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第二章第3课时 细胞核和细胞的生物膜系统
内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升
课程标准1.通过探究细胞核功能的经典实验,阐明细胞核的功能,认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。2.通过细胞核电镜照片及结构模式图和相关经典实验,理解细胞核的结构和功能。3.通过分泌蛋白的分泌过程,阐明生物膜系统的结构和功能,运用结构与功能相适应的观点讨论结构与功能的统一性。4.通过对细菌、蓝细菌模式图的分析,理解原核细胞和真核细胞的区别。
基础落实•必备知识全过关
知识点一细胞核的结构核膜细胞质细胞核核糖体的形成核孔信息交流DNA和蛋白质不同形态
知识点二细胞核的功能1.经典实验分析实验内容实验方法实验结果实验结论变形虫分割实验将变形虫分割成两部分,一部分有完整的细胞核,一部分无细胞核有核部分能和消化食物,生长到正常大小,并产生新一代变形虫;无核部分许多退化,对外界刺激不再产生反应,生命活动减弱,不久便死亡细胞核可以调控细胞的过程摄取细胞器代谢
实验内容实验方法实验结果实验结论伞藻移植实验实验一:切除甲伞藻和乙伞藻的帽,继续培养实验二:将甲伞藻的假根(含细胞核)切下,将乙伞藻的柄移植到甲伞藻的假根上,继续培养实验一:甲伞藻和乙伞藻的剩余部分分别长出形帽和形帽实验二:“移植体”长出了形帽伞藻帽的形态是由控制的伞菊花伞细胞核
2.利用甲基绿—派洛宁染色液染色DNA和RNA3.细胞核的功能细胞核是细胞代谢和遗传的。甲基绿派洛宁绿色红色细胞核细胞质调控中心
知识点三模型1.概念:模型模拟的是被研究事物(原型)的结构形态、生理形态或运动形态,是原型的某个表征和特征,也是对原型的。模型不再包括原型的全部特征,但能体现原型的。2.类型:、数学模型、概念模型等。如生物学中的实物模型(如生物体细胞结构的模型)就是一种。抽象和概括本质特征物理模型物理模型
知识点四细胞的生物膜系统1.生物膜系统的组成细胞质膜内质网溶酶体线粒体核膜
2.生物膜系统的功能(1)细胞质膜把细胞与外部环境分隔开,不仅使细胞具有相对稳定的内部环境,还在细胞与外部环境的和等方面发挥重要作用。(2)细胞器膜把细胞内的各种细胞器分隔开。(3)各种细胞器所具有的广阔膜面积为提供了附着位点,不同的细胞器使多种化学反应被限制在一定空间内而互不干扰,保证了细胞内的多种能同时、高效、有序地进行。物质交换信息交流多种酶化学反应
3.分泌蛋白的运输和释放过程如图是豚鼠胰腺腺泡细胞,向细胞内注射由放射性同位素3H标记的亮氨酸,一段时间后,在细胞外检测到含有放射性的物质。(1)图中⑦是,最初在游离的[]中合成。(2)③和⑥都叫,分别由图中的[]和[]形成。(3)⑦这种物质在合成、加工和运输过程中所需的大量能量是由[]提供的。(4)由此可以看出,细胞内的生物膜在上具有紧密联系。分泌蛋白⑨核糖体囊泡②内质网④高尔基体⑧线粒体结构和功能
知识点五原核细胞和真核细胞的主要区别1.原核细胞与真核细胞的比较项目原核细胞真核细胞本质区别无包被的细胞核有包被的细胞核大小较小较大细胞壁有(支原体除外)植物细胞和真菌细胞,动物细胞细胞质有,无其他细胞器有核糖体及其他细胞器核区核膜、核仁、染色质核膜、核仁、染色质实例细菌、蓝细菌动物、植物、真菌核膜核膜有无核糖体无有
2.原核细胞与真核细胞的共性:均含有、细胞质,细胞质中均含有,二者都含有。细胞质膜核糖体DNA
结论语句辨一辨(1)细胞核是遗传信息储存和细胞代谢的主要场所。()(2)染色质和染色体是细胞中同一物质在不同时期的两种不同形态。()(3)核孔是生物大分子可以选择性进出细胞核的通道。()(4)核糖体、内质网和高尔基体是分泌蛋白的合成场所。()(5)内质网膜与核膜之间可以以囊泡的形式相互转化。()(6)细胞质膜把各种细胞器分隔开,使细胞内部区域化。()(7)蓝细菌无叶绿体,可以进行光合作用,乳酸菌无线粒体,不能进行有氧呼吸。()(8)在电子显微镜下,蓝细菌和水绵细胞中都能被观察到的细胞器是核糖体。()×√√×××√√
重难探究•能力素养全提升
