高考生物一轮复习必修1第二单元细胞的结构和物质运输第4讲细胞膜与细胞核学案

细胞的结构和物质运输第4讲细胞膜与细胞核【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。考点一细胞膜的成分、结构和功能1．细胞膜的功能[易错提醒]植物细胞系统的边界是细胞膜，而不是细胞壁。2．对细胞膜成分和结构的探索[连一连]提示：①—b②—a③—d④—c⑤—f⑥—e3．细胞膜的成分[易错提醒]不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同，如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中不含胆固醇。4．细胞膜流动性的验证(1)方法：__________法。(2)现象：采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞表面的蛋白质分子，做下图实验。(3)结论：人、鼠细胞膜上的蛋白质分子最终均匀分布，说明________________。5．流动镶嵌模型(1)基本内容。(2)特点。[答案自填]1.将细胞与外界环境分隔开内分泌细胞分泌的激素3.磷脂胆固醇种类与数量蛋白质或脂质4.(1)荧光标记细胞膜具有流动性5.(1)糖蛋白磷脂双分子层蛋白质分子(2)流动性蛋白质加快选择透过性载体种类、数量[教材命题点思考]1．细胞膜上的蛋白质种类较多，主要的功能有___________________________(答出2点即可)。提示：催化、运输、识别2．谷氨酸是中枢神经系统主要的兴奋性神经递质。谷氨酸与突触后膜上的受体结合，使突触后神经元膜电位变为外负内正，导致突触后神经元兴奋。该过程体现了细胞膜具有的功能是_________________________________________________________。提示：进行细胞间的信息交流、控制物质进出细胞3．胰高血糖素能作用于乳腺细胞，这与其细胞膜上具有________________有关，根本原因是_____________________________________________________。提示：胰高血糖素受体基因的选择性表达4．在小鼠细胞和人细胞融合实验中，若降低温度，则细胞完全融合所需时间明显延长，请分析原因：________________。提示：温度会影响分子的运动，进而影响细胞膜的流动性[情境命题点思考]5．鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。这种鉴别动物细胞是否死亡的方法叫作“染色排除法”。为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？提示：台盼蓝染液是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不会被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，所以台盼蓝染液能够进入死细胞内，使死细胞被染色。6．下图为人工构建的一种脂质体，主要由磷脂组成，能将药物运送到特定的细胞发挥作用。脂质体表面交联抗体的作用是什么？为什么两类药物包裹的位置不同？推测脂质体到达特定的细胞后，药物如何进入细胞内发挥作用。提示：脂质体表面交联抗体利于靶向治疗。由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性的药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，水溶性的药物可被稳定地包裹在其中。脂质体是由磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞膜融合，以被细胞胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。1．常考的膜蛋白2．验证细胞膜成分和功能的实验方法(1)细胞膜成分的检测方法。细胞膜的成分检测试剂(方法)结果结论脂质用脂溶剂处理细胞膜被溶解细胞膜中含有脂质用磷脂酶处理细胞膜被破坏脂溶性物质透过实验脂溶性物质优先通过蛋白质双缩脲试剂发生紫色反应细胞膜中含有蛋白质用蛋白酶处理细胞膜被破坏糖类斐林试剂，水浴加热出现砖红色沉淀细胞膜中含有还原糖(2)细胞膜功能的验证实验。①染色剂进入实验。②色素透出实验。考向1细胞膜的结构和功能1．(2021·浙江6月选考)细胞膜的流动镶嵌模型如右图所示。下列叙述正确的是()A．磷脂和糖脂分子形成的磷脂双分子层是完全对称的B．胆固醇镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性C．