细胞的基本结构和物质运输功能

细胞的基本结构和物质运输功能第1页/共79页★备考方向指导★最新考纲热点透视1.细胞膜的结构和功能Ⅱ2．主要细胞器的结构和功能Ⅱ3．细胞核的结构和功能Ⅱ4．观察线粒体和叶绿体Ⅱ5．物质进出细胞的方式Ⅱ6．通过模拟实验探究膜的透性Ⅱ7．观察植物细胞的质壁分离和复原Ⅱ8．生物膜的结构Ⅱ1.掌握细胞膜的结构、功能及成分验证。2．掌握主要细胞器的结构、功能，理解细胞器结构和功能相适应的特点。3．掌握细胞核的结构、功能，理解核质关系。4．学会制作临时装片的方法。5．理解渗透作用的原理和过程。6．学会细胞质壁分离及复原实验的探究过程及结果分析。7．学会辨析物质进出细胞的方式。8．掌握生物膜选择透过性在工业、农业、医学上的应用。第2页/共79页分析解读复习本章时，要注意以下几个方面：1．膜的组成、结构和功能是考查的重点之一，而且有可能联系第4章的内容进行实验设计，因此要注意结合教材的实验理解膜的物质组成，并从物质组成方面分析膜的功能。2．细胞器的结构和功能一直是热点，因此通过列表比较并进行归类，归纳各种细胞器的结构和功能，有利于理解各细胞器的分工与合作并掌握分泌蛋白的合成、加工和运输过程以及光合作用和细胞呼吸的过程。3．细胞结构是很好的图示试题命题点，因此应该熟练掌握各种细胞结构的物理模型特点及各种细胞器的亚显微结构图解，以提高对细胞结构和功能方面的生物学问题的解释、推断和判断能力。4．通过对植物细胞吸水和失水的探究，掌握植物细胞质壁分离和复原实验的条件及设计探究实验的一般过程、方法和应用。5．通过对三种跨膜运输方式的比较，归纳出据图分析某种物质的跨膜运输方式的技巧并能进行简单的实验设计。6．根据对生物膜结构的探索，理解膜的组成特点并能正确识别膜的图解和正确判断在物质跨膜运输时的应用。第3页/共79页专题4细胞膜与细胞核第4页/共79页回扣教材自主梳理夯实基础基础自主复习第5页/共79页一、细胞膜的探索历程和制备1．细胞膜的探索历程时间实例(实验)结论(假说)19世纪末脂溶性物质更易通过细胞膜欧文顿认为膜是由①

组成的20世纪初将膜分离提纯，并进行化学分析膜的主要成分是②____________1925年红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍细胞膜中的脂质分子③________________1959年电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构罗伯特森认为生物膜由蛋白质—④_____—蛋白质三层结构构成1970年人鼠细胞杂交实验细胞膜具有⑤_______________1972年桑格和尼克森提出了生物膜的⑥_________________________脂质脂质和蛋白质排列为连续的两层脂质一定的流动性流动镶嵌模型第6页/共79页2.细胞膜的制备(1)选材：⑦

成熟的红细胞。(2)原理：红细胞放入⑧

中，水会进入红细胞，导致红细胞⑨

，使细胞膜内的物质流出来，从而得到细胞膜。(3)过程1)将红细胞⑩

制成临时装片。2)在高倍镜下观察，在⑪

滴加蒸馏水，另一侧用⑫

吸引。3)红细胞的凹陷消失，体积增大，最后导致细胞⑬

。4)利用⑭

，获得纯净细胞膜。哺乳动物清水涨破稀释液盖玻片一侧吸水纸破裂差速离心法第7页/共79页二、细胞膜的组成成分、结构和功能1．细胞膜的成分第8页/共79页2．流动镶嵌模型具有一定的流动性

蛋白质分子

第9页/共79页相对稳定

第10页/共79页第11页/共79页三、细胞核的结构和功能1．结构第12页/共79页第13页/共79页解读考点拓展升华直面高考考点分类透析第14页/共79页1.流动镶嵌模型考点1细胞膜的结构、功能及特性第15页/共79页2．细胞膜的成分成分种类与含量位置与功能脂质磷脂分子和胆固醇约占50%(1)磷脂分子：构成膜的基本骨架；(2)胆固醇：与磷脂尾部一起存在于脂双层内部，维持膜的刚性蛋白质约占40%(1)镶嵌或贯穿于脂双层中；(2)功能越复杂的细胞，膜蛋白质的种类和数量越多糖类占2%～10%(1)与蛋白质结合形成糖蛋白，完成细胞间信息传递功能及保护、润滑、免疫等功能；(2)部分与脂质结合形成糖脂第16页/共79页3．细胞膜的功能第17页/共79页【拓展提升】

