高中生物(新教材)《细胞核的结构和功能》导学案+课后练习题

第3

节细胞核的结构和功能

学习目标核心素养

1.结合细胞核的结构模式图，明确细胞核的结构及各部分的功能。

2．认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。1.生命观念：运用结构与功能相统一的观点，认识细胞核的结构与功能。2．科学思维：通过尝试制作真核细胞的细胞结构，掌握模型建构方法。

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。

知识点一细胞核的功能

1．分布：除了高等植物□01成熟的筛管细胞和哺乳动物□02成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。

2．细胞核功能的实验探究

(1)实验一：黑白美西螈核移植实验

实验结论：美西螈皮肤颜色是由□03细胞核控制的，证明细胞核是遗传的控制中心。

(2)实验二：蝾螈受精卵横缢实验

①实验现象：受精卵横缢后A部分□04无细胞核，□05停止分裂；B部分□06有细胞核，□07能分裂。从B部分向A部分挤入一个细胞核后，A部分有细胞核，细胞会□08开始分裂，但会□09发育得慢一些。

②实验结果：□10细胞核控制着细胞的分裂、分化。

③实验结论：证明了细胞核是生命活动的控制中心。

(3)实验三：变形虫切割实验

①实验现象：A结果：□11不能摄食，对外界刺激不再发生反应，电镜下可以观察到退化的高尔基体和内质网等；,

B结果：□12正常摄食、对刺激仍有反应，失去的伸缩泡可以再生，还能生长和分裂；

C结果：□13与A结果相同；

D结果：□14生命活动恢复。

②实验结果：变形虫的摄食、应激性及生长和分裂等各项生命活动都离不开

□15细胞核。

③实验结论：□16细胞核是细胞生命活动的□17控制中心。

(4)实验四：伞藻嫁接、核移植实验

实验结论：伞藻“帽”的形状由□18细胞核控制，证明了细胞核是遗传的控制中心。

3．结论

细胞核控制着细胞的□19代谢和□20遗传。

易漏边角(课本P58)

生物科技进展

1．2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴在我国诞生，这两只克隆猴名字叫“中中”和“华华”，寓“中华”之意。

2．实现克隆猴主要有三个难点需要攻克。

(1)卵母细胞的□21核遗传物质区域不易识别，去掉猴□22卵母细胞核遗传物质的难度很大。

(2)□23卵母细胞“唤醒”时机难把握。

(3)体细胞克隆胚胎的□24发育成功率低。

3．虽然从原理和技术层面看，克隆人是能够做到的，但是，克隆人会带来严

重的□25社会和伦理问题，因此，我国政府明确禁止克隆人，我国科学家也坚决

反对克隆人。

问题思考实验三还能说明什么？为证明这一结论还需要补充什么实验？

提示：细胞只有保持结构的完整性，才能完成正常的生命活动。还需补充去掉细胞质后的细胞核，观察是否能独立生存，不能则也说明细胞保持完整才能完成正常的生命活动。

问题思考伞藻实验中为什么要设计伞藻核移植实验？

提示：伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的影响，是对嫁接实验的有效补充。

问题思考细胞核是细胞代谢的中心吗？

提示：不是。细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞质基质是细胞代谢的主要场所。

题型一细胞核功能的实验探究

[例1]细胞核具有什么功能？科学家通过如图实验进行探究：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部分开始分裂、分化，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、b两部分细胞形成对照

C．实验②中a部分的操作与实验①中a部分形成对照

D．实验说明细胞质与细胞的分裂、分化关系密切

解题分析在实验①中有细胞核的一部分能正常分裂、分化，而没有细胞核的部分不能分裂、分化，所以经对照后说明细胞核与细胞分裂、分化密切相关，A正确，D错误；在实验①中a、b两部分细胞形成对照，B正确；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，C正确。

答案 D

[例2]以动物受精卵为实验材料进行以下实验，有关下图中的分析正确的是()

A．实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性

B．实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性

C．实验①说明了细胞核对细胞质的重要性，实验②说明了细胞质对细胞核的重要性

D．该实验结果可以说明细胞是最基本的生命系统

解题分析将实验结果与实验的自变量联系起来下结论：实验①和实验③说明的是细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性；实验②和实验③说明的是细胞核的重要性。

