第4課細胞膜和細胞核?學業質量水平要求?1．基于對細胞膜和細胞核結構和功能的學習，能夠結合具體實例說出相應的功能，認同結構與功能相適應的觀點。(生命觀念)2．通過對細胞膜和細胞核結構的認知，嘗試構建細胞膜和細胞核的結構模型。(科學思維)3．學會探究細胞核的功能，并能對該實驗進行設計與分析。(科學探究)考點一細胞膜的結構和功能1．細胞膜的成分及功能(1)細胞膜的成分。(2)細胞膜的三大功能。(3)功能特性。2．細胞膜的結構(1)細胞膜結構的探索。(2)流動鑲嵌模型。(3)結構特點。3．植物細胞的細胞壁(不是植物細胞“系統的邊界”)1．細胞膜的成分中含有脂質、蛋白質和糖類。 (√)2．在組成細胞膜的脂質中，膽固醇最豐富。 (×)3．生物膜的特定功能主要由膜蛋白決定。 (√)4．細胞膜上的受體是細胞間信息交流所必需的結構。 (×)5．細胞膜的流動性與溫度沒有關系。 (×)6．動物細胞間的黏著性與細胞膜上的糖蛋白有關。 (√)7．細胞膜的基本支架是由磷脂分子和蛋白質分子共同形成的。 (×)【教材細節命題】1．(必修1P42“思考·討論”)用丙酮從人的胰島B細胞中提取脂質，在空氣和水的界面鋪展成單層，測得單分子層的面積遠大于胰島B細胞表面積的2倍。分析其原因：胰島B細胞中除細胞膜外，還有核膜和各種細胞器膜，它們的膜中都含有磷脂分子。2．(必修1P43正文)在小鼠細胞和人細胞融合實驗中，若降低溫度，細胞完全融合所需要的時間明顯延長，原因是溫度會影響分子的運動，進而影響細胞膜的流動性。3．(必修1P41正文)精子與卵細胞相互識別后結合，卵細胞膜將阻止其他精子的進入，這一現象說明了細胞膜具有的功能是進行細胞間的信息交流和控制物質進出細胞。1．組成細胞膜成分與功能的關系(1)細胞膜中含有脂質，脂溶性物質能夠優先通過細胞膜。(2)糖類與細胞膜外表面上的某些蛋白質和脂質構成糖蛋白或糖脂，與細胞表面的識別、細胞間信息傳遞等功能有密切聯系。(3)功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多。(4)細胞膜的組分并不是不可變的。如細胞癌變過程中，糖蛋白含量下降，細胞間黏著性下降，易于擴散和轉移。2．圖解細胞膜的三大成分和三大功能3．細胞膜的結構特點與功能特性的比較項目結構特點功能特性內容流動性選擇透過性原因構成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子是可以運動的遺傳特性↓決定轉運蛋白種類、數量↓決定選擇透過性實例變形蟲的變形運動、細胞融合、胞吞、胞吐、分泌蛋白與神經遞質的合成與分泌等植物對離子的選擇性吸收、神經細胞對K＋的吸收和對Na＋的排出影響因素溫度：在一定范圍內，溫度越高，細胞膜的流動性越強①內因：細胞膜上轉運蛋白的種類和數量；②外因：溫度、pH，以及O2濃度等影響呼吸作用的因素4.與細胞膜相關的實驗設計(1)細胞膜成分的鑒定方法。細胞膜成分鑒定試劑(方法)結果磷脂脂溶劑處理細胞膜被溶解磷脂酶處理細胞膜被破壞脂溶性物質透過實驗脂溶性物質優先通過蛋白質雙縮脲試劑紫色蛋白酶處理細胞膜被破壞(2)細胞膜結構特點——流動性的驗證。①方法：熒光標記法。②現象：采用熒光標記法標記小鼠細胞與人細胞表面的蛋白質分子，做如圖實驗。③結論：人、鼠細胞膜蛋白最終均勻分布，說明細胞膜具有流動性。(3)細胞膜功能的驗證。①控制物質進出功能的驗證。②識別功能的驗證。考向1|細胞膜的成分、結構和功能分析1．(2021·黑龍江鶴崗模擬)細胞之間通過信息交流，保證細胞間功能的協調。下列關于細胞間信息交流的說法，錯誤的是()A．