细胞核--系统的控制中心教案.doc

一、 教材分析
（一）教材的地位和作用
《细胞核——系统的控制中心》生物必修一模块——《分子与细胞》中第三章第三节。细胞核是细胞的重要组成部分，学生在前面学习的基础上，通过本节课的学习，对细胞的亚显微结构和功能的认识更加全面和完整，进而从生命系统的角度认识细胞是一个统一的整体，为以后的学习做铺垫。如细胞核的结构和功能是生物遗传的基础，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，也使学生对“结构和功能相统一”的观念有进一步认识。同时，教材的设计也创设了有利于学生开展探究性学习的情境，让学生在探究分析、交流与探讨中对细胞核的的重要性以及结构与功能相适应的观点有深刻的领会，也让学生体验了生物学研究的一般方法和过程。同时也为继续学习必修2《遗传与进化》及必修三《稳态与环境》打下很好的基础。
（二）教学目标
（1）知识与技能
1．阐明细胞核的结构和功能以及结构和功能相适应的关系；
2．尝试制作真核细胞的三维结构模型。
（2）过程与方法
1．通过教学，领悟细胞核的功能、结构以及功能与结构相适应的关系；
2．培养学生设计实验、分析实验结果的能力。
(3)情感态度与价值观
1．通过资料分析，使学生体验科学工作的方法和过程，增强学生探索新知识和创新的意识；
2．在合作与交流中分享解决问题后的愉悦。
(三)教学重点
1、细胞核的结构和功能；
2、制作细胞核的三维结构模型。
（四）教学难点]
1、领悟细胞核是遗传信息库；
2、理解细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。
二、学情分析
学生在初中阶段的学习中，对细胞的结构已有了初步的认识，经过前面内容的学习，学生对细胞各部分结构和功能有了进一步的认识，但还需要引导学生形成统一的认识，构建知识的整体性。|
三、教学方法
    本节课以指导学生进行探究性学习与合作学习相结合的方式展开教学的。这是根据教师在教学中设计的教学目标和教材内容特点来合理选择的。探究性学习是发现科学事实、揭示科学规律的过程和方法，合作学习是学生通过合作，构建和内化知识的学习过程。本节教材的内容很适合开展探究性学习，其原因是：细胞的结构虽然在初中学过，学生也依稀记得细胞核跟遗传有关。但是，有关细胞核的结构和功能的知识学生还知之甚少，细胞核为什么能够成为细胞的控制中心？跟细胞核的结构有关系吗？…… 细胞核内还有许多奥秘有待学生通过探究来解决！运用这样的教学方法，就把课堂交给了学生，大部分的时间由学生来支配，突出了教师在学生的学习过程中的指导者、参与者、合作者的角色作用。

四、说教学过程：
首先引导回顾细胞质内各个细胞器的分工协作、产生分泌蛋白的过程；同时思考：为什么这些细胞器可以这样有条不紊的密切协作？这中间有没有专门起协调和控制作用的部门？从而导入本节内容。科学家是如何来探究细胞核的功能的呢？
通过学生小组讨论及师生共同分析“资料分析”中的4个实验，总结出细胞核的功能，即细胞核是遗传信息库，控制细胞代谢和遗传的功能。在此基础上，向学生举出克隆羊多莉的实例，加强理解。设问：那么细胞核为什么能成为细胞代谢和遗传的控制中心？要弄清这个问题，我们必须从细胞核的结构中寻找答案，从而引出细胞的结构。在这部分，引导学生思考以下几个问题：（1）细胞核能控制细胞的遗传，说明其应该有什么物质？   （2）含有DNA的结构如线粒体、叶绿体，它们的外面都有什么相同的结构？（3）细胞核能控制细胞，肯定能与外界联系，如何能办到？（4）学习RNA的分布时，RNA主要分布在细胞质，少量还分布在哪里呢？对于这部分比较抽象的概念，如DNA、染色体、染色质等概念，提出问题：染色质是否等同于DNA呢？染色质与染色体异同点及关系？引导学生讨论交流，同时用表格总结归纳其中的关系。这部分可以使用一些图片和动画来加强直观教学。最后，为了加强理解，安排学生在课后以小组为单位制作真核细胞的三维结构模型，并在下节课安排时间交流、互评作品，从而更进一步地理解这部分的内容。
