第8講細胞核的結構和功能[課標要求]1.闡明遺傳信息主要儲存在細胞核中。2.活動:嘗試制作真核細胞的結構模型。細胞核的功能考點一1.細胞核功能的實驗探究(1)黑白美西螈核移植實驗。細胞核(2)蠑螈受精卵橫縊實驗。細胞核(3)變形蟲切割實驗。細胞核自身前后(4)傘藻嫁接與核移植實驗。菊花細胞核細胞核

2.細胞核的功能提醒細胞核并非細胞代謝的中心,細胞核是細胞代謝的控制中心,是DNA復制和轉錄的主要場所。細胞代謝的中心是細胞質基質。遺傳信息庫細胞代謝和遺傳深挖教材1.判斷正誤(1)(必修1P54問題探討)克隆牛的性狀與提供細胞核的母牛完全一樣。(

)×【提示】克隆牛的性狀幾乎與提供細胞核的母牛一樣,因為克隆牛性狀除受核DNA控制之外,還受細胞質DNA及環境因素的影響,故克隆牛的性狀有些與提供細胞核的母牛不一樣。(2)(必修1P54正文)真核細胞都有細胞核。(

)×【提示】絕大多數真核細胞都有細胞核,但像哺乳動物成熟的紅細胞、高等植物成熟的篩管細胞等沒有細胞核。(3)(必修1P55正文)細胞核是細胞代謝和遺傳的活動中心。(

)×【提示】細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心。2.規范表達(1)(必修1P55思考·討論資料4)“嫁接”與“核移植”實驗對比,傘藻核移植實驗更具有說服力,原因是

。從而證明細胞核控制傘藻“帽”的形狀傘藻核移植實驗可以排除假根中其他物質的作用,(2)(教材延伸)親核蛋白是指在細胞質內合成后,進入細胞核內發揮功能的一類蛋白質。科學家將放射性同位素標記的A蛋白注射到某細胞的細胞質中,一段時間后,放射自顯影檢測,放射性同位素出現在細胞核中(如圖所示)。研究發現,親核蛋白一般都含有核定位序列(NLS),NLS保證了整個蛋白質能夠通過核孔轉運到細胞核內。請利用放射性同位素標記的方法,設計實驗確定A蛋白的NLS是位于其頭部還是尾部。實驗思路:

。預期的實驗結果和結論:

。將放射性同位素標記的A蛋白的頭部注射到細胞質中,標記為甲組;將放射性同位素標記的A蛋白的尾部注射到細胞質中,標記為乙組;一段時間后檢測甲、乙兩組細胞中放射性出現的部位若甲組放射性出現在細胞核中,則A蛋白的NLS位于其頭部;若乙組放射性出現在細胞核中,則A蛋白的NLS位于其尾部能力1圍繞細胞核功能的實驗,考查實驗結果的分析能力1.(2024·廣東汕頭質檢)科研人員將變形蟲(甲)置于放射性同位素標記的磷脂介質中培養一段時間后,將其被標記的細胞核取出并移植到未被標記的去核變形蟲(乙)中,置于普通培養基中繼續培養,觀察到變形蟲(乙)進行有絲分裂產生的兩個子細胞的核膜均含放射性標記。由此可以說明(

)[A]細胞核的核膜是由兩層磷脂分子組成的[B]分裂時細胞核中部內陷,縊裂為兩個新核[C]親代變形蟲的核膜可參與子代核膜的建立[D]細胞核是變形蟲代謝和遺傳的控制中心C【解析】細胞核的核膜是雙層膜,每層膜由兩層磷脂分子組成,故細胞核的核膜是由四層磷脂分子組成的,此外該實驗也無法證明核膜由幾層磷脂分子組成;動物細胞與植物細胞有絲分裂的不同點之一是動物細胞分裂的末期不形成細胞板,而是細胞膜從細胞的中部向內凹陷,最后把細胞縊裂成兩部分,每部分都含有一個細胞核,但是該實驗過程并不能得出該結論;親代變形蟲經培養后核膜被放射性同位素標記,核移植后的細胞經過有絲分裂產生的兩個子細胞的核膜均含放射性標記,說明親代變形蟲的核膜可參與子代核膜的建立;細胞核是變形蟲代謝和遺傳的控制中心,但是根據該實驗并不能得出此結論。2.(2024·安徽淮北模擬)傘藻是一種大型的單細胞生物,其結構可分為傘帽、傘柄和假根三部分,其細胞核位于傘柄基部的假根中。某同學觀察到不同種類的傘藻帽形結構不同,為研究傘藻帽形是否由其細胞核決定,該同學設計了如下實驗流程。下列相關敘述錯誤的是(