B細胞與乙細胞上的受體的化學本質都是糖蛋白B．圖2可以表示精子與卵細胞的識別、細胞毒性T細胞與靶細胞的識別C．若A細胞為胰島B細胞，則胰島素通過血液循環最終作用于機體的肝細胞、肌細胞等靶細胞D．細胞間進行信息交流的方式只有上圖兩種D解析：B細胞與乙細胞上的受體都能識別相應的信息分子，其化學本質都是糖蛋白，A正確；圖2表示細胞之間通過相互接觸直接識別，可以表示精子與卵細胞、細胞毒性T細胞與靶細胞的識別，B正確；分析題圖可知，A細胞產生的信息分子進入血液，通過血液運輸到達靶細胞并作用于靶細胞，胰島B細胞分泌的胰島素作用于肝細胞和肌細胞，促進合成糖原，C正確；高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用，D錯誤。2．通過冷凍技術，細胞膜通常從某個部位斷裂分開，結構如圖所示。據圖分析不能得出的結論是()A．圖中b側含細胞質基質B．磷脂雙分子層疏水端斷裂C．細胞膜具有流動性D．膜蛋白的分布存在不對稱性C解析：據圖分析，圖中細胞膜的a側有糖蛋白，為細胞膜的外側，b側為細胞膜的內側，即b側含細胞質基質，A不符合題意；圖中磷脂雙分子層的疏水端發生了斷裂，B不符合題意；圖中未體現細胞膜的運動，不能得出細胞膜具有流動性的結論，C符合題意；圖中膜蛋白的分布具有不對稱性，D不符合題意。【歸納總結】常考的“膜蛋白”考向2|與細胞膜有關的實驗探究3．MTT法是一種檢測細胞是否存活的方法，MTT是一種接受氫離子的染料，活細胞內線粒體中的琥珀酸脫氫酶能將淡黃色的MTT還原為藍紫色的結晶，而死細胞無此功能。下列相關敘述錯誤的是()A．MTT是可以通過細胞膜的一種染料B．檢測MTT結晶的量一般可間接反映活細胞數量C．MTT與臺盼藍檢測細胞是否存活的原理相同D．MTT法不能檢測哺乳動物成熟紅細胞是否存活C解析：活細胞內線粒體中的琥珀酸脫氫酶能將淡黃色的MTT還原為藍紫色的結晶，而死細胞無此功能，可見MTT是可以通過細胞膜的一種染料，檢測MTT結晶的量一般可間接反映活細胞數量，A、B正確；結合分析可知，MTT檢測的原理是活細胞中的酶催化產生有顏色物質，而臺盼藍檢測細胞活性的原理是膜的選擇透過性，顯然二者檢測的原理不同，C錯誤；哺乳動物成熟紅細胞內沒有線粒體，也就沒有琥珀酸脫氫酶，不能將淡黃色的MTT還原為藍紫色的結晶，D正確。4．科學家經過研究提出了生物膜的流動鑲嵌模型。請分析回答下列問題：(1)在流動鑲嵌模型中，構成生物膜基本支架的是______________，由于________的分布使生物膜的結構表現出不對稱性。(2)用熒光抗體標記的人—鼠細胞融合的實驗過程及結果如下圖所示。此實驗結果直接證明了細胞膜中的________________，由此能較好地解釋細胞膜結構的________性。(3)通過其他方法，測得多種細胞膜的化學成分，如下表：膜的類別蛋白質/%脂質(主要是磷脂)/%糖類/%變形蟲細胞膜54424小鼠肝細胞膜44524人紅細胞膜49438依據表格數據，分析構成不同細胞的細胞膜在化學組成上的共同點是__________________________________，主要區別是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)科學家將哺乳動物成熟紅細胞膜結構中的磷脂分子提取出來，鋪在水面上，測得磷脂占有面積為S，那么該細胞膜的表面積約為________。