内容正文:
2026
第4讲 细胞膜与细胞核的结构和功能
必修一
第二单元 细胞的基本结构与物质运输
课标要求 1.概述细胞都由质膜包裹,质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.阐明遗传信息主要贮存在细胞核中。
考情分析
1.细胞膜的结构和功能:2025·广东·T3 2025·江苏·T1 2024·湖南·T1 2024·重庆·T4 2024·贵州·T8 2024·甘肃·T10 2022·河北·T1
2.细胞核的结构和功能:2023·山东·T1 2023·江苏·T2 2022·广东·T7 2022·海南·T4 2021·北京·T2 2021·河北·T2
目录
PART 01
细胞膜的结构和功能
PART 02
细胞核的结构和功能
PART 03
真题精炼
细胞膜的结构和功能
01
5
一、细胞膜的功能
细胞自身遗传特性
将细胞与外界环境分隔开
保障细胞内部环境的相对稳定
方式:
控制物质进出细胞
普遍性:
被动运输、主动运输、胞吞和胞吐
特点:
选择性
相对性:
营养物质、代谢废物、分泌物等
根本原因:
直接原因:
细胞膜上转运蛋白的种类数量及其空间结构的变化
病毒、病菌侵入细胞
进行细胞间的信息交流
①化学物质传递
②通道传递
③接触传递
细胞膜的结构和功能
考点一
信息交流类型 模式图 过程 实例
化学物质传递
接触传递
相邻细胞间形成通道
内分泌细胞分泌的激素,随血液到达全身各处,与靶细胞的细胞膜表面的受体(蛋白质或糖蛋白)结合,将信息传递给靶细胞(作用完就灭活)
相邻两个细胞之间形成通道,携带信息的物质通过通道进入另一个细胞
相邻两个细胞的细胞膜接触,信息从一个细胞传递给另一个细胞
激素、神经递质、淋巴因子等
精卵结合、细胞毒性T细胞识别靶细胞
胞间连丝
细胞膜的结构和功能
考点一
台 盼 蓝 染 色 法
原理:活细胞的细胞膜具有控制物质进出的能力,染色剂被阻挡在细胞外,所以活细胞不会被染色;当细胞死亡后,细胞膜随之失去控制物质进出的能力,染色剂进入细胞,细胞被染成蓝色。
科研上鉴别死细胞和活细胞,常用“染色排除法”,如用台盼蓝染色,死的动物细胞会被染成蓝色,而活的动物细胞不着色,从而判断细胞是否死亡。
你能解释“染色排除法”的原理吗?
拓展延伸
×
×
×
(1)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( )
(2)囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性( )
(3)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( )
真题精炼
1、1895年,欧文顿对植物细胞的通透性进行实验。
①现象: ,容易穿过细胞膜。
②推测: 细胞膜是由________组成的。
溶于脂质的物质
脂质
磷脂和胆固醇
二、 对细胞膜成分的探索
甘油
脂肪酸
尾部
头部
(亲水)
磷酸
含N碱基
2、科学家利用哺乳动物的红细胞制备出细胞膜,进行化学分析,得知组成细胞膜的脂质有_____________,其中________含量最多。
磷脂
(疏水)
细胞膜的结构和功能
考点一
3、1925年,两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取________,在空气—水界面上铺展成单分子层。
①现象: 其面积是红细胞表面积的________倍。
②结论: 细胞膜中的磷脂分子必然排列为________________。
4、1935年,英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。
①现象: 发现细胞的表面张力明显________油—水界面的表面张力。
②结论: 细胞膜除含脂质分子外,可能还附有____________。
脂质
2
连续的两层
低于
蛋白质
二、 对细胞膜成分的探索
思考:选择了哺乳动物成熟的红细胞作为分析细胞膜成分的材料,理由是?
