資源簡介

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第4講　細胞膜與細胞核
[課程導學]
內容要求 1.2.1.概述細胞都由細胞膜包裹，細胞膜將細胞與其生活環境分開，能控制物質進出，并參與細胞間的信息交流。1．2.3.闡明遺傳信息主要儲存在細胞核中。
與舊教材對比 增：①確定細胞膜中脂質成分實驗；②提出細胞膜成分中還含有少量膽固醇；③明確提出磷脂雙分子層和蛋白質的作用。刪：①體驗制備細胞膜的方法；②癌細胞膜成分變化的驗血報告單。改：細胞膜的結構與功能和流動鑲嵌模型內容進行了重新整合。
考點一　細胞膜的成分、結構和功能
1．細胞膜的功能
[提醒]　植物細胞“系統的邊界”是細胞膜，而不是細胞壁。
2．對細胞膜成分和結構的探索[連一連]
3．細胞膜的成分
[提醒]　(1)不同種類的細胞，細胞膜的成分及含量不完全相同，如動物細胞膜中含有一定量的膽固醇，而植物細胞膜中不含膽固醇。
(2)細胞膜的成分并不是不可變的。例如，細胞癌變過程中，細胞膜的成分發生變化，糖蛋白含量下降。
4．流動鑲嵌模型
(1)基本內容
糖蛋白一般位于細胞膜的外側，細胞器膜和細胞膜內側上不存在，故可用于確定細胞膜的內外。
(2)特點
(1)在細胞膜的控制下，對細胞有害的物質都不能進入細胞。(　　)
(2)生物膜的特定功能主要由膜蛋白決定，細胞膜的成分是恒定不變的。(　　)
(3)細胞膜上的受體是細胞間信息交流所必需的結構。(　　)
(4)細胞膜上的大多數蛋白質是可以運動的。(　　)
(5)胰島B細胞分泌胰島素依賴于細胞膜的流動性。(　　)
(6)動物細胞間的黏著性與細胞膜上的糖蛋白有關。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√
1．(必修1 P40問題探討)鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色。
(1)為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？
_______________________________________________________________。
(2)據此推測，細胞膜作為細胞的邊界，應該具有什么功能？
_______________________________________________________________。
提示：(1)一般情況下，臺盼藍染液是活細胞不需要的物質，不能通過活細胞的細胞膜進入細胞，所以活細胞不被染色。而死細胞的細胞膜對該物質進出細胞不具有控制作用，所以臺盼藍染液能夠進入死細胞，使其被染成藍色
(2)控制物質進出細胞的功能
2．(必修 1 P42正文信息)磷脂是一種由__________________等組成的分子，磷酸“頭部”是______，兩個脂肪酸一端為__________。
提示：甘油、脂肪酸、磷酸　親水的　疏水的“尾”部
3．(必修 1 P45正文小字部分)細胞膜的外表面與蛋白質或脂質結合的____________叫作糖被，其與_______________________________________
________________等功能有關。
提示：糖類分子　細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞
4．(必修 1 P45旁欄思考)雖然細胞膜內部分是疏水的，水分子仍能跨膜運輸的原因為_________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：一是水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產生的間隙；二是細胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白通過細胞膜
5．(必修 1 P46拓展應用T2)由磷脂分子構成的脂質體，它可以作為藥物的運載體，將其運送到特定的細胞發揮作用。在脂質體中，能在水中結晶的藥物被包在________中，脂溶性的藥物被包在____________之間。由于脂質體是______________構成的，到達細胞后可能會與細胞的細胞膜發生________，也可能會以________的方式進入細胞，從而使藥物在細胞內發揮作用。
