必修1 第2单元 第1讲 第一课时 细胞膜与细胞核（课件）-【新高考方案】2025版高考生物Ⅰ一轮总复习

细胞的基本结构与物质 的输入和输出 第二单元　 1 细胞的基本结构 第1讲 学习目标 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；　 3.阐明细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传递等生命活动；　 4.举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动。 建构知识体系 细胞膜与细胞核 第一课时 目录 主题研习（一） 主题研习（二） 细胞膜的组成、结构和功能 课时跟踪检测 细胞核的结构和功能 主题研习（一）细胞膜的组成、结构和功能 （深化·提能型） (一)细胞膜的功能 1．细胞膜的三大功能 (1)将细胞与外界环境分隔开 细胞膜是“系统边界”，保障细胞 内部环境的相对稳定。 [微提醒]　任何细胞的边界都是细胞膜；植物细胞壁有全透性，不能控制物质进出细胞，不能作为细胞的边界。 (2)控制物质进出细胞 普遍性 ①细胞需要的___________可进入细胞 ②抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外 ③细胞产生的废物被排到细胞外 相对性 对细胞有害的物质有可能进入细胞 说明：该功能体现了细胞膜的___________ 营养物质 选择透过性 (3)进行细胞间的信息交流 化学物质 通道 2．细胞膜的功能特性 内容 具有___________性 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 原因 _____________________不同 应用 用台盼蓝染色法判断细胞死活 选择透过 转运蛋白的种类和数量 (二)细胞膜的成分和结构 1．细胞膜成分和 结构的探索历程(连线) 2．细胞膜的组成成分 磷脂 种类与数量 蛋白质 （脂质） 3．细胞膜的结构——流动镶嵌模型 (1)结构模型 糖蛋白 磷脂双分子层 [微提醒]　①糖被是指与细胞膜外表面的蛋白质和脂质结合的糖类分子，它与细胞表面识别和细胞间信息传递等功能有关。②糖类和蛋白质在膜上的分布是不对称的。 (2)结构特点 内容 具有________ 原因 构成膜的______________可以侧向自由移动，大多数_____________可以运动 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 影响因素 温度：一定范围内，温度升高，膜流动性加快 流动性 磷脂分子 蛋白质分子 (一)细胞膜的组成成分 [例1]　哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和细胞器，是研究膜结构和功能常用的材料。将分离的红细胞放入低渗溶液中，水渗入到红细胞内部，红细胞膨胀、破裂，从而释放出血红蛋白，所得到的红细胞膜具有很大的变形性、柔韧性和可塑性，当红细胞的内容物渗漏之后，细胞膜可以重新封闭起来形成红细胞血影，其部分结构如图所示(A～G代表不同的蛋白质)。 (1)红细胞膜上有多种蛋白质，其中B蛋白与多糖结合，主要与细胞膜的__________功能有关。A和G蛋白均与跨膜运输有关，G蛋白具有的功能是__________________________。 (2)研究人员用不同的试剂分别处理红细胞血影，结果如表，由表中结果推测，对维持红细胞血影的形状起重要作用的蛋白质是______(填字母)。 注：“＋”表示有，“－”表示无。 [解析]　(1)膜上B蛋白与多糖结合形成糖蛋白，糖蛋白具有识别作用，与细胞膜的信息交流功能密切相关；由题图可知，G是钠钾泵，其具有催化ATP水解和运输离子的功能。 (2)由表格信息可知，无蛋白质E、F时，红细胞血影的形状变得不规则，有蛋白质E、F时，红细胞血影形状可以保持，因此对维持红细胞血影的形状起重要作用的蛋白质是E、F。 [答案]　(1)信息交流　催化功能和物质运输功能　(2)E、F 1．常考的3种“膜蛋白”及其功能 (1)膜转运蛋白 膜上用于跨膜运输的蛋白质，协助扩散需载体蛋白和通道蛋白(如离子通道蛋白、水通道蛋白等)，主动运输需载体蛋白(如钠钾泵等)。 |认|知|生|成| (2)具有催化作用的酶 如需氧细菌的细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)。 (3)识别蛋白 大部分信号分子(如细胞因子、神经递质)的受体蛋白——糖蛋白；用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精子与卵细胞的识别等)。 2．细胞膜成分的检测方法 细胞膜成分 检测试剂(方法) 结果 结论 脂质 脂溶剂处理 细胞膜被溶解 细胞膜中含有脂质 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 发生紫色反应 细胞膜中含有蛋白质 蛋白酶处理 细胞膜被破坏 糖类 斐林试剂，水浴加热 出现砖红色沉淀 细胞膜中含有还原糖 (二)细胞膜的结构及其流动性 |情|境|探|究| 1．1959年，罗伯特森利用电子显微镜拍摄到了细胞膜的图像为暗—亮—暗的三层结构，提出了蛋白质—脂质—蛋白质的静态膜结构模型(三明治模型)。该模型认为磷脂双分子层构成膜的基本支架，蛋白质分布在细胞膜的两侧，膜结构是静止的、不变的。 下图为某学者在流动镶嵌模型基础上提出的脂筏模型，脂筏是生物膜上一种相对稳定、分子排列较紧密、流动性较低的结构，由糖类(图中黑色圆点表示)、磷脂和胆固醇以及特殊蛋白质(如某些跨膜蛋白质、酶等)组成，其面积可能占膜表面积的一半以上。