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第4讲　细胞膜及细胞核的结构和功能
学习目标　1. 构建细胞膜的结构模型。2. 阐明细胞膜的功能。3. 说出细胞核的结构组成和各部分的功能。4. 分析探究细胞核功能的相关实验。
核心体系
活动方案
活动一 分析探索细胞膜结构的历程
阅读下列有关生物膜结构探索历程的资料，请回答相关问题。
资料1：1895年，E.Overton在研究植物细胞的通透性时，发现脂溶性物质容易穿过细胞膜，不溶于脂质的物质穿过细胞膜十分困难。
资料2：20世纪初，科学家们第一次将细胞膜从某种细胞中分离出来，化学分析表明，它们的主要成分是磷脂和蛋白质。
资料3：1925年，荷兰科学家用丙酮从某种细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积恰为该细胞表面积的2倍。
资料4：20世纪30年代初，科学家通过实验发现细胞膜不可能是由单纯磷脂分子构成，再通过实验进一步发现可能还有蛋白质，于是提出在磷脂双分子层内外两侧都有蛋白质分子覆盖的假说。
资料5：1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的“暗—亮—暗”的三层结构。按照“三明治”模型，科学家经过计算认为生物膜至少厚约15～20 nm。但电镜照片中，实际测得细胞膜的厚度约为7～10 nm。
资料6：1970年，科学家用红色荧光染料标记人细胞的膜蛋白，用绿色荧光染料标记小鼠细胞的膜蛋白，进行融合实验。刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37 ℃下经过40 min，两种颜色的荧光均匀分布。
(1) 科学家在分析资料1时，提出了什么样的假说？
(2) 资料2、3中要获得纯净细胞膜，最好选择哺乳动物的哪一类细胞？试简述理由。
(3) 细胞膜制备的实验原理是什么？若以植物细胞制备细胞膜，则应如何处理？
(4) 从资料3的实验结果可以得出什么结论？若该“某细胞”是人体口腔上皮细胞，则结果可能是什么？
(5) 资料5中，罗伯特森刚开始提出了细胞膜的什么结构模型？他把细胞膜描述为静态还是动态的统一结构？
(6) 资料4、5中，通过比较分析生物膜的计算和实测厚度，科学家对膜结构模型提出了什么样的假说？
(7) 资料6中，这一实验现象表明了什么？
(8) 1972年，辛格和尼科尔森综合以上实验，并在新的观察和实验证据的基础上，提出了为大多数人所接受的模型，即_________________________________。
活动二 概述流动镶嵌模型的主要内容
下图为细胞膜的流动镶嵌模型，请回答有关问题。
(1) 细胞膜的基本支架是什么？ 蛋白质在基本支架中的位置如何？
(2) 细胞膜的结构特点是什么？原因是什么？有哪些事实证明该特点？
(3) 糖被就是糖蛋白吗？癌细胞易在体内扩散和转移，与细胞膜上什么成分减少有关？
(4) 生物膜上不同类型的蛋白质行使不同的功能，请列举膜蛋白的种类及功能。
活动三 说明细胞膜的功能
资料1：用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，活的动物细胞不着色，这种方法称为“染色排除法”，是科研上鉴别细胞死活的常用方法。
资料2：谷丙转氨酶主要存在于肝细胞内，其细胞内浓度高于血浆中1 000～3 000倍，血浆中含量极少，只要有1%的肝细胞坏死，就可以使指标增高一倍。因此，血浆谷丙转氨酶被世界卫生组织推荐为肝功能损害最敏感的检测指标。
资料3：下图是细胞间信息传递的三种方式示意图。
(1) 综合资料1、2，说明细胞膜具有什么功能？
(2) 资料3说明细胞膜具有什么功能？
(3) 分别各举一例，简述资料3的三种方式。
活动四 分析细胞核移植实验和伞藻嫁接实验
有科学家用蛙受精卵和伞藻做如下图所示实验。伞藻是海生单细胞藻，藻体分为假根、柄和伞帽三个部分，细胞核位于假根内，伞帽是子实体。请根据实验过程和结果，回答下列问题。
图1
图2
(1) 图1将细胞核从细胞中取出，细胞核无法生存，请从细胞核和细胞质之间的关系分析其原因。
(2) 一般情况下，图1的实验②中的无核部分不会立即死亡，其原因是什么？
(3) 图1实验③中给去核的细胞重新移入细胞核，细胞能正常增殖，说明了什么？
(4) 伞藻的遗传物质存在于哪些部位？该实验说服力不强的原因是什么？为了增强实验的说服力，应如何改进实验？
(5) 伞藻核移植实验中，最初长出的伞帽介于伞形和菊花形之间，以后长出的伞帽都是伞形。为什么最初长出的伞帽介于伞形和菊花形之间？
(6) 嫁接实验的结果可以说明什么？
(7) 请概述细胞核的功能。
活动五 说出细胞核的结构与各部分的功能
下图1为细胞核的结构模式图。图2为核孔复合体(镶嵌在内外核膜上沟通细胞核和细胞质的复合蛋白，是一种双向性的通道)介导的运输方式。请回答下列问题。
图1 图2
(1) 图1中的①～④结构分别表示什么？简单描述相关的功能。
(2) 单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关，试分析为什么人的胰岛B细胞比口腔上皮细胞中核孔数目多？
(3) 图1中③的主要成分是什么？这种结构存在染色质和染色体两种形态，染色质状态转化成染色体状态发生在细胞有丝分裂的什么时期？
(4) 细胞有丝分裂过程中出现周期性变化的结构有哪些？
(5) 图2中物质甲、乙、丙可以看作什么运输？根据图2判断细胞核对通过核孔进出细胞核的物质是否具有选择性？
(6) 请列举一些能进出核孔的大分子物质。
名卷优选
1. [2026苏州中学月考]罗伯特森(J.D.Robertson)提出了“蛋白质—脂质—蛋白质”的细胞膜结构模型。下列不属于该模型提出的基础的是(　　)
A. 化学分析表明细胞膜中含有磷脂和胆固醇
B. 据表面张力研究推测细胞膜中含有蛋白质
