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第5讲　细胞膜与细胞核
复习目标　1.通过对细胞膜与细胞核结构与功能的复习，建立起整体观念和细胞结构与功能相适应的观点； 2.通过对细胞膜组成和功能的实验探究，以及细胞核功能的实验分析，掌握实验设计的对照原则和荧光标记技术； 3.通过对细胞膜成分(主要是膜蛋白)与功能的归纳概括，培养科学思维能力。
@考点1　细胞膜的结构与功能
A基础知识重点疑难
1.细胞膜①的功能
(1)将细胞与外界环境分隔开②：保障细胞内部环境的相对稳定，是细胞的边界。
(2)控制物质进出细胞③：细胞膜控制物质进出细胞具有普遍性和相对性。
(3)进行细胞间的信息交流③
①体液传递(如　激素　、神经递质)
②接触传递(如　精卵结合　、靶细胞与细胞毒性T细胞接触)
③通道传递(如　胞间连丝　)
　　
笔记：①细胞膜是细胞这个生命系统的边界　②体现了细胞这个系统的独立性　③体现了细胞这个系统的开放性　
提醒　(1)不是所有信号分子的受体都在细胞膜上，有些小分子如脂溶性的信号分子(如性激素)的受体在细胞内部。
(2)不是所有信号分子传递都需要受体，如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接进行信息交流。
笔记：指能够同激素、神经递质、药物或细胞内信号分子等结合，并能引起细胞功能变化的生物大分子，分为细胞表面受体和细胞内受体，本质为蛋白质
2.细胞膜的成分及结构
(1)对细胞膜成分、结构的探索
时间与实验者 实验依据 结论(假说)
1895年欧文顿 脂溶性物质更易穿过细胞膜① 细胞膜的主要组成成分中有脂质
20世纪初 利用哺乳动物的红细胞，将细胞膜分离提纯，并进行化学分析 组成细胞膜的脂质有磷脂和　胆固醇　，其中　磷脂　含量最多
1925年戈特、 格伦德尔 用丙酮提取人的红细胞②膜中脂质，铺展成单分子层后，其面积是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为　连续的两层　
时间与实验者 实验依据 结论(假说)
1935年丹尼利、戴维森 细胞的表面张力明显　低于　油—水界面的表面张力 细胞膜除含有脂质分子，可能还附有　蛋白质　
1959年 罗伯特森 在电镜下看到细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构③ 认为所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成且是　静态　的
1970年 科学家进行人—鼠细胞融合实验，用荧光④染料分别标记人、鼠细胞膜表面的蛋白质分子 细胞膜具有流动性⑤
1972年 辛格、 尼科尔森 在新的观察和实验证据的基础上，提出细胞膜的分子结构模型 提出了流动镶嵌模型，为大多数人所接受
笔记：①相似相溶原理　②只有细胞膜，无核膜和细胞器膜　③可比作“三明治”或“三合板”　④荧光标记法用于鉴定特定分子是否存在，分布位置如何等，不能追踪化学反应。如用此法显示基因在染色体上　⑤温度会影响细胞膜的流动性 　
(2)细胞膜的组成成分
成分及占比 在细胞膜构成中的作用
脂质约占50％ 其中磷脂①最丰富，磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架；胆固醇②是动物细胞膜的重要成分
蛋白质约占40％ 　功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多　③
　糖类　占 2％～10％ 与细胞膜上部分蛋白质和脂质结合形成糖蛋白、糖脂，与细胞识别等作用有关
笔记：①磷脂是由甘油、脂肪酸、磷酸等组成的分子，磷酸“头部”亲水，两个脂肪酸“尾部”疏水　②胆固醇具有固定细胞膜的作用　③说明蛋白质是生命活动的主要承担者 　
提醒　(1)不同细胞膜的成分种类相同，但各组分的含量不同，这与细胞膜的功能有关，功能越复杂的膜中，蛋白质的种类和数量越多。
(2)细胞膜的组分并不是不可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，有的产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。
(3)糖类主要与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂，都与细胞识别作用有关。
(4)细胞膜结构图示中糖蛋白的多糖侧链是判断细胞膜内、外侧的依据，多糖侧链所在的一侧为细胞膜外侧，另一侧则为细胞膜内侧。
3.细胞膜的流动镶嵌模型
细胞膜的结构模型示意图
(1)细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。
(2)　磷脂双分子层　构成膜的基本支架，具有流动性。
(3)蛋白质分子以覆盖、镶嵌、贯穿等方式和磷脂双分子层联系，大多数可以运动。
笔记：膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的
4.细胞膜的流动性和选择透过性
项目 流动性 选择透过性
主要 表现 细胞膜中的蛋白质和脂质分子在膜中可做多种形式的移动，膜整体也可以流动 细胞膜选择的小分子、离子可以通过，其他小分子、离子、大分子物质则不能通过
结构 基础 磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也可以运动 膜上蛋白质的种类和数量不同