)[A]選擇傘藻的原因之一是傘藻是大型單細胞生物,易操作[B]該同學作出的假設可以是“傘藻的帽形由細胞核決定”[C]該實驗設計能得出“傘藻的帽形由細胞核決定”的結論[D]該實驗設置了對照實驗C【解析】選擇傘藻的原因是傘藻是大型單細胞生物,易操作,且性狀容易區分;為研究傘藻帽形是否由其細胞核決定,該同學作出的假設可以是“傘藻的帽形由細胞核決定”;該實驗設計只能得出傘藻帽形與假根有關,并不能得出“傘藻的帽形由細胞核決定”的結論,要得到題中結論,還需增加細胞核移植實驗;本實驗兩組均為實驗組,相互對照。考點二細胞核的結構及模型構建1.細胞核的結構(1)上述結構中核膜、核仁在細胞周期中表現為周期性地

。(2)核孔的數量、核仁的大小與細胞代謝的關系:

。消失和重建代謝旺盛、蛋白質合成量大的細胞中,核孔數量多,核仁較大DNA和蛋白質DNA某種RNA物質交換和信息交流提醒

①并不是所有物質都能進出核孔,如細胞核中的DNA不能通過核孔進入細胞質。②核仁不是遺傳物質的儲存場所。核仁參與rRNA的合成及核糖體的形成,細胞核中的遺傳物質分布于染色體(染色質)上。③核孔的數量和核仁大小不是固定的。核孔的數量、核仁的大小與細胞代謝活動的強弱有關,如代謝旺盛的細胞,其核孔數量多,核仁較大。④在細胞周期中表現為周期性消失與重建的是核膜、核仁,而不是染色體。2.細胞在生命系統中的地位3.建構模型(1)概念:模型是人們為了某種特定的目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性的描述。一個統一的整體代謝和遺傳(2)類型。①

模型:指以圖示、文字、符號等組成的流程圖形式對事物的規律和機理進行描述、闡明。如體現知識的網絡構架。②

模型:以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征。如沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結構模型。③

模型:就是用來定性或定量表述生命活動規律的計算公式、函數式、曲線圖以及由實驗數據繪制成的柱形圖、餅狀圖等。概念物理數學深挖教材1.判斷正誤(1)(必修1P56正文)核膜上的核孔可以讓蛋白質、DNA、RNA有選擇進出。(

