内容正文:
第6讲 细胞膜与细胞核的结构和功能
考点一 细胞膜的结构与功能
考点二 细胞核的结构与功能
从教材走向高考
【课标要求】
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.活动:尝试制作真核细胞的三维结构模型。
考点一 细胞膜的结构与功能
【精梳 攻教材】
【基础整合】
1.细胞膜的功能:
(1)将细胞与外界环境分隔开:
细胞膜是“系统边界”,保障了细胞内部环境的__________。
(2)控制物质进出细胞。
(3)进行细胞间的信息交流:
相对稳定
2.对细胞膜成分和结构的探索(连一连):
3.细胞膜的成分:
4.流动镶嵌模型的基本内容:
(1)基本内容:
①磷脂双分子层是膜的基本支架;
②蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中;
③细胞膜具有________;
④细胞膜的外表面有______。
流动性
糖被
(2)示意图:
【名师点睛】
细胞膜上糖蛋白的位置
糖蛋白位于细胞膜的外侧,故可用于确定细胞膜的内外侧。
【多维赋能】
1.细胞膜的特点:
2.水分子能跨膜运输的原因:
(1)水分子极小,可以通过由磷脂分子运动而产生的______;
(2)细胞膜上存在____________,水分子可以通过通道蛋白进出细胞膜。
间隙
水通道蛋白
【自测强化】
1.蛋白质和磷脂是构成生物膜的主要成分。(2025·江苏卷,1B)( )
2.变形虫通过胞吞方式摄取食物,该过程不需要膜上的蛋白质参与。(2024·安徽卷,2C)( )
分析:变形虫通过胞吞方式摄取食物需要膜上的蛋白质参与。
3.囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性。(2023·浙江6月卷,6C)( )
分析:囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的流动性。
√
×
×
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)( )
分析:膜蛋白在磷脂双分子层中的分布是不对称、不均匀的。
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。( )
分析:死细胞的细胞膜失去选择透过性,会被染成蓝色,而活细胞不着色。
6.细胞膜的成分都有脂质和蛋白质。( )
×
×
√
【精研 强思维】
【思维探究】
生物膜在生命活动中发挥着极其重要的作用。图1表示某细胞的部分细胞膜的亚显微结构模式图,图2是细胞间的信息交流方式。
(1)(生命观念)图1中构成细胞膜的基本支架是什么?细胞膜的这种结构模型被称为什么?小肠绒毛上皮细胞能够从消化了的食物中吸收葡萄糖,却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖,这个事实说明细胞膜具有什么功能?
提示:磷脂双分子层;流动镶嵌模型;控制物质进出细胞。
(2)(科学思维)一种新的制药工艺是以很小的“人工囊泡”包裹着药物运输到患病部位,通过人工囊泡与细胞膜的融合,将药物送入细胞,这种物质运输的方式体现了生物膜的什么特性?
提示:具有流动性。
(3)(生命观念)图2表示通过相邻两个细胞的细胞膜接触,使信息从一个细胞传递给另一个细胞,②表示靶细胞细胞膜上的什么结构?
提示:(特异性)受体。
【思维建构】
细胞膜成分、结构及功能三者关系
【精练 提素养】
1.(2026·湖南部分学校联考)人们对细胞膜的化学成分与结构的认识经历了漫长过程。下列叙述错误的是( )
A.光学显微镜是认识细胞膜结构的重要工具
B.细胞膜的静态结构无法解释细胞膜的运动功能
C.细胞融合实验说明细胞膜具有流动性
D.流动镶嵌模型是在观察和实验的基础上提出的
√
【解析】选A。光学显微镜的分辨率较低,无法清晰观察到细胞膜结构,仅能判断细胞边界,认识细胞膜结构需依赖电子显微镜(如观察到暗-亮-暗三层结构),A错误;静态结构模型(如三明治模型)认为膜成分固定,但无法解释细胞膜的胞吞、胞吐等动态功能,B正确;细胞融合实验中荧光标记的膜蛋白混合现象,直接证明细胞膜具有流动性,C正确;流动镶嵌模型基于电镜观察、细胞融合实验等证据提出,符合科学模型的建立逻辑,D正确。
2. 【不定项】如图表示细胞膜结构模式图。据图分析,下列说法正确的是( )
A.功能①在生命起源过程中具有重要作用
B.功能②表示进入细胞的物质都需要载体
C.激素调控生命活动与图中功能③有一定关系
D.相邻的植物细胞可通过功能④进行通讯
√
√
√
【解析】选A、C、D。功能①表示细胞膜在生命起源过程中具有重要作用,将生命物质与外界环境分隔开,产生了原始的细胞,并成为相对独立的系统,A正确;功能②表示载体对物质进出细胞具有选择性,进入细胞的物质不一定需要载体,如小分子气体O2、CO2等,B错误;③代表受体蛋白可进行信号检测,与细胞间信息交流有关,能识别相应的激素,C正确;植物细胞通过胞间连丝进行相邻的细胞间的信息交流,即相邻的植物细胞可通过功能④进行通讯,D正确。
考点二 细胞核的结构与功能
【精梳 攻教材】
【基础整合】
1.细胞核的功能探究实验:
(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:
①伞藻嫁接实验过程:
②伞藻核移植实验过程:
③实验结论:伞藻“帽”的形状是由________控制的。
细胞核
2.细胞核的结构:
3.细胞核的功能:
细胞核是____________,是细胞____________的控制中心。
遗传信息库
代谢和遗传
【名师点睛】
有关细胞核的3个认识误区
(1)细胞不一定只有一个核:有的真核细胞有多个细胞核,如骨骼肌细胞、双小核草履虫等。有的真核细胞没有细胞核,如高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞。
(2)细胞核并非细胞代谢的中心:细胞核是细胞代谢的控制中心,是DNA复制和转录的主要场所。细胞代谢的中心是细胞质。
(3)核糖体的形成不一定都与核仁有关,如原核生物没有核仁,但有核糖体。
【多维赋能】
1.若只做伞藻嫁接实验,______(填“能”或“不能”)得出细胞核是遗传的控制中心,理由是_____________________________________________。
2.汉麦林的实验如下图所示,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______________________________________________
_________________________________________________________。
不能
无法排除假根中其他物质(如细胞质)对实验的影响
决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞核;
(b)能再生一杯(c)是因为(b)中含有由细胞核转录而来的遗传信息
3.建构模型:
【自测强化】
1.原核细胞无核仁,不能合成rRNA。(2023·山东卷,1A)( )
分析:原核细胞无核仁,有核糖体,核糖体由rRNA和蛋白质组成,由此推测原核细胞能合成rRNA。
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.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,真核细胞都有细胞核。(必修1 P54正文)( )
×
√
√
4.颤蓝细菌、伞藻和小球藻都有细胞核。( )
分析:颤蓝细菌是原核生物,没有以核膜为界限的细胞核。
5.细胞质中的RNA均在细胞核合成,经核孔输出。( )
分析:线粒体和叶绿体中也有DNA,可以转录合成RNA。
6.染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。( )
×
×
√
【精练 提素养】
1.(2026·雅礼中学模拟)细胞核功能的实现与其结构密切相关。下列有关细胞核的结构的说法错误的是( )
A.核孔数目与细胞代谢旺盛程度一般呈正相关
B.细胞核由核膜包被,核膜由两层磷脂分子构成
C.核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
D.蛋白质合成旺盛的细胞核仁较大
√
【解析】选B。核孔是物质运输的通道,代谢旺盛的细胞需要频繁的物质交换(如RNA和蛋白质),因此核孔数目通常较多,A正确;核膜是双层膜结构,每层膜由磷脂双分子层构成,因此核膜共有四层磷脂分子,而非两层,B错误;核仁与rRNA(核糖体RNA)的合成以及核糖体的组装有关,C正确;蛋白质合成旺盛的细胞中,核糖体需求量大,而核仁与核糖体形成相关,因此核仁较大,D正确。
2. (2026·长沙模拟)为研究细胞核与细胞质之间的物质交流,科学家利用甲、乙、丙三组变形虫做了图示的实验,将甲组被32P标记的细胞核移植到乙、丙两组变形虫的细胞内,适宜条件下培养一段时间后检测乙、丙两组的放射性,结果如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.甲组被32P标记的物质可能为DNA
B.乙组变形虫去除细胞核后可以存活很长一段时间
C.乙组实验说明细胞核中被标记的物质可以进入细胞质
D.丙组实验说明细胞质中被标记的物质可以进入细胞核
√
【解析】选C。若被32P标记的物质是DNA,则DNA不能通过核孔从细胞核进入细胞质,无法达成乙组结果,A错误;细胞核与细胞质相互依存、不可分割,细胞核控制着细胞的代谢和遗传,因此,乙组变形虫去除细胞核后存活的时间很短,B错误;据图可知,将被32P标记的细胞核移植到乙组变形虫的细胞内,最终乙组变形虫细胞核、细胞质均有放射性,说明细胞核中被标记的物质可以进入细胞质,C正确;最终丙组变形虫原有细胞核没有放射性,说明细胞质中被标记的物质不可进入细胞核,D错误。
3.亲核蛋白在细胞质中合成后被转移到细胞核中并行使功能,大多数亲核蛋白在一个细胞周期中一次性大量地被运输到细胞核内。下列相关叙述错误的是( )
A.核内的亲核蛋白都与DNA结合构成染色质
B.破坏细胞核内的核仁会影响亲核蛋白的合成
C.亲核蛋白通过核孔的选择性运输进入细胞核
D.间期可检测到大量亲核蛋白运输进入细胞核
√
【解析】选A。亲核蛋白包括染色质中的结构蛋白(如组蛋白)及酶类(如DNA聚合酶),并非所有亲核蛋白都与DNA结合构成染色质,如RNA聚合酶虽在核内发挥作用,但未直接构成染色质,A错误;核仁与某种RNA合成及核糖体的形成有关,破坏核仁会导致核糖体缺失,影响亲核蛋白在细胞质中的合成,B正确;亲核蛋白通过核孔进入细胞核,此过程需核定位信号识别且具有选择性,C正确;间期进行DNA复制和相关蛋白合成,亲核蛋白主要在间期合成后被大量运输至核内,D正确。
