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第05讲 细胞膜和细胞核
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知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系
考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点
基础梳理·自主夯基（13条） 重难突破·考点深研
【考点一】 细胞膜（质膜）的功能
【考点二】 细胞膜成分和结构的探究历程
【考点三】 膜的流动镶嵌模型
【考点四】 细胞核的结构和功能
能力进阶·方法专项提炼——总结解题方法，突破专项难点
【专项突破01】 信号分子和受体（科学思维）
【专项突破02】 脂质体（热点词汇）
【专项突破03】 细胞核的结构和功能拓展（科学思维）
【专项突破04】红细胞微网络构建（科学思维）
高考精练·专题实战通关——精选高考真题，强化实战应用
【考向一】 细胞膜结构的探究历程
【考向二】 细胞膜的结构和功能
【考向三】 细胞核的结构和功能
知识脑图·核心脉络搭建
考点深研·知能分层突破
基础梳理 自主夯基——课前5分钟核心背默
1.细胞膜的功能有： ① ；② ； ③ 。 2.细胞间信息交流方式主要有：①通过 的传递，如激素、递质；②通过 交流，如精卵细胞的识别和结合； ③通过 交流， 如 。 3.细胞膜的主要成分是 ， 此外， 还有少量的 。功能越复杂的细胞膜， 的种类和数量越多。 4.流动镶嵌模型认为， 是细胞膜的基本支架，蛋白质以不同方式 在其中， 因此蛋白质在磷脂双分子层中的分布是 (对称/不对称)的。 5.细胞膜上的蛋白质与糖类分子结合形成 ，或与 结合形成 ，分布于细胞膜的 侧， 这些糖类分子叫作糖被。 6.细胞膜的结构特性是 ， 功能特性是 。 7. 等膜结构共同构成细胞的生物膜系统。 8.许多 在生物膜上进行，广阔的膜面积为 提供附着位点。细胞内的生物膜把各种 分隔开，使细胞内能够同时进行多种 ，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动 进行。 9.除了 和 等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。 10.细胞核的功能： 细胞核是 ， 是细胞 的控制中心。 11.细胞核的结构：①核膜： 层膜，作用是 。 ②染色质：主要由 组成， 是遗传信息的载体。 ③核仁：与 有关。 ④核孔： 作用是实现核质之间频繁的 和 。 12.染色体和染色质是 在细胞不同时期的 存在状态。 13.建构模型： 模型的形式有 、 、 等。
重难突破 考点深研——要点提炼
考点一 细胞膜（质膜）的功能
1. 将细胞与外界环境分隔开 （1）保障细胞内部环境相对稳定； （2）将生命物质与外界环境分隔开，产生原始的细胞，成为相对独立的系统 2. 控制物质进出细胞：体现了细胞膜的功能特性——选择透过性 （1）普遍性：营养物质、代谢废物、分泌物等 （2）选择透过性： 根本原因：细胞自身遗传特性。 直接：细胞膜上转运蛋白的种类、数量及其空间结构的变化。 （3）相对性：病毒、病菌侵入细胞 3. 进行细胞间的信息交流（主要有三种方式） （1）通过体液的作用完成间接的交流。内分泌细胞分泌的激素(如胰岛素)，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞(图A)。 （2）相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如，精子和卵细胞之间的识别和结合(图B)。 （3）相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。即细胞细胞，如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，进行细胞间的信息交流(图C)。 易错辨析： 细胞膜是细胞的边界。 植物细胞虽然细胞膜外由细胞壁，但细胞壁是全透性的，细胞的边界依然是细胞膜。 教材拾遗：教材P40问题探讨 鉴别动物细胞是否死亡——用台盼蓝染液对动物细胞染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会被着色。 鉴定植物细胞的死活还可以用质壁分离及其复原实验，能发生质壁分离及复原是活细胞，否则是死细胞。 易错辨析： 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。
考点二 细胞膜成分和结构的探究历程
1.对细胞膜成分的探索 时间、人物实验依据结论或假说1895年，欧文顿对植物细胞进行通透性实验，发现溶于脂质的物质更容易通过细胞膜推测：细胞膜是由脂质组成的20世纪初，科学家利用哺乳动物的红细胞，制备纯净的细胞膜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，戈特和格伦德尔用丙酮从红细胞中提取的脂质，铺展成单分子层，单层分子的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1935年，丹尼利和戴维森发现细胞表面的张力明显低于油—水界面的表面张力细胞膜可能还附有蛋白质
2.细胞膜（细胞质膜或质膜）的制备 材料人或其他哺乳动物成熟的红细胞选材原因无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜无细胞壁，细胞易吸水涨破制备细胞膜的原理哺乳动物的红细胞吸水涨破→离心→获得细胞膜
