第05讲 细胞膜与细胞核-【备考无忧】备战2025年高考生物一轮复习优质课件

必修一 第5讲 细胞膜与细胞核 第一单元 细胞的分子组成和结构 1 目标要求 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。　 2.阐明遗传信息主要储存在 细胞核中。 2 01 细胞膜的结构与功能 02 细胞核的结构与功能 考点 3 细胞膜的结构与功能 01 4 细胞膜的结构与功能 细胞膜的功能 将细胞与外界环境分隔开 进行细胞间的信息交流 控制物质进出细胞 植物细胞的边界也是细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的。 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 方式 病毒病菌 营养物质 废物 分泌物 控制作用是相对的 细胞膜具有选择透过性 体 现 类型 化学物质传递 通道传递 接触传递 如激素、神经递质、细胞因子 如胞间连丝 如精卵识别、细胞毒性T细胞与靶细胞接触 5 习题巩固 1.分泌的化学物质一定需要血液运输才能到达靶细胞吗？ 不一定 2.信息交流都需要受体参与吗？受体都分布在细胞膜上吗？ 不是，有些小分子物质(如固醇类激素)的受体在细胞内部。 胞间连丝不需要。 6 习题巩固 活细胞的细胞膜可控制物质进出细胞，台盼蓝染料是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。因此活细胞不能被染色，死细胞的细胞膜不能控制物质进出细胞，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。 3.如何用“染色排除法”鉴别死细胞和活细胞？ 7 细胞膜的结构与功能 二、细胞膜成分的探索 科学家 实验方法或现象 实验结论 欧文顿 的物质，容易穿过细胞膜； 的物质， 不容易穿过细胞膜 推测细胞膜是由 组成的 － 利用 的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜， 进行 。 组成细胞膜的脂质有 ，其中 含量最多 溶于脂质 不溶于脂质 脂质 哺乳动物 化学分析 磷脂和胆固醇 磷脂 ①没有细胞壁，能够吸水涨破； ②没有细胞核和众多的细胞器，可获得较为纯净的细胞膜。 相似相溶原理 注意：类、鱼类、两栖类的红细胞是有细胞核的；原核细胞没有核膜和细胞器膜，但是有细胞壁（支原体除外）；这些细胞一般不用来制备细胞膜。 8 磷脂 磷脂 亲水头部 疏水尾部 9 习题巩固 4.如果将磷脂分子置于空气—水界面上、水中和水—苯的混合溶剂中， 磷脂分子将会如何分布？ 水 空气 10 习题巩固 4.如果将磷脂分子置于空气—水界面上、水中和水—苯的混合溶剂中， 磷脂分子将会如何分布？ 脂质体 微团 脂单分子层 11 二、细胞膜成分的探索 戈特 和 格伦德尔 用丙酮从 中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积为红细胞表面积的 倍。 推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的 。 丹尼利和戴维森 细胞的表面张力明显 油－水界面的表面张力。 推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有 。 人的红细胞 2 两层 低于 蛋白质 12 细胞膜的结构与功能 三、细胞膜的成分 成分分析 主要是 ，动物细胞膜还有胆固醇。 与膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 越多。 主要在细胞膜外侧，与蛋白质（脂质）结合形成糖蛋白（糖脂）。 脂质 约50% 蛋白质 约40% 糖类 少量 磷脂 种类和数量 主要存在于动物细胞膜中 判断细胞膜内外的主要依据 细胞膜的组分并不是不可变的，正常细胞癌变后，细胞膜产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，以此可以作为细胞是否癌变的指标。细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。 