【高考突破方案】专题2 第1讲 细胞膜和细胞核 -（课件） 高考生物一轮复习

(共67张PPT)
专题 2
细胞的基本结构与物质输入和输出
第1讲　细胞膜和细胞核
课程标准要求 核心素养解读 1.概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流 生命观念 通过对细胞膜和细胞核结构和功能的复习，强化细胞膜、细胞核的结构都与其功能相适应的观点
科学思维 运用归纳与概括、演绎与推理、建模等方法解释和解决细胞生物学领域的实际问题
课程标准要求 核心素养解读 2.阐明遗传信息主要储存在细胞核中 科学探究 建立细胞膜流动镶嵌模型，分析探究细胞膜组成和功能以及细胞核功能的相关实验分析，掌握实验设计的步骤、原则，了解蛋白质荧光标记技术
社会责任 关注人工合成的膜材料在疾病治疗中的应用，关注动物细胞克隆技术
续表
基础知识自查
一、细胞膜的成分、结构和功能
1.细胞膜的功能
夯实必备知识
相对稳定
外界环境
进出细胞
信息交流
胞间连丝
2.对细胞膜成分和结构的探索
核心问题 实验处理和实验现象 分析或推测
1.细胞膜的成分有哪些 欧文顿用不同的化学物质做植物细胞的通透性实验，发现脂溶性物质容易穿过细胞膜 细胞膜的主要组成成分中有
______
用　 　 　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　 　含量最多
戈特和格伦德尔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，测得单分子层的面积是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的磷脂分子排列为
　 　___
丹尼利和戴维森研究细胞膜的张力时，发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力 细胞膜的成分中含有_______　 　
哺乳动物的红细胞
脂质
磷脂
连续的两层
蛋白质
核心问题 实验处理和实验现象 分析或推测
2.细胞膜的结构是怎样的 罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构 细胞膜的静态统一结构：细胞膜由________________________三层结构构成
科学家将小鼠细胞和人细胞融合，并用不同的荧光染料标记人细胞和小鼠细胞表面的蛋白质，一段时间后，人细胞和小鼠细胞的荧光标记均匀分布 细胞膜具有_________　 　
辛格和尼科尔森分析新的实验证据 提出流动镶嵌模型
蛋白质—脂质—蛋白质
流动性
续表
3.细胞膜的成分
磷脂
胆固醇
糖类
糖蛋白
糖脂
4.流动镶嵌模型的基本内容
细胞膜主要由　 构成。　 是膜的基本支架，其内部 。蛋白质分子以不同方式　 　在磷脂双分子层中。细胞膜不是静止不动的，而是具有　 　。
磷脂分子和蛋白质分子
磷脂双分子层
磷脂分子的疏水端
镶嵌
流动性
【易错易混自纠】
(1)鉴别细胞的死活时，台盼蓝能将代谢旺盛的动物细胞染成蓝色。( )
提示：细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，活细胞不会被台盼蓝染成蓝色，死细胞才会被染成蓝色。
(2)植物细胞壁具有全透性，不是植物细胞的边界。( )
(3)罗伯特森在电镜下观察到细胞膜的暗—亮—暗三层结构，说明膜蛋白在细胞膜上的分布是完全对称的。( )
提示：暗—亮—暗三层结构能说明膜的两侧有蛋白质，但无法说明蛋白质的分布是完全对称的。
×
√
×
×
×
(4)糖蛋白分布于细胞膜的外侧，细胞识别与糖蛋白中蛋白质有关，与糖链无关。( )
提示：细胞识别与糖蛋白中蛋白质和糖链都有关。
(5)细胞膜的基本支架是由磷脂分子和蛋白质分子共同形成的。( )
提示：细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。
二、细胞核的结构与功能
1.细胞核功能实验探究
(1)黑白美西螈核移植实验
①实验过程
②实验结论：　 　。
③实验分析：该实验无　 　，可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈的　 　中进行培养作为对照，增强实验的说服力。
美西螈皮肤颜色的遗传受细胞核控制
对照组
去核卵细胞
(2)蝾螈受精卵横缢实验
①实验过程
②实验结论：　 　。
③实验分析：该实验既有相互对照（无核与有核对照），又有_______________（对无核的一半重新挤入核）。
蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制
自身前后对照
(3)变形虫切割实验
①实验过程