3.对细胞膜结构的探索 时间、人物实验依据结论或假说1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，是静态的结构1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验细胞膜具有流动性1972年，辛格和尼科尔森新的观察和实验证据提出为大多数人所接受的细胞膜的流动镶嵌模型
考点三 膜的流动镶嵌模型
1．细胞膜的成分 成分比例在细胞膜中的作用主要脂质约50%脂质是组成细胞膜的成分中含量最高，包括磷脂、糖脂，动物细胞膜中有的还有胆固醇，其中磷脂含量最丰富。蛋白质约40%蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多少量糖类2%～10%糖类与蛋白质或脂质分子结合形成糖蛋白或糖脂，分布在细胞膜的外表面，这些糖类分子被称为糖被；糖蛋白具有保护、润滑和细胞识别的作用
2．流动镶嵌模型：细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。 (1)脂质：磷脂双分子层构成膜的基本支架。 ①磷脂分子的排布特点：亲水的“头部”排在外侧；疏水的“尾部”排在内侧。 ②作用：具有屏障作用，因为水溶性的分子或离子不能自由通过。 ③特点：具有一定的流动性 (2)蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。 (3)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。 4．结构特点——具有一定的流动性。 原因构成膜的磷脂双分子可以侧向自由移动，大多数蛋白质分子也是可以运动的意义对细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的实例质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吐、巨噬细胞的吞噬作用等
5．功能特点—选择透过性 表现水分子、被选择的离子和小分子可以通过，大分子、不被选择的离子和小分子不能通过主要原因基因决定转运蛋白的种类和数量，使细胞膜对运输的物质具有选择性
归纳总结：四种常考的“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：糖蛋白。 (2)膜转运蛋白：膜上用于协助扩散的通道蛋白、载体蛋白和用于主动运输的载体蛋白。 (3)具有催化作用的酶：如好氧细菌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)。 (4)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)。 易错辨析： 1.不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同。膜上的蛋白质也不是一成不变的。 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。 教材拾遗：源于必修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：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。
考点四 细胞核的结构和功能
1.细胞核的分布： （1）无细胞核：原核生物、高等植物成熟的筛管细胞、哺乳动物成熟的红细胞等 （2）一个细胞核：大多数真核细胞 （3）多个细胞核：双小核草履虫、骨骼肌细胞等 2.细胞核的结构 3.染色体与染色质的转化 染色质和染色体是同一物质不同时期的两种存在状态。光学显微镜可以观察到染色体的数目和结构的变化，因此能够通过显微镜观察到染色体的变异。 4.细胞核的功能 （1）功能阐述：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。 （2）原因：DNA上储存着遗传信息、遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”，这张“蓝图”储藏在细胞核里。 5.细胞核功能的探究实验 (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 6.细胞在生命系统中的地位 （1）结构特点 ①结构复杂而精巧。 ②各组分之间分工合作成为一个统一的整体。 （2）地位 ①生物体结构的基本单位。 ②生物体代谢和遗传的基本单位。 7.建构模型 （1）概念：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。 （2）类型： ①物理模型：以实物或者图画形式直观的表达认识对象的特征，如DNA双螺旋结构模式图，分泌蛋白合成和运输过程模型等。 ②概念模型：用线条和文字直观而形象地表示出某些概念之间的关系，如真核细胞概念图。 ③数学模型:以数学关系式或坐标图等表示生物学规律 易错辨析： 1.核孔都有选择透过性：小分子物质可通过核膜进出细胞核。核孔可以运输部分小分子物质（不消耗能量），也可以运输大分子物质（消耗能量）。RNA可以通过核孔进入细胞质。蛋白质（如解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等）通过核孔进入细胞核，但DNA不能通过核孔。 2.代谢越旺盛的细胞，核孔的数目一般越多，核仁的体积一般越大。如，人的口腔上皮细胞与胰岛B细胞相比，前者核孔的数目少，核仁体积小。 黑白美西螈核移植实验分析：该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细分析胞的细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞进行培养作为对照，增强实验的说服力。 蝾螈受精卵横缢实验既有相互对照(无核与有核对照),又有自身前后对照(对无核者重新挤入核) 变形虫切割实验既有相互对照(无核与有核对照),又有自身前后对照(对无核者重新挤入核) 易错辨析： 照片是原型不是模型，如罗伯特森观察到的“细胞膜结构的电镜照片”不是模型
