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第3讲细胞核——系统的控制中心【基础自主梳理】一、细胞核的结构1.核膜：双层膜，具有核孔，作用是把核内物质与细胞质分开，使核既保持相对独立，又实现核质之间的物质交换和信息交流。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(1)组成：DNA和蛋白质。(2)功能：其中的DNA是遗传信息的载体。[思考感悟]细胞中只有一个细胞核吗？提示：细胞核的形状和大小因不同细胞而异.通常一个细胞只有一个核,单也有例外:有的肝细胞有双核,骨髓中的破骨细胞有100多个核,而人的红细胞竟然没有一个核(所以它不能分裂)!二、细胞核的功能1.资料分析：（1）黑白两种美西螈实验说明：细胞核控制体色遗传。（2）蝾螈受精卵横缢实验说明：细胞核控制细胞分裂和分化。（3）变形虫切割实验说明：变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制。（4）伞藻嫁接实验说明：伞帽的形状是由细胞核控制的。2.细胞核的功能归纳（1）细胞核是真核细胞内最重要的细胞结构，细胞核控制着细胞的代谢和遗传，是细胞的“控制中心”。（2）是遗传物质储存和复制的主要场所，是遗传信息库。[思考感悟]既然物质可以通过核孔进出细胞核，那么核膜还具有选择透过性吗?提示：具有。通过核孔进出的物质只是某些大分子物质，如蛋白质和mRNA等，离子和小分子物质仍通过跨膜运输进出细胞核，因此，核膜仍具有选择透过性。三、模型建构1.模型：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.描述特点：定性的、定量的、具体实物或其他形象化手段、抽象形式等。3.类型：物理模型、概念模型、数学模型等。[思考感悟]在尝试制作真核细胞的三维结构模型时，首先应该注意的是什么？提示：在设计制作细胞模型时，科学性、准确性应该是第一位的，其次才是模型的美观与否。四、细胞在生命系统中的地位细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧；各组分之间分工合作成为一个整体，使生命活动能在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位。[思考感悟]细胞为什么是最基本的生命系统？提示：因为所有的生命都是以细胞为基础,细胞是所有生命的结构和功能的基本单位.就连没有细胞结构的病毒,也不得不依靠活的细胞来生存.【要点归纳探究】要点一、细胞核功能的研究1.细胞核功能的实验研究实验内容实验方法实验结果得出结论两种美西螈细胞核移植将黑色美西螈胚胎细胞核移植到白色美西螈去核卵细胞中发育成的美西螈都是黑色的美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核控制的横缢蝾螈受精卵用头发横缢蝾螈受精卵，一半有核，一半无核有核的一半能分裂、分化，无核的一半则不能蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的将变形虫切成两半切成的一半有核，一半无核有核部分能生长、分裂、再生，具有应激性，无核部分只能消化已吞噬的食物变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的伞藻嫁接与核移植将两种伞藻的“帽”、柄、假根分开后，相互嫁接与核移植“帽”的形状与具有细胞核的假根部分一致伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的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。(1)细胞核是遗传物质(DNA)储存和复制的场所，DNA携带遗传信息，并通过复制由亲代传给子代，保证了遗传信息的连续性。(2)细胞核控制着物质合成、能量转换和信息交流，使生物体能够进行正常的细胞代谢。DNA可以控制蛋白质的合成，从而决定生物的性状。[特别提醒]凡是无核的细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物和人的成熟的红细胞；人工去核的细胞，一般也不能存活太久。