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第3课时细胞核细胞的生物膜系统学习目标核心素养1.阐明遗传信息主要储存在细胞核中。2．举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动。1.通过对“细胞核的形态结构与功能”的学习，深化结构与功能观。2．通过对“细胞的生物膜系统中各膜结构之间的紧密联系，功能上既有明确分工，又协调配合”的学习，深化结构与功能观，同时理解生物体部分与整体的统一性。3．采用“模型与建构”的方法，制作真核细胞亚显微结构模型。4．采用科学探究的方法分析“伞藻嫁接实验”，探究细胞核的功能。一、细胞核1．结构2．分布、形态和大小(1)分布①除成熟的哺乳动物红细胞和植物成熟的筛管外，真核细胞都有细胞核。②一般来说，一个细胞只有一个细胞核，有的有多个细胞核。(2)形态：呈球形，也有椭球形、扁平形和不规则的形态。(3)大小：约为细胞体积的5%～10%。3．功能储存遗传物质DNA的主要场所，控制着细胞的遗传和代谢。4．观察DNA和RNA在细胞中的分布DNARNA染色剂甲基绿吡罗红颜色反应绿色红色分布(主要)细胞核细胞质5.制作真核细胞亚显微结构模型(1)模型模拟的是被研究事物(原型)的结构形态或运动形态，是原型的某个表征和体现，也是原型的抽象和概括。常见的模型包括物理模型、概念模型和数学模型等。(2)物理模型就是根据相似原理，把真实事物按比例放大或缩小制成的模型，它可以模拟真实事物的某些功能和性质。我们制作的细胞结构模型就是物理模型。二、生物膜系统1．概念理解(1)存在：真核细胞中。(2)组成：细胞膜、核膜以及细胞器膜。(3)特点：在组成成分和结构上是相似的。2．结构间联系示例(1)直接联系：(2)间接联系：内质网――→出芽囊泡―→高尔基体――→突起小泡―→细胞膜。3．功能联系示例——分泌蛋白的合成和分泌(1)合成场所：附着在内质网上的核糖体。(2)初步加工场所：内质网。(3)进一步加工、修饰场所：高尔基体。(4)提供能量的细胞器：线粒体。4．功能总结(1)生物膜系统把细胞与外界环境分隔开，使细胞具有相对稳定的内部环境。(2)生物膜系统上附着了多种多样的酶，使各种化学反应得以有序而高效地进行。(3)在细胞与外部环境之间的物质运输、能量转换和信息传递方面，生物膜系统也发挥着重要作用。1．无核细胞能生长，但不能分裂；人工去核的细胞一般不能存活太久。()2．细胞核是细胞代谢的中心，是遗传物质储存和复制的主要场所。()3．核孔是DNA、RNA和某些蛋白质等大分子物质运输的通道。()4．蛋白质合成旺盛的细胞中常有较大的核仁。()5．生物膜系统指生物体内的所有膜结构。()6．原核生物、病毒无生物膜系统。()[答案]1.×提示：无核细胞既不能生长，也不能分裂，如哺乳动物和人的成熟红细胞(植物的筛管细胞)；人工去核的细胞一般不能存活太久。2．×提示：细胞核是细胞代谢的控制中心，但不是细胞代谢的中心，细胞代谢的主要场所是细胞质。3．×提示：核孔是RNA和某些蛋白质等大分子物质运输的通道，但遗传物质DNA不能通过核孔进出细胞核。4．√5．×提示：生物膜是细胞器膜、细胞膜和核膜等膜结构的统称，不是生物体所有的膜结构的统称。6．√细胞核的结构和功能[问题探究]资料：科学家用黑白两种美西螈(一种两栖动物)做实验，将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核取出来，移植到白色美西螈的去核卵细胞中。植入核的卵细胞发育成的美西螈全部是黑色的。该资料说明美西螈皮肤的颜色是由细胞核还是由细胞质控制的？结合初中学过的有关多利羊产生过程的知识，你认为生物体性状的遗传主要是由细胞核还是由细胞质控制的？为什么？提示：美西螈皮肤的颜色是由细胞核控制的。生物体性状的遗传主要是由细胞核控制，因为细胞核中有DNA，DNA是遗传物质。DNA上有许多基因，通过指导蛋白质的合成，控制生物体的性状。[讲解归纳]1．核膜与核孔(1)核膜a.膜结构：双层膜，由内、外两层膜构成，其上分布有核孔b.