能力进阶·方法专项提炼
【专项突破01】 信号分子和受体（科学思维）
1.信号分子：是细胞的信息载体，种类如下:
(1)化学信号
①气体性信号分子：如NO、CO等，可以自由扩散，进入细胞直接激活效应酶产生第二信使GMP，参与体内众多的生理过程，影响细胞行为。
②疏水性信号分子：主要是类固醇激素(性激素、导激素等)和甲状腺激素。这类亲脂性分子小、疏水性强，可穿过质膜进入细胞，与细胞内核受体结合形成激素一受体复合物，调节基因表达。
③亲水性信号分子：包括神经递质、局部介质和大多数蛋白质类激素。它们不能透过靶细胞膜，只能通过与靶细胞表面受体结合，经信号转换机制，在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶或蛋白磷酸酶的活性，引起细胞的应答反应。
(2）物理信号：如声、光、电和温度变化等。
2.受体：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，绝大多数受体都是蛋白质且多为糖蛋白，少数受体是糖脂。
(1)细胞内受体：位于细胞质基质或核基质中，主要识别和结合小的脂溶性信号分子，如类固醇激素、甲状腺激素、维生素D等。
(2)细胞表面受体：主要识别和结合亲水性信号分子，根据信号转导机制和受体蛋白类型的不同，分属三大家族。
①离子通道偶联受体：是指受体本身既有信号结合位点，又是离子通道，其跨膜信号转导无需中间步骤。
②G蛋白偶联受体：普遍存在于各类真核细胞表面，根据其偶联效应蛋白的不同，介导不同的信号通路。
③酶联受体：第一种模式是受体胞内结构域具有潜在酶活性，第二种模式是受体本身不具有酶活性，而是受体胞内段与酶相联系。
3.第二信使学说
胞外化学信号(第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，导致产生胞内信号（第二信使），从而引发靶细胞内一系列生化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用终止。目前公认的第二信使包括cAMP、cGMP、Ca2+等。
【专项突破02】脂质体（热词聚焦）
1.概念：脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的现象而制备的人工膜。
2.应用
（1）脂质体中裹入DNA可有效地将其导入细胞中，常用于转基因实验。
（2）脂质体中裹入不同的药物或酶等具有特殊功能的生物大分子，可用于治疗多种疾病，特别是脂质体技术与单克隆抗体及其他技术结合，可使药物更有效地作用于靶细胞以减少对机体的损害。
3.运载药物进入细胞的过程
由于双层磷脂分子构成的脂质体的结构与细胞膜的结构类似，到达细胞后，可能会与细胞的细胞膜融合，从而使药物在细胞膜中起作用；也可能以胞吞的方式将携带的药物运入细胞。
4.特点
（1)载药范围广：脂溶性药物可定位在双分子层脂质膜之间，两亲性（既亲水又亲脂）药物可定位在水相和膜内部交界处的磷脂上，亲水性药物定位在水相中。
（2)给药途径多样：除了最常见的注射给药途径，脂质体还适用于口服给药、眼部给药、肺部吸入给药以及经皮给药途径。
（3)具有靶向性：普通脂质体具有肝、脾组织靶向性，经过单克隆抗体或其他抗体修饰后脂质体可具有靶向性。
（4)组织相容性好：脂质体具有与生物膜类似的结构，有很好的细胞亲和性和组织相容性，可长时间吸附在靶细胞周围，还可以直接进入细胞，经溶酶体消化释放药物。
【专项突破03】细胞核的结构和功能拓展（科学思维）
1.核孔
（1）结构：核孔是由多种蛋白构成的复杂结构，也叫核孔复合体，对进出核孔的物质具有严格的调控作用。
（2)功能：核孔复合体可以看成是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，并且是一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道。
①双功能性：它有被动扩散与主动运输两种运输方式。离子、小分子以及直径在10 nm以下的物质原则上可以自由通过核孔复合体；而亲核蛋白的核输入、RNA分子及核糖核蛋白颗粒的核输出等属于通过核孔复合体的主动运输。
②双向性：既介导入核转运，又介导出核转运。
（3）亲核蛋白
①概念：在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。如组蛋白、DNA聚合酶等。
②特点：亲核蛋白一般都含有特殊的氨基酸序列——核定位序列(NLS),保证整个蛋白质能够通过核孔复合体转运到细胞核内。
2.核仁
（1)核仁的功能
主要是rRNA的合成、加工与成熟以及核糖体亚单位的组装（核糖体由两个基本单位构成，即大小亚基）。核仁中的rDNA转录生成rRNA,rRNA和核糖体蛋白一起装配形成核糖体大小亚基，并从核孔中运出装配成核糖体。
（2)核仁的周期性
当细胞进入有丝分裂前期时，随着染色质凝集，核仁会消失，rRNA的合成暂时停止。当有丝分裂进入末期时，染色体解螺旋，核仁重新出现。核仁重新出现和聚集的过程，是rDNA恢复合成rRNA的过程。
（3)在细胞中核仁一般都不止一个。
【专项突破04】红细胞微网构建（科学思维）
1．红细胞微网构建
2.哺乳动物成熟红细胞为什么无核？
在血细胞中.红细胞的数量最多，哺乳动物的成熟红细胞为红色无核的双凹或单凹圆盘形细胞细胞内富含血红蛋白，血红蛋白可以携带氧气。通过血液循环把氧气运送到全身各处。
