第一章 第5讲 细胞膜与细胞核（配套教参）-【创新教程】2027年高考生物总复习大一轮讲义（人教版）

第一单元走近细胞和组成细胞的分子 第5讲 细胞膜与细胞核 构建体系>素养建模 对应学生P21 网络构建素养呈现 知识体系 定内容 核心素养一定能力 脂质 蛋白质：糖类」 核膜 通过对细胞膜和细胞核结构和功能的复习， 生命 流动 建立起整体观念和细胞结构与功能相适应的 镶嵌 成分 结构 结构 f核E 观念 模型 细胞膜 细胞核 观点 流动性 特点 染色质， 功能 功能 核孔 通过对细胞膜组成和功能的实验探究，以及 科学 边界控制物信息：遗传代谢、遗传 细胞核功能的实验分析，掌握实验设计的对 作用：质进出交流！信息库的控制中心 探究 照原则和荧光标记技术 研析考点>层级突破 对应学生P21 透析考点素养培育 考点1 细胞膜的结构和功能 [必备知识·复盘] 续表 教材夯实 实验 探究细胞膜中脂质成分的类型 1.细胞膜的功能 目的 对细胞的作用：保障细胞内部环境的 将细胞 相对稳定 与外界 实 利用哺乳动物的红细胞，通过一定的 环境分 进化方面的意义：将生命物质与外界 实验 方法制备出纯净的细胞膜，进行化学 隔开 环境分开，产生了原始的细胞，并成 方法 为相对独立的系统 分析 普遍性：①细胞需要的营养物质可进入 细胞；②抗体、激素等物质在细胞内合 实验 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固 细胞膜的三大功能 控制 成后，被分泌到细胞外：③细胞产生的 结论 物质 醇，其中磷脂含量最多 废物被排到细胞外 进出 细胞 相对性：①对细胞有害的物质有可能进 入细胞：②有些病毒、病菌等可以侵入 实验 英国学者丹尼利和戴维森研究细胞 体现了细包细胞，使生物体患病 膜的选择透过性，竹以细胞膜是“秀统的边界“ 目的 膜的张力 化学物质传递（如激素、递质） 进行细胞间类型 通道传递（如胞间连丝） 发现细胞的表面张力明显低于油一 的信息交流 实 接触传递（如精卵结合、靶细 实验 水界面的表面张力（人们已发现油 胞与细胞毒性T细胞接触) 现象 脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则 2.细胞膜的成分 表面张力会降低) (1)细胞膜成分的探索 实验欧文顿用500多种化学物质对植物 实验 推测细胞膜可能还附有蛋白质 结论 方法细胞的通透性进行了上万次的研究 (2)细胞膜成分组成 实验溶于脂质的物质容易穿过细胞膜；不 验 现象溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜 成 脂质：主要是磷脂，动物细胞膜还有胆固醇 蛋白质：与膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜， 蛋白质的种类和数量越多 植物细胞膜没有 实验 推测细胞膜是由脂质组成的 糖类（少量）：主要在细胞膜外侧，与蛋白质（脂质）结合 结论 形成糖蛋白（糖脂），是判新细胞膜内，外的依据 ·23· 高考总复习生物学 3.流动镶嵌模型的基本内容 答案：取A、B两种动物细胞进行融合，分别用红、 (1)结构模型 绿色荧光染料标记两种动物细胞膜上的蛋白质，观 察在细胞融合过程中两种颜色的荧光在细胞膜上 :与细胞膜上的蛋白质和脂质结合的 糖蛋白 糖类分子称为糖被，与细胞表面的识 的分布情况。 :别、细胞间的信息传递等功能有 、 (3)如何探究细胞膜的识别作用？ 答案：将大量的同种生物和亲缘关系较远的生物的 糖脂 磷脂双分子层： 精子和卵细胞混合在一起，观察精子和卵细胞结合 磷脂分子疏水 情况。 磷脂分子 “尾”相接，位于 膜中央，构成 (4)探究细胞膜控制物质进出细胞的实验思路是 蛋白质分子：承担膜的主要功能 膜的基本支架 什么？ 