)×【提示】核膜上的核孔可以讓蛋白質和RNA有選擇進出,DNA不能進出。(2)(必修1P56正文)細胞核內執行遺傳功能的結構是核仁。(

)×【提示】細胞核內執行遺傳功能的結構是染色體。因為染色體上有遺傳物質DNA。(3)(必修1P56正文)大腸桿菌中核糖體的形成與核仁有關。(

)【提示】大腸桿菌是原核生物,細胞中無核仁。×2.規范表達(1)(必修1P56圖3-10拓展)破壞核仁會影響蛋白質合成,原因是

。(2)(必修1P57探究·實踐拓展)若用計算機制作細胞的三維動畫模型,這種模型屬于

模型。核仁與某種RNA(rRNA)的合成以及核糖體的形成有關,核仁被破壞,不能形成核糖體,致使蛋白質的合成不能正常進行物理(3)(必修1P56旁欄思考)同一生物體內所有細胞的“藍圖”都是一樣的嗎?如果是一樣的,為什么體內細胞的形態、結構和功能如此多樣?【提示】同一生物體內所有細胞都來自受精卵,細胞內的“藍圖”一般都是一樣的。體內細胞的形態、結構和功能多樣,是細胞分化的結果。能力2結合細胞核的結構和功能,考查理解能力3.(2024·福建廈門模擬)如圖為某細胞的部分結構示意圖,當RNA經過核孔運出細胞核時,需要核孔蛋白協助且消耗能量。下列有關敘述錯誤的是(

)[A]2是一種雙層膜結構的細胞器,在動植物細胞中普遍存在[B]2與核膜直接相連,其上附著有與分泌蛋白合成有關的核糖體[C]RNA通過核孔的運輸特點與主動運輸有相似之處[D]基因A表達過程中需要的RNA聚合酶通過核孔從細胞質運入細胞核A【解析】

2是內質網,是一種單層膜結構的細胞器,在動植物細胞中普遍存在;2是內質網,與核膜直接相連,其上附著有與分泌蛋白合成有關的核糖體;RNA通過核孔運出細胞核時,需要核孔蛋白協助且消耗能量,可見其運輸特點與主動運輸相似;RNA聚合酶是蛋白質,由細胞質中核糖體合成,基因A表達過程中需要的RNA聚合酶需要通過核孔從細胞質運入細胞核。4.(2024·河南南陽模擬)核小體是染色質的結構單位,由DNA和組蛋白形成,每個核小體由146bp(bp反映核苷酸的個數多少)的DNA纏繞組蛋白八聚體1.75圈形成。核小體之間通過50bp左右的連接DNA相連。下列敘述錯誤的是(

)[A]核小體實現了DNA長度的壓縮進而有利于DNA的儲存[B]染色質螺旋化為染色體時,核小體之間會進一步壓縮[C]破壞組蛋白會導致染色質由緊縮狀態變為松弛狀態[D]鑒定組蛋白時,雙縮脲試劑A液和B液應等量混合D【解析】由題意可知,核小體是染色質的結構單位,每個核小體由一段DNA纏繞組蛋白八聚體形成,故核小體實現了DNA長度的壓縮進而有利于DNA的儲存;在細胞分裂期,染色質變成染色體,結合題干信息可知,核小體之間會進一步壓縮,使染色質螺旋化成為染色體;若破壞組蛋白,則核小體不能正常形成,會導致染色質由緊縮狀態變為松弛狀態;用雙縮脲試劑鑒定蛋白質時,要先加雙縮脲試劑A液1mL,搖勻后再加雙縮脲試劑B液4滴。考向一結合生命觀念,考查細胞核的結構與功能1.(2021·河北卷,2)下列關于細胞核的敘述,錯誤的是(

)[A]有絲分裂過程中,核膜和核仁周期性地消失和重現[B]蛋白質合成活躍的細胞,核仁代謝活動旺盛[C]許多對基因表達有調控作用的蛋白質在細胞質合成,經核孔進入細胞核[D]細胞質中的RNA均在細胞核合成,經核孔輸出研練真題·感悟高考D【解析】有絲分裂過程中,前期核仁解體、核膜消失,末期核膜和核仁重新出現;核仁與核糖體的形成有關,蛋白質合成活躍的細胞中核糖體數量多,核仁代謝活動旺盛;細胞中的蛋白質是在細胞質中的核糖體上合成的,對基因表達有調控作用的蛋白質需經核孔進入細胞核;細胞質中的RNA大多數是在細胞核中合成的,還有部分RNA是在線粒體或葉綠體中合成的。2.(2023·江蘇卷,2)植物細胞及其部分結構如圖所示。下列相關敘述錯誤的是(