由造血干细胞分化成的未成熟红细胞是有细胞核的，随着红细胞成熟，细胞核会退化消失，这样可给血红蛋白腾出更多的空间。这样的形态特点使红细胞的代谢速率较低，较大的表面积有利于与周围血浆充分进行气体交换从面更有效地运输氧气，可见哺乳动物成熟红细胞没有细胞核与它的功能具息相关设对生物体的生理活动有很重要的意义。
高考精练·专题实战通关
考向一　细胞膜结构的探究历程
1．(2025·广东，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
考向二　细胞膜的结构和功能
2．(2024·贵州，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．肝和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
3．(2024·湖南，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
3．(2024·安徽，4)在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的。某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是(　　)
A．细胞对该信号分子的特异应答，依赖细胞内的相应受体
B．酶联受体是细胞膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用
C．ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性
D．活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化
考向三　细胞核的结构和功能
4．(2024·重庆，4)心脏受损的病人，成纤维细胞异常表达FAP蛋白，使心脏纤维化。科研人员设计编码FAP－CAR蛋白(识别FAP)的mRNA，用脂质体携带靶向运输到某种T细胞中表达，再由囊泡运输到T细胞膜上，作用于受损的成纤维细胞，以减轻症状。以下说法错误的是(　　)
A．mRNA放置于脂质体双层分子之间
B．T细胞的核基因影响FAP－CAR的合成
C．T细胞的高尔基体参与FAP－CAR的修饰和转运
D．脂质体有能识别T细胞表面抗原的抗体，可靶向运输
5．(2023·江苏，2)植物细胞及其部分结构如图所示。下列叙述错误的是(　　)
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①②③才能存活
6．(2023·山东，1)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是(　　)
A．原核细胞无核仁，不能合成rRNA
B．真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成
C．rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子
D．细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA的转录
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第05讲 细胞膜和细胞核
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知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系
考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点
基础梳理·自主夯基（13条） 重难突破·考点深研
【考点一】 细胞膜（质膜）的功能
【考点二】 细胞膜成分和结构的探究历程
【考点三】 膜的流动镶嵌模型
【考点四】 细胞核的结构和功能
能力进阶·方法专项提炼——总结解题方法，突破专项难点
【专项突破01】 信号分子和受体（科学思维）
【专项突破02】 脂质体（热点词汇）
【专项突破03】 细胞核的结构和功能拓展（科学思维）
【专项突破04】红细胞微网络构建（科学思维）
高考精练·专题实战通关——精选高考真题，强化实战应用
【考向一】 细胞膜结构的探究历程
【考向二】 细胞膜的结构和功能
【考向三】 细胞核的结构和功能
知识脑图·核心脉络搭建
考点深研·知能分层突破
基础梳理 自主夯基——课前5分钟核心背默
1.细胞膜的功能有： ①将细胞与外界环境分隔开；②控制物质进出细胞； ③进行细胞间的信息交流。 2.细胞间信息交流方式主要有：①通过信号分子的传递，如激素、递质；②通过细胞接触交流，如精卵细胞的识别和结合； ③通过细胞通道交流， 如高等植物细胞间的胞间连丝。 3.细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质， 此外， 还有少量的糖类。功能越复杂的细胞膜， 蛋白质的种类和数量越多。 4.流动镶嵌模型认为，磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，蛋白质以不同方式镶嵌在其中， 因此蛋白质在磷脂双分子层中的分布是 不对称 (对称/不对称)的。 5.细胞膜上的蛋白质与糖类分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，分布于细胞膜的 外侧， 这些糖类分子叫作糖被。 6.细胞膜的结构特性是具有流动性， 功能特性是具有选择透过性。 7.细胞膜 、细胞器膜和核膜等膜结构共同构成细胞的生物膜系统。 