①构成细胞膜的化学元素有C、H、O、N、P等。②糖蛋白和糖脂分布在膜的外表面。因此，根据糖蛋白的分布，可以判断细胞膜的内外侧。③糖蛋白(又叫糖被)有保护和润滑作用，还与细胞识别作用有密切关系。④各种膜所含蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关，功能复杂的膜，其蛋白质含量和种类较多。第18页/共79页⑤各种蛋白质在膜上的分布是不对称的。细胞膜上的蛋白质种类很多，如运输物质的载体、识别作用的糖蛋白、接受信号的受体、体现病原体特异性的抗原及催化作用的酶等。⑥正常细胞癌变后，细胞膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，可以作为细胞是否癌变的指标之一。⑦物质能否通过细胞膜，并不完全取决于分子大小，而是根据细胞生命活动是否需要。如木糖分子比葡萄糖分子小，但细胞能吸收葡萄糖而不能吸收木糖。第19页/共79页4．细胞膜的结构特点、功能特性及相互关系流动性和选择透过性的关系(1)区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。(2)联系：流动性是选择透过性的基础，膜只有具有流动性，才能实现选择透过性。流动性原理——构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是运动的；选择透过性原理——膜上载体蛋白的种类和数量。第20页/共79页流动性的实例：细胞融合、变形虫变形、白细胞吞噬细菌(胞吞)、分泌蛋白的分泌(胞吐)、温度改变时膜的厚度改变、动物细胞吸水膨胀或失水皱缩等。第21页/共79页第22页/共79页从近几年的试题来看，明年高考仍会围绕膜的结构特性和功能特性，并与物质的跨膜运输相结合，命制综合性题目，题目可能是材料信息题、识图题及实验题等多种形式，但主要还是以选择题形式呈现。第23页/共79页1.细胞核的结构及其功能考点2细胞核的结构、功能及实验探究名称特点功能核膜和核孔①核膜是双层膜，外膜与内质网相连，且有核糖体附着②在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建③核膜是不连续的，其上有核孔④核膜具有选择透过性①化学反应的场所：核膜上有酶附着，利于多种化学反应的进行②控制物质进出：小分子、离子通过核膜进出，大分子物质通过核孔进出第24页/共79页第25页/共79页名师提醒(1)核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。(2)核膜和核孔都具有选择透过性。(3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大。第26页/共79页(4)凡是无核细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物和人的成熟红细胞(高等植物的筛管细胞)；人工去核的细胞，一般也不能存活太久。(5)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。

第27页/共79页2．细胞核功能的实验探究实验内容实验过程实验结论实验分析两种美西螈细胞核移植美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核控制的该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞形成重组细胞进行培养作为对照横缢蝾螈受精卵蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的该实验既有相互对照，又有自身对照第28页/共79页实验内容实验过程实验结论实验分析将变形虫切成两半变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的该实验既有相互对照，又有自身对照伞藻嫁接与核移植伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的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”的形状第29页/共79页根据近几年的高考题，本讲单独命题的概率不大，可能会以选择题形式，与生物膜系统结合考查生物膜间的联系，与物质跨膜运输来联系考查核孔和核膜控制物质进出的功能特点；也可能会与遗传信息的传递与表达相结合进行考查；命题也可能围绕核孔及原核细胞与真核细胞进行考查。第30页/共79页经典实验专项探究明确考向实验专题探究第31页/共79页体验制备细胞膜的方法1．实验材料——选择哺乳动物成熟红细胞的原因(1)哺乳动物成熟的红细胞无细胞壁①易吸水涨破，使细胞内溶物流出。②避免了去除细胞壁的麻烦。(2)细胞内无细胞核和众多的细胞器避免了细胞膜与核膜、细胞器膜分离所带来的麻烦，经过离心即可获得较纯净的细胞膜。第32页/共79页