0镶在磷脂分子层表面 不对救分布→回部分成全朝嵌入请脂双分子层 答案：可利用有颜色的植物组织，将其放入无色溶 ⑥贯事整个磷脂双分子居 液中，然后用高温、强酸或强碱处理，观察处理前后 (2)结构特点 溶液颜色是否发生变化。 内容 具有一定的流动性 [关键能力·提升] 原因 构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可 ◆[提升点1]通过细胞膜的结构及其成分考查信 结构 以运动的 息提取能力 特点 实例质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细 1.通过冷冻技术，细胞膜通常从某个部位断裂分开， 胞的吞噬作用等 结构如图所示。据图分析不可以推出的结论是 影响 因素 温度：一定范围内，温度升高，膜流动加快 教考衔接 1.将台盼蓝注射到家免血液中，发现脑和骨骼肌未被 染色，是因为细胞膜能控制物质进出。 (2024·贵州卷，15B)(√) b侧 2囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性。 A.图中b侧含细胞质基质 (2023·浙江6月选考，6C)(×) B.磷脂双分子层疏水端断裂 3.构成细胞膜的蛋白质分子是运动的，磷脂分子是静 C.细胞膜具有一定的流动性 止的。 (×) D.膜蛋白的分布存在不对称性 4,细胞膜的基本支架是由磷脂分子和蛋白质分子共 解析：C[据题图分析，图中细胞膜的a侧有糖蛋 同形成的 (X) 白，为细胞膜的外侧，b侧为细胞膜的内侧，即b侧 含细胞质基质，A正确；图中磷脂双分子层的疏水 素养培优 端发生了断裂，B正确；图中未体现细胞膜的运动， 1.(必修1P41“图3一2左上图信息”)是否所有激素 不能得出细胞膜具有流动性的结论，C错误；图中 均与靶细胞的细胞膜表面受体结合？ 膜蛋白的分布存在不对称性，D正确。] 答案：不是。例如性激素是与细胞内受体结合的。 2.(不定项)驱动的分子转子可与特定的细胞膜识别， 经紫外光激活后，以每秒200万~300万转的转速 2.（必修1P42“思考·讨论”)将人肝细胞中的磷脂全 进行旋转，改变细胞膜中磷脂分子的排列而完成钻 部提取并铺成单层分子，其面积大于肝细胞表面积 孔，如图所示。下列有关说法错误的是 ( 的2倍，请解释原因。 答案：人的肝细胞中除细胞膜外，还有细胞器膜等， 因此单层磷脂分子的面积大于细胞表面积的2倍。 光激活) 3.(情景探究)为了研究细胞膜的结构和功能，某科研 小组进行了多方面的实验。以下是关于实验的几 A.分子转子与特定细胞膜的识别依靠细胞膜上的 糖蛋白 个问题，请尝试解答。 B.细胞膜中磷脂分子的排列被改变说明细胞膜具 (1)鉴定细胞膜磷脂双分子层的实验思路是什么？ 有选择透过性 答案：提取细胞膜结构中的磷脂分子，铺在水面上， C.细胞膜中磷脂分子的排列与磷脂分子的亲水性 测得磷脂单分子占有面积，与细胞膜面积对比 无关 分析。 D.题图在亚显微结构水平上解释分子转子完成钻 (2)鉴定细胞膜流动性的实验思路是怎样的？ 孔的过程 ·24· 第一单元走近细胞和组成细胞的分子 解析：BC[细胞膜上的糖蛋白具有识别作用，分 体与融合细胞的膜蛋白（抗原）特异性结合，其目的 子转子与特定细胞膜的识别依靠细胞膜上的糖蛋 是标记膜蛋白，以便于显微镜观察。用荧光显微镜观 白，从而钻开细胞膜上的磷脂双分子层，A正确；细 察融合细胞表面荧光的颜色和 ,开始时，鼠 胞膜中磷脂分子的排列被改变说明细胞膜具有流 的细胞为绿色，人的细胞为红色，两种颜色不混合； 一段时间后，可观察到红绿荧光交替分布的“嵌合 动性，B错误；细胞膜中磷脂分子亲水性的头部朝 体”。统计 ,结果如图所示。 