提示：雙分子層　兩層磷脂分子　磷脂雙分子層　融合　胞吞
1．生命系統信息傳遞的三類主體
(1)細胞內：
(2)細胞間
方式 圖示 實例
物質傳遞 內分泌細胞分泌激素，激素隨血液運送至靶細胞，被靶細胞細胞膜表面的受體識別并發揮作用
接觸傳遞 精子和卵細胞通過糖蛋白實現相互識別和結合
通道傳遞 高等植物細胞間可通過胞間連絲交流信息
(3)生態系統內：信息的種類有物理信息、化學信息、行為信息，信息傳遞可發生在種群內部個體與個體之間、種群與種群之間、生物與環境之間。
2．常考易混的幾種“膜蛋白”
(1)載體蛋白
①功能：常用于協助擴散和主動運輸。
②特點：專一性，即一種載體一般只能運輸一種相應的物質。
③載體的種類和數量決定某種物質能否被運輸及運輸速率的快慢。
(2)通道蛋白：通過打開或關閉通道(改變蛋白質構象)控制物質通過，如水通道蛋白、Na＋通道蛋白、K＋通道蛋白。
注：載體蛋白與通道蛋白可統稱為轉運蛋白。
(3)受體蛋白
①功能：識別和選擇性結合信號分子。
②特點：特異性，即一種受體一般只能與一種信號分子結合。
③分類：細胞表面受體，如神經遞質受體；細胞內受體，如性激素受體。
(4)黏連蛋白
①實質：黏連蛋白是一種糖蛋白。
②功能：促使細胞黏連。
③實例：細胞癌變時，細胞表面的黏連蛋白減少，導致癌細胞易在體內分散和轉移。
(5)催化蛋白
好氧型細菌其細胞膜上可附著與有氧呼吸有關的酶，催化有機物水解；細胞膜上還可存在ATP水解酶，催化ATP水解，反應中所釋放的能量可用于主動運輸等。
3．細胞膜的結構特點——流動性的驗證
(1)方法：熒光標記法。
(2)現象：采用熒光標記法標記小鼠細胞與人細胞表面的蛋白質分子，做下圖實驗。
(3)結論：人、鼠細胞膜上的蛋白質分子最終均勻分布，說明細胞膜具有流動性。
4．細胞膜功能的探究
(1)控制物質進出功能的驗證
(2)識別功能的驗證
突破1 細胞膜的成分、結構和功能
核心素養 生命觀念、科學思維
1．(2021·浙江6月選考改編)細胞膜的流動鑲嵌模型如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．磷脂和糖脂分子形成的磷脂雙分子層是完全對稱的
B．膽固醇鑲嵌或貫穿在膜中利于增強膜的流動性
C．物質進出細胞方式中的被動運輸過程與膜蛋白無關
D．有些膜蛋白能識別并接受來自細胞內外的化學信號
解析：選D。兩層磷脂分子形成磷脂雙分子層，細胞膜上的糖脂分布在細胞膜的外側，其分布是不完全對稱的，進而導致磷脂雙分子層的分布也是不完全對稱的，A錯誤；膽固醇相比磷脂分子來說較小，可鑲嵌在磷脂分子的尾部，從而參與細胞膜流動性的調節，但膽固醇含量過高會導致細胞膜流動性降低，B錯誤；被動運輸包含自由擴散和協助擴散兩種方式，其中自由擴散不需要細胞膜上的轉運蛋白的協助，而協助擴散需要細胞膜上轉運蛋白的協助，C錯誤；細胞膜上分布著大量的受體蛋白，這些受體蛋白可識別并接受來自細胞內外的化學信號，D正確。
2．受體是一類能夠識別和選擇性結合某種信號分子的大分子，分為細胞內受體和細胞表面受體。下圖表示不同的信號分子對靶細胞作用的方式，下列有關說法不正確的是(　　)
A．細胞合成和分泌的信號分子均與核糖體、內質網、高爾基體等細胞器有關
B．某細胞產生的信號分子通過甲圖方式傳遞信息體現了細胞之間的信息交流
C．信號分子與受體結合的部位與細胞膜的特性以及信號分子的化學性質有關
D．信號分子可能通過調控靶細胞內基因的表達改變細胞的行為
解析：選A。細胞合成和分泌的信號分子不一定是蛋白質類物質(如性激素)，故不一定都與核糖體等細胞器有關，A錯誤。
突破2 細胞膜的結構特點和功能特點
核心素養 科學思維、科學探究
3．(2022·山東濟南高三期末)下列關于細胞膜的流動性和選擇透過性的敘述，不正確的是(　　)
A．流動性的基礎是組成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子大多是流動的
B．選擇透過性的基礎是細胞膜上的載體蛋白和磷脂分子具有特異性
C．細胞的胞吞和胞吐體現了細胞膜的流動性
D．鉀離子通過主動運輸的方式進入細胞體現了細胞膜的選擇透過性
