2025届高三生物一轮复习知识清单第5讲细胞膜和细胞核

第5讲 细胞膜和细胞核 考点一　细胞膜（生命系统的边界是细胞膜，也叫质膜） 1、细胞膜的功能。 （1）将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定； （2）控制物质进出细胞： ①一般来说，细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞；细胞不需要的物质不容易进入细胞； ②细胞膜的控制作用是相对的； ③常见的方式有三种：被动运输（包括自由扩散和协助扩散）；主动运输；胞吞、胞吐； （3）进行细胞间的信息交流： ①生物体各细胞间的功能是协调的，这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流； ②常见的细胞间信息交流方式有三种： A、 化学物质传递（如：激素、神经递质等）； B、通道传递（如：胞间连丝等）； C、接触传递（如：精卵结合、靶细胞与细胞毒性T细胞接触）； ③生命系统信息传递的三类主体 2、 细胞膜的制备 离心 (1)原理：细胞吸水涨破获得细胞膜 (2)选材：人和哺乳动物的成熟的红细胞（原因：无核膜和众多的细胞器膜，无细胞壁，细胞容易吸水胀破） 3、 细胞膜的成分 (1)脂质：约50%，主要是磷脂（构成生物膜的基本支架，磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）），动物细胞膜还有胆固醇； （2）蛋白质：约40%，以镶在表面、嵌入、贯穿等三种形式镶嵌在细胞膜的基本支架上。与膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多； （3）糖类：约2%~10%，主要在细胞膜的外侧，与蛋白质（脂质）结合形成糖蛋白（糖脂），体现了生物膜的不对称性。 注意：（1）细胞膜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关。 （2） 判断膜内、外的方法：①根据糖蛋白的分布特点；②根据膜弯曲的方向； (3)不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同：如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中没有。 (4)细胞膜是细胞的边界，因为其具有选择透过性；细胞壁是全透性的，不能作为细胞的边界。 (5)细胞膜的结构特性是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性。 4、对细胞膜成分和结构的探索历程 实例(实验) 结论(假说) 将膜分离提纯，并进行化学分析 膜的成分有磷脂和胆固醇 脂溶性物质更易通过细胞膜 膜是由脂质组成的 电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构 生物膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的 红细胞膜中脂质铺成单分子层后是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的脂质分子排列为连续两层 细胞膜表面张力低于油水界面的表面张力 膜中含有蛋白质 人鼠细胞融合实验 细胞膜具有流动性 1972年，辛格和尼科尔森不断观察及实验数据分析 提出生物膜的流动镶嵌模型 5、流动镶嵌模型的基本内容。 (1) 结构模型。 磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性。蛋白质分子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，有的贯穿整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以运动的。 (2)特点。 （3） 细胞膜的结构特点、功能特性及相互关系 (1)流动性和选择透过性的关系 区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。 联系：流动性是选择透过性的基础，膜只有具有流动性，才能实现选择透过性。 (2)流动性原理——构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是可以流动的；选择透过性原理——膜上载体蛋白的种类和数量。 (3)流动性的实例:略 选择透过性的实例：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； （4）影响因素： A、一定的流动性的影响因素：温度(在一定范围内，温度越高，细胞膜的流动性越大) B、选择透过性的影响因素：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； 6、细胞壁 7、与细胞膜相关的实验设计。 （1）细胞膜成分、结构、功能相关的实验设计 项目 设计思路 细胞膜磷脂双分子层的鉴定 提取细胞膜结构中的磷脂分子，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 细胞膜流动性的鉴定 取A、B两种动物细胞，分别用红、绿色荧光染料标记两种动物细胞膜上的蛋白质，进行融合实验，观察在细胞融合过程中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，观察精子和卵细胞结合情况 细胞膜控制物质进出细胞探究 可利用有颜色的植物组织，将其放入无色溶液中，然后用高温、强酸或强碱处理，观察处理前后溶液颜色是否发生变化 具体操作： ①细胞膜磷脂双分子层的鉴定。 