C. 电镜下观察到细胞膜暗—亮—暗三层结构
D. 细胞融合实验结果表明细胞膜具有流动性
2. [2026连云港月考]关于细胞膜组成与功能的探究，推论正确的是(　　)
A. 细胞膜与双缩脲试剂反应呈紫色，表明细胞膜含有糖类
B. 同位素标记的固醇类物质可以穿过细胞膜，表明细胞膜含有胆固醇
C. 细胞膜上聚集的荧光标记蛋白能均匀分散开，表明细胞膜具有信息传递功能
D. 植物细胞能发生质壁分离和复原，表明细胞膜具有选择透过性
3. [2025泰州中学测试]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. 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
4. [2025江西景德镇昌江一中月考]如图为细胞核的结构模式图，下列有关叙述错误的是(　　)
A. ①和⑤的外膜相连通，使细胞质和细胞核的联系更加紧密
B. ②是DNA、RNA、蛋白质等大分子进出的通道
C. ③主要由DNA和蛋白质组成，是遗传物质的载体，易被碱性染料着色
D. 若④被破坏，则该细胞中蛋白质的合成将不能正常进行
5. 下列有关细胞核的叙述，正确的是(　　)
A. ①②是由DNA和蛋白质组成的链状结构，在细胞周期中发生周期性变化
B. ③是由2层磷脂分子组成的
C. 脱氧核苷酸、信使RNA、RNA聚合酶等必须通过核孔才能进出细胞核
D. ⑤是细胞代谢活动的控制中心
6. [2024扬州期末]核小体是染色质的结构单位，每个核小体由180～200个碱基对的DNA缠绕组蛋白八聚体1.75圈形成。下列有关核小体的叙述，正确的是(　　)
A. 核小体存在于真核生物的细胞核、线粒体和叶绿体中
B. 核小体在酶的催化下可以水解为氨基酸和核糖核苷酸
C. 核小体的组装发生在细胞分裂间期
D. 核小体排列紧密有利于RNA聚合酶与启动子结合
7. (多选)通过冷冻技术，细胞膜通常从某个部位断裂分开，结构如下图所示。据图分析，可以推出的结论有(　　)
A. 图中b侧含细胞质基质
B. 磷脂双分子层疏水端断裂
C. 细胞膜具有一定的流动性
D. 膜蛋白的分布存在不对称性
8. [2025徐州期中]哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和具膜的细胞器，是研究膜结构功能的常用材料。当成熟红细胞破裂时，仍然保持原本的基本形状和大小，这种结构称为红细胞影，其部分结构如下图所示。研究人员用不同的试剂分别处理红细胞影，结果如下表(“＋”表示有，“－”表示无)。请回答下列问题。
实验处理 蛋白质种类 处理后红细胞影的形状
A B C D E F
试剂甲处理后 ＋ ＋ ＋ ＋ － － 变得不规则
试剂乙处理后 － － ＋ ＋ ＋ ＋ 还能保持
(1) 构成红细胞膜的基本支架是________________。膜上有多种蛋白质，其中B蛋白与多糖结合，主要与细胞膜的________功能有关。
(2) A和G蛋白均与跨膜运输有关，G蛋白通过________方式排出Na＋吸收K＋，从而维持红细胞内高K＋低Na＋的离子浓度梯度。
(3) 在制备细胞膜时，将红细胞置于________中，使细胞膜破裂释放出内容物。由表中结果推测，对维持红细胞影的形状起重要作用的蛋白质是________。
(4) 研究发现，红细胞膜上胆固醇含量与动脉粥样硬化(As)斑块的形成密切相关。成熟红细胞不具有合成脂质的________ (填细胞器)，其细胞膜上的脂类物质可来自血浆。当血浆中胆固醇浓度升高时，会导致更多的胆固醇插入到红细胞膜上，细胞膜________性降低，变得刚硬易破，红细胞破裂导致胆固醇沉积，加速了As斑块的生长。
第4讲　细胞膜及细胞核的结构和功能
【活动方案】
活动一　
(1) 细胞膜是由脂质组成的。
(2) 成熟的红细胞，因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞器膜和核膜。
(3) 渗透作用。若以植物细胞制备细胞膜，则应先用纤维素酶和果胶酶将植物细胞壁水解得到原生质体，再放入清水中涨破、离心即可。
(4) 膜中的脂质分子为连续的两层。测得单分子层的面积大于细胞表面积的2倍。
(5) “蛋白质—脂质—蛋白质”的结构模型。静态。
(6) 细胞膜上的蛋白质应该镶嵌在磷脂双分子层中。
(7) 组成细胞膜的蛋白质分子是可以流动的。
(8) 流动镶嵌模型
活动二　
(1) 磷脂双分子层。镶在、嵌入、贯穿。
(2) 具有一定的流动性。构成生物膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质分子大多也是可以运动的。变形虫摄食和运动时伪足的形成、白细胞吞噬细菌、人—鼠细胞的融合实验等。
(3) 不是，糖被还包括与蛋白质和脂质结合的糖类分子。糖蛋白。
(4) ①受体蛋白：信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白(属于糖蛋白)。②载体蛋白：协助跨膜运输(协助扩散和主动运输)。③酶：如好氧型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。④识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等)。⑤通道蛋白：是横跨细胞膜的亲水性通道，允许适当大小的分子或离子顺浓度梯度通过，如水通道蛋白、Na＋、K＋通道蛋白等。
活动三　
(1) 控制物质进出细胞。
(2) 进行细胞间的信息交流。
(3) 图A表示通过内分泌细胞分泌的激素，随①血液到达全身各处，与靶细胞表面的②受体结合，将信息传递给靶细胞，例如胰岛素。图B表示通过相邻两细胞的细胞膜接触，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示与膜结合的信号分子，例如精子和卵细胞之间的识别和结合。图C表示相邻两植物细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞，图中④表示胞间连丝。
