高一生物完整讲稿:必修1第三章第3节细胞核的结构和功能

高一生物完整讲稿：必修1第三章第3节细胞核的结构和功能

高一生物完整讲稿：必修1第三章第3节细胞核的结构和功能

教师录课开场白

同学们大家好，欢迎继续学习必修1《分子与细胞》第三章第3节《细胞核的结构和功能》。          前面两节课，我们认识了细胞膜，又深入细胞质内部，学习了八大细胞器，了解了生物膜系统。细胞膜是细胞的围墙，细胞器是一个个各司其职的车间。但是，如果一座工厂只有围墙、车间、机器，却没有总控制室，没有图纸、没有指挥，整个工厂依旧会彻底瘫痪。

对于细胞而言，细胞核就是整个细胞的“总控制室”，是细胞代谢和遗传的控制中心。细胞绝大部分的遗传物质储存在细胞核里面，细胞要合成什么蛋白质、细胞分裂、细胞生长、细胞分化，全部都要受到细胞核的调控。

但是并不是所有细胞都拥有细胞核。我们前面接触过两个非常经典的特例：哺乳动物成熟红细胞，没有细胞核；高等植物成熟筛管细胞，也没有细胞核。失去细胞核之后，这类细胞不能再进行分裂，寿命有限。由此也能体会到细胞核对于真核细胞的重大意义。

【PPT出示本节课学习目标】          本节课五大学习目标：

1.通过资料分析实验，归纳总结细胞核两大核心功能：是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。

2.识别细胞核亚显微结构图，掌握核膜、核孔、核仁、染色质四部分结构，理解每一部分的结构与功能。

3.厘清染色质和染色体的关系，明白二者是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态，这是本节重难点。

4.学会区分物理模型、概念模型、数学模型，能够举例说出三类模型，理解模型在生物学研究当中的作用。

5.梳理全节易混淆概念，规避选择题、填空题陷阱，结合前面学过的生物膜系统，打通前后知识点联系。

第一部分：细胞核的数目与分布（课堂讲授）

【PPT展示图片：草履虫（大小核）、人体骨骼肌细胞、哺乳动物成熟红细胞、高等植物筛管细胞】

首先我们先解决一个基础问题：是不是每一个真核细胞，都只有一个细胞核？          答案：不一定。

✅大多数真核细胞：一个细胞核。比如口腔上皮细胞、植物叶肉细胞。

⚠️特例1：有的细胞具有多个细胞核。          例子1：草履虫，属于原生动物，细胞内有一个大核、一个小核。大核负责营养代谢，小核负责生殖。          例子2：人的骨骼肌细胞。骨骼肌由很多细胞融合在一起，形成多核的巨大细胞，一个骨骼肌细胞里面含有数十个细胞核。

⚠️特例2：有的真核细胞，成熟之后没有细胞核。          ①哺乳动物成熟的红细胞：发育成熟之后，细胞核退化消失，也没有各种细胞器。只能进行无氧呼吸，寿命很短。注意：鸟类、两栖类红细胞依旧有细胞核。          ②高等植物成熟的筛管细胞：筛管负责植物体内有机物的运输，成熟筛管细胞核消失；旁边的伴保有细胞核，为筛管细胞提供物质和能量。

❌易错警示：原核细胞有没有细胞核？          ✅原核细胞没有成形的细胞核，没有核膜、核仁、染色质，只有拟核，拟核是裸露环状DNA分子。细胞核是真核细胞特有的结构！

第二部分：资料分析——探究细胞核有什么功能

【PPT展示四则经典实验：美西螈核移植实验；蝾螈受精卵横缢实验；变形虫切割实验；伞藻的嫁接与核移植实验】          课本设置四组经典资料分析，科学家通过对照实验，一步步推导出细胞核的功能。我们逐个拆解每一组实验的操作、现象、实验结论。

实验1：美西螈的核移植实验

美西螈是一种两栖动物，皮肤有黑色、白色两种性状。          操作：取黑色美西螈的细胞核，移植到白色美西螈的去核卵细胞当中。重组细胞培养发育。          实验现象：最终发育出来的美西螈个体，全部都是黑色。