区别 流动性是细胞膜的结构特点 选择透过性是细胞膜的功能特性
项目 流动性 选择透过性
实例 变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐 植物对离子的选择性吸收、肾小管的重吸收作用
联系 流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性，凡是影响磷脂分子和蛋白质分子活性的因素(温度、pH、蛋白酶、脂溶剂等)，均能够影响膜的流动性，进而影响膜的选择透过性
笔记：易错：细胞膜的功能(三大功能)≠细胞膜的功能特点 (选择透过性) 　
5.常见膜蛋白
膜转运 蛋白 膜上用于跨膜运输的蛋白质，协助扩散需载体蛋白和通道蛋白(如离子通道蛋白、水通道蛋白等)，主动运输需载体蛋白(如钠－钾泵等)
酶 如需氧细菌的细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)
受体蛋白 大部分信号分子(如细胞因子、神经递质)的受体蛋白——糖蛋白
识别蛋白 用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精子与卵细胞的识别等)
6.验证细胞膜成分和功能的实验方法
(1)细胞膜成分的检测方法
细胞膜 成分 检测试剂 (方法) 结果 结论
脂质 脂溶剂处理 细胞膜被溶解 细胞膜中含有脂质
磷脂酶处理 细胞膜被破坏
脂溶性物质透过实验 脂溶性物质优先通过
蛋白质 双缩脲试剂 发生紫色反应 细胞膜中含有蛋白质
蛋白酶处理 细胞膜被破坏
糖类 斐林试剂，水浴加热 出现砖红色沉淀 细胞膜中含有还原糖
(2)细胞膜功能的验证实验
控制物质进出细胞 功能的验证
识别功能 的验证 将大量同种生物和亲缘关系较远生物的精子和卵细胞混合只有同种生物的精子和卵细胞才能结合形成受精卵细胞膜具有识别功能
笔记：还可用色素透出实验：有的植物细胞含有色素，活细胞放在清水中，色素不会透出，细胞膜遭到破坏后，色素分子从细胞中透出，外界溶液呈现色素的颜色
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2022·浙江1月选考)膜蛋白的种类和功能复杂多样，质膜内、外侧的蛋白质呈对称分布。(×)
2.(2022·河北卷)细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中。(×)
3.(2023·海南卷)蛋白质和脂质是生物膜不可或缺的成分，二者的运动构成膜的流动性。(√)
4.(2024·贵州卷)(题干信息：将台盼蓝染液注入健康家兔的血管，一段时间后，取不同器官制作切片观察，发现肝和淋巴结等被染成蓝色，而脑和骨骼肌等未被染色)脑和骨骼肌等未被染色，是因为细胞膜能控制物质进出。(√)
[情境推理]
1.(2022·海南卷节选)细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下列问题。
(1)细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白，对不同物质的跨膜运输起着决定性作用，这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有的功能特性是　　。
(2)细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时，会引起靶细胞产生相应的生理变化，这一过程体现的细胞膜的功能是　　　　。
提示：(1)选择透过性　(2)进行细胞间的信息交流
2.(必修1 P45“旁栏思考”)虽然细胞膜内部是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因是　　　　。
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运输；二是细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白运输
3.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。　　　　。
提示：温度会影响分子的运动，进而影响细胞膜的流动性
4.(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。这种鉴别动物细胞是否死亡的方法叫作“染色排除法”。为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？　　　　　　。
提示：台盼蓝染液是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不被染色；而死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝染液能够进入死细胞内，使其被染色
C升华思维实战演练
细胞膜的成分、结构和功能
1.(2024·湖南卷)细胞膜上的脂类具有重要的生物学功能。下列叙述错误的是(　A　)
A.耐极端低温细菌的膜脂富含饱和脂肪酸
B.胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性
C.糖脂可以参与细胞表面识别
D.磷脂是构成细胞膜的重要成分