解析：選B。選擇透過性的基礎是細胞膜上的載體蛋白具有特異性，磷脂分子不具有特異性，B錯誤。
4．(不定項)(2022·山東煙臺高三月考)熒光漂白恢復技術在細胞生物學中具有重要的應用價值，其包括三個步驟：綠色熒光染料與膜上的蛋白質結合，使細胞膜上呈現一定強度的綠色→激光照射膜上某綠色熒光區，使該區域內標記的熒光分子不可逆的淬滅(漂白)→檢測淬滅部位熒光再現速率。實驗過程如下圖甲所示，結果如下圖乙所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．被激光照射淬滅部位的細胞膜失去了流動性
B．淬滅部位熒光再現速率會受溫度的影響
C．若不用激光照射淬滅，而是細胞膜的兩部分分別被綠色和紅色熒光染料標記，則一段時間后兩種顏色的熒光會均勻分布
D．F2后若再進行一次激光照射淬滅，一段時間后檢測的淬滅部位的熒光強度基本不變
解析：選AD。被激光照射淬滅部位過一段時間熒光再現，表明其細胞膜沒有失去流動性，A錯誤；F2后若再進行一次激光照射淬滅，熒光蛋白數量減少，混合均勻后熒光強度會更低，D錯誤。
[事實概述類]
1．細胞膜上的蛋白質種類較多，主要有________________________(答2點即可)。
答案：催化、運輸、結構蛋白等
2．谷氨酸是中樞神經系統主要的興奮性神經遞質，谷氨酸與突觸后膜受體結合，使突觸后神經元膜電位變為________________，導致突觸后神經元興奮。該過程體現了細胞膜具有的功能是______________________________________
_______________________________________________________________。
答案：外負內正　進行細胞間的信息交流、控制物質進出細胞
3．精子與卵細胞相互識別后結合，卵細胞膜將阻止其他精子的進入，這一現象說明了細胞膜具有的功能是_______________________________________
_______________________________________________________________。
答案：進行細胞間的信息交流和控制物質進出細胞
[原因分析類]
4．胰高血糖素能作用于乳腺細胞，這與其細胞膜上具有________________有關，根本原因是________________________________________________。
答案：胰高血糖素受體　基因的選擇性表達
5．在小鼠細胞和人細胞融合實驗中，若降低溫度，細胞完全融合所需要的時間明顯延長，請分析原因：__________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：溫度會影響分子的運動，進而影響細胞膜的流動性
6．線粒體內膜的蛋白質種類和數量比外膜高，請從結構與功能觀的角度分析原因：_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：線粒體內膜功能較外膜復雜，功能越復雜的生物膜，其蛋白質的種類和數量越多
[開放思維類]
7．哺乳動物紅細胞在低滲溶液中能迅速吸水漲破，有人推測這可能與水通道蛋白有關。請設計實驗，驗證這個推測是正確的。_______________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________(要求：寫出實驗思路、預期實驗結果)。
答案：實驗思路：取一定量哺乳動物紅細胞，平均分為甲、乙兩組，將甲組紅細胞膜上的蛋白質破壞，乙組紅細胞不做處理，然后將兩組細胞同時置于蒸餾水中，測定兩組細胞吸水漲破所需的時間。預期實驗結果：若乙組細胞吸水漲破所需時間短，說明推測正確
8．下圖表示各種細胞膜組成成分的含量，由該圖能得到的結論是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
___________________________________________________(至少寫2條)。
答案：①細胞膜的主要成分是蛋白質和脂質；②不同細胞膜中蛋白質的含量有所不同，功能越復雜的細胞膜，其蛋白質含量相對越高；③不同細胞膜中，糖類的含量最少
