細胞的基本結構

DIERDANYUAN

第4課細胞膜和細胞核

■學業質量水平要求?

1.結合具體實例說出細胞膜和細胞核的結構與功能，建立生命的結構與功能觀。

2.運用模型與建模的方法分析細胞膜和細胞核結構。

3.通過分析探究細胞核功能的經典實驗，提升分析實驗結果的能力。

考點一細胞膜的結構和功能

必備知識.

1.細胞膜的功能

〔

細T細胞的邊界|___-將細胞與外界環境分隔開,保障

胞細胞內部環境的相對穩定

膜

的

三T控制物質進出細胞1林里-細胞膜的選擇透過性

大廣化學信號傳遞（如激素、遞質）

功

能」信進行息細式胞黑間的產I類型一通道傳遞（如胞間連絲）

〕

一接觸傳遞（如精卵結合、靶

細胞與細胞毒性T細胞接觸）

2.細胞膜的成分

（1）對細胞膜成分的探索

實驗結論

歐文頓實驗細胞膜是由脂質構成的

化學分析實驗細胞膜的主要成分是脂質，其中磷脂最多

丹尼利和戴維森細胞膜中還附有蛋白質

（2）細胞膜的成分

脂質：主要是磷脂,動物細胞膜還有膽固醇

蛋白質：在細胞膜行使功能時起重要作用，功能越

復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多

糖類（少量）：與蛋白質（脂質）結合形成糖蛋白（糖脂）

3.細胞膜的結構

⑴細胞膜結構的探索

實驗結論

戈特和格倫德爾細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續的兩層

羅伯特森所有的細胞膜都由蛋白質一脂質一蛋白質三層結構構成

人鼠細胞融合實驗細胞膜具有流動性

辛格和尼科爾森提出流動鑲嵌模型

（2）流動鑲嵌模型

糖脂③磷脂雙分子

層：磷脂分子

疏水“尾”相

＞接，位于膜中

央，構成膜的

②蛋白質分子:承擔膜的主要功能基本支架

（3）結構特點

內查具有流動性

期構成膜的磷脂分子具有流動性,大多數蛋白

質分子也是可以運動的

結構

特點

實例質壁分離、變形蟲運動、胞吞和胞吐、白細

一*胞的吞噬作用等

影響因素溫度：一定范圍內，溫度升高，膜流動

加快

［易錯辨析號

1.細胞膜的成分中含有脂質、蛋白質和糖類。（V）

2.在組成細胞膜的脂質中，膽固醇最豐富。（X）

3.在細胞膜的控制下，對細胞有害的物質都不能進入細胞。（X）

4.糖類與蛋白質、脂質結合形成的糖蛋白、糖脂統稱為糖被。（X）

5.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。（X）

［深挖教材號

1.（必修1P45旁欄思考）雖然細胞膜膜內部分是疏水的，水分子仍能跨膜運輸，原因有:

