卵细胞都会很快死亡
D.该实验不能证明细胞核是细胞代谢的控制中心
解析该实验是通过观察美西螈的肤色来探究细胞核的功能的，子代美西螈的肤色与提供细胞核的美西螈相同，所以该实验可说明美西螈的肤色受细胞核的控制，A、D正确；重组细胞中的遗传物质主要分布于细胞核中，且全部来自黑色美西螈，但细胞质中也有遗传物质，其几乎全部来自白色美西螈，B错误；如果细胞没有细胞核，或者细胞核单独存在，则细胞的结构不完整，单独存在的细胞核或去核卵细胞都会很快死亡，C正确。
答案 B
4.细胞核具有什么功能？科学家通过如图所示的实验进行探究：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部分也开始分裂，最后a、b两部分都能发育成胚胎。下列有关叙述中，错误的是()
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中的a部分形成对照
D.实验还能说明细胞只有保持结构的完整性才能完成正常的生命活动
解析实验①中有细胞核的部分(b)能分裂，而没有细胞核的部分(a)不能分裂，实验②中a、b两部分最终都发育成胚胎，所以经对照后说明细胞核与细胞的分裂、分化密切相关，同时也能说明细胞只有保持结构的完整性才能完成正常的生命活动；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，两部分形成对照。
答案 B
知识点2细胞核的结构与功能
5.下列有关细胞核的叙述，正确的是()
A.细胞核是细胞新陈代谢的主要场所
B.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心
C.DNA和RNA主要存在于细胞核中
D.没有细胞核的细胞是不能存活的
解析细胞新陈代谢的主要场所是细胞质基质；没有细胞核的细胞可以短时间存活；DNA主要存在于细胞核中，而RNA主要存在于细胞质中；细胞核不仅是遗传信息库，还是细胞代谢和遗传的控制中心。
答案 B
6.细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。下列有关细胞核的叙述，正确的是()
A.除了哺乳动物成熟的红细胞，真核细胞都有细胞核
B.利用伞藻做验证细胞核功能的实验中，不需要做伞藻核移植实验
C.原核细胞除拟核没有核膜外，其他结构与真核细胞没有差别
D.核膜上的核孔是某些大分子物质出入的通道，具有一定的选择性
解析哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞等都没有细胞核；利用伞藻做验证细胞核功能的实验中，需要做伞藻核移植实验；原核细胞的拟核没有核膜，细胞质中只有核糖体一种细胞器。
答案 D
7.细胞核是由核膜、染色质、核仁、核孔组成的，下列有关叙述中，错误的是()
A.核膜是双层膜结构，能把核内物质与细胞质分开
B.染色质主要由DNA和蛋白质组成
C.核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
D.核孔实现了细胞间的信息交流
解析核孔是细胞质与细胞核进行物质交换的通道，实现了核质之间的物质交换，但并不能实现细胞间的信息交流，细胞间的信息交流应是不同细胞之间的关系。答案 D
8.如图表示细胞核的结构，下列关于细胞核的结构说法错误的
是()
A.③能够将核内物质与细胞质分开
B.⑤与某种RNA的合成及核糖体的形成有关
C.蛋白质合成旺盛的细胞中，⑥数量较多，④数目较多
D.RNA主要是通过⑥从细胞核到达细胞质的
解析①～⑥分别表示核糖体、内质网、核膜、染色质、核仁和核孔。核膜能够将细胞核内的物质与细胞质分隔开来。核仁与某种RNA的合成及核糖体的形成有关。蛋白质合成越旺盛，核孔数量越多，但染色质的数目不变。
答案 C
9.下图中甲、乙、丙表示真核细胞中的三个双层膜结构，①和②表示丙的两个组成部分，相关叙述错误的是()
A.只有丙的膜上有允许大分子物质通过的小孔
B.甲、乙、丙中都含有DNA，其中丙的DNA存在于①中
C.甲和乙都与能量转换有关
D.②可以经过膜上的小孔出入丙
解析甲表示线粒体，乙表示叶绿体，丙表示细胞核，这三种双层膜结构中，只有丙的膜上有允许大分子物质通过的小孔(即核孔)，但②(核仁)不能通过核孔出入细胞核。这三种结构中都含有DNA，其中丙是DNA的主要储存场所，丙中的DNA位于①(染色质)中。
答案 D
10.细胞的结构和功能是相适应的，下列叙述正确的是()
A.蛋白质合成旺盛的细胞中，其核仁较大，染色体数目较多
B.细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使多种化学反应同时进行，而互不干扰
C.功能越复杂的细胞膜，所含磷脂数量越多
D.核膜上的核孔是DNA和蛋白质等物质进出细胞核的通道
解析蛋白质合成旺盛的细胞中，其核仁较大，但染色体数目没有变化；细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使多种化学反应同时进行而互不干扰；功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多；核膜上的核孔是某些大分子物质选择进出的通道，但DNA分子不能进出细胞核。
答案 B
11.科学家在1958年对蝾螈卵细胞的染色体分析时发现，用DNA 酶能破坏染色体的长度，即破坏染色体的完整性，使它断成碎片。若改用蛋白酶，则不能破坏染色体的长度。以上事实可以说明()
A.染色体的基本结构由蛋白质组成
B.染色体的基本结构由DNA 组成