将哺乳动物成熟红细胞膜结构中的磷脂分子提取出来,铺在空气—水界面上,测得磷脂占有面积是红细胞膜面积的两倍,则可说明细胞膜中磷脂分子为双层。 ②细胞膜识别作用探究 将大量同种生物和亲缘关系较远的精子和卵细胞混合在一起,发现只有同种生物的精子和卵细胞才能结合,则说明细胞膜具有识别作用。 ③细胞膜流动性的鉴定。 A、方法：荧光标记法。 B、现象：采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞表面的蛋白质分子，做如图实验。 C、结论：人、鼠细胞膜蛋白最终均匀分布，说明细胞膜具有一定的流动性。 ④控制物质进出功能的验证。 例1：生物膜系统在细胞生命活动中作用极为重要。为研究生物膜的特点,科学家进行了大量的研究,回答下列问题: (1)研究者用荧光染料对细胞膜上的蛋白质进行处理,使膜发出荧光。再用高强度激光照射细胞膜的某区域,使其瞬间被“漂白”(即荧光消失),随后该漂白区域荧光逐渐恢复。如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,漂白区域荧光恢复的时间缩短,说明胆固醇对细胞膜中分子的运动具有　　　作用,该实验说明细胞膜具有　　　　特点。  (2)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,科学家设计了以下实验。将细胞分为三组,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(如图1所示)。分别提取、分离三组细胞膜上的蛋白进行电泳,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脂双层内部的蛋白质部分: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)。 根据结果推测,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)。由此说明,细胞膜的结构具有不对称性。  （3）水生动物的卵母细胞在清水中不易涨破,而红细胞在清水中却容易涨破。初步研究发现,红细胞快速吸水与其细胞膜上的CHIP28蛋白有关,请以爪蟾卵母细胞为材料设计实验验证CHIP28蛋白的功能。(简要写出实验思路和预期结果)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 答案　(1)抑制　一定的流动性 (2)1　4和5 (3)实验思路:将水通道蛋白CHIP28插入不含有水通道蛋白的爪蟾卵母细胞的细胞膜上,再将卵母细胞置于清水中,观察爪蟾卵母细胞是否吸水涨破 预期结果:爪蟾卵母细胞快速吸水涨破，可证明红细胞快速吸水浅层细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关； 8、五种常考的“膜蛋白” 1．受体蛋白：接受信号分子(如激素、细胞因子、神经递质等)的糖蛋白。 2．转运蛋白：用于协助扩散和主动运输的蛋白。 3．具催化作用的酶：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在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（改变蛋白质的构象）控制物质通过，如：水通道蛋白，神经细胞膜上的Na+、K+通道蛋白等； 9、长句表达 (1)细胞膜上的受体是否为细胞间信息交流所必需的? 　 不是,如高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流时，不需要细胞膜上的受体。 （2）细胞膜结构模型的探索过程,反映了科学方法——提出假说的作用。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。 (3)虽然细胞膜内部分是疏水的,水分子仍能跨膜运输的原因为：一是水分子极小,可以通过由磷脂分子运动而产生的间隙;二是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。 （4）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:功能越复杂的细胞膜中,蛋白质的种类和数量越多。线粒体内膜中进行着有氧呼吸的第三阶段。 （5）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? 大大超过2倍,因为肝细胞具有多种具膜的细胞器。 （6）鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液,用它染色时,死细胞会被染成蓝色,而活细胞不会着色。这种鉴别动物细胞是否死亡的方法叫作“染色排除法”。 ①为什么活细胞不能被染色,而死细胞能被染色? 台盼蓝染液是细胞不需要的物质,不能通过细胞膜进入细胞,所以活细胞不被染色。而死细胞的细胞膜不具有控制物质进出细胞的功能,所以台盼蓝染液能够进入死细胞内,使其被染色。 ②据此推测,细胞膜作为细胞的边界,应该具有什么功能? 细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。 （7）在小鼠细胞和人细胞融合实验中，若降低温度，细胞完全融合所需要的时间明显延长，请分析原因。 温度会影响分子的运动，进而影响细胞膜的流动性。 例2：如图是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双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。 (1)脂质体表面抗体的作用是什么？可用激素替代吗？ 作为引导物，能特异性与靶器官结合，由于激素也能作用于特定的靶器官或靶细胞，因此也可以用某些激素替代。 (2)为什么两类药物的包裹位置各不相同？ 