解析：饱和脂肪酸的熔点较高，容易凝固，耐极端低温细菌的膜脂富含不饱和脂肪酸，A错误；胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，其对于调节膜的流动性具有重要作用，B正确；细胞膜表面的糖类分子可与脂质结合形成糖脂，糖脂与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关，C正确；磷脂是构成细胞膜的重要成分，磷脂双分子层构成生物膜的基本支架，D正确。
解题方法
细胞膜的组成、结构与功能的三个“决定”
2.(2025·湖北黄冈调研)P4－ATPases被称为翻转酶，这种酶通过水解ATP将细胞膜中的脂质从胞外侧转移到胞质侧，是创造和维持细胞膜脂质不对称分布的关键因素。细胞膜成分的不对称分布对细胞的多种功能至关重要。下列说法错误的是(　B　)
A.细胞膜上蛋白质的分布也是不对称的
B.翻转酶发挥作用可使磷脂分子头部在膜内，尾部在膜外
C.细胞膜磷脂分子的运动除了翻转外还可以表现为侧向移动
D.磷脂分子的翻转可能与细胞膜控制物质进出细胞的功能有关
解析：细胞膜上蛋白质的分布也是不对称的，如糖蛋白分布在细胞膜外侧，A正确；翻转酶通过水解ATP将细胞膜中的脂质从胞外侧转移到胞质侧，翻转后的磷脂分子依然是分子头部(亲水部位)在膜外，尾部(疏水部位)在膜内，B错误；细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动，因此细胞膜磷脂分子的运动除了翻转外还可以表现为侧向移动，C正确；磷脂分子是细胞膜的主要成分之一，细胞膜作为细胞的屏障，起到控制物质进出细胞的功能，磷脂分子的翻转可能与细胞膜控制物质进出细胞的功能有关，D正确。
分步推理 找答案：细胞膜的结构中磷脂分子亲水性的头部分布在　外侧　，疏水性的尾部分布在　内侧　，由以上可以推断B　错误　。
细胞膜的结构特点和功能特性
3.(2025·黑龙江哈尔滨期末)研究发现，某冠状病毒的蛋白质外壳外存在一层病毒包膜，该包膜主要来源于病毒最后所在的宿主细胞膜。病毒包膜上存在很多糖蛋白，其中糖蛋白S可与人体细胞表面的受体蛋白ACE2结合，从而使病毒识别并侵入该细胞，下图为细胞膜的亚显微结构模式图，下列说法正确的是(　C　)
A.人—鼠细胞融合实验中，利用荧光标记人细胞表面的③，证明了细胞膜具有流动性
B.糖蛋白S与受体蛋白ACE2结合的过程，体现了细胞膜可以进行细胞间的信息交流
C.细胞膜的功能特性与④有关，膜的功能越复杂，④的种类和含量越多
D.病毒能够入侵人细胞说明该细胞膜已经丧失了控制物质进出的能力
解析：人—鼠细胞融合实验中，利用荧光标记人细胞表面的②(蛋白质)，证明了细胞膜具有流动性，A错误；病毒没有细胞结构，所以病毒包膜上的糖蛋白S可与人体细胞表面的受体蛋白ACE2结合，无法体现细胞间的信息交流，B错误；蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量就越多，C正确；病毒能够入侵人体细胞说明细胞膜的控制作用是相对的，D错误。
溯源教材 找答案：细胞膜的控制作用是　相对　的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入，由以上可以推断D　错误　。
4.(2025·湖北十堰期末)细胞膜的流动性对膜的功能是非常重要的。在适宜的温度条件下，膜具有较强的流动性；环境温度降低时，膜的流动性降低；环境温度较高时，细胞膜则变成无序的流动状态。胆固醇分子与磷脂分子相结合，既能限制磷脂分子的热运动，又能将磷脂分子相隔开使其更易流动。下列叙述错误的是(　D　)
A.磷脂、胆固醇和蛋白质是构成动物细胞膜的重要成分
B.膜的流动性对细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等非常重要
C.胆固醇可以调节动物生物膜的流动性，使膜能够适应更大的温度范围
D.温度很高会导致膜中蛋白质水解为氨基酸，从而使生物膜变成无序状态
解析：动物细胞膜中主要含有磷脂和蛋白质，同时含有胆固醇，A正确；细胞膜的流动性有利于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等生命活动，B正确；根据题干信息“胆固醇分子与磷脂分子相结合既能限制磷脂分子的热运动，又能将磷脂分子相隔开使其更易流动”可知，胆固醇可以调节动物生物膜的流动性，使生物膜适应温度的范围变大，C正确；温度很高会导致膜中蛋白质空间结构改变，但不会将蛋白质水解为氨基酸，D错误。
分步推理 找答案：高温会使蛋白质空间结构破坏，变性失活，但　不会　使蛋白质水解。蛋白质在　蛋白　酶的作用下会水解，由以上可以推断D　错误　。
解题方法
细胞膜的组成、结构与功能的关系
@考点2　细胞核的结构与功能
A基础知识重点疑难
1.细胞核功能及实验探究
(1)细胞核的功能
(2)细胞核功能的实验探究
①黑白美西螈核移植实验
实验过程
实验结论 美西螈皮肤颜色遗传受　细胞核　控制
实验分析 该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞中进行培养作为对照，增强实验的说服力
②蝾螈受精卵横缢实验
实验过程
实验结论 蝾螈的细胞分裂、分化受　细胞核　控制
实验分析 该实验既有相互对照(无核与有核对照)，又有自身前后对照(对无核细胞重新挤入细胞核)
③变形虫切割实验
实验过程
实验结论 变形虫的分裂、生长、摄食、对刺激的反应等生命活动受　细胞核　控制
实验分析 该实验既有相互对照(无核与有核对照)，又有自身前后对照(先去核再进行核移植)
笔记：探究实验应遵循的原则有单一变量原则、对照原则、平行重复原则、科学性原则等
④伞藻嫁接与核移植实验