一是水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產生的間隙,

二是細胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白通過細胞膜。

2.（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。

3.（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。請分析原因：胰島B細

胞中除細胞膜外，還有核膜和各種細胞器膜，它們的膜都是由磷脂雙分子層構成的。

考向突破

考向1|細胞膜的功能

1.蜜蜂將桃花的花粉帶到梨花的柱頭上后，不會出現桃花的精子與梨花的卵細胞融合

的現象。該現象能很好地說明細胞膜（）

A.主要由脂質和蛋白質組成

B.可將細胞與外界環境分隔開

C.控制物質進出細胞的作用是相對的

D.具有進行細胞間信息交流的作用

D解析：蜜蜂將桃花的花粉帶到桃花的柱頭上后，即可發生花粉萌發、花粉管伸長、

釋放精子、精卵融合等一系列生理反應；若將桃花的花粉帶到梨花的柱頭上則不會發生這一

系列反應，說明細胞膜能進行細胞間的信息交流，即細胞膜直接接觸傳遞信息，D正確。

A核心歸納

細胞膜的成分與功能

考向2|細胞膜的成分和結構分析

2.（2022?河北卷）關于細胞膜的敘述，錯誤的是（）

A.細胞膜與某些細胞器膜之間存在脂質、蛋白質的交流

B.細胞膜上多種載體蛋白協助離子跨膜運輸

C.細胞膜的流動性使膜蛋白均勻分散在脂質中

D.細胞膜上多種蛋白質參與細胞間信息交流

C解析：在分泌蛋白的合成和分泌過程中，高爾基體膜形成的囊泡融合到細胞膜中，

此過程細胞膜與某些細胞器膜之間存在脂質、蛋白質的交流,A正確;載體蛋白具有專一性，

所以細胞膜上多種載體蛋白協助不同的離子跨膜運輸，B正確；膜蛋白在磷脂雙分子層的分

布是不對稱、不均勻的，或鑲、或嵌、或貫穿于磷脂雙分子層，C錯誤；細胞膜上多種蛋白

質與糖類結合，形成糖蛋白，糖蛋白與細胞表面的識別功能有密切關系，參與細胞間的信息

交流，D正確。

3.（2022?浙江1月選考）膜蛋白的種類和功能復雜多樣，下列敘述正確的是（）

A.質膜內、外側的蛋白質呈對稱分布

B.溫度變化會影響膜蛋白的運動速度

C.葉綠體內膜上存在與水光解有關的酶

D.神經元質膜上存在與K+、Na+主動轉運有關的通道蛋白

B解析：蛋白質分子以不同的方式或鑲、或嵌、或貫穿于磷脂雙分子層中，在膜內外

兩側分布不對稱，A錯誤；由于蛋白質分子和磷脂分子是可以運動的，因此生物膜具有流動

性，溫度可以影響生物膜的流動性，所以溫度變化會影響膜蛋白的運動速度，B正確；水光

解發生在葉綠體類囊體薄膜上，C錯誤；神經元質膜上存在與K+、Na+主動轉運有關的載

體蛋白，而通道蛋白參與的是協助擴散的物質跨膜運輸方式，D錯誤。

4.（2024?廣東惠州模擬）蛋白質分子以不同方式鑲嵌在生物膜的磷脂雙分子層中，如鑲

在表面、部分或全部嵌入、貫穿。為了檢測膜蛋白在膜上的分布位置，科學家設計了以下實

驗。將細胞分為三組：甲組不做處理；乙組用胰蛋白酶處理完整的細胞，此時胰蛋白酶不能

透過細胞膜進入細胞；丙組先提高細胞膜的通透性，再用胰蛋白酶處理完整細胞，此時胰蛋

白酶能進入細胞，并分布于細胞膜內外兩側（如圖1所示）。分別提取、分離三組細胞膜上的

蛋白質進行電泳，結果如圖2所示。下列說法錯誤的是（）

5

4電

3

2泳

1方

向

注：控制消化處理的時間，使胰蛋白酶不能消化位于磷脂

雙分子層內部的蛋白質部分；電泳時，蛋白質越小，遷移

越快,反之則慢。

A.蛋白質2和3部分嵌入，并位于膜的外側

B.如果有跨膜的水通道蛋白，最可能是1

C.鑲在膜內側表面的蛋白質是4和5

D.該實驗證明細胞膜的結構具有不對稱性

A解析：甲組不作處理，膜上蛋白不水解；乙組胰蛋白酶不能進入細胞，則其水解的

是分布于細胞膜外側的蛋白質；丙組胰蛋白酶能進入細胞，并分布于細胞內外兩側，則其水

解細胞膜兩側的蛋白質。電泳時，蛋白質越小，遷移越快，反之則慢。結合圖2分析，1號

蛋白質在甲、乙、丙三組中大小關系是甲組,乙組）丙組，說明其位于細胞膜內、外側的部

分被水解了，位于脂雙層內部的沒被水解，1號蛋白質貫穿整個細胞膜；2號蛋白質在甲、

乙、丙三組中大小關系是甲組〉乙組=丙組，說明2號蛋白質一部分分布于細胞膜外側，被

水解了，另一部分嵌入脂雙層，未被水解；3號蛋白質大小關系為甲組=乙組〉丙組，說明3

號蛋白質一部分位于細胞膜內側，被水解了，另一部分嵌入脂雙層，未被水解；甲、乙組中

分離到4、5號蛋白質，丙組中沒有分離到4、5號蛋白質，說明4、5號蛋白質鑲在細胞膜

內表面，被水解了。據此分析可知，細胞膜的結構具有不對稱性。如果有跨膜的水通道蛋白,

最可能是1號蛋白質，A錯誤，B、C、D正確。

A核心歸納

常考的“膜蛋白”