补充思考：这个实验有没有设置对照组？          本实验缺少对照。完善对照：取白色美西螈细胞核，移植到黑色美西螈去核卵，看子代是否为白色。对照实验可以排除细胞质的干扰，让结论更严谨。

实验2：蝾螈受精卵横缢实验

操作：用一根细丝，把蝾螈受精卵从中间缢缩分开。一半有细胞核，另一半没有细胞核，两半的细胞质完全一样。          现象：          ①有细胞核的那一半：能够正常分裂、分化，发育成完整的蝾螈幼体。          ②没有细胞核的一半：停止分裂，不能发育；如果及时挤入一个细胞核，又可以重新开始分裂发育。          ✅实验结论：没有细胞核，细胞就不能分裂、分化。细胞核控制细胞的分裂、分化。

实验3：变形虫的切割实验

变形虫是单细胞真核生物。          操作：把变形虫切成两半。一半含有细胞核，一半没有细胞核。          现象：          ①有核的一半：可以正常摄食、生长、分裂，存活。          ②无核的一半：可以短期存活，但是不能摄取食物，不能分裂，最终死亡。          进一步拓展：如果把细胞核单独取出来，只有细胞核没有细胞质，细胞核也很快死亡。          👉说明：细胞核不能脱离细胞质独立生存；细胞质也不能脱离细胞核长期存活。细胞核和细胞质相互依存，缺一不可。细胞是一个统一的整体。✅实验结论：细胞核控制变形虫的生命活动（代谢、摄食、分裂）。细胞核是细胞代谢的控制中心。

实验4：伞藻的嫁接、核移植实验

伞藻是大型单细胞藻类，分为伞帽、伞柄、假根三部分。细胞核位于假根当中。          伞藻两种类型：①伞形帽伞藻；②菊花形帽伞藻。

第一组：嫁接实验。          把伞形帽伞藻的伞帽切掉；把菊花形伞藻的伞柄切下来，嫁接到去掉伞帽的伞形帽伞藻的假根上。新长出来的伞帽是伞形帽。

第二组：核移植实验。取出菊花形伞藻细胞核，移入去掉细胞核、去掉伞帽的伞形帽伞藻假根中。再生出来的伞帽是菊花形。          ✅实验结论：伞藻伞帽的形态结构，由细胞核控制。生物体形态结构的建成，主要与细胞核有关。

综合四则实验，归纳细胞核两大核心功能【课本黑体，必背】

1.细胞核是遗传信息库。（储存遗传信息，控制生物的遗传性状）

2.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。（调控细胞分裂、分化、各项生命代谢活动）

【课堂思考设问】          把细胞核单独剥离出来，细胞核很快死亡；去掉细胞核的细胞质，也只能短期存活。这个现象说明什么？          👉答案：细胞核与细胞质相互依存，细胞必须保持结构完整，才能完成各项生命活动，细胞是最基本的生命系统，是统一的整体。

第三部分：细胞核的亚显微结构（重难点，PPT细胞核结构图，标注核膜、核孔、核仁、染色质）

真核细胞核在电子显微镜下，可以看到四大结构：核膜、核孔、核仁、染色质。我们逐个拆解每一部分的结构、功能，同时结合上一节课的生物膜系统知识点。

3.1核膜

【重点标记】核膜：双层生物膜（外膜、内膜）。属于生物膜系统的组成部分。

•核膜外层：面向细胞质；外膜和内质网相连，膜上附着核糖体。

•核膜内层：面向细胞核内部。

⚠️易错：核膜是双层膜，一共两层生物膜，四层磷脂分子层。一层生物膜=磷脂双分子层（2层磷脂分子），双层核膜=2层膜=4层磷脂分子。

3.2核孔（考试最高频考点）

核膜并不是完全密闭的。核膜上面分布很多孔洞，就是核孔复合体，简称核孔。          很多同学会想当然：既然是孔，物质可以自由进出？大错特错！核孔不是简单的自由通道，核孔具有选择透过性！

