第3节 细胞核的结构和功能
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下列哪组细胞均没有细胞核?( )
A.骨髓造血干细胞和根毛细胞
B.根毛细胞和叶肉细胞
C.蓝细菌和成熟的筛管细胞
D.大肠杆菌和蛙的成熟红细胞
解析:蓝细菌和大肠杆菌属于原核生物,没有细胞核;成熟的筛管细胞具有运输有机物的功能,与此功能相适应,在分化形成该细胞的过程中,细胞核逐渐丧失。
答案:C
2.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.细胞核内的核仁被破坏,会影响到胰岛素的合成
B.细胞核控制细胞的一切性状
C.所有分子均可通过核膜上的核孔
D.细胞核内所需的能量在细胞核内产生
解析:核仁与核糖体的形成有关,胰岛素是一种蛋白质,在核糖体上合成,因而核仁被破坏,会影响到胰岛素的合成。细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心,但不能控制细胞的一切性状。核孔是大分子物质进出细胞核的通道,并且不是所有的大分子物质都可以随意出入细胞核,核孔对出入细胞核的大分子具有选择性。细胞核内所需的能量是在细胞质中产生的。
答案:A
3.下列有关细胞核的叙述,正确的是( )
A.核膜不与细胞内的其他膜相连
B.核仁与细胞核内蛋白质的合成有关
C.DNA通过核孔进入细胞质控制细胞的代谢
D.细胞分裂过程中染色体和染色质发生周期性变化
解析:核膜与内质网膜是相连的。核仁与某种RNA的合成和核糖体的形成有关,细胞核中的蛋白质是在细胞质中的核糖体上合成的。细胞核中的DNA不能进入细胞质中。
答案:D
4.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
解析:细胞是一个有机的统一整体,只有保持其结构的完整性,才能正常完成各项生命活动,故C项所述与题中观点不相符。
答案:C
5.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。某同学绘制了线粒体的显微结构模式图,他所建构的是( )
A.物理模型 B.概念模型
C.数学模型 D.实物模型
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:A
6.某同学将乙伞藻的细胞核与伞部去掉,并将甲伞藻细胞核移入乙中,则存活下来的乙伞藻其外形是( )
解析:由题意可知,重组伞藻的细胞核来自甲伞藻,细胞质来自乙伞藻。由于细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心,所以存活下来的乙伞藻其外形与甲伞藻相同。
答案:B
7.下列关于染色质和染色体关系的叙述,正确的是( )
A.原核细胞有染色质和染色体
B.酵母菌没有染色体或染色质
C.是同一物质在不同分裂时期的不同形态
D.是同一细胞分裂时期的不同物质
解析:染色质主要由DNA和蛋白质组成,在细胞分裂时,染色质高度螺旋化,缩短变粗成为染色体。细胞分裂结束时,染色体解螺旋重新变为细丝状的染色质,因此染色体和染色质是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。
答案:C
8.核孔是一组蛋白质以特定的方式排布形成的结构,被称为核孔复合物,它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。如下图所示,该复合物由一个核心脚手架组成,其具有选择性的输送机制由大量贴在该脚手架内面的蛋白组成,称为中央运输蛋白。据此分析不正确的是 ( )
A.核孔复合物与核膜内外的信息交流有关
B.人体成熟的红细胞中核孔数目较少,影响到核内外的信息交流
C.核孔复合物的存在,说明核膜也具有选择性
D.中央运输蛋白是在细胞质中的核糖体上合成的
解析:人体成熟的红细胞没有细胞核,无核孔。
答案:B
9.下图为真核细胞的部分结构示意图,请据图分析回答下列问题。
(1)核膜由 层膜组成。?
(2)细胞中大分子物质进出细胞核的通道是[ ] 。?
(3)与某种RNA合成及核糖体组装有关的结构是[ ] 。?
(4)图中②的主要化学成分是 ,②可用 性染料染色。?
