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第4讲　细胞膜与细胞核
[课程导学]
内容要求 1.2.1.概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流。1．2.3.阐明遗传信息主要储存在细胞核中。
与旧教材对比 增：①确定细胞膜中脂质成分实验；②提出细胞膜成分中还含有少量胆固醇；③明确提出磷脂双分子层和蛋白质的作用。删：①体验制备细胞膜的方法；②癌细胞膜成分变化的验血报告单。改：细胞膜的结构与功能和流动镶嵌模型内容进行了重新整合。
考点一　细胞膜的成分、结构和功能
1．细胞膜的功能
[提醒]　植物细胞“系统的边界”是细胞膜，而不是细胞壁。
2．对细胞膜成分和结构的探索[连一连]
3．细胞膜的成分
[提醒]　(1)不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同，如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中不含胆固醇。
(2)细胞膜的成分并不是不可变的。例如，细胞癌变过程中，细胞膜的成分发生变化，糖蛋白含量下降。
4．流动镶嵌模型
(1)基本内容
糖蛋白一般位于细胞膜的外侧，细胞器膜和细胞膜内侧上不存在，故可用于确定细胞膜的内外。
(2)特点
(1)在细胞膜的控制下，对细胞有害的物质都不能进入细胞。(　　)
(2)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定，细胞膜的成分是恒定不变的。(　　)
(3)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。(　　)
(4)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。(　　)
(5)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性。(　　)
(6)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√
1．(必修1 P40问题探讨)鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。
(1)为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
_______________________________________________________________。
(2)据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
_______________________________________________________________。
提示：(1)一般情况下，台盼蓝染液是活细胞不需要的物质，不能通过活细胞的细胞膜进入细胞，所以活细胞不被染色。而死细胞的细胞膜对该物质进出细胞不具有控制作用，所以台盼蓝染液能够进入死细胞，使其被染成蓝色
(2)控制物质进出细胞的功能
2．(必修 1 P42正文信息)磷脂是一种由__________________等组成的分子，磷酸“头部”是______，两个脂肪酸一端为__________。
提示：甘油、脂肪酸、磷酸　亲水的　疏水的“尾”部
3．(必修 1 P45正文小字部分)细胞膜的外表面与蛋白质或脂质结合的____________叫作糖被，其与_______________________________________
________________等功能有关。
提示：糖类分子　细胞表面的识别、细胞间的信息传递
4．(必修 1 P45旁栏思考)虽然细胞膜内部分是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因为_________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：一是水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过细胞膜
5．(必修 1 P46拓展应用T2)由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在________中，脂溶性的药物被包在____________之间。由于脂质体是______________构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生________，也可能会以________的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。
提示：双分子层　两层磷脂分子　磷脂双分子层　融合　胞吞
1．生命系统信息传递的三类主体
(1)细胞内：
(2)细胞间
方式 图示 实例
物质传递 内分泌细胞分泌激素，激素随血液运送至靶细胞，被靶细胞细胞膜表面的受体识别并发挥作用
接触传递 精子和卵细胞通过糖蛋白实现相互识别和结合
通道传递 高等植物细胞间可通过胞间连丝交流信息
(3)生态系统内：信息的种类有物理信息、化学信息、行为信息，信息传递可发生在种群内部个体与个体之间、种群与种群之间、生物与环境之间。
2．常考易混的几种“膜蛋白”
(1)载体蛋白
①功能：常用于协助扩散和主动运输。
②特点：专一性，即一种载体一般只能运输一种相应的物质。
③载体的种类和数量决定某种物质能否被运输及运输速率的快慢。
