2025届高三生物一轮复习课件第4课时 细胞膜与细胞核的结构和功能

第4课时　 细胞膜与细胞核的结构和功能 课标要求 1.概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与其生活环境分隔开，能控制物质进出细胞，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。 考情分析 1.细胞膜的结构和功能 2024·黑吉辽卷，12；2024·安徽卷，4；2024·湖南卷，1；2024·贵州卷，8、15； 2024·浙江1月选考，2；2023·海南卷，3；2022·河北卷，1 2.细胞核的结构和功能 2023·山东卷，1；2023·江苏卷，2； 2022·广东卷，7；2022·海南卷，4 考点一 细胞膜的结构和功能 1.细胞膜(质膜)的功能 （1）将细胞与外界环境分隔开,保障细胞内部环境的相对稳定。 保障细胞内部环境的相对稳定，并成为相对独立的系统。 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞。 细胞膜是系统的边界。 考点一 细胞膜的结构和功能 1.细胞膜(质膜)的功能 （2）控制物质进出。 营养物质 代谢废物 有害物质 有用的物质 分泌物 水、无机盐等 控制物质进出细胞的能力是相对的（一些病毒、病菌）。 体现细胞膜的功能特点：选择透过性（自由扩散、协助扩散和主动运输都有体现）。 磷脂双分子层允许弱极性或无极性分子以及极性小分子穿过，阻止离子和强极性分子通过。 细胞膜上的膜转运蛋白起主要运输作用。 死细胞 活细胞 染色排除法：用台盼蓝染液鉴别动物细胞是否死亡。 煮苋菜汤，汤是红色的。说明只有活细胞的细胞膜才能够有选择性地控制物质进出细胞。 考点一 细胞膜的结构和功能 1.细胞膜(质膜)的功能 （3）进行细胞间的信息交流。 体 液 的 传 送 通过化学物质传递 内分泌细胞 分泌的激素 靶细胞 靶细胞 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 细胞直接接触 细胞间通道传递（如胞间连丝） 胞间的信息交流不一定依赖于细胞膜上的受体。 考点一 细胞膜的结构和功能 2.对细胞膜成分和结构的探索 （1）1895年欧文顿（E.overton）植物细胞实验 结论：膜是由脂质组成的。 考点一 细胞膜的结构和功能 2.对细胞膜成分和结构的探索 （2）20世纪初，科学家从哺乳动物成熟的红细胞中分离出细胞膜发现细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 结论：细胞膜中的脂质主要是磷脂。 考点一 细胞膜的结构和功能 2.对细胞膜成分和结构的探索 （3）1925年，荷兰的戈特和格兰德尔，用丙酮将人红细胞中的脂质提取出来平铺在空气-水界面上形成单分子层，发现单分子层面积=2*红细胞表面积。 结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。 考点一 细胞膜的结构和功能 2.对细胞膜成分和结构的探索 （4）1935年,英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。 结论：组成细胞膜的成分中含有蛋白质。 考点一 细胞膜的结构和功能 2.对细胞膜成分和结构的探索 （5）1959年，罗伯特森通过电镜观察到暗-亮-暗结构。 结论：提出细胞膜为“蛋白质（暗）-脂质（亮）-蛋白质”三层结构的假说。 考点一 细胞膜的结构和功能 2.对细胞膜成分和结构的探索 （6）1970年弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin )人鼠细胞融合实验。 结论：细胞膜上的蛋白质是可以运动的→细胞膜具有一定的流动性。 方法：荧光标记技术； 细胞融合技术。 考点一 细胞膜的结构和功能 2.对细胞膜成分和结构的探索 （7）1972年，辛格和尼科尔森根据新的观察和证据提出流动镶嵌模型。 膜的主要组成成分：______________________________； 膜的基本支架：________________________________________； 蛋白质分子在磷脂双分子层中的分布：_______________________________________ ________________________； 糖类的作用：_____________________________________________________________。 脂质（磷脂）和蛋白质 流动镶嵌模型： 磷脂双分子层（内部疏水，屏障作用） 有的镶在表面、部分或全部嵌入或贯穿于整个磷脂双分子层 蛋白质分子分布不对称，体现膜的不对称性。 