五教学过程
引入新课
细胞内部像一个繁忙的工厂，在细胞质中有许多忙碌不停的“车间”，这些“车间”都有一定的结构，如线立体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体等，这些都是细胞器。我们知道这些细胞器内部进行着有条不紊的生物化学反应，并且彼此之间互不干扰。那为什么细胞能够如此精确而有序的进行这些生物化学反应呢？一个工厂要正常运行，必须要有厂长的正确领导和控制，可以说厂长是一个灵魂人物，是整个工厂的核心，那么在细胞这个工厂中，它的灵魂，控制中心是什么呢？一个班级中学习生活和日常工作的管理者和指导者是谁？（班主任）一个学校中整体教育教学工作的统领者是谁？（校长） 那么细胞作为一个整体，它的内部时刻进行着有条不紊的化学反应是不是也应该有个控制者呢？——细胞核，今天我们就来学习第三节细胞核——系统的控制中心。
1细胞核的功能
我们来研究一下细胞核到底是如何对细胞的生命活动进行控制的。
在本章的学习中，我们都是以真核细胞为例的，不考虑原核细胞。科学家根据细胞内有无核膜包被的细胞核把细胞氛围真核细胞和原核细胞。真核细胞是有核膜包被的细胞核的。那是不是所有的真核细胞都有细胞核呢？
教师讲述：在真核生物中，除了我们知道的哺乳动物成熟的红细胞不具细胞核外，高等植物成熟的筛管细胞也不具备细胞核。（展示两种细胞）
一般来说，一个细胞只有一个细胞核，但也有多核的。如鼠、兔的肝细胞含有10个或10个以上的核，而人的骨骼肌细胞中，细胞核的数目可多达数百个。动物细胞的细胞核直径一般为5~10um，植物的为5~20um，低等植物则为1~4um。
这些不同形态、不同数目、不同大小的细胞核都存在于细胞质中。那么细胞核是如何控制细胞的生命活动上来，也就是细胞核的功能是什么呢？。（引导：生物是建立在实验基础上的一门学科，科学家们为了研究这个问题做了哪些实验，今天我们就沿着科学家走过的足迹，去探讨和学习如何进行科学探究）
科学家是如何来探究细胞核的功能的呢？请同学们阅读课本P52的四则资料分析，完成导读提纲，我们都知道分工合作效率高，每四人分为一个小组，按原班级里的大组依次顺序每小组重点讨论一个问题，并推举一人交流情况．
资料分析（课件展示）
（1） 黑白美西螈的核移植实验（课件展示）
将黑色美西螈的胚胎细胞的细胞核移植到白色美西螈的去核卵细胞中，移植后长大的美西螈，全部都是黑色的。                              。
问：从这个实验可以发现美西螈的皮肤颜色由什么决定？是细胞核还是细胞质？
答：细胞核
问：为什么是细胞核而不是细胞质呢？
答：生物体性状的遗传主要是由细胞核控制的，因为细胞核中有DNA，DNA是主要的遗传物质。DNA上有许多基因，控制着生物的性状。
（课件展示）让学生回顾并说出初中学过的克隆多利羊的核移植实验过程，“科学家先将A羊卵细胞的细胞核取出，再将B羊乳腺细胞的细胞核取出，注入到A羊的无核卵细胞中，这样就得到具有B羊细胞核的卵细胞，这个卵细胞经过分裂形成小小的胚胎。再将这个胚胎移入C羊的子宫内，让它继续发育，一段时间以后，一只活泼可爱的小羊出生了，这就是多莉。小多莉虽然是由C羊生出来的，但长相却一点也不像C羊”，并试着解释：
（1）克隆出的多利羊的性状主要和哪个绵羊相似？               。
（2）你认为生物体的性状的遗传主要是由细胞核控制还是由细胞质控制？为什么？
（2） 蝾螈受精卵的横缢实验课件展示课本图
科学家用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，中间只有很少的细胞质相连。这样，就相当于把一个受精卵分裂成了实验组和对照组两部分，实验组上无核的一半，而对照组是有核的一半，那么产生的结果是什么呢？
答：有核的一半能分裂，而无核的一半则停止分裂。
问：由此，我们可以得出什么结论？
答：细胞的分裂、分化与细胞核有关。
问：那么是否真的是这样呢？我们继续往后看。