②实验结论：________________________________________________________________。
③实验分析：该实验既有相互对照（无核与有核对照），又有自身前后对照（进行核移植）。
变形虫的分裂、生长、摄食、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制
(4)伞藻嫁接与核移植实验
①伞藻嫁接实验过程
②伞藻核移植实验过程
③实验结论： 　 　。
④实验分析：伞藻核移植实验可排除　 　的作用，从而证明是　 　控制伞藻“帽”的形状。
伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的
假根中其他物质
细胞核
2.细胞核的功能
细胞核是　 　　　，是　 　　　和　 　　的控制中心。
遗传信息库
细胞代谢
遗传
3.细胞核结构
双
某种RNA
DNA和蛋白质
同种物质在细胞不同时期的两种存在形式
物质交换和信息交流
(1)细胞核中的　 　在细胞周期中会出现周期性的消失和重建。
(2)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢的关系：____________________________________________________________。
(3)哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的　 　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、人的骨骼肌细胞等。
核膜、核仁
代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核孔数量多，核仁较大
筛管细胞
【易错易混自纠】
(1)RNA和蛋白质可以自由进出核孔。( )
提示：RNA和蛋白质不能自由进出核孔，而是有选择性的。
(2)染色体和染色质形态不同，成分相同。( )
(3)细胞核是细胞代谢的控制中心，也是细胞代谢的中心。( )
提示：细胞代谢主要发生在细胞质中。
(4)细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，所以一般都位于细胞的最中央。( )
提示：控制中心不一定位于最中央。
(5)原核细胞中核糖体的形成与核仁有关。( )
提示：原核细胞中无核仁。
×
×
√
×
×
基础知识自查
跟教材学长句
1.（必修1 P42）将人的肝细胞中的磷脂全部提取并铺成单层分子，其面积是肝细胞表面积的2倍吗？为什么？
________________________________________________________________________________________________。
2.（必修1 P40问题探讨改编）鉴别动物细胞是否死亡通常用“染色排除法”，如台盼蓝可将死的动物细胞染成蓝色，而活的动物细胞不着色。“染色排除法”的原理是__________________________________________________________。
大大超过2倍，因为肝细胞不仅有细胞膜还有核膜和多种细胞器膜，这些膜的基本支架都是磷脂双分子层
活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞，表现出选择透过性
3.线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜高，请从结构与功能观角度分析原因：_____________________________________________________________________________。
线粒体内膜中进行着有氧呼 吸的第三阶段，较外膜功能复杂，蛋白质的种类和数量多
糖蛋白
基础知识自查
教材拾遗
1.（必修1 P44）细胞膜结构模型的探索过程，反映了 　 　这一科学方法的作用。
2.（必修1 P45）细胞膜外表面有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成__________，或与脂质结合形成　 　，这些　 　分子叫作糖被。糖被与　 　　　　　、细胞间的　 　　　等功能有密切关系。
提出假说
糖脂
糖类
细胞表面的识别
信息传递
3.（必修1 P57）模型的形式很多，包括 　 　、　 　、　 　____________等。以实物或图画形式直观地表达 认识对象的特征，这种模型就是　 　模型。沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型是　 　模型。
在设计并制作细胞模型时，　 　应该是第一位的，其次才是模型的美观与否。
