第3节细胞核——系统的控制中心教学目标设计

第3节　细胞核——系统的… 高中生物       人教2003课标版

1、简述细胞核的结构与功能。

2、运用科学探究的方法分析资料。

本节教材承前面的细胞膜和各种细胞器结构和功能等内容，使学生对细胞的亚显微结构和功能的认识更加全面完整，也为以后的学习作铺垫，如染色质和染色体的关系是学习细胞有丝分裂时染色体变化的基础，细胞核的结构和功能是以后学习遗传的基础，也使学生对“结构和功能相统一”的观念有进一步认识。另外，其中的资料分析也让学生体验了生物学研究的一般方法和过程。

经过初中阶段的学习，学生对细胞的整体结构如细胞膜、细胞质、细胞核有了初步认识，但学生的生物学知识还很薄弱，对于基因是如何通过控制蛋白质的合成、进而控制生物的遗传和代谢，以及细胞分裂的知识还不了解。因此在进行“细胞核结构”的教学时不能进行过多的拓展和延伸。以免造成不必要的认识障碍。另外，他们具有一定的分析问题的能力，实施问题探究教学是可行的，以问题引发兴趣，让新知识与旧知识融为一体，让学生在步步上升中攀登到知识的高峰。

1、简述细胞核的结构与功能。

2、运用科学探究的方法分析资料。

第三章我们主要学习细胞的结构，其中第一节讲述了细胞膜的组成和功能，第二节学习了细胞质中的各种细胞器，那细胞结构还有一个没有学，那就是细胞核。同学们观察图中的细胞能不能找到细胞核？细胞核一般呈球形或椭球形，在细胞中所占的体积比较大，是不是所有的细胞核都处于细胞的正中央？在植物细胞中有一个中央液泡，会把细胞核挤向细胞的一侧。第三节的课题是细胞核——细胞的控制中心。说明细胞核控制着细胞的活动，那它究竟控制着细胞的什么生命活动，它具有什么样的结构使之能称为细胞的控制中心。

1.首先我们要明确一下，是不是所有的细胞都有细胞核啊？

2.那所有的真核细胞都有细胞核吗？

是的，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。

3.那么科学史上发现细胞核的功能有四个非常经典的实验，载入了我们的生物教科书，下面同学们小组讨论，最后展示各组讨论的结果。

我们先看资料1：美西螈核移植实验——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，同学们思考一下：小美西螈的肤色是什么颜色？为什么？

4.那也就是说美西螈的肤色是由什么控制的？

没错，从资料一可知，黑色美西螈提供细胞核，白色美西螈提供细胞质，通过细胞核移植，得到的是黑色美西螈，说明美西螈皮肤的颜色不是由细胞质控制的，而是由细胞核控制的。

5.结合克隆羊的产生过程，你认为生物性状的遗传主要是细胞核还是细胞质控制？

是的，不管是美西螈还是克隆羊，得到的后代性状都是和提供细胞核的一样，因此，细胞核控制着生物体性状的遗传。

6.接着看资料2：蝾螈受精卵横缢实验。展示图片，介绍：这就是蝾螈的一种——黄星点蝾螈，长得挺难看的，但是没关系，科学家正是通过它发现了一个重要的实验结果。大家看图，这是一个蝾螈受精卵，这是头发丝，为什么不用绳子呢？

真聪明，正是因为实验材料很小，而头发丝又细又韧，很合适。

接着用这头发丝把受精卵横缢成有核和无核的两半，中间只有少量细胞质连着，结果就发现，没有核的这一半不能分裂，而有核的这一半分裂了。当有核的一半分裂到16——32个细胞时，科学家把一个细胞核挤到无核的那一半，结果，无核的一半也开始分裂了。最后两半都成了正常的胚胎，只是原来无核的慢一些，有核的一半快一些。从资料2可以看出细胞核和细胞的分裂分化有什么关系？

7. 很好，从实验中可知，有细胞核的时候，蝾螈可以正常的进行分裂分化，最后发育成一个新个体，但是如果没有细胞核，蝾螈就不能进行分裂，重新植入细胞核，细胞又能够继续分裂和分化。这说明细胞核与细胞的分裂分化紧密相连。由此我们可以得到这样一个结论：细胞核控制着细胞的分裂和分化。那么我想问一下同学们，人成熟的红细胞还能生长分裂吗？为什么？