✅核孔功能：实现细胞核与细胞质之间频繁的物质交换和信息交流。          区分哪些物质可以进出核孔：

1.细胞质→细胞核（进核孔）：需要进入细胞核发挥作用的大分子。例如：核糖体合成的蛋白质（DNA聚合酶、RNA聚合酶、组蛋白），通过核孔进入细胞核。          小分子如水、离子，可以穿过核膜磷脂双分子层，不需要走核孔。

2.细胞核→细胞质（出核孔）：细胞核中转录产生的RNA（mRNA、rRNA），通过核孔运到细胞质。

⚠️【超级高频易错警示】          ❌误区1：核孔允许大分子物质自由进出细胞核。          ✅纠正：核孔具有选择性，不是自由扩散。不是所有大分子都能随便通过。DNA就不能从核孔出去。

❌误区2：小分子物质都通过核孔进出细胞核。          ✅纠正：水、无机盐离子等小分子，直接跨核膜（磷脂双分子层）进出，不需要走核孔。核孔主要负责大分子物质交换。

❌误区3：代谢越旺盛的细胞，核孔数目越少。          ✅纠正：细胞代谢越旺盛，细胞核和细胞质物质交换越频繁，核孔的数量越多。举例：分泌蛋白合成旺盛的细胞，核孔数目多；休眠细胞，核孔数目少。

3.3核仁

核仁，细胞核内部球形的结构，没有膜包裹。          ✅核仁功能：与某种RNA（rRNA，核糖体RNA）的合成以及核糖体的形成有关。

⚠️易错：          ❌核仁里面含有DNA？✅是的，核仁区域有DNA片段，专门转录rRNA。          ❌误区：代谢越旺盛，核仁越小。✅纠正：蛋白质合成旺盛的细胞，需要大量核糖体，核仁体积大。比如浆细胞大量合成抗体，需要很多核糖体，核仁大；休眠细胞核仁小。

3.4染色质（本节最大重难点，染色质和染色体的关系）

细胞核内部，除核仁之外，剩下大部分物质就是染色质。          ✅染色质化学组成：DNA+蛋白质（组蛋白），还有少量RNA。DNA储存遗传信息，所以染色质是细胞核当中遗传信息的载体。

染色质状态：细胞没有分裂的时候（间期），染色质是细长丝状、缠绕交织，呈网状，光学显微镜下看不到。当细胞进入分裂期，染色质细丝会高度螺旋化、缩短、变粗，变成杆状或者柱状的染色体。

【重点标记课本黑体】：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态！

【PPT示意图展示染色质螺旋化为染色体的全过程】

⚠️全套易错警示关于染色质&染色体：

1.❌染色质和染色体是两种完全不同的物质。✅同一物质，不同时期两种形态。

2.❌染色体只存在细胞核；染色质存在细胞质。✅染色质、染色体全部只存在真核细胞核内部；原核细胞是拟核裸露环状DNA，没有染色质、染色体。

3.❌染色质的成分是DNA和RNA。✅主要成分DNA+蛋白质。

4.❌细胞分裂的时候才存在DNA。✅DNA一直存在，只是形态改变。

细胞核结构完整总结

【课堂判断题训练】

1.核孔可以让DNA自由进出细胞核（×，DNA不能出细胞核）

2.代谢旺盛的细胞，核孔多、核仁大（√）

3.染色质和染色体化学成分完全相同（√）

4.核膜是单层膜结构（×，双层膜，4层磷脂分子）

5.核仁具有膜结构（×，核仁无膜）

第四部分：模型——生物学研究重要方法（课本第四节内容，考试高频）

【PPT：物理模型、概念模型、数学模型举例图片】

4.1物理模型

概念：以实物或者图画形式，直观表达认识对象特征。

⚠️易错：照片是不是物理模型？❌照片是实物直接拍摄，是原型本身，不属于模型。画图绘制的细胞示意图，属于物理模型；拍的细胞显微照片不是模型。

4.2概念模型

用文字、箭头、框图，表达事物之间内在逻辑关系。          ✅例子：          ①细胞膜功能概念框图；          ②分泌蛋白合成运输流程图；          ③达尔文自然选择学说的概念图解。

4.3数学模型

用数学公式、曲线图、表格描述生命现象。          ✅例子：          ①种群J型增长公式Nt=N₀λᵗ；          ②酶活性随温度变化曲线图；          ③表格统计实验数据。