13 细胞膜成分 鉴定试剂(方法) 结果 磷脂 脂溶剂处理 细胞膜被溶解 磷脂酶处理 细胞膜被破坏 脂溶性物质透过实验 脂溶性物质优先通过 蛋白质 双缩脲试剂 紫色 蛋白酶处理 细胞膜被破坏 二、细胞膜的成分——鉴定方法 14 细胞膜的相关实验设计思路 项目 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，铺在水面上，测得磷脂单分子层占有面积，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，一段时间后，观察两种颜色的荧光物质在细胞膜上的分布情况 细胞膜的选择透过性 取两组材料，一组保持活性，一组丧失活性，观察有色物质台盼蓝或红墨水进出情况 细胞膜的结构与功能 四、细胞膜结构的探索 所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成， 是一种静态的统一结构。 1.1959年，罗伯特森——静态的统一结构 （1）方法 在电子显微镜下观察细胞膜。 （2）现象 细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗的三层结构。 （3）结论 膜上的蛋白质对称地平铺在磷脂的两侧 细胞膜是一种静态的统一结构 16 如果细胞膜是静态的，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、运动等现象都难以解释。 2.20世纪60年代，质疑静态模型 （1）理由 （2）推测 质疑细胞膜是静态的观点，细胞膜应该能够流动。 变形虫摄取草履虫 酵母菌出芽生殖 受精卵卵裂 四、细胞膜结构的探索 1 3.1970年人鼠细胞融合实验 （1）方法 （2）现象 （3）结论 荧光标记法 开始一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。 在37 ℃下经过40 min后两种颜色的荧光均匀分布。 细胞膜具有流动性 细胞融合初期 人鼠杂交细胞 细胞融合 细胞融合 37° 培养40min 人细胞 鼠细胞 红色荧光素标记的抗体 绿色荧光素标记的抗体 荧光标记法是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行分析的方法，常用的荧光蛋白有绿色和红色两种颜色。 四、细胞膜结构的探索 18 1 （1）方法 （2）结论 4.1972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流动镶嵌模型。 四、细胞膜结构的探索 19 1 1970年荧光标记人鼠细胞融合显示细胞膜具有流动性 19世纪末欧文顿推测膜由脂质组成 20世纪初化学分析得知膜主要成分是脂质和蛋白质 1925年证明细胞膜中的磷脂分子是双层的 1959年电镜观察推测细胞膜为三层静态统一结构 探究成分 探究结构 探究结构特点 60年代观察蛋白质在脂质中的不均等分布 1972年提出流动镶嵌模型 四、细胞膜结构的探索 20 1 科学方法——提出假说 细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。 一种假说最终被接受被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。 21 细胞膜的结构与功能 五、流动镶嵌结构模型 1.细胞膜的组成 2.细胞膜的基本支架 3.蛋白质分子存在形态 主要由蛋白质和脂质组成 磷脂双分子层 部分嵌入的蛋白质 贯穿的蛋白质 镶在表面的蛋白质 全部嵌入的蛋白质 体现膜结构的不对称性 22 五、流动镶嵌结构模型 磷脂分子 磷脂双分子层 （基本支架） 蛋白质分子 （以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中） 糖蛋白 糖脂 （识别、信息传递） 糖被 细胞膜外 细胞膜内 这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用 一层生物膜 ＝一层磷脂双分子层 ＝两层磷脂分子 其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，具有屏障作用。 细胞膜上的糖类 23 习题巩固 1.既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？ ①分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙。 ②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。 