(2)通道蛋白：通过打开或关闭通道(改变蛋白质构象)控制物质通过，如水通道蛋白、Na＋通道蛋白、K＋通道蛋白。
注：载体蛋白与通道蛋白可统称为转运蛋白。
(3)受体蛋白
①功能：识别和选择性结合信号分子。
②特点：特异性，即一种受体一般只能与一种信号分子结合。
③分类：细胞表面受体，如神经递质受体；细胞内受体，如性激素受体。
(4)黏连蛋白
①实质：黏连蛋白是一种糖蛋白。
②功能：促使细胞黏连。
③实例：细胞癌变时，细胞表面的黏连蛋白减少，导致癌细胞易在体内分散和转移。
(5)催化蛋白
好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸有关的酶，催化有机物水解；细胞膜上还可存在ATP水解酶，催化ATP水解，反应中所释放的能量可用于主动运输等。
3．细胞膜的结构特点——流动性的验证
(1)方法：荧光标记法。
(2)现象：采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞表面的蛋白质分子，做下图实验。
(3)结论：人、鼠细胞膜上的蛋白质分子最终均匀分布，说明细胞膜具有流动性。
4．细胞膜功能的探究
(1)控制物质进出功能的验证
(2)识别功能的验证
突破1 细胞膜的成分、结构和功能
核心素养 生命观念、科学思维
1．(2021·浙江6月选考改编)细胞膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．磷脂和糖脂分子形成的磷脂双分子层是完全对称的
B．胆固醇镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性
C．物质进出细胞方式中的被动运输过程与膜蛋白无关
D．有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号
解析：选D。两层磷脂分子形成磷脂双分子层，细胞膜上的糖脂分布在细胞膜的外侧，其分布是不完全对称的，进而导致磷脂双分子层的分布也是不完全对称的，A错误；胆固醇相比磷脂分子来说较小，可镶嵌在磷脂分子的尾部，从而参与细胞膜流动性的调节，但胆固醇含量过高会导致细胞膜流动性降低，B错误；被动运输包含自由扩散和协助扩散两种方式，其中自由扩散不需要细胞膜上的转运蛋白的协助，而协助扩散需要细胞膜上转运蛋白的协助，C错误；细胞膜上分布着大量的受体蛋白，这些受体蛋白可识别并接受来自细胞内外的化学信号，D正确。
2．受体是一类能够识别和选择性结合某种信号分子的大分子，分为细胞内受体和细胞表面受体。下图表示不同的信号分子对靶细胞作用的方式，下列有关说法不正确的是(　　)
A．细胞合成和分泌的信号分子均与核糖体、内质网、高尔基体等细胞器有关
B．某细胞产生的信号分子通过甲图方式传递信息体现了细胞之间的信息交流
C．信号分子与受体结合的部位与细胞膜的特性以及信号分子的化学性质有关
D．信号分子可能通过调控靶细胞内基因的表达改变细胞的行为
解析：选A。细胞合成和分泌的信号分子不一定是蛋白质类物质(如性激素)，故不一定都与核糖体等细胞器有关，A错误。
突破2 细胞膜的结构特点和功能特点
核心素养 科学思维、科学探究
3．(2022·山东济南高三期末)下列关于细胞膜的流动性和选择透过性的叙述，不正确的是(　　)
A．流动性的基础是组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多是流动的
B．选择透过性的基础是细胞膜上的载体蛋白和磷脂分子具有特异性
C．细胞的胞吞和胞吐体现了细胞膜的流动性
D．钾离子通过主动运输的方式进入细胞体现了细胞膜的选择透过性
解析：选B。选择透过性的基础是细胞膜上的载体蛋白具有特异性，磷脂分子不具有特异性，B错误。
4．(不定项)(2022·山东烟台高三月考)荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用价值，其包括三个步骤：绿色荧光染料与膜上的蛋白质结合，使细胞膜上呈现一定强度的绿色→激光照射膜上某绿色荧光区，使该区域内标记的荧光分子不可逆的淬灭(漂白)→检测淬灭部位荧光再现速率。实验过程如下图甲所示，结果如下图乙所示。下列说法错误的是(　　)
A．被激光照射淬灭部位的细胞膜失去了流动性
B．淬灭部位荧光再现速率会受温度的影响
C．若不用激光照射淬灭，而是细胞膜的两部分分别被绿色和红色荧光染料标记，则一段时间后两种颜色的荧光会均匀分布
D．F2后若再进行一次激光照射淬灭，一段时间后检测的淬灭部位的荧光强度基本不变
解析：选AD。被激光照射淬灭部位过一段时间荧光再现，表明其细胞膜没有失去流动性，A错误；F2后若再进行一次激光照射淬灭，荧光蛋白数量减少，混合均匀后荧光强度会更低，D错误。
[事实概述类]
1．细胞膜上的蛋白质种类较多，主要有________________________(答2点即可)。
答案：催化、运输、结构蛋白等
2．谷氨酸是中枢神经系统主要的兴奋性神经递质，谷氨酸与突触后膜受体结合，使突触后神经元膜电位变为________________，导致突触后神经元兴奋。该过程体现了细胞膜具有的功能是______________________________________
_______________________________________________________________。
答案：外负内正　进行细胞间的信息交流、控制物质进出细胞
3．精子与卵细胞相互识别后结合，卵细胞膜将阻止其他精子的进入，这一现象说明了细胞膜具有的功能是_______________________________________
