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第 4 课时 细胞核的结构和功能
目标要求 细胞核的结构和功能。
1．细胞核的功能及功能探究
(1)实验探究
①黑白美西螈核移植实验
②蝾螈受精卵横缢实验
③变形虫切割实验④伞藻嫁接与核移植实验
(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。
易错提醒 细胞代谢的主要场所是细胞质，细胞核是细胞代谢的控制中心。
2．细胞核的结构
(1)上述结构中核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。
(2)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢的关系是代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核
孔数量多，核仁较大。
(3)细胞核中的遗传物质分布于染色质上。
(4)哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞等无细胞核，既不能生长也不能分裂；
人工去核的细胞，一般也不能存活太久。
(5)有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中的细
胞核多达数百个。
延伸应用 核孔复合体(1)核孔复合体是核质交换的双向选择性亲水通道，是一种特殊的跨膜运输的蛋白质复合
体。
(2)双功能：①离子和水分子等小分子物质可以通过被动运输通过核孔复合体；②大分子通
过自身的核定位信号和核孔复合体上的受体蛋白结合而实现主动运输过程，而且核孔对大分
子的进入具有选择性。
(3)双向性：既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等出核运输。
3．细胞在生命系统中的地位
(1)源于必修1 P ：模型分为物理模型(如DNA双螺旋结构模型)、概念模型(如种群的概念)
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和数学模型(如“J”型曲线、“S”型曲线，公式、表格等)。
(2)源于必修1 P “模型建构”：在设计并制作细胞结构模型时，科学性、准确性应该是第
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一位的，其次才是模型的美观与否。
考向一 细胞核的结构和功能
1．细胞核是重要的细胞结构。下列关于细胞核的叙述不正确的是( )
A．细胞核是遗传信息库和代谢的控制中心
B．催化核DNA复制的酶在核糖体上合成
C．核膜是主要由脂质和蛋白质组成的双层膜结构
D．大分子物质可通过核孔自由进出细胞核
答案 D
2．如图所示为细胞核结构模式图，下列叙述中正确的是( )A．高等植物成熟筛管细胞中的细胞核，控制着该细胞的代谢和遗传
B．①与②相连接，二者共同参与细胞内磷脂的加工和运输
C．③为处于凝固状态的遗传物质，不参与细胞代谢，仅起遗传物质的备份作用
D．细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，“控制指令”可通过⑤从细胞核到达细胞质
答案 D
解析 高等植物成熟筛管细胞中无细胞核，A错误；②为核膜，不参与细胞内磷脂的加工，
B错误；③为核仁，不是遗传物质，C错误。
考向二 细胞核功能的实验探究
3．如图为伞藻嫁接实验与伞藻核移植实验示意图，该实验结果说明( )
A．生物体形态结构的建成主要与细胞质有关
B．细胞的分裂和分化是由细胞核控制的
C．细胞核是细胞代谢的中心
D．细胞核是细胞遗传的控制中心
答案 D
解析 通过图示可以看出，生物体形态结构的建成主要与细胞核有关，A错误；伞藻是单细
胞生物，不会涉及细胞分化，B错误；细胞核是细胞代谢的控制中心，C错误。
4．科学家将每个变形虫切成两半，一半含有细胞核，一半没有细胞核。将所有细胞放在相
同且适宜的条件下培养，一段时间后，实验结果如图所示。据图分析，下列说法不正确的是
