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(共51张PPT)
第二单元　细胞的基本结构和物质运输
第4讲　细胞膜和细胞核
课标
要求 1.概述细胞都由质膜包裹,质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。
2.阐明遗传信息主要储存在细胞核中。
考情
分析 1.细胞膜的结构和功能
2.细胞核的结构和功能
考点一
对细胞膜成分和结构的探究
1.细胞膜的功能
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
将细胞与外界环境分隔开
胞间连丝
提醒　植物细胞系统的边界是细胞膜,而不是细胞壁。
1.(必修1 P40问题探讨)台盼蓝染液不能将活细胞染色,而可以使死细胞染色的原因是活细胞的细胞膜具有 ,细胞不需要的物质,不易通过细胞膜;死细胞的细胞膜失去 的功能,台盼蓝染液能通过细胞膜进入细胞。
细读教材
选择透过性
控制物质进出细胞
2.细胞膜的成分
(1)细胞膜成分的探索实验。
脂质
磷脂和胆
固醇
磷脂
蛋白质
(2)细胞膜成分的组成。
磷脂
胆固醇
种类和数量
外
糖蛋白
糖脂
糖被
糖类
2.(必修1 P42思考·讨论)磷脂是一种由 等组成的分子,磷脂的一端为 ,两个脂肪酸一端为 。
细读教材
甘油、脂肪酸、磷酸
亲水的头
疏水的尾
3.细胞膜的结构
(1)对细胞膜结构的探索实验。
【提示】 ①—b,②—a,③—d,④—c。
(2)流动镶嵌模型。
外
表面的识别
细胞间
镶
嵌入
贯穿于
的信息传递
(3)结构特点。
流动性
磷脂分子
蛋白质分子
增强
3.(必修1 P45旁栏思考)虽然膜内部分是疏水的,水分子仍能跨膜运输的原因:一是水分子极小,可以通过由于 运动而产生的间隙;二是细胞膜上存在 ,水分子可以经 通过细胞膜。
磷脂分子
通道蛋白
通道蛋白
细读教材
【判断正误】
(1)(2025·江苏卷,1)蛋白质和磷脂是构成生物膜的主要成分。(　　)
(2)(2024·天津卷,7)细胞膜的磷脂酰丝氨酸由内侧翻转到外侧,提示细胞膜流动性改变。(　　)
(3)(2024·贵州卷,15)人成熟红细胞脂质单分子层面积为表面积的2倍可推知细胞膜的磷脂分子为两层。(　　)
√
√
√
考向1　围绕细胞膜成分、结构的探索,考查生命观念
1.(2025·广东卷,3)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
D
核心考向·突破
把握方向·训练到位
【解析】 化学分析表明细胞膜中含有磷脂和胆固醇,该结论出现在罗伯特森用电镜观察之前,属于该模型提出的基础;1935年,有学者研究了细胞膜的表面张力,据表面张力研究推测细胞膜中含有蛋白质,该结论出现在罗伯特森用电镜观察之前,属于该模型提出的基础;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,提出细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,罗伯特森认为细胞膜是静态的;1970年,科学家通过小鼠细胞和人细胞的融合实验,证明细胞膜具有流动性,该结论出现在罗伯特森用电镜观察之后,不属于该模型提出的基础。
2.(2025·河南新乡一模)细胞膜成分的探索经历了长期的实验探究历程,下列不能作为细胞膜上有蛋白质的实验证据的是(　　)
A.科研人员用胰蛋白酶处理组织细胞时,发现处理一定时间后会破坏细胞膜的功能
B.研究细胞膜表面张力时,发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力
C.红细胞的脂质在空气—水界面上铺展成单分子层,面积恰为细胞表面积的2倍
D.科学家发现水分子在通过细胞膜时的速率显著高于通过人工脂双层时的速率
C
【解析】 用胰蛋白酶处理组织细胞时,发现处理一定时间后会破坏细胞膜的功能。胰蛋白酶能水解蛋白质,这说明细胞膜上有蛋白质;细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力,这表明细胞膜中存在降低表面张力的成分,而蛋白质具有这样的作用,这说明细胞膜上有蛋白质;红细胞的脂质在空气—水界面上铺展成单分子层,面积恰为细胞表面积的2倍,这只能说明细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层,不能说明有蛋白质;水分子通过细胞膜的速率显著高于通过人工脂双层时的速率,这是因为细胞膜上有蛋白质形成的通道,这说明细胞膜上有蛋白质。
考向2　围绕细胞膜的结构与功能,考查结构与功能观
3.(不定项)(2025·辽宁阶段练习)膜蛋白是一类结构独特的蛋白质,它镶嵌于膜脂的特性使这一蛋白处于细胞与外界的交界部位,如图是细胞膜上3种膜蛋白与磷脂双分子层之间的直接相互作用模式。下列相关叙述正确的是(　　 )
A.若蛋白A具有信息传递功能,则该蛋白可能是胰岛素的受体
B.若蛋白B具有物质运输功能,则该蛋白能选择性控制物质进出
C.若蛋白C有催化功能,则其活性的高低受温度、pH等因素的影响
D.蛋白A和蛋白B的跨膜区段的氨基酸很可能具有较强的亲水性
ABC