8.许多化学反应在生物膜上进行，广阔的膜面积为多种酶提供附着位点。细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效 、有序地进行。 9.除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。 10.细胞核的功能： 细胞核是遗传信息库， 是细胞代谢和遗传的控制中心。 11.细胞核的结构：①核膜：双层膜，作用是把核内物质与细胞质分开。②染色质：主要由 DNA和蛋白质组成，DNA 是遗传信息的载体。③核仁：与某种 RNA 的合成以及核糖体的形成有关。 ④核孔： 作用是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。 12.染色体和染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。 13.建构模型： 模型的形式有物理模型 、数学模型 、概念模型等。
重难突破 考点深研——要点提炼
考点一 细胞膜（质膜）的功能
1. 将细胞与外界环境分隔开 （1）保障细胞内部环境相对稳定； （2）将生命物质与外界环境分隔开，产生原始的细胞，成为相对独立的系统 2. 控制物质进出细胞：体现了细胞膜的功能特性——选择透过性 （1）普遍性：营养物质、代谢废物、分泌物等 （2）选择透过性： 根本原因：细胞自身遗传特性。 直接：细胞膜上转运蛋白的种类、数量及其空间结构的变化。 （3）相对性：病毒、病菌侵入细胞 3. 进行细胞间的信息交流（主要有三种方式） （1）通过体液的作用完成间接的交流。内分泌细胞分泌的激素(如胰岛素)，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞(图A)。 （2）相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如，精子和卵细胞之间的识别和结合(图B)。 （3）相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。即细胞细胞，如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，进行细胞间的信息交流(图C)。 易错辨析： 细胞膜是细胞的边界。 植物细胞虽然细胞膜外由细胞壁，但细胞壁是全透性的，细胞的边界依然是细胞膜。 教材拾遗：教材P40问题探讨 鉴别动物细胞是否死亡——用台盼蓝染液对动物细胞染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会被着色。 鉴定植物细胞的死活还可以用质壁分离及其复原实验，能发生质壁分离及复原是活细胞，否则是死细胞。 易错辨析： 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。
考点二 细胞膜成分和结构的探究历程
1.对细胞膜成分的探索 时间、人物实验依据结论或假说1895年，欧文顿对植物细胞进行通透性实验，发现溶于脂质的物质更容易通过细胞膜推测：细胞膜是由脂质组成的20世纪初，科学家利用哺乳动物的红细胞，制备纯净的细胞膜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，戈特和格伦德尔用丙酮从红细胞中提取的脂质，铺展成单分子层，单层分子的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1935年，丹尼利和戴维森发现细胞表面的张力明显低于油—水界面的表面张力细胞膜可能还附有蛋白质
2.细胞膜（细胞质膜或质膜）的制备 材料人或其他哺乳动物成熟的红细胞选材原因无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜无细胞壁，细胞易吸水涨破制备细胞膜的原理哺乳动物的红细胞吸水涨破→离心→获得细胞膜
3.对细胞膜结构的探索 时间、人物实验依据结论或假说1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，是静态的结构1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验细胞膜具有流动性1972年，辛格和尼科尔森新的观察和实验证据提出为大多数人所接受的细胞膜的流动镶嵌模型
考点三 膜的流动镶嵌模型
1．细胞膜的成分 成分比例在细胞膜中的作用主要脂质约50%脂质是组成细胞膜的成分中含量最高，包括磷脂、糖脂，动物细胞膜中有的还有胆固醇，其中磷脂含量最丰富。蛋白质约40%蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多少量糖类2%～10%糖类与蛋白质或脂质分子结合形成糖蛋白或糖脂，分布在细胞膜的外表面，这些糖类分子被称为糖被；糖蛋白具有保护、润滑和细胞识别的作用
2．流动镶嵌模型：细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。 (1)脂质：磷脂双分子层构成膜的基本支架。 ①磷脂分子的排布特点：亲水的“头部”排在外侧；疏水的“尾部”排在内侧。 ②作用：具有屏障作用，因为水溶性的分子或离子不能自由通过。 ③特点：具有一定的流动性 (2)蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。 (3)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。 4．结构特点——具有一定的流动性。 原因构成膜的磷脂双分子可以侧向自由移动，大多数蛋白质分子也是可以运动的意义对细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的实例质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吐、巨噬细胞的吞噬作用等
