第3章細胞的基本結構第3節(jié)細胞核的結構和功能問題探討從母牛乙的體細胞中取出細胞核，注入母牛甲去核的卵細胞中，移植后的細胞經(jīng)細胞分裂形成早期胚胎，將胚胎移植入母牛丙的子宮內(nèi)。出生的小牛幾乎與母牛乙的性狀一模一樣，稱之為“克隆?！庇懻摽寺∨５男誀钆c母牛乙?guī)缀跏且荒Ｒ粯拥倪@說明了什么本節(jié)聚焦細胞核的結構和功能是怎樣的為什么說細胞核是細胞的“控制中心”怎樣制作真核細胞的三維結構模型用光學顯微鏡觀察細胞，最容易注意到的一個結構就是細胞核。除了高等植物成熟的篩管細胞和哺乳動物成熟的紅細胞等極少數(shù)細胞外，真核細胞都有細胞核?？寺∨５膶嵗屛覀兛吹搅思毎说闹匾浴＜毎司烤咕哂惺裁垂δ苣丶毎说墓δ芩伎肌び懻摷毎擞惺裁垂δ苜Y料1科學家用黑白兩種美西(一種兩棲動物)做實驗，將黑色美西胚胎細胞的細胞核取出來，移植到白色美西鯨的去核卵細胞中。移植后發(fā)育長大的美西鯨，全部是黑色的資料2科學家用頭發(fā)將蝶的受精卵橫縊為有核和無核的兩半，中間只有很少的細胞質(zhì)相連。結果，有核的一半能分裂，無核的一半則停止分裂。當有核的一半分裂到16~32個細胞時，如果這時將一個細胞核擠到無核的一半，這一半也會開始分裂。最后兩半都能發(fā)育成正常的胚胎，只是原來無核的一半發(fā)育得慢一些。資料3科學家做過這樣的實驗。將變形蟲切成兩半，一半有核，一半無核。無核的一半雖然能消化已吞噬的食物。但不能攝取食物，對外界刺激不再發(fā)生反應;電鏡下可以觀察到退化的高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等。有核的一半情況則大不相同，照樣攝食，對刺激仍有反應;失去的伸縮泡可以再生，還能生長和分裂。如果用顯微鉤針將有核的一半的細胞核鉤出，這一半的行為就會像上述無核的一半一樣。如果及時植入另一個同種變形蟲的細胞核，各種生命活動又會恢復。資料4傘藻是一種單細胞生物，由“帽”、柄和假根三部分構成，細胞核在基部?？茖W家用傘形帽和菊花形帽兩種傘藻做嫁接和核移植實驗，如下圖所示討論1.美西螈的皮膚顏色與表皮細胞內(nèi)黑色素的合成有什么關系這一合成過程是由細胞核還是細胞質(zhì)控制的美西螈皮膚的顏色是皮膚表皮細胞內(nèi)的黑色素決定的。表皮細胞內(nèi)合成了黑色素，使皮膚呈黑色，不能合成黑色素的，皮膚呈白色。細胞內(nèi)黑色素的合成是由細胞核控制的。2.從資料2可以看出細胞核與細胞的分裂、分化有什么關系沒有細胞核，細胞就不能分裂、分化。3.分析資料3你可以得出什么結論細胞核是細胞生命活動的控制中心。4.資料4說明傘藻的形態(tài)結構特點取決于細胞核還是細胞質(zhì)傘藻的形態(tài)結構取決于細胞核。5.結合克隆牛的實例，你認為生物體性狀的遺傳與細胞核有什么關系克隆牛所有細胞的細胞核，是否都來源于母牛乙體細胞的細胞核6.你認為細胞核具有什么功能細胞核具有控制細胞代謝與遺傳的功能。大量的事實表明，細胞核控制著細胞的代謝和遺傳因此，有人把細胞核比喻為細胞的“大腦”、細胞的“控制中心”。細胞核為什么能成為細胞的“控制中心”呢細胞核的結構細胞核能夠控制細胞的代謝和遺傳，是與細胞核的結構分不開的(圖3-10)。細胞核中有DNA。DNA和蛋白質(zhì)緊密結合成染色質(zhì)。染色質(zhì)是極細的絲狀物，因容易被堿性染料染成深色而得名。細胞分裂時，細胞核解體，染色質(zhì)高度螺旋化，縮短變粗，成為光學顯微鏡下清晰可見的圓柱狀或桿狀的染色體。細胞分裂結束時，染色體解螺旋，重新成為細絲狀的染色質(zhì)，被包圍在新形成的細胞核里。因此，染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在細胞不同時期的兩種存在狀態(tài)。DNA上儲存著遺傳信息。在細胞分裂時，DNA攜帶的遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，保證了親子代細胞在遺傳性狀上的一致性。遺傳信息就像細胞生命活動的“藍圖”，細胞依據(jù)這個“藍圖”，進行物質(zhì)合成、能量轉(zhuǎn)化和信息交流，完成生長、發(fā)育、衰老和凋亡。正是由于這張“藍圖”儲藏在細胞核里，細胞核才具有控制細胞代謝的功能。