当有核的一半分裂到16~32个细胞时，如果这时有一个细胞核挤到无核的一半，则这一半也会开始分裂，最后两半都能发育成正常的胚胎，只是原来无核的一半发育的慢一些。
从后半个实验，我们发现我们的推论得到了证实，即后半个实验验证了前半个实验。通过这样的一个验证实验我们就更确定我们的推断了。即细胞的分裂、分化与细胞核有关，或者说细胞核控制着细胞的分裂、分化，没有细胞核，细胞就不能分裂、分化。
（3） 变形虫的切割实验（课件展示）
问：若再植入同种变形虫的另一个核，各种生命活动又会恢复。在这个实验中，哪部分是对照实验，哪部分是验证实验呢？
答：前半部分，后半部分。
由此我们可以坚定的得出我们的结论：细胞核控制着细胞的生命活动。即细胞核是生命活动的控制中心。
在资料（2）与资料（3）中，都设计了对照实验和验证实验，从而为我们的结论提供了有力的证据。那你们是否可以为资料（1）设计一个对照实验和验证实验来证明我们的结论呢？请大家课后讨论并拿出一个方案。
资料（4）伞藻的嫁接实验和伞藻移植实验
藻由“帽”、柄和假根三部分构成，细胞核在基部，请大家观察这两个实验，并与同小组的同学讨论一下，这两个实验又说明了什么？
伞藻嫁接实验：去伞藻的帽，将两者的柄切下来，交换嫁接到对方的假根上去，可得到与原来一样的帽。
设问：帽形遗传是否只由细胞核决定呢？这个实验能否说明？
引导提出：有没有这种可能，帽形的遗传实际上是由这些细胞质来决定而不是由细胞核决定？或者是由细胞质和细胞核共同决定的呢？
伞藻核移植实验：将菊花形帽的伞藻的核移入到去核并去帽的伞形帽伞藻的假根中去，得到与菊花形帽伞藻一样的菊花形帽。
从资料（4）分析得出生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。
师：总结这四个实验，一二两个实验主要是说明了细胞核和遗传的关系，三四两个实验则是说明了细胞核与细胞代谢的关系，所以体现了细胞核的另外一方面重要作用：细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心。
因此，有人把细胞核比喻为细胞的“大脑”，细胞的“控制中心”，那为什么细胞核能成为细胞的“控制中心”呢？我们知道功能与结构是相适应的。细胞核有这样的功能必定会有与其相适应的结构。那我们接下来就来看看细胞核的结构。
2.细胞核的结构
问：观察图3-10，细胞核的结构模式图，细胞核由哪几部分组成？（课件展示）用电子显微镜观察经过固定、染色的有丝分裂间期的真核细胞，可以看到细胞核的主要结构有核膜、核仁和染色体、核孔等
2.1核膜
我们发现核膜是双层膜，最主要是把核内物质与细胞质分开，离子和比较笑的分子可以通过核膜，如葡萄糖和氨基酸。实际上，核膜同样是选择透过性膜，它控制这细胞核与细胞质的物质交换，对核内物质有保护作用。核膜是有选择性，它的这个作用与细胞膜的作用类似。细胞膜的作用之一是把细胞内的物质与外界环境相隔开。但这两者又存在着不同的地方，请问两者的区别是什么？
答：①核膜是双层膜；细胞膜是单层膜；②核膜上有核孔，而细胞膜没有。而这两者的化学组成也应该是相似的。另外两层膜之间的间隙为2.-40nm的空隙，称为核周隙。有的细胞中，可以看到核周隙同内质网的腔隙相连通，即核膜与内质网相连通。在核膜外层的外表面上有颗粒状的核糖体，有合成蛋白质的功能。在核膜上还有大量的多种酶，这有利于各种化学反应的顺利进行。
2.2核孔
核膜并不是完全连系的，有许多部位核膜内外两层相互连接，形成了穿过核膜的小孔，称为核孔。核膜上的核孔用于实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，如在核中装配好的核糖体亚单位，就是穿过核孔进入细胞质的
2.3核仁
核仁是真核细胞间期核中最明显的结构，因为它的折光性较强，于细胞核的其他结构很容易区分。在光镜下的染过色的细胞内，或者在显微镜下的活细胞中，或者分离细胞的细胞核内，都很容易看到核仁，它通常是单一的或者多个匀质的球形小体
核仁的大小、形状和数目随生物的种类、细胞类型和细胞代谢状态而变化。蛋白质合成旺盛、活跃生长的细胞，如分泌细胞、卵母细胞核仁大，可占总核体积的25%；不具蛋白质合成能力的细胞，如肌肉细胞、休眠的植物细胞，其核仁很小。