_______________________________________________________________。
答案：进行细胞间的信息交流和控制物质进出细胞
[原因分析类]
4．胰高血糖素能作用于乳腺细胞，这与其细胞膜上具有________________有关，根本原因是________________________________________________。
答案：胰高血糖素受体　基因的选择性表达
5．在小鼠细胞和人细胞融合实验中，若降低温度，细胞完全融合所需要的时间明显延长，请分析原因：__________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：温度会影响分子的运动，进而影响细胞膜的流动性
6．线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜高，请从结构与功能观的角度分析原因：_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：线粒体内膜功能较外膜复杂，功能越复杂的生物膜，其蛋白质的种类和数量越多
[开放思维类]
7．哺乳动物红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破，有人推测这可能与水通道蛋白有关。请设计实验，验证这个推测是正确的。_______________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________(要求：写出实验思路、预期实验结果)。
答案：实验思路：取一定量哺乳动物红细胞，平均分为甲、乙两组，将甲组红细胞膜上的蛋白质破坏，乙组红细胞不做处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果：若乙组细胞吸水涨破所需时间短，说明推测正确
8．下图表示各种细胞膜组成成分的含量，由该图能得到的结论是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
___________________________________________________(至少写2条)。
答案：①细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质；②不同细胞膜中蛋白质的含量有所不同，功能越复杂的细胞膜，其蛋白质含量相对越高；③不同细胞膜中，糖类的含量最少
考点二　细胞核的结构和功能
1．细胞核的功能
(1)功能探究
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
[提醒]　细胞核是细胞代谢的控制中心，不是细胞代谢的中心，因为细胞代谢的主要场所是细胞质基质。
2．细胞核的结构
[提醒]　核孔主要是对大分子的选择性交流，这种方式不属于穿膜运输。
3．细胞在生命系统中的地位
(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)所有的真核细胞都有细胞核，且只有一个核。(　　)
(4)蓝细菌无细胞核，也无核糖体。(　　)
(5)细胞是生物体代谢和遗传的基本单位。(　　)
(6)细胞核是细胞遗传的控制中心，也是细胞的代谢中心。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
1．(必修1 P54问题探讨)从母牛乙的体细胞中取出细胞核，注入母牛甲去核的卵细胞中，移植后的细胞经细胞分裂形成早期胚胎，将胚胎移植入母牛丙的子宫内。出生的小牛几乎与母牛乙的性状一模一样，称之为“克隆牛”。克隆牛的性状与母牛乙几乎是一模一样的，这说明了什么？
_______________________________________________________________。
提示：克隆牛的性状由母牛乙的细胞核控制
2．(必修 1 P56正文信息)真核细胞核内的核仁被破坏，抗体合成将不能正常进行的原因是____________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：核仁与核糖体的形成有关，核仁被破坏，不能形成核糖体，抗体蛋白的合成将不能正常进行
3．(必修 1 P56正文信息)染色体和染色质的关系：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态
4．(必修 1 P57科学方法)模型分为________(如DNA双螺旋结构模型)、________(如种群的概念)和________(如“J”形曲线、“S”形曲线，公式、表格等)。
提示：物理模型　概念模型　数学模型
突破1 细胞核的结构和功能
核心素养 生命观念
1．(2021·高考河北卷)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
解析：选D。细胞质中的RNA大多数是在细胞核中合成的，还有部分RNA是在线粒体或叶绿体中合成的，D错误。
2．(2022·河南南阳高三期中)核孔是一组蛋白质以特定的方式排布形成的结构，被称为核孔复合物，它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。如下图所示，该复合物由一个核心脚手架组成，其具有选择性的输送机制由大量贴在该脚手架内面的蛋白组成，称为中央运输蛋白。据此分析，下列叙述正确的是(　　)
A．核孔对物质透过的选择性可能与中央运输蛋白有关
B．人体成熟的红细胞中核孔数目较少，影响核内外的信息交流
C．核膜由内膜和外膜构成，其中共含有两层磷脂分子
