2027届高三生物一轮复习导学案第4讲　细胞膜与细胞核的结构和功能

该高中生物学高考复习学案系统梳理了细胞膜与细胞核的结构和功能核心考点，按课标要求和考情分析分考点构建知识体系，涵盖成分探索、结构模型、功能验证及真题链接，通过问题链和任务驱动引导学生自主梳理结构与功能联系，形成层次分明的知识网络。 亮点在于诊断性自测与科学思维培养，开篇设置细胞膜流动性判断等自测题，结合“连一连”探索实验、核移植实验分析等活动，渗透结构与功能观。提供膜蛋白类型、核孔复合体等方法指导，助力学生自主诊断薄弱点，教师可依学情精准教学，提升复习实效。

第4讲 细胞膜与细胞核的结构和功能 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 课标 物质进出细胞，并参与细胞间的信息交流。 要求 2.阐明遗传信息主要储存在细胞核中。 2025·贵州卷，4；2025·广东卷，3；2024黑吉辽卷，12； 1.细胞膜的结构 2024安徽卷，4； 考情 和功能 2024湖南卷，1；2024贵州卷，8、15；2024浙江1月 分析 选考，2；2023海南卷，3 2.细胞核的结构 2023·山东卷，1；2023江苏卷，2 和功能 考点一 细胞膜的结构和功能 核心要点·再研 夯实必备知识 1.细胞膜的三大功能 将细胞与外界 环境分隔开 意义保障细胞内部环境相对稳定 方式 被动运输、主动运输和胞吞、胞吐 控制 物质 普遍性营养物质、代谢废物、分 进出 泌物等 细胞 根本：细胞自身遗传特性 特点 择 原 直接：细胞膜上转运蛋白 的种类、数量及其空间结 构的变化 相对性病毒、病菌侵入细胞 化学物质传递（如激素、神经递质） 进行细胞 接触传递（如精卵结合、细胞毒性T细胞 间的信息 交流 与靶细胞接触)一→还有物质运输功能 通道传递（如胞间连丝） 提醒植物细胞“系统的边界”是细胞膜，不是细胞壁。 [深度思考]()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，原理是 (2)细胞间的信息传递过程中，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？ 2.对细胞膜成分和结构的探索（连一连） 实例（实验） 结论（假说） ①将细胞膜分离提纯 a.细胞膜是由脂质组成的 并进行化学分析 ②溶于脂质的物质更易 b.组成细胞膜的脂质有磷 穿过细胞膜 脂和胆固醇，其中磷脂 含量最多 ③细胞膜的表面张力低 于油一水界面的表面 c.细胞膜中含有蛋白质 张力 ④电镜下细胞膜呈清惭 d.细胞膜中的磷脂分子必 的暗亮暗三层结构 然排列为连续的两层 ⑤红细胞中脂质铺展成 e.细胞膜山蛋白质一脂 单分子层后是红细胞 质一蛋质三层结构构成 表面积的2倍 f提出细胞膜的流动镶嵌 ⑥人鼠细胞融合实验 模型 ⑦1972年，辛格和尼科 尔森不断观察和实验 g.细胞膜其有流动性 1名师解读 ①磷脂是一种由甘油、脂肪酸、磷酸等组成的分子，磷酸“头部”是亲水的，两 个脂肪酸一端为疏水的“尾”部。 ②人鼠细胞融合实验采用荧光标记法，而非放射性同位素标记法。 3.细胞膜的成分 脂质 主要是磷脂，动物细胞膜还含有少量 胆固醇 成 蛋白 与膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜， 分 质 蛋白质的种类和数量越多 糖类 主要在细胞膜外侧，与蛋白质（脂质）结 合形成糖蛋白（糖脂） 4.流动镶嵌模型 ()基本内容 细胞膜外表面与蛋白质或脂质结合的糖类分子称为糖 被，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关 糖蛋白 糖脂 磷脂双分子 磷脂分子 层：构成膜 的基本支架 蛋白质分子：承担膜的主要功能 「①镶在磷脂双分子层表面 不对称分布 ②部分或全部嵌入磷脂双分子层中 ③贯穿于整个碳脂双分子层 (2)细胞膜的特点 内容具有流动性 原因 构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都 结 是可以运动的 质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吐、白 实例 细胞的吞噬作用等 影响温度：一定范围内，温度升高，膜的流动 因素性加快 内容具有选择透过性 功 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 原因遗传性决转运蛋白种类、数量决选择性 定 定 考点速览 (1)胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性。