脂筏独特的结构赋予它特殊的生物学功能。脂筏可以参与蛋白质和胆固醇在细胞中的运转，在胞吞和胞吐等物质运输过程中起着重要的作用，此外，脂筏还与细胞识别、细胞凋亡等生理过程有一定的关系。 (1)用电子显微镜测定细胞膜的厚度为7～8 nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，而按照“三明治”模型，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20 nm。根据电镜照片和膜厚度的证据，推测蛋白质在膜中的分布是________________________________________________。 (2)脂筏参与的生理活动体现了细胞膜的_________________功能。 (3)根据上面的相关信息判断，下列叙述错误的是(　 ) A．图中糖类与蛋白质结合形成糖蛋白，糖蛋白与细胞表面的识别、细胞间的信息传递有关 B．在流动镶嵌模型的基础上，膜局部会组成有序的、流动性较低的脂筏，这样执行特定功能更高效 C．B侧有糖蛋白，可以判断B侧位于细胞外侧 D．脂筏模型表明流动性较低的脂质分子在膜上的分布是均匀的 答案：(1)蛋白质以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中　(2)控制物质进出、信息交流　(3)D 2．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_________________________________________________________。 (3)最终恢复的荧光强度比初始强度低，分析其原因可能是___________________________________________________________。 答案：(1)细胞膜具有一定的流动性，被漂白区域内、外分子相互运动的结果　(2)细胞膜的流动性加快，胆固醇具有抑制细胞膜运动的功能　(3)荧光强度会自主下降或某些分子处于相对静止状态 (三)细胞膜功能及其特性的探究实验 1．细胞膜功能的探究 (1)控制物质进出细胞功能的验证 ①染色剂进入实验 ②色素透出实验 (2)识别功能的验证 2．细胞膜功能特性——选择透过性的验证 [例2]　油菜种子细胞内含有荧光物质，死亡种子的荧光物质会渗透到细胞外，可以在紫外光下发出强烈的荧光。某实验小组使用“纸上荧光法”比较甲、乙两个油菜品种的种子活力。 实验思路：取甲、乙品种种子各30粒浸泡2小时，以3～5 mm间隔整齐地排列在湿润的滤纸上，放置1小时后取走种子，将滤纸阴干后在紫外光下检测并统计每组滤纸上的荧光圈的数目。 统计结果：甲品种滤纸上有3个荧光圈、乙品种滤纸上有6个荧光圈。请回答以下问题： (1)活种子的细胞膜具有______________________功能，荧光物质无法渗出细胞，因此无法检测到荧光。结果分析认为 ________种子的发芽潜力高。 (2)实验中需使用湿润的滤纸而不是加水没过滤纸，是由于水分过多会导致 ____________________，从而影响对检测指标的观测。 [解析]　(1)活种子的细胞膜具有控制物质进出细胞功能，因此无法检测到荧光。实验结果是甲品种滤纸上有3个荧光圈、乙品种滤纸上有6个荧光圈，说明甲品种的种子活力强，发芽潜力高。 (2)实验中需使用湿润的滤纸而不是加水没过滤纸，是由于水分过多会导致荧光物质流散彼此影响，从而影响对检测指标的观测。 题点(一)　细胞膜的功能 1．(2024·泰安统考)科学家揭示出电压控制的钾通道，这些通道是负责K＋进出细胞的看门蛋白质，这一成果从另一侧面直接证明了细胞膜具有(　 ) A．把细胞与外界隔开的功能 B．控制物质进出细胞的功能 C．进行细胞间的信息交流的功能 D．控制细胞与外界环境进行能量转化 √ 解析：根据题意可知，钾通道是负责K＋进出细胞的看门蛋白质，这一成果从另一侧面证明了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。 2．(2024·龙岩一模)胞间连丝是贯穿两个相邻细胞细胞壁的圆柱形细胞质通道。高等植物大多数相邻的细胞间能形成胞间连丝。初生胞间连丝是在形成细胞板时因内质网膜的插入而形成的；次生胞间连丝是由一些水解酶的作用使完整的细胞壁穿孔而形成的(如图)。下列叙述错误的是(　 ) A．胞间连丝使相邻细胞的生物膜形成了结构上的联系 B．体细胞的初生胞间连丝构成细胞骨架并参与细胞的能量转化 C．细胞膜是动物细胞、植物细胞和原核生物的边界 D．胞间连丝有利于相邻细胞间的物质交换和信息交流 √ 解析：初生胞间连丝是在形成细胞板时因内质网膜的插入而形成的，胞间连丝使相邻细胞的生物膜形成了结构上的联系，A正确； 细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，初生胞间连丝不参与构成细胞骨架，B错误； 细胞壁不能控制物质的进出，因此细胞膜才是植物细胞和原核生物的边界，C正确；胞间连丝是相邻细胞间形成的通道，有利于相邻细胞间的物质交换和信息交流，D正确。 题点(二)　细胞膜的组成成分 3．(2023·海南高考)不同细胞的几种生物膜主要成分的相对含量见表。下列有关叙述错误的是(　 ) 　　生物膜   膜主要成分　　 红细胞 质膜 神经鞘 细胞质膜 高尔 基体膜 内质 网膜 线粒体 内膜 蛋白质/% 49 18 64 62 78 脂质/% 43 79 26 28 22 糖类/% 8 3 10 10 少 A．蛋白质和脂质是生物膜不可或缺的成分，二者的运动构成膜的流动性 B．高尔基体和内质网之间的信息交流与二者膜上的糖类有关 C．