与其他膜结构的联系：外膜与内质网膜相连接，其上有核糖体附着(2)核孔a.数量特点：代谢旺盛的细胞中物质交换和信息交流量大，所以核孔数目多b.结构与功能的联系：细胞核和细胞质之间物质交换的通道，蛋白质和RNA等大分子物质可有选择地通过核孔，离子和小分子物质则通过核膜进出细胞核2．核仁的作用及特点核仁与核糖体的形成有关，在蛋白质合成旺盛的细胞中，需要的核糖体数目多，核仁的体积大。3．染色质与染色体的关系染色质染色体存在时间分裂间期分裂期形态细长的丝状高度螺旋化成分主要是DNA和蛋白质特性易被碱性染料染成深色功能遗传物质的主要载体关系同一种物质在不同时期的两种存在状态，转化关系为：染色质高度螺旋化，变短，变粗解螺旋，成为丝状染色体特别提醒：细胞核结构的四点认识(1)并不是所有物质都能通过核孔，如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。(2)大分子物质是通过核孔进出细胞核的，所以穿过膜的层数为0层。(3)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。(4)染色体和染色质只是形态不同，成分完全相同。4．伞藻嫁接实验分析(1)对照组甲乙甲伞藻：伞形帽，乙伞藻：菊花形帽甲剪去伞形帽→培养柄和假根→重新长出伞形帽乙剪去菊花形帽→培养柄和假根→重新长出菊花形帽(2)实验组甲的假根＋乙的柄→移接体→长出甲的伞形帽(3)结果及结论结果：伞藻“帽”的形状与有细胞核的假根部分相关。结论：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。1．如图为典型的细胞核及其周围部分结构的示意图，下列说法错误的是()A．图中1和5的连通，使细胞质和核内物质的联系更为紧密B．图中2为核孔，通过该结构不仅可以实现核质之间的物质交换，还可以实现信息交流C．若该细胞核内的4被破坏，该细胞蛋白质的合成将不能正常进行D．细胞核是细胞生命活动的控制中心和细胞代谢中心D[细胞核是细胞生命活动的控制中心和细胞代谢的控制中心，并非细胞代谢中心，D错误。图中1是内质网，2是核孔，3是染色质，4是核仁，5是核膜。核仁与核糖体RNA的合成有关，所以4被破坏将影响核糖体的形成，进而影响蛋白质的合成，C正确。]2．细胞中细胞核与细胞质之间的关系问题曾经是细胞生物学家们研究的一个热点问题。如图为以伞藻为实验材料所做的经典的生物学实验图解。请依据所提供的资料，回答相关问题。伞藻是单细胞生物。甲、乙两种伞藻的帽形不同，现将甲伞藻的A部分与乙伞藻的B部分嫁接在一起，发现第一次长出的帽呈中间类型。若将该帽切除，第二次长出的帽则与甲的帽的形状相同。(1)第一次长出的帽呈中间类型的原因是什么？(2)第二次长出的帽与甲的帽的形状相同，这能说明核质之间有什么关系？[解析]伞藻是单细胞生物。在甲的假根上嫁接乙的部分柄，“移接体”中含有原先乙细胞核所控制合成的物质，又同时含有甲细胞核所控制合成的物质，因此，第一次长出的帽呈中间类型。随着伞藻的生长，“移接体”中原先由乙细胞核控制合成的物质耗尽，第二次长出的帽与甲的帽相同，说明细胞核控制着细胞质的代谢。[答案](1)B部分含有少量原乙伞藻细胞核所控制合成的物质，A部分含有甲细胞核所控制合成的物质，因而嫁接形成的帽呈中间类型。(2)这说明细胞质中各种代谢活动或生命现象受细胞核控制，控制生物性状的主要是细胞核。细胞的生物膜系统[讲解归纳]1．胞内蛋白与分泌蛋白的比较胞内蛋白分泌蛋白合成场所游离核糖体附着在内质网上的核糖体作用场所细胞内细胞外实例血红蛋白、与有氧呼吸有关的酶消化酶、抗体、胰岛素2.各种生物膜之间的联系(1)在化学成分上相似性：各种生物膜在化学组成上大致相同，都主要由脂质和蛋白质组成。差异性：不同生物膜的功能不同，组成成分的含量有差异，如代谢旺盛的生物膜(如线粒体内膜)蛋白质含量高；与细胞识别有关的细胞膜糖类含量高。(2)结构上的联系①各生物膜具有一定的连续性，即存在直接(实线)或间接(虚线)的联系。②结构上直接相连的膜之间可直接转变，间接相连的膜之间是以“出芽”的形式形成“囊泡”而发生膜的转移。