物质进出细胞方式中的被动运输过程与膜蛋白无关D．有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号解析：选D。两层磷脂分子形成磷脂双分子层，细胞膜上的糖脂分布在细胞膜的外侧，其分布是不完全对称的，进而导致磷脂双分子层也是不完全对称的，A项错误；胆固醇相比磷脂分子来说较小，可镶嵌在磷脂分子的尾部，从而参与细胞膜流动性的调节，但胆固醇含量过高会导致细胞膜流动性降低，B项错误；被动运输包括自由扩散和协助扩散两种方式，自由扩散不需要细胞膜上转运蛋白的协助，而协助扩散需要细胞膜上转运蛋白的协助，C项错误；细胞膜上分布着大量的受体蛋白，这些受体蛋白可识别并接受来自细胞内外的化学信号，D项正确。2．(2023·广州高三二模)胞间连丝是贯穿两个相邻细胞细胞壁的圆柱形细胞质通道。高等植物大多数相邻的细胞间能形成胞间连丝。初生胞间连丝是在形成细胞板时因内质网膜插入而形成的；次生胞间连丝是因一些水解酶的作用使完整的细胞壁穿孔而形成的(如下图所示)。下列叙述错误的是()A.体细胞的初生胞间连丝在有丝分裂中期形成B．次生胞间连丝的形成与纤维素酶、果胶酶等有关C．胞间连丝使相邻细胞的生物膜形成了结构上的联系D．胞间连丝有利于相邻细胞间的物质交换和信息交流解析：选A。初生胞间连丝是在形成细胞板时因内质网膜插入而形成的，体细胞的初生胞间连丝在有丝分裂末期形成，A项错误；次生胞间连丝是因一些水解酶的作用使完整的细胞壁穿孔而形成的，水解细胞壁需要纤维素酶和果胶酶，故次生胞间连丝的形成与纤维素酶、果胶酶等有关，B项正确；胞间连丝使相邻细胞的生物膜形成了结构上的联系，C项正确；胞间连丝是细胞壁、细胞膜上的通道，有利于相邻细胞间的物质交换和信息交流，D项正确。考向2细胞膜的相关实验探究3．MTT法是一种检测细胞是否存活的方法，MTT是一种能接受氢离子的染料，活细胞内线粒体中的琥珀酸脱氢酶能将淡黄色的MTT还原为蓝紫色的结晶，而死细胞无此功能。下列相关叙述错误的是()A．MTT是一种可以通过细胞膜的染料B．检测MTT结晶的量一般可间接反映活细胞的数量C．MTT与台盼蓝染液检测细胞是否存活的原理相同D．MTT法不能检测哺乳动物的成熟红细胞是否存活答案：C4．(2024·茂名高三检测)荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用价值，其包括三个步骤：绿色荧光染料与膜上的蛋白质结合，使细胞膜上呈现一定强度的绿色→用激光照射膜上某绿色荧光区，使该区域内标记的荧光分子不可逆地淬灭(漂白)→检测淬灭部位的荧光再现速率。实验过程如图甲所示，结果如图乙所示。下列说法错误的是()A．被激光照射淬灭部位的细胞膜失去了流动性B．淬灭部位的荧光再现速率会受温度的影响C．若不用激光照射淬灭，而是细胞膜的两部分分别被绿色和红色荧光染料标记，则一段时间后两种颜色的荧光会均匀分布D．F2后若再进行一次激光照射淬灭，一段时间后检测的淬灭部位的荧光强度会更低解析：选A。被激光照射淬灭部位过一段时间荧光再现，表明其细胞膜没有失去流动性，A项错误。考点二细胞核的结构和功能[学生用书P23]1．细胞核的功能(1)细胞核功能的探究实验。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。(2)细胞核的功能。[易错提醒]细胞核是细胞代谢的控制中心，不是细胞代谢的中心。细胞代谢的主要场所是细胞质基质。2．细胞核的结构[易错提醒]核孔主要是对大分子物质的运输具有选择性。3．细胞在生命系统中的地位[答案自填]1.(1)①美西螈皮肤颜色的遗传受细胞核控制②蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制③细胞核④菊花细胞核(2)遗传信息库代谢和遗传2.RNA核糖体核孔DNA和蛋白质3.生命系统一个统一的整体基本单位代谢和遗传[教材命题点思考]1．核孔的功能是什么？核孔具有选择性吗？举例说明。提示：功能：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。核孔具有选择性，如细胞核内的DNA不能通过核孔进入细胞质基质。2．代谢旺盛的细胞中，细胞核会发生什么变化？提示：代谢旺盛的细胞中，细胞核核仁较大，核孔数量增多。3．哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，存活时间很短，为什么？提示：细胞核是细胞的控制中心，细胞是一个统一的整体。[模型命题点思考]4．据下图分析细胞核的结构和功能。(1)将①彻底水解得到的小分子主要有_______________________________。(2)②是产生核糖体、mRNA和合成蛋白质的场所吗？