因此，對細胞核功能較為全面的闡述應該是:細胞核是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的控制中心。細胞作為基本的生命系統(tǒng)，其結構復雜而精巧;各組分之間分工合作成為一個統(tǒng)一的整體，使生命活動能夠在變化的環(huán)境中自我調(diào)控、高度有序地進行。這是幾十億年進化的產(chǎn)物，是生物與環(huán)境長期相互作用的結果。細胞既是生物體結構的基本單位，也是生物體代謝和遺傳的基本單位科學方法建構模型模型是人們?yōu)榱四撤N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，這種描述可以是定性的，也可以是定量的:有的借助于具體的實物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達。模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、數(shù)學模型等。以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征，這種模型就是物理模型。沃森和克里克制作的著名的DNA雙螺旋結構模型，就是物理模型，它形象而概括地反映了DNA分子結構的共同特征。你下面將要制作的細胞模型是物理模型，需要盡量準確地概括真核細胞的特征。探究·實踐嘗試制作真核細胞的三維結構模型目的要求1.嘗試制作真核細胞的三維結構模型2.體驗建構模型的過程。材料用具根據(jù)本小組模擬制作模型的種類選擇材料用具。例如，制作計算機三維動畫模型，需要配備安裝了制作三維動畫軟件的計算機:制作實物模型，可用泡沫塑料、木塊、紙板、紙片、塑料袋、布、線繩、細鐵絲、大頭針等材料。有條件的學校，也可嘗試用3D打印技術制作細胞模型建立模型1.通過討論確定本小組制作的真核細胞三維結構模型的種類(如計算機模型、實物模型)，規(guī)格(如模型大小、模型展示的是細胞的全部還是部分)。2.確定使用的材料用具。真實的細胞顏色并不鮮艷，但是同學們可以用不同的顏色區(qū)分不同的細胞結構，使細胞各部分的結構特點更突出，便于觀察。3.在動手制作之前，小組內(nèi)對設計方案做進一步討論、細化，包括各種細胞結構如何制作、細胞結構之間如何連接等。確定制作模型的實施過程和具體分工4.按照分工制作各部分配件，然后將配件組合在一起，逐步完成真核細胞模型的制作。5.按照設計方案對制作的模型進行檢查，修補存在的缺陷。表達和交流在班內(nèi)交流各小組制作的模型，從科學性、藝術性、成本等方面對各小組的模型進行評價。表達和交流在班內(nèi)交流各小組制作的模型，從科學性、藝術性、成本等方面對各小組的模型進行評價。練習與應用1.細胞核的結構與功能有密切的聯(lián)系，據(jù)此判斷下列相關表述是否正確。(1)控制細胞器進行物質(zhì)合成、能量轉(zhuǎn)化等的指令，主要通過核孔從細胞核送到細胞質(zhì)。()(2)細胞核功能的實現(xiàn)與細胞核中的染色質(zhì)密切相關。一、概念檢測2.細胞核內(nèi)行使遺傳功能的結構是A.核膜B.核孔染色質(zhì)D.核仁3細胞核是細胞的控制中心，下列各項不能作為這一結論的論據(jù)的是A.DNA主要存在于細胞核內(nèi)B.細胞核控制細胞的代謝和遺傳C.細胞核是遺傳物質(zhì)儲存和復制的場所D.細胞核位于細胞的正中央二、拓展應用1.染色體與染色質(zhì)是同一種物質(zhì)在細胞不同時期的兩種存在狀態(tài)。這兩種不同的狀態(tài)對于細胞的生命活動有什么意義染色體呈高度螺旋狀態(tài)，這種狀態(tài)有利于在細胞分裂過程中移動并分配到子細胞中去，而染色質(zhì)處于細絲狀，有利于DNA完成復制、轉(zhuǎn)錄等生命活動。2.有性生殖使雌雄兩性生殖細胞的細胞核融合為一個新的細胞核，從而使后代的遺傳物質(zhì)同親代相比，既有繼承，又有變化。從這個角度看你能找出不支持克隆人的論據(jù)嗎你還能說出其他論據(jù)嗎還有，如果克隆人對某種疾病具有易感性，就可能帶來災難性的后果；在社會學意義上，克隆人是沒有傳統(tǒng)意義上的父親和母親，這可能會沖擊原有的家庭和社會觀念，等等。