第二单元　第6课时　细胞膜与细胞核的结构和功能-2025年高中生物大一轮复习讲义人教版

第6课时细胞膜与细胞核的结构和功能课标要求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1.细胞膜的结构和功能2022·河北·T12.细胞核的结构和功能2023·山东·T12023·江苏·T22022·广东·T72022·海南·T42021·北京·T22021·河北·T22020·天津·T8考点一细胞膜的结构和功能1．细胞膜的功能2．细胞膜的成分(1)细胞膜成分的探索实验一eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(实验方法：欧文顿用多种化学物质对植物细胞的通透性进行研究,实验现象：溶于脂质的物质容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质,不容易穿过细胞膜,实验推测：细胞膜是由脂质组成的))实验二eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(实验目的：探究细胞膜中脂质成分的类型,实验方法：用哺乳动物的红细胞制备纯净的细胞膜，进行化学分析,实验结论：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多))实验三eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(实验目的：英国学者丹尼利和戴维森研究细胞膜的张力,实验现象：细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力人们,已发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低,实验推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质))(2)细胞膜成分的组成3．细胞膜的结构(1)对细胞膜结构的探索(连线)(2)流动镶嵌模型(3)结构特点4．植物细胞的细胞壁判断正误(1)鉴别细胞的死活时，台盼蓝能将代谢旺盛的动物细胞染成蓝色(×)提示细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，代谢旺盛的动物细胞为活细胞，活细胞不会被台盼蓝染成蓝色，死细胞才会被染成蓝色。(2)在细胞膜的控制下，对细胞有害的物质都不能进入细胞(×)提示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。(3)细胞膜上的蛋白质分子在膜上对称分布，大多可以运动(×)提示蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，故蛋白质在细胞膜上的分布是不对称的。(4)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(×)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蛋白质和糖链都有关。糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病，严重危害人体健康。胰岛B细胞合成、分泌的胰岛素是唯一能够降低血糖浓度的激素，如图1为胰岛素作用机理示意图，葡萄糖转运蛋白GLUT4是位于细胞膜上的葡萄糖载体。如图2是细胞间的三种信息交流方式。请结合图示，思考回答下列问题：(1)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性。(2)图1中体现出细胞膜有哪些功能？提示将细胞与外界环境分隔开；进行细胞间的信息交流；控制物质进出细胞。(3)图2中能表示肝脏细胞接受胰岛素方式的是A(填字母)。(4)下列有关细胞膜信息传递的说法，错误的是①②③④(填序号，多选)。①高等植物细胞之间只能通过胞间连丝进行信息交流②性激素通过与靶细胞膜上的受体结合传递信息③精子和卵细胞、胰岛B细胞和肝细胞进行信息交流的方式相同④细胞膜上的受体是细胞间进行信息交流的必需结构(5)若用酶解法证明人体成熟红细胞膜中含有蛋白质和磷脂，请写出实验思路。提示取人体成熟红细胞均分为三组，分别置于等量磷脂酶溶液、蛋白酶溶液和生理盐水中，观察细胞膜是否被破坏。(6)如果将上述图中磷脂分子提取后置于空气—水界面上、水中和水—苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？请绘出相关示意图。提示如图所示(7)若要证明细胞膜中的磷脂分子为双层，请从胰岛B细胞、肝细胞和哺乳动物成熟红细胞中选择实验材料设计实验进行验证，请写出选材原因和实验思路。提示应选择哺乳动物成熟红细胞作为实验材料。选材原因：胰岛B细胞和肝细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子。实验思路：将哺乳动物成熟红细胞膜结构中的磷脂分子提取出来，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积，并与红细胞膜面积的大小进行比较。考向一细胞膜的结构和功能1．(2022·河北，1)关于细胞膜的叙述，错误的是()A．细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流B．