(3)蛋白质和RNA等大分子物质通过核孔进出细胞核________(填“需要”或“不需要”)能量，________(填“具有”或“不具有”)选择性。提示：(1)氨基酸、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基(2)不是，②是核仁，是核糖体RNA合成、加工和核糖体装配的重要场所。(3)需要具有考向1细胞核的结构和功能1.(2024·深圳高三模拟)真核细胞内的部分结构如右图所示。下列叙述错误的是()A．④中物质可以通过①进出细胞核B．②是双层膜结构C．高尔基体和溶酶体中的物质直接来自③D．②中的主要成分之一在④中合成解析：选C。④(核糖体)中物质(蛋白质)能通过①(核孔)进出细胞核，A项正确；②是核膜，是双层膜结构，B项正确；溶酶体起源于高尔基体，因此溶酶体中的物质不是直接来自③(粗面内质网)，C项错误；②是核膜，其主要成分是脂质和蛋白质，其中蛋白质在④(核糖体)中合成，D项正确。2．(2022·海南选择考)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：选A。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介导，A项错误；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(失去控制物质进出细胞核的能力)，染色质功能异常(染色质上的基因可控制细胞代谢)，B项、C项、D项正确。考向2实验探究细胞核的功能3．(2024·佛山高三一模)将变形虫培养在含有3H标记的胆碱(一种构成磷脂的成分)的培养基中。一段时间后，将带有放射性标记的变形虫的细胞核取出，移植到未标记的去核变形虫中，追踪观察一个细胞周期，发现原有的放射性标记平均分配到了子细胞的核膜上。下列叙述正确的是()A．细胞核供体变形虫中含有放射性标记的结构只有细胞核B．在重组变形虫细胞分裂的中期、后期检测不到放射性C．在前期核膜消失后，其结构成分磷脂分子也会被分解D．该实验证明母细胞解体的核膜参与了子细胞核膜的重建解析：选D。3H标记的胆碱是一种构成磷脂的成分，在培养基中培养后，供体变形虫细胞中所有的膜结构都有放射性标记，A项错误；虽然细胞分裂前期核膜逐渐消失，但其结构成分磷脂分子不会被分解，核膜的成分没有消失，所以在重组变形虫细胞分裂的中期、后期能检测到放射性，B项、C项错误；根据题干信息“将带有放射性标记的变形虫的细胞核取出，移植到未标记的去核变形虫中，追踪观察一个细胞周期，发现原有的放射性标记平均分配到了子细胞的核膜上”可推测，母细胞解体的核膜参与了子细胞核膜的重建，D项正确。4．下图为伞藻嫁接实验与伞藻核移植实验示意图，该实验结果说明()A．生物体形态结构的建成主要与细胞质有关B．细胞的分裂和分化是由细胞核控制的C．细胞核是细胞代谢的中心D．细胞核是细胞遗传的控制中心解析：选D。通过题图可以看出，生物体形态结构的建成主要与细胞核有关，A项不符合题意；伞藻是单细胞生物，不会发生细胞分化，B项不符合题意；细胞核是细胞代谢的控制中心，C项不符合题意；该实验说明细胞核是细胞遗传的控制中心，D项符合题意。高考真题体验[学生用书P25]1．(2022·广东选择考)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：选A。mRNA的合成主要发生在细胞核中，由题干可知拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构，功能是协助mRNA转移，据此可推测HPR1蛋白功能缺失的突变型细胞中mRNA转移受阻，导致mRNA滞留在细胞核中，A项符合题意。2．(2020·天津等级考)完整的核糖体由大、小两个亚基组成。下图为真核细胞核糖体大、小亚基的合成、装配及运输过程示意图，相关叙述正确的是()A．如图所示过程可发生在有丝分裂中期B．细胞的遗传信息主要储存于rDNA中C．核仁是合成rRNA和核糖体蛋白的场所D．核糖体亚基在细胞核中装配完成后由核孔运出解析：选D。有丝分裂中期无核膜和核仁，A项错误；细胞的遗传信息储存在DNA分子中，而不是主要储存于核仁中的rDNA中，B项错误；据题图可知，核仁是合成rRNA的场所，但核糖体蛋白的合成在细胞质中的核糖体上，C项错误；据题图分析可知，核糖体亚基的组装部位是细胞核，核孔是细胞核和细胞质之间大分子物质交换的通道，核糖体亚基装配完成后由核孔运出，D项正确。3．(2022·海南选择考)细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下列问题。