这位同学真会活学活用，是的，我们刚开始的时候已经提到高等植物的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞是没有细胞核的，所以它们不能够继续生长和分裂，只能逐渐的衰老，最后死亡，它们的寿命是非常短的。

8.我们知道受精卵具有分裂分化的特性，科学家就利用该特性来研究细胞核与细胞分裂分化的关系。那么我们接下来要学习资料3：变形虫去核及核移植实验涉及到了变形虫，它又有什么特性呢？
变形虫是生活在淡水中的单细胞原生动物，体形不固定，细胞质能够向外流出形成指状突起，即伪足。当变形虫碰到食物时，受食物刺激，细胞质向食物周围方向流动，伸出伪足，把食物包围起来变成变形虫内的食物泡。如果变形虫在向前移动的过程中受到显微针尖的刺激，便会改变运动的方向，原生质由向前流动改为向后或其他方向流动。如果你是科学家，想利用变形虫探究细胞核的功能，会如何设计实验？

9.没错，科学家的设计和你们的一样，具体是这样的：将变形虫切成两半，一半有核，一半无核。无核的一半不能摄取食物；对外界刺激也不再发生反应；高尔基体、内质网等细胞器逐渐退化。有核的一半，情况则大不相同，照样摄食，对刺激仍有反应，还能生长和分裂。为了使实验更严谨，还应如何设计实验呢？

10.是的，就是用显微钩针将有核一半的细胞核钩出，这一半的行为就会像上述的无核的一半一样。但如果及时地植入同种变形虫的另一个核，各种生命活动又会恢复。

那么这个实验又说明了什么问题呢？

11．回答得非常正确，从上面这个实验，我们可以看到，将变形虫切成两半，没有细胞核的一半不能摄取食物、不能对外界刺激做出反应，很多生命活动都停止了，而有核的一半则能够正常的进行各种生命活动。一旦把核去除，生命活动又不能正常进行，重新植入细胞核又可以恢复各种生命活动。这充分说明了变形虫的各种生命活动是由细胞核控制的。
由此我们可以得到一个结论：细胞核控制着细胞质的生命活动。

12.我们还差最后一个经典实验，资料4：伞藻嫁接与核移植实验，展示伞藻的结构图，介绍：伞藻是海生的单细胞藻类，由“帽、柄和假根三部分构成，细胞核在基部。伞藻再生性很强，即伞帽切除之后，很短时间内能够生出新的伞帽，而且伞藻种间容易嫁接。伞藻的帽有两种，一种是伞形，一种是菊花形。”科学家用伞藻做了两个实验，我们先来看下嫁接实验，请同学们观察讨论实验步骤，并思考：切去帽后长出来的新帽的形状是由柄决定的？还是由假根决定的？为什么？

13.回答得很好，那么该实验能否说明伞藻帽的形状由细胞核控制？为什么？

14.正是如此，那要证明“伞藻帽的形状由细胞核控制”需再怎样设计实验？

15.是的，具体步骤呢请一位同学照着PPT上的图描述一下吧！

16.根据伞藻嫁接实验和伞藻核移植实验结果，得出什么结论？

17.伞藻帽的形状也就是生物体形态结构，而帽的再生也就是生物体形态结构的建成了，所以我们从资料4得到的结论就是：生物体形态结构的建成主要与细胞核有关

18.我们再来回顾下，总结一下细胞核的功能。资料1体现了细胞核控制着生物性状的遗传，而资料4 中伞藻帽的形态结构也属于生物性状的一种，由细胞核控制。资料2中蝾螈胚胎细胞的分裂分化，资料3中变形虫细胞质的生命活动、资料4中伞藻帽的再生都与代谢有关，也是由细胞核控制，因此，细胞核的功能可以归纳为：细胞核控制着细胞的遗传和代谢，即细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。

1.正因为细胞有如此重要的功能，有人把细胞核比喻为细胞的“大脑”或细胞的“控制中心”。那细胞核为什么能成为细胞的 “控制中心”呢？
我们都知道，生物的各种结构和功能相适应的。那么到底细胞核里面有什么样的结构可以使它担当得起控制细胞遗传和代谢这么重要的功能呢？下面让我们一起来揭开细胞核的神秘面纱吧。