(3)功能：既有明确分工，又有紧密联系。(以分泌蛋白的合成与分泌为例)过程分析①与该过程有关的细胞器：a．参与的四种细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。b．经过的三种细胞器：核糖体、内质网、高尔基体。②细胞器之间的合作：上述过程中各种细胞器的功能是各不相同的，这说明完成某一项生命活动，并不是只靠一种细胞器，而是依靠各种细胞器之间的密切合作、协调配合才能完成。③与该过程相关的图形分析：a．研究分泌蛋白形成过程的方法是同位素标记法。若用上图甲表示放射性物质在不同时间内不同细胞器上的放射性强度，则a、b、c分别代表的是核糖体、内质网，高尔基体。(关键词：先后顺序)b．内质网膜、高尔基体膜、细胞膜之间通过囊泡及小泡相互转化，在结构上保持了一定的连续性。若用上图乙中的膜面积变化表示不同生物膜面积随时间的变化，则d、e、f分别代表内质网膜、细胞膜和高尔基体膜。(关键词：面积变化)3．生物膜系统的功能(1)相似性①生物膜均有选择透过性，能控制物质进出，保证了其膜内基质环境的相对稳定。如细胞膜保证细胞具有相对稳定的环境，核膜将细胞质与核内物质分开，保证细胞核内具有相对稳定的环境。②广阔的膜面积为多种酶提供了附着位点，这样细胞内的各种化学反应互不干扰，可以同时、高效、有序地进行。(2)差异性①细胞膜除了具有其他生物膜的功能外，还具有识别功能，完成与其他细胞之间的信息交流。②不同生物膜上酶的结构和功能不同，因此其膜的功能不同。如叶绿体膜上具有与光合作用有关的酶，其功能与线粒体膜不同。(3)功能上的联系：例如在分泌蛋白的合成、加工、运输、分泌过程中，各细胞器之间协调配合。特别提醒：与分泌蛋白形成有关的三个误区(1)分泌蛋白的形成过程体现了生物膜之间在功能上的联系，但是参与该过程的细胞结构并不一定都具有膜结构，如核糖体。(2)参与分泌蛋白形成的细胞器，分泌蛋白并不一定经过该细胞器，如线粒体。(3)蛋白质在核糖体上合成后，并无生物活性，还需要经过内质网和高尔基体的进一步加工，才能形成成熟的、有生物活性的蛋白质。1．下图为唾液淀粉酶从合成到排出细胞外的全过程，有关叙述不正确的是()A．唾液淀粉酶是由附着在内质网上的核糖体合成的B．图中①、②、③分别表示内质网、高尔基体和囊泡C．④代表的结构是线粒体D．图中表示的过程在原核细胞中也能进行D[唾液淀粉酶是一种分泌蛋白，由附着在内质网上的核糖体合成，A正确；题图中①、②、③分别表示内质网、高尔基体和囊泡，B正确；④代表的结构是线粒体，C正确；原核细胞不具有内质网、高尔基体等细胞器，D错误。](1)唾液淀粉酶是一种分泌蛋白，分泌蛋白的合成与分泌过程是________→内质网→________→高尔基体→________→细胞膜→细胞外。(2)原核细胞无内质网和高尔基体，它只有一种细胞器就是________，因此原核细胞中不能进行题图过程。[答案](1)核糖体囊泡小泡(2)核糖体2.右图是动物某分泌细胞的示意图。向细胞内注射用放射性同位素3H标记的氨基酸，一段时间后，在细胞外检测到含有放射性的分泌蛋白。请回答下列问题(“[]”内填序号)。(1)放射性同位素将依次出现在图中的部位是________(填序号)：(2)[⑥]分泌蛋白首先是在附着于[]________上的[]________上合成的。(3)图中②代表________，在细胞内被形象地称为“深海中的潜艇”。(4)在分泌蛋白的合成、运输和分泌的过程中，需要的能量主要是由[]________提供的。(5)分泌蛋白的合成与分泌说明各种生物膜在________上是紧密联系的统一整体。[解析]动物细胞首先在附着于内质网上的核糖体上利用含有3H标记的氨基酸合成分泌蛋白，然后将其转移至内质网腔中初步加工。随后内质网的一部分包裹着较成熟的蛋白质形成囊泡，较成熟蛋白质通过囊泡转移至高尔基体进一步加工形成成熟的蛋白质。之后，高尔基体又可以突起形成分泌小泡，分泌小泡里面包裹着分泌蛋白并与细胞膜融合使分泌蛋白分泌到细胞外发挥作用。整个过程都需要线粒体供能。[答案](1)④⑤③