(2024湖南卷，1B() (2)变形虫通过胞吞方式摄取食物，该过程不需要质膜上的蛋白质参与。(2024安 徽卷，2C)() (3)囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性。(2023·浙江6月选考，6C() (4)细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中。(2022·河北卷，1C() (⑤)鉴别细胞的死活时，台盼蓝能将代谢旺盛的动物细胞染色成蓝色。(2021·全国 乙卷，2A() 素能提升 如图A、B、C是细胞间的三种信息交流方式，图D是人工膜形成的脂质体。据 图分析回答： 内分泌细胞 ① 发出信号 国激素氢把细胞 的细胞靶细胞 贷 血管 ② 靶细胞 A B 胆固醇 Y抗体 可变 d 脂类 C D (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 和结合分别属于上面的哪种方式？ (3)图中受体的化学本质是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？ (4)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？并说明理由。 (⑤)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。 (⑥)图D中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？ (⑦)若脂质体运送的药物是抗癌药物，则抗体的作用是什么？ (8)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？ 典型例题·深研 提升学科素养 考向①对细胞膜成分、结构的探索生命观念] 1.(2025·广东卷，3)罗伯特森(J.D.Robertson)提出了“蛋白质一脂质一蛋白质”的 细胞膜结构模型。下列不属于该模型提出的基础的是() A.化学分析表明细胞膜中含有磷脂和胆固醇 B.据表面张力研究推测细胞膜中含有蛋白质 C.电镜下观察到细胞膜暗一亮一暗三层结构 D.细胞融合实验结果表明细胞膜具有流动性 2.(2025·广东茂名调研)下图1表示脂质在红细胞膜内外侧的分布，图2表示细胞 膜中糖蛋白与糖脂的分布。下列叙述错误的是( 50% 质膜外侧 糖链 30%鞘磷脂磷脂酰 10% 乙醇胺 糖脂： 胞外 10% 磷脂双 卵磷脂 磷脂酰 分子层 30% 丝氨酸 糖蛋白 胞内 50%1 质膜内侧 图1 图2 A组成细胞膜的多种膜脂在内外侧的分布存在差异 B.同一种膜脂在磷脂双分子层中的分布是不均匀、不对称的 C糖蛋白和糖脂只分布在细胞膜的外侧，与细胞的信息识别有关 D.细胞膜成分的不对称性与其承担的功能密切相关 跳出题海 教材中生命系统信息传递的三类主体 光、声、电、磁、温度、湿度等 有机酸、生 物理信 物碱、性外化学信息 动物特定的 激素等 行为信息一行为动作 遗传信息、 生 信号分子 DNA、RNA 系统 激素、神经递质等 第二信使、 cAMP、cGMP 胞内 胞间 直接接触 精、卵细胞识别等 第三信使片 胞间连丝 核内外信号转导的物质 存在于植物细胞间 考向2 细胞膜的结构与功能结构与功能观] 3.(2024湖南卷，1)细胞膜上的脂类具有重要的生物学功能。下列叙述错误的是 () A.耐极端低温细菌的膜脂富含饱和脂肪酸 B.胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性 C糖脂可以参与细胞表面识别 D.磷脂是构成细胞膜的重要成分 4.(2024甘肃卷，10)高原大气中氧含量较低，长期居住在低海拔地区的人进入高 原后，血液中的红细胞数量和血红蛋白浓度会显著升高，从而提高血液的携氧能 力。此过程主要与一种激素一一促红细胞生成素EPO)有关，该激素是一种糖蛋 白。下列叙述错误的是() A.