主题一细胞核的结构和功能情境探究对于细胞核功能的研究,科学史上有许多经典实验。请认真研读教材P50~51提供的变形虫切割实验和伞藻移植实验,讨论解决下列问题。1.在变形虫的切割实验中,若要进一步证实细胞核在变形虫代谢和繁殖中的作用,你会怎么做?答案可以把细胞核移植到变形虫的无核部分,培养一段时间后,观察其存活状况。2.在伞藻移植实验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。答案有必要再做核移植实验。通过核移植实验可以排除伞藻的假根中其他物质的影响,确定伞帽形态由细胞核决定。
3.选择伞藻作为研究细胞核有关功能的实验材料有什么优点?(要求写两点)答案大型单细胞生物;伞帽形态差异明显;不同伞藻间容易嫁接。(任写两种,其他合理答案均可)4.细胞核是遗传和代谢的调控中心,细胞核实现其控制作用的重要结构是什么?答案细胞核实现其控制遗传和代谢的重要结构是染色质。染色质上有DNA,DNA上储存着遗传信息,在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有十分重要的作用。正是由于DNA主要位于细胞核里,细胞核才具有控制遗传和代谢的功能。
方法突破1.细胞核的分布除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外,真核细胞都有细胞核。
2.细胞核的结构与功能名称特点功能核膜和核孔①核膜是双层膜,外膜表面有核糖体附着②核膜不是连续的,其上有核孔①化学反应的场所,核膜上有酶附着,利于多种化学反应的进行②控制物质进出,小分子、离子通过核膜进出,大分子如蛋白质、RNA通过核孔进出核仁①球状或椭球状的颗粒结构②没有膜包被与核糖体中RNA的合成、加工以及核糖体的形成有关染色质①易被碱性染料染成深色②主要由DNA和蛋白质组成遗传物质的主要载体
【误区警示】有关细胞核的易错点(1)物质进出细胞核并非都通过核孔。①核孔是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道。②小分子物质可通过核膜进出细胞核。(2)并不是所有物质都能进出核孔。核孔是由多种蛋白质构成的复合结构,表现出明显的选择性,如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。(3)核仁不是遗传物质的储存场所。核仁参与核糖体中RNA的合成、加工及核糖体的形成,细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上。
(4)误认为核孔的数量和核仁大小是固定的。核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关,如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞,核孔数多,核仁较大。
探究应用1.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A
解析核仁与核糖体的形成有关,胰岛素是一种分泌蛋白,在核糖体上合成,故核仁被破坏,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。
2.下图所示为科学家进行的变形虫切割实验,该实验最能说明()A.细胞核控制细胞的分裂B.细胞质控制细胞的遗传C.细胞核控制细胞的生命活动D.细胞质控制细胞的分化C
解析由题图实验可知,变形虫被切割后,含有细胞核的部分能正常生长、摄食,不含有细胞核、只有细胞质的部分不能摄食,也不能生长,这说明细胞核对于控制细胞的生命活动具有重要作用。
3.下图表示细胞核的结构。下列有关细胞核结构的叙述,错误的是()A.③能够将核内物质与细胞质分开B.④主要由RNA和蛋白质组成C.⑤在细胞分裂过程中会出现周期性消失和重建D.⑥在控制物质进出时具有选择性B
解析③是核膜,能够将核内物质与细胞质分开,A项正确;④是染色质,主要由DNA和蛋白质组成,B项错误;⑤是核仁,在细胞分裂过程中会出现周期性消失和重建的现象,C项正确;⑥是核孔,是大分子物质进出细胞核的通道,具有选择性,D项正确。