活动四　
(1) 细胞核需要细胞质提供能量和各种活动所需要的酶，细胞质需要细胞核提供mRNA。
(2) 因为细胞质中含有细胞核转录而来的mRNA，可以维持一段时间。
(3) 细胞只有保持完整性才能进行正常的生命活动。
(4) 细胞核、叶绿体、线粒体。嫁接时不仅仅是嫁接的细胞核，还带有部分细胞质。可以进行核移植实验。
(5) 与嫁接之后来自伞柄的mRNA和细胞核新控制合成的mRNA共同控制伞帽的形状，所以最初长出的伞帽介于伞形和菊花形之间。
(6) 伞帽形态可能由细胞核决定。
(7) 是细胞代谢和遗传的控制中心。
活动五　
(1) 核膜、核孔、染色质、核仁。功能略。
(2) 胰岛B细胞的细胞核中的胰岛素基因转录形成大量的mRNA，需要通过核孔进入细胞质，指导合成大量的胰岛素。口腔上皮细胞合成的蛋白质相对较少，核孔也少。
(3) DNA和蛋白质。有丝分裂的前期。
(4) 核膜、核仁、染色质。
(5) 甲、乙可以看作被动运输，丙可以看作主动运输。具有选择性。
(6) mRNA、tRNA、解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、RNA聚合酶等。
五种常考的“膜蛋白”及其功能
1 部分信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白：糖蛋白。
2 膜上的载体蛋白，如：主动运输的钠钾泵。
3 膜上的通道蛋白，如：水通道蛋白，与Na＋内流相关的Na＋通道蛋白，与K＋外流相关的K＋通道蛋白。
4 具催化作用的酶，如：好氧型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水解等)。
5 识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如免疫细胞对抗原的特异性识别等)。
【名卷优选】
1 D　化学分析表明细胞膜中含有磷脂和胆固醇，该结论在罗伯特森用电镜观察之前，属于该模型提出的基础，A不符合题意；1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，据表面张力研究推测细胞膜中含有蛋白质，该结论在罗伯特森用电镜观察之前，属于该模型提出的基础，B不符合题意；1959年，罗伯特森根据电镜下看到的细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构，结合其他科学家的工作，提出蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模型，C不符合题意；1970年，科学家通过荧光标记的小鼠细胞和人细胞的融合实验，证明细胞膜具有流动性，该结论在罗伯特森用电镜观察之后，不属于该模型提出的基础，D符合题意。
2 D　与双缩脲试剂反应呈紫色的是蛋白质，若细胞膜与双缩脲试剂反应呈紫色，表明细胞膜含有蛋白质而非糖类，A错误；固醇类物质能穿过细胞膜，是因为细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，根据“相似相溶”原理，固醇类(脂质)易通过，不能据此表明细胞膜含有胆固醇，B错误；荧光标记蛋白均匀分散体现了细胞膜的流动性，与信息传递功能无关，C错误；植物细胞能发生质壁分离和复原，是因为细胞膜允许水分子自由通过，而对蔗糖等物质的通过具有选择性，这表明细胞膜具有选择透过性，D正确。
3 A　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。
4 B　①内质网和⑤核膜的外膜相连通，这种结构使得细胞质和细胞核的联系更加紧密，A正确；②核孔是RNA、蛋白质等大分子进出的通道，但DNA不能通过核孔进出细胞核，B错误；③染色质主要由DNA和蛋白质组成，是遗传物质的载体，因其容易被碱性染料着色而得名，C正确；④核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，而核糖体是蛋白质合成的场所，若核仁被破坏，核糖体的形成受影响，该细胞中蛋白质的合成将不能正常进行，D正确。
5 A
6 C　核小体是染色质的结构单位，分布在真核细胞的细胞核内，线粒体和叶绿体中没有核小体，A错误；核小体由DNA和组蛋白构成，水解后得到脱氧核苷酸和氨基酸，B错误；细胞分裂间期完成染色质的复制，所以核小体的组装发生在间期，C正确；核小体排列紧密有利于维持染色质结构的稳定性，但不利于RNA聚合酶与启动子结合，D错误。
7 ABD
8 (1) 磷脂双分子层　信息交流
(2) 主动运输
(3) 蒸馏水(或低渗溶液)　E、F
(4) 内质网　流动第4讲　细胞膜及细胞核的结构和功能
1 [2025南通模拟]细胞膜作为系统的边界，保障了细胞内部环境的相对稳定。下列有关细胞膜的叙述，错误的是(　　)
A. 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还含有少量的糖类
B. 脂质中的磷脂分子可侧向移动有利于细胞完成分裂和生长
C. 去除细胞膜中的蛋白质，细胞膜的表面张力会降低
D. 细胞间的信息交流可能与细胞膜上的糖类有关
2 [2025苏州模拟]图中①～④表示植物细胞的不同结构。下列相关叙述错误的是(　　)
A. ①②③都含有DNA，但并不都含有RNA
B. ②③在细胞质内的分布与细胞骨架密切相关
C. 通过④可实现细胞间的物质交换与信息交流
D. ①②③④对物质的通过均具有选择性
3 膜脂是生物膜上脂类的统称，主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型，其分子排列呈连续或双层，具伸缩性，其性质决定生物膜的一般性质。下列说法错误的是(　　)