2.在学习细胞核的结构之前，我们先来回顾一下细胞的结构，展示细胞结构模式图，提问：细胞由哪几部分组成？

3.那细胞核是否又有类似的结构呢？同学你们通过小组讨论画出细胞核的结构，最后到讲台上进行展示。

4.核膜是双层生物膜，靠近细胞质的一面是外膜，靠近核仁的一面是内膜。大家还记得细胞膜的功能吗？

5.同学们掌握得很牢固啊！类似的，核膜的功能就是将核内物质与细胞质分开。至于核内要不断地与核外细胞质进行物质交换和信息交流，则不是核膜的主要功能。因为核膜上有核孔，是内外两层生物膜连接在一起形成的。主要是大分子进出的通道，实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流的功能。其实核膜和核孔很像我们的蚊帐，既能把床内和床外分隔开，阻挡蚊子等的侵袭，蚊帐上的小孔又能实现空气的流通。

6.进一步指出，代谢越旺盛的细胞需要交换的物质和信息越多，为适应这一功能，所以核孔的数目就越多。那么：口腔上皮细胞和胰岛细胞哪个核膜上的核孔数目多呢？

7.胰岛细胞能分泌激素，代谢旺盛；口腔上皮细胞为高度分化的细胞，代谢较弱。由于细胞代谢越旺盛，核孔数目越多，因此口腔上皮细胞的核孔数目教少。

8.核仁：在细胞核的中央，很像蛋黄派的馅，主要是一部分染色质聚在一起形成的，这部分染色质里的DNA主要控制合成构成核糖体的RNA,所以说它与某种RNA及于核糖体的形成有关。通常蛋白质合成旺盛的细胞核仁较大。

9染色质是由DNA和蛋白质组成的，同学们回想一下由DNA和蛋白质组成的物质还有什么？那染色质和染色体之间有什么联系呢?

10.是的，大家先来看看这张图，这就是组蛋白，这个双螺旋结构是DNA，它们结合成丝状的染色质。染色质经过高度的螺旋，缩短变粗，变成这圆柱状或杆状，也就是染色体啦！因此，染色质和染色体实际上是同种物质在不同时期的两种形态，细胞分裂期时是染色体，细胞分裂结束时是染色质。它们之间的形态变化是通过解螺旋和螺旋化缩短变粗来实现的。通过刚才的学习，我们来给染色质和染色体做一个比较。这里我们要记住——染色质和染色体是同一种物质在不同时期的两种形态。

这一节课我们就学习完了，现在我们来总结一下这节课的内容。细胞核具有什么样的功能？什么样的结构？各结构的功能分别是什么？

完成导学案上的当堂检测

第3节　细胞核——系统的控制中心　

第3节　细胞核——系统的控制中心　

第三章我们主要学习细胞的结构，其中第一节讲述了细胞膜的组成和功能，第二节学习了细胞质中的各种细胞器，那细胞结构还有一个没有学，那就是细胞核。同学们观察图中的细胞能不能找到细胞核？细胞核一般呈球形或椭球形，在细胞中所占的体积比较大，是不是所有的细胞核都处于细胞的正中央？在植物细胞中有一个中央液泡，会把细胞核挤向细胞的一侧。第三节的课题是细胞核——细胞的控制中心。说明细胞核控制着细胞的活动，那它究竟控制着细胞的什么生命活动，它具有什么样的结构使之能称为细胞的控制中心。

1.首先我们要明确一下，是不是所有的细胞都有细胞核啊？

2.那所有的真核细胞都有细胞核吗？

是的，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。

3.那么科学史上发现细胞核的功能有四个非常经典的实验，载入了我们的生物教科书，下面同学们小组讨论，最后展示各组讨论的结果。

我们先看资料1：美西螈核移植实验——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，同学们思考一下：小美西螈的肤色是什么颜色？为什么？