5．功能特点—选择透过性 表现水分子、被选择的离子和小分子可以通过，大分子、不被选择的离子和小分子不能通过主要原因基因决定转运蛋白的种类和数量，使细胞膜对运输的物质具有选择性
归纳总结：四种常考的“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：糖蛋白。 (2)膜转运蛋白：膜上用于协助扩散的通道蛋白、载体蛋白和用于主动运输的载体蛋白。 (3)具有催化作用的酶：如好氧细菌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)。 (4)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)。 易错辨析： 1.不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同。膜上的蛋白质也不是一成不变的。 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。 教材拾遗：源于必修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：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。
考点四 细胞核的结构和功能
1.细胞核的分布： （1）无细胞核：原核生物、高等植物成熟的筛管细胞、哺乳动物成熟的红细胞等 （2）一个细胞核：大多数真核细胞 （3）多个细胞核：双小核草履虫、骨骼肌细胞等 2.细胞核的结构 3.染色体与染色质的转化 染色质和染色体是同一物质不同时期的两种存在状态。光学显微镜可以观察到染色体的数目和结构的变化，因此能够通过显微镜观察到染色体的变异。 4.细胞核的功能 （1）功能阐述：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。 （2）原因：DNA上储存着遗传信息、遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”，这张“蓝图”储藏在细胞核里。 5.细胞核功能的探究实验 (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 6.细胞在生命系统中的地位 （1）结构特点 ①结构复杂而精巧。 ②各组分之间分工合作成为一个统一的整体。 （2）地位 ①生物体结构的基本单位。 ②生物体代谢和遗传的基本单位。 7.建构模型 （1）概念：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。 （2）类型： ①物理模型：以实物或者图画形式直观的表达认识对象的特征，如DNA双螺旋结构模式图，分泌蛋白合成和运输过程模型等。 ②概念模型：用线条和文字直观而形象地表示出某些概念之间的关系，如真核细胞概念图。 ③数学模型:以数学关系式或坐标图等表示生物学规律 易错辨析： 1.核孔都有选择透过性：小分子物质可通过核膜进出细胞核。核孔可以运输部分小分子物质（不消耗能量），也可以运输大分子物质（消耗能量）。RNA可以通过核孔进入细胞质。蛋白质（如解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等）通过核孔进入细胞核，但DNA不能通过核孔。 2.代谢越旺盛的细胞，核孔的数目一般越多，核仁的体积一般越大。如，人的口腔上皮细胞与胰岛B细胞相比，前者核孔的数目少，核仁体积小。 黑白美西螈核移植实验分析：该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细分析胞的细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞进行培养作为对照，增强实验的说服力。 蝾螈受精卵横缢实验既有相互对照(无核与有核对照),又有自身前后对照(对无核者重新挤入核) 变形虫切割实验既有相互对照(无核与有核对照),又有自身前后对照(对无核者重新挤入核) 易错辨析： 照片是原型不是模型，如罗伯特森观察到的“细胞膜结构的电镜照片”不是模型
能力进阶·方法专项提炼
【专项突破01】 信号分子和受体（科学思维）
1.信号分子：是细胞的信息载体，种类如下:
(1)化学信号
①气体性信号分子：如NO、CO等，可以自由扩散，进入细胞直接激活效应酶产生第二信使GMP，参与体内众多的生理过程，影响细胞行为。
②疏水性信号分子：主要是类固醇激素(性激素、导激素等)和甲状腺激素。这类亲脂性分子小、疏水性强，可穿过质膜进入细胞，与细胞内核受体结合形成激素一受体复合物，调节基因表达。
③亲水性信号分子：包括神经递质、局部介质和大多数蛋白质类激素。它们不能透过靶细胞膜，只能通过与靶细胞表面受体结合，经信号转换机制，在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶或蛋白磷酸酶的活性，引起细胞的应答反应。
(2）物理信号：如声、光、电和温度变化等。
2.受体：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，绝大多数受体都是蛋白质且多为糖蛋白，少数受体是糖脂。
(1)细胞内受体：位于细胞质基质或核基质中，主要识别和结合小的脂溶性信号分子，如类固醇激素、甲状腺激素、维生素D等。
(2)细胞表面受体：主要识别和结合亲水性信号分子，根据信号转导机制和受体蛋白类型的不同，分属三大家族。
