資源簡介

第3節 細胞核的結構與功能
【學習目標】
1．通過分析探究細胞核功能的5個實驗，闡明細胞核的功能，認同細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心；
2．在資料分析過程中，形成結果與結論具有一致性的科學思維；理解對照實驗的作用；
3．通過資料分析和探究活動，闡明細胞核的結構及其功能，進一步形成結構與功能相適應的生命觀念；
4．通過“嘗試制作真核細胞的結構模型”的實踐，明確物理模型的概念，能辨認物理模型，理解真核細胞的結構模型制作的原理和方法，加強細胞各部分分工合作、協調統一的認識。
【課前學習】
1．閱讀教材下面資料，回憶初中學過的克隆羊多莉誕生的技術路線，推測并嘗試用文字+“→”的形式表示出克隆猴的技術路線。
2017年11月27日，世界上首例體細胞克隆猴在我國誕生，這是科學家首次成功地克隆出非人靈長類動物，意義非凡。這兩只克隆猴名字叫“中中”和“華華”，寓“中華”之意。
自1996年第一只體細胞克隆羊“多莉”誕生以來，22年間，各國科學家競相研究哺乳動物的體細胞克隆，并且在牛、鼠、貓、狗等多種哺乳動物上獲得成功，但一直沒有跨越靈長類動物這道屏障。實現克隆猴主要有三道難關需要攻克。一是卵母細胞的核遺傳物質區域不易識別，去掉猴卵母細胞核遺傳物質的難度很大，而要培育體細胞克隆猴，必須先把受體卵母細胞的核遺傳物質“摘除”，才能讓它容納體細胞細胞核這個“外來戶”。我國科學工作者借助于顯微操作設備，反復練習，成功完成“去核”工作，為后續的克隆工作奠定了基礎。二是卵母細胞“喚醒”時機難把握?？寺∵^程中，體細胞的細胞核進入卵母細胞時，需先“喚醒”卵母細胞，然后才啟動一系列發育“程序”。因此，“喚醒”的時機要求非常精準。但是，使用傳統方式，猴的卵母細胞很容易被提前“喚醒”，往往導致克隆“程序”無法正常啟動。三是體細胞克隆胚胎的發育成功率低。被轉移到去核卵母細胞里的細胞核，需要與去核卵母細胞緊密結合，融為一體，并發揮其正常的功能。因此需要科學家采取多種手段處理，否則，絕大多數克隆胚胎都難以正常發育。
我國科學家攻克了這些難關，將克隆技術的應用推向了新的高度。克隆猴的誕生，標志著我國克隆技術走在了世界的最前列！
體細胞克隆猴成功了，克隆人是否離我們也就不遠了？雖然從原理和技術層面看，克隆人是能夠做到的，但是，克隆人會帶來嚴重的社會和倫理問題，因此，我國政府明確禁止克隆人，我國科學家也堅決反對克隆人。
2．真核細胞的細胞核包括 等結構。 上有核孔，核孔可實現核質之間頻繁的 ；核仁的功能是 。
3．染色質和染色體都是由 組成，都能被 染成深色。在細胞分裂時呈 形態，在細胞分裂結束時呈 的形態，所以兩者是同樣的物質在細胞 時期的 存在狀態。
【答案】1．①核膜、核仁、染色體②核膜③物質交換和信息交流④與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關
2．①DNA和蛋白質②堿性染料③染色體④染色質⑤不同⑥兩種
【課上學習】
【任務一】細胞核的功能
活動1：分析變形蟲切割與核移植實驗的結果，并得出結論。
科學家做過這樣的實驗。將變形蟲切成兩半，一半有核，一半無核。無核的一半雖然能消化已吞噬的食物，但不能攝取食物，對外界刺激不再發生反應。電鏡下可以觀察到退化的高爾基體、內質網等。有核的一半情況則大不相同，照樣攝食，對刺激仍有反應；失去的伸縮泡可以再生，還能生長和分裂。
如果有用顯微鉤針將有核的一半的細胞核鉤出，這一半的行為就會像上述無核的一半一模一樣。如果及時植入另一個同種變形蟲的細胞核，各種生命活動又會恢復。
活動2：分析細胞切割實驗的結果，并得出結論。
實驗方法：為了研究細胞核是否為活細胞所必需,一位生物學家做了這樣的實驗．他研究了100個細胞,把每個細胞都分成兩部分,一部分含有細胞核,另一部分沒有細胞核。所有的細胞都放在一定的相同的條件下培養,他得到下面的實驗數據:
實驗結果：如下圖
時間/d 細胞無核部分的存活個數 細胞有核部分的存活個數
0 1 2 3 4 10 30 100 81 62 20 0 0 0 100 79 78 77 74 67 65
問題1：如果你是研究者，你怎樣描述上述數據？你能得出什么結論？
問題2：有人質疑這位生物學家，要求他對這么多細胞有核部分的死亡作出合乎邏輯的解釋。請你嘗試為這位生物學家作出解釋。
活動3：分析傘藻嫁接與核移植實驗的結果，并得出結論。
活動4：閱讀教材54頁資料1和資料2，思考兩個實驗可得到什么結論。
【任務二】細胞核的結構
活動1． 標出細胞核各結構名稱并描述其功能
活動2．填表比較染色質與染色體
活動3． 細胞核、染色質、DNA、遺傳信息之間的關系是什么？請填入下圖。
活動4． 用簡單的示意圖表示細胞核的結構與功能的關系
任務三：嘗試制作真核細胞三維結構模型
活動1． 閱讀57頁“探究．實踐”，并嘗試制作真核細胞的三維結構模型
【課后練習】
1．科學家將雌黑鼠乳腺細胞核移入白鼠去核的卵細胞中，待發育成早期胚胎后，移植到褐鼠的子宮，該褐鼠產下的小鼠的體色和性別是 （ ）
A． 黑、雌 B． 褐、雌 C．白、雄 D．黑、雄