( )A．第2天到第3天，无核细胞的死亡数迅速增加，原因主要是实验操作对细胞造成损伤
B．无核细胞仍能存活一段时间，原因是细胞内已经合成的蛋白质等物质仍能发挥作用
C．培养过程中有核细胞存活个数的减少与细胞凋亡有关
D．若将有核细胞的细胞核取出，剩余部分的新陈代谢速度会逐渐减缓直至死亡
答案 A
解析 从培养第2天到第3天，无核细胞死亡很多，其原因主要与没有细胞核有关，A错误。
重温高考 真题演练
1．(2021·河北，2)关于细胞核的叙述，错误的是( )
A．有丝分裂过程中，核膜和核仁周期性地消失和重现
B．蛋白质合成活跃的细胞，核仁代谢活动旺盛
C．许多对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质合成，经核孔进入细胞核
D．细胞质中的RNA均在细胞核合成，经核孔输出
答案 D
解析 RNA是以DNA为模板转录形成的，DNA主要存在于细胞核中，在细胞质中的线粒
体和叶绿体中也有少量的DNA，这些DNA也能作为模板转录合成RNA，所以细胞质中的
RNA主要在细胞核中合成，经核孔输出，D错误。
2．(2021·北京，2)下图是马铃薯细胞局部的电镜照片，①～④均为细胞核的结构，对其描述
错误的是( )
A．①是转录和翻译的场所
B．②是核与质之间物质运输的通道
C．③是核与质的界膜
D．④是与核糖体形成有关的场所
答案 A
解析 ①是染色质，细胞核是DNA复制和转录的主要场所，翻译的场所是核糖体，A错误；②是核孔，核孔是核与质之间物质运输的通道，具有选择性，B正确；③是核膜，是核与质
的界膜，为细胞核提供了一个相对稳定的环境，C正确；④是核仁，真核细胞中核仁与核糖
体的形成有关，D正确。
3．(2019·全国Ⅲ，2)下列与真核生物细胞核有关的叙述，错误的是( )
A．细胞中的染色质存在于细胞核中
B．细胞核是遗传信息转录和翻译的场所
C．细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心
D．细胞核内遗传物质的合成需要能量
答案 B
解析 真核细胞中，转录主要发生在细胞核中，而翻译发生在细胞质中的核糖体上，B错误。
4．(经典高考题)下列有关细胞核的叙述，错误的是( )
A．蛋白质是细胞核中染色质的组成成分
B．细胞核中可进行遗传物质的复制和转录
C．小分子物质可以通过核孔，大分子物质不能
D．有丝分裂过程中存在核膜消失和重新形成的现象
答案 C
解析 核孔是RNA、蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道，C错误。
一、易错辨析
1．核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出( × )
2．染色体和染色质只是形态不同，而成分完全相同( √ )
3．细胞核是细胞的代谢中心( × )
4．所有的真核细胞都有细胞核，且只有一个核( × )
5．蓝藻无细胞核，也无核糖体( × )
6．细胞是生物体代谢和遗传的基本单位( √ )
7．细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，所以要在细胞的最中央( × )
二、填空默写
1．(必修1 P )染色质主要由 DNA 和蛋白质 组成，DNA是遗传信息的载体。
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2．(必修1 P )核仁与某种RNA 的合成以及核糖体的形成有关；核孔可实现核质之间频繁的
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物质交换和信息交流。
3．(必修1 P )染色体和染色质是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态。
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4．(必修1 P )细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
