【备考2024】生物高考一轮复习学案：第4讲 细胞膜和细胞核(含答案）

【备考2024】生物高考一轮复习
第4讲　细胞膜和细胞核
[课标要求] 1.概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与外界环境分隔开，能控制物质进出细胞，并进行细胞间的信息交流2．阐明遗传信息主要储存在细胞核中实验：尝试制作真核细胞的结构模型
[核心素养](教师用书独具) 1.基于对细胞膜和细胞核结构和功能的学习，能够结合具体实例说出相应的功能，认同结构与功能相适应的观点。(生命观念)2．通过对细胞膜和细胞核结构的认知，尝试构建细胞膜和细胞核的结构模型。(科学思维)3．学会探究细胞核的功能，并能对该实验进行设计与分析。(科学探究)
考点1　细胞膜的结构和功能
一、细胞膜的功能
二、细胞膜的成分
1．细胞膜成分的探索
实验一 实验方法 欧文顿用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
实验现象 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
实验结论 推测细胞膜是由脂质组成的
实验二 实验目的 探究细胞膜中脂质成分的类型
实验方法 利用哺乳动物的成熟红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析
实验结论 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多
实验三 实验目的 英国学者丹尼利和戴维森研究细胞膜的张力
实验现象 发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力(人们已发现油脂滴表面如果附有蛋白质成分，则表面张力会降低)
实验结论 推测细胞膜可能还附有蛋白质
2．细胞膜成分组成
三、细胞膜的结构
1．对细胞膜结构的探索(连线)
提示：①—b　②—a　③—d　④—c
2．细胞膜的流动镶嵌模型
(1)eq \a\vs4\al(,)
(2)结构特点
四、植物细胞的细胞壁(不是植物细胞“系统的边界”)
1．在细胞膜的控制下，对细胞有害的物质都不能进入细胞。 (×)
提示：细胞膜的控制作用是相对的，对细胞有害的物质有可能进入细胞。
2．构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇。 (×)
提示：脂肪不是生物膜的成分。
3．变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同。 (×)
提示：不同细胞细胞膜的基本组成成分都是脂质、蛋白质和少量糖类。
4．细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。 (√)
5．生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定。 (√)
6．动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。 (√)
7．细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。 (×)
提示：植物细胞通过胞间连丝进行信息交流，没有通过细胞膜上的受体。
1．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什么？(必修1　P40“问题探讨”)
提示：活细胞的细胞膜具有选择透过性，细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不被染色；死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝染液能够通过细胞膜进入细胞，因此死细胞被染成蓝色。
2．磷脂分子的“头部”和“尾部”分别由什么构成？各具有什么特性？(必修1　P42“思考·讨论”)
提示：“头部”是由甘油、磷酸和胆碱构成，具有亲水性，“尾部”是由脂肪酸构成，具有疏水性。
3．虽然细胞膜内部是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因是什么？(必修1　P45“旁栏思考”)
提示：一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动产生的间隙；二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过水通道蛋白通过细胞膜。
1．细胞膜上蛋白质分子的分布情况是______________________________
_______________________________________________________________。
提示：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
2．细胞膜外表面糖被的作用是_____________________________________
_______________________________________________________________。
提示：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系
细胞膜结构特点和功能特性的比较
项目 内容 原因 实例 影响因素
结构特点 一定的流动性 构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止的，而是可以运动的 变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐 温度(在一定范围内，温度越高，细胞膜的流动性越大)
功能特性 选择透过性 遗传特性载体蛋白种类、数量和磷脂双分子层疏水性选择透过性 植物对离子的选择性吸收、神经细胞对K＋的吸收和对Na＋的排出 (1)内因：细胞膜上载体蛋白的种类和数量；(2)外因：温度、pH、O2等影响细胞呼吸的因素
两者关系