答案:(1)2
(2)⑥ 核孔
(3)④ 核仁
(4)DNA和蛋白质 碱
能力提升
1.细胞核具有什么功能?科学家通过下图实验进行探究: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
解析:在实验①中有细胞核的一半能正常发育,而无核的一半不能分裂、分化,也就是不能正常发育,所以经对照后说明细胞核与细胞分裂、分化密切相关,A项正确、D项错误;在实验①中a、b两部分细胞形成对照,B项正确;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项正确。
答案:D
2.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
C.图1中①②的帽形因嫁接而改变
D.上述实验说明生物体形态结构的形成主要与细胞核有关
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项正确;图2中的③与图1中的①的细胞核相同,故两者帽形相同,B项正确;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项错误;题中嫁接实验及核移植实验可说明生物体形态结构的形成主要与细胞核有关,D项正确。
答案:C
3.下列关于细胞核的叙述,正确的是( )
A.核膜为双层膜,外膜的外表面附着有很多核糖体
B.不同的细胞内,核仁的大小和数目都是一样的
C.细胞核内的液体叫作细胞液
D.核孔是包括DNA在内的大分子物质任意通过的通道
解析:核膜由双层膜构成,外膜的外表面附着有许多核糖体。在不同的细胞内,核仁的大小和数目是不同的。经研究发现,在蛋白质合成旺盛的细胞(如植物的分生组织细胞和动物的肿瘤细胞等)中,核仁数目较多,体积较大;而在一些蛋白质合成不活跃的细胞(如精细胞、肌细胞等)中,核仁很小或根本没有(因为核仁与核糖体的形成有关)。核孔虽是某些大分子物质的运输通道,但并不是任何大分子物质都能通过,并且细胞核内的DNA分子一般只在核内储存、复制,并不进入细胞质。细胞液是植物细胞液泡内的液体。
答案:A
4.汉麦林的实验如下图所示,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),将中间的茎(b)置于海水中可再生一杯(c),但将此杯切断后,不能再生第二杯(d);(e)不能再生出其他部分;(a)可以再生一完整个体(f),将其切断后的(g),还可再生一完整个体。这个实验可以说明( )
A.决定杯状藻的藻杯形态发生的遗传信息来自细胞质
B.决定杯状藻的藻杯形态发生的遗传信息可能来自细胞核
C.杯状藻藻杯的形态发生是由细胞核和细胞质中的遗传信息共同作用的结果
D.(b)能再生一杯说明生物的遗传与细胞核无关
解析:茎(b)中含有细胞质,但不能再生第二杯(d),而且顶部(e)不能再生出其他部分,说明决定藻杯形态发生的遗传信息不是来自细胞质。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细胞核。据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中遗传信息共同作用的结果。茎(b)可再生一杯,只能说明地中海杯状藻中间的茎内有与藻杯产生有关的物质。
答案:B
5.下图为细胞核结构模式图,下列有关其结构与功能的叙述,正确的是( )
A.①易被碱性染料染成深色,其主要成分是DNA和蛋白质
B.组成核糖体的RNA和蛋白质由②合成,蛋白质合成旺盛的细胞内,②体积较大,③数目较多
C.凡是比核孔孔径小的物质分子均可自由进出细胞核
D.细胞核是细胞代谢的中心
解析:分析题图可知,①为染色质,易被碱性染料染成深色,主要由DNA和蛋白质组成;②为核仁,与某种RNA的合成及核糖体的形成有关,蛋白质由核糖体合成;③为核孔,大分子物质进出细胞核的通道,但具有一定的选择性;细胞核是细胞代谢的控制中心,而非细胞代谢的中心。
答案:A
6.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)细胞核是遗传的信息库,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
7.为了研究细胞核是否为活细胞所必需,某科学家将200个相同的细胞分成两部分,一部分保留细胞核,另一部分去掉细胞核。所有的细胞都放在相同且适宜的条件下培养,测得的数据如下:
时间/d
无核部分细胞
的存活个数
有核部分细胞
的存活个数
1
81
79
2
62
78
3
20
77
4
0
74
10
0
67
30
0
65
(1)由表中数据能得出什么结论?
(2)有人质疑这位科学家,要求他对这么多有核部分细胞的死亡做出合理解释,请你尝试为这位科学家辩护,替他做出解释。
解析:表中数据为研究细胞核是否为活细胞所必需的实验的结果,该实验分为两组,无核部分细胞随着培养天数的增加,死亡个数迅速增加,且在第4天就已经全部死亡;有核部分细胞的存活个数比无核部分细胞的多且存活时间长,说明细胞核对于细胞的生命活动是不可或缺的;有核部分细胞出现死亡现象可能是正常衰老死亡。
答案:(1)①有核部分细胞存活个数比无核部分细胞的多且存活时间长;②细胞核对于细胞的生命活动是不可或缺的;③细胞有核部分出现死亡现象可能是正常衰老死亡。
(2)有核部分细胞出现死亡现象的可能原因有两种:一是实验过程中的人为因素对细胞造成伤害导致死亡;二是细胞的正常凋亡。
课件31张PPT。第3节 细胞核的结构和功能一、细胞核的功能
自主学习教材P54~55“思考·讨论”提供的四则资料,完成下列问题。
1.细胞核功能的研究实验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。预习反馈
1.判断正误。
(1)所有真核细胞都有细胞核。( × )
(2)细胞核是细胞的代谢中心。( × )
(3)伞藻帽的形状都由细胞核控制,伞藻的其他性状也都是由细胞核控制的。( × )
(4)凡是无核的真核细胞,既不能生长也不能分裂。( √ )2.下图所示为再生能力很强的原生动物喇叭虫(图中a.纤毛;b.大核;c.根部),将之切成①②③三截,能再生成喇叭虫的是( )A.① B.②
C.③ D.①②或③
解析:因为细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心,所以只有含细胞核的部分才能再生成喇叭虫。
答案:B二、细胞核的结构
自主学习教材并结合P56图3-10“细胞核结构模式图”,解决下列问题。
1.填空:2.核仁与核糖体的形成有关,是否核糖体的形成一定与核仁有关呢?