与蛋白质和脂类形成糖蛋白、糖脂起到识别和信息传递的作用 流动镶嵌模型： 细胞膜的结构特点：______________________________。 具有一定的流动性 构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动和蛋白质分子大多能运动。 磷脂分子的运动 膜的形变和厚薄变化都可以体现膜的流动性。 磷脂酰胆碱（PC） 磷脂酰乙醇胺（PE） 磷脂分子在细胞膜上的分布不对程 考点一 细胞膜的结构和功能 2.对细胞膜成分和结构的探索 （8）1988年，西蒙斯（Simons）提出细胞膜上胆固醇、鞘磷脂等富集区域形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“脂筏”载着执行特定生物学功能膜蛋白。 细胞膜的脂筏模型示意图 连一连：对细胞膜成分和结构的探索 考点一 细胞膜的结构和功能 3.探究细胞膜的结构及功能特点 （1）探究膜的组成成分有脂质、蛋白质等 探究膜中含脂质 → 脂溶剂和磷脂酶处理膜、透过性实验； 探究膜中含蛋白质 → 双缩脲试剂鉴定、蛋白酶处理。 （2）探究细胞膜控制物质进出的功能 红墨水处理正常种子和煮熟种子，观察胚颜色变化； 台盼蓝染色处理。 考点一 细胞膜的结构和功能 3.探究细胞膜的结构及功能特点 （3）探究膜进行细胞间信息交流的功能 精卵识别结合实验--只有同种动物精卵才结合。 （4）探究膜上磷脂为两层排列 提取磷脂分子，铺在水面上形成单层，对比磷脂分子的面积和细胞膜的面积。 （5）探究膜的流动性 荧光蛋白标记细胞融合实验。 练习： 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。 (1)能在水中结晶的药物和脂溶性药物分别被包裹在何处？ 两类药物的包裹位置不相同的原因是什么？ 提示：甲处、乙处。 两层磷脂分子之间(乙处)是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体内部(甲处)是亲水的，能在水中结晶的药物被稳定地包裹在其中。 练习： (2)若该脂质体能特异性往癌细胞运输抗癌药物，则起定 向作用的是什么？其作用是什么？ (3)脂质体到达靶细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？该过程利用了膜的什么特点？ 提示：抗体。脂质体膜上的抗体能够特异性识别癌细胞，从而将药物定向运送到癌细胞。 提示：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，也可能以胞吞的方式将携带的药物运入细胞。该过程利用了膜的流动性。 练习： 细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要的生理功能。下列图中，可正确表示不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是(　　) D 练习： 研究者用荧光染料对细胞膜上某些分子进行处理，并使细胞膜发出荧光。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(图1)。通过检测该区域荧光强度随时间的变化，绘制得到荧光漂白恢复曲线(图2)。 请分析下列有关问题： (1)漂白区域荧光强度恢复的原因是________________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)若去除细胞膜中的胆固醇发现漂白区域荧光恢复时间缩短，说明 ___________________________________________________________________。 细胞膜具有流动性，被漂白区域内、外分子相互运动 细胞膜的流动性加快，胆固醇具有抑制细胞膜流动的功能 练习： 研究者用荧光染料对细胞膜上某些分子进行处理，并使细胞膜发出荧光。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(图1)。通过检测该区域荧光强度随时间的变化，绘制得到荧光漂白恢复曲线(图2)。 请分析下列有关问题： (3)最终恢复的荧光强度比初始强度低，分析其原因可能是________________________________________________________________________________ 荧光强度会自主下降、荧光分子被激光破坏、某些荧光分子处于相对静止状态等 考点二 细胞核的结构和功能 1.细胞核功能实验探究 （1）美西螈核移植 核移植 卵细胞 去核 胚胎细胞 取核 核移植 胚胎细胞 取核 卵细胞 去核 结论：美西螈肤色的遗传是由细胞核控制的。 