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(共45张PPT)
SHENG WU XUE
细胞膜与细胞核的结构和功能
第4讲
课标要求 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隔开，能控制物质进出细胞，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 2025·贵州卷，4；2025·广东卷，3；2024·黑吉辽卷，12；2024·安徽卷，4；2024·湖南卷，1；2024·贵州卷，8、15；2024·浙江1月选考，2；2023·海南卷，3
2.细胞核的结构和功能 2023·山东卷，1；2023·江苏卷，2
1
目 录
细胞膜的结构和功能
2
细胞核的结构和功能
3
情境 · 探究 · 长句
思考：细胞的基本结构包括什么？
细胞膜（质膜）
---系统的边界
细胞质
细胞质基质
细胞器
---系统的代谢中心
细胞核
---系统的控制中心
思考：植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界”却是细胞膜呢？
细胞壁
植物
细菌
真菌
纤维素和果胶
肽聚糖
几丁质
酶解法
纤维素酶 、果胶酶
几丁质酶
溶菌酶
成分
特点
全透性
对物质没有选择透过性，故细胞壁不是系统的边界
功能
支持和保护作用。动物细胞在清水中可吸水涨破，但植物细胞不会，主要是细胞壁的作用。
伸缩性小
植物细胞会发生质壁分离
考点一
细胞膜的结构和功能
1.细胞膜的三大功能
①将细胞与外界环境分隔开
②控制物质进出
③进行细胞间的信息交流
意义？
自由扩散、协助扩散
(1)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，原理是______________
活细胞的细胞膜具有选择透过性，能阻止台盼蓝进入细胞
激素
细胞因子
需细胞受体
间接交流
直接接触
高等植物
(2)细胞间的信息传递过程中，受体和信号分子的结合有无特异性？信号的识别场所是否一定位于细胞膜上？
有特异性。
信号的识别场所不一定位于细胞膜表面，与受体的分布有关，一部分信息分子(如蛋白质类激素、神经递质等)的受体在细胞膜上，有些小分子物质(如性激素、醛固酮)的受体在细胞内部。
固醇类激素
2.对细胞膜成分和结构的探索
●
非脂溶性物质
●
脂溶性物质
1895 年，欧文顿（E. Overton）用 500 多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。据此推测：细胞膜是由脂质组成的。
为了进一步确定细胞膜中脂质成分的类型，科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
为什么用哺乳动物成熟红细胞制备纯净的细胞膜？
名师解读：①磷脂是一种由甘油、脂肪酸、磷酸等组成的分子，磷酸“头部”是亲水的，两个脂肪酸一端为疏水的“尾”部。
思考：磷脂如何在空气—水界面上排列？
水
空气
胆碱
磷酸
甘油
脂肪酸
不饱和脂肪酸
疏水尾部
亲水头部
模式图
1925 年，两位荷兰科学家戈特（E. Gorter）和格伦德尔（F. Grendel）用丙酮从人的红细胞中提取脂质，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红细胞表面积的 2 倍。他们由此推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
丹尼利和戴维森（H. Davson）研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油 — 水界面的表面张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
到此为止：细胞膜的成分有？
磷脂（2层）、胆固醇（红细胞）、蛋白质
3.细胞膜的成分
磷脂
种类和数量
外
调节膜的流动性
思考：细胞膜的成分是一成不变的吗？
（1）胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性。(2024·湖南卷，1B)( )
暗：蛋白质
亮：磷脂
20 世纪 40 年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。1959 年，罗伯特森（J. D. Robertson）在电镜下看到了细胞膜清晰的暗 — 亮 — 暗的三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：所有的细胞膜都由蛋白质 — 脂质 — 蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。他把细胞膜描述为静态的统一结构。
思考：若降低温度，细胞完全融合的时间会延长，为什么？
膜流动性减弱