答案 D

技法提升

用对照的观点分析实验

首先确认实验的自变量和因变量。如例1中自变量为细胞核的有无，因变量为蝾螈的发育状况。

其次由因找果，分析实验自变量与因变量间的逻辑关系，得出正确结论。如例1中无核部分停止分裂，有核部分能继续分裂，说明细胞只有保持完整性才能完成正常的生命活动。

知识点二细胞核的结构

1．结构

(1)核膜

①结构：□05双层膜(外膜和内膜)。

②功能：把□06核内物质与□07细胞质分开。

(2)核孔

①位置：位于核膜上。

②功能：实现□08核质之间频繁的□09物质交换和□10信息交流。

(3)核仁

功能：与□11某种RNA的合成以及□12核糖体的形成有关。

(4)染色质

①组成：主要由□13DNA和蛋白质组成。

②功能：染色质是□14DNA的载体，DNA是□15遗传信息的载体。

③形态：极细的丝状物。

④特点：易被□16碱性染料染成深色。

高度螺旋化、缩短变粗(细胞分裂时)

⑤与染色体关系：a.染色质

染色

解螺旋、成为细丝状(细胞分裂结束)

体；b.染色质和染色体是□17同一物质在细胞□18不同时期的两种存在状态。

2．细胞是一个统一的整体

(1)细胞作为基本的□19生命系统，其结构复杂而精巧。

(2)各组分之间分工合作成为一个整体，使生命活动能够在变化的环境中□20自我调控、□21高度有序地进行。

(3)细胞既是生物体□22结构的基本单位，也是生物体□23代谢和□24遗传的基本单位。

延伸拓展(1)细胞核的外膜与内质网相连，附着有许多核糖体。

(2)是选择透过性膜。

问题思考细胞中核糖体的形成都与核仁有关吗？

提示：不一定，原核细胞有核糖体无核仁。

问题思考RNA、蛋白质等大分子物质进出细胞核时穿过几层磷脂分子？

提示：0。

题型二细胞核结构的考查

[例3]观察如图所示的模式图，相关说法不正确的是()

A．图中3为核仁，代谢旺盛的细胞中核仁较大

B．图中2为核孔，通过该结构不仅可以实现核质之间频繁的物质交换，还可以实现信息交流

C．图中4为核膜，它是一种双层生物膜，具有选择透过性，可将核内物质与细胞质分开

D．图中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

解题分析图中3是核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，代谢旺盛的细胞中核糖体多，所以核仁较大，A正确；图中2是核孔，可实现核质之间的物质交换和信息交流，B正确；图中4是核膜，为双层膜，把核内物质与细胞质分开，具有选择透过性，C正确；图中1是染色质，其主要成分是DNA 和蛋白质，而原核细胞中拟核只有环状DNA分子，无蛋白质，D错误。

答案 D

题后归纳

(1)不是所有物质进出都要通过核孔，核孔是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道，小分子物质可通过核膜进出细胞核。

(2)核膜和核孔都具有选择透过性，核孔虽然可以允许大分子物质通过，但仍然具有选择性，如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质中。

(3)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中，核孔数量多，核仁较大。

(4)核仁不是遗传物质的储存场所，细胞核中的遗传物质分布在染色体(染色质)上。

(5)有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中有多个细胞核。有些真核细胞不具有细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞。

知识点三模型建构

1．概念：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种□01简化的概括性的描述。

3．举例：沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型就是□04物理模型，它形象而概括地反映了DNA分子结构的共同特征。,

4.探究·实践：尝试制作真核细胞的三维结构模型。

(1)目的要求

①尝试制作真核细胞的三维结构模型。

②体验建构模型的过程。

(2)材料用具：根据模型种类选取材料用具。

(3)建立模型

确定制作模型的种类、规格

↓

确定使用的材料用具

↓

确定制作模型的实施过程和具体分工

↓

完成模型的制作

↓

检查、修补存在的缺陷

(4)表达和交流：对各小组模型进行评价。

延伸拓展电镜下拍出的细胞亚显微结构的照片是真实的，不是物理模型。

题型三模型建构相关知识的考查

[例4]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对象的特征

D．以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征

解题分析概念模型通过抽象的形式来表达认识对象的特征，A错误；概念模型把事物的共同特点抽出来加以描述，B错误；数学模型用空间形式与数量关系来描述认识对象的特征，C错误；物理模型以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，D正确。

答案 D

1．科学家用显微技术除去变形虫的细胞核，其新陈代谢减弱，运动停止；重新植入细胞核后，发现其生命活动又能恢复。这说明了细胞核是() A．细胞代谢的主要场所

B．遗传物质的储存和复制场所

C．细胞遗传特性的控制中心

D．细胞生命活动的控制中心

答案 D

解析新陈代谢是生命活动的基础。科学家用显微技术除去变形虫的细胞核，其新陈代谢减弱，运动停止；重新植入细胞核后，发现其生命活动又能恢复，据此说明细胞核是细胞生命活动的控制中心，D正确。

2．下列关于染色质的叙述中，不正确的是()