(5)有人發現，在一定溫度條件下，細胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面，當溫度上升到一定程度時，細胞膜的磷脂分子有75%排列不整齊，細胞膜厚度變小，而膜的表面積擴大，膜對離子和分子的通透性提高。對上述實驗現象合理的解釋是_________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)由生物膜的流動鑲嵌模型內容可知，磷脂雙分子層構成生物膜的基本支架。由于蛋白質分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層，因而蛋白質分子在生物膜上的分布是不均勻的，進而使生物膜的結構表現出不對稱性。(2)人—鼠細胞融合的實驗表明細胞膜上的標記蛋白質是可以運動的，證明了細胞膜具有流動性。(3)根據表中的數據分析可知，組成不同細胞的細胞膜的物質種類相同，但物質的含量有一定的差別。(4)單層磷脂分子的面積為S，而生物膜是由磷脂雙分子層構成的，故該細胞膜的表面積約為S/2。(5)由于構成細胞膜的磷脂分子是可以運動的，細胞膜具有流動性，所以溫度升高到一定程度后，原來垂直排列在膜表面的磷脂分子變為有75%排列不整齊，膜的表面積變大。答案：(1)磷脂雙分子層蛋白質(2)蛋白質分子可以運動流動(3)組成不同細胞膜的物質種類相同組成不同細胞膜的物質含量有差別(4)S/2(5)構成細胞膜的磷脂分子是可以運動的，細胞膜具有流動性考點二細胞核的結構和功能1．細胞核的功能細胞核是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的控制中心。2．細胞核功能的探究(1)黑白美西螈核移植實驗。①實驗過程。②實驗結論：美西螈皮膚顏色的遺傳受細胞核控制。(2)蠑螈受精卵橫縊實驗。①實驗過程。②實驗結論：蠑螈的細胞分裂、分化受細胞核控制。(3)變形蟲切割實驗。①實驗過程。②實驗結論：變形蟲的分裂、生長、再生、對刺激的反應等生命活動受細胞核控制。(4)傘藻嫁接與核移植實驗。①傘藻嫁接實驗過程。②傘藻核移植實驗過程。③實驗結論：傘藻“帽”的形狀由細胞核控制。3．細胞核的結構(1)核膜：圖中的a。①結構特點：具有雙層膜。②功能：將核內物質與細胞質分開。(2)核仁：圖中的b，與某種RNA的合成及核糖體的形成有關。(3)核孔：圖中的d，實現核質之間頻繁的物質交換和信息交流。(4)染色質：圖中的c。①組成：主要是DNA和蛋白質。②功能：其中的DNA是遺傳物質。③在細胞不同時期的存在形式：1．核孔是大分子自由進出的通道。 (×)2．沒有細胞核的細胞一定是原核細胞。 (×)3．細胞核是細胞代謝的控制中心，也是細胞代謝的中心。 (×)4．所有的真核細胞都有細胞核，且只有一個核。 (×)5．核膜、核仁在細胞周期中的分裂間期消失，分裂后期重建。 (×)【教材細節命題】1．(必修1P56圖3-10)細胞代謝與核孔數量的關系：細胞代謝旺盛，核孔數量增多。2．(必修1P56正文)染色體和染色質的關系：是同一物質在細胞不同時期的兩種存在狀態。3．(必修1P56圖3-10)真核細胞核內的核仁被破壞，抗體合成將不能正常進行的原因是核仁與核糖體的形成有關，核仁被破壞，不能形成核糖體，抗體(蛋白質)的合成將不能正常進行。1．細胞核的結構及相應功能名稱特點功能核膜和核孔①核膜是雙層膜，外膜與內質網相連且有核糖體附著；②在有絲分裂中核膜周期性地消失和重建；③核膜和核孔對物質的進出都具有選擇性①化學反應的場所，核膜上有酶附著，利于多種化學反應的進行；②選擇性地控制物質出入細胞核，其中大分子物質通過核孔出入細胞核核仁①折光性強，易與其他結構區分；②在有絲分裂中周期性地消失和重現參與某種RNA的合成及核糖體的形成染色質遺傳物質的主要載體2.