外，疏水性的尾部朝内，C错误；生物膜流动镶嵌模 型是在电子显微镜下观察到的亚显微结构，故能从 100 亚显微结构水平上解释分子转子完成钻孔的过程， D正确。] 归纳总结常考的5种“膜蛋白” 102540"12037℃下培养时间/min (1)受体蛋白：信号分子（如激素、细胞因子、神经 (2)科学家据此提出两种假说解释嵌合体的形成。 假说一：融合细胞合成了新的膜蛋白； 递质)的受体。 假说二：原有膜蛋白在细胞膜平面上运动。 (2)载体蛋白：协助跨膜运输（协助扩散和主动 ①使用 抑制剂和ATP合成抑制 运输)。 剂分别处理融合细胞，均对嵌合体形成没有显著影 (3)具有催化作用的酶：如需氧细菌的细胞膜上可 响，这个结果否定了假说一。 附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还 ②在15℃、20℃和26℃的培养温度下重复上述 存在ATP水解酶（催化ATP水解，用于主动 实验，这些实验的结果为 运输等)。 为假说二提供了证据支持。 (4)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋 解析：(1)细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成；抗体与 荧光染料结合后抗体被标记，当抗体与融合细胞的 白（如精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的 膜蛋白（抗原）特异性结合时，膜蛋白就被标记；用 特异性识别等)。 荧光显微镜观察融合细胞表面荧光的颜色和分布， (5)通道蛋白：通过打开或关闭通道控制物质通 并观察和统计嵌合体比例。 过，如水通道蛋白；神经冲动传导时，Na、K (2)①假如嵌合体形成是融合细胞合成了新的膜蛋 通道蛋白等。 白，用蛋白质合成抑制剂和ATP合成抑制剂分别 ◆[提升点2]通过细胞融合考查获取信息能力和 处理融合细胞，嵌合体形成会受影响。 综合应用能力 ②如果随着温度增加，嵌合体比例增加（或“随着温 度降低，嵌合体比例降低”)，则为假说二提供了证 3.科学家利用细胞融合技术研究细胞膜的结构特性， 据支持。 进行了下列实验。 答案：(1)分布嵌合体比例 (1)细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质。将连接了 (2)①蛋白质合成②随着温度增加，嵌合体比例 荧光染料的抗体与融合细胞在一定条件下培养，抗 增加（或随着温度降低，嵌合体比例降低） 考点2细胞核的结构与功能 [必备知识·复盘] (2)蝾螈受精卵横缢实验 教材夯实 既有相互对照（无核与有核对照），又有自身对照（无核一半 1.细胞核的功能探究 重新挤入细胞核) (1)黑白美西螈核移植实验 ,未设置对照 有 一半一分裂发 正常胚胎 黑色美 实验 横 西螈胚 实验 胎细胞 ⊙取核 核移植，⊙ 发 过程 卵缢 无核停止挤入分发正常 过程 白色美 去核，● ⊙ 黑色美西螈 半 分裂细胞核裂育胚胎 西蚬卵 细胞 细胞 实验 实验 结论 蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制 结论 美西螈皮肤颜色的遗传受细胞核控制 25 高考总复习生物学 (3)变形虫切割实验 素养培优 既有相互对照（无核与有核对照），又有自身对照（进行核移植） 有核 生长、分裂、」 。生命核 生命 1.(必修1P“资料4”)伞藻与衣藻、黑藻、颤蓝细菌 一半 →摄食、对刺激 在生物分类上有什么不同？ 实验 有反应 核 过程 变切 要层型 答案：伞藻、衣藻均属于绿藻类的真核生物，黑藻是 虫 割 无核不能摄食、不生长、不分裂、 高等植物，颤蓝细菌属于蓝细菌类的原核生物 一半对刺激无反应 2.(必修1P6“旁栏思考”)“蓝图”指的是什么？