(3)持续观察红细胞的变化①观察刚刚制成的临时装片，目的是了解红细胞的正常形态特点，以便形成对照。②引流操作后的红细胞的形态特点，与引流前的形成对比。第33页/共79页2．方法步骤第34页/共79页3．实验注意问题(1)用生理盐水稀释红细胞可使红细胞维持原有的形态，并可分散红细胞，防止凝结成块。(2)滴加蒸馏水时应该缓慢，边滴边用吸水纸吸引，同时观察红细胞的动态变化。

第35页/共79页精讲精练考题感悟规范解答热点题型讲练第36页/共79页 (2014年课标Ⅰ卷)关于细胞膜结构和功能的叙述，错误的是(

)A．脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质B．当细胞衰老时，其细胞膜的通透性会发生改变C．甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜D．细胞产生的激素与靶细胞膜上相应受体的结合可实现细胞间的信息传递例1第37页/共79页【解析】

本题考查细胞膜的结构和功能，意在考查考生对相关知识的识记能力和理解能力。磷脂和蛋白质是构成细胞膜的主要成分，磷脂属于脂质，A选项正确；细胞衰老时细胞膜通透性改变，使物质运输能力降低，B选项正确；甘油属于脂质，可以通过自由扩散的方式通过细胞膜，C选项错误；细胞产生的激素与靶细胞膜上的相应受体结合，从而调节细胞的代谢，实现了细胞之间的信息传递，D选项正确。【答案】

C第38页/共79页 (2014年福建卷)细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列图中，可正确示意不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是(

)

例2AB第39页/共79页C

D

第40页/共79页【解析】

本题考查细胞膜的成分、结构及功能，意在考查考生的识图分析能力。血红蛋白在红细胞内是一种可运载氧气的蛋白质，但并非膜蛋白，A选项错误；抗体是浆细胞分泌的一种免疫球蛋白，并非T淋巴细胞细胞膜的成分，B选项错误；胰岛素受体具有特异性，只能与胰岛素进行特异性结合，不能与胰高血糖素结合，C选项错误；神经递质可以与骨骼肌细胞膜上的神经递质受体进行特异性结合，葡萄糖可以借助转运葡萄糖的载体进入骨骼肌细胞，D选项正确。【答案】

D第41页/共79页 (2014年山东卷)有关细胞内囊泡运输的描述，正确的是(

)A．细胞核内的RNA通过囊泡运输到细胞质B．蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外C．细胞器之间都能通过囊泡进行物质运输D．囊泡运输依赖膜的流动性且不消耗能量例3第42页/共79页【解析】

本题考查囊泡运输的特点、结构基础等，意在考查考生的识记理解能力。细胞核内的RNA通过核孔运输到细胞质中，不需要通过囊泡运输，A选项错误；蛋白质类激素经囊泡运输以胞吐的方式分泌到细胞外，B选项正确；具膜细胞器之间才能通过囊泡进行物质运输，没有生物膜的细胞器之间不能通过囊泡进行物质运输，C选项错误；囊泡运输依赖于膜的流动性且需要消耗能量，D选项错误。【答案】

B第43页/共79页【技巧点拨】

物质运输方式的判断：首先要看被运输物质是否为大分子物质，如为大分子物质，则进出细胞的方式为囊泡运输，即胞吞和胞吐，该方式不需要膜蛋白作载体，但需消耗能量。如为小分子物质，则依据其类别及涉及的生理过程再进行判断，如气体类(CO2、O2等)、溶剂类(乙醇、甘油等)物质、脂溶性物质(如脂肪酸)的运输方式是自由扩散，某些有机小分子或无机盐离子的运输方式是主动运输，葡萄糖进入细胞为协助扩散。第44页/共79页 (2014年大纲卷)下列有关细胞核的叙述，错误的是(

)A．蛋白质是细胞核中染色质的组成成分B．细胞核中可进行遗传物质的复制和转录C．小分子物质可以通过核孔，大分子物质不能D．有丝分裂过程中存在核膜消失和重新形成的现象例4第45页/共79页【解析】

本题考查细胞核的结构及功能，意在考查考生的理解运用能力。细胞核中染色质的主要成分是蛋白质和DNA，A选项正确；细胞核是遗传物质的主要储存场所，可以发生DNA复制和转录，B选项正确；核孔是大分子物质进出细胞核的通道，如DNA聚合酶、mRNA等，C选项错误；有丝分裂前期核膜消失，末期核膜重新形成，D选项正确。【答案】