D．中央运输蛋白是由附着于核内膜上的核糖体合成的
解析：选A。中央运输蛋白是核孔的组成成分，构成了其具有选择性的输送机制，因此可能与物质透过核孔的选择性有关，A正确；人体成熟的红细胞没有细胞核，因此没有核孔，B错误；核膜由内膜和外膜构成，每一层核膜都含有两层磷脂分子，C错误；中央运输蛋白是由附着于核外膜上的核糖体合成的，D错误。
(1)核孔并非一个简单的通道，而是由多种蛋白质组成的一个复杂而精细的结构，对进出核孔的物质具有选择性且物质进出消耗能量。
(2)衰老细胞中细胞核的体积将增大，染色质收缩、染色加深。
(3)细胞核是DNA复制和转录的主要场所，但不是翻译的场所。
(4)细胞核是细胞代谢的控制中心，并非代谢中心。
突破2 实验探究细胞核的功能
核心素养 科学探究
3．(2022·江苏南京高三期末)以动物受精卵为实验材料进行以下实验，下列有关图中的分析正确的是(　　)
A．实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性
B．实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性
C．实验①说明了细胞核对细胞质的重要性，实验②说明了细胞质对细胞核的重要性
D．该实验结果可以说明细胞是最基本的生命系统
解析：选D。将实验结果与实验的自变量联系起来可得出以下结论：实验①和实验③说明的是细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性；实验②和实验③说明的是细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性。细胞结构完整才能进行各项生命活动，因此，细胞是最基本的生命系统。
4．(不定项)下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核有关
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
解析：选AD。通过题图可以看出，生物体形态结构的建成主要与细胞核有关，A符合题意；伞藻是单细胞生物，没有涉及细胞分化，B不符合题意；细胞核是细胞代谢的控制中心，且该实验不能说明，C不符合题意；该实验说明细胞核是细胞遗传的控制中心，D符合题意。
[事实概述类]
1．[2014·全国Ⅰ，T29(2)]用光学显微镜观察细胞，可以看到细胞核。细胞核的功能可概括为_________________________________________________
____________________________________________________________。
答案：是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心
2．将染色质彻底水解可得到的小分子主要有______________________
____________________________________________。
答案：氨基酸、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
3．核孔是大分子物质进出细胞核的通道，试分析蛋白质合成旺盛的唾液腺细胞与表皮细胞相比，核孔和核仁具有的特点分别是
______________________________________________________________。
答案：唾液腺细胞中核孔的数目较多，核仁的体积较表皮细胞的大
[原因分析类]
4．核仁是产生核糖体、mRNA和合成蛋白质的场所吗？________，原因是
_______________________________________________________________。
答案：不是　核仁与某种RNA的合成和核糖体的形成有关
5．汉麦林的实验如下图，将单细胞的地中海杯状藻先在近核处切断，再在近杯处切断(a)，中间的茎(b)置于海水中可再生一杯(c)，但将此杯切掉后，不能再生第二杯(d)。对这个实验的解释合理的是________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞核；(b)能再生一杯(c)是因为(b)中含有由细胞核转录而来的遗传信息
[开放思维类]
6．在细胞质内合成后，进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质称为亲核蛋白。科学家将放射性同位素标记的A蛋白注射到某细胞的细胞质中，一段时间后进行放射自显影检测，放射性出现在细胞核中(如下图所示)。研究发现，亲核蛋白一般都含有核定位序列(NLS)，NLS保证了整个蛋白质能够通过核孔转运到细胞核内。
请利用放射性同位素标记的方法，设计实验确定A蛋白的NLS是位于其头部还是尾部。
(1)实验设计思路： 将放射性同位素标记的A蛋白的头部注射到细胞质中，标记为甲组；将放射性同位素标记的A蛋白的尾部注射到细胞质中，标记为乙组； 一段时间后检测甲、乙两组细胞中放射性出现的部位。
(2)预期实验结果和结论： 若甲组放射性出现在细胞核中，则_____________；若乙组放射性出现在细胞核中，则______________________________________。
答案：(2)A蛋白的NLS位于其头部　A蛋白的NLS位于其尾部
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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