主题二分泌蛋白的合成与分泌过程及生物膜系统情境探究科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时,利用放射性同位素标记技术,向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射由3H标记的亮氨酸,然后在不同的时间分别检测放射性标记物出现的部位,发现随着时间的延续,带有放射性标记的物质先后出现在不同的细胞结构中,最后出现在释放到细胞外的分泌物中。请结合教材P53有关内容,讨论解决下列问题。
1.科学家注射由3H标记的亮氨酸进行研究,从氨基酸的组成元素分析,能否利用14C、18O、15N、35S等元素?答案生物学研究中常用的同位素有的具有放射性,如14C、32P、3H、35S等;有的不具有放射性,是稳定同位素,如15N、18O等。本实验是通过检测放射性情况来示踪物质运行经历的细胞结构,因此没有放射性的同位素(18O、15N)不可用,亮氨酸不含S,因此也不能用35S。
2.分泌蛋白从合成至分泌到细胞外,离不开多种细胞结构的协调配合,请构建它们协调配合的模型。答案
3.什么是细胞的生物膜系统?所有细胞都具有生物膜系统吗?答案在真核细胞中,许多细胞器都是由膜包被而成的,如内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等,这些细胞器膜和细胞质膜、核膜等膜结构,共同构成细胞的生物膜系统。只有真核细胞中存在生物膜系统,原核细胞中只有细胞质膜一种膜结构,因此没有生物膜系统。
方法突破1.分泌蛋白的合成和分泌(1)过程
(2)生物膜面积变化①直方图②曲线图
【特别提醒】(1)蛋白质的合成都是在核糖体上进行的,但游离的核糖体和附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质种类不同。(2)并非所有蛋白质的合成都需要内质网和高尔基体的参与,如原核细胞中的蛋白质合成。
2.生物膜系统(1)化学组成上的联系①相似性:各种生物膜在组成成分的种类上基本相同,都主要由蛋白质和脂质组成。②差异性:各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异,功能越复杂的生物膜,蛋白质的种类和数量就越多。(2)结构上的联系
(3)在功能上的联系:在分泌蛋白合成、加工、运输、分泌等过程中,各生物膜之间协调配合。
探究应用1.下列有关生物膜的叙述,错误的是()A.生物膜的主要成分是脂质和蛋白质,其功能主要取决于蛋白质种类和数量B.原核细胞结构简单,没有线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网等复杂膜结构,所以不具有生物膜系统C.细胞质膜对细胞与外界环境进行的物质运输、能量转换和信息传递起决定性作用D.高尔基体膜内连核膜,外连细胞质膜,为物质的运输提供了便利通道D
解析生物膜主要由脂质和蛋白质组成,在组成生物膜的脂质中,磷脂最丰富,生物膜的功能主要取决于蛋白质的种类和数量,A项正确;原核细胞没有线粒体、叶绿体、溶酶体、内质网等细胞器膜,也不具有核膜,所以不具有生物膜系统,B项正确;细胞质膜在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用,C项正确;内质网膜内连核膜,外连细胞质膜,为物质的运输提供了便利通道,D项错误。
2.科学家用含3H标记的亮氨酸的培养液培养豚鼠的胰腺腺泡细胞,下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表。下列叙述正确的是()细胞结构附有核糖体的内质网高尔基体靠近细胞质膜的囊泡时间/min317117A.形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成B.高尔基体膜向内与内质网膜相连,向外与细胞质膜相连C.高尔基体具有运输分泌蛋白的作用D.分泌蛋白合成过程中不需要能量C
解析分泌蛋白是指分泌到细胞外的蛋白质,分泌蛋白的合成最先是在游离的核糖体上进行的,其路径可以表示为核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞质膜,按照次序存在时间差;高尔基体与内质网和细胞质膜之间以囊泡的形式相联系,而并非直接相连;分泌蛋白合成过程中由线粒体提供能量。