成熟红细胞中没有细胞核和众多的细胞器,不存在内膜系统的干扰,能获得较纯净的细胞膜
细胞膜的结构和功能
考点一
1、1959年,罗伯特森
①现象: 细胞膜呈现清晰的____________的三层结构。
②结论: 所有的细胞膜都由______________________三层结构构成,是一种________的统一结构。
2、1970年,人鼠细胞融合实验
①方法: ________标记法。
②结论: 细胞膜具有____________。
3、1972年,辛格和尼科尔森
①方法: 新的观察和实验证据。
②结果: 提出为大多数人所接受的_______________。
暗—亮—暗
蛋白质—脂质—蛋白质
静态
荧光
流动性
流动镶嵌模型
注意: 不能解释细胞的生长、质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞的吞噬作用等。
三、对细胞膜结构的探索
细胞膜的结构和功能
考点一
成分 所占比例 在细胞膜中的作用
主要 脂质 约50% 其中______构成细胞膜的基本支架;________是动物细胞膜的重要成分
蛋白质 约40% 功能越复杂的细胞膜,蛋白质的___________越多
少量 糖类 2%~10% 细胞膜的外表还有糖类分子,与细胞膜上的______________结合,形成______________;这些糖分子叫作 ;与细胞表面的______、细胞间的__________等功能关系密切
磷脂
胆固醇
种类和数量
糖被
蛋白质或脂质
糖蛋白或糖脂
识别
信息传递
1、细胞膜的成分
四、 细胞膜的成分和结构
细胞膜的结构和功能
考点一
高考常考的“膜蛋白”
膜蛋白 功能
受体蛋白
载体蛋白
通道蛋白
酶蛋白
识别蛋白
信号分子的受体
协助跨膜运输
(某些激素、细胞因子、神经递质的受体)
(协助扩散和主动运输)
协助扩散,通过打开或关闭通道(改变蛋白质构象)控制物质进出
如:水通道蛋白、钠、钾离子通道蛋白
催化化学反应的酶
(有氧呼吸相关的酶,ATP水解酶等)
用于细胞和细胞间相互识别的糖蛋白
(精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别
拓展延伸
注意:不同生理状态的细胞膜成分和功能:
①癌变细胞膜上糖蛋白减少,黏着性下降,易扩散;
②衰老细胞膜通透性改变,物质运输功能下降;
③代谢旺盛的细胞运输功能增强,膜上蛋白质的种类和数量增多。
拓展延伸
2、细胞膜的结构:流动镶嵌模型
蛋白质
磷脂双分子层
构成膜的基本支架
①镶在磷脂双分子层表面不对称性
②部分或全部嵌入磷脂双分子层中
③贯穿于整个磷脂双分子层
分布:
功能:
承担细胞膜的主要功能,细胞膜功能越复杂,蛋白质种类与数量越多
糖脂
糖蛋白
胆固醇
亲水端
疏水端
水溶性分子或离子不能自由通过,因此有屏障作用
磷脂分子侧向自由移动
流动性
蛋白质大多能运动
细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能
细胞膜的结构和功能
考点一
16
3、细胞膜的特点
四、 细胞膜的成分和结构
内容
具有流动性
结构特点
功能特点
原因
实例
影响因素
构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的
质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞的吞噬作用等
温度:一定范围内,温度升高,膜的流动性加快
内容
实例
原因
具有选择透过性
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
遗传性
决定
载体种类、数量
决定
选择性
细胞膜的结构和功能
考点一
①虽然细胞膜内部分是疏水的,水分子仍能跨膜运输的原因:
一是 ;
二是 。
胞吞
水分子极小,可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙
细胞膜上存在水通道蛋白,水分子可以通过其而通过细胞膜
磷脂双分子层
两层磷脂分子
磷脂双分子层
融合
②由磷脂分子构成的脂质体,它可以作为药物的运载体,将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中,能在水中结晶的药物被包在 中,脂溶性的药物被包在 之间。由于脂质体是
构成的,到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生 ,也可能会以 的方式进入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。
【教材隐性知识】
拓展延伸
五、细胞壁
纤维素
支持与保护
2、不同生物细胞壁的主要成分不同,植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖,而真菌细胞壁的主要成分是几丁质。溶菌酶可以水解肽聚糖而不能水解几丁质,所以溶菌酶能杀死细菌,却对真菌基本没作用。
1、细胞壁具有全透性,无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境,因此细胞壁不是细胞的生命系统的边界。
【注意】
细胞膜的结构和功能
考点一
(1)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,6)
提示 囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的流动性。
×
(2)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,2)