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5．(必修1 P )细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位。
55课时精练
一、选择题
1．科学家用黑白两种美西螈做实验，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为黑色美西螈。下列相关叙述错误的是(
)
A．该实验能说明美西螈的肤色是由细胞核控制的
B．为使实验结论更加准确，应再增加一组对照实验
C．该实验说明生命活动离不开细胞结构的完整性
D．白色美西螈的细胞质在肤色形成中也发挥一定作用
答案 C
解析 该实验能说明美西螈的肤色是由细胞核控制的，未能说明生命活动离不开细胞结构完
整性的观点，C错误。
2．(2022·大连市普兰店区第一中学质检)下图为细胞核结构模式图，对其结构及功能的叙述
错误的是( )
A．①是由4层磷脂分子构成
B．②主要是由DNA和蛋白质组成，在细胞分裂时呈染色质状态
C．③与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
D．④是核孔，有实现核质之间信息交流和物质交换的作用
答案 B
解析 ②为染色质，主要由DNA和蛋白质组成，在分裂间期呈染色质状态，在分裂期呈染
色体状态，B错误。
3．细胞核是真核细胞内最大、最重要的细胞结构，是细胞遗传与代谢的调控中心，下列关
于细胞核的结构与功能的说法，正确的是( )
A．原核细胞无细胞核及核物质
B．高等植物细胞内发达的细胞骨架由细胞核控制形成
C．细胞核中的核仁是控制遗传和代谢的最关键结构
D．与表皮细胞相比，癌细胞核物质更多
答案 B
解析 原核细胞无成形细胞核，但是有核物质，如DNA，A错误；细胞骨架由蛋白质纤维
构成，蛋白质的合成由细胞核控制，B正确；细胞核中的染色体中的DNA是控制遗传和代谢的最关键结构，C错误；表皮细胞与癌细胞核物质一样多，只是发生了基因突变，基因的
种类改变，但是数目没变，D错误。
4．观察3H标记核膜的变形虫，发现分裂期形成许多带放射性的单层小囊泡。分裂形成的子
细胞核大小与母细胞核相近，每个子细胞核放射性强度基本相同。以下叙述正确的是( )
A．核膜的解体与重建有利于遗传物质的平均分配
B．核膜在分裂间期裂解为许多小囊泡
C．细胞核是遗传信息库，是细胞遗传和代谢的中心
D．核膜上具有核孔，能够实现细胞之间频繁的物质交换和信息交流
答案 A
解析 核膜在分裂前期裂解为许多小囊泡，B错误；细胞核是遗传信息库，是细胞遗传和代
谢的控制中心，C错误；核膜上具有核孔，能够实现细胞核与细胞质之间频繁的物质交换和
信息交流，D错误。
5．下列有关细胞核的叙述，不正确的是( )
A．①、②主要是由DNA和蛋白质组成的结构，在细胞周期中发生周期性变化
B．③是由2层磷脂分子组成的
C．信使RNA、组成染色质的蛋白质等物质通过核孔进出细胞核
D．⑤结构影响细胞内蛋白质合成过程
答案 B
解析 ③核膜为双层膜，是由4层磷脂分子组成的，B错误。
6．核小体是染色质的结构单位，是由近乎球状的组蛋白形成的八聚体和在其外围绕两圈长
度为180～200 bp(碱基对)的DNA所构成。下列有关核小体的叙述，错误的是( )
A．染色质主要由DNA、组蛋白构成
B．酵母菌细胞核中存在核小体
C．普通光学显微镜下可观察到核小体
D．核小体中含有C、H、O、N、P元素
答案 C
解析 光学显微镜下观察不到染色质，因此普通光学显微镜下也观察不到核小体，C错误。
7．细胞核在细胞增殖时发生消失与重建，重建细胞核时，膜小泡聚集在单个染色体周围，
形成核膜小泡，最终融合形成细胞核，过程如下图所示。下列相关说法正确的是( )A．核膜是由两层磷脂分子和蛋白质组成的
B．核膜小泡中的染色体上，每个染色体含有两个DNA分子
C．核膜小泡形成完整细胞核的过程与生物膜的流动性密切相关
D．重建后的细胞核中行使遗传功能的结构是核仁
答案 C
解析 在重建细胞核时，细胞分裂进入末期，着丝点分裂，每个染色体只有一个DNA分子，