2.(必修1 P46)由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在 中，脂溶性的药物被包在 之间。 由于脂质体是 构成的，到达细胞后 可能会与细胞的细胞膜发生 ， 也可能会以的 方式进入细胞， 从而使药物在细胞内发挥作用。 双分子层 两层磷脂分子 磷脂双分子层 融合 胞吞 24 细胞膜的结构和功能特点 具有流动性 构成膜的 具有流动性， 大多数 也是可以运动的。 磷脂双分子层 蛋白质分子 质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吐、细胞融合、白细胞的吞噬作用等 温度：一定范围内，温度升高，膜流动性 。 加快 结构特点 内容 原因 实例 影响因素 25 细胞膜的结构和功能特点 具有选择透过性 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。 用台盼蓝染色法判断细胞的死活。 功能特点 内容 表现 原因 应用 载体的种类和数量 遗传性 选择性 决定 26 细胞膜的结构和功能特点 区别 结构特点：具有流动性 功能特点：选择透过性 联系 膜只有具有流动性，才能表现其选择透过性，如果细胞膜中部分蛋白质充当了载体，运输物质进出细胞，只有它是运动的，才能运输物质。 生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础 27 常考的膜蛋白 1.运输作用的转运蛋白； 2.识别作用的糖蛋白； 3.接受信号的受体蛋白（糖蛋白）； 4.具有催化作用的酶。 细胞膜上可存在ATP水解酶（催化ATP水解，用于主动运输等）；又如好养细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶。 2-10% 40% 50% 网络构建 习题巩固 1.脂质体是一种人工膜，是根据磷脂分子可在水中形成稳定磷脂 双分子层的原理制成的，是很多药物的理想载体，其结构示意 图如图所示。其中的胆固醇有比磷脂更长的尾部，可使膜的通 透性降低，对于维持脂质体结构的稳定性有重要作用。 30 习题巩固 （1）能在水中结晶的药物和脂溶性药物分别被包裹在 ， 两类药物的包裹位置不相同的原因是： 甲处、乙处 两层磷脂分子之间是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中； 脂质体内部是水溶液，能在水中结晶的药物能被稳定地包裹在其中 31 习题巩固 （2）若脂质体运送的药物是抗癌药物，则抗体的作用是： 特异性识别癌细胞，从而将药物定向运送到癌细胞。 （3）脂质体到达靶细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？ 脂质体与细胞膜结构相似，到达靶细胞后可能会与细胞膜发生融合，也可能以胞吞方式将携带的药物运入细胞。　 32 2.(2021·浙江6月选考，4改编)细胞膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是（ ） A.磷脂和糖脂分子形成的磷脂双分子层是完全对称的 B.胆固醇贯穿在膜中，有稳定细胞膜结构和催化作用 C.物质进出细胞方式中的被动运输过程与膜蛋白无关 D.有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号 D 习题巩固 糖脂分子只分布在膜外 磷脂尾部与胆固醇一起存在于磷脂双分子层内部 33 选项 膜蛋白的位置、功能 膜蛋白的类型 A 位于突触后膜，识别并结合神经递质 受体 B 位于靶细胞膜，识别并结合激素 载体 C 位于类囊体薄膜，催化ATP合成 酶 D 位于癌细胞膜，引起特异性免疫 抗原 3.(2018·天津，3)生物膜上不同类型的蛋白质行使不同的功能。下表中依据膜蛋白功能，对其类型判断错误的是（ ） B 习题巩固 受体 4.(2022·山东青岛市检测)外泌体是机体内大多数细胞能够分泌的一种微小膜泡，具有脂质双层膜，广泛分布于体液中，可通过其携带的蛋白质、核酸、脂类等物质调节靶细胞的代谢活动，形成了一种全新的细胞间信息传递系统。下列分析错误的是( ) A.外泌体膜蛋白与靶细胞膜蛋白结合，是完成细胞间信息传递的前提 B.外泌体膜可与靶细胞膜直接融合， 释放其所含的蛋白质、核酸、脂类等物质 C.外泌体的功能取决于来源的细胞类型， 分泌量在一定程度上反映出细胞的生理状况 D.