提示 死细胞的膜失去选择透过性会被染成蓝色,而活细胞不着色。
×
(3)细胞膜的成分都有脂质和蛋白质(2021·福建,1)
√
细胞膜的结构和功能
考点一
1.(2023·海南卷)不同细胞的几种生物膜主要成分的相对含量见表
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
下列有关叙述错误的是( )
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
C
真题精炼
【解析】细胞膜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运动的,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,由表格内容可知,线粒体内膜的蛋白质相对含量最高,其功能最复杂,神经鞘细胞质膜的蛋白质相对含量最少,其功能最简单,D正确。
真题精炼
红细胞:
拓展延伸
02
细胞核的结构和功能
24
一、细胞核的结构和功能
核膜
RNA
核糖体
核孔
DNA和蛋白质
存在状态
遗传信息库
代谢和遗传
【注意】细胞代谢的中心是细胞基质。
【注意】有些细胞不只具有一个细胞核,如双小核草履虫有两个细胞核,人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。有些真核细胞无核,如哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟的筛管细胞。
考点二
细胞核的结构和功能
核膜与核孔
核膜
核孔
①外膜与内质网相连且有核糖体附着,内膜面向核质
双层膜不连续、
内外膜融合
②对物质进出具有控制功能:水、离子、核苷酸等可以通过
③在细胞分裂中周期性的消失与重建
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。
离子和水分子等小分子物质可以通过被动运输通过核孔复合体;
大分子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,(核孔对大分子的进入具有选择性,DNA不能通过,蛋白质可入核,RNA可出核)
②控制物质进出具有选择性:
易错提醒
染色质
(细长丝状)
染色体
(粗短柱状)
高度螺旋化
解螺旋
M前期
M末期
1、染色质和染色体是同种物质在细胞的不同时期两种存在状态。
染色质和染色体
2、染色质/染色体易被碱性染料(龙胆紫或醋酸洋红)染色;
3、染色质是DNA的主要载体,DNA是遗传信息的载体。
易错提醒
(2)实验结论: 美西螈皮肤颜色的遗传受细胞核控制。
核移植
黑色美西螈
【注意】该实验缺少对照组
二、细胞核功能的探究
1、黑白美西螈核移植实验
(1)实验过程:
可增设将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞进行培养作为对照
考点二
细胞核的结构和功能
正常
细胞核
(对照组)
(实验组)
2、蝾螈受精卵横缢实验
(1)实验过程:
受精卵
(2)实验结论: 蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。
【注意】该实验既有相互对照(无核与有核对照),又有自身前后对照(对无核者重新挤入核)
考点二
细胞核的结构和功能
3、变形虫切割实验
(1)实验过程:
(2)实验结论: 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
【注意】该实验既有相互对照(无核与有核对照),又有自身前后对照(进行核移植)
考点二
细胞核的结构和功能
4、伞藻嫁接与核移植实验
(1)实验过程:
(2)实验结论: 伞藻“帽”的形状由细胞核控制
【注意】伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的作用,从而证明是细胞核控制伞藻“帽”的形状。
①伞藻嫁接实验
②伞藻核移植实验
假根中有细胞核和其他物质
考点二
细胞核的结构和功能
1、黑白美西螈核移植实验
2、蝾螈受精卵横缢实验
3、变形虫切割实验
4、伞藻嫁接与核移植实验
细胞核是遗传的控制中心
细胞核是代谢的控制中心
考点二
细胞核的结构和功能
概括性
物理
概念
考点二
细胞核的结构和功能
1.(2023·山东,1)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中,由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是
A.原核细胞无核仁,不能合成rRNA
B.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成
C.rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子
D.细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA的转录
B
真题精炼
2.(2025·南京二模)糖皮质激素具有良好的脂溶性,与T细胞内的受体GR结合形成复合物GRa,GRa与核基因Q非编码区中应答元件GRE结合,增强基因Q的表达,诱导细胞凋亡。下列叙述错误的是( )
A. 糖皮质激素在肾上腺皮质细胞的光面内质网中合成
B. GRa进入细胞核的过程需要核孔复合体的协助,需要消耗能量
C. GRE转录生成的mRNA需在细胞核内加工后才能用于翻译
D. 糖皮质激素可通过促进T淋巴细胞的凋亡,参与免疫抑制过程
C
真题精炼