细胞融合方法？
PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法
荧光标记法
1970 年，科学家将小鼠细胞和人细胞融合，并用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子。这两种细胞刚融合时，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。这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。
在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出了一些关于细胞膜的分子结构模型。其中，1972 年，辛格（S. J. Singer）和尼科尔森（G. Nicolson）提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。
4.流动镶嵌模型
(1)基本内容
磷脂双分子
层
侧向自由移动
大多数能运动
判断细胞的内外
(2)细胞膜的特点
流动性
磷脂分子和大多数蛋白质分子
选择透过性（与细胞膜的功能相联系）
转运蛋白种类、数量
决定
生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础
(2)变形虫通过胞吞方式摄取食物，该过程不需要质膜上的蛋白质参与。(2024·安徽卷，2C)( )
考向1　对细胞膜成分、结构的探索[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
2.(2026·百色质检)细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，人们对细胞膜化学成分和结构的认识经历了很长的过程。下列叙述正确的是
A.磷脂与脂肪的区别在于磷脂中甘油的两个羟基与其他衍生物结合
B.丹尼利和戴维森研究细胞膜张力，推测细胞膜可能还附有蛋白质
C.构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质也能自由运动
D.细胞膜外表面的糖蛋白和糖脂称为糖被，在细胞生命活动中具有重要功能
B
教材中生命系统信息传递的三类主体
考向2　细胞膜的结构与功能[结构与功能观]
3.(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
4.(2026·云南昆明一中调研)脂质体是由磷脂分子构成的人工膜，常用于药物的递送，如图所示，下列叙述错误的是(　　)
C
A.脂质体表面交联抗体，能靶向给药治疗疾病
B.脂质体递送药物过程依赖于生物膜的流动性
C.药物甲为脂溶性药物，药物乙为水溶性药物
D.递送的药物可能在细胞膜上或细胞内起作用
（2）脂质体到达靶细胞后可能会与细胞膜发生融合；也可能以胞吞方式将携带的药物运入细胞；
　（1）两层磷脂分子之间是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体内部是水溶液，能在水中结晶的药物能被稳定地包裹在其中
课本46页
（1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？
（2）请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？
右下图是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双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。
9.(2026·郑州一中检测)油菜种子形成过程中，脂肪会大量积累在膜结构的球状脂滴中；油菜种子萌发初期，脂滴中的部分脂肪会在细胞质基质中转化为糖类，导致干重增加。下列叙述合理的是(　　)
A.构成球状脂滴的膜很可能是磷脂单分子层
B.油菜种子萌发过程中脂滴的体积逐渐增大
C.萌发初期导致油菜种子干重增加的主要元素是碳元素
D.与小麦种子相比，油菜种子在播种时更适合深播
课时精练
A
脂肪不溶于水，推测脂滴膜中磷脂分子亲水的头部朝向外侧，疏水的尾部朝向脂肪，故构成球状脂滴的膜可能是磷脂单分子层
1.五种常考的膜蛋白及其功能
细胞间的信息交流
控制物质进出细胞
细胞间的信息交流
2.红细胞微网构建
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。
成熟的筛管
成熟的红细胞
可用光学显微镜观察
骨骼肌细胞（多核）
草履虫（大小二核）
2.细胞核的功能探究
(1)黑白美西螈核移植实验
白美西螈
黑美西螈
卵细胞
胚胎细胞
去核
取核
核移植
细胞核
提醒　该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞进行培养进行相互对照，增强实验的说服力。
遗传功能