答案:不一定。原核细胞中没有核仁,也能形成核糖体。预习反馈
1.判断正误。
(1)核膜、线粒体膜、叶绿体膜及细胞膜均为双层膜。 ( × )
(2)染色质是细胞核内的遗传物质。( × )
(3)实现细胞核遗传功能的重要结构是染色质。( √ )
(4)核孔是大分子物质的运输通道,DNA、RNA和蛋白质可自由出入细胞核。( × )2.下列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.染色质和染色体只存在于真核细胞的细胞核中
解析:染色质易被碱性染料(如龙胆紫)染成深色,A项正确;染色质和染色体的主要成分是DNA和蛋白质,B项正确;染色质和染色体是同种物质在细胞不同分裂时期的两种形态,C项错误;染色质和染色体是真核细胞特有的,原核细胞的拟核为大型环状DNA分子,病毒无细胞结构,也不存在染色质和染色体,D项正确。
答案:C三、模型及细胞的概述
1.模型 2.细胞的概述 预习反馈
判断正误。
(1)制作模型时,首先要考虑其科学性、准确性,其次才是美观与否。( √ )
(2)沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型是物理模型。( √ )
(3)拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片就是构建了细胞的物理模型。( × )
(4)细胞只有保持完整性,才能正常地完成其生命活动。( √ )探究点一探究点二细胞核的功能
问题情景
基于对细胞核功能的研究,科学史上有许多经典实验。请认真研读教材P54~55“思考·讨论”提供的四则经典实验资料,解决下列问题。
1.对照实验的设置是为了增强实验结论的说服力,请你针对这四个经典实验分析其对照设置情况。
答案:资料1中的美西螈核移植实验没有设置对照。若增加“将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈的去核卵细胞中”的对照实验,将增强结论的说服力。蝾螈受精卵横缢实验、变形虫切割实验和伞藻的嫁接移植实验均设置了对照。探究点一探究点二2.在研究过程中已经做了伞藻的伞柄与假根的嫁接实验,还有必要再做核移植实验吗?说出你的理由。
答案:有必要。可排除假根中其他成分的影响,进一步确定伞帽形态由细胞核决定。
3.选择伞藻作研究细胞有关功能的实验材料有什么优点?(要求写两点)
答案:①大型单细胞生物;②伞帽形态差异明显;③不同伞藻间容易嫁接(任写两种,其他合理答案均可)。探究点一探究点二归纳提升
1.细胞核的功能
(1)细胞核是遗传信息库:细胞核是遗传物质(DNA)储存和复制的主要场所。
(2)细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。
2.细胞核与细胞质是相互依存不可分割的关系,细胞核控制细胞质的代谢和活动,细胞质又为细胞核提供物质和能量。探究点一探究点二典例剖析
下图表示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。如果将有核的一半变形虫的核取出,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。如果在去核后三天,再植入一个细胞核,这个变形虫能正常生活。根据上述结果回答下列问题。探究点一探究点二(1)正常细胞中细胞核与细胞质的关系是 。?
(2)单独的细胞核不能生存的原因是 。?
(3)如果去核后三天,再植入一个细胞核,这个变形虫能正常生活,该实验与(2)进行对比说明 。?