如好氧型細菌的細胞膜上可附著與

有氧呼吸相關的酶■,此外，細胞膜

上還可存在ATP水解酶（催化ATP水

解釋放的能量用于主動運輸等）等

受體蛋白）［轉運蛋白］

可與信號分子（如激素、細胞因子、］用于協助擴散和主

神經遞質等）特異性結合的蛋白J動運輸的轉運蛋白

考向3|與細胞膜有關的實驗探究

5.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：MTT能被活細胞內線粒體中的琥珀酸脫氫酶還原為藍紫色的結晶，可推知

MTT是可以通過細胞膜的一種染料，A正確；活細胞內線粒體中的琥珀酸脫氫酶能將淡黃

色的MTT還原為籃紫色的結晶，故檢測MTT結晶的量一般可間接反映活細胞數量，B正

確；結合題意分析可知，MTT檢測的原理是檢測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。

6.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一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。

人細胞用熒光標記的鼠膜蛋白抗體

膜蛋白

細胞/'

37七下

融合工。養40min

小鼠細旨蛋白用熒光標記的人膜蛋白抗體

(3)通過其他方法，測得多種細胞膜的化學成分，如下表所示:

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o

(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o

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)人一鼠細胞融合的實驗表明細胞膜上的蛋白質是可以運動的，證明

了細胞膜具有流動性。(3)根據題表中的數據進行分析可知，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)5/2(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

A方法規律

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

脂溶劑處理細胞膜被溶解

磷脂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

雙縮腺試劑紫色

蛋白質

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。

綠色熒光染料標記膜蛋白

融合細胞

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

(4)不同動物的紅細胞比較

產^儲存血紅蛋白，運輸02

結構無細胞核，無各種細胞器，高度分化,

-不再分裂

「滲透吸水、失水實驗

哺乳動物實驗用丙酮提取其磷脂分子鋪展于空氣一

成熟紅水界面上，探知磷脂分子在膜中呈雙

細胞一層分布

〔呼吸只進行產乳酸的無氧呼吸，不產生CC>2

不

同「因基因突變可導致血紅蛋白異常，從

動

物而表現出鐮狀細胞貧血

的疾病

紅因缺Fe?+可導致血紅蛋白減少，表現為

細缺鐵性貧血，進而導致運輸。2不足，出

胞-現乳酸中毒

〕

蛙的紅細胞有細胞核可通過無絲分裂進行增殖

雞的也旦有較大細胞核及各種細胞器(線粒體尤為

紅細胞豐富)

實驗

--可用于粗提取DNA

考點二細胞核的結構和功能

必備知識.

1.細胞核的分布：除了高等植物成熟的篩管細胞和哺乳動物成熟的紅細胞等極少數細

胞外，真核細胞都有細胞核。

2.細胞核的功能探究實驗分析

(1)黑白美西嫄核移植實驗

①實驗過程

黑色美西嫄紇._核移植小

胚胎細胞曰?刀三三?——?黑色美西螺

白色美西嫄⑹某多逐/O細重胞組

卵細胞-O

②實驗結論：美西②皮膚顏色的遺傳受細胞核控制。

③實驗分析：該實驗無對照組，可將白色美西嫄胚胎細胞的細胞核移植到黑色美西螺的

去核卵細胞中進行培養作為對照。

(2)蛛嫄受精卵橫縊實驗

①實驗過程

受橫縊［有核一半f分裂正常胚胎

粘

卵

無核一半f不分裂分裂發育正常

胚胎

②實驗結論：蛛嫄的細胞分裂、分化受細胞核控制。

(3)變形蟲切割實驗

①實驗過程

、

分裂

生長、

活

生命

移植

活核

生命

去核

變有核

刺

食、對

f攝

恢復

"動

喪失

以"動

形一一半

反應

蟲割激有

應

無反

刺激

、對

分裂

長、不

不生

食、

能攝

?*不

r翠

。

控制

胞核

受細

活動

生命

反應等

刺激的

、對

、生長

分裂

蟲的

變形

論：

驗結

②實

植實驗

與核移

藻嫁接

(4)傘

驗過程

嫁接實

①傘藻

程

實驗過

核移植

②傘藻

菊花

育為

,發

移植

核］

藻一

帽傘

菊花形

藻

帽傘

‘形

分」

的部

核后

帽和

去掉

藻一

帽傘

傘形

控制。

細胞核

狀由

的形

“帽”

傘藻

論：

驗結

③實

的功能

細胞核

3.

所

要場

的主

復制

存和