A. 磷脂、糖脂和胆固醇的分子结构相似，元素组成不完全相同
B. 磷脂具有亲水的头部和疏水的尾部，决定了其分子呈连续或双层排列
C. 糖脂与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系
D. 胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，参与人体血液中脂质的运输
4 如图所示为细胞膜的结构模式图。下列相关说法正确的是(　　)
A. 磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，③为疏水端，④为亲水端
B. 细胞癌变时，细胞表面发生变化，①减少使细胞的黏着性降低
C. 同种生物不同细胞的细胞膜上①②⑤的种类和数量完全相同
D. 性激素、甘油等小分子物质从a侧运输到b侧需要有②或⑤参与
5 如图表示动物细胞间相互识别、相互反应和相互作用的机制，则与该机制相符的是(　　)
　　　　　　　　 信号细胞　　 靶细胞
A. 信号细胞与靶细胞膜上一定都有受体
B. ①一定通过胞吐进入组织液
C. 若靶细胞为神经细胞，②一定为通道蛋白
D. 若信号细胞为胰岛B细胞，则靶细胞一定为肝细胞
6 [2025广东汕尾模拟]果糖、葡萄糖、脂肪的过度摄入可能导致脂肪在肝脏中积累，诱发脂肪肝等代谢性疾病。如图是葡萄糖、果糖在肝细胞中的部分代谢过程，其中IRS为一种胞内蛋白，KHK为一种酶，GLUT2、GLUT4、GLUT8为膜转运蛋白。下列有关GLUT2、GLUT4、GLUT8的分析，正确的是(　　)
A. 葡萄糖可以通过不同的转运蛋白进入细胞，说明转运蛋白无特异性
B. 脂肪酸的积累使肝细胞对胰岛素的敏感性增强
C. GLUT2和GLUT8的功能存在差异，可能是其结构不同导致的
D. GLUT2、GLUT4、GLUT8能转运物质，体现了细胞膜具有一定的流动性
7 如图是马铃薯细胞局部的电镜照片，①～④均为细胞核的结构，对其描述错误的是(　　)
A. ①是转录和翻译的场所
B. ②是核与质之间物质运输的通道
C. ③是核与质的界膜
D. ④是与核糖体形成有关的场所
8 [2025安徽合肥模拟]低密度脂蛋白(LDL)过多是动脉粥样硬化和冠状动脉疾病的一种重要危险因素。LDL是血浆中的胆固醇与磷脂、蛋白质结合形成的复合物，结构如图1所示。图2为不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)微粘度(与流动性负相关)影响的曲线。下列说法错误的是(　　)
图1 图2
A. 胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输
B. 与构成细胞膜的基本支架相比，LDL膜结构的主要不同点是由单层磷脂分子构成
C. 在人体正常体温条件下，胆固醇能增强膜流动性
D. LDL通过血液能将包裹的胆固醇准确转运至靶细胞，据图推测可能与其结构中的载脂蛋白相关
9 (多选)下图是细胞膜功能模式图，据图分析下列说法正确的有(　　)
A. 图中功能①在生命起源过程中具有重要作用
B. 功能③表示运输方式有主动运输、被动运输和胞吞、胞吐
C. 激素调控生命活动与图中功能④有关
D. 植物细胞可通过胞间连丝进行相邻细胞间的通讯
10 (多选)[2025安徽模拟]在真核细胞内，核仁中的rDNA转录形成前体rRNA，该前体rRNA经RNase等酶剪切加工形成成熟的rRNA，这些成熟的rRNA与核糖体蛋白质在细胞核内结合形成了大亚基与小亚基，上述过程如图所示。一个大亚基和一个小亚基在细胞质中结合成一个核糖体。下列相关叙述错误的有(　　)
注：S代表沉降系数，可近似描述RNA的大小，RNase还参与染色体DNA复制、基因表达调控
A. 一个核糖体中有若干条大小不同的rRNA
B. 图中RNA聚合酶沿着a链的5′端向3′端移动
C. 在真核细胞中，RNase等酶只分布于核仁
D. 核糖体的大、小亚基可通过核孔进和出细胞核
11 (多选)核孔并不是一个简单的孔洞，而是一个复杂的结构，称为核孔复合体，主要由蛋白质构成。下图表示物质通过核孔复合体的输入和输出过程。下列有关说法错误的有(　　)
　
A. 不同类型的细胞中核孔数量都相同
B. 离子和小分子物质都不能通过核孔
C. 大分子物质进出核孔需要载体蛋白协助
D. 蛋白质、核酸都能通过核孔进出细胞核
12 [2026辽宁沈阳期中] 20世纪80年代，研究者发现生物膜上有许多胆固醇聚集的微结构区，就像水面上漂浮的竹筏一样，由此将其命名为“脂筏”。脂筏就像蛋白质停泊的平台，一些膜蛋白与脂筏表面的化学基团结合，构成了生物膜上分子排列紧密、结构相对稳定的特定区域。请回答下列问题。
(1) 关于细胞膜的结构，目前普遍所接受的是辛格和尼科尔森提出的________模型，细胞膜主要成分为________，构成细胞膜的基本支架是____________。由于______________________的原因，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。
(2) 由题意推测，该细胞膜最可能是________细胞的细胞膜。图中所示结构中________(填字母)侧为细胞外，判断依据是____________________。下列关于“脂筏”模型说法正确的是________。
①“脂筏”的存在会降低细胞膜的流动性
②破坏胆固醇可能会导致“脂筏”结构解体
③细胞膜的选择透过性与“脂筏”结构无关
(3) 科研人员为了研究胆固醇对膜流动性的影响，将卵磷脂和胆固醇以一定比例混合制成封闭的球形小泡，即脂质体，并测定了不同温度对不同含量胆固醇脂质体膜流动性的影响，实验结果如图所示。据表和图分析，胆固醇对膜流动性的影响是____________________________________________________。