考點二　細胞核的結構和功能
1．細胞核的功能
(1)功能探究
①黑白美西螈核移植實驗
②蠑螈受精卵橫縊實驗
③變形蟲切割實驗
④傘藻嫁接與核移植實驗
(2)細胞核的功能
[提醒]　細胞核是細胞代謝的控制中心，不是細胞代謝的中心，因為細胞代謝的主要場所是細胞質基質。
2．細胞核的結構
[提醒]　核孔主要是對大分子的選擇性交流，這種方式不屬于穿膜運輸。
3．細胞在生命系統中的地位
(1)核膜上的核孔可以讓蛋白質和RNA自由進出。(　　)
(2)染色體和染色質只是形態不同，而成分完全相同。(　　)
(3)所有的真核細胞都有細胞核，且只有一個核。(　　)
(4)藍細菌無細胞核，也無核糖體。(　　)
(5)細胞是生物體代謝和遺傳的基本單位。(　　)
(6)細胞核是細胞遺傳的控制中心，也是細胞的代謝中心。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
1．(必修1 P54問題探討)從母牛乙的體細胞中取出細胞核，注入母牛甲去核的卵細胞中，移植后的細胞經細胞分裂形成早期胚胎，將胚胎移植入母牛丙的子宮內。出生的小牛幾乎與母牛乙的性狀一模一樣，稱之為“克隆牛”。克隆牛的性狀與母牛乙幾乎是一模一樣的，這說明了什么？
_______________________________________________________________。
提示：克隆牛的性狀由母牛乙的細胞核控制
2．(必修 1 P56正文信息)真核細胞核內的核仁被破壞，抗體合成將不能正常進行的原因是____________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：核仁與核糖體的形成有關，核仁被破壞，不能形成核糖體，抗體蛋白的合成將不能正常進行
3．(必修 1 P56正文信息)染色體和染色質的關系：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：是同一物質在細胞不同時期的兩種存在狀態
4．(必修 1 P57科學方法)模型分為________(如DNA雙螺旋結構模型)、________(如種群的概念)和________(如“J”形曲線、“S”形曲線，公式、表格等)。
提示：物理模型　概念模型　數學模型
突破1 細胞核的結構和功能
核心素養 生命觀念
1．(2021·高考河北卷)關于細胞核的敘述，錯誤的是(　　)
A．有絲分裂過程中，核膜和核仁周期性地消失和重現
B．蛋白質合成活躍的細胞，核仁代謝活動旺盛
C．許多對基因表達有調控作用的蛋白質在細胞質合成，經核孔進入細胞核
D．細胞質中的RNA均在細胞核合成，經核孔輸出
解析：選D。細胞質中的RNA大多數是在細胞核中合成的，還有部分RNA是在線粒體或葉綠體中合成的，D錯誤。
2．(2022·河南南陽高三期中)核孔是一組蛋白質以特定的方式排布形成的結構，被稱為核孔復合物，它是細胞質與細胞核內物質輸送活動的看護者。如下圖所示，該復合物由一個核心腳手架組成，其具有選擇性的輸送機制由大量貼在該腳手架內面的蛋白組成，稱為中央運輸蛋白。據此分析，下列敘述正確的是(　　)
A．核孔對物質透過的選擇性可能與中央運輸蛋白有關
B．人體成熟的紅細胞中核孔數目較少，影響核內外的信息交流
C．核膜由內膜和外膜構成，其中共含有兩層磷脂分子
D．中央運輸蛋白是由附著于核內膜上的核糖體合成的
解析：選A。中央運輸蛋白是核孔的組成成分，構成了其具有選擇性的輸送機制，因此可能與物質透過核孔的選擇性有關，A正確；人體成熟的紅細胞沒有細胞核，因此沒有核孔，B錯誤；核膜由內膜和外膜構成，每一層核膜都含有兩層磷脂分子，C錯誤；中央運輸蛋白是由附著于核外膜上的核糖體合成的，D錯誤。
(1)核孔并非一個簡單的通道，而是由多種蛋白質組成的一個復雜而精細的結構，對進出核孔的物質具有選擇性且物質進出消耗能量。
(2)衰老細胞中細胞核的體積將增大，染色質收縮、染色加深。
(3)細胞核是DNA復制和轉錄的主要場所，但不是翻譯的場所。
(4)細胞核是細胞代謝的控制中心，并非代謝中心。
突破2 實驗探究細胞核的功能
核心素養 科學探究
3．(2022·江蘇南京高三期末)以動物受精卵為實驗材料進行以下實驗，下列有關圖中的分析正確的是(　　)
A．實驗①和實驗③說明了細胞核對維持細胞正常生命活動的重要性