C第46页/共79页【知识拓展】

(1)核糖体形成的起点在细胞核内，发挥作用在细胞内。(2)核孔是一个“结构体系”，不是单纯的一个“孔洞”，且具有选择性。第47页/共79页

(3)第48页/共79页【图中信息解读】

(1)磷脂分子的头部亲水、尾部疏水，在空气—水界面上是单层铺展，在水中以磷脂双分子层形式形成脂质体，将药物放入脂质体内部，可利用其流动性，与膜融合后将药物运送至病变细胞。(2)图2中①是糖蛋白，②是载体蛋白，③是磷脂双分子层，④是嵌入磷脂双分子层中的蛋白质，据此可确定细胞膜的结构特点如下：第49页/共79页1)镶嵌性：膜的基本结构是由磷脂双分子层镶嵌蛋白质构成的。2)不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布于细胞膜的外表面。3)图2中a是协助扩散，b是自由扩散，c是主动运输。第50页/共79页【此类题的解题技法】

(1)分析此类问题要明确磷脂分子的结构特点，从而理解细胞膜以磷脂双分子层为基本支架的原因。(2)解答此类问题要准确判断各种组成成分，并根据是否需要能量、载体判断物质跨膜运输的方式。第51页/共79页1．(2015届银川一中考试)下表中关于生物膜的探索历程的对应关系，不确切的是(

)实例(实验)结论(假说)A脂溶性物质更易通过细胞膜膜是由脂质组成的B红细胞膜中的脂质铺展成单分子层后，其面积是红细胞表面积的2倍细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层C电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构生物膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成D人鼠细胞杂交实验细胞膜具有选择透过性第52页/共79页解析：本题考查生物膜的探索历程的相关知识，主要考查考生对所学基础知识的分析理解能力。人鼠细胞杂交实验可证明细胞膜具有一定的流动性，故D选项错误。答案：D第53页/共79页2．(2015届安徽六校联考)下列不属于细胞间信息交流的是(

)A．效应T细胞识别靶细胞B．兴奋在神经纤维上的传导C．同种生物的精子与卵细胞结合D．细胞产生的激素与靶细胞膜上相应受体的结合第54页/共79页解析：本题考查细胞间信息交流的相关知识，属于考纲识记理解能力。效应T细胞识别靶细胞、同种生物的精子与卵细胞结合、细胞产生的激素与靶细胞膜上相应受体结合都体现了细胞间的信息交流，而兴奋在神经纤维上的传导不能体现。答案：B第55页/共79页3．(2015届合肥模拟)下列与细胞膜结构和功能有关的说法中不正确的是(

)A．细胞膜上糖蛋白的位置与它行使的功能是相关联的B．癌细胞内与细胞膜上糖蛋白合成有关的酶的活性可能减弱C．细胞膜功能的复杂性与其含有的蛋白质和磷脂的种类和数量有关D．细胞融合体现了细胞膜在结构上具有流动性的特点第56页/共79页解析：细胞膜上的糖蛋白位于细胞膜的外侧，有利于它行使识别的功能，A正确；癌细胞膜上糖蛋白数量减少，原因可能是癌细胞内与细胞膜上糖蛋白合成有关的酶活性减弱，B正确；细胞膜功能的复杂性与其含有的蛋白质的种类和数量有关，C错误；细胞融合中细胞膜的融合过程，体现了细胞膜在结构上具有流动性的特点，D正确。答案：C第57页/共79页4．(2015届武汉市高三检测)有种细菌会在人类的细胞之间快速转移，使人患脑膜炎。其原因是该菌的一种名为InIC的蛋白可通过阻碍人类细胞中的Tuba蛋白的活性，使细胞膜更易变形而有利于细菌的转移。下列叙述正确的是(

)A．Tuba蛋白和InIC蛋白的合成均需要内质网的加工B．该菌使人类细胞膜发生变形，说明细胞膜具有一定的流动性C．该菌在人类的细胞之间快速转移依赖于细胞膜的选择透过性D．该菌的遗传物质主要是DNA第58页/共79页解析：本题考查细胞结构的相关知识，主要考查考生的理解能力及从题中获取信息的能力。据题意分析可知，Tuba蛋白为胞内蛋白，不需要内质网的加工，A选项错误；该菌的一种名为InIC的蛋白可通过阻碍人类细胞中的Tuba蛋白的活性，使细胞膜更易变形，说明细胞膜具有一定的流动性，B选项正确；该菌在人类的细胞之间快速转移依赖于细胞膜的流动性，C选项错误；该菌的遗传物质是DNA，D选项错误。答案：B第59页/共79页5．(2015届保定检测)细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是(