3.经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后,S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别,经高尔基体膜包裏形成囊泡,在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中,带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶;不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞质膜。下列说法错误的是()A.M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性B.附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成C.S酶功能丧失的细胞中,衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累D.M6P受体基因缺陷的细胞中,带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内D
解析进入高尔基体的蛋白质并非都被S酶作用而带上M6P标志,说明S酶与相应蛋白质之间发生了特异性识别,体现了S酶的专一性,A项正确;附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成,B项正确;溶酶体中含有大量的水解酶,可以分解衰老和损伤的细胞器,也能吞噬侵入细胞的细菌和病毒,由题意可知,S酶功能丧失的细胞不能产生溶酶体酶,衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累,C项正确;由题意可知,M6P受体基因缺陷的细胞中,带有M6P标志的蛋白质不会转化为溶酶体酶,则经囊泡运往细胞质膜,D项错误。
主题三原核细胞和真核细胞的主要区别情境探究结合教材P54细菌和蓝细菌细胞结构模式图,讨论解决下列问题。
1.甲、乙、丙在结构上最大的不同点是什么?它们共有的结构有哪些?答案甲、乙是原核细胞,丙是真核细胞,甲、乙、丙在结构上最大的不同点是甲、乙没有核膜包被的细胞核;它们都有细胞质膜、细胞质、核糖体等结构。2.填写图甲、乙中相关结构的名称。答案①细胞壁,②细胞质膜,③细胞质,④拟核,⑤核糖体。
方法突破1.原核细胞与真核细胞的共性:均含有细胞质膜、细胞质,细胞质中均含有核糖体,二者都含有DNA。2.细胞的多样性主要体现在细胞的形态、大小、结构和功能的差异等方面。3.细胞的统一性主要体现在不同细胞具有相似的结构和物质,如细胞质膜、细胞质、DNA等。
探究应用1.乳酸菌和酵母菌在结构上的区别是()A.前者有液泡B.前者无拟核,后者有细胞核C.前者无核膜,后者有核膜D.前者的核糖体数比后者多C解析乳酸菌为原核生物,只有核糖体一种细胞器,没有液泡,A项错误;乳酸菌有拟核,酵母菌有细胞核,B项错误;乳酸菌无核膜,酵母菌有核膜,C项正确;乳酸菌和酵母菌都有核糖体,前者的核糖体数比后者少,D项错误。
2.沙眼衣原体是一类导致人患沙眼的病原体,通过电子显微镜观察其细胞结构,可以确定沙眼衣原体是原核生物。作为判断其是原核生物的主要依据是()A.有细胞壁B.有细胞膜C.没有线粒体D.没有核膜包被的细胞核D
3.淡水水域污染、富营养化,会导致蓝细菌的大量繁殖,影响水质和水生动物的生活。下列有关蓝细菌的叙述,正确的是()A.有成形的细胞核B.没有核糖体C.能进行光合作用D.具有线粒体C解析蓝细菌属于原核生物,原核细胞没有核膜包被的成形的细胞核,A项错误;蓝细菌细胞中具有核糖体,B项错误;蓝细菌细胞中含有叶绿素和藻蓝素,能够进行光合作用,C项正确;原核生物细胞中不含线粒体,D项错误。
4.原核细胞中,拟核内的核物质主要是指()A.DNAB.RNAC.蛋白质D.蛋白质和核酸A解析原核细胞没有核膜包被的成形的细胞核,但有拟核,拟核中的物质主要是环状DNA分子。
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