1．下图所示脂质体是一种人工膜，主要由磷脂组成，能将药物运送到特定的细胞发挥作用。脂质体表面交联抗体的作用是什么？为什么两类药物包裹的位置不同？推测脂质体到达特定的细胞后，药物如何进入细胞内发挥作用？
提示：脂质体表面交联抗体利于靶向治疗。由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，水溶性药物可稳定地包裹其中。由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞膜融合，可能以被细胞胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。
2．如图是细胞间的三种信息交流方式，据图分析：
A　　　　　B　　　　　　　C
(1)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的哪种方式？
(2)图中受体的化学本质是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？
提示：(1)分别属于图C、图A、图B。
(2)受体的化学本质是糖蛋白，受体和信号分子的结合具有特异性。
考查细胞膜的成分、结构和功能
1．(2021·衡水中学检测)膜脂是生物膜的基本组成成分，主要包括磷脂、糖脂和固醇三种基本类型。下列相关叙述正确的是(　　)
A．膜脂在细胞间的信息传递中起重要作用
B．胆固醇在动物细胞膜中的含量高于磷脂
C．膜脂主要是由细胞中的高尔基体合成的
D．磷脂分子不具有疏水性，容易形成脂双层
A　[细胞膜上的脂质有的能与多糖结合形成糖脂，糖脂在细胞间的信息传递中起重要作用；磷脂构成生物膜的基本支架，在细胞膜中的含量高于胆固醇；膜脂的合成场所主要是内质网；磷脂分子有亲水的头部和疏水的尾部，可以形成磷脂双分子层。]
2．(2021·海南等级考模拟)下列关于细胞膜的结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A．细胞膜把细胞分隔成胞内、胞外两个不同的环境
B．水分进出细胞不受细胞膜的限制
C．膜蛋白选择性转运离子，有利于维持细胞内部环境的相对稳定
D．膜多糖参与信号识别和传递，有利于细胞间的功能协调
B　[本题主要考查细胞膜的结构与功能。细胞膜把细胞分隔成胞内、胞外两个不同的环境，保障了细胞内部环境的相对稳定，A正确；细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，水分子进出细胞也受到细胞膜的限制，B错误；膜蛋白选择性地转运一部分离子，有利于维持细胞内部环境的相对稳定，C正确；细胞膜上的糖蛋白参与信号识别和传递，有利于细胞间的功能协调，D正确。]
　5种常考的“膜蛋白”
(1)受体蛋白：信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体。
(2)载体蛋白：协助跨膜运输(协助扩散和主动运输)。
(3)具催化作用的酶：如需氧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(如精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等)。
(5)通道蛋白：通过打开或关闭通道控制物质通过，如水通道蛋白；神经冲动传导时，Na＋、K＋通道蛋白等。
考查细胞膜成分和结构的相关实验探究
3．科学家经过研究提出了生物膜的流动镶嵌模型。请分析回答下列问题：
(1)在流动镶嵌模型中，构成生物膜基本支架的是________，由于________的分布使生物膜的结构表现出不对称性。
(2)用荧光抗体标记的人—鼠细胞融合的实验过程及结果如下图所示。此实验结果直接证明了细胞膜中的______________________________，由此能较好地解释细胞膜结构的________性。
(3)通过其他方法测得多种细胞膜的化学成分如下表：
膜的类别 蛋白质/% 脂质(主要是磷脂)/% 糖类/%
变形虫细胞膜 54 42 4
小鼠肝细胞膜 44 52 4
人红细胞膜 49 43 8
依据表格数据，分析构成不同细胞的细胞膜在化学组成上的共同点是
______________________________________________________________，
主要区别是__________________________________________________。
(4)科学家将哺乳动物细胞膜结构中的磷脂分子提取出来铺在水面上，测得磷脂占有面积为S，那么该细胞膜的表面积约为______。
(5)有人发现，在一定温度条件下，细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面，当温度上升到一定程度时，细胞膜的磷脂分子有75%排列不整齐，细胞膜厚度变小，而膜的表面积扩大，膜对离子和分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是_______________________________________________________
_______________________________________________________________。
[答案]　(1)磷脂双分子层　蛋白质　(2)蛋白质分子可以运动　流动　(3)都含有蛋白质、脂质和糖类　组成不同细胞膜的物质含量有差别　(4)　(5)构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的，细胞膜具有流动性且随温度升高，细胞膜流动性升高
考点2　细胞核的结构和功能
一、细胞核的功能及功能探究
1.eq \a\vs4\al()
2．功能探究
实验名称 实验过程 结论 实验分析
黑、白美西螈核移植实验 美西螈肤色遗传受细胞核控制 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的去核卵细胞中进行培养，作为对照
蝾螈受精卵横缢实验 蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制 该实验形成相互对照和自身前后对照