①离子通道偶联受体：是指受体本身既有信号结合位点，又是离子通道，其跨膜信号转导无需中间步骤。
②G蛋白偶联受体：普遍存在于各类真核细胞表面，根据其偶联效应蛋白的不同，介导不同的信号通路。
③酶联受体：第一种模式是受体胞内结构域具有潜在酶活性，第二种模式是受体本身不具有酶活性，而是受体胞内段与酶相联系。
3.第二信使学说
胞外化学信号(第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，导致产生胞内信号（第二信使），从而引发靶细胞内一系列生化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用终止。目前公认的第二信使包括cAMP、cGMP、Ca2+等。
【专项突破02】脂质体（热词聚焦）
1.概念：脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的现象而制备的人工膜。
2.应用
（1）脂质体中裹入DNA可有效地将其导入细胞中，常用于转基因实验。
（2）脂质体中裹入不同的药物或酶等具有特殊功能的生物大分子，可用于治疗多种疾病，特别是脂质体技术与单克隆抗体及其他技术结合，可使药物更有效地作用于靶细胞以减少对机体的损害。
3.运载药物进入细胞的过程
由于双层磷脂分子构成的脂质体的结构与细胞膜的结构类似，到达细胞后，可能会与细胞的细胞膜融合，从而使药物在细胞膜中起作用；也可能以胞吞的方式将携带的药物运入细胞。
4.特点
（1)载药范围广：脂溶性药物可定位在双分子层脂质膜之间，两亲性（既亲水又亲脂）药物可定位在水相和膜内部交界处的磷脂上，亲水性药物定位在水相中。
（2)给药途径多样：除了最常见的注射给药途径，脂质体还适用于口服给药、眼部给药、肺部吸入给药以及经皮给药途径。
（3)具有靶向性：普通脂质体具有肝、脾组织靶向性，经过单克隆抗体或其他抗体修饰后脂质体可具有靶向性。
（4)组织相容性好：脂质体具有与生物膜类似的结构，有很好的细胞亲和性和组织相容性，可长时间吸附在靶细胞周围，还可以直接进入细胞，经溶酶体消化释放药物。
【专项突破03】细胞核的结构和功能拓展（科学思维）
1.核孔
（1）结构：核孔是由多种蛋白构成的复杂结构，也叫核孔复合体，对进出核孔的物质具有严格的调控作用。
（2)功能：核孔复合体可以看成是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，并且是一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道。
①双功能性：它有被动扩散与主动运输两种运输方式。离子、小分子以及直径在10 nm以下的物质原则上可以自由通过核孔复合体；而亲核蛋白的核输入、RNA分子及核糖核蛋白颗粒的核输出等属于通过核孔复合体的主动运输。
②双向性：既介导入核转运，又介导出核转运。
（3）亲核蛋白
①概念：在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。如组蛋白、DNA聚合酶等。
②特点：亲核蛋白一般都含有特殊的氨基酸序列——核定位序列(NLS),保证整个蛋白质能够通过核孔复合体转运到细胞核内。
2.核仁
（1)核仁的功能
主要是rRNA的合成、加工与成熟以及核糖体亚单位的组装（核糖体由两个基本单位构成，即大小亚基）。核仁中的rDNA转录生成rRNA,rRNA和核糖体蛋白一起装配形成核糖体大小亚基，并从核孔中运出装配成核糖体。
（2)核仁的周期性
当细胞进入有丝分裂前期时，随着染色质凝集，核仁会消失，rRNA的合成暂时停止。当有丝分裂进入末期时，染色体解螺旋，核仁重新出现。核仁重新出现和聚集的过程，是rDNA恢复合成rRNA的过程。
（3)在细胞中核仁一般都不止一个。
【专项突破04】红细胞微网构建（科学思维）
1．红细胞微网构建
2.哺乳动物成熟红细胞为什么无核？
在血细胞中.红细胞的数量最多，哺乳动物的成熟红细胞为红色无核的双凹或单凹圆盘形细胞细胞内富含血红蛋白，血红蛋白可以携带氧气。通过血液循环把氧气运送到全身各处。
由造血干细胞分化成的未成熟红细胞是有细胞核的，随着红细胞成熟，细胞核会退化消失，这样可给血红蛋白腾出更多的空间。这样的形态特点使红细胞的代谢速率较低，较大的表面积有利于与周围血浆充分进行气体交换从面更有效地运输氧气，可见哺乳动物成熟红细胞没有细胞核与它的功能具息相关设对生物体的生理活动有很重要的意义。
高考精练·专题实战通关
考向一　细胞膜结构的探究历程
1．(2025·广东，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
【答案】　D
【解析】　科学家通过化学分析发现细胞膜主要由脂质(如磷脂、胆固醇)和蛋白质组成，这一结论为罗伯特森提出模型提供了物质组成依据，A不符合题意；表面张力实验发现，细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力，推测细胞膜中含有蛋白质，这一观点被罗伯特森采纳，成为其模型中“蛋白质层”的理论来源，B不符合题意；罗伯特森在电镜下观察到细胞膜的暗—亮—暗三层结构，是其提出模型的直接证据，C不符合题意；细胞融合实验结果表明细胞膜具有流动性，与罗伯特森描述的静态结构相矛盾，且该实验远晚于罗伯特森模型，D符合题意。
考向二　细胞膜的结构和功能
2．(2024·贵州，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．肝和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
【答案】　C