一、基础排查
1.判断下列关于细胞膜的叙述
(1)鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液,其原理是死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能( )
(2)植物细胞的边界是细胞壁,但控制物质进出的是细胞膜( )
√
×
提示 细胞壁是全透性的,植物细胞的边界是细胞膜。
真题精炼
(3)环境中有害的物质有可能进入细胞,这说明细胞膜不能控制物质进出细胞( )
提示 环境中一些对细胞有害的物质有可能进入细胞,说明细胞膜控制物质进出的作用是相对的。
(4)细胞间的信息交流都与细胞膜上的受体有关( )
提示 高等植物可通过胞间连丝进行细胞间的信息交流。
×
×
(5)欧文顿通过对膜成分的提取和化学分析,提出细胞膜是由脂质和蛋白质等成分组成的( )
提示 欧文顿通过对植物细胞通透性的研究实验,推测出了细胞膜的主要组成成分中有脂质。
×
真题精炼
(6)选择哺乳动物成熟红细胞制备细胞膜,容易将细胞膜与细胞器膜分开
( )
提示 哺乳动物成熟红细胞中不存在细胞核和细胞器,容易获得纯净的细胞膜。
×
(7)根据“从人的红细胞中提取的脂质在空气—水界面铺展成单分子层”实验,推断出细胞膜中磷脂分子排列为两层( )
(8)丹尼利和戴维森发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力,由此推测细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质( )
√
√
真题精炼
(10)在组成细胞膜的脂质中,磷脂分子疏水的头部朝外构成支架,胆固醇最丰富( )
(9)细胞膜的主要成分有脂质、蛋白质和糖类,同一生物体的所有细胞膜中蛋白质的种类和数量均相同( )
×
提示 在组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富,磷脂分子疏水的尾部朝内,亲水的头部朝外。
×
提示 细胞膜的主要成分有脂质和蛋白质,还有少量糖类,细胞膜的功能复杂程度与细胞膜的蛋白质的种类和数量有关,功能越复杂,膜蛋白的种类和数量越多。
真题精炼
(11)罗伯特森用电镜观察细胞膜的结构,提出了“暗—亮—暗”的三明治结构是一种静态模型,其拍摄的细胞膜结构电镜照片属于物理模型( )
提示 罗伯特森拍摄的细胞膜的电镜照片是实物,不属于模型。
(12)人—鼠细胞融合实验运用了放射性同位素标记法,证明了细胞膜具有选择透过性( )
提示 人—鼠细胞的融合实验过程中用荧光染料标记蛋白质,证明了细胞膜具有流动性。
×
×
真题精炼
(13)科学家根据观察的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或模型,这种假说或模型最终能否被普遍接受,取决于它能否与以后不断得到的观察和实验结果相吻合( )
(14)向细胞内注射物质后,细胞膜上会留下一个空洞( )
提示 细胞膜具有流动性,向细胞内注射物质后,细胞膜上不会留下一个空洞。
×
√
(15)细胞膜具有流动性的基础是组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多是可以移动的( )
√
真题精炼
(16)细胞膜上的糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等有关,膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的( )
(17)利用双层磷脂分子构成的脂质体运送药物时,水溶性药物被包在两层磷脂分子之间( )
提示 磷脂分子头部亲水,尾部疏水,脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。
×
√
真题精炼
(2)用伞藻做验证细胞核功能的实验,不需要移植细胞核( )
2.判断下列关于细胞核及细胞结构的叙述
(1)所有的真核细胞都有细胞核,且只有一个核( )
×
提示 通过伞藻核移植实验,才能证明细胞核是遗传的控制中心。
×
提示 哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核,有些细胞具有多个细胞核,如骨骼肌纤维细胞。
(3)核膜是双层膜结构,把核内物质与细胞质分开,其基本支架是磷脂双分子层( )
√
真题精炼
(4)真核细胞核膜上有核孔,DNA、蛋白质等大分子物质可以通过核孔进入细胞质( )
提示 核孔具有选择性,DNA分子不可以通过,RNA和蛋白质等可以通过。
(5)核孔实现了核质之间的信息交流,某些大分子物质通过核孔时需要消耗能量( )
(6)核仁是遗传物质储存的场所,易被碱性染料染成深色( )
提示 染色体(或染色质)是遗传物质储存的场所,易被碱性染料染成深色。
×
√
×
真题精炼
(7)核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关( )
(8)所有细胞生物核糖体的形成一定与核仁有关( )
提示 原核细胞无核仁,原核细胞中核糖体的形成与核仁无关。
(9)代谢旺盛的细胞中,核仁较大,核孔较多( )
(10)染色质主要由DNA和蛋白质组成,染色体和染色质是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态( )
(11)细胞核功能的实现与细胞核中的染色质密切相关( )
×
√
√
√
√
提示 细胞核是遗传信息库和细胞代谢的控制中心,细胞代谢的中心是细胞质。
×
(12)细胞核是遗传信息库和细胞代谢的中心( )
真题精炼
$