【解析】 胰岛素是一种激素,需要与靶细胞表面的受体结合来传递信息,若蛋白A具有信息传递功能,它有可能是胰岛素的受体;具有物质运输功能的膜蛋白(如载体蛋白),能够选择性地控制物质进出细胞,这是细胞膜选择透过性的体现;具有催化功能的蛋白质是酶,酶的活性高低受温度、pH等因素的影响;磷脂双分子层内部是疏水的,蛋白A和蛋白B的跨膜区段位于磷脂双分子层中,所以这些区段的氨基酸很可能具有较强的疏水性。
五种常考的“膜蛋白”及其功能
(1)信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白——蛋白质或糖
蛋白。
(2)膜上的载体蛋白:膜上用于协助扩散和主动运输的载体蛋白,如钠钾泵。
(3)膜上的通道蛋白,如用于水协助扩散的水通道蛋白,与Na+内流相关的Na+通道蛋白,与K+外流相关的K+通道蛋白。
归纳总结
(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,可用于主动运输等)。
(5)识别蛋白:用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精子和卵细胞间的识别,免疫细胞对抗原的特异性识别等)。
归纳总结
4.(2025·山西晋城二模)某实验小组研究了红景天苷对高原红细胞增多症(HAPC)大鼠红细胞膜结构与功能的影响。实验中将大鼠随机分为对照组、HAPC模型组及红景天苷高、中、低剂量(200、100、50 mg·kg-1)处理组进行实验,如图为红景天苷对HAPC模型大鼠红细胞膜脂质流动度的影响结果。
下列叙述错误的是(　　)
A.由图可知,HAPC模型大鼠的红细胞膜脂质流动性较健康大鼠明显降低
B.红景天苷中、高剂量可显著改善HAPC模型大鼠红细胞膜的脂质流动性
C.推测红景天苷可以通过调节红细胞膜的选择透过性,促进机体的供氧
D.推测HAPC使红细胞膜功能异常可能与膜中不同脂质成分的改变有关
C
【解析】 氧气的跨膜运输方式为自由扩散,本实验研究的是红细胞膜的脂质流动性,因此,实验仅可推测红景天苷可通过调节红细胞膜的脂质流动性,促进机体的供氧,无法得出与红细胞膜的选择透过性有关的结论。
考点二
细胞核的结构和功能
1.细胞核的分布:除了高等植物 细胞和哺乳动物
等极少数细胞外,真核细胞都有细胞核。
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
成熟的筛管
成熟的红细胞
2.细胞核功能的实验探究
(1)黑白美西螈核移植实验。
细胞核
(2)蝾螈受精卵横缢实验。
细胞核
(3)变形虫切割实验。
细胞核
自身前后
(4)伞藻嫁接与核移植实验。
菊花
细胞核
细胞核
3.细胞核的功能
细胞核是遗传信息库,是 的控制中心。
提醒　细胞核并非细胞代谢的中心,细胞核是细胞代谢的控制中心,是DNA复制和转录的主要场所。细胞代谢的中心是细胞质。
细胞代谢和遗传
4.细胞核的结构
DNA和蛋白质
DNA
某种RNA
提醒　①并不是所有物质都能进出核孔,如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。②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。③核孔的数量和核仁大小不是固定的。核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢活动的强弱有关,如代谢旺盛的细胞,其核孔数量多,核仁较大。④在细胞周期中表现为周期性消失与重建的是核膜、核仁,而不是染色体。
5.建构模型
概括性
物理
概念
【判断正误】
(1)(2023·重庆卷,2)细胞核是真菌合成几丁质的控制中心。(　　)
(2)(2023·湖南卷,2)核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分,与核糖体的形成有关。(　　)
(3)(2023·山东卷,1)原核细胞无核仁,不能合成rRNA。(　　)
√
√
×
【提示】 原核细胞无核仁,有核糖体,核糖体由rRNA和蛋白质组成,因此原核细胞拟核区的DNA可指导rRNA的合成。
考向3　围绕探究细胞核功能的实验,考查科学思维
5.(2025·黑龙江哈尔滨二模)为探究伞藻的伞帽形状是否是由假根中的细胞核决定的,科学家利用菊花形帽伞藻和伞形帽伞藻分别进行了嫁接实验和核移植实验。下列有关实验操作与结果的叙述,错误的是(　　)
A.伞藻的嫁接实验结果说明细胞核是决定伞帽形状的唯一结构
B.核移植实验中,若细胞核去除后过长时间未接入新核,可能会导致伞藻死亡
C.核移植实验的操作可以有效避免假根中细胞质对实验结果的影响
D.核移植实验的自变量是细胞核的来源,因变量是新长出的伞帽的形状
核心考向·突破
把握方向·训练到位
A
【解析】 伞藻的嫁接实验结果说明伞帽形状由假根决定,不能说明细胞核是决定伞帽形状的唯一结构。
考向4　结合细胞核的结构与功能,考查结构与功能观
6.(2025·江西景德镇模拟)下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
B