样品号 脂质体成分
a 单纯卵磷脂组成
b 卵磷脂∶胆固醇＝9∶1
c 卵磷脂∶胆固醇＝8∶1
d 卵磷脂∶胆固醇＝7∶1
13 [2026湖北武汉期中]为研究细胞核与细胞质之间的物质交流，科学家利用变形虫做了如下实验。
步骤一：将正常生活没有分裂活动的变形虫(单细胞动物)随机均分为三组：
A组：用含32P标记的尿嘧啶核糖核苷酸的食物饲喂变形虫；
B组：将变形虫的细胞核去掉；
C组：不作处理。
步骤二：用放射自显影技术检测到A组每只变形虫的细胞核中出现放射性后，立即将细胞核移植到B、C两组的变形虫细胞内。
步骤三：一段时间后检测B、C两组的放射性，结果如图所示。
请回答下列问题。
(1) 研究发现，A组每只变形虫的细胞核中出现了大分子物质X，且具有放射性，物质X最可能是________。
(2) 下列关于A组细胞核出现放射性的原因，解释合理的是________。
A. 放射性标记的核苷酸进入细胞核，标记上所有的核酸分子
B. 物质在细胞核中合成，原料有放射性，从而使核具有放射性
C. 物质X在细胞质中利用放射性原料合成，通过核膜进入细胞核，从而使具核有放射性
(3) 若不及时将A组细胞核移植到去核的B组细胞中，B组的变形虫细胞一段时间后将会死亡，这说明______________________________________。
(4) 根据步骤三中的实验结果，将下列表格填写完整。
组别 检测结果 实验结论
B B组细胞质中出现放射性 物质X________
C ________中不出现放射性 物质X________从细胞质进入细胞核
________中出现放射性
(5) 若该实验用含32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的食物饲喂变形虫，其余实验步骤均不变，请判断能否观察到相同的实验现象。________，理由是__________
____________________________________________。
第4讲　细胞膜及细胞核的结构和功能
1 C　细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，糖类以糖蛋白或糖脂的形式少量存在，A正确；磷脂分子的侧向移动是细胞膜流动性的基础，而膜的流动性是细胞分裂和生长的必要条件，B正确；蛋白质可降低表面张力，去除蛋白质后，细胞膜仅剩磷脂层，其结构更松散，表面张力会升高，C错误。
2 A　①是细胞核，②是叶绿体，③是线粒体，真核细胞内DNA主要分布在细胞核中，少量分布在线粒体和叶绿体中，RNA主要由细胞核内的DNA转录形成，线粒体和叶绿体内的DNA也能转录形成RNA，因此①②③都含有DNA和RNA，A错误。
3 A　磷脂、糖脂和胆固醇的分子结构不相似，磷脂分子一端为亲水的头部，而糖脂是细胞膜表面糖类分子与脂质结合形成的复合物，A错误。
4 B　5 A
6 C　葡萄糖可通过不同转运蛋白进入细胞，是因为这些转运蛋白都能识别葡萄糖，并非无特异性，A错误；脂肪酸的积累会抑制IRS的功能，从而降低肝细胞对胰岛素的敏感性，B错误；GLUT2、GLUT4、GLUT8能转运物质，体现了细胞膜具有选择透过性，D错误。
7 A　①为核基质，是转录的主要场所，但翻译的场所是核糖体，A错误。
8 C　构成细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，LDL是血浆中的胆固醇与磷脂、蛋白质结合形成的复合物，LDL膜内是胆固醇，属于脂质，因此LDL膜为单层膜，B正确；由图2可知，25 ℃以上时，含胆固醇的人工膜的微粘度高于不含胆固醇的人工膜，分析可知微粘度与流动性呈负相关，因此在人体正常体温条件下，胆固醇能降低膜流动性，C错误；据图推测LDL通过血液能将包裹的胆固醇准确转运至靶细胞，可能与其结构中的载脂蛋白相关，因为载脂蛋白可能具有识别靶细胞的作用，D正确。
9 ACD　图中③只表示了通过载体蛋白的跨膜运输，没有表示胞吞和胞吐作用，B错误。
10 BCD　据题干可知，若干成熟的rRNA与核糖体蛋白质在细胞核内结合形成了大亚基与小亚基，A正确；转录时RNA聚合酶沿着模板链(a链)的3′端向5′端移动，B错误；据图注可知RNase还参与染色体DNA复制、基因表达调控，说明在真核细胞中RNase等酶不只分布于核仁，C错误；核糖体的大亚基和小亚基在细胞核内形成，之后通过核孔从细胞核运输到细胞质中结合成核糖体，是从细胞核到细胞质单向运输，不是进出细胞核，D错误。
11 ABD　不同类型的细胞中核孔数量不同，代谢旺盛的细胞其核孔数量较多，A错误；通过核孔的运输具有选择性，部分离子和小分子物质可通过核孔，B错误；核孔是某些大分子物质进出细胞核的通道，如RNA和蛋白质，核酸中的DNA不能出细胞核，D错误。
12 (1) 流动镶嵌　脂质(或磷脂)和蛋白质　磷脂双分子层　磷脂双分子层内部具有疏水性(或磷脂分子具有疏水的尾部)　(2) 动物　B 糖被位于细胞膜的外表面　①②　(3) 胆固醇在温度较低时(低于25 ℃时)可降低膜的微黏度，增加膜的流动性；而当温度较高时(高于25 ℃时)，则可升高膜的微黏度，降低膜的流动性
13 (1) RNA　(2) B　(3) 细胞核是细胞代谢的控制中心　(4) 能从细胞核进入细胞质　C组自身细胞核　C组细胞质　不能　(5) 否　胸腺嘧啶脱氧核苷酸是合成DNA特有的原料，而DNA无法进出细胞核(共42张PPT)
第1单元
细胞的分子组成和细胞的结构
第4讲　细胞膜及细胞核的结构和功能
内容索引
核心体系
学习目标
活动方案
名卷优选
学 习 目 标
1．构建细胞膜的结构模型。2．阐明细胞膜的功能。3．说出细胞核的结构组成和各部分的功能。4．分析探究细胞核功能的相关实验。
核 心 体 系
活 动 方 案
阅读下列有关生物膜结构探索历程的资料，请回答相关问题。
资料1：1895年，E.Overton在研究植物细胞的通透性时，发现脂溶性物质容易穿过细胞膜，不溶于脂质的物质穿过细胞膜十分困难。