笔记：细胞核移植技术，就是将供体细胞核移入除去核的卵母细胞中，使后者不经过精子穿透等有性生殖过程即可被激活、分裂并发育成新个体，使得核供体的基因得到完全复制
实验过程 a.伞藻嫁接实验过程 b.伞藻核移植实验过程
实验结论 伞藻“帽”的形状是由　细胞核　控制的
实验分析 伞藻核移植实验可排除　假根中其他物质　的作用，从而证明是　细胞核　控制伞藻“帽”的形状
笔记：只能证明伞帽形状与假根有关，假根中有细胞核和细胞质
2.细胞核的结构
(1)上述结构中　核膜　、　核仁　在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。
(2)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢的关系：代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核孔数量多，核仁较大。
笔记：结构与功能相适应
提醒　(1)细胞代谢的主要场所是细胞质，细胞核是细胞代谢的控制中心，代谢的控制中心≠代谢的中心。
(2)哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞等无细胞核，既不能生长也不能分裂；人工去核的细胞，一般也不能存活太久。
(3)有些细胞不止具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中的细胞核多达数百个。
(4)物质进出细胞核并非都是通过核孔，部分小分子物质和无机盐离子等可通过核膜进出细胞核。
笔记：说明细胞是一个统一的整体
3.染色质与染色体的比较
　　　名称 项目　　　 染色质 染色体
同种物质 成分相同 主要成分是蛋白质和DNA
特性相同 易被甲紫染液等碱性染料染成　深色　
功能相同 遗传物质的主要载体
不同时期 分裂间期 分裂期
不同形态 细长的丝状 圆柱体或杆状
相互转化 染色质染色体 (分裂间期、末期)(前期、中期、后期)
笔记：还包括醋酸洋红液或改良的苯酚品红溶液
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2023·山东卷)原核细胞无核仁，不能合成rRNA。(×)
2.(2023·湖南卷)核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关。(√)
3.(2022·海南卷)(题干信息：肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一。Cofilin－1能与肌动蛋白结合，介导肌动蛋白进入细胞核)肌动蛋白可通过核孔自由进出细胞核。(×)
4.(2022·浙江6月选考)核被膜上有核孔复合体，可调控核内外的物质交换。(√)
5.(2022·浙江6月选考)核仁是核内的圆形结构，主要与mRNA的合成有关。(×)
6.(2023·重庆卷)细胞核是真菌合成几丁质的控制中心。(√)
[情境推理]
1.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　　　　。
提示：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
2.汉麦林的实验如图，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　　　　　　　　。
提示：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
3.精子细胞中细胞质很少，哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，这两种细胞寿命都很短，原因是　　　　。
提示：细胞质和细胞核是相互依存的统一整体
C升华思维实战演练
细胞核的结构和功能
1.(多选)(2025·黑龙江哈尔滨模拟)核膜主要由外核膜、内核膜、核孔复合体和核纤层构成。核纤层是位于内核膜与染色质之间紧贴内核膜的一层蛋白网络结构。当细胞进行有丝分裂时，核纤层蛋白磷酸化会引起核膜崩解，磷酸化的核纤层蛋白去磷酸化介导核膜围绕染色体重建。下列有关叙述正确的是(　ACD　)
A.核膜的外膜可与内质网膜相连，也可附着核糖体
B.核孔复合体也是蓝细菌核质之间信息交流的通道
C.核纤层蛋白磷酸化和去磷酸化过程中，其构象会发生改变
D.减数分裂过程中也会发生核纤层蛋白的磷酸化和去磷酸化
解析：核膜的外膜可与内质网膜相连，也可附着核糖体，A正确。蓝细菌是原核生物，其细胞中没有细胞核，没有核孔，B错误。核纤层蛋白磷酸化和去磷酸化过程中，其构象会发生改变，C正确。当细胞进行有丝分裂时，核纤层蛋白磷酸化会引起核膜崩解，磷酸化的核纤层蛋白去磷酸化介导核膜围绕染色体重建。减数分裂过程中也有核膜的解体和重建，因此也会发生核纤层蛋白的磷酸化和去磷酸化，D正确。
解题方法
细胞核的相关结构及其功能特点
(1)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。
(2)核孔的数量和核仁大小不是固定不变的:一般核孔的数量,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,核孔数量多,核仁较大。
(3)细胞核是细胞代谢的控制中心,不是细胞代谢的中心，细胞代谢的中心是细胞质。
(4)并非所有的真核细胞都有细胞核:如绝大多数哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞等。凡是无核细胞,既不能生长也不能分裂;人工去核的细胞,一般也不能存活太久。