物理模型
概念模型
数学模型
物理
物理
科学性
考点1 细胞膜的成分、结构和功能
1
2
考点2 细胞核的结构与功能
考点1　细胞膜的成分、结构和功能
素养全面提升
1.与细胞膜相关的实验设计
实验 设计思路
细胞膜磷脂分子为双层的验证 提取细胞膜中的磷脂分子，单层铺在水面上，测磷脂单分子层占有的面积，与细胞膜面积对比分析
细胞膜具有流动性的验证 取两种动物细胞，分别用发红色、绿色荧光的染料标记细胞表面的蛋白质分子，进行融合实验，观察两种颜色的荧光在细胞膜上的分布情况
细胞膜识别作用探究 将大量的同种生物和亲缘关系较远的生物的精子和卵细胞混合在一起，观察精子和卵细胞的结合情况
实验 设计思路 细胞膜控制物质进出细胞功能的验证 染色剂进入实验：用红墨水处理纵切的正常玉米种子和煮熟的玉米种子，一段时间后，用清水冲洗表面，观察胚细胞着色情况。正常的玉米种子，绝大多数胚细胞不呈红色，煮熟的玉米种子胚细胞呈红色 说明活细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的功能
色素透出实验：将等量的红色花瓣分为甲、乙两组，将甲组浸泡在清水中，将乙组浸泡在稀盐酸中。一段时间后，甲组花瓣颜色不变，清水无色，乙组花瓣褪色，溶液变红 续表
续表
实验 设计思路
细胞膜成分的鉴定 用脂溶剂处理，细胞膜被溶解；进行脂溶性物质透过实验，脂溶性物质优先通过；用磷脂酶处理，细胞膜被破坏，说明细胞膜中有磷脂
用双缩脲试剂进行鉴定，呈紫色；用蛋白酶处理，细胞膜被破坏，说明细胞膜中有蛋白质
2.细胞膜的结构特性和功能特性的区别和联系
(1)结构特性——流动性
①原因：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动。
②实例：质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞的吞噬作用等。
③影响因素：温度。一定范围内，温度升高，膜的流动性增强。但温度超过一定范围，会导致细胞膜被破坏。
(2)功能特性——选择透过性
①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。
②实例：植物对离子的吸收具有选择性，神经细胞对Na＋、K＋的吸收和排出，肾小管的重吸收等。
③
3.细胞间信息交流的方式举例
(1)图中物质或结构的名称：①信号分子；②受体。
(2)图A代表通过体液运输的化学物质传递（间接交流），如激素随血液将信息传递给靶细胞、突触前膜释放神经递质通过突触间隙与突触后膜的受体结合；图B代表细胞间的直接接触传递，如精子和卵细胞之间的识别与结合、细胞毒性T细胞与靶细胞接触；图C代表细胞间形成通道传递，如高等植物细胞之间的胞间连丝（图中③）。
(3)并不是所有信号分子的受体都在细胞膜上，如有些小分子物质（如脂溶性的信号分子性激素）的受体在细胞内部。
1.（2024·山东月考）科学家对于细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的历程，在这个过程中科学家们经历了无数次提出假说和科学验证的过程。下列说法正确的是(　　)
A.利用蛙的成熟红细胞制备纯净细胞膜是因为其没有细胞核和各类复杂的细
胞器
B.在证明细胞膜中的磷脂分子为两层的实验中利用了磷脂分子头部的疏水性
C.罗伯特森把电镜下观察到的细胞膜结构描述为静态的统一结构，不能很好
地解释细胞的生长等问题
D.科学家利用同位素标记技术证明了细胞膜具有流动性
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考向1
结合细胞膜的探究历程，考查科学思维
C
【解析】C　蛙的成熟红细胞含有核膜和细胞器膜，因此不用蛙的成熟红细胞制备纯净细胞膜，A错误；磷脂分子头部具有亲水性，B错误；细胞的生长意味着体积增大，细胞膜变大，若细胞膜为静态统一结构，则无法实现细胞生长，因此罗伯特森所描述的细胞膜的静态统一结构模型不能很好地解释细胞的生长等问题，C正确；科学家将小鼠细胞和人细胞融合，利用不同颜色的荧光染料标记人细胞和小鼠细胞膜上的蛋白质，最终证明了细胞膜具有流动性，D错误。
2.（2022·河北卷）关于细胞膜的叙述，错误的是(　　)
A.细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流
B.细胞膜上多种载体蛋白协助离子跨膜运输
C.细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中
D.细胞膜上多种蛋白质参与细胞间信息交流
C
考向2
结合细胞膜的结构和功能，考查结构与功能观
【解析】C　膜蛋白在磷脂双分子层中的分布是不对称、不均匀的，C错误。
小结