资料2：20世纪初，科学家们第一次将细胞膜从某种细胞中分离出来，化学分析表明，它们的主要成分是磷脂和蛋白质。
资料3：1925年，荷兰科学家用丙酮从某种细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积恰为该细胞表面积的2倍。
活动一　分析探索细胞膜结构的历程
资料4：20世纪30年代初，科学家通过实验发现细胞膜不可能是由单纯磷脂分子构成，再通过实验进一步发现可能还有蛋白质，于是提出在磷脂双分子层内外两侧都有蛋白质分子覆盖的假说。
资料5：1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的“暗—亮—暗”的三层结构。按照“三明治”模型，科学家经过计算认为生物膜至少厚约15～20 nm。但电镜照片中，实际测得细胞膜的厚度约为7～10 nm。
资料6：1970年，科学家用红色荧光染料标记人细胞的膜蛋白，用绿色荧光染料标记小鼠细胞的膜蛋白，进行融合实验。刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37 ℃下经过40 min，两种颜色的荧光均匀分布。
(1) 科学家在分析资料1时，提出了什么样的假说？
【答案】 细胞膜是由脂质组成的。
(2) 资料2、3中要获得纯净细胞膜，最好选择哺乳动物的哪一类细胞？试简述理由。
【答案】 成熟的红细胞，因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞器膜和核膜。
(3) 细胞膜制备的实验原理是什么？若以植物细胞制备细胞膜，则应如何处理？
【答案】 渗透作用。若以植物细胞制备细胞膜，则应先用纤维素酶和果胶酶将植物细胞壁水解得到原生质体，再放入清水中涨破、离心即可。
(4) 从资料3的实验结果可以得出什么结论？若该“某细胞”是人体口腔上皮细胞，则结果可能是什么？
【答案】 膜中的脂质分子为连续的两层。测得单分子层的面积大于细胞表面积的2倍。
(5) 资料5中，罗伯特森刚开始提出了细胞膜的什么结构模型？他把细胞膜描述为静态还是动态的统一结构？
【答案】 “蛋白质—脂质—蛋白质”的结构模型。静态。
(6) 资料4、5中，通过比较分析生物膜的计算和实测厚度，科学家对膜结构模型提出了什么样的假说？
【答案】 细胞膜上的蛋白质应该镶嵌在磷脂双分子层中。
(7) 资料6中，这一实验现象表明了什么？
【答案】 组成细胞膜的蛋白质分子是可以流动的。
(8) 1972年，辛格和尼科尔森综合以上实验，并在新的观察和实验证据的基础上，提出了为大多数人所接受的模型，即________________。
流动镶嵌模型
下图为细胞膜的流动镶嵌模型，请回答有关问题。
活动二　概述流动镶嵌模型的主要内容
(1) 细胞膜的基本支架是什么？ 蛋白质在基本支架中的位置如何？
【答案】 磷脂双分子层。镶在、嵌入、贯穿。
(2) 细胞膜的结构特点是什么？原因是什么？有哪些事实证明该特点？
【答案】 具有一定的流动性。构成生物膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质分子大多也是可以运动的。变形虫摄食和运动时伪足的形成、白细胞吞噬细菌、人—鼠细胞的融合实验等。
(3) 糖被就是糖蛋白吗？癌细胞易在体内扩散和转移，与细胞膜上什么成分减少有关？
【答案】 不是，糖被还包括与蛋白质和脂质结合的糖类分子。糖蛋白。
(4) 生物膜上不同类型的蛋白质行使不同的功能，请列举膜蛋白的种类及功能。
【答案】 ①受体蛋白：信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白(属于糖蛋白)。②载体蛋白：协助跨膜运输(协助扩散和主动运输)。③酶：如好氧型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。④识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等)。⑤通道蛋白：是横跨细胞膜的亲水性通道，允许适当大小的分子或离子顺浓度梯度通过，如水通道蛋白、Na＋、K＋通道蛋白等。
资料1：用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，活的动物细胞不着色，这种方法称为“染色排除法”，是科研上鉴别细胞死活的常用方法。
资料2：谷丙转氨酶主要存在于肝细胞内，其细胞内浓度高于血浆中1 000～3 000倍，血浆中含量极少，只要有1%的肝细胞坏死，就可以使指标增高一倍。因此，血浆谷丙转氨酶被世界卫生组织推荐为肝功能损害最敏感的检测指标。
活动三　说明细胞膜的功能
资料3：下图是细胞间信息传递的三种方式示意图。
(1) 综合资料1、2，说明细胞膜具有什么功能？
【答案】 控制物质进出细胞。
(2) 资料3说明细胞膜具有什么功能？
【答案】 进行细胞间的信息交流。
(3) 分别各举一例，简述资料3的三种方式。
【答案】 图A表示通过内分泌细胞分泌的激素，随①血液到达全身各处，与靶细胞表面的②受体结合，将信息传递给靶细胞，例如胰岛素。图B表示通过相邻两细胞的细胞膜接触，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示与膜结合的信号分子，例如精子和卵细胞之间的识别和结合。图C表示相邻两植物细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞，图中④表示胞间连丝。
有科学家用蛙受精卵和伞藻做如下图所示实验。伞藻是海生单细胞藻，藻体分为假根、柄和伞帽三个部分，细胞核位于假根内，伞帽是子实体。请根据实验过程和结果，回答下列问题。
活动四　分析细胞核移植实验和伞藻嫁接实验
图1
图2
(1) 图1将细胞核从细胞中取出，细胞核无法生存，请从细胞核和细胞质之间的关系分析其原因。