細胞核的結構和功能與其他知識點的聯系(1)原核細胞不具備的是核膜、核仁、染色質。(2)在細胞分裂周期中表現為周期性地消失和重建的結構是核膜和核仁。(3)染色質和染色體的關系：同一物質在細胞不同時期的兩種存在狀態，前者呈細長絲狀，后者呈圓柱狀或桿狀，即：(4)衰老細胞中細胞核體積變大，染色質固縮，染色加深。(5)細胞核是DNA復制和轉錄的主要場所。3．建構模型(1)概念：模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所作的一種概括性的描述。(2)類型：①概念模型：指以圖示、文字、符號等組成的流程圖形式對事物的規律和機理進行描述、闡明，體現知識的網絡構架。通過概念模型的構建，有利于對概念知識的理解和聯系。②物理模型：以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征。沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結構模型屬于物理模型，它形象而概括地反映了DNA分子結構的共同特征。③數學模型：用來定性或定量表述生命活動規律的計算公式、函數式、曲線圖以及由實驗數據繪制成的柱形圖、餅狀圖等。考向1|細胞核的結構與功能1．(2021·黑龍江牡丹江檢測)下列關于細胞核的敘述錯誤的是()A．哺乳動物成熟紅細胞壽命較短與其不含細胞核有關B．不同細胞中核膜上的核孔數量不同，具體數量與細胞代謝旺盛程度有關C．核膜在有絲分裂中發生周期性變化，其主要成分是磷脂和蛋白質D．細胞核核仁與核糖體RNA及核糖體蛋白質的合成有關D解析：核仁與核糖體RNA的合成及核糖體的形成有關，但核糖體蛋白質的合成與核仁無關，D錯誤。2．核孔是一組蛋白質以特定的方式排布形成的結構，被稱為核孔復合物，它是細胞質與細胞核內物質輸送活動的看護者。如下圖所示，該復合物由一個核心腳手架組成，其具有的選擇性輸送機制由大量貼在該腳手架內面的蛋白組成，稱為中央運輸蛋白。據此分析，下列敘述正確的是()A．核孔對物質透過的選擇性可能與中央運輸蛋白有關B．人體成熟的紅細胞中核孔數目較少，影響到核內外的信息交流C．核膜由內膜和外膜構成，其中共含有兩層脂質分子D．中央運輸蛋白是由附著于核內膜上的核糖體合成的A解析：中央運輸蛋白是核孔的組成成分，因此可能與物質透過核孔的選擇性有關，A正確；人體成熟的紅細胞沒有細胞核，因此沒有核孔，B錯誤；核膜由內膜和外膜構成，每一層核膜都含有兩層磷脂分子，C錯誤；中央運輸蛋白是由附著于核外膜上的核糖體合成的，D錯誤。【易錯提醒】核孔不是隨時敞開、大小分子都能進出的通道(1)核孔并非一個簡單的通道，而是由多種蛋白質組成的一個復雜而精細的結構，對進出核孔的物質具有嚴格的調控作用。(2)物質進出細胞核并非都通過核孔。大分子物質出入細胞核要通過核孔。考向2|細胞核功能的探究3．以動物受精卵為材料進行如圖實驗，有關分析正確的是()A．實驗①和實驗③說明了細胞核對維持細胞正常生命活動的重要性B．實驗②和實驗③說明了細胞質對維持細胞正常生命活動的重要性C．該實驗可以證明細胞核的功能D．該實驗結果可以說明細胞只有保持結構完整才能正常進行各項生命活動D解析：三組實驗對比說明，細胞核和細胞質互相依存，是統一的整體，細胞只有保持結構完整才能正常進行各項生命活動，D正確。4．(2021·黑龍江六校聯考)下圖為傘藻嫁接實驗與傘藻核移植實驗示意圖，該實驗結果說明()A．