【思考设问】请同学们判断：

1.绘制细胞核结构示意图？——物理模型。

2.画分泌蛋白合成流程图？——概念模型。

3.绘制酶促反应速率随pH变化曲线？——数学模型。

4.显微镜拍摄的细胞照片？——不是模型。

第五部分：前后知识串联——细胞核、细胞质、生物膜系统综合梳理

5.1细胞核与细胞质相互依存

前面变形虫切割实验告诉我们：

1.无核的细胞质：可以短期存活，但是不能分裂分化，很快死亡。

2.无细胞质的细胞核：没有物质、能量、酶，很快死亡。          👉结论：细胞核不能脱离细胞质独立存活，细胞质离不开细胞核。细胞必须保持结构完整性，才能完成生命活动，细胞是统一的整体，是最基本生命系统。

5.2核膜和生物膜系统的联系（回顾上一节）

核膜属于生物膜系统。核膜的外膜直接和内质网膜相连。内质网膜向内连接核膜，向外连接细胞膜；依靠囊泡，和高尔基体、溶酶体发生膜成分交流。

第六部分：课堂综合例题精讲（选择、判断、简答大题）

例题1

下列关于细胞核的叙述，正确的是（）          A.所有真核细胞都只有一个细胞核          B.细胞核是细胞代谢的主要场所          C.核孔对物质进出具有选择性✔D.DNA可以自由通过核孔进入细胞质

例题2

关于染色质和染色体说法正确的是（）          A.二者化学成分完全不同          B.染色体是染色质在细胞分裂期的形态✔C.染色质分布在细胞质          D.二者都可以出核孔

例题3

细胞代谢旺盛的细胞核具备的特征（）          A.核孔数目少，核仁体积小          B.核孔数目多，核仁体积大✔C.核孔数目多，核仁体积小          D.核孔数目少，核仁体积大

例题4

下列属于物理模型的是（）          A.酶活性随温度变化曲线图          B.分泌蛋白合成流程图          C.DNA双螺旋结构拼装实物模型✔D.显微镜拍摄的细胞显微照片

例题5（判断正误组）

1.原核细胞具有细胞核（×，只有拟核）

2.核膜由两层磷脂分子构成（×，双层膜，四层磷脂分子）

3.核仁与核糖体形成有关，蛋白质合成旺盛细胞核仁大（√）

4.细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞质基质是细胞代谢主要场所（√）

5.照片属于物理模型（×，原型，不是模型）

例题6简答大题

简述染色质与染色体的关系。

第七部分：本节课完整知识点汇总【学生笔记打印版】

一、细胞核的数目与分布

1.大多数真核细胞：1个细胞核。

2.特例：①多核：草履虫（大小核）、人体骨骼肌细胞；②无核：哺乳动物成熟红细胞、高等植物成熟筛管细胞。

3.细胞核是真核细胞特有；原核细胞无细胞核，仅有拟核（裸露环状DNA）。

二、细胞核的功能（四组实验推导）

1.美西螈核移植：细胞核控制生物遗传性状。

2.蝾螈受精卵横缢：细胞核控制细胞分裂、分化。

3.变形虫切割：细胞核控制细胞代谢生命活动。

4.伞藻嫁接与核移植：细胞核控制生物体形态结构建成。

✅细胞核两大核心功能【必背】          ①细胞核是遗传信息库（储存DNA，储存遗传信息）；          ②细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。