B．實驗②和實驗③說明了細胞質對維持細胞正常生命活動的重要性
C．實驗①說明了細胞核對細胞質的重要性，實驗②說明了細胞質對細胞核的重要性
D．該實驗結果可以說明細胞是最基本的生命系統
解析：選D。將實驗結果與實驗的自變量聯系起來可得出以下結論：實驗①和實驗③說明的是細胞質對維持細胞正常生命活動的重要性；實驗②和實驗③說明的是細胞核對維持細胞正常生命活動的重要性。細胞結構完整才能進行各項生命活動，因此，細胞是最基本的生命系統。
4．(不定項)下圖為傘藻嫁接實驗與傘藻核移植實驗示意圖，該實驗結果說明(　　)
A．生物體形態結構的建成主要與細胞核有關
B．細胞的分裂和分化是由細胞核控制的
C．細胞核是細胞代謝的中心
D．細胞核是細胞遺傳的控制中心
解析：選AD。通過題圖可以看出，生物體形態結構的建成主要與細胞核有關，A符合題意；傘藻是單細胞生物，沒有涉及細胞分化，B不符合題意；細胞核是細胞代謝的控制中心，且該實驗不能說明，C不符合題意；該實驗說明細胞核是細胞遺傳的控制中心，D符合題意。
[事實概述類]
1．[2014·全國Ⅰ，T29(2)]用光學顯微鏡觀察細胞，可以看到細胞核。細胞核的功能可概括為_________________________________________________
____________________________________________________________。
答案：是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的控制中心
2．將染色質徹底水解可得到的小分子主要有______________________
____________________________________________。
答案：氨基酸、磷酸、脫氧核糖、含氮堿基
3．核孔是大分子物質進出細胞核的通道，試分析蛋白質合成旺盛的唾液腺細胞與表皮細胞相比，核孔和核仁具有的特點分別是
______________________________________________________________。
答案：唾液腺細胞中核孔的數目較多，核仁的體積較表皮細胞的大
[原因分析類]
4．核仁是產生核糖體、mRNA和合成蛋白質的場所嗎？________，原因是
_______________________________________________________________。
答案：不是　核仁與某種RNA的合成和核糖體的形成有關
5．漢麥林的實驗如下圖，將單細胞的地中海杯狀藻先在近核處切斷，再在近杯處切斷(a)，中間的莖(b)置于海水中可再生一杯(c)，但將此杯切掉后，不能再生第二杯(d)。對這個實驗的解釋合理的是________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：決定杯狀藻藻杯的形態發生的遺傳信息來自細胞核；(b)能再生一杯(c)是因為(b)中含有由細胞核轉錄而來的遺傳信息
[開放思維類]
6．在細胞質內合成后，進入細胞核內發揮功能的一類蛋白質稱為親核蛋白。科學家將放射性同位素標記的A蛋白注射到某細胞的細胞質中，一段時間后進行放射自顯影檢測，放射性出現在細胞核中(如下圖所示)。研究發現，親核蛋白一般都含有核定位序列(NLS)，NLS保證了整個蛋白質能夠通過核孔轉運到細胞核內。
請利用放射性同位素標記的方法，設計實驗確定A蛋白的NLS是位于其頭部還是尾部。
(1)實驗設計思路： 將放射性同位素標記的A蛋白的頭部注射到細胞質中，標記為甲組；將放射性同位素標記的A蛋白的尾部注射到細胞質中，標記為乙組； 一段時間后檢測甲、乙兩組細胞中放射性出現的部位。
(2)預期實驗結果和結論： 若甲組放射性出現在細胞核中，則_____________；若乙組放射性出現在細胞核中，則______________________________________。
答案：(2)A蛋白的NLS位于其頭部　A蛋白的NLS位于其尾部
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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