细胞膜上多种载体蛋白协助离子跨膜运输C．细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中D．细胞膜上多种蛋白质参与细胞间信息交流答案C解析膜蛋白在磷脂双分子层的分布是不对称、不均匀的，C错误。2．如图表示细胞膜功能结构模式图。据图分析，下列说法不正确的是()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对细胞都是有利的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进行通讯答案B解析功能②是细胞膜控制物质进出细胞，细胞膜对物质进出细胞具有选择性，进入细胞的物质不一定都对细胞有利，如重金属铅等也可以进入细胞内，B错误。

考点二细胞核的结构和功能1．细胞核的分布：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外，真核细胞都有细胞核。2．细胞核功能的实验探究(1)黑白美西螈核移植实验(2)蝾螈受精卵横缢实验(3)变形虫切割实验(4)伞藻嫁接与核移植实验3．细胞核的功能细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。4．细胞核的结构5．细胞在生命系统中的地位6．建构模型判断正误(1)所有真核细胞都有一个细胞核(×)提示哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，而人体骨骼肌细胞中有多个细胞核。(2)细胞核是细胞的代谢中心(×)提示细胞核是细胞代谢的控制中心。(3)伞藻嫁接与伞藻核移植实验结果说明细胞的分裂和分化是由细胞核控制的(×)提示伞藻是单细胞生物，没有细胞分化，该实验结果不能说明细胞的分裂和分化是由细胞核控制的。(4)大肠杆菌中核糖体的形成与其核仁有关(×)提示大肠杆菌为原核生物，没有核仁。(5)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出(×)提示核孔对出入细胞核的物质有选择性，并不是让其自由出入。(6)核孔是细胞核与细胞质进行物质交换和信息交流的唯一通道(×)提示核孔不是细胞核与细胞质进行物质交换和信息交流的唯一通道，还有核膜。1型糖尿病是由胰岛B细胞分泌胰岛素不足引发的一种代谢类疾病，其发病的原因与蛋白质错误折叠有关，如图所示。请思考回答下列问题：(1)胰岛B细胞细胞核内的RNA通过核孔进入细胞质，与核糖体结合，指导胰岛素的合成。(2)若胰岛B细胞细胞核内的核仁被破坏，胰岛素合成将不能正常进行的原因是什么？提示核仁与核糖体的形成有关，核仁被破坏，不能形成核糖体，胰岛素的合成将不能正常进行。(3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢的关系：代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核孔数量多，核仁较大。胰岛B细胞中的核孔数目多于(填“多于”“等于”或“少于”)口腔上皮细胞中的。(4)当机体长期高糖高脂高蛋白饮食需要大量胰岛素时，胰岛素的合成超过了内质网的转运和折叠能力，继而开始出现错误折叠的蛋白质。错误折叠的蛋白质与内质网膜上的受体结合，诱导伴侣蛋白基因表达出伴侣蛋白。结合图示分析，伴侣蛋白的作用是与错误折叠的蛋白质结合，使其正确折叠。(5)当错误折叠的蛋白质持续积累时，会诱导细胞发生凋亡，胰岛B细胞数量减少，剩余的胰岛B细胞则被要求产生更多(填“更多”“更少”或“等量”)的胰岛素，继而导致产生更多错误折叠的蛋白质，该调节机制在生物学上称之为(正)反馈。结合错误折叠的蛋白质产生和胰岛B细胞减少的原因，请给出2条预防1型糖尿病的健康生活建议：减少高糖、高脂肪食物的摄入；多运动。考向二细胞核的结构和功能3.(2021·北京，2)如图是马铃薯细胞局部的电镜照片，①～④均为细胞核的结构，对其描述错误的是()A．①是转录和翻译的场所B．②是核与质之间物质运输的通道C．③是核与质的界膜D．④是与核糖体形成有关的场所答案A解析①是染色质，细胞核是DNA复制和转录的主要场所，翻译的场所是核糖体，A错误；②是核孔，核孔是核与质之间物质运输的通道，具有选择性，B正确；③是核膜，是核与质的界膜，为细胞核提供了一个相对稳定的环境，C正确；④是核仁，真核细胞中核仁与核糖体的形成有关，D正确。4．(2023·山东，1)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是()A．原核细胞无核仁，不能合成rRNAB．真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成C．rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D．细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA的转录答案B解析原核细胞无核仁，有核糖体，核糖体由rRNA和蛋白质组成，因此原核细胞能合成rRNA，A错误；核糖体是蛋白质合成的场所，真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成，B正确；mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基构成一个密码子，C错误；在有丝分裂过程中，染色质形成染色体，核DNA无法解旋，无法转录，D错误。