4.那也就是说美西螈的肤色是由什么控制的？

没错，从资料一可知，黑色美西螈提供细胞核，白色美西螈提供细胞质，通过细胞核移植，得到的是黑色美西螈，说明美西螈皮肤的颜色不是由细胞质控制的，而是由细胞核控制的。

5.结合克隆羊的产生过程，你认为生物性状的遗传主要是细胞核还是细胞质控制？

是的，不管是美西螈还是克隆羊，得到的后代性状都是和提供细胞核的一样，因此，细胞核控制着生物体性状的遗传。

6.接着看资料2：蝾螈受精卵横缢实验。展示图片，介绍：这就是蝾螈的一种——黄星点蝾螈，长得挺难看的，但是没关系，科学家正是通过它发现了一个重要的实验结果。大家看图，这是一个蝾螈受精卵，这是头发丝，为什么不用绳子呢？

真聪明，正是因为实验材料很小，而头发丝又细又韧，很合适。

接着用这头发丝把受精卵横缢成有核和无核的两半，中间只有少量细胞质连着，结果就发现，没有核的这一半不能分裂，而有核的这一半分裂了。当有核的一半分裂到16——32个细胞时，科学家把一个细胞核挤到无核的那一半，结果，无核的一半也开始分裂了。最后两半都成了正常的胚胎，只是原来无核的慢一些，有核的一半快一些。从资料2可以看出细胞核和细胞的分裂分化有什么关系？

7. 很好，从实验中可知，有细胞核的时候，蝾螈可以正常的进行分裂分化，最后发育成一个新个体，但是如果没有细胞核，蝾螈就不能进行分裂，重新植入细胞核，细胞又能够继续分裂和分化。这说明细胞核与细胞的分裂分化紧密相连。由此我们可以得到这样一个结论：细胞核控制着细胞的分裂和分化。那么我想问一下同学们，人成熟的红细胞还能生长分裂吗？为什么？

这位同学真会活学活用，是的，我们刚开始的时候已经提到高等植物的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞是没有细胞核的，所以它们不能够继续生长和分裂，只能逐渐的衰老，最后死亡，它们的寿命是非常短的。

8.我们知道受精卵具有分裂分化的特性，科学家就利用该特性来研究细胞核与细胞分裂分化的关系。那么我们接下来要学习资料3：变形虫去核及核移植实验涉及到了变形虫，它又有什么特性呢？
变形虫是生活在淡水中的单细胞原生动物，体形不固定，细胞质能够向外流出形成指状突起，即伪足。当变形虫碰到食物时，受食物刺激，细胞质向食物周围方向流动，伸出伪足，把食物包围起来变成变形虫内的食物泡。如果变形虫在向前移动的过程中受到显微针尖的刺激，便会改变运动的方向，原生质由向前流动改为向后或其他方向流动。如果你是科学家，想利用变形虫探究细胞核的功能，会如何设计实验？

9.没错，科学家的设计和你们的一样，具体是这样的：将变形虫切成两半，一半有核，一半无核。无核的一半不能摄取食物；对外界刺激也不再发生反应；高尔基体、内质网等细胞器逐渐退化。有核的一半，情况则大不相同，照样摄食，对刺激仍有反应，还能生长和分裂。为了使实验更严谨，还应如何设计实验呢？

10.是的，就是用显微钩针将有核一半的细胞核钩出，这一半的行为就会像上述的无核的一半一样。但如果及时地植入同种变形虫的另一个核，各种生命活动又会恢复。

那么这个实验又说明了什么问题呢？

11．回答得非常正确，从上面这个实验，我们可以看到，将变形虫切成两半，没有细胞核的一半不能摄取食物、不能对外界刺激做出反应，很多生命活动都停止了，而有核的一半则能够正常的进行各种生命活动。一旦把核去除，生命活动又不能正常进行，重新植入细胞核又可以恢复各种生命活动。这充分说明了变形虫的各种生命活动是由细胞核控制的。
由此我们可以得到一个结论：细胞核控制着细胞质的生命活动。

12.我们还差最后一个经典实验，资料4：伞藻嫁接与核移植实验，展示伞藻的结构图，介绍：伞藻是海生的单细胞藻类，由“帽、柄和假根三部分构成，细胞核在基部。伞藻再生性很强，即伞帽切除之后，很短时间内能够生出新的伞帽，而且伞藻种间容易嫁接。伞藻的帽有两种，一种是伞形，一种是菊花形。”科学家用伞藻做了两个实验，我们先来看下嫁接实验，请同学们观察讨论实验步骤，并思考：切去帽后长出来的新帽的形状是由柄决定的？还是由假根决定的？为什么？