【解析】　由“肝和淋巴结等被染成蓝色，而脑和骨骼肌等未被染色”可知，不同器官中毛细血管通透性有差异，A正确；肝和淋巴结等被染成蓝色是因为台盼蓝染液进入了肝和淋巴结细胞之间的组织液，脑和骨骼肌等未被染色是因为台盼蓝染液未进入脑和骨骼肌细胞之间的组织液，且这些细胞的细胞膜能够控制物质进出，B正确，C错误；由题意可得，大分子物质不能进入脑和骨骼肌，靶向治疗时，需要考虑药物分子大小与毛细血管通透性，D正确。
3．(2024·湖南，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
【答案】　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，A错误；胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，其对于调节细胞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有密切关系，C正确；磷脂是构成细胞膜的重要成分，磷脂双分子层是膜的基本支架，D正确。
3．(2024·安徽，4)在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的。某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是(　　)
A．细胞对该信号分子的特异应答，依赖细胞内的相应受体
B．酶联受体是细胞膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用
C．ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性
D．活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化
【答案】　D
【解析】　由题图可知，细胞对该信号分子的特异应答依赖于贯穿细胞膜内外的酶联受体，而非细胞内的相应受体，A错误；酶联受体位于细胞膜上，其化学本质是蛋白质，能识别相应的信号分子，磷酸化的酶联受体具有催化作用，但图中过程未体现其运输作用，B错误；ATP水解产生ADP和磷酸基团(磷酸分子的一部分)，磷酸基团与应答蛋白(靶蛋白)结合，使其磷酸化而有活性，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，故信号分子调控图中应答通路产生活化的应答蛋白，活化的应答蛋白再通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化，D正确。
考向三　细胞核的结构和功能
4．(2024·重庆，4)心脏受损的病人，成纤维细胞异常表达FAP蛋白，使心脏纤维化。科研人员设计编码FAP－CAR蛋白(识别FAP)的mRNA，用脂质体携带靶向运输到某种T细胞中表达，再由囊泡运输到T细胞膜上，作用于受损的成纤维细胞，以减轻症状。以下说法错误的是(　　)
A．mRNA放置于脂质体双层分子之间
B．T细胞的核基因影响FAP－CAR的合成
C．T细胞的高尔基体参与FAP－CAR的修饰和转运
D．脂质体有能识别T细胞表面抗原的抗体，可靶向运输
【答案】　A
【解析】　脂质体双层分子中磷脂分子亲水的头部在外，疏水的尾部在内，而mRNA是亲水的大分子物质，所以mRNA放置于脂质体内部，A错误；FAP－CAR蛋白的mRNA用脂质体携带靶向运输到某种T细胞中表达，细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，所以T细胞的核基因影响FAP－CAR的合成，B正确；FAP－CAR由囊泡运输到T细胞膜上，需要高尔基体参与其修饰和转运，C正确；根据抗原和抗体特异性结合的特点，脂质体携带mRNA可以靶向运输到某种T细胞，所以脂质体有能识别T细胞表面抗原的抗体，可靶向运输，D正确。
5．(2023·江苏，2)植物细胞及其部分结构如图所示。下列叙述错误的是(　　)
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①②③才能存活
【答案】　D
【解析】　分析题图可知，①是染色质，是由DNA 和蛋白质组成的，在植物细胞内只存在于细胞核中，A正确；分析题图可知，②是细胞膜，主要由磷脂双分子层构成，核膜和细胞器膜的基本结构和细胞膜相似，但各种膜上的蛋白质等成分有差异，功能也各不相同，B正确；部分植物细胞没有细胞核，即不具有①染色质，也可以成活，如高等植物成熟的筛管细胞，D错误。
6．(2023·山东，1)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是(　　)
A．原核细胞无核仁，不能合成rRNA
B．真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成
C．rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子
D．细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA的转录
【答案】　B
【解析】　原核细胞无核仁，有核糖体，核糖体由rRNA和蛋白质组成，因此原核细胞能合成rRNA，A错误；核糖体是蛋白质合成的场所，真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成，B正确；mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基构成一个密码子，C错误；在有丝分裂过程中，染色质形成染色体，核DNA无法解旋，无法转录，D错误。
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