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版高考生物一轮总复习（江苏专版）

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 细胞核的结构和功能 课时跟踪检测 主题研习(一)　细胞膜的组成、结构和功能 (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 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 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 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。 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 [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)。 (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)。 |认|知|生|成| (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 续表 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 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。 |情|境|探|究| 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。 [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　 1.(2024·海安中学月考)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·无锡锡山中学一模)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； |认|知|生|成| 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·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 √ 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.[多选](2024·南京、盐城一模)下列有关细胞膜的结构与功能的叙述，正确的是(　 ) A.细胞膜的流动性与磷脂分子和大多蛋白质分子能运动有关 B.细胞膜具有选择透过性，但细胞不需要的物质也可能进入 C.细胞膜中的磷脂具有疏水的尾部，水分子只能通过水通道蛋白进出细胞 D.细胞膜中的糖蛋白绝大多数分布在外侧，与细胞间信息传递功能密切相关 解析：水分子可通过自由扩散和协助扩散进出细胞。 √ √ √ [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 (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 ②实验结论：_________________________________。证明细胞核是代谢的控制中心。 美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制 蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制 (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。 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 |认|知|生|成| (4)伞藻嫁接与核移植实验 嫁接 实验 核移植 实验 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 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 [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)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 √ 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·海安中学模拟)核纤层普遍存在于 高等真核细胞中，由特殊的纤维丝状蛋白 组成。它位于内层核膜与染色质之间，核 纤层蛋白向外与内层核膜上的蛋白结合， 向内与染色质的特定区段结合， 如图所示。核纤层能维持细胞核正常的形状与大小，有利于细胞核与细胞质之间的隔离与信息交换。下列有关叙述错误的是(　 ) √ A.该模式图以图画形式表现出部分特征，属于概念模型 B.通过结构①可实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 C.图中结构②与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关 D.若将核纤层破坏，则细胞核的形态和功能均会发生改变 解析：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，本题核纤层的结构模式图属于物理模型，A错误； 结构①为核孔，能实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，B正确； 结构②是核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，C正确； 核纤层能维持细胞核正常的形状与大小，有利于细胞核与细胞质之间的隔离与信息交换，核纤层被破坏后，细胞核的形态和功能均会发生改变，D正确。 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.(人教版必修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.(人教版必修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.(人教版必修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_________。 (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。 与膜结合的信号分子 受体 胞间连丝 (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.[多选](2024·盐城中学模拟)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 √ √ 解析：二甲双胍能抑制线粒体的功能，进而抑制细胞中ATP的合成，而无活型RagC与激活型RagC的核孔运输需要消耗ATP，因此二甲双胍能降低无活型RagC与激活型RagC的核孔运输量，A正确； 图中所示，细胞核中无活型RagC转化为激活型RagC不需要ATP提供能量，B错误； 二甲双胍可通过抑制线粒体的功能而抑制肿瘤细胞的生长，激活型RagC活性降低会对mTORC1的激活作用减弱，从而使mTORC1对SKN1的抑制减弱，进而使SKN1的活性升高，SKN1对ACAD10有激活作用，故ACAD10活性会升高，进而抑制细胞生长，C正确； 蛋白质合成的模板为mRNA，mRNA在细胞核中转录合成，从核孔进入到细胞质中发挥作用，因此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，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.(2022·江苏高考)下列各组元素中，大量参与组成线粒体内膜的是(　 ) A.O、P、N B.C、N、Si C.S、P、Ca D.N、P、Na 解析：线粒体内膜属于生物膜，生物膜主要由磷脂和蛋白质组成，蛋白质是由C、H、O、N等元素组成，磷脂的组成元素为C、H、O、N、P，二者均不含Si、Ca、Na，A正确，B、C、D错误。 √ 2.(2024·连云港期末)下列现象中不能体现生物膜具有一定流动性的是(　 ) A.吞噬细胞吞噬细菌和病毒 B.小肠上皮细胞吸收葡萄糖 C.质壁分离和质壁分离复原 D.唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶 解析：小肠上皮细胞吸收葡萄糖体现的是生物膜具有选择透过性，不能体现生物膜具有一定流动性。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3.(2024·常州期末)下列关于细胞中物质或结构的叙述，正确的是(　 ) A.蓝细菌中不存在既含蛋白质又含核酸的结构 B.细胞膜与核膜所含的蛋白质种类没有差异 C.核仁与三种RNA的合成以及核糖体的形成有关 D.