【加固训练】
下列有关模型建构的叙述,正确的是( )
A.利用废旧物品制作生物膜模型属于建构数学模型
B.在制作细胞模型时,科学性、准确性应该是第一位的
C.沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型属于概念模型
D.生物学上常用到的模型形式包括物理模型、概念模型、化学模型等
√
【解析】选B。利用废旧物品制作生物膜模型属于建构物理模型,A错误;在制作细胞模型时,科学性、准确性应该是第一位的,其次才是美观性,B正确;沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型属于物理模型,C错误;生物学上常用到的模型形式包括物理模型、概念模型、数学模型等,D错误。
从教材走向高考
【体验高考 真题溯源】
1.(2025·广东卷)→(必修1 P43图3-3)罗伯特森(J.D.Robertson)提出了“蛋白质—脂质—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—亮—暗三层结构
D.细胞融合实验结果表明细胞膜具有流动性
√
【教考融通】
本题源于教材细胞膜结构的电镜照片,通过“蛋白质—脂质—蛋白质”的细胞膜结构模型,考查细胞膜的结构。
【解析】选D。化学分析表明细胞膜中含有磷脂和胆固醇,该结论在罗伯特森用电镜观察之前提出,属于该模型提出的基础,A不符合题意;1935年,英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力,据表面张力研究结果推测细胞膜中含有蛋白质,该结论在罗伯特森用电镜观察之前提出,属于该模型提出的基础,B不符合题意;1959年,罗伯特森根据电镜下看到的细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构,结合其他科学家的工作提出蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模型,C不符合题意;1970年,科学家通过荧光标记的小鼠细胞和人细胞的融合实验,证明细胞膜具有流动性,该结论在罗伯特森用电镜观察之后提出,不属于该模型提出的基础,D符合题意。
2.(2024·湖南卷)→(必修1 P46概念检测T2)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
【教考融通】
二者较为相似,都是考查细胞膜的结构和功能,如膜的成分、流动性等。
√
【解析】选A。本题考查细胞膜的组成和功能。饱和脂肪酸的熔点较高,容易凝固,不饱和脂肪酸的熔点较低,不容易凝固,因此耐极端低温细菌的膜脂富含不饱和脂肪酸,A错误;胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,其对于调节膜的流动性具有重要作用,B正确;细胞膜表面的糖类分子可与蛋白质、脂质结合形成糖蛋白和糖脂,这些糖类分子与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关,C正确;磷脂双分子层是细胞膜的基本支架,所以磷脂是构成细胞膜的重要成分,D正确。
3.(2022·浙江6月卷)→(必修1 P58判断题T1)下列关于细胞核结构与功能的叙述,正确的是( )
A.核被膜(核膜)为单层膜,有利于核内环境的相对稳定
B.核被膜(核膜)上有核孔复合体,可调控核内外的物质交换
C.核仁是核内的圆形结构,主要与mRNA的合成有关
D.染色质由RNA和蛋白质组成,是遗传物质的主要载体
【教考融通】
教材考查了核孔的功能,考题则扩展为细胞核的结构与功能,是教材的放大版。
√
【解析】选B。核被膜(核膜)为双层膜,A错误;核被膜(核膜)上有核孔复合体,是RNA和蛋白质等大分子进出细胞核的通道,B正确;核仁是核内的圆形结构,主要与核糖体的形成有关,C错误;染色质由DNA、蛋白质和少量RNA组成,是遗传物质的主要载体,D错误。
【深研教材 预测高考】
4.(必修1 P46拓展应用 2 )用磷脂双分子层做成的脂质体可以将药物包裹成小球,通过小球膜与细胞膜的融合将药物送入细胞,从而达到治疗疾病的目的。如图是携有特异性抗体的脂质体,它可作为靶向药物的运载体。下列说法错误的是( )
A.脂质体的稳定性和运输速率与膜的流动性有关
B.脂质体上加入抗体有助于药物作用于靶细胞
C.①处可加入脂溶性药物,②处可加入水溶性药物
D.利用脂质体包裹,通过缓释可降低某些药物对人体的毒副作用
√
【解析】选C。脂质体由磷脂双分子层做成,用于运输药物,通过与细胞膜融合将药物送入细胞,从而达到治疗疾病的目的,因此脂质体的稳定性和运输速率与膜的流动性有关,A正确;为了使药物更好地作用于靶细胞,需要在脂质体的磷脂分子层上插入靶细胞膜特定抗原的抗体,便于脂质体与靶细胞特异性识别并结合,B正确;磷脂分子的头部亲水,尾部疏水,药物有脂溶性和水溶性之分,用脂质体运送药物时,水溶性药物需要放
在脂质体内部即①处,而脂溶性药物需要放在两层
磷脂分子之间即②处,C错误;药物利用脂质体包裹,
通过缓释可降低某些药物对人体的毒副作用,D正确。
$