重构胚
怎么激活？激活的目的？
(2)蝾螈受精卵横缢实验
细胞分裂、分化
代谢功能
(3)变形虫切割实验
细胞核
代谢功能
没有营养物质和能量供应
细胞核与细胞质是相互依存的，细胞只有保持完整性，才能够正常地完成各项生命活动。
已合成的蛋白质仍发挥作用
(4)伞藻嫁接与核移植实验
伞藻——单细胞藻类，属于绿藻
伞帽
伞柄
假根
（细胞核）
相互对照
原核or真核？
①伞藻嫁接实验过程：
②伞藻核移植实验过程：
自身对照
③实验结论：伞藻“帽”的形状是由________控制的。
细胞核
遗传功能
[深度思考] (1)若只做伞藻嫁接实验，能否得出细胞核是遗传的控制中心？并说明理由。
不能。无法排除假根中其他物质(如细胞质)对实验的影响。
3.细胞核的功能
细胞核是____________，是细胞____________的控制中心。
遗传信息库
代谢和遗传
而细胞代谢的主要场所是细胞质
4.细胞核的结构
RNA
核糖体
核孔
DNA和蛋白质
离子、较小的分子通过
核膜外膜与内质网膜_____相连
直接
核仁的发达程度与蛋白质合成的_________有关
在细胞分裂的过程中____________________
周期性的消失与重建
旺盛程度
___________________进出的通道(RNA、蛋白质可进出，DNA不可以)
细胞代谢强度越旺盛，核孔的数量______
大分子物质选择性
越多
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、蛋白质合成量多的细胞，其核孔数量多，核仁较大。
核孔复合体
(1)核孔复合体是核质交换的双向选择性亲水通道，是一种特殊的跨膜运输的蛋白质复合体。
(2)双功能：①离子和水分子等小分子物质能以被动运输方式通过核孔复合体；②大分子物质通过自身的核定位信号和核孔复合体上的受体蛋白结合而实现主动运输过程，而且也对大分子物质的进出具有选择性。
(3)双向性：既介导蛋白质等的入核运输，又介导RNA等的出核运输。
要能量
穿过 层膜。
0
5.建构模型
概括性
物理
概念
注意：照片不是物理模型！！！
考向　细胞核的结构和功能[生命观念]
1.(2023·江苏卷，2)植物细胞及其部分结构如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
D
A.主要由DNA和蛋白质组成的①只存在于细胞核中
B.核膜及各种细胞器膜的基本结构都与②相似
C.③的主要成分是多糖，也含有多种蛋白质
D.植物细胞必须具备①、②和③才能存活
2.(2026·钦州联考)研究表明，将细胞加热到43 ℃，荧光素酶会错误折叠并与伴侣蛋白结合进入核仁暂时储存，保护细胞免受损伤，条件适宜时，这些蛋白质被重新折叠并从核仁中释放。下列分析正确的是(　　)
A.荧光素酶与伴侣蛋白结合后需通过核膜进入细胞核
B.伴侣蛋白能防止因蛋白质错误折叠导致的细胞损伤
C.核仁能够将发生错误折叠的蛋白质重新合成和加工
D.核仁既能参与组装核糖体，又能合成DNA
B
3.(2021·河北卷，2)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
D
4.(2025·贵州贵阳一中调研)多种多样的生物通过遗传信息控制性状，并通过繁殖将遗传物质传递给子代。下列关于遗传物质的叙述正确的是(　　)
A.S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过质粒传递给子代
B.水稻、小麦和玉米三大粮食作物的遗传物质主要是DNA
C.控制伞藻伞帽形状的遗传物质通过半保留复制表达遗传信息
D.烟草叶肉细胞的遗传物质水解后可产生4种脱氧核苷酸
D
情境·探究·长句
核仁是核糖体形成的工厂，含有rDNA，即转录rRNA的基因，rDNA是位于部分染色体上的DNA。核糖体的合成是由RNA聚合酶介导rDNA转录，产生的rRNA前体经加工，并与蛋白质组装成核糖体的两个亚基，然后经过核孔进入细胞质，与mRNA结合形成具有翻译能力的核糖体，翻译完成后核糖体又解聚为两个亚基，如图所示：
(2)
(3)
(1)核糖体的组成成分有________________；
代谢旺盛的细胞中核仁较大，其意义是______________
(2)核糖体小亚基和大亚基是在________合成的，是在____________组装成核糖体的。
(3)核糖体蛋白是在________合成，经过________运输进入细胞核的。
rRNA和蛋白质
有利于形成更多的核糖体参与蛋白质的合成
与某种RNA的合成与核糖体的形成有关
蛋白质合成多
细胞核
细胞质基质
细胞质
核孔
(4)核糖体是由rRNA与核糖体蛋白组成的一种核酸—蛋白质复合物，请再举两例核酸—蛋白质复合物
染色质(体)、DNA－解旋酶、DNA－DNA聚合酶、DNA－RNA聚合酶、RNA－逆转录酶、RNA－RNA复制酶、等　　　

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