低氧刺激可以增加人体内EPO的生成，进而增强造血功能 B.EPO能提高靶细胞血红蛋白基因的表达并促进红细胞成熟 C.EPO是构成红细胞膜的重要成分，能增强膜对氧的通透性 D.EPO能与造血细胞膜上的特异性受体结合并启动信号转导 跳出题海 1.五种常考的膜蛋白及其功能 受体 信号分子（如激素、细胞因子、神经递质） 蛋白 的受体蛋白 通道 通过打开或关闭通道协助跨膜运输，如水 蛋白 通道蛋白，Na、K+通道蛋白等 载体 蛋白 通过蛋白质构象的可逆变化控制物质进出 如好氧型细菌细胞膜上可附着与有氧呼吸 “酶” 蛋白 相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP 水解酶等 1只另1 用于细胞与细胞间相互识别（如精、卵细胞 蛋白 间的识别)的糖蛋白 2.红细胞微网构建 无细胞核，无各种细胞器，高度分化， 结构 哺乳动物 特点 不再分裂，细胞内含大量血红蛋白。可 用于提取细胞膜 细胞内含大量血红蛋白 功能 运输O 代谢 只进行产乳酸的无氧呼吸，不产生CO2 红 因基因突变可导致血红蛋白异常，从而 胞 疾病 表现出镰状细胞贫血；因缺FC2+可导致血 红素减少，表现为缺铁性贫血 蛙的 结构特点 有细胞核 红细胞 分裂方式 无丝分裂 有较大的细胞核及各种细胞器 结构特点 鸡的 (线粒体尤为丰富) 红细胞 实验 可用作粗提取DNA的材料 考点二 细胞核的结构和功能 核心要点·再研 夯实必备知识 1.细胞核的分布 除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细 胞都有细胞核。 2.细胞核的功能探究 (1)黑白美西螈核移植实验 黑色美 西螈胚 取核 实验 胎细胞 ⊙ 核移植，⊙ 发 过程 白色美 去核，● 重组 黑色美西螈 西螈卵@： +0 细胞 细 实验 结论 美西螈皮肤颜色的遗传受细胞核控制 提醒该实验无对照组， 可将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈去 核卵细胞进行培养进行相互对照，增强实验的说服力。 (2)蝾螈受精卵横缢实验 既有相互对照（无核与有核对照），又有自身对照（无 核一半重新挤入核) 有核一半一分裂发正常胚胎 实验 受横 育 过程 缢无核停止挤入，分发正常 一半 分裂细胞核裂育胚胎 实验 结论 蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制 (3)变形虫切割实验 既有相互对照（无校与有核对照），又有自身对照（进行核 移植)个 生长、分裂、 半 短食对南激去华命桂生命 合卖智恢裂 →活动 实验 变切 有反应 过程 虫割 无核不能摄食、不生长、不分裂、 一半对刺激无反应 实验 变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应 结论 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：相互对照。 伞形帽深 3菊花形帽 伞柄 一伞柄 细胞核 细胞核 假根 一假根 ②伞藻核移植实验过程：自身对照。 ③实验结论：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。 [深度思考](1)若只做伞藻嫁接实验，能否得出细胞核是遗传的控制中心？并说明 理由。 (2)汉麦林的实验如下图，将单细胞的地中海杯状藻先在近核处切断，再在近杯处 切断(a),中间的茎(b)置于海水中可再生一杯(c),但将此杯切掉后，不能再生第二 杯(d)。对这个实验的解释合理的是 切断 不能 细 再生 切断 一杯 再生 切断 第二杯 a (b) (c) (d) 3.细胞核的功能 细胞核是 是细胞 的控制中心。 而细胞代谢的主 要场所是 4.细胞核的结构 核膜：双层膜，把核内物质与细胞 质分开 核仁：与某种RNA的合成以及核 糖体的形成有关 核孔：实现核质之间频繁的物质交 换和信息交流 组成 主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗 传信息的载体 染 形态及是极细的丝状物，易被碱性染料染成 特点深色 与染色体同一物质在细胞不同时期的两种存在 的关系状态 1名师解读」 ①并不是所有物质都能进出核孔。如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。 ②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 成量多的细胞，其核孔数量多，核仁较大。 5.建构模型 概念：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 建构 类型：物理模型、概念模型、数学模型等 模型 举例：沃森和克里克制作的DNA双螺旋 结构模型属于物理模型，它形象而概括地 反映了DNA分子结构的共同特征 考点速览 (1)原核细胞无核仁，不能合成RNA。(2023·山东卷，1A)() (2)核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关。(2023·湖南卷， 2B)() (3)颤蓝细菌、伞藻和小球藻都有细胞核。(2021·河北卷，1C()》 (4)细胞质中的RNA均在细胞核合成，经核孔输出。(2021·河北卷，2D)() (⑤)细胞核是遗传信息转录和翻译的场所。(2019·全国卷，2B() D素能提升 细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，其功能的实现离不开细胞核的结构。细胞 核中的核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，是核内外物质 转运的通道。核孔复合体具有双功能和双向性，双功能表现在两种运输方式，即 被动运输（离子和水分子等小分子物质）与主动运输（大分子物质）；双向性表现在既 介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等的出核运输。 (1)核膜、核孔都有选择性，试举例说明： (2)核孔复合体能够识别已经加工成熟的mRNA并将其运出核孔，前体mRNA(未 经加工剪接的RNA)不能运出核孔，这体现了核孔具有什么特点？核孔复合体能 够识别相应的物质信号，可推测核孔复合体上存在什么结构？ (3)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 (4)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢之间有什么关系？ (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？ 典型例题·深研 提升学科素养 考向细胞核的结构和功能生命观念] 1.(2023·江苏卷，2)植物细胞及其部分结构如图所示。下列相关叙述错误的是() A.主要由DNA和蛋白质组成的①只存在于细胞核中 B.核膜及各种细胞器膜的基本结构都与②相似 C.③的主要成分是多糖，也含有多种蛋白质 D.植物细胞必须具备①、②和③才能存活 2.(不定项)2026山东日照调研)核孔复合体是由多种蛋白质构成的复杂结构，细胞 质中的亲核蛋白（如染色体蛋白等）必须与LS受体识别并结合才能通过核孔复合 体进入细胞核；核内的大分子必须与ES受体识别并结合才能通过核孔复合体进 入细胞质。下列说法错误的是() A细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流均通过核孔复合体进行 B.核孔复合体中的NLS和NES受体介导的大分子运输均需消耗能量 C.一般情况下，核孔复合体的数量与细胞代谢强度呈正相关 D.若LS受体缺失，亲核蛋白会在细胞质内积累 I跳出题海 核孔复合体 核外膜 细胞质 中央运输蛋白 核质环（内环） 核内膜 (1)核孔复合体是核质交换的双向选择性亲水通道，是一种特殊的跨膜运输的蛋白 质复合体。 (2)双功能：①离子和水分子等小分子物质能以被动运输方式通过核孔复合体：② 大分子物质通过自身的核定位信号和核孔复合体上的受体蛋白结合而实现主动运 输过程，而且也对大分子物质的进出具有选择性。 (3)双向性：既介导蛋白质等的入核运输，又介导RNA等的出核运输。 3.(2025·浙江1月选考，13)多种多样的生物通过遗传信息控制性状，并通过繁殖 将遗传物质传递给子代。下列关于遗传物质的叙述正确的是() A.S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过质粒传递给子代 B.水稻、小麦和玉米三大粮食作物的遗传物质主要是DNA C.控制伞藻伞帽形状的遗传物质通过半保留复制表达遗传信息 D.烟草叶肉细胞的遗传物质水解后可产生4种脱氧核苷酸