生物體形態結構的建成主要與細胞質有關B．細胞的分裂和分化是由細胞核控制的C．細胞核是細胞代謝的中心D．細胞核是細胞遺傳的控制中心D解析：通過題圖可以看出，生物體形態結構的建成主要與細胞核有關，A錯誤；傘藻是單細胞生物，不會涉及細胞分化，B錯誤；細胞核是細胞代謝的控制中心，C錯誤；該實驗說明，細胞核是細胞遺傳的控制中心，D正確。【技法總結】全面理解細胞的“整體性”【命題動態】細胞是生物體結構與功能的基本單位，各種細胞具有相似的基本結構，但在形態與功能上有所差異。細胞各部分結構既分工又合作，共同執行細胞的各項生命活動。細胞膜、細胞核的結構與功能是本專題重點考查的內容。考題中多以圖像分析或實驗分析的形式進行考查。預計2023年高考中，試題將會繼續聚焦細胞水平的結構與功能的統一觀，利用模型與建模、演繹與歸納等科學思維方法，闡明細胞各部分結構通過分工與合作，形成相互協調的有機整體，實現細胞水平的各項生命活動。1．(2021·河北卷)關于細胞核的敘述，錯誤的是()A．有絲分裂過程中，核膜和核仁周期性地消失和重現B．蛋白質合成活躍的細胞，核仁代謝活動旺盛C．許多對基因表達有調控作用的蛋白質在細胞質合成，經核孔進入細胞核D．細胞質中的RNA均在細胞核合成，經核孔輸出[思維培養]D解析：在有絲分裂前期，核膜、核仁消失，在有絲分裂末期，核膜、核仁重新出現，故在有絲分裂過程中，核膜和核仁周期性地消失和重現，A正確；蛋白質合成的場所是核糖體，蛋白質合成活躍的細胞，需要大量的核糖體，而核糖體的形成與核仁有關，所以核仁代謝活動旺盛，B正確；蛋白質合成的場所是核糖體，核糖體分布在細胞質中，基因主要存在于細胞核中，故對基因表達有調控作用的蛋白質在細胞質中合成后，經核孔進入細胞核，C正確；RNA是以DNA為模板轉錄形成的，DNA主要存在于細胞核中，在細胞質中的線粒體和葉綠體中也有少量的DNA，這些DNA也能作為模板轉錄合成RNA，所以細胞質中的RNA主要在細胞核中合成，經核孔輸出，D錯誤。2．(2019·全國卷Ⅲ)下列與真核生物細胞核有關的敘述，錯誤的是()A．細胞中的染色質存在于細胞核中B．細胞核是遺傳信息轉錄和翻譯的場所C．細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心D．細胞核內遺傳物質的合成需要能量[思維培養]B解析：真核細胞中只有細胞核中有染色質，A正確；真核細胞中，轉錄主要發生在細胞核中，而翻譯發生在細胞質的核糖體上，B錯誤；細胞核中的染色質上含有遺傳物質DNA，因此細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心，C正確；細胞核中的遺傳物質是DNA，其通過DNA復制合成子代DNA，該過程需要消耗能量，D正確。1．(生活、學習和實踐情境)心房顫動(房顫)是臨床上最常見的心律失常疾病。最新研究表明，其致病機制是核孔復合物(可以看成一種特殊的跨膜運輸蛋白復合體)的運輸障礙。下列相關分析不合理的是()A．房顫的成因可能與核膜內外的信息交流異常有關B．代謝旺盛的細胞中，核孔數目較多C．核孔運輸障礙發生的根本原因可能是蛋白質結構異常D．RNA運出細胞核發揮作用需依賴核孔復合物C解析：核孔能實現核質之間頻繁的物質交換和信息交流，核孔復合物運輸障礙引起房顫，則可能與核膜內外的信息交流異常有關，A正確；細胞核是細胞代謝的控制中心，細胞質與細胞核之間通過核孔進行信息交流，代謝旺盛的細胞中核孔數目較多，B正確；核孔復合物可看成一種特殊的跨膜運輸蛋白復合體，核孔運輸障礙的直接原因可能是核孔復合物中蛋白質結構異常，根本