五种常考的“膜蛋白”及其功能
(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)“酶”蛋白：如好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（如精子和卵细胞间的识别、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；神经传导时，Na＋、K＋通道蛋白等。
3.（2024·河南四市三模）细胞膜作为生命系统的边界，其结构模型如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.①是糖蛋白，有糖蛋白的一侧为细胞膜的外表面
B.②是膜的基本支架，其内部是疏水的，水溶性分子或离子不能自由通过
C.细胞膜的选择透过性与③的种类和数量有关，与②无关
D.细胞膜结构模型的探索历程，反映了提出假说这一科学方法的作用
答案：C
【解析】C　①是糖蛋白，在细胞膜的外侧，A正确；②表示磷脂双分子层，是膜的基本支架，其内部是疏水的，水溶性分子或离子不能自由通过，B正确；②表示磷脂双分子层，能起到屏障的作用，③为蛋白质，细胞膜的选择透过性与③的种类和数量有关，与②也有关，C错误；图示为细胞膜的流动镶嵌结构模型，该模型的研究过程反映了提出假说这一科学方法的作用，D正确。
考点2 细胞核的结构与功能
素养全面提升
1.细胞核的结构
结构 特点 功能
核膜 双层膜，外层核膜与内质网膜相连；核膜是真核细胞所特有的结构，原核细胞没有核膜；外层核膜外侧附着有大量的核糖体 将细胞核与细胞质分隔开，具有一定的保护作用
核仁 折光率较大，颜色深 与核糖体的形成和某种RNA的合成有关
结构 特点 功能
核孔 核膜上的一种孔道结构，不同类型的细胞和不同生长阶段的细胞，核孔的数目和大小都有差异 能选择性地转运核内物质，是某些大分子物质（RNA和蛋白质）进出细胞核的通道；实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
染色质（染色体） 特性：容易被碱性染料染成深色；存在时期：间期—丝状染色质；分裂期—染色体 染色质（体）是真核细胞内的遗传物质——DNA的主要载体
核液 细胞核内的液体 构成核内的液体环境
续表
2.细胞核与红细胞
热点考向点拨
考向1
结合细胞核的结构，考查结构与功能观
1.（2024·八省联考）核膜上的核孔不是简单的直接开孔，而是由多种蛋白质共同构成的复杂结构——核孔复合物，其结构如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A.核膜的基本支架是磷脂双分子层
B.一般不同细胞核核孔数量不同
C.DNA分子和RNA聚合酶均可以通过中央运输蛋白运出细胞核
D.外核膜表面附有核糖体，有些部位与内质网相连
答案：C
【解析】C　核孔运输物质有选择性，DNA分子不能通过中央运输蛋白运出细胞核，RNA聚合酶可以通过中央运输蛋白运进细胞核，C错误。
2.有人把变形虫的核取出，观察无核变形虫短期的一系列生理变化特点后，预测出a～d 四种实验现象，并提出相应的推测理由①～④。预测现象和推测理由均正确的组合是(　　)
预测现象：
a.失去核的变形虫，虽然停止伸出伪足，但几天后核将再生，能正常活动；
b.失去核的变形虫，细胞质功能逐渐衰退，几天后将死亡；
c.失去核的变形虫，虽将会反复进行数次分裂，但结果还是死亡；
d.除去核以后，细胞质活动反而暂时提高，因此细胞分裂将更加旺盛。
考向2
结合细胞核的功能，考查科学思维和科学探究
推测理由：
①核能抑制细胞的过度分裂；
②没有核的细胞也具备分裂的能力；
③失去核就失去了细胞代谢的控制中心；
④许多生物结构都有再生能力，核也能再生。
A.a—④　　　　　 　 B.b—③
C.c—② D.d—①
答案：B
【解析】B　失去核的变形虫，能暂时伸出伪足，细胞核不会再生，细胞会死亡，预期的现象错误，细胞核不能再生，推理错误，A 错误；失去核的变形虫，细胞质功能逐渐衰退，几天内将死亡，原因是如果没有核，就失去了细胞代谢的控制中心，细胞最终死亡，预期现象和推理都正确，B 正确；失去细胞核的变形虫不进行细胞分裂，没有核的细胞不具备分裂的能力，预期的现象和推理都错误，C 错误；除去细胞核以后细胞质短时间内可以持续其生命活动，但细胞不能进行分裂，没有细胞核的细胞不能进行分裂，预期现象和推理都错误，D错误。
1.（2024·湖南卷）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
真题引领知新
高考真题体验
A
【解析】A　饱和脂肪酸的熔点较高，容易凝固，若富含饱和脂肪酸则不能耐受极端低温，A错误。