来源于肿瘤细胞的外泌体，能通过信息传递抑制肿瘤细胞的迁移与生长 D 习题巩固 会调节靶细胞的代谢活动，不能抑制肿瘤细胞的迁移与生长 细胞核的结构与功能 02 36 细胞核的结构与功能 通常一个核、极少无核、有的多核 1.细胞核的数目 2.细胞核的形状 通常呈球形或卵形 哺乳动物成熟 红细胞(无核) 骨骼肌细胞 （多核） 筛管细胞 (无核) 洋葱表皮细胞 （一个核） 37 细胞核的结构与功能 一、细胞核功能实验探究 取核 胚胎细胞 黑美西螈 白美西螈 核移植 卵细胞 去核 1.美西螈核移植实验 结论： 美西螈的肤色遗传是由 控制的。 细胞核 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去核卵细胞中进行培养作为对照组，增强实验的说服力。 38 2.蝾螈受精卵横缢实验 一、细胞核功能实验探究 无核 分裂 不分裂 开始 分裂 发育（快） 发育（慢） 操作：用头发将蝾螈的受精卵横缢， 并保证一边有核一边无核 操作：将有核一边的一个 细胞核挤到无核的一边 有核 结论：蝾螈的细胞 受细胞核控制。 分裂、分化 3.变形虫切割与核移植实验 切 有核部分 无核部分 能消化，不摄食，无应激性 死亡 死亡 取出核 一段 时间后 正常生活 细胞核 植入 细胞核 去核后的变形虫仍能生活一段时间，原因是 。 思考 已合成的蛋白质仍发挥作用 单独的细胞核不能生存的原因是 。 没有营养物质和能量供应 结论： 变形虫的 等生命活动受细胞核控制。 分裂、生长、再生、对刺激的反应 一、细胞核功能实验探究 4.伞藻嫁接与核移植实验 菊花形 伞形 伞帽 伞柄 假根 （细胞质） （细胞质） （细胞核） 伞藻——单细胞藻类 伞柄嫁接实验 结论： 伞帽的形状与 无关， 与 有关。 伞柄 假根 一、细胞核功能实验探究 核移植实验 伞帽的形状主要与 有关。 细胞核 伞藻核移植实验是对伞藻嫁接实验的补充，可排除假根中其他物质的作用。 【科学方法】对照实验 一般进行某种实验以阐明一定因素对一个对象的影响时，除了实验所要求研究的因素外，其他因素都保持一致，并将结果进行比较，这种实验称为对照实验。如本节研究细胞核的功能时选用有核、无核进行对照实验。 一、细胞核功能实验探究 01 02 04 子代美西螈的肤色是由细胞核控制的 美西螈核移植实验 细胞的分裂、分化由细胞核控制 蝾螈受精卵横缢实验 生物体形态结构的建成主要与细胞核有关 伞藻嫁接与核移植实验 变形虫的分裂、生长、再生、应激性都是由细胞核控制的 变形虫去核及核移植实验 遗传 遗传 代谢 代谢 03 细胞核控制着细胞的代谢和遗传，是细胞的“控制中心”。 一、细胞核功能实验探究 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 细胞核的结构与功能 二、细胞核的结构 44 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 ③外膜与内质网相连， 且附着有核糖体； ①把核内物质与细胞质分开， 具有选择透过性，控制分子 较小的物质进出细胞核 （如葡萄糖、氨基酸、各种离子）； ②不连续，具有核孔； ④核膜、核仁在细胞分裂中 核膜周期性消失和重建。 二、细胞核的结构 1.核膜 双层膜， 主要由蛋白质和脂质组成 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 控制大分子物质进出细胞核，如蛋白质、RNA、部分小分子、水等物质。 代谢旺盛的细胞中，核孔数目较多 二、细胞核的结构 2.核孔 （2）核孔具有选择透过性 （1）功能 消耗能量 DNA、染色质不能通过核孔 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 由多种蛋白质构成的复杂结构。 核孔复合体是核质交换的双向选择性亲水通道，是一种特殊的跨膜运输的蛋白质复合体。 2.核孔 47 既介导蛋白质的入核运输， 又介导RNA等出核运输。 穿过 层膜。 0 2.核孔 （1）选择性 ①离子和水分子等小分子物质可以通过核孔复合体； ②大分子通过自身的核定位信号和核孔复合体上的受体蛋白结合 而实现运输过程，而且核孔对大分子的进入具有选择性。 （2）双向性 48 与rRNA的合成及核糖体的形成有关，蛋白质合成旺盛的细胞中，核糖体数目较多 ，核仁体积越大。 判断：核糖体的形成一定与核仁有关（ ） × 原核生物 折光性强，易辨认。 二、细胞核的结构 3.