在细胞周期中，核仁是一个高度动态的 结构，在有丝分裂期间表现周期性的消失和重建。
真核细胞的核仁具有重要功能，它是rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配场所
2.4染色质
思考讨论（课件展示）：用胰蛋白酶处理染色质，可得到细丝状物质。若再用脱氧核糖核酸酶（DNA水解酶）处理丝状物，则可将其切断。请思考：
1、得到的丝状物质是什么？胰蛋白酶所起的作用是什么？
2、DNA水解酶处理丝状物，可获得什么物质？
问；染色质主要是由什么组成的？
答：DNA和蛋白质
染色质是极细的丝状物，因容易被碱性染料染成深色而得名。染色质在细胞分裂时，它的形态结构会发生变化。在细胞分裂期间，染色质以极细的丝状物存在于细胞核中，而在细胞分裂时，染色质会高度螺旋化，缩短变粗，而成为在光学显微镜下清晰可见的圆柱状的染色体。由此，我们可以发现染色质与染色体是同一种物质，只不过它们的形态不同，并且处于细胞分裂的不同时期。即染色质和染色体是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态。等到细胞分裂结束时，染色体又会解螺旋，重新成为细丝状的染色质。染色质由DNA和蛋白质组成，我们知道DNA是核酸的一种，它也携带着遗传信息，所以细胞核是一个遗传信息库。正是由于这些遗传信息使得细胞在分裂时，能够保证亲代细胞与子代细胞在遗传性状上的一致性。同时，这些信息又是细胞进行物质合成、能量交换和信息交流，完成生长、发育、衰老和凋亡的依据，所以我们把细胞核看成是细胞代谢和遗传的控制中心。
染色体与染色质比较：（课件展示）

染色质
染色体
同种物质
成分相同
主要成分是DNA和蛋白质
特性相同
易被龙胆紫等碱性染料染成深色
功能相同
遗传信息的主要载体
不同时期
两种形态
分裂间期
分裂期
细长的丝状
圆柱状或杆状
         分裂期螺 旋化缩短变粗
染色质                         染色体
           解螺旋成细丝

因此，对细胞核功能较为全面的描述应为：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
现在，我们再回过头来看一下问题，人的成熟的红细胞还能生长和分裂吗？     
答：不能。
问：为什么呢？
答：因为成熟的红细胞没有细胞核，而细胞核是细胞代谢的控制中心，所以细胞不能生长和分裂。
同一个生物体内所有细胞的“蓝图”都是一样的吗？如果是一样的，为什么体内细胞的形态、功能如此多样？结构也不完全相同？
正常情况下，同一个生物体内所有细胞的“蓝图”都是一样的（除非发生体细胞突变或细胞癌变）。
体内细胞的形态、功能的多种多样是细胞分化的结果。
3.细胞的整体性
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。细胞作为基本的生命系统，其 结构复杂二精巧，各组分之间分工合作成为一个整体，使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。
细胞是一个统一的整体表现在：
1、从结构上看
细胞各个组成部分是相互联系的。如内质网广泛分布在细胞质中，连接着各种不同的细胞器，同时内质网内连核膜，外接细胞膜，将细胞膜、细胞质、细胞核连为一体。
2、从功能上看：细胞的不同结构虽具有不同生理功能，但却是协调合作。如线粒体能为其他结构的代谢提供能量；核糖体能为其他结构的代谢提供蛋白质或酶；蛋白质类分泌物的合成和分泌是由核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜等结构协调完成的
3、从调控上看
细胞核是是细胞遗传和代谢活动的控制中心，细胞核内的DNA通过蛋白质等物质的合成调控细胞内的生命活动
4、从与外界环境关系上看