哺乳动物红细胞的质膜与高尔基体膜之间具有膜融合现象 D．表内所列的生物膜中，线粒体内膜的功能最复杂，神经鞘细胞质膜的功能最简单 √ 解析：生物膜的组成成分相似，主要由脂质和蛋白质组成，磷脂双分子层构成膜的基本支架，这个支架是可以流动的，大多数蛋白质也是可以流动的，因此蛋白质和脂质的运动构成膜的流动性，A正确； 糖蛋白与细胞识别作用有密切关系，因此高尔基体和内质网之间的信息交流与二者膜上的糖类有关，B正确； 哺乳动物未成熟的红细胞的高尔基体膜不与质膜接触，不会发生膜融合，而哺乳动物成熟的红细胞没有高尔基体，C错误； 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，由表格数据可知，线粒体内膜的蛋白质含量最高，其功能最复杂，神经鞘细胞质膜的蛋白质含量最少，其功能最简单，D正确。 4．(2024·合肥模拟)细胞膜成分的非对称分布是细胞生理反应(如细胞分泌)的基础。研究发现细胞膜中磷脂分子非对称分布的机理：磷脂转运酶在 ATP 水解的驱动下，将不同头部基团的磷脂分子从细胞膜外侧转运至内侧，从而调控和维持细胞膜的非对称性。Dnf1(一种磷脂转运酶)感知其转运底物磷脂酰胆碱在细胞膜内侧的比例降低时，自发地发生构象变化，提高活性以满足需要。下列有关说法错误的是(　 ) A．磷脂酰胆碱是细胞膜中的一种磷脂分子 B．磷脂转运酶运输磷脂分子需要消耗能量 C．不同磷脂在细胞膜中的比例会改变 Dnf1的活性 D．细胞膜内侧的磷脂酰胆碱含量很低 √ 解析：磷脂转运酶的底物为磷脂分子，故磷脂酰胆碱是细胞膜中的一种磷脂分子，A正确； 磷脂转运酶在ATP水解的驱动下，将不同头部基团的磷脂分子从细胞膜外侧转运至内侧，故磷脂转运酶运输磷脂分子需要消耗能量，B正确； Dnf1感知其转运底物磷脂酰胆碱在细胞膜内侧的比例降低时，自发地发生构象变化，提高活性以满足需要，可知不同磷脂在细胞膜中的比例会改变Dnf1的活性，C正确； 据题干信息无法确定细胞膜内侧的磷脂酰胆碱含量的高低，D错误。 题点(三)　细胞膜的结构及其特点 5．(2024·济南一模)在分别用红色荧光和绿色荧光标记的人、小鼠细胞融合实验中，当两种荧光分布均匀后继续观察，会发现荧光重新排布，聚集在细胞表面的某些部位(成斑现象)。在细胞中加入阻断细胞骨架形成的药物细胞松弛素，膜蛋白流动性大大增加。下列叙述错误的是(　 ) A．降低实验温度，红色荧光和绿色荧光混合均匀所用的时间可能会延长 B．在细胞中加入呼吸抑制剂会影响某些膜蛋白的流动性 C．成斑现象进一步证明了膜蛋白的流动性 D．膜蛋白与细胞内细胞骨架结合导致流动性增强 √ 解析：由于温度会影响分子的运动，所以降低实验温度，蛋白质运动变慢，红色荧光和绿色荧光混合均匀所需时间可能会延长，A正确； 由于某些膜蛋白参与物质的主动运输、胞吞、胞吐，这些过程都需要消耗细胞呼吸提供的能量。所以细胞中加入呼吸抑制剂会影响某些膜蛋白的流动性，B正确； 两种荧光分布均匀后再观察，会发现荧光重新排布，聚集在细胞表面的某些部位(成斑现象)，这进一步说明了膜蛋白是可以运动的，具有流动性，C正确； 由题意可知，细胞中加入阻断细胞骨架形成的药物细胞松弛素，膜蛋白流动性大大增加。所以膜蛋白与细胞骨架结合会导致膜蛋白流动性降低，D错误。 　[反思·收获] 从三个角度理解细胞膜结构与功能的统一性 主题研习（二）细胞核的结构和功能 （基础·自学型） (一)细胞核的功能及功能探究 1．功能：细胞核是___________，是______________的控制中心。 2．功能探究 (1)黑白美西螈核移植实验 ①实验过程 遗传信息库 细胞代谢和遗传 ②实验结论：_______________________________。证明细胞核是遗传的控制中心。 (2)蝾螈受精卵横缢实验 ①实验过程 美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制 ②实验结论：_____________________________________。证明细胞核是代谢的控制中心。 (3)变形虫切割实验 ①实验过程 蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制 ②实验结论：____________________________________________ ____________________。证明细胞核是代谢的控制中心。 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 (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：___________________________________。证明细胞核是遗传的控制中心。 伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的 (二)细胞核的结构与真核细胞的结构模型 1．细胞核的结构模式图 RNA DNA、蛋白质 物质交换 和信息交流 2．尝试制作真核细胞的三维结构模型 (1)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)模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、______模型等。 数学 (1)(2023·湖南卷)核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关。 ( ) (2)(2021·河北卷)细胞质中的RNA均在细胞核合成，经核孔输出。 ( ) (3)细胞核是遗传信息转录和翻译的场所。 ( ) (4)细胞的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道。 ( ) (5)以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，属于物理模型。( ) [微点判断] √ × × √ √ 题点(一)　细胞核的功能及实验探究 1．伞藻是一种单细胞绿藻，由伞帽、伞柄和假根三部分构成，细胞核在假根内。科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做嫁接和核移植实验，如图所示。下列相关叙述正确的是(　 ) A．图1中①②的帽形因伞柄嫁接实验而改变 B．图1实验说明生物体形态结构的建成主要与细胞核有关 C．图1中①与图2中③的帽形相同，都是伞形帽 D．图2中移去细胞核的甲伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止 √ 解析：图1说明伞藻的帽形与嫁接哪种伞柄无直接关系，而与假根有关，故图1中①②的帽形不会因伞柄嫁接实验而改变，①还是菊花形帽，②还是伞形帽，A错误； 图1实验只能说明伞帽的形状与伞藻的假根有关，假根中除细胞核外还含有细胞质部分，B错误； 图2中③与图1中①的帽形相同，都是菊花形帽，C错误； 细胞核与细胞质是相互依存的关系，图2中移去细胞核的甲伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止，D正确。 题点(二)　细胞核的结构 2．(2024·珠海月考)如图为细胞核结构模式图， 下列叙述正确的是(　 ) A．④可用二苯胺试剂进行染色 B．①②在有丝分裂的前期、后期变化相同 C．②④部位均能发生A—U、G—C配对 D．浆细胞中，DNA聚合酶可通过⑤进入细胞核 √ 解析：④为染色质，二苯胺试剂不能对染色质进行染色，应用碱性染料对染色质进行染色，A错误； ①为核膜，②为核仁，两者在分裂前期解体、末期重建，在后期不存在结构①②，B错误； ②(核仁)与rRNA的形成有关，④(染色质)上的DNA可转录形成mRNA和tRNA，故②④部位均能发生A—U、G—C配对，C正确； 浆细胞是高度分化的细胞，DNA不再进行复制，故不需要DNA聚合酶，D错误。 3．(2024·泰安二模)在细胞增殖时细胞核发生 消失与重建。重建时，膜小泡聚集在单个染色体周围， 形成核膜小泡，最终融合形成新的细胞核，过程 如图所示。下列说法错误的是(　 ) A．核膜小泡中的每条染色体上均含有两个DNA分子 B．核膜小泡形成完整细胞核与生物膜的流动性密切相关 C．核膜是双层膜，把核内物质与细胞质分开 D．重建后的细胞核中，染色质是行使遗传功能的结构 √ 解析：核膜重建时，处于分裂末期，膜小泡聚集在单个染色体周围，形成核膜小泡，最终融合形成新的细胞核，此时每条染色体上均含有1个DNA分子，A错误。 走出对细胞核结构与功能认识的五个误区 (1)误认为物质进出细胞核都要通过核孔。 指正：①核孔主要是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道。②小分子物质可通过核膜进出细胞核。 (2)误认为所有物质都能通过核孔。 指正：核孔是由多种蛋白质构成的复合结构，有明显的选择性，如DNA不能通过核孔进入细胞质。 (3)误认为核孔的数量和核仁大小是固定的。 指正：核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢强度有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数量多，核仁较大。 (4)误认为细胞核是代谢中心。 指正：细胞核是代谢的控制中心，而不是代谢中心，代谢中心为细胞质基质。 (5)误认为核仁是遗传物质的储存场所。 指正：核仁与核糖体的形成有关。细胞核中的遗传物质分布在染色体(质)上。   |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修1 P42“思考讨论”素材挖掘)从1895年欧文顿实验发现细胞膜由脂质组成开始，到1935年丹尼利和戴维森通过研究细胞膜的张力，推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质，科学家们对细胞膜的成分进行了长达40年的探索过程。下列有关细胞膜成分的说法错误的是(　 ) A．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量糖类 B．一般来说，功能越复杂的细胞膜，其蛋白质种类和含量越多 C．提取动物细胞中磷脂分子，在空气—水界面上铺成单分子层，其面积恰为细胞表面积的2倍 D．探索膜成分的实验，相比使用植物细胞作实验材料，动物细胞的优势是没有细胞壁 √ 解析：除了哺乳动物成熟的红细胞外，大多数动物细胞有细胞膜、核膜和细胞器膜，所以将其磷脂成分全部提取出来，并将其在空气—水界面上铺成单分子层，会测得单分子层的表面积比细胞膜表面积的两倍还要大，C错误。 2．(必修1 P46“拓展应用T2”改编)研究人员在脂质体外包裹上聚乙二醇保护层，并镶嵌上抗体，制造出一种能定向运送药物的“隐形脂质体”。这种“脂质体”已在癌症治疗中得到应用。下列分析不正确的是(　 ) A．脂质体表面不具备可供白细胞识别的糖蛋白，能避免被白细胞识别和清除 B．脂质体膜上的抗体能特异性识别癌细胞，从而将药物定向运送到癌细胞 C．脂质体的“膜”结构与细胞膜均以磷脂双分子层作为基本支架 D．