核仁 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 2.蛋白质合成旺盛，核仁较大。 3.细胞膜上蛋白质含量和种类较多。 4.核质之间物质交换频繁，核孔数量多。 1.自由水含量相对较高。 判断细胞代谢是否旺盛的依据 50 细胞核中能被碱性染料（如龙胆紫、醋酸洋红）染成深色的物质，主要由DNA和蛋白质组成。 二、细胞核的结构 4.染色质 核孔 细胞核 核仁 核膜 染色质 内质网 4.染色质 染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态 染色质 染色体 高度螺旋、缩短变粗 解开螺旋、恢复细长丝状 细胞分裂前的间期 细胞分裂期 细丝状 圆柱状或杆状 52 4.染色质 染色体：有利于细胞分裂使遗传物质均等分配到子细胞。 染色质：有利于遗传信息的复制和表达。 （1）染色体状态下，由于 ，一般不能进行DNA的 等活动，因为此时DNA ，所以这些活动 通常在 进行。 高度螺旋化 复制、转录 无法解旋 分裂前的间期 （2）遗传信息的主要载体—— 遗传物质的主要载体—— （3）（真核生物）DNA分布在： 染色体只分布在： DNA 主要在细胞核，其次线粒体、叶绿体 染色体/染色质 细胞核 53 细胞核的结构与功能 三、细胞是一个统一的整体 1.特点 ①细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧。 ①各组分之间分工合作成为一个统一的整体。 2.地位 细胞既是生物体结构的基本单位， 也是生物体代谢和遗传的基本单位。 54 理解细胞的整体性 ①细胞核与细胞质通过 可以相互沟通； 核孔 ②核膜与 、细胞膜等相互连接构成了细胞 完整的“生物膜系统”。 内质网膜 细胞各部分结构和功能虽不同，但它们是 、 、 地共同完成各项生命活动。 相互联系 分工合作 协调一致 细胞核是遗传物质 和 的场所，是细胞代谢和遗传的 。因此，细胞的整个生命活动主要是由 调控和决定的，使细胞形成一个整体调控系统。 控制中心 储存 复制 DNA 结构上 功能上 调控上 细胞核 核膜 核仁 细胞核是遗传信息库 染色质（体） DNA 遗传信息 细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心 细胞质基质是 细胞代谢的中心 核孔 包括 有 分开 联系 含有 储存 因此 因此 网络构建 模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化和概括性描述。 1.物理模型：以 形式直观地表达认识对象的特征。 实物或图画 如：细胞亚显微结构模式图、DNA双螺旋结构模型、 流动镶嵌模型等 照片不是物理模型 建构模型 2.概念模型：用 突出表达对象的主要特征和联系。 文字或符号 如：光合作用和呼吸作用、血糖平衡、体温调节图解等。 3.数学模型：用来描述一个系统或它的性质的 。 数学形式 如：方程式、关系式、“J”型曲线、表格等 建构模型 1.（2021河北，2，2分）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 习题巩固 线粒体、叶绿体的DNA可以转录形成RNA 59 2.（2020天津，8，4分）完整的核糖体由大、小两个亚基组成。如图为真核细胞核糖体大、小亚基的合成、装配及运输过程示意图，相关叙述正确的是( ) 上图所示过程可发生 在有丝分裂中期 B. 细胞的遗传信息 主要储存于rDNA中 C. 核仁是合成rRNA和 核糖体蛋白的场所 D. 核糖体亚基在细胞核中装配完成后由核孔运出 D 习题巩固 分裂期无细胞核 蛋白质的合成场所必须是核糖体 60 3.（2018课标全国Ⅲ，2，6分）下列有关细胞的结构和生命活动的叙述，错误的是( ) A. 成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量 B. 细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素 C. 两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递 D. 哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆 A 习题巩固 有磷脂 细胞分化不可逆 61 THANKS 作业 完成小本，明天收 62 $$