A．容易被碱性染料染色

B．主要成分是DNA和蛋白质

C．是细胞核中极细的丝状物

D．是核仁和核膜的主要构成物质

答案 D

解析染色质是极细的丝状物，容易被碱性染料染成深色，主要由DNA和蛋白质组成，A、B、C正确；染色质与核膜、核仁等共同构成细胞核，D错误。

3．如图为再生能力很强的原生动物喇叭虫，把它切成①②③三截，推测能再生成喇叭虫的是()

A．①②③B．①

C．②D．③

答案 C

解析细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，是细胞生命活动的控制中心，因此只有含细胞核的一截(②)才能再生出喇叭虫。

4．下列关于细胞核的叙述中，正确的是()

A．细胞核是遗传信息库和遗传的控制中心，不是代谢的控制中心

B．真核细胞的核膜是一种双层生物膜，可将核内物质与细胞质分开

C．大肠杆菌、酵母菌、乳酸菌的核膜上有孔

D．因为鸟类、蛙的成熟的红细胞无细胞核，是制备细胞膜的理想材料

答案 B

解析细胞核是遗传信息库，是遗传和代谢的控制中心，A错误；真核细胞的核膜是双层膜，可将核内物质与细胞质分开，B正确；大肠杆菌和乳酸菌是原核生物，没有核膜和核孔，C错误；鸟类和蛙的成熟红细胞有细胞核和具膜细胞器，不是制备细胞膜的理想材料，D错误。

5．如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，________上填相应名称)

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

(2)[3]________主要由蛋白质以及________组成，是真核生物________的主要载体。

(3)图片中可见[1]________和[]________连通，[]________是大分子物质进出细胞核的通道，从而加强了________和________在生命系统中的联系。

答案(1)真核电子

(2)染色质DNA遗传物质

(3)内质网5核膜2核孔细胞质细胞核

[基础测试]

知识点一细胞核的功能

1.下列细胞结构中，有成形细胞核的是()

A．月季的成熟筛管

B．苹果的成熟叶细胞

C．猪血中成熟的红细胞

D．蓝细菌

答案 B

解析A、C两项细胞中无细胞核，D项属于原核生物，细胞中无以核膜为界限的细胞核。

2．有人利用单细胞真核生物a、b做了如下实验，这个实验最能说明的问题是()

A．控制c性状发生的遗传信息来自细胞核

B．控制d性状发生的遗传信息来自细胞质

C．性状发生是由细胞核和细胞质的遗传信息共同决定的

D．细胞核内的遗传信息控制生物一切性状的发生

答案 A

解析据图示可以看出c、d细胞的性状表现取决于细胞核，而不是取决于细胞质，即细胞核是遗传特性的控制中心。

3．伞藻是一种能进行光合作用的单细胞绿藻，由伞帽、伞柄和假根三部分构成，细胞核在假根内。科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做嫁接和核移植实验(如下图)。下列相关叙述错误的是()

A．图2中移去细胞核的甲伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止

B．图2中③与图1中①的帽形相同，都是菊花形帽

C．图1中①、②的帽形随嫁接的伞柄而改变

D．上述实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关

答案 C

解析细胞核是细胞遗传和代谢活动的控制中心，故移去细胞核的甲伞藻的生命活动逐渐减缓直至停止，A正确；图2中的③与图1中的①的细胞核相同，故两者都是菊花形帽，B正确；图1中①②嫁接的是伞柄(属于细胞的细胞质部分)

故不会引起帽形的改变，C错误；题中嫁接实验及核移植实验可说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关，D正确。

4．从母羊甲的体细胞中取出细胞核，植入到母羊乙去掉细胞核的卵细胞中，融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎，再植入到另一只母羊丙的子宫内，生出的小羊大多数性状()

A．难以预测B．像甲

C．像乙D．像丙

答案 B

解析生物的性状主要是受细胞核控制，细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。出生小羊的细胞核来自于母羊甲，细胞质来自于母羊乙，母羊丙仅为胚胎发育提供营养物质和场所。

5．下列有关细胞核的叙述中，错误的是()

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．细胞核是遗传物质储存和复制的场所

D．细胞核具有双层膜

答案 A

解析新陈代谢的主要场所是细胞质，A错误；细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是细胞代谢和遗传的控制中心，B、C正确；细胞核具有双层膜，D 正确。

知识点二细胞核的结构

6.细胞核由核膜、染色质、核仁、核孔组成，下列有关叙述中，不正确的是()

A．核膜是双层膜，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

答案 D

解析核孔实现了细胞核与细胞质之间的信息交流，而不是细胞间的信息交流，D错误。

7．如图表示细胞核的结构，下列关于细胞核结构的说法，错误的是()