)[A]主要由DNA和蛋白質組成的①只存在于細胞核中[B]核膜及各種細胞器膜的基本結構都與②相似[C]③的主要成分是多糖,也含有多種蛋白質[D]植物細胞必須具備①②和③才能存活D【解析】分析題圖,可知①是染色質,是由DNA和蛋白質組成的,只存在于細胞核中;分析題圖,可知②是細胞膜,由磷脂雙分子層構成基本支架,蛋白質分子以不同方式鑲嵌其中,核膜及各種細胞器膜的基本結構與細胞膜相似;分析題圖,可知③是細胞壁,主要成分是多糖(如纖維素、果膠),此外細胞壁含多種蛋白質;部分植物細胞并沒有細胞核,即不具有①染色質,也可以成活,例如植物的篩管細胞。3.(2022·浙江6月選考,15)下列關于細胞核結構與功能的敘述,正確的是(

)[A]核被膜為單層膜,有利于核內環境的相對穩定[B]核被膜上有核孔復合體,可調控核內外的物質交換[C]核仁是核內的圓形結構,主要與mRNA的合成有關[D]染色質由RNA和蛋白質組成,是遺傳物質的主要載體B【解析】

核被膜為雙層膜;核被膜上有核孔復合體,可調控核內外的物質交換;核仁是細胞核中呈圓形或橢圓形的結構,核仁與rRNA合成、加工和核糖體裝配有關;染色質主要由DNA和蛋白質組成,DNA是遺傳物質的載體。考向二結合科學思維,考查細胞核的結構與功能4.(2022·海南卷,4)肌動蛋白是細胞骨架的主要成分之一。研究表明,Cofilin-1是一種能與肌動蛋白相結合的蛋白質,介導肌動蛋白進入細胞核。Cofilin-1缺失可導致肌動蛋白結構和功能異常,引起細胞核變形,核膜破裂,染色質功能異常。下列有關敘述錯誤的是(

)[A]肌動蛋白可通過核孔自由進出細胞核[B]編碼Cofilin-1的基因不表達可導致細胞核變形[C]Cofilin-1缺失可導致細胞核失去控制物質進出細胞核的能力[D]Cofilin-1缺失會影響細胞核控制細胞代謝的能力A【解析】核孔具有選擇透過性,肌動蛋白不能通過核孔自由進出細胞核,肌動蛋白進入細胞核需要Cofilin-1的介導;Cofilin-1缺失可導致肌動蛋白結構和功能異常,引起細胞核變形,核膜破裂(失去控制物質進出細胞核的能力),染色質功能異常(染色質上的基因可控制細胞代謝)。(時間:30分鐘滿分:36分)基礎強化練選擇題:1~6題,每題2分。1.(細胞核功能的實驗探究|2025·貴陽期中)科學家用黑白兩種美西螈做實驗,將黑色美西螈胚胎細胞的細胞核取出來,移植到白色美西螈的去核卵細胞中。植入核的卵細胞發育成為黑色美西螈。下列相關敘述錯誤的是(

)[A]該實驗能說明美西螈的膚色是由細胞核控制的[B]為使實驗結論更加準確,應再增加一組對照實驗[C]該實驗沒說明生命活動離不開細胞結構的完整性[D]白色美西螈的細胞質在膚色形成中也發揮一定作用D【解析】由實驗結果可知,美西螈的膚色是由細胞核控制的;該實驗缺少對照實驗,為使實驗結論更加準確,應增加對照實驗將黑色美西螈的去核卵細胞與白色美西螈胚胎細胞的細胞核結合,形成重組細胞并進行培養;該實驗能說明美西螈的膚色是由細胞核控制的,未能說明生命活動離不開細胞結構的完整性的觀點;該實驗使用的是白色美西螈的去核卵細胞,植入的是黑色美西螈胚胎細胞的細胞核,結果是發育成為黑色美西螈,不能說明白色美西螈的細胞質在膚色的形成過程中也發揮一定作用。2.(細胞核的結構及功能|2024·北京模擬)細胞核大多呈橢圓形或球形,下列關于細胞核的相關說法正確的是(