【答案】 细胞核需要细胞质提供能量和各种活动所需要的酶，细胞质需要细胞核提供mRNA。
(2) 一般情况下，图1的实验②中的无核部分不会立即死亡，其原因是什么？
【答案】 因为细胞质中含有细胞核转录而来的mRNA，可以维持一段时间。
(3) 图1实验③中给去核的细胞重新移入细胞核，细胞能正常增殖，说明了什么？
【答案】 细胞只有保持完整性才能进行正常的生命活动。
(4) 伞藻的遗传物质存在于哪些部位？该实验说服力不强的原因是什么？为了增强实验的说服力，应如何改进实验？
【答案】 细胞核、叶绿体、线粒体。嫁接时不仅仅是嫁接的细胞核，还带有部分细胞质。可以进行核移植实验。
(5) 伞藻核移植实验中，最初长出的伞帽介于伞形和菊花形之间，以后长出的伞帽都是伞形。为什么最初长出的伞帽介于伞形和菊花形之间？
【答案】 与嫁接之后来自伞柄的mRNA和细胞核新控制合成的mRNA共同控制伞帽的形状，所以最初长出的伞帽介于伞形和菊花形之间。
(6) 嫁接实验的结果可以说明什么？
【答案】 伞帽形态可能由细胞核决定。
(7) 请概述细胞核的功能。
【答案】 是细胞代谢和遗传的控制中心。
下图1为细胞核的结构模式图。图2为核孔复合体(镶嵌在内外核膜上沟通细胞核和细胞质的复合蛋白，是一种双向性的通道)介导的运输方式。请回答下列问题。
活动五　说出细胞核的结构与各部分的功能
图1
图2
(1) 图1中的①～④结构分别表示什么？简单描述相关的功能。
【答案】 核膜、核孔、染色质、核仁。功能略。
(2) 单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关，试分析为什么人的胰岛B细胞比口腔上皮细胞中核孔数目多？
【答案】 胰岛B细胞的细胞核中的胰岛素基因转录形成大量的mRNA，需要通过核孔进入细胞质，指导合成大量的胰岛素。口腔上皮细胞合成的蛋白质相对较少，核孔也少。
(3) 图1中③的主要成分是什么？这种结构存在染色质和染色体两种形态，染色质状态转化成染色体状态发生在细胞有丝分裂的什么时期？
【答案】 DNA和蛋白质。有丝分裂的前期。
(4) 细胞有丝分裂过程中出现周期性变化的结构有哪些？
【答案】 核膜、核仁、染色质。
(5) 图2中物质甲、乙、丙可以看作什么运输？根据图2判断细胞核对通过核孔进出细胞核的物质是否具有选择性？
【答案】 甲、乙可以看作被动运输，丙可以看作主动运输。具有选择性。
(6) 请列举一些能进出核孔的大分子物质。
【答案】 mRNA、tRNA、解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、RNA聚合酶等。
名 卷 优 选
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1．[2026苏州中学月考]罗伯特森(J.D.Robertson)提出了“蛋白质—脂质—蛋白质”的细胞膜结构模型。下列不属于该模型提出的基础的是(　 　)
A．化学分析表明细胞膜中含有磷脂和胆固醇
B．据表面张力研究推测细胞膜中含有蛋白质
C．电镜下观察到细胞膜暗—亮—暗三层结构
D．细胞融合实验结果表明细胞膜具有流动性
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【解析】 化学分析表明细胞膜中含有磷脂和胆固醇，该结论在罗伯特森用电镜观察之前，属于该模型提出的基础，A不符合题意；1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，据表面张力研究推测细胞膜中含有蛋白质，该结论在罗伯特森用电镜观察之前，属于该模型提出的基础，B不符合题意；1959年，罗伯特森根据电镜下看到的细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构，结合其他科学家的工作，提出蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模型，C不符合题意；1970年，科学家通过荧光标记的小鼠细胞和人细胞的融合实验，证明细胞膜具有流动性，该结论在罗伯特森用电镜观察之后，不属于该模型提出的基础，D符合题意。
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2．[2026连云港月考]关于细胞膜组成与功能的探究，推论正确的是(　 　)
A．细胞膜与双缩脲试剂反应呈紫色，表明细胞膜含有糖类
B．同位素标记的固醇类物质可以穿过细胞膜，表明细胞膜含有胆固醇
C．细胞膜上聚集的荧光标记蛋白能均匀分散开，表明细胞膜具有信息传递功能
D．植物细胞能发生质壁分离和复原，表明细胞膜具有选择透过性
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【解析】 与双缩脲试剂反应呈紫色的是蛋白质，若细胞膜与双缩脲试剂反应呈紫色，表明细胞膜含有蛋白质而非糖类，A错误；固醇类物质能穿过细胞膜，是因为细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，根据“相似相溶”原理，固醇类(脂质)易通过，不能据此表明细胞膜含有胆固醇，B错误；荧光标记蛋白均匀分散体现了细胞膜的流动性，与信息传递功能无关，C错误；植物细胞能发生质壁分离和复原，是因为细胞膜允许水分子自由通过，而对蔗糖等物质的通过具有选择性，这表明细胞膜具有选择透过性，D正确。
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3．[2025泰州中学测试]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．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