2．下列關于細胞核的結構與功能的敘述錯誤的是 （ ）
A．除了哺乳動物成熟的紅細胞等極少數細胞外，真核細胞都有細胞核
B．傘藻嫁接實驗證明了細胞核是代謝的控制中心
C．RNA等大分子物質通過核孔進入細胞質而不能直接通過核膜
D．細胞核是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的控制中心
3．下列關于細胞核的敘述，錯誤的是 （ ）
A．具有雙層膜結構 B．是遺傳信息儲存的主要場所
C．是細胞代謝的控制中心 D．是細胞代謝的主要場所
4．生物體中有兩類特殊的細胞，人成熟的紅細胞無細胞核，精子的細胞質很少，經研究發現，這兩類細胞的壽命都較短，這一事實體現了 （ ）
A．環境因素的影響 B．功能對壽命的影響
C．遺傳因素的影響 D．核、質的相互依存關系
5．組成染色體的主要物質是 （ ）
A．糖類和蛋白質 B．脂質和DNA
C．蛋白質和DNA D．DNA和RNA
6．下列關于染色體的敘述，不正確的是 （ ）
A．染色體是細胞核中容易被堿性染料染成深色的物質
B．嚴格的說，只有在細胞分裂是才出現染色體
C．線粒體和葉綠體中的DNA、藍藻擬核DNA，都能形成染色體
D．染色質和染色體是同一種物質在細胞不同時期的兩種狀態
7．大量事實表明，在蛋白質合成旺盛的細胞中，常有較大和較多的核仁，這是因為（ ）
A．核仁把核物質與細胞質分開
B．細胞中的蛋白質主要是由核仁合成的
C．核仁可以經核孔進入細胞質中合成蛋白質
D．核仁與核糖體的形成有關
8．如圖為細胞核結構的示意圖，請結合所學知識，據圖回答下列相關問題（[　]內填標號，____上填相應名稱）：
（1）只有在________細胞中，使用________顯微鏡才可以看到此圖所表示的結構。
（2）[2]主要由________和________組成，前者通過[　]______進入細胞核。
（3）從圖中可以看出[3]為_____________，其與___________________________有關。
9．蛙成熟的未受精的卵具有活躍的DNA合成能力，而腦組織不能分裂?？茖W家進行了如圖所示的核移植實驗，請分析回答下列問題：
（1）蛙成熟的未受精的卵中DNA合成所需的酶（僅考慮蛋白質）是在細胞質中的__________上合成的，并通過______進入細胞核中；除此之外，細胞質還為細胞核內的代謝提供所需的__________等。
（2）腦細胞無核部分仍能夠生活一段時間，但最終死亡的原因是____________。
（3）單獨的細胞核不能生存的原因是_________________________。
（4）本實驗證明了_________________________。
【參考答案】
1．C 細胞核是遺傳信息庫，控制著細胞的代謝與遺傳。小鼠體內的核遺傳物質來源于雌黑鼠，因此小鼠的體色和性別是黑色、雌性。
2．B 除了哺乳動物成熟的紅細胞等極少數細胞外，真核細胞都有細胞核，A項正確；傘藻嫁接實驗證明了細胞核是遺傳的控制中心，不能說明是代謝的控制中心，B項錯誤；RNA等大分子物質通過核孔進入細胞質而不能直接通過核膜，C項正確；細胞核是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的控制中心，D項正確。
3．D 細胞核控制著細胞的代謝，但是細胞代謝的主要場所在細胞質基質。
4．D 細胞只有保證結構的完整性，才能完成正常的生命活動，細胞質和細胞核是相互依存、不可分割的。人成熟的紅細胞無細胞核，精子幾乎沒有細胞質，兩者的壽命都較短，體現了核、質的相互依存關系。
6．C 細胞核內易被堿性染料染成深色的物質稱作染色質。只有真核細胞中的核DNA能形成染色體，其它DNA，如原核細胞的擬核DNA以及線粒體和葉綠體中的DNA都不能形成染色體。
7．D 核膜把核物質與細胞質分開，A錯誤；細胞中的蛋白質合成場所是核糖體，B錯誤；核仁不能通過核孔，C錯誤；核仁與核糖體的形成有關，在蛋白質合成旺盛的細胞中，常有較大和較多的核仁，D正確。
8． 【答案】（1）真核　電子（2）蛋白質　DNA（順序不能顛倒）　[4]核孔 （3）核仁　某種RNA的合成以及核糖體的形成
9． 【答案】（1）核糖體　核孔　原料、能量 （2）失去細胞核的控制，細胞質無法合成新的物質和能量 （3）無物質和能量的供應 （4）細胞質和細胞核是相互依存的統一整體
【解析】(1)要觀察到題圖所示的細胞核結構，只能使用電子顯微鏡來觀察真核細胞。(2)圖中[2]為染色質，主要由DNA和蛋白質組成，蛋白質為大分子物質，通過核孔進入細胞核。(3)題圖中[3]為核仁，與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關。（4）細胞質中已合成的營養物質和能量只能維持一段時間，消耗完后細胞無核部分因無法合成新的物質和能量而最終死亡；單獨的細胞核因缺少所需的能量、酶、原料等的供應而很快死亡。細胞只有保持完整性，才能正常完成各項生命活動。

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