)A．细胞膜的糖蛋白在细胞间具有识别作用B．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性C．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异D．载体蛋白是镶嵌在细胞膜内外表面的蛋白质第60页/共79页解析：本题考查细胞膜的结构与功能相关知识，主要考查考生的分析理解能力，及把握知识间的内在联系的能力。载体蛋白的作用是运输物质进出细胞，是贯穿细胞膜的蛋白质，故D选项错误。答案：D第61页/共79页6．(2015届河北高三质量检测)心房颤动(房颤)是临床上最常见并且危害严重的心律失常疾病。最新研究表明，其致病机制是核孔复合物的运输障碍。据此分析正确的是(

)A．核膜由两层磷脂分子组成，房颤的成因与核膜内外的信息交流异常有关B．人体成熟的红细胞中核孔数目很少，因此红细胞代谢较弱C．核孔运输障碍发生的根本原因可能是编码核孔复合物的基因发生突变所致D．tRNA在细胞核内合成，运出细胞核发挥作用与核孔复合物无关第62页/共79页解析：本题以房颤为话题考查细胞核的相关知识，主要考查考生的理解分析能力，以及对知识的把握能力。核膜是双层膜结构，每层膜由两层磷脂分子组成，A选项错误；人体成熟的红细胞中无细胞核，B选项错误；据题意可知，房颤的致病机制是核孔复合物的运输障碍，由此可推测，其根本原因可能是编码核孔复合物的基因发生突变所致，C选项正确；tRNA在细胞核内合成，通过核孔运出细胞核发挥作用，故D选项错误。答案：C第63页/共79页7．(2015届江西四校联考)下图甲为细胞膜的亚显微结构模式图，图乙为图甲细胞膜的磷脂分子结构模式图，下列有关描述错误的是(

)图甲图乙第64页/共79页A．图甲中的①②③共同为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境B．图乙分子可识别“自己”和“非己”的成分C．图甲中②与细胞的选择吸收有关，①②可作为气味分子的受体并完成信息的传递D．将图乙平展在水面上，a部分与水面接触第65页/共79页解析：图甲中①②③分别表示多糖、蛋白质和磷脂双分子层；图乙中a是磷脂分子的亲水性头部、b是疏水性尾部。①②③共同构成了细胞膜，为细胞提供了相对稳定的内部环境；细胞膜上的糖蛋白具有识别作用，磷脂分子无此功能，因此B选项错误。答案：B第66页/共79页疑难破解失误矫正提升考能易错易混警示第67页/共79页易错点1混淆细胞膜的结构特点与功能特性[点拨]细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，其功能特性为选择透过性，二者是不同的。很多题目设计故意混淆，要注意。易错点2误认为核孔是可以随时敞开，大小分子都能自由出入的通道[点拨]

(1)核孔并非是一个简单的通道而是由多种蛋白质组成的一个复杂而精细的结构，对进出核孔的物质具有严格的调控作用。第68页/共79页

(2)物质进出细胞核并非都通过核孔。核孔是大分子物质出入细胞核的通道，而且核孔对出入的物质具有选择性，而小分子物质出入细胞核不是通过核孔，是通过跨膜运输实现的。第69页/共79页易错点3误认为各种生物膜上都有“糖蛋白”，或各种生物膜上蛋白质种类相同[点拨]只有细胞膜上有“糖蛋白”，且糖蛋白位于细胞膜的外侧，其他生物膜上无糖蛋白，另外不同生物膜中蛋白质种类含量均不相同——这是生物膜功能不同的物质基础。第70页/共79页易错点4混淆细胞代谢的中心及细胞代谢的控制中心[点拨]细胞代谢的中心是细胞质基质，而细胞代谢的控制中心是细胞核。易错点5对特殊情况下物质穿膜问题的计算搞不清楚[点拨]

(1)细胞核内外的大分子物质如蛋白质、mRNA通过核孔进出细胞核，未通过膜结构，因而通过膜的层数为0层。(2)分泌蛋白的合成、运输到排出细胞外是通过出芽形成小泡的方式为胞吐，不穿过细胞膜，因而细胞的胞吐作用通过膜的层数