第2单元 第4课时 细胞膜与细胞核(教师用书Word)-【高考领航】2027年高考生物大一轮复习学案

该高中生物学讲义聚焦细胞膜与细胞核两大核心考点，按“功能-成分-结构探索-模型建构”逻辑梳理细胞膜（高频考点）的分隔控制、信息交流功能及流动镶嵌模型，结合细胞核（中频考点）的结构与遗传控制功能，通过问题驱动梳理、诊断辨析易错点、考向真题训练等环节，帮助学生系统构建知识网络，突破备考难点。 讲义特色在于融合科学史探究（如细胞膜成分与结构的经典实验）和模型建构（流动镶嵌模型、细胞核结构模型），通过伞藻核移植等实验分析培养科学思维与探究实践能力，设置基础诊断、考向提升分层练习，配合即时反馈，确保学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支撑。

第4课时　细胞膜与细胞核 课标 要求 1.概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与外界环境分隔开，能控制物质进出细胞，并进行细胞间的信息交流。2.阐明遗传信息主要储存在细胞核中。 考情 分析 考点 考题统计 考频等级 1.细胞膜的结构和功能 2025·广东卷，3；2024·北京卷，3；2024·湖南卷，1；2024·贵州卷，8；2024·重庆卷，4；2024·山东卷，3；2023·海南卷，3 高频 2.细胞核的结构和功能 2025·陕晋宁青卷，14；2024·重庆卷，4；2023·山东卷，1；2023·江苏卷，2 中频 考点一　细胞膜的结构和功能 问题1 细胞膜有哪些主要功能？ 想一想：“台盼蓝染色法”是鉴别死细胞和活细胞的常用方法，其原理是活细胞的细胞膜能阻止台盼蓝进入细胞。 问题2 科学家是如何探索细胞膜成分的？怎样归纳细胞膜的成分？ 1.细胞膜成分的探索 2．归纳细胞膜的成分 问题3 科学家是如何探索细胞膜结构的？怎样建构细胞膜的模型？ 1.细胞膜结构的探索 想一想： 有人发现，在一定温度条件下，细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面，当温度上升到一定程度时，细胞膜的磷脂分子有75%排列不整齐，细胞膜厚度变小，而膜的表面积扩大，膜对离子和分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是构成细胞膜的磷脂分子是可以侧向自由移动的，使细胞膜具有一定的流动性。 2．流动镶嵌模型 3．结构特点 [细节拾遗]　(必修1 P45旁栏思考)虽然细胞膜内部分是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因：一是水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过细胞膜。 [诊断辨析] (1)细胞膜与双缩脲试剂反应呈紫色，表明细胞膜含有糖类。(2025·天津卷)(×) 提示：表明含有蛋白质。 (2)没有信息交流，多细胞生物体也能完成生命活动。(必修1 P41正文)(×) 提示：多细胞生物体必需依赖于信息交流才能完成生命活动。 (3)胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性。(2024·湖南卷)(√) (4)在组成细胞膜的脂质中，胆固醇最丰富。(必修1 P45正文)(×) 提示：在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富。 (5)糖蛋白分布于细胞膜的内侧，细胞识别与糖蛋白中的蛋白质有关，与糖链无关。(必修1 P45小字)(×) 提示：糖蛋白主要进行细胞间的信息传递，位于细胞膜的外侧，细胞识别与糖蛋白中糖链有关。 理解细胞膜结构与功能的统一性 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)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)一种新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)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。 [归纳提升]　从三个角度理解细胞膜结构与功能的统一性 考向1　对细胞膜成分、结构的探索 1．