(5)核仁不是遗传物质的储存场所:核仁参与rRNA的合成及核糖体的形成,细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上。
2.(2023·重庆卷)几丁质是昆虫外骨骼和真菌细胞壁的重要成分。中国科学家首次解析了几丁质合成酶的结构，进一步阐明了几丁质合成的过程，该研究结果在农业生产上具有重要意义。下列叙述错误的是(　C　)
A.细胞核是真菌合成几丁质的控制中心
B.几丁质是由多个单体构成的多糖物质
C.细胞通过跨膜运输将几丁质运到胞外
D.几丁质合成酶抑制剂可用于防治病虫害
解析：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，真菌合成几丁质属于细胞代谢，A正确；N－乙酰葡糖胺是几丁质的单体，几丁质是由多个这样的单体脱水缩合而成的多糖物质，B正确；据图分析可知，因为几丁质的合成是在细胞膜上进行的，所以几丁质运到胞外的过程没有跨膜运输，C错误；几丁质合成酶抑制剂可以抑制该酶的活性，阻断生物合成几丁质的过程，从而让缺乏几丁质的害虫、真菌死亡，故可用于防治病虫害，D正确。
细胞核功能的实验
3.(2025·山东潍坊期末)实验发现，伞藻长出帽状体前将位于假根的细胞核取出，其帽状体不再形成。若晚些时候去除细胞核，则只有一小部分藻体长出完整的但非常小的帽状体，而大部分藻体不长伞帽或长得不完全；且去核的时间越晚，帽状体形成的概率就越大，长得也越完全。下列哪项不是该实验的推论(　B　)
A.假根中的细胞核是控制伞藻帽状体能否形成的根本原因
B.晚些时候去除细胞核再移入另一种帽形伞藻的细胞核，藻体长出后者的帽状体
C.细胞核在特定时期合成某些物质并运往细胞质发挥作用
D.去核时间越晚，伞柄中含有的与帽状体合成相关的物质越多
解析：细胞核控制伞帽的形状，A正确；晚些时候去除细胞核再移入另一种帽形伞藻的细胞核，藻体可能长出前者的帽状体，B错误；根据题干信息，帽状体属于伞藻的细胞质、细胞核共同控制的性状，说明细胞核在特定时期合成某些物质并运往细胞质发挥作用，C正确；去核时间越晚，伞柄中含有的与帽状体合成相关的物质越多，帽状体形成的概率就越大，长得也越完全，D正确。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共50张PPT)
第一单元　细胞的分子组成、结构及物质运输
第5讲　细胞膜与细胞核
复习目标　1.通过对细胞膜与细胞核结构与功能的复习，建立起整体观念和细胞结构 与功能相适应的观点； 2.通过对细胞膜组成和功能的实验探究，以及细胞核功能的实 验分析，掌握实验设计的对照原则和荧光标记技术； 3.通过对细胞膜成分(主要是膜蛋 白)与功能的归纳概括，培养科学思维能力。
考点1　细胞膜的结构与功能
激素　
精卵结合　
胞间连丝　
笔记：①细胞膜是细胞这个生命系统的边界　②体现了细胞这个系统的独立性　③体 现了细胞这个系统的开放性　
提醒　(1)不是所有信号分子的受体都在细胞膜上，有些小分子如脂溶性的信号分子(如 性激素)的受体在细胞内部。
(2)不是所有信号分子传递都需要受体，如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接进 行信息交流。
笔记：指能够同激素、神经递质、药物或细胞内信号分子等结合，并能引起细胞功能 变化的生物大分子，分为细胞表面受体和细胞内受体，本质为蛋白质
2. 细胞膜的成分及结构
(1)对细胞膜成分、结构的探索
时间与实验者 实验依据 结论(假说)
1895年欧文顿 脂溶性物质更易穿过细胞膜① 细胞膜的主要组成成分中有脂 质
20世纪初 利用哺乳动物的红细胞，将细胞膜 分离提纯，并进行化学分析 组成细胞膜的脂质有磷脂 和 　胆固醇　，其中 　磷脂　 含量最多
1925年戈特、
格伦德尔 用丙酮提取人的红细胞②膜中脂质， 铺展成单分子层后，其面积是红细 胞表面积的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列 为 　连续的两层　
胆固醇　
磷脂　
连续的两层　
时间与实验者 实验依据 结论(假说)
1935年丹尼 利、戴维森 细胞的表面张力明显 　低于　油— 水界面的表面张力 细胞膜除含有脂质分子，可能 还附有 　蛋白质　
1959年
罗伯特森 在电镜下看到细胞膜呈清晰的暗— 亮—暗的三层结构③ 认为所有的细胞膜都由蛋白 质—脂质—蛋白质三层结构构 成且是 　静态　的
1970年 科学家进行人—鼠细胞融合实验， 用荧光④染料分别标记人、鼠细胞膜 表面的蛋白质分子 细胞膜具有流动性⑤
低于　
蛋白质　
静态　
时间与实验者 实验依据 结论(假说)
1972年
辛格、
尼科尔森 在新的观察和实验证据的基础上， 提出细胞膜的分子结构模型 提出了流动镶嵌模型，为大多 数人所接受
笔记：①相似相溶原理　②只有细胞膜，无核膜和细胞器膜　③可比作“三明治”或 “三合板”　④荧光标记法用于鉴定特定分子是否存在，分布位置如何等，不能追踪 化学反应。如用此法显示基因在染色体上　⑤温度会影响细胞膜的流动性 　
(2)细胞膜的组成成分
成分及占比 在细胞膜构成中的作用
脂质约占50％ 其中磷脂①最丰富，磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架；胆 固醇②是动物细胞膜的重要成分
蛋白质约占40％ 　功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多　③
　糖类　占