变形虫切割实验 变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制 该实验既有相互对照，又有自身前后对照
伞藻嫁接和核移植实验 伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的 伞藻的核移植实验可排除假根中其他物质的作用，从而证明细胞核控制伞藻“帽”的形状。嫁接实验为相互对照，核移植实验为自身对照
二、细胞核的结构
1．上述结构中核膜和核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。
2．核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢的关系：代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核孔数量多，核仁较大。
3．哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞等无细胞核，既不能生长也不能分裂；人工去核的细胞，一般也不能存活太久。
4．有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中的细胞核多达数百个。
1．真核细胞染色体上主要含有核糖核酸和蛋白质。 (×)
提示：染色体上含有脱氧核糖核酸和蛋白质。
2．核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。 (×)
提示：核孔是选择性通道。
3．染色体和染色质只是形态不同，而成分完全相同。 (√)
4．核膜、核仁在细胞周期中的分裂间期消失，分裂后期重建。 (×)
提示：核膜、核仁在前期消失，末期重建。
5．细胞中核糖体的形成都与核仁有关。 (×)
提示：原核细胞中核糖体的形成与核仁无关。
6．细胞核是细胞的代谢中心。 (×)
提示：细胞核是细胞代谢的控制中心。
1．模型分为________(如DNA双螺旋结构模型)、________(如种群的概念)和________(如“J”形曲线、“S”形曲线，公式、表格等)。(必修1　P57“科学方法”)
提示：物理模型　概念模型　数学模型
2．染色体与染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种状态，这两种不同的状态对细胞的生命活动有什么意义？(必修1　P58“拓展应用”)
提示：染色体呈高度螺旋化状态，这种状态有利于细胞分裂过程中移动并分配到子细胞中；染色质处于细丝状，这种状态有利于细胞分裂间期完成DNA的复制和转录等生命活动。
1．核膜、核孔都有选择性，试举例说明：__________________________
_______________________________________________________________。
提示：小分子物质可通过核膜进出细胞核，DNA不能通过核孔进出细胞核，RNA可以通过核孔进入细胞质；DNA聚合酶等蛋白质可以通过核孔进入细胞核
2．真核细胞核内的核仁被破坏，抗体合成将不能正常进行的原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：核仁与核糖体的形成有关，核仁被破坏，不能形成核糖体，抗体蛋白的合成将不能正常进行
1．据图分析细胞核的结构和功能：
(1)将①彻底水解主要可得到的有机小分子有哪些？
(2)代谢旺盛的细胞，②的体积较大，请解释原因。
(3)下列哪些物质可通过核孔？
①DNA　②RNA　③DNA聚合酶　④RNA聚合酶　⑤解旋酶　⑥呼吸酶
提示：(1)氨基酸、脱氧核糖和四种含氮碱基。
(2)②是核仁，核仁与rRNA和核糖体的形成有关，核糖体是蛋白质的合成场所，蛋白质是生命活动的主要承担者。
(3)能通过核孔的物质有②③④⑤。
2．某种亲核蛋白(在细胞核内发挥作用的蛋白质)包括较大的头部和细长的尾部两个部分。利用蛋白酶水解法进行一定程度的水解，可把蛋白质的头部和尾部分开，分别将头部和尾部注入细胞质中，检测它们是否能够进入细胞核，实验结果如图所示。
由实验现象得出的实验结论是什么？
提示：亲核蛋白能否进入细胞核由尾部决定。
考查细胞核的结构和功能
1．(2021·顺义区二模)核糖体由大、小两个亚基组成。下图为真核生物核糖体大、小亚基的合成示意图，相关叙述不正确的是(　　)
A．核糖体蛋白在细胞质中的核糖体内合成
B．核糖体大、小亚基均由rRNA及核糖体蛋白组成
C．该细胞的遗传信息主要储存于核仁内的rDNA中
D．核糖体大、小亚基均在核仁内加工成熟后经核孔运出
C　[核糖体是蛋白质合成的场所，识图分析可知，核糖体蛋白在细胞质中的核糖体内合成，然后通过核孔进入核仁内的，A正确；根据以上分析可知，核糖体大、小亚基均由rRNA及核糖体蛋白组成，且通过在核仁内加工成熟后通过核孔运出，B、D正确；细胞的遗传信息主要储存于染色体(或染色质)上的DNA分子中，而不是主要储存于核仁的rDNA中，C错误。]
2．(2021·潍坊五校联考)核孔不是简单的孔洞，它是由一组蛋白质颗粒以特定的方式排布形成。大分子物质凭借自身的定位信号与核孔复合体上的受体结合而实现“主动转运”过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A．大分子物质进出核孔需要消耗能量
B．核孔对细胞核质之间的物质交换有一定调节作用
C．核孔是大分子物质进出细胞核的通道，不具有选择性
D．核孔主要运输mRNA、酶等一些物质，同时还能阻止DNA的出核运动
C　[根据题意信息可知，大分子物质通过核孔实现主动转运过程，可见大分子物质进出核孔需要消耗能量，A正确；大分子物质与核孔复合体上的受体结合而实现主动转运，可见，核孔对细胞核质之间的物质交换有一定调节作用，B正确；根据大分子物质通过核孔的转运过程可推测，核孔是大分子物质进出细胞核的通道，具有选择性，C错误；核孔主要转运mRNA、酶等一些物质，同时还能阻止DNA的出核运动，D正确。]
考查细胞核功能的相关实验探究
3．以动物受精卵为材料进行如图实验，有关分析正确的是(　　)