生物科技進展世界上首例體細胞克隆猴的誕生本書第1章開篇即介紹了世界上首例體細胞克隆猴在我國誕生，這是科學家首次成功地克隆出非人靈長類動物，意義非凡。這兩只克隆猴名字叫“中中”和“華華”，寓“中華”之意。自1996年第一只體細胞克隆羊“多莉”誕生以來，22年間，各國科學家競相研究哺乳動物的體細胞克隆，并且在牛、鼠、貓、狗等多種哺乳動物上獲得成功，但一直沒有跨越靈長類動物這道屏障。實現(xiàn)克隆猴主要有三道難關需要攻克。一是卵母細胞的核遺傳物質(zhì)區(qū)域不易識別，去掉猴卵母細胞核遺傳物質(zhì)的難度很大，而要培育體細胞克隆猴，必須先把受體卵母細胞的核遺傳物質(zhì)“摘除”，才能讓它容納體細胞細胞核這個“外來戶”。我國科學工作者借助于顯微操作設備，反復練習，成功完成“去核”工作,為后續(xù)的克隆工作奠定了基礎。二是卵母細胞“喚醒”時機難把握?？寺∵^程中，體細胞的細胞核進入卵母細胞時，需先“喚醒'卵母細胞，然后才啟動一系列發(fā)育“程序”。因此，“喚醒”的時機要求非常精準。但是，使用傳統(tǒng)方式，猴的卵母細胞很容易被提前“喚醒”，往往導致克隆“程序”無法正常啟動。三是體細胞克隆胚胎的發(fā)育成功率低。被轉(zhuǎn)移到去核卵母細胞里的細胞核，需要與去核卵母細胞緊密結合，融為一體，并發(fā)揮其正常的功能，因此需要科學家采取多種手段處理，否則，絕大多數(shù)克隆胚胎都難以正常發(fā)育。我國科學家攻克了這些難關，將克隆技術的應用推向了新的高度?？寺『锏恼Q生，標志著我國克隆技術走在了世界的最前列!體細胞克隆猴成功了，克隆人是否離我們也就不遠了雖然從原理和技術層面看，克隆人是能夠做到的，但是，克隆人會帶來嚴重的社會和倫理問題。因此，我國政府明確禁止克隆人，我國科學家也堅決反對克隆人。復習與提高一、選擇題1.下列各項表示細胞結構與其主要組成成分的對應關系，錯誤的是（）A.染色體DNAB.細胞膜一磷脂C.細胞骨架一一多糖D.細胞壁一一纖維素2.細胞內(nèi)運輸物質(zhì)的具膜囊泡可以與細胞膜融合，由此可以推測囊泡膜的主要成分是（）A，脂肪和蛋白質(zhì)B.蛋白質(zhì)和核酸C.脂質(zhì)和蛋白質(zhì)D.多糖和脂質(zhì)3.白細胞可以吞噬病菌，這一事實說明細胞膜具有（）A.全透性B保護作用選擇透過性.一定的流動性4.下列對生物膜的敘述，不正確的是（）A.生物膜是細胞所有膜結構的統(tǒng)稱B.各種生物膜的化學組成與結構均相同C.膜的組成成分可以從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)移到高爾基體膜，再轉(zhuǎn)移到細胞膜。D.各種生物膜既各司其職，又相互協(xié)調(diào)共同完成細胞的生命活動。5.各種細胞器在功能上既有分工又有合作下列相關敘述錯誤的是（）A.植物細胞中的液泡與維持細胞的滲透壓有。B.中心體和核糖體與蛋白質(zhì)的合成有關。C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體與分泌蛋白的加工有關。D.葉綠體、線粒體與細胞內(nèi)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化有關。6.染色體的高度螺旋化與其物質(zhì)組成有關組成染色體的主要物質(zhì)是（）A.蛋白質(zhì)和DNAB.DNA和RNAC.蛋白質(zhì)和RNAD.DNA和脂質(zhì)二、非選擇題1.請將下列動物細胞的結構和功能概念圖拓展資料完整。細胞質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)細胞器內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細胞有絲分裂相關合成蛋白質(zhì)2.細胞內(nèi)的各種生物膜在結構上既有明確的分工，又有緊密的聯(lián)系。結合下面關于溶酶體發(fā)生過程和“消化”功能的示意圖，回答下列問題。(1)b是剛形成的溶酶體，它來源于細胞器a;e是包裹著衰老細胞器d的小泡，而e的膜