2％～10％ 与细胞膜上部分蛋白质和脂质结合形成糖蛋白、糖脂，与细 胞识别等作用有关
笔记：①磷脂是由甘油、脂肪酸、磷酸等组成的分子，磷酸“头部”亲水，两个脂肪 酸“尾部”疏水　②胆固醇具有固定细胞膜的作用　③说明蛋白质是生命活动的主要 承担者 　
蛋白质
糖类　
提醒　(1)不同细胞膜的成分种类相同，但各组分的含量不同，这与细胞膜的功能有 关，功能越复杂的膜中，蛋白质的种类和数量越多。
(2)细胞膜的组分并不是不可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白 含量下降，有的产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。
(3)糖类主要与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂，都与细胞识别作用有关。
(4)细胞膜结构图示中糖蛋白的多糖侧链是判断细胞膜内、外侧的依据，多糖侧链所在 的一侧为细胞膜外侧，另一侧则为细胞膜内侧。
3. 细胞膜的流动镶嵌模型
细胞膜的结构模型示意图
(1)细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。
(3)蛋白质分子以覆盖、镶嵌、贯穿等方式和磷脂双分子层联系，大多数可以运动。
笔记：膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的
磷脂双分子层　
4. 细胞膜的流动性和选择透过性
项目 流动性 选择透过性
主要
表现 细胞膜中的蛋白质和脂质分子在膜 中可做多种形式的移动，膜整体也 可以流动 细胞膜选择的小分子、离子可以通 过，其他小分子、离子、大分子物质 则不能通过
结构
基础 磷脂分子具有流动性，大多数蛋白 质分子也可以运动 膜上蛋白质的种类和数量不同
区别 流动性是细胞膜的结构特点 选择透过性是细胞膜的功能特性
项目 流动性 选择透过性
实例 变形虫的变形运动、细胞融合、胞 吞、胞吐 植物对离子的选择性吸收、肾小管的 重吸收作用
联系 流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性， 凡是影响磷脂分子和蛋白质分子活性的因素(温度、pH、蛋白酶、脂溶剂 等)，均能够影响膜的流动性，进而影响膜的选择透过性
笔记：易错：细胞膜的功能(三大功能)≠细胞膜的功能特点 (选择透过性) 　
5. 常见膜蛋白
膜转运
蛋白 膜上用于跨膜运输的蛋白质，协助扩散需载体蛋白和通道蛋白(如离子通道 蛋白、水通道蛋白等)，主动运输需载体蛋白(如钠－钾泵等)
酶 如需氧细菌的细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可 存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)
受体蛋白 大部分信号分子(如细胞因子、神经递质)的受体蛋白——糖蛋白
识别蛋白 用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精子与卵细胞的识别等)
6. 验证细胞膜成分和功能的实验方法
(1)细胞膜成分的检测方法
细胞膜成分 检测试剂(方法) 结果 结论
脂质 脂溶剂处理 细胞膜被溶解 细胞膜中含有脂质
磷脂酶处理 细胞膜被破坏
脂溶性物质透过实验 脂溶性物质优先通过
蛋白质 双缩脲试剂 发生紫色反应 细胞膜中含有蛋白质
蛋白酶处理 细胞膜被破坏
糖类 斐林试剂，水浴加热 出现砖红色沉淀 细胞膜中含有还原糖
(2)细胞膜功能的验证实验
控制物质进出细胞
功能的验证
识别功能
的验证 将大量同种生物和亲缘关系较远生物的精子和卵细胞混合 只 有同种生物的精子和卵细胞才能结合形成受精卵 细胞膜具有 识别功能
笔记：还可用色素透出实验：有的植物细胞含有色素，活细胞放在清水中，色素不会 透出，细胞膜遭到破坏后，色素分子从细胞中透出，外界溶液呈现色素的颜色
×
×
√
√
[情境推理]
1. (2022·海南卷节选)细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下 列问题。
(1)细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白，对不同物质的跨膜运输起着决定性 作用，这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有的功能特性是 　　。
提示：(1)选择透过性　
(2)细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体 结合时，会引起靶细胞产生相应的生理变化，这一过程体现的细胞膜的功能 是 　　　　。
提示：(2)进行细胞间的信息交流
2. (必修1 P45“旁栏思考”)虽然细胞膜内部是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因 是 　　　　。
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运输；二是细胞膜 上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白运输
3. 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。 　　　　。
提示：温度会影响分子的运动，进而影响细胞膜的流动性