细胞的整体性还表现在每一个细胞都要与相邻细胞进行物质和能量的交换与信息交流，而与慰藉环境直接接触的细胞要与外界环境进行物质和能量的交换与信息交流。因此，细胞与外界环境之间形成一个统一饿整体。
技能训练：（课件展示）解释数据     P56
问：如果你是这位生物学家，你怎样结实上述数据？你能得出什么结论？
答：细胞无核部分随着培养天数的增加，死亡个数迅速增加，第4天就没有存活的了，这是因为没有细胞核，细胞的生命活动就无法进行。而细胞有核部分存活个数和时间都要比无核部分多且长，说明细胞核对于细胞的生命活动是不可或缺的。
问：为什么有细胞核的细胞还有一部分细胞死亡呢？
答：细胞有核部分出现死亡现象的可能原因有两方面，一是实验过程中，人为因素对细胞造成了伤害，导致部分细胞死亡；二是细胞的正常凋亡。
总结：总地看来，本堂课我们对一些科学实验事实进行分析，回答了细胞核的功能是什么的问题，而细胞核的结构——染色质则回答了这个问题，顺着这个思路，我们就很容易理解并掌握细胞核是系统的控制中心这一要点了。
课后尝试制作真核细胞的三维结构模型。（可以参照书本，也可以自由发挥，只要合理就可以了）教师必须强调：在设计并制作细胞模型时，科学性、准确性应该是第一位的，其次才是模型的美观与否！
第三节 细胞核——系统的控制中心
一、 细胞核：形态、数目、大小
绝大部分有1个细胞核

真核细胞

植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。
二、 细胞核的功能
1、生物体性状的遗传主要由细胞核决定。
2、细胞的分化、分裂与细胞核有关。
3、

结论：细胞核是生命活动的控制中心。
4、生物体的形态结构的建成与细胞核有关。
细胞核的功能：细胞核控制着细胞的代谢和遗传。
细胞核是遗传信息库。
三、 细胞核的结构
（1）核膜和核孔
（2）核仁
（3）染色质
螺旋化、变短、变粗
染色质 染色体
（丝状） 解螺旋 （杆状）
分裂间期 分裂期

第2课时
复习提问：细胞核的形态结构是怎样的？细胞核有什么功能？
引言：今天这节课就让我们一起来制作真核细胞的三维结构模型。
[模型建构]尝试制作真核细胞的三维结构模型
下面是具体的建议：
⑴实验方案设计
真核细胞（以动物细胞为例）的结构包括细胞质及其内含的各种细胞器，主要有线粒体、中心体、高尔基体、内质网、核糖体、溶酶体等，以及细胞核。
在建立模型时，可选用琼脂（或明胶）做细胞质，用各色彩泥（有些地区可选用胶泥、面团儿）捏制各种细胞器，并固定于琼脂中，即可成为一个动物真核细胞的模型。
⑵教师课前准备。
细胞质材料制备：将20g琼脂与800ml清水混合并加热到琼脂溶化，置于冰箱中冷凝（约40min）（也可置于室温下冷凝，时间需延长）。如果没有琼脂（或明胶），可考虑用淀粉代替，但是透明度稍差，如果是这样，可以制成剖面的形式。
其他材料：1000mL的烧杯一个，玻璃棒、电炉、大头针若干（用来在细胞质中固定各种细胞器），直径约2mm的塑料吸管若干（用来制作中心体）。
⑶细胞器大小参考数据，保证制作中各种细胞器的大小成比例。
核糖体：最小
溶酶体：直径为0.2~0.8μm
线粒体：直径为0.5~1μm，长度为2~3μm
中心体：直径为0.2~0.4μm
细胞核：直径为5~10μm
⑷教科书图示的学生制作的细胞模型中，各部分结构注释如下。
粉色彩泥代表核糖体
蓝色彩泥代表溶酶体
棕色彩泥代表线粒体
橘黄色彩泥代表内质网
土黄色彩泥代表高尔基体
红色彩泥代表细胞核
⑸学生以小组形式合作完成真核细胞的模型制作，并交流成果。
⑹拓展问题的提出：如果构建一个植物细胞的模型，还需要做什么？请提出你的设想。
（一）总结
细胞膜 线粒体
内质网
1、真核细胞结构的知识（模拟的知识基础） 细胞质 高尔基体
核糖体
细胞核 中心体
溶酶体
实验原理
2、模型模拟实验 材料用具
方法步骤
模型评价
（二）作业布置
从科学性、艺术性、成本低廉等方面对各小组的模型作出评价。
（三）板书设计
尝试制作真核细胞的三维结构模型。
1、实验原理
2、材料用具
3、方法步骤
科学性
4、模型评价 艺术性
成本低廉