图中脂质体所运载的药物B为水溶性药物 √ 解析：糖蛋白与细胞的识别有关，“隐形脂质体”在运送药物的过程中，能避免被白细胞识别和清除，原因可能是脂质体表面不具备可供白细胞识别的糖蛋白，A正确； 脂质体膜上镶嵌的抗体能够特异性识别癌细胞，将药物定向运送到癌细胞，从而杀死癌细胞，B正确； 脂质体的“膜”结构与细胞膜均以磷脂双分子层作为基本支架，C正确； 磷脂分子的头部具有亲水性，尾部具有疏水性，药物B接近磷脂分子的尾部，为脂溶性药物，D错误。 (二)科学思维“融会通” 3．(必修1 P41“图3-2”分析应用)如图是细胞间的三种信息交流方式，据图分析： (1)图中物质或结构的名称：①___________________；②_____；③_________。 与膜结合的信号分子 受体 胞间连丝 (2)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图中的哪种方式？ 提示：分别属于图C、图A、图B。 (3)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构吗？并说明理由。 提示：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。 (4)受体和信号分子的结合有无特异性？信号的识别场所是否一定位于细胞膜上？ 提示：有特异性。信号的识别场所不一定位于细胞膜上，与受体的分布有关，一部分信息分子(如蛋白质类激素、神经递质等)的受体在细胞膜上，有些小分子物质(如性激素)的受体在细胞内部。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2024·济南一模)在动物组织中存在间隙连接，间隙连接通过相邻细胞膜上的两个连接子对接，如图所示。间隙连接中心有允许相对分子质量小于1 000的离子、氨基酸、信号分子等物质通过的孔道。若细胞内pH降低，其通透性下降；若连接子蛋白磷酸化，其通透性增强。下列叙述错误的是(　 ) A．连接子蛋白贯穿2层磷脂分子 B．间隙连接的存在能增强细胞与外界环境的物质交换 C．细胞可通过调节连接子蛋白的空间结构来调节间隙连接的通透性 D．间隙连接与高等植物的胞间连丝均具有细胞间信息交流的作用 解析：间隙连接通过相邻细胞膜上的两个连接子对接，间隙连接中心有允许物质通过的孔道，因此连接子蛋白贯穿2层磷脂分子，且间隙连接的存在能增强细胞间的物质交换，A正确， √ B错误；若细胞内pH降低，其通透性下降，若连接子蛋白磷酸化，其通透性增强，由此可知细胞可通过调节连接子蛋白的空间结构来调节间隙连接的通透性，C正确； 间隙连接中心有允许信号分子等物质通过的孔道，由此可知，间隙连接与高等植物的胞间连丝均具有细胞间信息交流的作用，D正确。 2．(2024·济宁期末)在光镜下看到的核仁为均匀的球体，在电镜下核仁的超微结构是由三种基本结构组分组成的，即纤维中心、致密纤维组分和颗粒组分。纤维中心是包括在颗粒组分内部一个或几个低电子密度的圆形结构体，其内部存在DNA；致密纤维组分是核仁超微结构中电子密度最高的部分，由致密的纤维组成，通常看不到颗粒，它们呈环形或半月形包围纤维中心；颗粒组分是核仁的主要结构，由直径15～20 nm的核糖核蛋白颗粒构成，可被蛋白酶和RNAase消化，间期核中核仁的大小差异主要是由颗粒组分数量的差异造成的。下列说法正确的是(　 ) A．核仁是细胞核中储存DNA的主要结构 B．致密纤维组分存在mRNA的前体 C．核糖体的大小亚基是在核仁中合成的 D．核糖核蛋白颗粒可能是正在加工、成熟的核糖体亚单位的前体 解析：染色体是细胞核中储存DNA的主要结构，A错误； 致密纤维组分是核仁超微结构中电子密度最高的部分，由致密的纤维组成，其中不存在mRNA的前体，B错误； √ 核仁中转录形成rRNA，然后形成的rRNA与进入细胞核的蛋白质结合分别形成核糖体的大亚基和小亚基，C错误； 颗粒组分是核仁的主要结构，由蛋白质和核糖核酸组成，其中的核糖核蛋白颗粒可能是正在加工、成熟的核糖体亚单位的前体，D正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 一、选择题 1．细胞是一个统一的整体。下列关于植物细胞的说法，正确的是(　 ) A．细胞膜上和细胞质中蛋白质的氨基酸排列顺序都是由细胞核内的核酸决定 B．细胞膜的控制作用使环境中的有害物质不能进入细胞质和细胞核 C．细胞膜和细胞核中的代谢活动所需的能量全部来自细胞质 D．细胞壁通过识别作用为细胞膜、细胞质和细胞核传递信息 √ 6 7 8 9 10 11 解析：细胞质中也有能够决定蛋白质中氨基酸排列顺序的核酸，如线粒体内的DNA，A错误； 细胞膜控制物质进出的作用具有相对性，环境中的有害物质有可能进入细胞质和细胞核，B错误； 细胞呼吸的场所是细胞质(细胞质基质和线粒体)，所以细胞膜和细胞核中的代谢活动所需的能量全部来自细胞质，C正确； 细胞壁没有识别作用，D错误。 1 2 3 4 5 1 5 6 7 8 9 10 11 2．下列过程中没有涉及细胞膜的流动性的是(　 ) A．质壁分离及复原实验 B．mRNA与游离核糖体的结合 C．吞噬细胞对抗原的摄取 D．精子与卵细胞融合完成受精作用 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：质壁分离及复原实验说明原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，同时也能说明细胞膜具有流动性，A不符合题意； 核糖体没有膜结构，mRNA与游离核糖体的结合与细胞膜的流动性无关，B符合题意； 吞噬细胞对抗原的摄取属于胞吞，该过程依赖于细胞膜的流动性，C不符合题意； 精子与卵细胞的融合依赖于细胞膜的流动性，D不符合题意。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 3．