A．蛋白质合成旺盛的细胞中，⑥数量较多，④数量也较多

B．核孔可以允许蛋白质等大分子物质通过

C．③是双层膜，外膜有核糖体

D．②与③的膜成分接近

答案 A

解析蛋白质合成旺盛的细胞，⑥核孔数量较多，但④染色质数量不变。

8．真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关。以下细胞中核孔数目最少的是()

A．胰岛细胞

B．造血干细胞(能增殖分化)

C．浆细胞(能分泌抗体)

D．口腔上皮细胞

答案 D

解析胰岛细胞具有分泌激素的功能，造血干细胞能够增殖、分化为血细胞，浆细胞能够分泌抗体，这三种细胞代谢旺盛，核孔数目较多；口腔上皮细胞是高度分化的体细胞，不能分裂增殖，也不具有分泌功能，代谢不旺盛，因此其核孔数目最少。

9．细胞是一个有机的统一整体，下列叙述与这一观点不相符的是()

A．细胞只有保持完整性，才能正常地完成各项生命活动

B．病毒没有细胞结构，病毒的生命活动只有在宿主的活细胞中才能完成

C．离开细胞的细胞器，如叶绿体和线粒体等也能独立地完成各项生命活动D．和细胞质分离的细胞核不可以独立的完成各项生命活动

答案 C

解析各种细胞结构只有在细胞这个统一整体中，才能完成各自的生命活动，失去了细胞的完整性，都不能独立地完成各自的生命活动，A正确；病毒无细胞结构，必须寄生在活细胞内，依赖于完整的细胞才能完成其生命活动，B正确；离开细胞的细胞器，在适宜的条件下只能完成部分生命活动，不能完成所有的生命活动，C错误；和细胞质分离的细胞核无法独立生存，也不可以独立完成各项生命活动，D正确。

知识点三模型建构

10．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，如图为在北京自然博物馆所展出的细胞模型，它属于()

A．物理模型B．概念模型

C．数学模型D．实物模型

答案 A

解析模型有多种形式，如物理模型、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特征的模型是物理模型。

[能力提升]

11．下列关于细胞核的结构与功能的叙述，不正确的是()

A．染色质主要由RNA和蛋白质组成

B．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

C．蛋白质等大分子物质通过核孔进入细胞质而不能直接通过核膜，体现了核膜具有选择透过性

D．细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心

答案 A

解析染色质主要由DNA和蛋白质组成。

12．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。相关叙述不正确的是()

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

答案 D

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，A正确，D错误；这三种结构中都含有DNA，其中丙是DNA的主要储存场所，DNA位于丙中的①(染色质)中，B正确；线粒体、叶绿体都与能量转换有关，C正确。

13. 如图为细胞核结构模式图，试回答：

(1)图中对核内物质起屏障作用的是[]________，它是由________层膜构成的，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)细胞核行使遗传功能的重要结构是[]________，遗传信息储存在其组分的________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存在的差异：

______________________________________________________________________ __________________。

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

解析图中①②③④分别表示染色质、核仁、核膜和核孔。

(1)对核内物质起屏障作用的是核膜，其由两层膜构成。细胞质中合成的组蛋白等蛋白质是通过核孔进入细胞核的。

14．甲图为细胞核结构模式图，亲核蛋白需通过核孔进入细胞核发挥功能。乙图为非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验。请结合两图回答问题：

(1)甲图中4由________层磷脂分子组成，主要成分还有________等。

(2)细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，这些功能和结构与________(填数字)有关。

(3)从乙图可知亲核蛋白进入细胞核由其________部决定，判断依据是__________________________________________________________。

答案(1)4蛋白质(2)3(3)尾放射性头部不能进入细胞核，放射性尾部能进入细胞核

解析(1)图中4表示核膜，由内外两层生物膜构成，故有4层磷脂分子。构成生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质。

(2)图中3表示染色质，是遗传物质的主要载体；结构1表示核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。

(3)由乙图分析可知，放射性头部不能进入细胞核，放射性尾部能进入细胞核，说明亲核蛋白进入细胞核由尾部决定。

15．为了研究细胞核是否为活细胞进行生命活动所必需的，一位生物学家做了这样的实验。他研究了100个细胞，把每个细胞都分成两部分，一部分含有细胞核，另一部分没有细胞核。所有的细胞都放在一定的条件下培养。他得到下面的实验数据。

(1)从表中数据可以看出，细胞无核部分随着培养天数的增加，死亡个体迅速________，这说明__________________________________________。

(2)试列举细胞有核部分也出现死亡的可能原因：_______________________。

答案(1)增加细胞核对于细胞的生命活动是不可缺少的，没有细胞核，细胞的生命活动就无法进行

(2)实验过程中人为因素对细胞造成了伤害，导致部分细胞死亡