为什 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 么同一个体的不同细胞都一样？从分子水平上解 释细胞多样性的原因。 (4)伞藻嫁接与核移植实验 答案：“蓝图”指的是DNA上储存的遗传信息；同 ①伞藻嫁接实验过程：相互对照。 一个体的不同细胞都一样的原因是所有细胞都是 伞形帽一深 器菊花形帽 由受精卵通过有丝分裂形成的，细胞多样性的实质 伞柄 一伞柄 细胞核 细胞核 是基因的选择性表达。 假根 ① ② 假根 3.(情景探究)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， ②伞藻核移植实验过程：自身对照。 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： ③实验结论：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。 答案：小分子物质可通过核膜进出细胞核，DNA不 2.细胞核的结构与功能 能通过核孔进出细胞核，RNA可以通过核孔进入 小分子物质可通过核膜进出细泡核 原核细包除外 细胞质；DNA聚合酶等蛋白质可以通过核孔进入 核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开 核仁：与rRNA的合成以及核糖体的形成有关 细胞核 (主要组成成分：DNA和蛋白质 (2)核孔复合体能够识别已经加工成熟的mRNA 染色质功能：其中的DNA是遗传物质 与染色体的关系：同种物质在细胞 并将其运出核孔，前体mRNA(未经加工剪接的 不同时期的两种存在状态 核孔：实现核质之间的物质交换和信息交流 RNA)不能运出核孔，这体现了核孔具有什么特 →NA和晷台质出入细胞核穿过层膜 点？核孔复合体能够识别相应的物质信号，可推测 细胞核是遗传信息库 核孔复合体上存在什么结构？ 能 答案：体现了核孔具有选择透过性。推测核孔复合 细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心 体上存在特异性受体蛋白。 不是细胞代谢的中心，细胞代谢的中心是细胞质 (3)真核细胞核内的核仁被破坏，抗体合成将不能 教考衔接 正常进行的原因是 1.根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体，在分裂末 答案：核仁与核糖体的形成有关，核仁被破坏，不能 期重建 (2024·安徽卷，1C)(×) 形成核糖体，抗体的合成将不能正常进行 2.核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体 (4)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢之间有什 的形成有关。 (2023·湖南卷，2B)(/) 么关系？ 3.细胞质中的RNA均在细胞核合成，经核孔输出。 答案：细胞代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核 (×) 孔数量多，核仁较大。 ·26· 第一单元走近细胞和组成细胞的分子 [关键能力·提升了 解析：B[后者分裂旺盛是因为遗传物质主要来自 幼年实验鼠的细胞核，而不是全部遗传物质，A错 ◆[提升点1]通过细胞核的结构与功能考查思维 误；根据衰老的端粒学说，随着分裂次数增多，细胞 判断能力 1.如图为某细胞的部分结 核孔 端粒变短，因此老年实验鼠的细胞分裂次数多，可 构示意图，当RNA经过 核膜 能比幼年实验鼠的染色体端粒短，B正确；根据衰 核孔运出细胞核时，需要 基因A基因b 老的自由基学说可知，老年实验鼠细胞中的自由基 核孔蛋白协助且消耗能 DNA RNA 增多，细胞核的功能减弱，C错误；上述实验说明细 量。