实验不严谨，缺少对照。 考点二 细胞核的结构和功能 1.细胞核功能实验探究 （2）蝾螈受精卵横缢实验 有核 有核 无核 不分裂 分裂 开始分裂 蝾螈 受精卵 继续分裂 发育(慢) 发育(快) 结论：细胞分裂、分化受细胞核控制。 该实验有相互对照和自身对照。 考点二 细胞核的结构和功能 1.细胞核功能实验探究 （3）变形虫切割实验 结论：变形虫的摄食、生长、分裂等生命活动受受细胞核控制。 去核后的变形虫仍能生活一段时间的原因： 已合成的mRNA和蛋白质等物质仍发挥作用。 单独的细胞核不能生存的原因： 没有营养物质和能量供应。 考点二 细胞核的结构和功能 1.细胞核功能实验探究 （4）伞藻嫁接与核移植实验 细胞核 嫁接实验 核移植实验 结论：伞藻形态结构的建成受细胞核的控制。 仅靠嫁接实验能否说明伞帽的形成一定是细胞核的作用？ 不能，假根中有少量细胞质也有可能决定了伞帽形状。 考点二 细胞核的结构和功能 1.细胞核功能实验探究 细胞核的功能： 细胞核是遗传信息库； 是细胞代谢和遗传的控制中心。 注意：细胞代谢中心是细胞质基质。 考点二 细胞核的结构和功能 2.细胞核的结构 核孔（实现核质之间频繁的物质交换和信息交流） 核仁（与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关） 核外膜 核内膜 染色质（主要由DNA和蛋白质组成） 核膜（把核内物质和细胞质分开） 通常真核细胞一个细胞一个核，但有些细胞有多个细胞核，如：人的骨骼肌细胞中细胞核多达几百个；高等植物成熟的筛管细胞，哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞没有细胞核。 考点二 细胞核的结构和功能 2.细胞核的结构 核孔复合体 功能：实现细胞核和细胞质物质交换的通道。 核孔复合体是核质交换的双向选择性通道，是一种特殊的跨膜运输的蛋白质复合体。 核孔是蛋白质、RNA等大分子和小分子物质进出细胞核的通道。既介导蛋白质的入核转运，又介导RNA、核糖核蛋白颗粒（RNP）的出核转运； 不是任何物质都能随意进出的，具有高度选择性； 代谢越旺盛的细胞，核仁体积越大，核孔数量越多。 考点二 细胞核的结构和功能 3.模型构建及类型 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的概括性的描述。这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。 类型： 物理模型：以实物或图画形式直观表达认识对象的特征。如：DNA双螺旋结构模型,细胞膜的流动镶嵌模型。物理模型可以是实物和图画形式，但不能是照片。 概念模型：指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型。如：对真核细胞结构共同特征的文字描述、光合作用过程中物质和能量的变化的解释、达尔文的自然选择学说的解释模型等。 数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。如：酶活性受温度（PH值）影响示意图,不同细胞的细胞周期持续时间等。 练习： (多选)(2025·江西宜春高三质检)核膜上有核孔，核孔构造复杂，与核纤层紧密结合，成为核孔复合体(NPC)。心房颤动(房颤)是临床上最常见并且危害严重的心律失常疾病，最新研究表明，其致病机制是核孔复合体的运输障碍。下列叙述正确的是(　　 ) A.核膜为双层膜结构，由四层磷脂分子构成 B.核质之间频繁的物质交换和信息交流与NPC功能息息相关 C.心房颤动可能是部分mRNA通过NPC输出细胞核障碍而引起 D.由NPC参与构成的细胞核是细胞遗传和代谢活动的中心 ABC 练习：亲核蛋白是指在细胞质内合成后，进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。科学家将放射性同位素标记的A蛋白注射到某细胞的细胞质中，一段时间后，放射自显影检测，放射性同位素出现在细胞核中(如下图所示)。研究发现，亲核蛋白一般都含有核定位序列(NLS)，NLS保证了整个蛋白质能够通过核孔转运到细胞核内。 请利用放射性同位素标记的方法，设计实验确定A蛋白的NLS是位于其头部还是尾部。 实验思路：_______________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ______________________________________________。 将放射性同位素标记的A蛋白的头部注射到细胞质中，标记为甲组；将放射性同位素标记的A蛋白的尾部注射到细胞质中，标记为乙组；一段时间后检测甲、乙两组细胞中放射性出现的部位 $$