13.回答得很好，那么该实验能否说明伞藻帽的形状由细胞核控制？为什么？

14.正是如此，那要证明“伞藻帽的形状由细胞核控制”需再怎样设计实验？

15.是的，具体步骤呢请一位同学照着PPT上的图描述一下吧！

16.根据伞藻嫁接实验和伞藻核移植实验结果，得出什么结论？

17.伞藻帽的形状也就是生物体形态结构，而帽的再生也就是生物体形态结构的建成了，所以我们从资料4得到的结论就是：生物体形态结构的建成主要与细胞核有关

18.我们再来回顾下，总结一下细胞核的功能。资料1体现了细胞核控制着生物性状的遗传，而资料4 中伞藻帽的形态结构也属于生物性状的一种，由细胞核控制。资料2中蝾螈胚胎细胞的分裂分化，资料3中变形虫细胞质的生命活动、资料4中伞藻帽的再生都与代谢有关，也是由细胞核控制，因此，细胞核的功能可以归纳为：细胞核控制着细胞的遗传和代谢，即细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。

1.正因为细胞有如此重要的功能，有人把细胞核比喻为细胞的“大脑”或细胞的“控制中心”。那细胞核为什么能成为细胞的 “控制中心”呢？
我们都知道，生物的各种结构和功能相适应的。那么到底细胞核里面有什么样的结构可以使它担当得起控制细胞遗传和代谢这么重要的功能呢？下面让我们一起来揭开细胞核的神秘面纱吧。

2.在学习细胞核的结构之前，我们先来回顾一下细胞的结构，展示细胞结构模式图，提问：细胞由哪几部分组成？

3.那细胞核是否又有类似的结构呢？同学你们通过小组讨论画出细胞核的结构，最后到讲台上进行展示。

4.核膜是双层生物膜，靠近细胞质的一面是外膜，靠近核仁的一面是内膜。大家还记得细胞膜的功能吗？

5.同学们掌握得很牢固啊！类似的，核膜的功能就是将核内物质与细胞质分开。至于核内要不断地与核外细胞质进行物质交换和信息交流，则不是核膜的主要功能。因为核膜上有核孔，是内外两层生物膜连接在一起形成的。主要是大分子进出的通道，实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流的功能。其实核膜和核孔很像我们的蚊帐，既能把床内和床外分隔开，阻挡蚊子等的侵袭，蚊帐上的小孔又能实现空气的流通。

6.进一步指出，代谢越旺盛的细胞需要交换的物质和信息越多，为适应这一功能，所以核孔的数目就越多。那么：口腔上皮细胞和胰岛细胞哪个核膜上的核孔数目多呢？

7.胰岛细胞能分泌激素，代谢旺盛；口腔上皮细胞为高度分化的细胞，代谢较弱。由于细胞代谢越旺盛，核孔数目越多，因此口腔上皮细胞的核孔数目教少。

8.核仁：在细胞核的中央，很像蛋黄派的馅，主要是一部分染色质聚在一起形成的，这部分染色质里的DNA主要控制合成构成核糖体的RNA,所以说它与某种RNA及于核糖体的形成有关。通常蛋白质合成旺盛的细胞核仁较大。

9染色质是由DNA和蛋白质组成的，同学们回想一下由DNA和蛋白质组成的物质还有什么？那染色质和染色体之间有什么联系呢?

10.是的，大家先来看看这张图，这就是组蛋白，这个双螺旋结构是DNA，它们结合成丝状的染色质。染色质经过高度的螺旋，缩短变粗，变成这圆柱状或杆状，也就是染色体啦！因此，染色质和染色体实际上是同种物质在不同时期的两种形态，细胞分裂期时是染色体，细胞分裂结束时是染色质。它们之间的形态变化是通过解螺旋和螺旋化缩短变粗来实现的。通过刚才的学习，我们来给染色质和染色体做一个比较。这里我们要记住——染色质和染色体是同一种物质在不同时期的两种形态。

这一节课我们就学习完了，现在我们来总结一下这节课的内容。细胞核具有什么样的功能？什么样的结构？各结构的功能分别是什么？

完成导学案上的当堂检测