下列有关叙述错误 的是 ( 胞核对细胞分裂的影响比细胞质更大，D错误。] A.2是一种双层膜结构的细胞器，在动植物细胞中 3.科学家用黑白两种美西螈黑美西螈 白美西螈 普遍存在 (● (o) (一种两栖动物)做实验， 胚胎细胞 卵细胞 B.2与核膜直接相连，其上附着有与分泌蛋白合成 实验过程如图所示。 取核 去核 有关的核糖体 C.RNA通过核孔的运输特点与主动运输有相似 (1)由该实验结果可得出 核移植 之处 的初步结论是：美西螈的 o D.基因A表达过程中需要的RNA聚合酶通过核 肤色是由 控 黑美西螈 孔从细胞质运入细胞核 制的。 解析：A[2是内质网，是一种单层膜结构的细胞 器，在动植物细胞中普遍存在，A错误；2是内质 (2)该结论受到了某些人的质疑，原因是该实验缺 网，与核膜直接相连，其上附着有与分泌蛋白合成 少对照实验。为使结论更加准确，可以运用反证法 有关的核糖体，B正确；RNA通过核孔运出细胞核 进行证明，其反证过程是 时，需要核孔蛋白协助且消耗能量，可见其运输特 该反证实验与前实验形成了 (填“空白” 点与主动运输相似，C正确；基因A表达过程中需 “自身”“相互”或“条件”)对照。 要的RNA聚合酶通过核孔从细胞质运入细胞核， D正确。] (3)在该对照实验中自变量是 归纳总结细胞核与其他知识的整合 ,无关变量是 (1)物质运输：核孔是大分子物质运输(RNA出 核，蛋白质入核)的通道，小分子和离子则可选 (至少写2项)： 择性透过核膜。 解析：(1)分析图示可知：黑色美西螈的胚胎细胞核 (2)基因表达：转录发生在细胞核，翻译发生在细 与白色美西螈的去核卵细胞形成重组细胞，由该重 胞质。 (3)有丝分裂：核膜和核仁周期性的消失（前期）和 组细胞发育成的美西螈的肤色与提供细胞核的个 重建（末期）。 体相同，说明美西螈的肤色是由细胞核控制的。 (4)细胞衰老：细胞核的体积增大，核膜内折，染色 (2)该实验缺少对照实验。为使结论更加准确，可 质收缩，染色加深。 运用反证法，将黑色美西螈的去核卵细胞与白色美 ◆[提升点2]通过细胞核相关实验考查科学探究 西螈胚胎细胞的细胞核结合，形成重组细胞并进行 能力和综合应用能力 2.研究人员将幼年实验鼠的体细胞去核后与老年实 培养。该反证实验与前实验形成了相互对照。 验鼠的体细胞核融合，将老年实验鼠的体细胞去核 (3)在该对照实验中的自变量是不同美西螈的去核 后与幼年实验鼠的体细胞核融合，分别进行体外培 卵细胞与细胞核，因变量是由重组细胞发育成的美 养。结果发现前者不分裂而后者分裂旺盛。下列 西螈的肤色，水质、温度、阳光等凡是影响美西螈生 叙述正确的是 A.后者分裂旺盛是因为遗传物质全部来自幼年实 长发育的因素都是无关变量。 验鼠 答案：(1)细胞核 B.老年实验鼠的染色体端粒可能比幼年实验鼠 (2)黑色美西螈的去核卵细胞与白色美西螈的细胞 的短 核结合相互 C.老年实验鼠细胞中的自由基减少，细胞核的功能 减弱 (3)不同美西螈的去核卵细胞与细胞核水质、温 D.实验说明细胞质对细胞分裂的影响比细胞核大 度、阳光等 ·27· 高考总复习 生物学 真题考法>素养演练 对应学生P25 感悟高考素养提升 C,哺乳动物红细胞的质膜与高尔基体膜之间具有 [真题研析] 浸润素养 膜融合现象 [例](2025·天津卷)关于细胞膜组成与功能的探 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 究，推论正确的是 ) 解析：C[细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，磷脂 A.细胞膜与双缩脲试剂反应呈紫色，表明细胞膜 双分子层构成膜的基本支架，这个支架是可以流动 含有糖类 的，大多数蛋白质也是可以流动的，因此蛋白质和 B.