)[A]核膜由4層磷脂分子組成,參與構成生物膜系統[B]核仁是儲存遺傳物質的主要場所,代謝旺盛的細胞,核仁較大[C]細胞核是遺傳和細胞代謝中心,無核的細胞不能長期生存[D]蛋白質、DNA、RNA等生物大分子物質可通過核孔進出細胞核A【解析】核膜是雙層膜結構,每層膜由兩層磷脂分子構成,所以核膜由4層磷脂分子組成,細胞膜、核膜、細胞器膜等結構,共同構成了生物膜系統;染色體是儲存遺傳物質DNA的主要場所;細胞核是遺傳和代謝的控制中心,無核的細胞不能長期生存,例如哺乳動物成熟的紅細胞;核孔具有選擇透過性,DNA不能透過核孔。3.(細胞核功能的實驗探究|2025·鄭州模擬)為研究細胞核與細胞質之間的物質交流,科學家利用甲、乙、丙三組變形蟲做實驗,將甲組被32P標記的細胞核移植到乙、丙兩組變形蟲的細胞內,適宜條件下培養一段時間后檢測乙、丙兩組的放射性,結果如圖所示。下列有關敘述正確的是(

)[A]甲組被32P標記的物質可能為DNA[B]乙組變形蟲去除細胞核后可以存活很長一段時間[C]乙組實驗說明細胞核中被標記的物質可以進入細胞質[D]丙組實驗說明細胞質中被標記的物質可以進入細胞核C【解析】

若被32P標記的物質是DNA,DNA不能通過核孔從細胞核進入細胞質,無法達成乙組結果;細胞核與細胞質相互依存、不可分割,細胞核控制著細胞的代謝和遺傳,因此,乙組變形蟲去除細胞核后存活時間很短;將被32P標記的細胞核移植到乙組變形蟲的細胞內,最終乙組變形蟲細胞核、細胞質均有放射性,說明細胞核中被標記的物質可以進入細胞質;最終丙組變形蟲原有細胞核沒有放射性,說明細胞質中被標記的物質不可進入細胞核。4.(細胞核的結構和功能|2025·太原月考)核孔復合體是由多個蛋白質鑲嵌在核孔上的一種雙向親水核質運輸通道。下列說法錯誤的是(

)[A]不同類型的細胞中核孔復合體數目有所不同[B]核孔復合體的雙向性是指物質均可以雙向進出核孔[C]核孔復合體是實現核質之間頻繁的物質交換和信息交流的結構基礎[D]若組成核孔復合體的蛋白質結構改變,可能會使核孔出現運輸障礙B【解析】蛋白質合成旺盛的細胞中核孔數量較多,核孔復合體數量較多,所以不同類型的細胞中核孔復合體數目有所不同;核孔復合體的雙向性是指核內合成的mRNA等物質可以運出細胞核,核外某些蛋白質(如DNA聚合酶)等可以運進細胞核,但DNA不能經核孔復合體運出細胞核,核孔復合體的運輸具有選擇性;由于結構與功能相適應,因此若組成核孔復合體的蛋白質結構改變,可能會使核孔出現運輸障礙。5.(細胞核的結構與功能|2024·梧州月考)下列有關細胞核結構與功能的敘述正確的是(

)[A]核孔不具有選擇性,有利于DNA和mRNA從細胞核進入細胞質[B]中心體和染色質均含有磷脂分子[C]原核細胞沒有染色體,但有絲狀的染色質[D]RNA聚合酶和DNA聚合酶可進入細胞核發揮作用D【解析】核孔具有選擇性,不允許核內DNA運出;中心體由蛋白質組成,染色質由DNA和蛋白質組成,二者均不含磷脂分子;原核細胞沒有染色體,也沒有絲狀的染色質;RNA聚合酶催化轉錄過程,DNA聚合酶催化DNA復制,二者均可在細胞核內起作用,RNA聚合酶和DNA聚合酶在細胞質中合成后均可進入細胞核發揮作用。6.(核孔的結構和功能|2025·成都期中)真核細胞的核孔是由多種親核蛋白構成的蛋白質復合物組成的復雜結構,控制著核質之間的物質運輸。其中,親核蛋白HPR1能協助mRNA的轉移。下列有關分析正確的是(