(1)细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白，对不同物质的跨膜运输起着决定性作用，这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有的功能特性是_________________________________________________________。(2)细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道，水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于______________________________________。(3)细胞膜上的H＋—ATP酶是一种转运H＋的载体蛋白，能催化ATP水解，利用ATP水解释放的能量将H＋泵出细胞，导致细胞外的pH________；此过程中，H＋—ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时发生的变化是______________________________________。(4)细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时，会引起靶细胞产生相应的生理变化，这一过程体现的细胞膜的功能是___________________________。(5)植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐，不同温度下吸收速率的变化趋势如下图所示。与25℃相比，4℃条件下磷酸盐吸收速率低的主要原因是_________________________________________________。答案：(1)选择透过性(2)协助扩散(3)降低载体蛋白发生磷酸化，空间结构改变(4)进行细胞间的信息交流(5)温度低，酶的活性较低，呼吸速率减慢，为主动运输提供的能量少课时跟踪练[学生用书P4(单独成册)]一、选择题1．(2024·广州高三月考)作为系统的边界，细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述正确的是()A.细胞膜的选择透过性保证了对细胞有害的物质都不能进入细胞B．细胞膜上的受体是细胞间进行信息交流的必需结构C．一切细胞均具有以磷脂双分子层为支架的细胞膜D．与动物细胞相比，植物细胞放在清水中不会涨破主要是细胞膜起重要作用解析：选C。细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的，一些对细胞有害的物质有可能进入细胞，A项错误；细胞间的信息交流有多种形式，不一定依赖细胞膜上的受体，如高等植物细胞之间可通过胞间连丝进行信息交流，B项错误；一切细胞均具有细胞膜，细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，C项正确；与动物细胞相比，植物细胞放在清水中不会涨破主要是细胞壁起重要作用，D项错误。2．下列关于细胞膜的流动性和选择透过性的叙述，错误的是()A．流动性的基础是组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的B．选择透过性的基础是细胞膜上的载体蛋白和磷脂分子具有特异性C．细胞的胞吞和胞吐体现了细胞膜的流动性D．钾离子通过主动运输的方式进入细胞，体现了细胞膜的选择透过性解析：选B。选择透过性的基础是细胞膜上的载体蛋白具有特异性，磷脂分子不具有特异性，B项错误。3．右图表示细胞核的核膜及与其相关的部分结构，下列对各结构名称及描述的判断，正确的是()A．①——核膜：具有选择透过性，连续的有丝分裂过程中会周期性地消失和重现B.②——核孔：大分子物质进出的通道，通过其大小限制进出的大分子物质种类C．③——内质网：具有双层膜结构，是蛋白质加工运输的场所，其上附着核糖体D．④——核糖体：合成蛋白质，图中该处的核糖体提供了核内所有蛋白质的来源解析：选A。①为核膜，生物膜都具有选择透过性，细胞分裂前期，核膜消失，在分裂末期，核膜重现，因此核膜在细胞有丝分裂过程中会周期性地消失和重现；②为核孔，核孔是蛋白质、RNA等大分子物质进出的通道，核孔对物质的进出具有选择性，但不是通过核孔大小限制进出的大分子物质种类；③为内质网，其是单层膜结构；④为附着在内质网上的核糖体，不能提供核内所有蛋白质的来源。4．(2024·龙门高三月考)下图所示的核小体是染色体的基本结构单位。下列有关核小体的叙述，错误的是()A．DNA和蛋白质是构成核小体的主要成分B．水绵细胞的叶绿体中不存在核小体C．核小体和核糖体存在的细胞场所不同D．大肠杆菌细胞中的核小体数量较少解析：选D。核小体是染色体的基本结构单位，故核小体主要由DNA和蛋白质组成；核小体只存在于真核生物的细胞核内，故水绵细胞的叶绿体中不存在核小体；核小