[自主探究1]细胞核是下列哪种生理活动的主要场所()A.蛋白质合成B.有氧呼吸C.DNA贮存和复制D.RNA的复制[答案与解析]C细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，可以完成DNA贮存、复制和转录，蛋白质的合成在核糖体上，有氧呼吸的主要场所是线粒体，RNA复制是病毒特有的现象。要点二、细胞核的结构1.核膜(1)结构：核膜是双层膜，外膜上附有许多核糖体，常与内质网相连；其上有核孔，是核质之间频繁进行物质交换和信息交流的通道；在代谢旺盛的细胞中，核孔的数目较多。(2)化学成分：主要是脂质分子和蛋白质分子。(3)功能：起屏障作用，把核物质与细胞质分隔开；控制细胞核与细胞质之间信息交流和物质交换。2.核仁：(1)结构核仁是真核细胞间期核中最明显的结构，因为它的折光性较强，与细胞的其他结构很容易区分。它通常是单一的或者多个匀质的球形小体。(2)功能参与RNA的合成以及形成核糖体的场所。在有丝分裂过程中，核仁有规律地消失和重建。3.染色质：细胞核中能被碱性染料染成深色的物质，其主要成分是DNA和蛋白质。（1）染色质与染色体的关系如下：(2)染色质和染色体的比较(3)功能：是遗传物质的主要载体。[特别提醒]①能将染色质(染色体)染成深色的染料有龙胆紫、醋酸洋红等碱性染料。②细胞核内的液体叫核液(或核基质)。[自主探究2]蛋白质分子能够通过的结构有A.线粒体膜和叶绿体膜B.细胞膜和液泡膜C.选择透过性膜D.细胞壁和核孔[答案与解析]D蛋白质分子是生物大分子，不能透过各种具有生物活性的膜结构，但能自由通过间隙很大的细胞壁(全透性)和核孔。要点三、细胞是一个统一的整体名称项目染色质染色体同一成分相同主要成分是蛋白质和DNA物质特征相同容易被碱性染料染成深色功能相同是遗传物质的主要载体不同时期分裂间期分裂期两种形态细长的丝状杆状或柱状1.从结构上看：细胞的各个组成部分是相互联系的，如(1)细胞核和细胞质通过核孔可以相连通；(2)核膜、内质网膜、细胞膜等相互连接成完整的生物膜系统；(3)内质网膜、高尔基体膜、细胞膜可以通过囊泡相互转化。2.从功能上看：细胞的不同结构虽具有不同的生理功能，但却是协调合作的，如蛋白质类分泌物的合成和分泌是由核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜等结构协调完成的。3.从调控上看：细胞核是代谢的调控中心。细胞核内的DNA通过控制蛋白质等物质的合成调控细胞内的生命活动。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与相邻细胞进行物质和能量的交换与信息交流。而与外界环境直接接触的细胞要与外界环境进行物质和能量的交换与信息交流。因此，细胞与外界环境之间形成一个统一的整体。5.从细胞核与细胞质的关系看(1)细胞核不能脱离细胞质而独立生存，这是因为细胞核在生命活动中所需的物质和能量均由细胞质提供。(2)无核的细胞质也不能长期生存，这是由细胞核的功能决定的，如哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，其寿命较短，含细胞质少的精子寿命也很短。细胞核与细胞质是相互依存、不可分割的关系，说明细胞只有保持结构的完整性，才能完成各项正常的生命活动。细胞的整体性是几十亿年进化的产物。【特别提示】细胞核和细胞质具有相互依存和相互制约的关系，细胞质为细胞核提供物质和能量，而细胞核控制着细胞的代谢和遗传，即生物的性状主要是由细胞核控制的。[自主探究3]细胞能正常地完成各项生命活动的前提条件是()A.细胞膜的选择透过性B.线粒体的能量转换作用C.细胞保持结构的完整性D.细胞核遗传物质的稳定性[答案与解析]C细胞的各种结构都有非常重要的生理功能，细胞是生命活动的基本单位。但是细胞只有保持结构的完整性，才能正常地完成各项生命活动。【精典考题例析】类型一细胞核的结构和功能【例1】从母羊甲的体细胞中取出细胞核，注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.