(2024·泰安模拟)下列有关细胞膜的结构和功能的叙述，正确的是(　 ) A．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，膜两侧的结构是对称的 B．动物细胞间的信息交流必须有细胞膜表面的受体蛋白参与 C．胰岛细胞与肝细胞不直接接触，需要借助信息分子进行信息交流 D．精子与卵细胞膜直接接触进行信息传递时，不需要信息分子的参与 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，且膜的外表面有少量糖类，故膜两侧的结构是不对称的，A错误； 细胞间的信息交流可能依赖于细胞膜表面的受体，也可能依赖于细胞内的受体(如性激素是脂质，其受体在细胞内)，B错误； 不直接接触的细胞间进行信息交流需要借助信息分子进行，C正确； 精子与卵细胞膜通过直接接触的方式进行信息交流前，需要两者表面的蛋白质进行特异性识别，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 4．以下关于生物膜蛋白的叙述，正确的是(　 ) A．癌细胞膜表面的抗原蛋白可被免疫系统识别，引起特异性免疫反应 B．线粒体内膜上分布的ATP合成酶，可催化O2与[H]结合 C．酵母菌细胞膜上的载体蛋白种类较多，可转运葡萄糖、酒精等物质 D．胰岛B细胞细胞膜缺乏神经递质受体，因而不能参与神经调节 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：癌细胞膜表面的抗原蛋白可被免疫系统识别，引起特异性免疫反应，A正确； ATP合成酶能催化ATP的合成，不能催化O2与[H]的结合，B错误； 酒精以自由扩散方式排出酵母菌细胞，不需要载体蛋白协助，C错误； 胰岛B细胞可以作为效应器接受下丘脑某个区域的调节，所以其能参与神经调节，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 5．(2024·福州一模)核孔复合物(NPC)结构是细胞核的重要结构，施一公团队解析了来自非洲爪蟾NPC的近原子分辨率结构，取得了突破性进展，通过电镜观察到NPC“附着”并稳定融合在核膜高度弯曲的部分，下列叙述正确的是(　 ) A．附着NPC的核膜为双层膜结构，且可以与内质网膜相联系 B．NPC保证了细胞核与细胞质间蛋白质、RNA等大分子自由进出 C．非洲爪蟾NPC可为细胞质中核糖体上合成蛋白质的过程提供原料 D．哺乳动物成熟红细胞中的NPC数量较少，因此代谢较弱 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：核膜为双层膜结构，且外膜与内质网膜相连，A正确； NPC是蛋白质和RNA等大分子进出细胞核的通道，其控制物质进出具有选择性，而不是自由进出，B错误； NPC是核膜结构，不能为细胞质中核糖体上的翻译过程提供原料，C错误； 哺乳动物成熟红细胞没有细胞核，因此不含NPC，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 6．(2024·汕头一模)科学家利用伞藻进行了如下实验 2 3 4 实验名称 实验操作 实验结果 实验1 伞柄切段 将伞柄 切成三段 上段(靠近伞帽) 培养在相同且适宜的环境中使其再生伞帽 生出较大的伞帽 中段 生出小伞帽 下段(靠近假根) 生出雏形小伞帽 1 5 6 7 8 9 10 11 实验2 伞藻嫁接 将两种伞藻(甲和乙)的伞帽切去   把甲种伞藻的伞柄嫁接到乙种伞藻的假根上 培养在相同且适宜的环境中使其再生伞帽   ？ 把乙种伞藻的伞柄嫁接到甲种伞藻的假根上   ？ 2 3 4 续表 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 下列说法错误的是(　 ) A．实验1的三段伞柄中含有伞帽形态构建的物质且上段含量最多 B．实验1的上段伞柄形成较大的伞帽后通过细胞分裂可以产生更多伞藻 C．实验2中在甲种伞藻的伞柄上长出的伞帽形态可能会介于甲和乙之间 D．实验2中需要反复切去伞帽后才在甲种伞藻的伞柄上长出乙种伞藻的 伞帽 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：实验1中自变量是伞柄切段来源，因变量是生出的伞帽大小。根据表中数据可知，三段伞柄都可以生出伞帽，说明伞柄中含有伞帽形态构建的物质，上段生出较大的伞帽，说明其内该物质含量多，A正确； 细胞分裂可以增加细胞数目，但不可以产生更多的伞藻，B错误； 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 实验2中甲种伞藻的伞柄上长出的伞帽形态可能会介于甲和乙之间，因为甲种伞藻的伞柄中存在伞帽形态构建的物质，乙种伞藻的假根中含有控制伞帽形状的细胞核，C正确； 甲的伞柄中有残留的mRNA，反复切去伞帽后可以消耗原有的mRNA，然后乙种假根中的DNA表达控制乙种伞帽的形成，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 7．(2024·佛山一模)将变形虫培养在含有3H标记的胆碱(一种构成磷脂的成分)的培养基中。一段时间后，将带有放射性标记的细胞核取出，移植到未标记的去核变形虫中，追踪观察一个细胞周期，发现原有的放射性标记平均分配到子细胞的核膜上。下列叙述正确的是(　 ) A．细胞核供体变形虫中含有放射性标记的结构只有细胞核 B．在重组变形虫细胞分裂的中期、后期检测不到放射性 C．在前期核膜解体后，其结构成分磷脂分子也会被分解 D．