(2026·河南新乡模拟)下列关于细胞膜成分的探索历程中相关实验与结论之间对应关系错误的是(　　) 选项 实验 结论 A 脂溶性物质更容易通过细胞膜 推测细胞膜的主要组成成分中有脂质 B 对纯净的细胞膜进行化学分析 得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中胆固醇含量最多 C 人红细胞膜中脂质铺展成单分子层后，测得单分子层的面积是红细胞表面积的2倍 推断细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层 D 用蛋白酶处理细胞膜后，其通透性改变 细胞膜中含有蛋白质 解析：B　科学家制备出纯净的细胞膜并进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多，B错误。 2．(2026·湖北黄冈模拟)如图是荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图，关于该实验结果的说法正确的是(　　) A．说明细胞膜具有流动性 B．说明细胞膜具有选择透过性 C．小鼠和人的蛋白质完全相同 D．若降低实验温度，细胞将更快完成融合 解析：A　实验现象是融合细胞中的绿色荧光染料标记膜蛋白和红色荧光染料标记膜蛋白均匀分布，说明膜蛋白会发生运动，体现了细胞膜具有流动性，A正确；该实验没有物质跨膜运输，不能说明细胞膜具有选择透过性，B错误；小鼠和人的蛋白质不完全相同，C错误；若降低实验温度，膜成分运动速度减慢，细胞完成融合将更慢，D错误。 [题后归纳]　细胞膜成分的检测方法 考向2　细胞膜的结构和功能的分析判断 3．(2024·贵州卷，8)将台盼蓝染液注入健康家兔的血管，一段时间后，取不同器官制作切片观察，发现肝和淋巴结等被染成蓝色，而脑和骨骼肌等未被染色。下列叙述错误的是(　　) A．实验结果说明，不同器官中毛细血管通透性有差异 B．脑和骨骼肌等未被染色，是因为细胞膜能控制物质进出 C．肝、淋巴结等被染成蓝色，说明台盼蓝染液进入了细胞 D．靶向治疗时，需要考虑药物分子大小与毛细血管通透性 解析：C　由于毛细血管通透性不同，导致物质进出细胞有差异，实验结果说明，不同器官中毛细血管通透性有差异，A正确。有的器官可以被台盼蓝染色，说明大分子物质可以进入组织液，而不能被台盼蓝染色的器官说明大分子不能进入组织液；脑和骨骼肌等未被染色，是因为台盼蓝染液未进入脑、骨骼肌细胞之间的组织液，且这些细胞的细胞膜能控制物质进出；肝、淋巴结等被染成蓝色，说明台盼蓝染液进入了肝、淋巴结细胞之间的组织液，B正确，C错误。根据题目信息分析，只有小分子物质才能进入脑和骨骼肌，靶向治疗时，需要考虑药物分子大小与毛细血管通透性，D正确。 4．(2026·辽宁大连模拟)膜蛋白是一类结构独特的蛋白质，它镶嵌于膜脂的特性使这一蛋白处于细胞与外界的交界部位，如图是细胞膜上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(　　) A．若蛋白A具有信息传递功能，则该蛋白可能是胰岛素的受体 B．若蛋白B具有物质运输功能，则该蛋白能选择性控制物质进出 C．若蛋白C有催化功能，则其活性的高低受温度、pH等因素的影响 D．蛋白A和蛋白B的跨膜区段的氨基酸很可能具有较强的亲水性 解析：D　胰岛素是一种激素，需要与靶细胞表面的受体结合来传递信息，若蛋白A具有信息传递功能，它有可能是胰岛素的受体，A正确；具有物质运输功能的膜蛋白(如载体蛋白)，能够选择性地控制物质进出细胞，这是细胞膜选择透过性的体现，B正确；具有催化功能的蛋白质是酶，酶的活性高低受温度、pH等因素的影响，C正确；磷脂双分子层内部是疏水的，蛋白A和蛋白B的跨膜区段位于磷脂双分子层中，所以这些区段的氨基酸很可能具有较强的疏水性，D错误。 [拓展延伸]　四种常考的“膜蛋白”及其功能 (1)信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白：糖蛋白。 (2)膜转运蛋白：膜上用于协助扩散的通道蛋白、载体蛋白和用于主动运输的载体蛋白。 (3)具有催化作用的酶：如好氧细菌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)。 (4)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精子和卵细胞间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等)。 考点二　细胞核的结构和功能 问题1 怎样分析“探究细胞核功能”的四个实验？ 1.细胞核的功能探究 (1)黑白美西螈核移植实验 (2)蝾螈受精卵横缢实验 (3)变形虫切割与核移植实验 (4)伞藻嫁接与核移植实验 2．概括细胞核的功能 (1)遗传物质储存和复制的主要场所，是遗传信息库。 (2)细胞代谢和遗传的控制中心。 想一想：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。 问题2 细胞核含有哪些结构？它们各自具有怎样的结构和功能特点？ [细节拾遗]　(必修1 P58拓展应用)染色体与染色质这两种不同的状态对于细胞生命活动的意义：染色体呈高度螺旋状态，有利于在细胞分裂过程中移动并分配到子细胞中去，而染色质为细丝状，有利于DNA完成复制、转录等生命活动。 问题3 根据细胞的结构特点分析细胞在生命系统中占有怎样的地位？ 问题4 举例说明什么是模型？它包括哪几种类型？ [诊断辨析] (1)真核细胞都有细胞核。(必修1 P54正文)(×) 提示：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无细胞核。 (2)细胞核是细胞代谢和遗传的中心。(必修1 P55正文)(×) 提示：细胞核是细胞代谢的控制中心。 (3)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)(√) (4)细胞质中的RNA均在细胞核合成，经核孔输出。(×) 提示：线粒体和叶绿体中也有DNA，可以转录合成RNA。 (5)核膜上的核孔可以让蛋白质、DNA、RNA有选择的进出。(必修1 P56正文)(×) 提示：细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。 理解细胞核与细胞质之间的物质运输机制 亲核蛋白是在细胞质中合成后进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。亲核蛋白通常具有一段特殊的氨基酸序列——核定位序列(NLS)，NLS指导亲核蛋白进入细胞核。核外运信号(NES)与NLS功能相反，是蛋白质中一段包含4个疏水基团的氨基酸序列，参与大分子物质从细胞核运送到细胞质的过程。 (1)请举例说出两种亲核蛋白：DNA聚合酶、RNA聚合酶、组蛋白。亲核蛋白进入细胞核需要经过的结构是核孔/核孔复合体，该结构的功能为控制物质进出细胞核并实现核质之间的信息交流。 (2)NLS和NES功能不同的直接原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序不同。核仁具有将rRNA与核糖体蛋白组装成核糖体亚基的作用，推测核糖体蛋白中存在NLS和NES(填“NLS”“NES”或“NLS和NES”)。 (3)CRM1是一种核转运蛋白，Ran-GTP是一种参与核质运输的蛋白复合物，GST-NES是一种含有NES序列的转录调控因子。科研人员利用相关物质进行了如下核转运模拟实验，结果发现只有第3组实现了对GST-NES的转运，据此可推断Ran-GTP和CRM1同时存在，才能实现GST-NES的转运。 1 2 3 4 GST-NES ＋ ＋ ＋ ＋ Ran-GTP － － ＋ ＋ CRM1 － ＋ ＋ － 注：“＋”表示有，“－”表示无。 考向1　细胞核功能的实验探究 1．(2026·河北衡水模拟)伞藻是一种大型的单细胞绿藻，其结构可分为伞帽、伞柄和假根三部分，其细胞核位于伞柄基部的假根中。某同学观察到不同种类的伞藻帽形结构不同，为研究伞藻帽形是否由其细胞核决定，该同学设计了如下实验流程，下列相关叙述错误的是(　　) A．选择伞藻的原因之一是伞藻是大型单细胞生物，易操作 B．该同学作出的假设可以是“伞藻的帽形由细胞核决定” C．该实验设计能得出“伞藻的帽形由细胞核决定”的结论 D．该实验设置了对照实验 解析：C　选择伞藻的原因是伞藻是大型单细胞生物，易操作，且性状容易区分，A正确；为研究伞藻帽形是否由其细胞核决定，该同学作出的假设可以是“伞藻的帽形由细胞核决定”，B正确；实验设计只能得出伞藻帽形与假根有关，并不能得出一定与细胞核有关，要得到题中结论，还需增加细胞核移植实验，C错误；本实验两组均为实验组，互为对照，D正确。 2．(2026·河南郑州模拟)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：C　若被32P标记的物质是DNA，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时间很短，B错误；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。 考向2　细胞核的结构和建构模型 3．肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一。研究表明，Cofilin-1是一种能与肌动蛋白相结合的蛋白质，介导肌动蛋白进入细胞核。Cofilin-1缺失可导致肌动蛋白结构和功能异常，引起细胞核变形，核膜破裂，染色质功能异常。下列有关叙述错误的是(　　) A．肌动蛋白可通过核孔自由进出细胞核 B．编码Cofilin-1的基因不表达可导致细胞核变形 C．Cofilin-1缺失可导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力 D．