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

第二单元细胞的基本结构与物质的输入和输出 第1讲　细胞的基本结构 【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 第一课时　细胞膜与细胞核 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。 (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　　　　　　 (3)进行细胞间的信息交流 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 (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 3．细胞膜的结构——流动镶嵌模型 (1)结构模型 [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 [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)。 实验处理 蛋白质种类 处理后红细胞血影的形状 A B C D E F 试剂甲处理后 + + + + - - 变得不规则 试剂乙处理后 - - + + + + 还能保持 注：“＋”表示有，“－”表示无。 |认|知|生|成| 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)。 (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 |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 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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 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。 (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。 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 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．细胞膜是动物细胞的边界，植物细胞和原核生物的边界是不同成分组成的细胞壁 D．胞间连丝有利于相邻细胞间的物质交换和信息交流 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 4．(2024·潍坊模拟)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 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 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 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 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 ②实验结论：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。证明细胞核是代谢的控制中心。 (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。 (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 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。 [微点判断] (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。(　 ) 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 题点(二)　细胞核的结构 2．(2024·石家庄模拟)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 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 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 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 (二)科学思维“融会通” 3．(必修1 P41“图3­2”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　　　　　。 (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？ 　 (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。 　 　 (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？ 　 　 　 |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 2．[多选](2024·肥城模拟)二甲双胍的抗肿瘤效应越来越受到人们的广泛关注。它可通过抑制线粒体的功能而抑制肿瘤细胞的生长，其作用机理如图所示。下列说法正确的是(　 ) A．二甲双胍能降低无活型RagC与激活型RagC的核孔运输量 B．细胞核中无活型RagC转化为激活型RagC需要ATP提供能量 C．激活型RagC活性降低会抑制细胞的生长 D．RagC蛋白复合物调控靶基因的表达与核质之间的信息交流有关 14 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$