B错误；染色体是遗传信息的载体，行使遗传功能的结构是染色体上的DNA，D错误。
8．核孔是一组蛋白质以特定的方式排布形成的结构，被称为核孔复合体。如图所示，该复
合体由一个核心脚手架组成，其选择性的输送机制由大量贴在该脚手架内面的蛋白质组成，
常把这样的蛋白质称为中央运输蛋白。据此分析，下列说法正确的是( )
A．核膜是单层膜，具有流动性
B．人体成熟的红细胞有少量核孔参与核质间的信息传递
C．核孔复合体的存在，说明物质进出核膜也具有选择性
D．DNA和mRNA均可通过核孔进入细胞质
答案 C
解析 人体成熟的红细胞没有细胞核，B错误；由题意知，核孔复合体是具有选择性的输送
机制的结构，因此核膜也具有选择透过性，C正确；DNA不能通过核孔进入细胞质，D错
误。
9．核膜上有核孔，核孔构造复杂，与核纤层(组分为核纤层蛋白，存在于内层核膜内侧)紧
密结合，成为核孔复合体。核孔复合体在核内外的物质转运中起重要作用，以下说法正确的
是( )
A．如果某个细胞表达了核纤层蛋白基因，那么它一定已经完成了细胞分化
B．核孔是生物大分子进出细胞核的通道，DNA聚合酶可以通过核孔进入细胞核
C．核纤层蛋白是在细胞核内合成的
D．细胞核中的核酸不能通过核孔复合体进入细胞质答案 B
解析 如果某个细胞表达了核纤层蛋白基因，只能说明细胞核结构已形成，但不能说明已经
完成了细胞分化，A错误；核纤层蛋白是在核糖体上合成的，C错误；RNA能通过核孔复
合体进入细胞质，D错误。
10．(2022·陕西渭南高三月考)施一公团队解析了来自非洲爪蟾的核孔复合体(NPC)的近原子
分辨率结构。他们通过电镜观察到NPC“附着”并稳定融合在核膜上，控制着核质之间的
物质交换。下列说法错误的是( )
A．附着NPC的核膜为双层膜结构且与内质网膜相联系
B．NPC实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流
C．核膜上NPC的数量与细胞代谢强度有关
D．大分子物质通过NPC进出细胞核时不消耗能量
答案 D
解析 大分子物质通过NPC需要消耗能量，D错误。
11．核仁纺锤体相关蛋白(NuSAP1)是一种微管相关蛋白，具有维持着丝点蛋白稳定性、调
节纺锤体正确组装及染色体分离的作用。下列说法错误的是( )
A．NuSAP1和着丝点蛋白都是以碳链为基本骨架
B．NuSAP1在有丝分裂前期参与纺锤体形成
C．核仁与某种RNA的合成及核糖体的形成有关
D．口腔上皮细胞的核仁比浆细胞的核仁大
答案 D
解析 蛋白质合成越旺盛的细胞，其核仁就越大。浆细胞能够合成抗体，故浆细胞的核仁大
于口腔上皮细胞，D错误。
12．心房颤动(房颤)是临床上最常见的心律失常疾病。最新研究表明，其致病机制是核孔复
合物(可以看成一种特殊的跨膜运输蛋白复合体)的运输障碍。下列相关分析不合理的是(
)
A．房颤的成因可能与核膜内外的信息交流异常有关
B．代谢旺盛的细胞中，核孔数目较多
C．核孔运输障碍发生的根本原因可能是蛋白质结构异常
D．RNA运出细胞核发挥作用需依赖核孔复合物
答案 C
解析 核孔运输障碍发生的根本原因可能是编码核孔复合物的基因发生突变所致，直接原因
可能是核孔复合物蛋白结构异常所致，C错误。
二、非选择题
13．(2022·青海高三模拟)图甲为酵母菌细胞部分结构示意图；图乙是图甲局部放大；图丙表
示分泌蛋白的合成和分泌过程。回答下列问题：(“除特殊标注外，[ ]”中填编号，
“________”填名称)(1)酵母菌是真核生物，判断依据是_____________________________________________
________________________________________________________________________。
葡萄糖在图甲中的结构________(填编号)彻底氧化分解。图甲中含有核酸的结构有
____________(填编号)。
(2)图乙中能在细胞周期中周期性消失和出现的结构是________(填编号)，如果破坏了结构
9，则________的合成及________的形成会受到影响，进而影响蛋白质的合成。