Cofilin-1缺失会影响细胞核控制细胞代谢的能力 解析：A　核孔具有选择透过性，肌动蛋白不能通过核孔自由进出细胞核，肌动蛋白进入细胞核需要 Cofilin-1的介导，A错误；编码Cofilin-1的基因不表达，Cofilin-1缺失，可导致肌动蛋白结构和功能异常，引起细胞核变形，核膜破裂，染色质功能异常，B正确；Cofilin-1缺失可导致肌动蛋白不能进入细胞核，从而引起细胞核变形，可能会导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力，C正确；Cofilin-1缺失会导致染色质功能异常，染色质上含有控制细胞代谢的基因，从而影响细胞核控制细胞代谢的能力，D正确。 4．(2026·湖北宜昌模拟)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，属于物理模型 B．通过结构①实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 C.图中结构②易被碱性染料染成深色且与核糖体的形成有关 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：C　以实物或画图形式直观地表达认识对象生物特征属于物理模型，本题核纤层的结构模式图属于物理模型，A正确；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，染色体易被碱性染料染成深色，不是核仁，C错误；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。 角度1　考查细胞膜的结构和功能 1．[(2025·广东卷，3)链接必修1 P43正文]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 解析：D　科学家通过化学分析发现细胞膜主要由脂质(如磷脂、胆固醇)和蛋白质组成，这一结论为罗伯特森提出模型提供了物质组成依据，A不符合题意；表面张力实验发现，细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力，推测细胞膜中含有蛋白质，这一观点被罗伯特森采纳，成为其模型中“蛋白质层”的理论来源，B不符合题意；罗伯特森在电镜下观察到细胞膜的暗—亮—暗三层结构，是其提出模型的直接证据，C不符合题意；细胞融合实验结果表明细胞膜具有流动性，与罗伯特森描述的静态结构相矛盾，且该实验远晚于罗伯特森模型，D符合题意。 2．[(2023·海南卷，3)链接必修1 P43正文]不同细胞的几种生物膜主要成分的相对含量见表。 膜主要成分 生物膜 红细 胞膜 神经鞘 细胞膜 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，神经鞘细胞膜的功能最简单 解析：C　构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的大多数蛋白质也能运动，因此蛋白质和脂质的运动构成膜的流动性，A正确；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最高，其功能最复杂，神经鞘细胞膜的蛋白质最少，其功能最简单，D正确。 角度2　考查细胞核的结构与功能 3．[(经典高考题)链接必修1 P56图3－10]拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构，功能是协助mRNA转移。与野生型相比，推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中，有更多mRNA分布于(　　) A．细胞核　　　　 B．细胞质 C．高尔基体 D．细胞膜 解析：A　分析题意，野生型的拟南芥HPR1蛋白是位于核孔协助mRNA转移的，mRNA是转录的产物，翻译的模板，故可推测其转移方向是从细胞核内通过核孔到细胞核外，因此该蛋白功能缺失的突变型细胞，不能协助mRNA转移，mRNA会聚集在细胞核中，A符合题意。 4．[(2023·江苏卷，2)链接必修1 P56图3－10]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 解析：D　①表示染色质，主要是由DNA和蛋白质组成的，植物细胞是真核细胞，①只存在于细胞核中，A正确；②表示细胞膜，主要由磷脂双分子层构成，核膜及各种细胞器膜都是以磷脂双分子层为基本支架的，所以核膜及各种细胞器膜的基本结构都与②相似，B正确；③表示细胞壁，其主要成分为纤维素，也含有多种蛋白质，C正确；有些植物细胞没有细胞核，也不具有①，如成熟的筛管细胞，所以植物细胞不是必须具备①、②和③才能存活，D错误。 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