⚠️辨析：细胞质基质才是细胞代谢的主要场所；细胞核是控制中心，不等于代谢主要场所。细胞核与细胞质相互依存，细胞必须保持完整结构，细胞是统一整体。

三、细胞核亚显微四大结构

1.核膜：双层生物膜（外膜、内膜），属于生物膜系统；外膜直接和内质网膜相连，外膜附着核糖体；把核内物质和细胞质分隔。双层核膜=2层生物膜=4层磷脂分子层。

2.核孔：核膜上蛋白质复合体；具有选择透过性，不是自由通道。          功能：实现细胞核与细胞质之间物质交换、信息交流。

3.核仁：无膜包裹，球形结构；功能：与rRNA的合成以及核糖体的形成有关。蛋白质合成越旺盛的细胞，核仁体积越大。

4.染色质：主要成分DNA+蛋白质。

四、模型的三种类型

1.物理模型：实物、图画示意图；例：细胞结构图、DNA双螺旋实物模型。⚠️显微照片不属于模型。

2.概念模型：文字、框图、箭头，表达逻辑关系；例：流程图、概念图。

3.数学模型：公式、曲线图、数据表；例：种群增长曲线，酶活性‑温度曲线。

五、综合联系

1.核膜属于生物膜系统，外膜与内质网膜直接相连。原核细胞无核膜，无生物膜系统。

2.细胞核细胞质相互依存：无核细胞质短期存活后死亡；无核的细胞核很快死亡，细胞结构必须完整。

第八部分：全套高频易错点汇总（背诵清单，考试丢分陷阱）

1.❌所有真核细胞都有一个细胞核。✅哺乳动物成熟红细胞、高等植物成熟筛管细胞无细胞核；骨骼肌、草履虫可以多核。

2.❌原核细胞拥有细胞核。✅原核细胞只有拟核，没有核膜、核仁、染色质，细胞核是真核细胞特有。

3.❌细胞核是细胞代谢的主要场所。✅细胞质基质是代谢主要场所；细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。（超级高频陷阱）

4.❌核孔是大分子自由进出的通道，物质可以随意通过。✅核孔具有选择透过性；DNA不能运出细胞核。

5.❌水、离子等小分子物质通过核孔进出细胞核。✅小分子跨核膜磷脂双分子层，不走核孔；核孔主要负责大分子交换。

6.❌代谢旺盛的细胞核孔少，核仁小。✅代谢旺盛：核孔数目多，核仁体积大。

7.❌核仁具有生物膜包被。✅核仁无膜结构。

8.❌核膜是单层生物膜。✅核膜是双层生物膜，一共四层磷脂分子。

9.❌染色质和染色体是两种不同物质。✅同一物质，细胞不同时期两种存在形态；成分均为DNA+蛋白质。

10.❌染色体/染色质存在于细胞质。✅只存在于真核细胞核内部；原核拟核只有裸露DNA，没有染色质染色体。

11.❌显微镜拍摄的细胞照片属于物理模型。✅照片是原型实物记录，不属于模型；人为绘制示意图才是物理模型。

12.❌DNA可以通过核孔复合体运出细胞核。✅DNA留在细胞核内；RNA（mRNA、rRNA）出核孔。

13.❌核仁的功能是合成核糖体蛋白质。✅核仁负责合成rRNA（核糖体RNA），核糖体蛋白质在细胞质核糖体合成。

14.❌细胞可以只有细胞核或者只有细胞质，长期完成生命活动。✅细胞核细胞质相互依存，细胞必须保持结构完整。

15.❌伞藻嫁接实验，伞帽形态由伞柄（细胞质）决定。✅伞帽形态由假根内的细胞核控制。

第九部分：课堂结尾总结，课后作业与拓展思考

同学们，本节课我们学习细胞核。          首先通过四组经典实验，得出细胞核两大核心功能：遗传信息库，细胞代谢和遗传的控制中心。一定要区分：细胞核是控制中心，细胞质基质才是代谢主要场所，这是选择题最容易踩坑的地方。

接着我们拆解细胞核亚显微四大结构：核膜（双层膜，连内质网）、核孔（有选择性，大分子通道，DNA不能出核）、核仁（合成rRNA、参与核糖体形成）、染色质。重中之重是染色质与染色体：同一物质不同时期两种形态。

然后学习生物学模型，分物理、概念、数学模型，记住照片不是模型。          最后综合理解细胞核与细胞质相互依存，细胞是统一的整体，联系上一节生物膜系统，核膜属于真核生物膜系统。

1.通读知识点汇总、全套易错点清单，标记自己容易混淆的条目。

2.完成课后习题，重点训练细胞核结构图识别、模型分类、染色质染色体判断题。

3.拓展思考：为什么蛋白质合成旺盛的细胞，核孔多、核仁大？请结合核仁、核孔功能写出你的理解。