该实验证明母细胞解体的核膜参与了子细胞的核膜重建 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：3H标记的胆碱是一种构成磷脂的成分，则供体变形虫中细胞中所有的膜结构都有放射性标记，A错误； 虽然细胞分裂前期核膜解体，但是核膜的成分没有消失，所以在重组变形虫细胞分裂的中期、后期能检测到放射性，B错误； 在核膜解体后，其组成成分并没有消失，磷脂分子不会被分解，C错误； 题述实验现象说明母细胞的核膜参与了子细胞核膜的构建，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 8．研究表明多种核仁蛋白会参与rRNA的编辑、端粒DNA序列的修复、调节细胞周期等生命活动过程。核仁蛋白Npm1可以结合中心体，抑制细胞分裂时中心体的复制，Npm1还可以与抑癌基因P53结合，增强P53的转录。下列叙述错误的是(　 ) A．某些核仁蛋白参与核糖体的形成 B．某些核仁蛋白可以延缓细胞衰老 C．核仁蛋白Npm1可以促进细胞有丝分裂 D．核仁蛋白Npm1能够抑制细胞癌变 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：某些核仁蛋白会参与rRNA的编辑，核糖体由rRNA和蛋白质组成，故某些核仁蛋白参与核糖体的形成，A正确； 端粒学说认为端粒DNA序列随着细胞的分裂不断缩短，当端粒长度缩短到一定阈值时，细胞就进入衰老过程，某些核仁蛋白能够修复端粒DNA序列，可以延缓细胞衰老，B正确； 核仁蛋白Npm1能够抑制细胞分裂时中心体的复制，从而抑制细胞有丝分裂，C错误； 核仁蛋白Npm1可以与抑癌基因P53结合，增强P53的转录，产生更多的P53蛋白，阻止细胞不正常的增殖，抑制细胞发生癌变，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 9．(2024·郑州一模)如图是细胞通过胞吐向外分泌 某种物质的过程：细胞接收到胞外信号的刺激后， 分泌小泡与细胞膜融合，将分泌物释放到细胞外。相关描述错误的是(　 ) 2 3 4 √ A．图示膜结构均以磷脂双分子层为基本支架 B．激素和神经递质可作为引起胞吐的信号 C．信号与受体的结合体现了细胞膜进行信息交流的功能 D．图中高尔基体负责分泌物质的合成和加工 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：图示中的膜为生物膜，生物膜均以磷脂双分子层作为基本支架，A正确； 激素和神经递质均可以作用于腺细胞引起腺体的分泌，所以激素和神经递质可作为引起胞吐的信号，B正确； 信号(信息分子)与靶细胞上受体的结合，体现了细胞膜进行信息交流的功能，C正确； 高尔基体主要对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装，核糖体是合成蛋白质的场所，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 二、非选择题 10．低密度脂蛋白(LDL)是一种运载胆固醇进入外周组织细胞的脂蛋白颗粒，在血液中含量长期过高易引起动脉硬化。图1为LDL在细胞内代谢示意图。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 (1)已知LDL表面覆盖有单层磷脂分子，磷脂的尾部朝向________(填“内侧”“外侧”或“均有可能”)，原因是________________。 (2)细胞膜上的LDL受体与LDL结合后，通过________过程将LDL摄入细胞，该过程体现了细胞膜____________________的功能。 (3)LDL受体和溶酶体内的水解酶均为蛋白质，请从蛋白质结构的角度分析两者功能不同的原因_______________________________；这两种蛋白质的加工均需要高尔基体的参与，高尔基体的功能是__________。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 (4)胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，图2为不同温度下胆固醇对人工脂双层膜微黏度(与流动性负相关)影响的曲线。据图2分析胆固醇对膜流动性的作用：____________________________________。 解析：(1)LDL表面覆盖有单层磷脂分子，磷脂分子的头部具有亲水性，尾部具有疏水性。LDL处于血液中，其内部为胆固醇，所以磷脂分子头部朝外，尾部朝向内侧。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 (2)由图1可知，当细胞膜上的LDL受体与LDL结合后，细胞膜内陷形成囊泡，即通过胞吞摄入细胞。该过程中，体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。 (3)LDL受体和溶酶体内的水解酶均为蛋白质，但构成两种蛋白质的氨基酸种类、数目和排列顺序不同，多肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同，导致它们的功能不同。高尔基体的功能是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装并发送。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 (4)由图2可知，含胆固醇的人工膜的流动性增加幅度小于不含胆固醇的人工膜，说明在温度较高时，胆固醇可以降低膜的流动性；在温度较低时，又可以提高膜的流动性。 