1．(必修1P40～41)细胞膜的功能：将细胞与外界环境分隔开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。2．(必修1P43)细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的，此外还有少量的糖类；功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量越多。3．(必修1P45)细胞膜的结构特点是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。4．(必修1P45)糖被：细胞膜的外表面与蛋白质分子或脂质结合的糖类分子，其与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。5．(必修1P56)核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关；核孔可实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。6．(必修1P56)细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。7．虽然细胞膜内部分是疏水的，但是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，水分子可以经通道蛋白通过细胞膜。8．用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积远大于胰岛B细胞表面积的2倍。原因是：胰岛B细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子。9．如图表示肝脏细胞细胞膜的亚显微结构图。葡萄糖进入肝细胞的方向是A→B(用图中字母表示)，判断的依据是糖被的位置，在细胞膜的外侧分布有糖蛋白或糖脂，而内侧没有。10．脂质体是一种人工膜，是很多药物的理想载体，其结构示意图如图所示。其中的胆固醇有比磷脂更长的尾部，可使膜的通透性降低，对于维持脂质体结构的稳定性有重要作用。(1)能在水中结晶的药物和脂溶性药物分别被包裹在甲处、乙处；两类药物的包裹位置不同的原因是两层磷脂分子之间是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体内部是水溶液，在水中结晶的药物能被稳定地包裹在其中。(2)脂质体到达靶细胞后，脂质体可能会与细胞膜发生融合，也可能以胞吞方式将携带的药物运入细胞。该过程利用了膜的流动性。11．染色体与染色质这两种不同的状态对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。12．核孔复合体能够识别已经加工成熟的mRNA并将其运出核孔，前体mRNA(未经加工剪接的RNA)不能运出核孔，这体现了核孔具有选择性，核孔复合体能够识别相应的物质信号，可推测核孔复合体上存在特异性受体蛋白。课时精练1．在多细胞生物体内，细胞通过细胞膜上的受体接收各种“信息”，以完成各项生命活动。下列不能体现细胞膜“信息交流”功能的是()A．抗利尿激素促进肾小管重吸收水分B．神经递质促进肌肉细胞收缩C．高浓度蔗糖溶液使洋葱表皮细胞质壁分离D．B细胞识别抗原答案C解析抗利尿激素作用于肾小管细胞，促进肾小管重吸收水分，即信息分子→靶细胞，属于通过信息分子间接交流，A不符合题意；兴奋引起突触小泡释放神经递质，属于细胞间的信息分子的交流，B不符合题意；洋葱表皮细胞置于高浓度蔗糖溶液中，细胞会发生质壁分离，属于细胞膜控制物质进出细胞的功能，C符合题意；抗原刺激B细胞增殖分化，体现细胞膜“信息交流”的功能，D不符合题意。2．在分别用红色荧光和绿色荧光标记的人、小鼠细胞融合实验中，当两种荧光分布均匀后继续观察，会发现荧光重新排布，聚集在细胞表面的某些部位(成斑现象)。在细胞中加入阻断细胞骨架形成的药物细胞松弛素，膜蛋白流动性大大增加。下列叙述错误的是()A．降低实验温度，红色荧光和绿色荧光混合均匀所用的时间可能会延长B．在细胞中加入呼吸抑制剂会影响某些膜蛋白的流动性C．成斑现象进一步证明了膜蛋白的流动性D．膜蛋白与细胞内细胞骨架结合导致流动性增强答案D解析细胞中加入阻断细胞骨架形成的药物细胞松弛素，膜蛋白流动性大大增加。所以膜蛋白与细胞骨架结合会导致膜蛋白流动性降低，D错误。3.小窝是细胞膜内陷形成的囊状结构(如图)，与真核细胞的信息传递等相关。下列有关叙述不正确的是()A．磷脂双分子层组成了小窝的基本支架B．小窝与信息传递相关可能与小窝蛋白能识别和传递信息有关C．小窝蛋白的空间结构改变，不会影响细胞的信息传递功能D．小窝蛋白的中间区段应该主要由疏水性的氨基酸残基组成答案C解析小窝是细胞膜内陷形成的囊状结构，细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，因此，磷脂双分子层组成了小窝的基本支架，A正确；细胞间信息传递可能与细胞膜上蛋白质有关，因此小窝与信息传递相关可能与小窝蛋白能识别和传递信息相关，B正确；蛋白质的结构决定其功能，小窝蛋白的空间结构改变，可能会影响细胞的信息传递功能，C错误；由图分析可知，小窝蛋白分为三段，磷脂“头”部是亲水性的，“尾”部是疏水性的，小窝蛋白中间区段主要与磷脂尾部相连，故推测中间区段是由疏水性的氨基酸脱水缩合形成的，即中间区段主要由疏水性的氨基酸残基组成，D正确。