像丙解析：生物的遗传中细胞核遗传起主要作用。融合细胞的细胞核取自羊甲，则由之分裂、分化发育而成的羊的性状大多数像甲。融合细胞的细胞质取自羊乙，因此，还有少数性状像羊乙。羊丙只是起“借腹生崽”的作用，它的性状与题中所说的小羊的性状无遗传上的关系，但是它的营养状况对小羊的某些性状有影响，这种影响是不遗传的。答案：B[规律总结]①细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。②用克隆技术培养的生物性状与供核生物基本相同。类型二细胞的整体性【例2】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.离开细胞的细胞器如叶绿体和线粒体等不能独立地完成各项生命活动【思路解析】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，离开了细胞的各种细胞器，都不能独立地完成各自的生命活动；病毒不具有细胞结构，但病毒的一切生命活动只有在宿主细胞内才能完成，从这一意义上可以说，细胞是生物体结构和功能的基本单位。【答案】C[规律方法]本题考查细胞结构与功能的统一性。解答本题时，应从细胞结构与功能相适应的观点和细胞整体性的观点去分析。类型三细胞核与细胞质间的关系【例2】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生存。如果去核后三天，再植入一个细胞核，这个变形虫则生活正常(如图所示)。根据上述结果回答：(1)正常细胞中核与质的关系是________________________________________________。(2)无核部分最终死亡的原因是________________________________________________。(3)单独的细胞核不能生存的原因是____________________________________________。(4)如果去核后三天，再植入一个细胞核，这个变形虫则生活正常，该实验与(2)进行对比说明：____________________________________。【解析】该实验充分说明，核质是相互依存的统一整体，细胞是生命活动的基本单位，只有保持细胞的完整性，细胞才能进行正常的新陈代谢。无核部分因失去细胞核的控制和调节作用而不能继续合成蛋白质和酶，导致很快死亡。单独的细胞核缺乏营养物质和能量的供应，而不能正常生存。答案：(1)相互依存的统一整体(2)失去了细胞核的控制和调节作用(3)细胞核失去了细胞质中营养物质和能量的供应(4)细胞只有保持结构的完整性才能正常完成各项生命活动[互动探究](1)由上题图可知，去核后的变形虫仍能生活一段时间，其原因是什么?(2)如果把上题中的第(4)问改为去核后三天，再植入一个草履虫的细胞核，这个变形虫还能生活正常吗?为什么?提示：(1)已合成的蛋白质仍能发挥作用。(2)不能，因为草履虫的细胞核不能控制变形虫的代谢活动。【速效提升训练】一、选择题1.DNA在根尖细胞中主要存在于()①叶绿体②线粒体③细胞核④高尔基体⑤核糖体A.①②③B.②③C.②③④D.③④⑤1.B在植物细胞中存在DNA的结构有细胞核、线粒体和叶绿体，但植物的根尖细胞中没有叶绿体。2.下列叙述中不属于细胞核功能的是()A.是遗传物质储存的主要场所B.是控制生物遗传的中心C.是控制细胞代谢活动的中心D.是细胞物质代谢和能量代谢的主要场所2.D遗传物质主要是DNA，DNA主要分布在细胞核；DNA中特定的碱基序列就代表着遗传信息，而这些信息控制着蛋白质的合成，故细胞核既是控制生物遗传的中心，又是控制细胞代谢活动的中心；细胞的物质代谢和能量代谢主要是在细胞质内进行的，不是细胞核的功能。3.用电子显微镜观察蚕豆的根毛细胞，下列哪组结构不能被观察到()A.高尔基体、核糖体B.液泡、线粒体C.叶绿体、中心体D.内质网、细胞核3.C植物根尖细胞中没有叶绿体，在高等植物细胞中也没有中心体4.细胞能够正常的完成生命活动的前提是()A.细胞膜的选择透过性B.线粒体供能C.细胞核内有遗传物质D.细胞结构的完整性4.D细胞是最基本的生命系统，是生物体结构和功能和基本单位，细胞只有保持结构的完整性，才能正常进行各种生命活