)[A]核孔主要運輸蛋白質、核苷酸等生物大分子,且有單向性和選擇性[B]細胞中被甲紫溶液染色成深色的物質都可以通過核孔進入細胞質[C]若HPR1基因發生突變,mRNA可能會大量集中在細胞核[D]細胞核是細胞的代謝中心,代謝旺盛的細胞中核孔數量較多C【解析】核苷酸是小分子,核孔主要運輸蛋白質等生物大分子物質,具有雙向性和選擇性;細胞核中染色質可被甲紫溶液染成深色,染色質不能通過核孔進入細胞質;若HPR1基因發生突變,親核蛋白HPR1可能失去協助mRNA轉移的能力,則mRNA會大量集中在細胞核;細胞質基質是代謝的主要場所,細胞核是細胞代謝活動的控制中心。選擇題:7~9題,每題4分。7.(細胞核功能的實驗探究|2024·淮北模擬)傘藻是一種能進行光合作用的單細胞生物,由傘帽、傘柄和假根三部分構成,細胞核在假根內。科學家用傘形帽和菊花形帽兩種傘藻做嫁接和核移植實驗(如圖1、2所示)。下列相關敘述錯誤的是(

)[A]圖2中移去細胞核的甲傘藻的生命活動將逐漸減緩直至停止[B]圖2中的③與圖1中①的帽形相同,都是菊花形帽[C]圖1中①②的帽形因嫁接而改變[D]題述實驗說明生物體形態結構的建成與細胞核有關C能力提升練【解析】細胞核是細胞遺傳和代謝的控制中心,圖1中①②的帽形(由細胞核控制)不會因嫁接而改變。8.(新情境·核纖層|2024·長治月考)核纖層以網絡形式分布于核膜內側,能維持細胞核正常的形狀與大小,有利于細胞核與細胞質之間的隔離與信息交換。據圖分析,下列敘述錯誤的是(

)[A]核纖層的結構模式圖屬于物理模型,制作時科學性是第一位的[B]核纖層參與構成細胞骨架,但是不影響細胞核的形態和功能[C]組成染色質的蛋白質在細胞質中合成,由結構①進入細胞核內[D]核纖層在核質之間的隔離作用不會減弱細胞核對細胞代謝的控制B【解析】核纖層的結構模式圖屬于物理模型,制作時科學性是第一位的;細胞骨架存在于細胞質中,而核纖層分布于核膜內側,不參與構成細胞骨架,核纖層會影響細胞核的形態和功能;組成染色質的蛋白質是在細胞質中的核糖體上合成的,合成后由結構①核孔進入細胞核內;根據題干信息可知,核纖層能維持細胞核正常的形狀與大小,有利于細胞核與細胞質之間的隔離與信息交換,即核纖層在核質之間的隔離作用不會減弱細胞核對細胞代謝的控制。9.(細胞核的結構|2024·武漢聯考)核纖層是分布于內核膜與染色質之間緊貼內核膜的一層蛋白質網絡結構。一般認為核纖層為核膜及染色質提供了結構支架,同時其可逆性的磷酸化和去磷酸化可介導核膜的解體和重建。下列敘述正確的是(

)[A]結構①是核孔,其數量與細胞代謝強度無關[B]結構③是合成rRNA和核糖體蛋白質的場所[C]有絲分裂前期核纖層蛋白去磷酸化可導致核膜消失,染色體出現[D]核膜在a、b、c過程中發生的連續變化依賴其結構特點D【解析】結構①是核孔,其數量與細胞代謝強度有關;結構③核仁與rRNA的合成以及核糖體的形成有關,但核糖體蛋白質是在核糖體中合成的;分析題圖可知,有絲分裂前期核纖層蛋白磷酸化可導致核