4．(2024·泉州高三期中)糖类常常与脂质和蛋白质分子结合，形成糖脂和糖蛋白。科研人员在多种细胞中发现了一种全新的糖基化分子：RNA上连接糖分子的“糖RNA”，它广泛存在于生物体的细胞膜上，并很可能在自身免疫病的发展中具有重要作用。下列叙述错误的是()A．糖RNA的发现可为艾滋病的治疗提供思路B．糖RNA的分布说明RNA可参与细胞结构的构成C．糖RNA分布于细胞膜外侧，可能与细胞识别功能有关D．除细胞膜上，RNA在细胞质和细胞核部位也有分布答案A解析糖RNA可能在自身免疫病的发展中具有重要作用，但艾滋病不属于自身免疫疾病，A错误。5．(2024·福建上杭一中高三月考)多细胞生物的各细胞之间必须进行物质、能量的交换，信息交流，才能使生物体健康地生存。如图表示细胞间信息交流的三种基本方式，下列叙述正确的是()A．图甲的a所表示的激素可以是胰岛素、性激素等蛋白质类激素B．图乙不能表示精子和卵细胞之间的识别和结合C．图甲的b细胞、图乙的d细胞均为靶细胞，其表面上的受体c与信号分子结合，才能将信息传给靶细胞D．图丙中植物细胞之间依靠胞间连丝进行信息交流，也需要受体蛋白，但不能交换物质答案C解析性激素不属于蛋白质类激素，A错误；图乙能表示精子和卵细胞之间的识别和结合，能进行细胞间信息的交流，B错误；图丙中植物细胞之间依靠胞间连丝进行信息交流，不需要受体蛋白，能够交换物质，D错误。6．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的插入而形成的；次生胞间连丝是由一些水解酶的作用使完整的细胞壁穿孔而形成的(如图)。下列叙述错误的是()A．体细胞的初生胞间连丝是在有丝分裂中期时形成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答案A解析由题意知，初生胞间连丝是在形成细胞板时因内质网膜的插入而形成的，所以体细胞的初生胞间连丝是在有丝分裂末期时形成，A错误。7.(2023·江苏，2)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①②③才能存活答案D解析分析图示可知，①是染色质，主要由DNA和蛋白质组成，只存在于植物细胞的细胞核中，A正确；分析图示可知，②是细胞膜，主要由磷脂双分子层构成，核膜及各种细胞器膜的基本结构与细胞膜相似，但各种膜上的蛋白质等成分有差异，功能也各不相同，B正确；部分植物细胞没有细胞核，即并不具有①染色质，但也可以存活，如高等植物成熟的筛管细胞，D错误。8．(2022·海南，4)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答案A解析核孔具有选择性，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，核膜破裂，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。9．(2024·湖北九师联盟高三质检)核被膜是细胞核的边界，它由内外两层平行的单位膜组成。在内外膜之间有间隙，核的内外膜在一些位点上融合形成环状开口，称为核孔，其中的中央栓由蛋白质复合物形成，保障了细胞核内外的物质平衡。核纤层与稳定间期染色质形态、空间结构等密切相关，其结构如图所示。下列相关叙述错误的是()A．核被膜的基本支架是磷脂双分子层B．核纤层蛋白向内可与染色质特定的区段结合C．DNA分子可以通过中央栓蛋白运出细胞核D．外核膜表面附有大量的核糖体，有些部位与内质网相连答案C解析DNA不能通过核孔出细胞核，C错误。10．(2024·龙岩连城一中高三月考)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DNAB．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答案C解析若被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。11．(2024·重庆七校高三联考)如图所示为某生物细胞核的结构组成，下列有关叙述正确的是()A．核仁是细胞代谢和遗传的控制中心，与某种RNA的合成有关B．图示中有中心体，说明该生物一定是动物细胞C．核孔是蛋白质、DNA等大分子物质进出细胞核的通道，具有选择性，核膜也具有选择透过性D．内质网膜除了与核膜直接相连，还可以与高尔基体膜间接相连答案D解析细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，核仁与某种RNA的合成有关，A错误；中心体存在于动物和低等植物细胞中，B错误；核孔是大分子物质进出细胞核的通道，具有选择性，DNA不能通过核孔进出细胞核，C错误；内质网膜与细胞膜和核膜直接相连，与高尔基体膜之间通过囊泡间接相连，D正确。12.(2024·湖北沙市中学高三月考)如图是由磷脂分子构成的脂质体，它可作为运载体将药物运送到特定的细胞并发挥作用。下列说法错误的是()A．脂质体上的抗体有利于将药物运输到相应的靶细胞B．脂质体选择透过性低于细胞膜的原因是缺少蛋白质C．图中药物a、b是脂溶性药物，药物c能在水中结晶D．脂质体能与细胞膜发生融合使药物进入细胞答案C解析脂质体中药物a、b能在水中结晶，