2.（2023·江苏卷改编）植物细胞及其部分结构如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
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
D.植物细胞必须具备①②和③才能存活
D
【解析】D　①是染色质，主要是由DNA 和蛋白质组成的，只存在于细胞核中，A正确；②是细胞膜，核膜和细胞器膜的基本结构和细胞膜相似，均以磷脂双分子层为基本支架，并分布有蛋白质，B正确；③是细胞壁，主要成分是纤维素和果胶，它们都是多糖，C正确；部分植物细胞并没有细胞核，即并不具有①染色质，也可以存活，例如植物的筛管细胞，D错误。
3.（2022·浙江卷）膜蛋白的种类和功能复杂多样，下列叙述正确的是
(　　)
A.质膜内、外侧的蛋白质呈对称分布
B.温度变化会影响膜蛋白的运动速率
C.叶绿体内膜上存在与水分解有关的酶
D.神经元质膜上存在与K＋、Na＋主动转运有关的通道蛋白
B
【解析】B　蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中，在膜内、外两侧分布不对称，A错误；温度变化会影响膜蛋白的运动速率，B正确；水的分解发生在叶绿体类囊体薄膜上，C错误；神经元质膜上存在与K＋ 、Na＋主动转运有关的载体蛋白，而通道蛋白参与的是协助扩散，D错误。
4.（2021·北京卷）如图是马铃薯细胞局部的电镜照片，1～4均为细胞核的结构，对其描述错误的是(　　)
A.1是转录和翻译的场所
B.2是核与质之间物质运输的通道
C.3是核与质的界膜
D.4是与核糖体形成有关的场所
A
【解析】A　1是染色质，细胞核是DNA复制和转录的主要场所，翻译的场所是核糖体，A错误；2是核孔，核孔是核与质之间物质运输的通道，具有选择透过性，B正确；3是核膜，是核与质的界膜，为细胞核提供了一个相对稳定的环境，C正确；4是核仁，真核细胞中核仁与核糖体的形成有关，D正确。
真题引领知新
新情境新命题
（2024·福建月考改编）将哺乳动物的成熟红细胞放入低渗溶液中，细胞吸水涨破，内容物流出，其细胞膜又会重新封闭起来，这种结构称为红细胞血影。用不同试剂处理红细胞血影，去除部分膜蛋白，观察细胞形态变化，结果如下。回答下列问题：
实验处理 膜蛋白种类 处理后红细胞形态
血型糖蛋白 带3蛋白 带4.1蛋白 锚蛋白 血影蛋白 肌动蛋白 试剂甲 ＋ ＋ ＋ ＋ － － 变得不规则
试剂乙 － － ＋ ＋ ＋ ＋ 还能保持
注：“＋”表示有，“－”表示无。
(1)根据以上结果推测，对维持红细胞形态起重要作用的蛋白质是_________________________。
(2)构成红细胞细胞膜的基本支架是　　　 　　。涨破的细胞又能重新封闭，原因是_____________________________________________________________________________________（从膜的组成成分的角度分析）。
(3)选用哺乳动物成熟红细胞来研究细胞膜的原因是____________________________________________________________________________。
血影蛋白、肌动蛋白
磷脂双分子层
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，使得细胞膜具有流动性
哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和各种细胞器，获取的膜成分单一，只有细胞膜
(4)蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中，如镶在表面、部分或全部嵌入、贯穿。为了检测膜蛋白在膜上的分布位置，科学家将细胞分为三组，设计如下实验，如图1所示。
甲组：不作处理；
乙组：用胰蛋白酶处理完整的细胞，此时胰蛋白酶不能透过细胞膜进入细胞；
丙组：先提高细胞膜的通透性，再用胰蛋白酶处理完整细胞，此时胰蛋白酶能进入细胞。分别提取和分离三组的膜蛋白，电泳结果如图2所示。
注：控制消化处理的时间，使胰蛋白酶不能消化位于磷脂内部的蛋白质部分；电泳能测定蛋白质分子量的大小，蛋白质越小，迁移越快，反之则慢。
已知水通道蛋白贯穿磷脂双分子层，根据实验结果推测，1～5号蛋白质中，如果有跨膜的水通道蛋白，最可能是　　　（填编号），镶在膜内侧表面的蛋白质是　　　（填编号）。
5
1和2
【解析】(4)乙组处理会分解膜外侧蛋白，丙组会分解膜外和膜内的蛋白。水通道蛋白贯穿磷脂双分子层，推测很有可能在乙组处理下水通道蛋白变小，丙组处理后更小，所以5最有可能。镶在膜内侧表面的蛋白在乙组实验中不会被消化，电泳条带应与甲组相同，但在丙组实验中会被完全消化，不出现电泳条带，所以应为蛋白1和2。