答案：(1)内侧　LDL内部为胆固醇，与磷脂分子疏水性的尾部紧密结合　(2)胞吞　控制物质进出细胞　(3)两者氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同　对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装并发送　(4)在温度较高时，胆固醇可以降低膜的流动性；在温度较低时，又可以提高膜的流动性(或者胆固醇使细胞膜的流动性在较大温度范围内保持相对稳定的状态) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 11．(2024·北京西城区一模)运动后肌肉的损伤修复对于机体恢复正常的运动能力十分重要，研究发现了不依赖于肌肉干细胞的肌肉损伤修复机制。 (1)骨骼肌细胞呈细长的圆柱状，细胞内往往含有多个细胞核，以实现对骨骼肌细胞的________作用。 (2)在成人骨骼肌中，肌肉干细胞一般处于静止状态。在运动损伤后，肌肉干细胞可以__________为成肌细胞，成肌细胞融合并发育为骨骼肌细胞。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 (3)对成年小鼠进行偏心运动，并对肌细胞进行Hsp27(肌节损伤的标记物)染色，结果如图(箭头所指部位为损伤的肌节，其他发光的结构为细胞核)。 2 3 4 由实验结果推测，肌细胞的损伤修复与细胞核迁移有关，依据是____________________________________________。 1 5 6 7 8 9 10 11 (4)肌细胞的损伤修复需要多种蛋白质参与。在肌细胞损伤修复中，细胞核迁移的作用可能是_______________________________________ ___________________________________________________________。 (5)为验证肌肉损伤通过激活Ca2＋-Cdc42信号通路(已知Ca2＋促进Cdc42表达)引起肌细胞核迁移，请选择实验材料和处理，设计实验方案并预期实验结果，填入表中。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 组别 材料 处理 预期结果 1       2       3       4       2 3 4 材料：Ⅰ.肌细胞　Ⅱ.表达钙报告基因的肌细胞 处理：a.不处理　b．激光损伤肌节　c．注入Cdc42抑制剂　d．局部激活Cdc42 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：(1)细胞核是遗传信息库，是细胞遗传与代谢的控制中心。骨骼肌细胞含有多个细胞核，以实现对骨骼肌细胞的控制作用。 (2)肌肉干细胞可以分裂和分化为成肌细胞，成肌细胞融合并发育为骨骼肌细胞。 (3)题图中箭头所指部位为损伤的肌节，其他发光的结构为细胞核，运动后5小时出现Hsp27(肌节损伤的标记物)，运动后24小时Hsp27减少且细胞核聚集在损伤区域，可推测，肌细胞的损伤修复与细胞核迁移有关。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 (4)肌细胞的损伤修复需要多种蛋白质参与，蛋白质是基因表达的产物，在肌细胞损伤修复中，细胞核迁移的作用可能是更快地为损伤部位提供足够的mRNA，以便于合成修复所需蛋白质。 (5)为验证肌肉损伤通过激活Ca2＋-Cdc42信号通路(已知Ca2＋促进Cdc42表达)引起肌细胞核迁移，应设置对照实验，具体实验方案和预期结果见答案。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 答案：(1)控制　(2)分裂和分化　(3)运动后5小时出现Hsp27，运动后24小时Hsp27减少且细胞核聚集在损伤区域　(4)更快地为损伤部位提供足够的mRNA，以便于合成修复所需蛋白质 (5)答案1： 2 3 4 组别 材料 处理 预期结果 1 Ⅱ a 钙报告基因表达量低 2 Ⅱ b 钙报告基因表达量明显高于第1组 3 Ⅰ a 未出现细胞核聚集 4 Ⅰ d 细胞核逐渐聚集在激活部位 1 5 6 7 8 9 10 11 答案2： 2 3 4 组别 材料 处理 预期结果 1 Ⅱ a 钙报告基因表达量低 2 Ⅱ b 钙报告基因表达量明显高于第1组 3 Ⅰ b 细胞核逐渐聚集在损伤部位 4 Ⅰ bc 损伤部位细胞核数量明显少于第3组 (3)种子萌发后吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NH)和硝态氮(NO)。已知甲品种油菜对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NH和NO的吸收具有偏好性(NH和NO同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。 (3)由于甲品种油菜对两种离子的吸收量不同，且硝酸铵溶液中NH和NO的比例为1∶1，所以用硝酸铵为唯一氮源的营养液培养甲品种油菜，一段时间后，检测营养液中NO和NH的剩余量即可判断甲品种油菜对NH和NO吸收的偏好性。 [答案]　(1)控制物质进出细胞　甲品种　(2)荧光物质流散彼此影响　(3)实验思路：配制以硝酸铵为唯一氮源的营养液，用该营养液培养甲品种油菜，一段时间后，检测营养液中NH和NO剩余量。预期结果和结论：若营养液中NO剩余量小于NH剩余量，则说明甲品种油菜偏好吸收NO；若营养液中NH剩余量小于NO剩余量，则说明甲品种油菜偏好吸收NH。 $$