同位素标记的固醇类物质可以穿过细胞膜，表明 脂质的运动构成膜的流动性，A正确；糖蛋白与细 细胞膜含有胆固醇 胞识别作用有密切关系，因此高尔基体和内质网之 C.细胞膜上聚集的荧光标记蛋白能均匀分散开，表 间的信息交流与二者膜上的糖类有关，B正确；哺 明细胞膜具有信息传递功能 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 D.植物细胞能发生质壁分离和复原，表明细胞膜 格内容可知，线粒体内膜的蛋白质最高，其功能最 具有选择透过性 复杂，神经鞘细胞质膜的蛋白质最少，其功能最简 [关键信息点] 单，D正确。] ① 细胞膜组成与功能的探究 2.(2024·湖南卷)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 ( ) 植物细胞能发生质壁分离和复原体现了细 A.耐极端低温细菌的膜脂富含饱和脂肪酸 ② 胞膜的流动性 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 解析：D[双缩脲试剂与蛋白质反应呈紫色，若细 D.磷脂是构成细胞膜的重要成分 胞膜与双缩脲试剂反应呈紫色，表明细胞膜含有蛋 解析：A[饱和脂肪酸的熔，点较高，容易凝固，耐 白质，A错误；固醇类物质能穿过细胞膜，是因为细 极端低温细菌的膜脂富含不饱和脂肪酸，A错误； 胞膜的基本支架是磷脂双分子层，根据“相似相溶” 胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，其对于调节 原理，固醇类（脂质）易通过，不能据此表明细胞膜 膜的流动性具有重要作用，B正确；细胞膜表面的 含有胆固醇，B错误：荧光标记蛋白均匀分散体现 糖类分子可与脂质结合形成糖脂，糖脂与细胞表面 细胞膜的流动性（结构特，点)，与信息传递功能无 的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关，C正 关，C错误；植物细胞能发生质壁分离和复原，是因 确；磷脂是构成细胞膜的重要成分，磷脂双分子层 为细胞膜允许水分子自由通过，而对蔗糖等物质的 构成生物膜的基本支架，D正确。] 通过具有选择性，这表明细胞膜具有选择透过性 [考向2]细胞核的结构和功能 (功能特性)，D正确。] 3.(2022·海南卷)肌动蛋白是细胞骨架的主要成分 之一。研究表明，Cofilin一1是一种能与肌动蛋白 [真题品悟 一厚积素养 相结合的蛋白质，介导肌动蛋白进入细胞核。 Cofilin一1缺失可导致肌动蛋白结构和功能异常， [考向1]细胞膜的结构和功能 引起细胞核变形，核膜破裂，染色质功能异常。下 1.(2023·海南高考)不同细胞的几种生物膜主要成 列有关叙述错误的是 分的相对含量见表。 A.肌动蛋白可通过核孔自由进出细胞核 生物膜 B.编码Cofilin一1的基因不表达可导致细胞核 红细胞神经鞘细高尔基内质线粒体 变形 质膜 胞质膜 体膜 网膜 内膜 膜主要成分 C.Cofilin-一1缺失可导致细胞核失去控制物质进 蛋白质(%) 49 18 64 62 78 出细胞核的能力 脂质(%) 43 79 26 28 22 D.Cofilin一1缺失会影响细胞核控制细胞代谢的 能力 糖类(%) 10 10 少 解析：A[肌动蛋白进入核孔需要Cofilin一l介 下列有关叙述错误的是 导，因此，肌动蛋白不能通过核孔自由进出细胞核， A.蛋白质和脂质是生物膜不可或缺的成分，二者 A错误；Cofilin一1缺失可导致肌动蛋白结构和功 的运动构成膜的流动性 能异常，引起细胞核变形，核膜破裂（失去控制物质 B.高尔基体和内质网之间的信息交流与二者膜上 进出细胞核的能力)，染色质功能异常（染色质上所 的糖类有关 含的基因可控制细胞代谢)，B、C、D正确。] ·28·