解析:细胞核能够控制细胞质的活动,如果离开细胞核,细胞质不能完成正常的生命活动;细胞质可以为细胞核提供物质和能量,如果离开细胞质,细胞核不能单独生存。所以二者是相互依存、不可分割的,细胞只有保持完整性,才能进行正常的生命活动。
答案:(1)相互依存
(2)无物质和能量的供应
(3)细胞只有保持完整性才能进行正常的生命活动探究点一探究点二活学活练
1.以动物受精卵为实验材料进行以下实验,有关分析正确的是( )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探究点一探究点二解析:实验①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,A项错误;实验②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项错误;该实验说明了细胞质和细胞核都不能单独成活,细胞只有保持细胞结构的完整性才能正常进行各项生命活动,细胞是最基本的生命系统,C项错误、D项正确。
答案:D探究点一探究点二2.从母羊甲的体细胞中取出细胞核,注入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,再植入母羊丙的子宫内,生出的小羊的性状大多数( )
A.难以预测 B.像甲
C.像乙 D.像丙
解析:生物的遗传包括细胞核遗传和细胞质遗传,其中细胞核遗传起主要作用。融合细胞的细胞核取自母羊甲,则由其分裂、分化发育而成的羊的大多数性状像母羊甲。融合细胞的细胞质取自母羊乙,因此,还有少数性状像母羊乙。母羊丙只是起“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探究点一探究点二细胞核结构与功能的联系
问题情景
细胞核的功能是由其结构决定的。下图是细胞核的基本结构,据图思考下列问题。探究点一探究点二(1)图中对核内物质起屏障作用的是[①]核膜,它是由双层膜构成的,细胞质合成的组蛋白等蛋白质是通过其上的[④]核孔进入细胞核的。
(2)细胞核实现其遗传功能的重要结构是[③]染色质,遗传信息存在于其组分DNA上。
(3)结构②核仁的功能是与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。探究点一探究点二(4)填写染色质与染色体的联系与区别。 探究点一探究点二归纳提升
1.核膜
(1)结构:双层膜,外膜上附着许多核糖体,常与内质网相连。核膜不是完全连续的,其上具有核孔。
(2)功能:起屏障作用,把核内物质与细胞质分开;控制离子和小分子物质进出细胞核;核孔是大分子物质进出细胞核的通道。但不是任何大分子物质都可以出入细胞核,核孔对出入细胞核的大分子具有选择性。
(3)代谢旺盛的细胞中,核孔数目较多。
2.核仁
(1)核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
(2)蛋白质合成旺盛的细胞中,核仁体积相对较大。探究点一探究点二3.细胞核的结构与代谢关系的判断
细胞核控制细胞的代谢,细胞核越活跃,细胞代谢也越旺盛。细胞核越大,控制代谢的核物质才会越多,核孔越多,核物质与细胞质的物质交换才会越快。
结论一:生命活动旺盛的细胞,核物质多,核孔多;代谢能力弱的细胞,核物质少,核孔少。
结论二:蛋白质合成旺盛的细胞,核仁较大;不具备蛋白质合成功能的细胞,核仁很小。误区提醒细胞核是细胞代谢的控制中心,但不是细胞代谢的中心,因为细胞代谢的主要场所是细胞质基质。探究点一探究点二典例剖析
右图是细胞核的结构模式图,下列关于各结构及功能的叙述,正确的是 ( )A.①属于生物膜系统,把核内物质与细胞质分开
B.②是所有生物遗传物质的载体
C.③与脂肪的合成以及核糖体的形成有关
D.④有利于DNA和mRNA从细胞核进入细胞质,实现核质之间的物质交换探究点一探究点二解析:①是核膜,属于生物膜,A项正确;②是染色质,主要由DNA和蛋白质组成,是真核生物遗传物质(DNA)的主要载体,B项错误;③是核仁,与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关,C项错误;④是核孔,DNA不能从细胞核进入细胞质,D项错误。
答案:A探究点一探究点二活学活练
1.下列关于细胞核的叙述,错误的是( )
A.细胞核的核膜是双层膜,把核内物质与细胞质分开
B.染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状况
C.核孔实现了细胞间的信息交流
D.核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
解析:核孔实现了细胞核与细胞质之间的信息交流,而细胞间的信息交流是通过细胞膜实现的。
答案:C探究点一探究点二2.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
C.浆细胞 D.口腔上皮细胞
解析:细胞的代谢越旺盛,则核孔的数目越多。胰岛细胞、浆细胞分别分泌胰岛素(或胰高血糖素)和抗体,代谢旺盛。造血干细胞分裂能力很强,代谢旺盛。只有口腔上皮细胞为高度分化的细胞,代谢较弱。
答案:D探究点一探究点二3.右图为细胞中某一结构的模式图,据图回答下列问题。(1)图中所示结构为 结构。图中①所示的结构由 层膜构成。?
(2)图中②所示结构是 。单位面积①中②的数目与细胞类型和代谢水平有关,人的胰岛B细胞该结构的数目比口腔上皮细胞中 (填“多”“少”或“相同”)。?
(3)图中④的主要功能是 。?探究点一探究点二解析:(1)图中表示真核细胞的细胞核亚显微结构,①表示核膜,为双层膜结构。(2)图中②表示核孔,胰岛B细胞分泌胰岛素,代谢旺盛,其核孔数目较口腔上皮细胞多。(3)④为核仁,与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
答案:(1)细胞核的亚显微 两
(2)核孔 多
(3)与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