脂质有组成生物膜、调节代谢和储存能量等功能 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：蓝细菌是原核生物，其细胞具有核糖体这种细胞器，核糖体是由RNA和蛋白质构成的，故蓝细菌中存在既含蛋白质又含核酸的结构，A错误； 细胞膜与核膜的功能有所不同，所含的蛋白质种类也不完全相同，B错误； 核仁与rRNA的合成以及核糖体的形成有关，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 脂质可分为脂肪、磷脂和固醇三大类，其中，脂肪是细胞内良好的储能物质，磷脂是细胞膜的重要组成成分，固醇包括胆固醇、维生素D和性激素等，胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，性激素在细胞的生理代谢中起到调节的作用，故脂质有组成生物膜、调节代谢和储存能量等功能，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4.(2024·盐城中学调研)膜蛋白是一类结构独特的蛋白质，这一蛋白处于细胞与外界的交界部位，是细胞膜执行各种功能的物质基础。下图为细胞膜上3种膜蛋白与磷脂双分子层之间的直接相互作用模式。下列相关叙述，错误的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A.蛋白A和B的跨膜区段的氨基酸很可能具有较强的疏水性 B.细胞膜上蛋白质的种类和数量决定了细胞膜功能的复杂程度 C.若蛋白B具有运输功能，其运输物质的过程中必定消耗ATP D.构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多能运动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：磷脂双分子层内部是疏水性的，所以A与B两种蛋白的跨膜区段的氨基酸可能具有较强的疏水性，这样才能与磷脂双分子层牢固结合，A正确； 蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜的功能与膜蛋白的种类和数量有关，一般来说，蛋白质的种类和数量越多，细胞膜的功能越复杂，B正确； 物质进出细胞需要载体协助的有协助扩散和主动运输，其中前者不消耗ATP，C错误； 流动镶嵌模型认为，构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5.(2024·泰州中学模拟)亲核蛋白是指在细胞质中合成后转运到细胞核内发挥功能的一类蛋白质，GTP是为细胞生命活动提供能量的一种化合物，下图表示亲核蛋白的靶向输送过程，靶向输送的蛋白质结构中存在信号序列(NLS)，可引导蛋白质转移到细胞的适当部位。下列相关叙述错误的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A.核孔和细胞膜一样具有选择透过的功能特性 B.NLS与核孔复合体特异性结合，将亲核蛋白运入细胞核 C.亲核蛋白通过核孔进入细胞核，需要消耗能量 D.NLS在亲核蛋白行使功能过程中发挥重要作用 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：核孔并不是全透性的，和细胞膜一样也具有选择透过性，A正确； 信号序列(NLS)与核孔复合体特异性结合，将亲核蛋白运入细胞核，B正确； 亲核蛋白通过核孔进入细胞核，由GTP提供能量，C正确； NLS是靶向输送的蛋白质结构中的信号序列，与亲核蛋白行使功能无关，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6.(2024·淮阴中学一模)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 √ 1 2 3 4 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7.(2024·海安中学模拟)研究者使用放射性同位素标记细胞膜上的某种蛋白，将含有该蛋白的细胞裂解液作为样品进行下列不同处理，检测蛋白质的相对分子质量大小及其对应的放射性强度，结果如下图。下列叙述正确的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A.可用32P作为标记蛋白质的同位素 B.除垢剂通过降解蛋白质来破坏膜结构 C.蛋白酶处理导致蛋白质相对分子质量增大 D.推测该蛋白同时具有膜外和膜内的部分 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：蛋白质一般不含P，可用35S标记蛋白质，A错误； 除垢剂可以破坏细胞双层脂质膜，使细胞膜解体，由图可知，加入除垢剂组与对照组相对比，蛋白质放射性降低很少，可以推知除垢剂只能降解少量膜蛋白，B错误； 由图可知，蛋白酶处理会破坏蛋白质的空间结构，使其变为多肽链，不会导致蛋白质相对分子质量增大，C错误； 加入除垢剂和蛋白酶组的蛋白质被降解程度最大，可推测该蛋白同时具有膜外和膜内的部分，D正确。 1 2 3 4 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 √ 1 2 3 4 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9.[多选](2024·镇江丹阳中学月考)图甲为细胞膜的亚显微结构模式图，图乙为图甲细胞膜的磷脂分子结构模式图。下列有关描述正确的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A.图乙分子与脂肪分子所含有的相同元素是C、H、O B.图乙分子a为亲水的头部，将该分子平展在水面上，a部分与水面接触 C.图甲中的③是细胞膜的基本支架，在所有细胞膜中其排列方式均相同 D.图甲中所有的②类物质都是可以运动的，这对细胞完成物质运输有重要作用 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：图乙为磷脂分子，其元素组成是C、H、O、N、P，脂肪的元素组成是C、H、O，A正确； 图乙为磷脂分子，其中a是亲水性“头”部，b是疏水性“尾”部，因此将图乙平展在水面上，a部分与水面接触，B正确； ③表示磷脂双分子层，是细胞膜的基本支架，在所有细胞膜中其排列方式均相同，均排列为连续的两层，C正确； ②类物质为细胞膜上的蛋白质，膜蛋白大多数是可以运动的，D错误。 1 2 3 4 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。 1 2 3 4 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_______。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (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________________________。 (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：____________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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)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。 1 2 3 4 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) 1 2 3 4 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。 1 2 3 4 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)。 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 2 3 4 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。 组别 材料 处理 预期结果 1       2       3       4       1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (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。 (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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (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。 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (5)答案1： 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案2： 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (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。 (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。 $$