4. (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。这种鉴别动物细胞是否死亡的方法叫作“染 色排除法”。为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 　　　　　　。
提示：台盼蓝染液是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不被 染色；而死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝染液能够进入死细胞 内，使其被染色
A. 耐极端低温细菌的膜脂富含饱和脂肪酸
B. 胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性
C. 糖脂可以参与细胞表面识别
D. 磷脂是构成细胞膜的重要成分
解析：饱和脂肪酸的熔点较高，容易凝固，耐极端低温细菌的膜脂富含不饱和脂肪 酸，A错误；胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，其对于调节膜的流动性具有重要 作用，B正确；细胞膜表面的糖类分子可与脂质结合形成糖脂，糖脂与细胞表面的识 别、细胞间的信息传递等功能密切相关，C正确；磷脂是构成细胞膜的重要成分，磷 脂双分子层构成生物膜的基本支架，D正确。
A
解题方法
细胞膜的组成、结构与功能的三个“决定”
A. 细胞膜上蛋白质的分布也是不对称的
B. 翻转酶发挥作用可使磷脂分子头部在膜内，尾部在膜外
C. 细胞膜磷脂分子的运动除了翻转外还可以表现为侧向移动
D. 磷脂分子的翻转可能与细胞膜控制物质进出细胞的功能有关
B
解析：细胞膜上蛋白质的分布也是不对称的，如糖蛋白分布在细胞膜外侧，A正 确；翻转酶通过水解ATP将细胞膜中的脂质从胞外侧转移到胞质侧，翻转后的磷 脂分子依然是分子头部(亲水部位)在膜外，尾部(疏水部位)在膜内，B错误；细胞 膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自 由移动，膜中的蛋白质大多也能运动，因此细胞膜磷脂分子的运动除了翻转外还 可以表现为侧向移动，C正确；磷脂分子是细胞膜的主要成分之一，细胞膜作为 细胞的屏障，起到控制物质进出细胞的功能，磷脂分子的翻转可能与细胞膜控制 物质进出细胞的功能有关，D正确。
外侧　
内侧　
错误　
A. 人—鼠细胞融合实验中，利用荧光标记人细胞表面的③，证明了细胞膜具有流动性
B. 糖蛋白S与受体蛋白ACE2结合的过程，体现了细胞膜可以进行细胞间的信息交流
C. 细胞膜的功能特性与④有关，膜的功能越复杂，④的种类和含量越多
D. 病毒能够入侵人细胞说明该细胞膜已经丧失了控制物质进出的能力
C
解析：人—鼠细胞融合实验中，利用荧光标记人细胞表面的②(蛋白质)，证明了细胞 膜具有流动性，A错误；病毒没有细胞结构，所以病毒包膜上的糖蛋白S可与人体细胞 表面的受体蛋白ACE2结合，无法体现细胞间的信息交流，B错误；蛋白质在细胞膜行 使功能方面起重要作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量就越多，C正 确；病毒能够入侵人体细胞说明细胞膜的控制作用是相对的，D错误。
相对　
错误　
A. 磷脂、胆固醇和蛋白质是构成动物细胞膜的重要成分
B. 膜的流动性对细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等非常重要
C. 胆固醇可以调节动物生物膜的流动性，使膜能够适应更大的温度范围
D. 温度很高会导致膜中蛋白质水解为氨基酸，从而使生物膜变成无序状态
D
解析：动物细胞膜中主要含有磷脂和蛋白质，同时含有胆固醇，A正确；细胞膜的流 动性有利于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等生命活动，B正确；根据题干信 息“胆固醇分子与磷脂分子相结合既能限制磷脂分子的热运动，又能将磷脂分子相隔 开使其更易流动”可知，胆固醇可以调节动物生物膜的流动性，使生物膜适应温度的 范围变大，C正确；温度很高会导致膜中蛋白质空间结构改变，但不会将蛋白质水解 为氨基酸，D错误。
不会　
蛋白　
错误　
解题方法
细胞膜的组成、结构与功能的关系
考点2　细胞核的结构与功能
A基础知识重点疑难
1. 细胞核功能及实验探究
(1)细胞核的功能
(2)细胞核功能的实验探究
①黑白美西螈核移植实验
实验过程
实验结论 美西螈皮肤颜色遗传受 　细胞核　控制
实验分析 该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核 卵细胞中进行培养作为对照，增强实验的说服力
细胞核　
②蝾螈受精卵横缢实验
实验过程
实验结论 蝾螈的细胞分裂、分化受 　细胞核　控制
实验分析 该实验既有相互对照(无核与有核对照)，又有自身前后对照(对无核细胞 重新挤入细胞核)
细胞核　
③变形虫切割实验
实验过程
实验结论 变形虫的分裂、生长、摄食、对刺激的反应等生命活动受 　细胞核　控制
实验分析 该实验既有相互对照(无核与有核对照)，又有自身前后对照(先去核再进行 核移植)
笔记：探究实验应遵循的原则有单一变量原则、对照原则、平行重复原则、科学性原 则等
细胞核　
④伞藻嫁接与核移植实验
笔记：细胞核移植技术，就是将供体细胞核移入除去核的卵母细胞中，使后者不经过 精子穿透等有性生殖过程即可被激活、分裂并发育成新个体，使得核供体的基因得到 完全复制