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A
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【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。
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4．[2025江西景德镇昌江一中月考]如图为细胞核的结构模式图，下列有关叙述错误的是(　 　)
A．①和⑤的外膜相连通，使细胞质和细胞核的联系更加紧密
B．②是DNA、RNA、蛋白质等大分子进出的通道
C．③主要由DNA和蛋白质组成，是遗传物质的载体，易被碱性染料着色
D．若④被破坏，则该细胞中蛋白质的合成将不能正常进行
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【解析】 ①内质网和⑤核膜的外膜相连通，这种结构使得细胞质和细胞核的联系更加紧密，A正确；②核孔是RNA、蛋白质等大分子进出的通道，但DNA不能通过核孔进出细胞核，B错误；③染色质主要由DNA和蛋白质组成，是遗传物质的载体，因其容易被碱性染料着色而得名，C正确；④核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，而核糖体是蛋白质合成的场所，若核仁被破坏，核糖体的形成受影响，该细胞中蛋白质的合成将不能正常进行，D正确。
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5．下列有关细胞核的叙述，正确的是(　 　)
1
A．①②是由DNA和蛋白质组成的链状结构，在细胞周期中发生周期性变化
B．③是由2层磷脂分子组成的
C．脱氧核苷酸、信使RNA、RNA聚合酶等必须通过核孔才能进出细胞核
D．⑤是细胞代谢活动的控制中心
A
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6．[2024扬州期末]核小体是染色质的结构单位，每个核小体由180～200个碱基对的DNA缠绕组蛋白八聚体1.75圈形成。下列有关核小体的叙述，正确的是(　 　)
A．核小体存在于真核生物的细胞核、线粒体和叶绿体中
B．核小体在酶的催化下可以水解为氨基酸和核糖核苷酸
C．核小体的组装发生在细胞分裂间期
D．核小体排列紧密有利于RNA聚合酶与启动子结合
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【解析】 核小体是染色质的结构单位，分布在真核细胞的细胞核内，线粒体和叶绿体中没有核小体，A错误；核小体由DNA和组蛋白构成，水解后得到脱氧核苷酸和氨基酸，B错误；细胞分裂间期完成染色质的复制，所以核小体的组装发生在间期，C正确；核小体排列紧密有利于维持染色质结构的稳定性，但不利于RNA聚合酶与启动子结合，D错误。
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7．(多选)通过冷冻技术，细胞膜通常从某个部位断裂分开，结构如下图所示。据图分析，可以推出的结论有(　　　)
A．图中b侧含细胞质基质
B．磷脂双分子层疏水端断裂
C．细胞膜具有一定的流动性
D．膜蛋白的分布存在不对称性
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ABD
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8．[2025徐州期中]哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和具膜的细胞器，是研究膜结构功能的常用材料。当成熟红细胞破裂时，仍然保持原本的基本形状和大小，这种结构称为红细胞影，其部分结构如下图所示。研究人员用不同的试剂分别处理红细胞影，结果如下表(“＋”表示有，“－”表示无)。请回答下列问题。
1
实验 处理 蛋白质种类 处理后红细
胞影的形状
A B C D E F
试剂甲处理后 ＋ ＋ ＋ ＋ － － 变得不规则
试剂乙处理后 － － ＋ ＋ ＋ ＋ 还能保持
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(1) 构成红细胞膜的基本支架是________________。膜上有多种蛋白质，其中B蛋白与多糖结合，主要与细胞膜的____________功能有关。
(2) A和G蛋白均与跨膜运输有关，G蛋白通过____________方式排出Na＋吸收K＋，从而维持红细胞内高K＋低Na＋的离子浓度梯度。
(3) 在制备细胞膜时，将红细胞置于________________________中，使细胞膜破裂释放出内容物。由表中结果推测，对维持红细胞影的形状起重要作用的蛋白质是__________。
1
磷脂双分子层
信息交流
主动运输
蒸馏水(或低渗溶液)
E、F
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(4) 研究发现，红细胞膜上胆固醇含量与动脉粥样硬化(As)斑块的形成密切相关。成熟红细胞不具有合成脂质的__________(填细胞器)，其细胞膜上的脂类物质可来自血浆。当血浆中胆固醇浓度升高时，会导致更多的胆固醇插入到红细胞膜上，细胞膜________性降低，变得刚硬易破，红细胞破裂导致胆固醇沉积，加速了As斑块的生长。
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内质网
流动
谢谢观看
Thank you for watching

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