A．实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性
B．实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性
C．该实验可以证明细胞核的功能
D．该实验结果可以说明细胞只有保持结构完整才能正常进行各项生命活动
D　[三组实验对比说明细胞核和细胞质互相依存，是统一的整体，细胞只有保持结构完整才能正常进行各项生命活动，D正确。]
4．(不定项)如图为伞藻嫁接实验与伞藻核移植实验示意图，该实验结果说明(　　)
A．生物体形态结构的建成主要与细胞核有关
B．细胞的分裂和分化是由细胞核控制的
C．细胞核是细胞代谢的中心
D．细胞核是细胞遗传的控制中心
AD　[通过图示可以看出，生物体形态结构的建成主要与细胞核有关，A正确；伞藻是单细胞生物，不会涉及细胞分化，B错误；细胞核是细胞代谢的控制中心，C错误；该实验说明，细胞核是细胞遗传的控制中心，D正确。]
1．核心概念
(1)(必修1 P45)细胞膜的外表面与蛋白质或脂质结合的糖类分子叫作糖被，其与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
(2)(必修1 P57)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描述。
2．结论语句
(1)(必修1 P40)细胞膜的功能：将细胞与外界环境分隔开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。
(2)(必修1 P41)多细胞生物体内各个细胞的协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也有赖于信息的交流。
(3)(必修1 P43)细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。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就越多。　
(4)(必修1 P45)细胞膜的结构特点是具有流动性，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。
(5)(必修1 P56)染色质主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体。
(6)(必修1 P56)核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关；核孔可实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。
(7)(必修1 P56)染色体和染色质是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。
(8)(必修1 P56)细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
1．(2021·河北选择性考试)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　[有丝分裂过程中，前期核仁解体、核膜消失，末期核膜和核仁重新出现，A叙述正确；核仁与核糖体的形成有关，蛋白质合成活跃的细胞中核糖体数量多，核仁代谢活动旺盛，B叙述正确；细胞中绝大部分的蛋白质都是在细胞质基质中的核糖体上合成的，对基因表达有调控作用的蛋白质需经核孔进入细胞核，C叙述正确；细胞质中的RNA大多数是在细胞核中合成的，还有部分RNA是在线粒体或叶绿体中合成的，D叙述错误。]
2．(2021·福建选择考适应性测试)下列关于生物膜蛋白的叙述，错误的是(　　)
A．小鼠精子和卵细胞之间的识别需要膜蛋白的参与
B．促甲状腺激素只与甲状腺细胞膜上的受体蛋白结合
C．叶绿体外膜上的蛋白质可以吸收光能和催化光反应
D．癌细胞膜上的糖蛋白减少导致癌细胞之间黏着性降低
C　[精子与卵细胞的融合过程需要经过细胞膜之间的直接接触完成信息传递之后才能进行，而细胞膜上的糖蛋白具有识别作用，据此推测小鼠精子和卵细胞之间的识别需要膜蛋白的参与，A正确；激素传递信息的过程需要通过激素与靶细胞膜上的受体完成特异性结合之后才能实现，即促甲状腺激素只与甲状腺细胞膜上的受体蛋白结合，而不能与其他细胞表面的受体结合，这也能说明受体蛋白具有特异性，B正确；叶绿体外膜上的蛋白质不能吸收光能和催化光反应，叶绿体中能吸收光能的色素存在于类囊体薄膜上，催化光反应的酶也存在于类囊体膜上，C错误；癌细胞膜上的糖蛋白减少导致癌细胞之间黏着性降低，进而易于扩散和转移，D正确。]
3．(2021·重庆选择性考试适应性测试)生物膜的流动镶嵌模型并不完美，以下现象不能用细胞膜的流动镶嵌模型解释的是(　　)
A．小鼠细胞和人细胞的融合
B．胆固醇能经细胞膜自由扩散
C．神经细胞的细胞膜对离子的选择通透性
D．生物膜中不同位置的脂质和蛋白质的种类不同
D　[小鼠细胞和人细胞的融合实验结果直接证明了细胞膜中的蛋白质分子可以运动，A不符合题意；胆固醇能经细胞膜自由扩散借助于膜的流动性，B不符合题意；神经细胞的细胞膜对离子的选择通透性，是以细胞膜的流动性为基础的，C不符合题意；生物膜中不同位置的脂质和蛋白质的种类不同，只能说明生物膜由蛋白质和脂质分子组成，不能说明组成生物膜的分子是能移动的，不能体现生物膜的流动性，D符合题意。]
4．(2019·全国卷Ⅲ)下列与真核生物细胞核有关的叙述，错误的是(　　)
A．细胞中的染色质存在于细胞核中
B．细胞核是遗传信息转录和翻译的场所
C．细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心
D．细胞核内遗传物质的合成需要能量
B　[细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，真核细胞中的染色质存在于细胞核中，A、C正确；真核细胞的翻译过程发生在细胞质中，B错误；细胞核内遗传物质DNA的合成需要消耗能量，D正确。]
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