(3)从图丙中可以看出，核糖体上合成出的多肽需要经过[13]________和[14]________的加工
才能形成具有特定生理功能的蛋白质。整个分泌蛋白的合成、加工和运输过程中需要消耗能
量，在有氧条件下主要由图丙中的[ ]________供应；在无氧条件下由图甲中的[
]________供能。
答案 (1)其细胞中有以核膜为界限的细胞核 6、8 2、4、6、8 (2)9、11 某种RNA
核糖体 (3)内质网 高尔基体 16 线粒体 8 细胞质基质
解析 (1)葡萄糖在细胞质基质中进行初步的氧化分解，产生丙酮酸，丙酮酸进入图甲中的
线粒体中完成彻底氧化分解(图甲中8为细胞质基质、6为线粒体)。图甲酵母细胞中含有核
酸的结构有线粒体、细胞核、细胞质基质和核糖体，分别为图甲中的6、2、8、4。(2)在细
胞周期中进行周期性消失和出现的结构是核膜和核仁(图乙中9为核仁，11为核膜)，核仁的
功能是与某种RNA的合成和核糖体的形成有关，如果破坏了核仁，会影响蛋白质的合成。
(3)核糖体上合成的多肽只有形成一定的空间结构才具有特定的生理功能，该空间结构的形
成在图中的[13]内质网和[14]高尔基体上完成。分泌蛋白整个的合成、加工和运输过程中需
要消耗能量，在有氧条件下主要由有氧呼吸供能，[16]线粒体是有氧呼吸的主要场所，在无
氧条件下由无氧呼吸供能，[8]细胞质基质是无氧呼吸的场所。
14．不同生物细胞中的核孔具有相同结构，并以核孔复合体的形式存在。核孔复合体可以看
作是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，是一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道，控制
着物质进出细胞核，如图为核孔控制物质进出细胞核的示意图。回答下列问题：(1)核膜的外膜通常与__________膜相连；核膜功能的复杂性与其膜上的_______________有
关。真核细胞未必都具备核孔，如_______________________________(举一例即可)。
(2)核孔复合体的双向性表现在既可以让 mRNA 运出核孔，也可以让一些亲核蛋白如
________________________________(答出两个即可)等从细胞质运入细胞核；核孔复合体能
够识别已经加工成熟的mRNA并将其运出核孔，前体mRNA(未经加工剪接的RNA)不能运
出核孔，这体现了核孔具有________________的特点；核孔复合体能够识别相应的物质信号，
可推测核孔复合体上存在_________________________________________________。
(3)小分子物质(＜30～60 kDa)可通过被动扩散的方式通过核孔复合体，请你写出一种实验思
路验证核孔复合体还存在消耗ATP的其他运输方式：_______________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)内质网 蛋白质种类和数量 哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞
(2)DNA聚合酶、RNA聚合酶 选择透过性 特异性受体蛋白 (3)利用ATP合成抑制剂(某
种物质)抑制细胞ATP的合成，检测核孔运输物质的速率
解析 (1)内质网膜是细胞内分布最广泛的生物膜，核膜的外膜通常与内质网膜相连；蛋白
质是生命活动的主要承担者，核膜功能的复杂性与其膜上的蛋白质种类和数量有关。核膜上
具有核孔，但哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞都没有细胞核，因此真核细
胞未必都具备核孔。(2)通过核孔进入细胞核内的蛋白质一般是指在细胞核内发挥作用的蛋
白质，如DNA聚合酶、RNA聚合酶就是在细胞质合成，通过核孔进入细胞核的蛋白质。
(3)若要验证核孔复合体还存在消耗ATP的其他运输方式，即证明某物质通过核孔消耗
ATP，则实验自变量为是否供应ATP，所以实验思路为：利用ATP合成抑制剂(某种物质)抑
制细胞ATP的合成，检测核孔运输物质的速率。