【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;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;③染色质主要由DNA和蛋白质组成,是遗传物质的载体,易被碱性染料着色;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。
7.(2025·河北保定一模)施一公院士的团队相继获得了剪接体、核孔复合体近原子分辨率的三维结构。剪接体是由RNA和多种蛋白质组成的动态复合物,是细胞核中执行基因表达过程的关键分子机器;核孔复合体融合、贯穿于核膜中。下列有关叙述错误的是(　　)
A.剪接体与染色体的组成成分相同
B.剪接体与核孔复合体中的蛋白质的形成都需要核糖体参与
C.核孔复合体和核膜对物质的吸收均具有选择透过性
D.核质之间物质交换越频繁的细胞,其核孔复合体数目相对越多
A
【解析】 分析题意可知,剪接体是由RNA和多种蛋白质组成的复合物,而染色体主要由DNA和蛋白质组成,两者的组成成分不同。
演练真题·感悟高考
1.(2024·湖南卷,1)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
A
【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;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;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;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。
2.(2024·贵州卷,8)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。下列叙述错误的是(　　)
A.实验结果说明,不同器官中毛细血管通透性有差异
B.脑和骨骼肌等未被染色,是因为细胞膜能控制物质进出
C.肝、淋巴结等被染成蓝色,说明台盼蓝染液进入了细胞
D.靶向治疗时,需要考虑药物分子大小与毛细血管通透性
C
【解析】 脑和骨骼肌等未被染色,是因为台盼蓝染液未进入脑、骨骼肌细胞之间的组织液,且这些细胞的细胞膜能控制物质进出;肝、淋巴结等被染成蓝色,说明台盼蓝染液进入了肝、淋巴结细胞之间的组织液,但台盼蓝不能进入肝、淋巴结的细胞内,因为此处的细胞为活细胞。
3.(2024·广西卷,13)科研工作者以烟草悬浮细胞为材料,研究不同质量浓度的聚乙二醇(PEG)对细胞膜通透性的影响,结果如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.高浓度PEG使细胞活力显著下降
B.随着PEG浓度增加,eATP和iATP总量持续增加
C.iATP相对水平越高,说明细胞膜的通透性越小
D.在PEG胁迫下,eATP相对水平与iATP相对水平呈负相关
B
【解析】 由图可知,随着PEG浓度升高,吸光值OD600逐渐升高,细胞膜通透性增大,细胞活力下降;从图中可以看出,随着PEG浓度增加,iATP减小,eATP增大,但由图可知,iATP减小幅度更大,故eATP和iATP总量并非持续增加;由图示可知,iATP相对水平越高,OD600值越小,细胞膜通透性越小;从图中可观察到在PEG胁迫下,eATP相对水平升高,而iATP相对水平降低,故二者呈负相关。
4.(2022·河北卷,1)关于细胞膜的叙述,错误的是(　　)
A.细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流
B.细胞膜上多种载体蛋白协助离子跨膜运输
C.细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中
D.细胞膜上多种蛋白质参与细胞间信息交流
C
【解析】 分泌蛋白合成和分泌时,高尔基体膜出芽形成的囊泡与细胞膜融合,此过程细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流;细胞膜上的载体蛋白具有特异性,所以细胞膜上多种载体蛋白协助不同的离子跨膜运输;细胞膜上的膜蛋白在磷脂双分子层中是不对称、不均匀分布的,蛋白质镶在磷脂双分子层表面、嵌入或贯穿于磷脂双分子层;细胞膜上多种蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白与细胞表面的识别有密切关系,糖蛋白可参与细胞间的信息交流。
5.(2022·浙江6月选考,15)下列关于细胞核结构与功能的叙述,正确的是
(　　)
A.核被膜为单层膜,有利于核内环境的相对稳定
B.核被膜上有核孔复合体,可调控核内外的物质交换
C.核仁是核内的圆形结构,主要与mRNA的合成有关
D.染色质由RNA和蛋白质组成,是遗传物质的主要载体
B
【解析】 核被膜为双层膜;核被膜上有核孔复合体,可调控核内外的物质交换;核仁是细胞核中呈圆形或椭圆形的结构,是核糖体RNA合成、加工和核糖体装配的重要场所;染色质主要由DNA和蛋白质组成。

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