C.染色体由DNA 和蛋白质组成
D.染色体中的DNA 和蛋白质镶嵌排列
解析染色体主要是由DNA 和蛋白质组成，从题述实验可知，用DNA 酶可分解DNA，会破坏染色体的完整性，故可推测出其基本结构应由DNA 组成。
答案 B
12.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。
关于模型的叙述，错误的是()
A.模型要体现事物的本质和规律性的联系
B.DNA的双螺旋结构模型是物理模型
C.实物模型的制作要首先考虑是否美观
D.数学模型可以用特定的公式、图表等表示
解析在设计并制作模型时，科学性、准确性是第一位的，其次才是模型的美观与否。
答案 C
13.右图为细胞核结构模
式图，据图回答问题：
(1)图中对核内物质起屏障作用的是[]________，它是由________层膜构成的，在细胞质中合成的组蛋白等蛋白质是通过其上的[]________进入细胞核的。(2)细胞核中行使遗传功能的重要结构是[]________，遗传信息主要储存在其组分的________上。
(3)结构[②]________的功能是___________________________________________。
(4)简要指出原核细胞的拟核与图中细胞核在结构上的差异：__________________ ___________________________________________________________________。解析细胞核由核膜(其上有核孔)、染色质、核仁等组成，染色质由DNA和蛋白质组成。原核细胞没有以核膜为界限的细胞核，只有拟核，DNA是裸露的。
答案(1)[③]核膜两[④]核孔
(2)[①]染色质DNA
(3)核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
(4)原核细胞的拟核无核膜、核孔、核仁、染色质等结构，其DNA是裸露的14.以动物受精卵为实验材料进行以下实验，请分析并回答相关问题：
实验处理实验结果
受精卵
①(去质留核) A
②(去核留质) B
③(质核重组) C
(1)预测三种情况下细胞的代谢情况，若用“能生活”或“不能生活”来概括，则属于“能生活”的是________________(填表中的字母)。
(2)设置哪两个组进行对比实验，能说明细胞质对细胞核的重要性？____________(填表中的序号)。
(3)细胞核在整个细胞中的地位可阐述为：细胞核是____________库，是细胞____________的控制中心。
解析(1)受精卵的发育需要细胞质为其提供营养物质，没有细胞质只有细胞核，受精卵不能发育导致死亡；细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，没有细胞核只有细胞质，受精卵不能发育而死亡；由细胞核和细胞质重组形成的重组细胞能生活。
(2)①组实验和③组实验的自变量是有无细胞质，有细胞质，细胞能存活，没有细胞质，细胞不能存活，这说明细胞质对细胞核的重要性，细胞质为细胞核的生理活动提供了蛋白质、酶和核苷酸等物质，没有细胞质提供的这些物质，细胞核内的生理活动将无法进行。
(3)细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
答案(1)C(2)①与③(3)遗传信息代谢和遗传
15.下图表示非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验，据图回答问题：
(1)上述实验所用的方法为________________。
(2)只有在________细胞中才能观察到图中结构。
(3)代谢旺盛的细胞，核膜上________数目多，它们的作用是________________ __________________________________________________________________。(4)从图中可知亲核蛋白进入细胞核由其________部决定。
(5)人们已经通过化学实验证明了细胞膜中含有磷脂分子。现在请你设计一个实验验证细胞核核膜中含有蛋白质成分。
①实验课题：________________________________________________________。
②实验目的：利用化学试剂检测细胞核核膜中的蛋白质成分。
③实验原理：蛋白质与双缩脲试剂反应呈现紫色。
④实验材料：细胞核核膜样液、蒸馏水、洁净试管、滴管、双缩脲试剂等。
⑤实验步骤：
第一步：取洁净的试管2支，编号为甲、乙。
第二步：向甲试管中滴加2 mL细胞核核膜样液，__________________________ ___________________________________________________________________。第三步：向甲、乙两试管中各滴加等量的双缩脲试剂，振荡摇匀，观察颜色变化。
⑥观察实验现象得出相应结论。
解析(1)根据放射性的位置来判断物质的移动，所以实验所用方法为同位素标记法。(2)真核生物含有细胞核，而原核生物不含有细胞核。(3)核孔是核质之间物质交换和信息交流的通道，代谢越旺盛，物质进出等越频繁，所需核孔越多。(4)通过对照，说明尾部决定亲核蛋白进入细胞核。(5)根据实验目的来确定实验课题，实验是依据蛋白质与双缩脲试剂的颜色反应来判断蛋白质的存在与否；用加蒸馏水的试管作为颜色对照。
答案(1)同位素标记法(2)真核
(3)核孔实现核质之间的物质交换和信息交流
(4)尾(5)①验证细胞核核膜中含有蛋白质成分
⑤向乙试管中滴加2 mL蒸馏水