实验过程 a.伞藻嫁接实验过程
b.伞藻核移植实验过程
实验结论 伞藻“帽”的形状是由 　细胞核　控制的
实验分析 伞藻核移植实验可排除 　假根中其他物质　的作用，从而证明是 　细 胞核　控制伞藻“帽”的形状
细胞核　
假根中其他物质　
细
胞核　
笔记：只能证明伞帽形状与假根有关，假根中有细胞核和细胞质
2. 细胞核的结构
核膜　
核仁　
提醒　(1)细胞代谢的主要场所是细胞质，细胞核是细胞代谢的控制中心，代谢的控制 中心≠代谢的中心。
(2)哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞等无细胞核，既不能生长也不能 分裂；人工去核的细胞，一般也不能存活太久。
(3)有些细胞不止具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中 的细胞核多达数百个。
(4)物质进出细胞核并非都是通过核孔，部分小分子物质和无机盐离子等可通过核膜进 出细胞核。
笔记：说明细胞是一个统一的整体
3. 染色质与染色体的比较
　　　名称
项目　　　 染色质 染色体
同种物质 成分相同 主要成分是蛋白质和DNA
特性相同 易被甲紫染液等碱性染料染成 　深色　
功能相同 遗传物质的主要载体
不同时期 分裂间期 分裂期
不同形态 细长的丝状 圆柱体或杆状
相互转化 染色质 染色体
(分裂间期、末期)(前期、中期、后期)
深色　
笔记：还包括醋酸洋红液或改良的苯酚品红溶液
×
√
×
√
×
√
[情境推理]
1. 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 　　　　。
提示：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
2. 汉麦林的实验如图，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　　　　。
提示：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
3. 精子细胞中细胞质很少，哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，这两种细胞寿命都很 短，原因是 　　　　。
提示：细胞质和细胞核是相互依存的统一整体
A. 核膜的外膜可与内质网膜相连，也可附着核糖体
B. 核孔复合体也是蓝细菌核质之间信息交流的通道
C. 核纤层蛋白磷酸化和去磷酸化过程中，其构象会发生改变
D. 减数分裂过程中也会发生核纤层蛋白的磷酸化和去磷酸化
ACD
解析：核膜的外膜可与内质网膜相连，也可附着核糖体，A正确。蓝细菌是原核生 物，其细胞中没有细胞核，没有核孔，B错误。核纤层蛋白磷酸化和去磷酸化过程 中，其构象会发生改变，C正确。当细胞进行有丝分裂时，核纤层蛋白磷酸化会引起 核膜崩解，磷酸化的核纤层蛋白去磷酸化介导核膜围绕染色体重建。减数分裂过程中 也有核膜的解体和重建，因此也会发生核纤层蛋白的磷酸化和去磷酸化，D正确。
解题方法
细胞核的相关结构及其功能特点
(1)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。
(2)核孔的数量和核仁大小不是固定不变的:一般核孔的数量,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,核孔数量多,核仁较大。
(3)细胞核是细胞代谢的控制中心,不是细胞代谢的中心，细胞代谢的中心是细胞质。
(4)并非所有的真核细胞都有细胞核:如绝大多数哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成 熟的筛管细胞等。凡是无核细胞,既不能生长也不能分裂;人工去核的细胞,一般也不能 存活太久。
(5)核仁不是遗传物质的储存场所:核仁参与rRNA的合成及核糖体的形成,细胞核中的遗 传物质分布于染色体(染色质)上。
A. 细胞核是真菌合成几丁质的控制中心
B. 几丁质是由多个单体构成的多糖物质
C. 细胞通过跨膜运输将几丁质运到胞外
D. 几丁质合成酶抑制剂可用于防治病虫害
C
解析：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，真菌合成几丁质属于细胞代谢，A正 确；N－乙酰葡糖胺是几丁质的单体，几丁质是由多个这样的单体脱水缩合而成的多 糖物质，B正确；据图分析可知，因为几丁质的合成是在细胞膜上进行的，所以几丁 质运到胞外的过程没有跨膜运输，C错误；几丁质合成酶抑制剂可以抑制该酶的活 性，阻断生物合成几丁质的过程，从而让缺乏几丁质的害虫、真菌死亡，故可用于防 治病虫害，D正确。
A. 假根中的细胞核是控制伞藻帽状体能否形成的根本原因
B. 晚些时候去除细胞核再移入另一种帽形伞藻的细胞核，藻体长出后者的帽状体
C. 细胞核在特定时期合成某些物质并运往细胞质发挥作用
D. 去核时间越晚，伞柄中含有的与帽状体合成相关的物质越多
B
解析：细胞核控制伞帽的形状，A正确；晚些时候去除细胞核再移入另一种帽形伞藻 的细胞核，藻体可能长出前者的帽状体，B错误；根据题干信息，帽状体属于伞藻的 细胞质、细胞核共同控制的性状，说明细胞核在特定时期合成某些物质并运往细胞质 发挥作用，C正确；去核时间越晚，伞柄中含有的与帽状体合成相关的物质越多，帽 状体形成的概率就越大，长得也越完全，D正确。

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