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，能在水中结晶的药物可稳定地包裹在其中。 (3)请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？ 由于脂质体是由磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会通过胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 考点二　细胞核 1、细胞核的数量和形状 （1）数量：真核细胞绝大多数都有细胞核，每个真核细胞通常只有一个细胞核；但有的也有多个核，有些真核细胞不具有细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞。 （2）形状：常见的为圆球形、卵形； 2、细胞核的结构 名称 特点 功能 核膜和核孔 ①核膜是双层膜，外膜与内质网相连，且有核糖体附着； ②核膜是不连续的，其上有核孔； ③核膜具有选择透过性； ④在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建 ①化学反应的场所，核膜上有酶附着，利于多种化学反应的进行； ②控制物质进出，小分子、离子通过核膜进出，DNA、蛋白质等大分子物质通过核孔进出 核仁 ①折光性强，易与其他结构区分； ②在有丝分裂中周期性地消失和重建 参与rRNA的合成与核糖体的形成 染色质 ①易被碱性染料染成深色； ②主要由DNA和蛋白质组成； ③与染色体的关系：同种物质在细胞不同时期的两种存在状态 是遗传物质的主要载体 注意： (1)在细胞周期中表现为周期性消失与重建的是核膜、核仁，而不是染色体：在细胞周期的分裂前期消失而在分裂末期重建。 (2)核膜、核孔的选择透过性： DNA不能通过核孔进入细胞质，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。此外，物质进出核孔时仍消耗能量。小分子可能通过核孔，也可能通过核膜，但核膜具有选择透过性。 核孔复合体是核质交换的特殊跨膜运输蛋白质复合体，它具有双功能和双向性。双功能表现在两种运输方式：被动运输与主动运输；双向性表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA、RNP(含有RNA的核蛋白)等的出核运输。 (3)核仁、核孔与细胞代谢的关系： 代谢越旺盛的细胞，核仁与核孔的数目越多，核仁的体积越大。如口腔上皮细胞与胰岛B细胞相比，核孔与核仁的数目少，核仁体积小；冬小麦在越冬期间核孔与核仁的数目少。 (4)核仁不是遗传物质的储存场所。核仁参与rRNA的合成及核糖体的形成，细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上。 (5)误认为核孔的数量和核仁大小是固定的。核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢活动的强弱有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大。 (6)染色质和染色体是 同一物质 在细胞不同时期的两种存在状态，前者呈细长丝状，后者呈圆柱状或杆状。 3、细胞核的功能 (1)是遗传物质储存和复制的主要场所，是 遗传信息库 。 (2)是细胞 代谢和遗传 的控制中心。 教材热点拓展： 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小分子有氨基酸、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 (2)②是产生核糖体、mRNA和合成蛋白质的场所吗？不是，②是核仁，与某种RNA的合成和核糖体的形成有关。 (3)蛋白质和RNA等大分子物质通过核孔进出细胞核是需要能量的，具有选择性，跨膜层数为 零。 4、细胞核功能实验探究 (1)黑白美西螈核移植实验。 (2)蝾螈受精卵横缢实验。 (3)变形虫切割实验。 (4)伞藻嫁接与核移植实验。 5、长句表达 (1)伞藻与衣藻、颤藻是一类生物吗? 伞藻、衣藻均属于绿藻类的真核生物,颤藻属于蓝细菌类的原核生物。 （2）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的描述。模型的形式很多,包括物理模型、概念模型、数学模型等。 （3）染色体和染色质的关系：同一物质在细胞不同时期的两种存在状态；（染色体和染色质只是形态不同,而成分完全相同。） （4）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：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； (5)染色体与染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。这两种不同的状态对于细胞的生命活动有什么意义? 染色体呈高度螺旋状态,这种状态有利于在细胞分裂过程中移动并分配到子细胞中去,而染色质处于细丝状,有利于DNA完成复制、转录等生命活动。 （6）模型建构 ①概念：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 的描述。 ②类型： 物理模型 、 概念模型 、数学模型等。 ③举例：DNA双螺旋结构、动植物细胞亚显微结构模式图等是物理模型，种群数量增长的“J”形、“S”形曲线是数学模型，光合作用图解是概念模型。洋葱鳞片叶的表皮细胞的显微照片不是物理模型。 第 4 页 第 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $$