資源簡介

高考生物一輪專題知識梳理
第4講　細胞膜與細胞核
課標解讀 核心素養
1.概述細胞膜系統的結構和功能 2.闡明細胞核的結構與功能 3.活動:嘗試制作真核細胞的結構模型 生命觀念 通過對細胞膜和細胞核結構和功能的復習,建立整體觀念和結構與功能觀
科學思維 建立細胞膜流動鑲嵌模型
科學探究 1.探究細胞膜的成分及結構特點 2.細胞核功能的實驗探究與結果分析
考點一　細胞膜的結構和功能
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歷程(連線)。
答案?、佟猙?、凇猘?、邸猟　④—c
3.細胞膜的成分。
提醒?、俨煌N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.流動鑲嵌模型的基本內容。
(1)細胞膜的結構模型示意圖。
(2)特點。
5.細胞壁。
提醒　不同生物細胞壁的主要成分不同,植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠,細菌細胞壁的主要成分是肽聚糖,而真菌細胞壁的主要成分是幾丁質。溶菌酶可以水解肽聚糖而不能水解幾丁質,所以溶菌酶能殺死細菌,卻對真菌基本沒作用。
正誤判斷
(1)細胞膜的成分中含有脂質、蛋白質和糖類。 (√)
(2)在細胞膜的控制下,對細胞有害的物質都不能進入細胞。 (×)
(3)生物膜的特定功能主要由膜蛋白決定。 (√)
(4)細胞膜的成分是恒定不變的。 (×)
(5)高等植物細胞之間的胞間連絲是物質運輸的通道,可進行信息交流。 (√)
(6)用臺盼藍染色鑒別細胞死活的方法利用的是細胞膜具有一定的流動性。 (×)
(7)羅伯特森將電鏡下看到的“暗—亮—暗”結構描述為“脂質—蛋白質—脂質”三層結構。 (×)
教材微點
1.(必修1 P41“圖3-2”)如圖是細胞間的三種信息交流方式,據圖分析:
(1)圖中物質或結構的名稱:①受體;②信號分子;③胞間連絲。
(2)植物細胞間的胞間連絲、人體內胰島素的作用過程、精子和卵細胞之間的識別和結合分別屬于上面的哪種方式
提示　分別屬于圖C、圖A、圖B。
長句突破
1.(生命觀念)細胞壁不能作為“系統的邊界”的原因是細胞壁是全透性的,不能控制物質進出細胞。
2.(科學思維)是否所有信號分子的受體都在細胞膜上 試舉例說明:不是,有些小分子物質(如脂溶性的信號分子性激素)的受體在細胞內部。
1.與細胞膜相關的實驗設計。
(1)細胞膜成分的鑒定方法。
(2)細胞膜流動性的鑒定。
采用熒光標記法,標記小鼠細胞與人細胞做如圖實驗。
上述實驗現象以及相關的其他實驗證據可說明:細胞膜具有一定的流動性。
(3)細胞膜的功能探究。
①控制物質進出功能的驗證。
②識別功能的驗證。
將大量同種生物和親緣關系較遠的精子和卵細胞混合在一起,發現只有同種生物的精子和卵細胞才能結合,則說明細胞膜具有識別作用。
2.五種?？嫉摹澳さ鞍住奔捌涔δ?。
角度一 結合細胞膜的結構和功能,考查結構與功能觀
1.生物膜上不同類型的蛋白質行使不同的功能。下表中依據膜蛋白功能,對其類型判斷錯誤的是 (　　)
選項 膜蛋白的位置、功能 膜蛋白的類型
A 位于突觸后膜,識別并結合神經遞質 受體
B 位于靶細胞膜,識別并結合激素 載體
C 位于類囊體膜,催化ATP合成 酶
D 位于癌細胞膜,引起特異性免疫 抗原
解析　在神經調節中,位于突觸后膜的受體能識別并與神經遞質結合,A項正確;在激素調節中,位于靶細胞膜上且能識別并結合激素的膜蛋白為受體蛋白,B項錯誤;在光合作用過程中,位于葉綠體類囊體膜上能催化ATP合成的膜蛋白為酶,C項正確;癌細胞膜上的某些特殊蛋白質為抗原,能夠被免疫系統識別,從而引起特異性免疫,D項正確。
答案　B
2.哺乳動物成熟紅細胞沒有細胞核和具膜的細胞器,是研究膜結構功能的常用材料。當成熟紅細胞破裂時,仍然保持原本的基本形態和大小,這種結構稱為紅細胞影,其部分結構如圖所示。下列有關敘述錯誤的是 (　　)
A.構成紅細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層,其具有流動性
B.紅細胞膜上有多種蛋白質,其中B蛋白與多糖結合,與信息交流有關
C.膜上G蛋白與跨膜運輸有關,同時兼有催化功能
D.當血漿中膽固醇濃度升高,會導致更多的膽固醇插入到紅細胞膜上,使細胞膜流動性增大
解析　構成紅細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層,其具有流動性,A項正確;紅細胞膜上有多種蛋白質,其中B蛋白與多糖結合形成糖蛋白,與細胞間信息交流有關,B項正確;紅細胞通過G蛋白排出Na+吸收K+,維持紅細胞內高K+低Na+的離子濃度梯度,同時G蛋白可以催化ATP水解,C項正確;當血漿中膽固醇濃度升高,會導致更多的膽固醇插入到紅細胞膜上,使細胞膜流動性降低,D項錯誤。
答案　D
細胞膜具有流動性的實例與判斷方法
角度二 圍繞細胞膜的流動性和選擇透過性,考查結構與功能觀
3.細胞膜的特點是具有一定的流動性,能夠反映該特點的實例有 (　　)
①白細胞吞噬病菌?、诘鞍踪|不能被細胞吸收?、圩冃蜗x的變形運動　④蔗糖分子不能進入細胞膜?、菁毎诤?br/>A.①②③ B.①③⑤
C.②④⑤ D.③④⑤
解析　細胞膜具有一定的流動性是細胞膜的結構特點,能體現這一特點的實例是看細胞膜的形態、大小是否發生了改變。①白細胞吞噬病菌、③變形蟲的變形運動和⑤細胞融合,都發生細胞膜形態、大小的改變。
答案　B
4.下列關于選擇透過性膜的敘述正確的是 (　　)
A.細胞膜是選擇透過性膜,主要由磷脂和糖類組成
B.植物細胞的質壁分離現象體現了細胞壁和原生質層的選擇透過性
C.人工脂雙層膜能讓O2通過而不能讓Ca2+通過,屬于選擇透過性膜
D.生物膜的選擇透過性是活細胞的重要特征
解析　細胞膜能控制物質進出細胞,是選擇透過性膜,主要由磷脂分子和蛋白質分子組成,A項錯誤;細胞壁具有全透性,B項錯誤;人工脂雙層膜能讓O2通過而不能讓Ca2+通過,是因為人工脂雙層膜沒有生物活性,不能體現膜的選擇透過性,C項錯誤;活細胞的重要特征是生物膜的選擇透過性,D項正確。
答案　D
角度三 圍繞與細胞膜有關的實驗,考查科學探究能力
5.根據以下材料,回答相關問題。
1895年,歐文頓(E. Overton)用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行了上萬次的實驗,發現細胞膜對不同物質的通透性不一樣:溶于脂質的物質,容易穿過細胞膜;不溶于脂質的物質不容易穿過細胞膜。
為了進一步確定細胞膜中脂質成分的類型,科學家利用動物的卵細胞、紅細胞、神經細胞等作為研究材料,并利用哺乳動物的成熟紅細胞,通過一定的方法制備出純凈的細胞膜,進行化學分析,得知組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇,其中磷脂含量最多。磷脂的一端為親水的頭,兩個脂肪酸一端為疏水的尾(見下圖)。
1925年,兩位荷蘭科學家戈特(E.Gorter)和格倫德爾(F.Grendel)用丙酮從人的紅細胞中提取脂質,在空氣—水界面鋪展成單分子層,測得單層分子的面積恰為紅細胞表面積的2倍。
1935年,英國學者丹尼利(J.F.Danielli)和戴維森(H.Davson)研究了細胞膜的張力。他們發現細胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力。由于人們已經發現了油脂滴表面如果吸附有蛋白質成分則表面張力會降低,因此丹尼利和戴維森推測細胞膜中除含脂質分子外,可能還附有蛋白質。
(1)歐文頓通過通透性實驗推測細胞膜是由　　　　組成的。
(2)從細胞結構的角度分析,科學家選擇了哺乳動物成熟的紅細胞作為分析細胞膜成分的材料,理由是　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)根據戈特和格倫德爾的研究結果推測人的紅細胞膜中磷脂分子的排列示意圖最合理的是　　　　(填選項字母)。
請結合磷脂分子的結構特點和紅細胞的環境對所選示意圖的合理性作出解釋: 　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)綜合以上研究可以得出,細胞膜中含有的成分有　　　　　　　　。其中,對細胞膜功能具有重要作用的物質是　　　　,請結合細胞膜的功能舉例說明: 　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)溶于脂質的物質,容易穿過細胞膜,不溶于脂質的物質不容易穿過細胞膜,根據相似相溶原理推測:細胞膜是由脂質組成的。(2)選擇哺乳動物成熟的紅細胞作為實驗材料的原因是成熟紅細胞中沒有細胞核和眾多的細胞器,不存在內膜系統的干擾,能獲得較純凈的細胞膜。(3)戈特(E.Gorter)和格倫德爾(F.Grendel)用丙酮從人的紅細胞中提取脂質,在空氣—水界面鋪展成單分子層,測得單層分子的面積恰為紅細胞表面積的2倍,說明細胞膜是由兩層磷脂分子構成的,由于磷脂的一端為親水的頭,兩個脂肪酸一端為疏水的尾,紅細胞處于水溶性的液體環境中,故兩層磷脂分子的頭部向外側,尾部向內側,故C項正確。(4)由歐文頓、戈特和格倫德爾的研究可知細胞膜含有磷脂,由尼利和戴維森的研究可知細胞膜中含有蛋白質。其中蛋白質對細胞膜的功能具有重要作用,如信息交流(受體)、控制物質的進出(載體)、催化反應(相關酶)等。
答案　(1)脂質
(2)成熟紅細胞中沒有細胞核和眾多的細胞器,不存在內膜系統的干擾,能獲得較純凈的細胞膜
(3)C　戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細胞中提取脂質,在空氣—水界面鋪展成單分子層,測得單層分子的面積恰為紅細胞表面積的2倍,說明細胞膜是由兩層磷脂分子構成的,由于磷脂的一端為親水的頭,兩個脂肪酸一端為疏水的尾,紅細胞處于水溶性的液體環境中,故兩層磷脂分子的頭部向外側,尾部向內側
(4)磷脂和蛋白質　蛋白質　信息交流(受體)、控制物質的進出(載體)、催化反應(相關酶)
考點二　細胞核的結構與功能
1.細胞核功能實驗探究。
(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.細胞核的結構與功能。
(1)上述結構中核膜、核仁在細胞周期中表現為周期性地消失和重建。
(2)核孔的數量、核仁的大小與細胞代謝的關系:代謝旺盛、蛋白質合成量大的細胞中,核孔數量多,核仁較大。
(3)細胞核中的遺傳物質分布于染色質上。
正誤判斷
(1)所有的真核細胞都有細胞核,且只有一個核。 (×)
(2)核孔實現核質之間頻繁的物質交換和信息交流。 (√)
(3)細胞核是遺傳信息庫,也是細胞代謝的主要場所。 (×)
(4)細胞無核,細胞生命活動不能進行,細胞有核部分存活個數和時間都要比無核部分多,說明細胞核對于細胞的生命活動不可或缺。 (√)
(5)核膜上的核孔可以讓蛋白質和RNA自由進出。 (×)
(6)代謝越旺盛的細胞,核孔的數目越多,核仁的體積越大。 (√)
(7)以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征,屬于物理模型。 (√)
教材微點
1.(必修1 P55“資料4”)提到的傘藻與衣藻、顫藍細菌是一類生物嗎
提示　傘藻、衣藻均屬于綠藻類的真核生物,顫藍細菌屬于藍細菌類的原核生物。
2.(必修1 P57“科學方法”)模型分為物理模型(如DNA雙螺旋結構模型)、概念模型(如種群的概念)和數學模型(如“J”形曲線、“S”形曲線,公式、表格等)。
3.(必修1 P57“探究·實踐”)在設計并制作細胞結構模型時,科學性應該是第一位的,其次才是模型的美觀與否。
長句突破
1.下列物質哪些可通過核孔 通過核孔需要消耗能量嗎
①DNA?、赗NA　③DNA聚合酶?、躌NA聚合酶?、萁庑浮、藓粑?br/>提示　能通過核孔的物質有②③④⑤,需要消耗能量。
2.(結構與功能)染色體與染色質是同一種物質在細胞不同時期的兩種存在狀態。這兩種不同的狀態對于細胞的生命活動有什么意義
提示　染色體呈高度螺旋狀態,這種狀態有利于在細胞分裂過程中移動并分配到子細胞中去,而染色質呈細絲狀,有利于DNA完成復制、轉錄等生命活動。
3.(事實概述)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是遺傳信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心。
角度一 通過分析細胞核的結構與功能,考查結構與功能觀
1.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　有絲分裂過程中,前期核仁解體、核膜消失,末期核膜和核仁重新出現,A項正確;核仁與核糖體的形成有關,蛋白質合成活躍的細胞中核糖體數量多,核仁代謝活動旺盛,B項正確;細胞中絕大部分的蛋白質都是在細胞質中的核糖體上合成的,對基因表達有調控作用的蛋白質需經核孔進入細胞核,C項正確;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項錯誤。
答案　D
2.核孔復合體具有雙功能和雙向性。雙功能表現在兩種運輸方式:被動運輸與主動運輸;雙向性表現在既介導蛋白質的入核運輸,又介導RNA、RNP(含有RNA的核蛋白)等的出核運輸。下列分析正確的是 (　　)
A.大分子物質進出細胞核的方式為需要載體、消耗能量的主動運輸
B.細胞核能控制細胞代謝和遺傳與核孔的雙功能、雙向性密切相關
C.RNP中含有的RNA和蛋白質均在細胞核內合成
D.核質間的物質交換體現了細胞膜的信息交流作用
解析　大分子物質進出細胞核消耗能量,但不需要載體蛋白,A項錯誤;細胞核和細胞質間的物質交換、信息傳遞是細胞核完成其功能的基礎,B項正確;RNP中含有的RNA在細胞核內合成,而蛋白質在細胞質中的核糖體上合成,C項錯誤;核質間的物質交換體現了核膜具有信息交流的作用,D項錯誤。
答案　B
角度二 結合細胞核功能的探究,考查科學探究能力
3.生物的體細胞能夠分裂的次數是有限的,衰老和死亡是細胞正常的生命現象。為研究決定細胞衰老的是細胞核還是細胞質,你認為正確的實驗方案應是 (　　)
A.去掉細胞核,觀察單獨的核、質存活情況
B.核移植,并進行動物克隆,觀察克隆動物的生活年限
C.將完整的年幼和年老的細胞融合,觀察重組細胞衰老的情況
D.交換年幼和年老細胞的細胞核,觀察交換后細胞的衰老情況
解析　根據題干可知,本實驗的目的是探究決定細胞衰老的結構是細胞核還是細胞質,由此可推導出實驗自變量為細胞核、細胞質,因變量為細胞衰老情況。比較四個選項中的方案,A選項沒有保持細胞結構的完整性,結果缺乏說服力,錯誤。B選項缺乏對照,且觀察的是個體存活情況,對多細胞生物體來說,細胞衰老和個體衰老不能完全等同,錯誤。C選項同樣沒有對照,無法分別說明細胞核和細胞質的狀況,錯誤。
答案　D
4.(不定項)傘藻結構可分為“帽”“柄”和“足”三部分?？茖W家用地中海傘藻和細圓齒傘藻做嫁接實驗,結果如圖所示。該實驗不能得出的結論是 (　　)
A.細胞核和細胞質在結構上沒有聯系
B.傘帽形態結構的建成取決于細胞質
C.傘帽形態結構的建成與“足”有關
D.該實驗中缺少對照,不能得出結論
解析　題圖顯示,傘藻的“足”中含有細胞核。將地中海傘藻的傘柄嫁接到細圓齒傘藻的“足”上,結果地中海傘藻的傘柄上長出的是細圓齒傘藻的傘帽;將細圓齒傘藻的傘柄嫁接到地中海傘藻的“足”上,嫁接后,細圓齒傘藻的傘柄上長出的是地中海傘藻的傘帽。由此說明傘帽形態結構的建成與“足”有關。
答案　ABD
1.經典重組　判斷正誤
(1)鑒別細胞的死活時,臺盼藍能將代謝旺盛的動物細胞染色成藍色。(2021·全國乙卷,2A) (×)
(2)用細胞融合的方法探究細胞膜流動性時,可用熒光染料標記膜蛋白。(2020·全國卷Ⅱ,3D) (√)
(3)心肌細胞是高度分化的細胞,其細胞膜不具有流動性。(2019·海南卷,3D) (×)
(4)兩個相鄰細胞的細胞膜接觸可實現細胞間的信息傳遞。(2018·全國卷Ⅲ,2C) (√)
(5)膜蛋白在細胞膜上的分布是不對稱的。(海南卷,1A) (√)
2.(2021·浙江6月選考,4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　磷脂雙分子層不包括膜蛋白,是在有水的環境中自發形成的,由磷脂分子的物理性質和化學性質決定的,但具有識別作用的糖脂分子只分布在細胞膜的外側,故磷脂雙分子層是不完全對稱的,A項錯誤;磷脂的尾部與膽固醇一起存在于磷脂雙分子層的內部,而非鑲嵌或貫穿在膜中,且由于膽固醇是“剛性的”,會限制膜的流動性,B項錯誤;物質進出細胞方式中的被動運輸包括自由擴散和協助擴散,其中協助擴散需要轉運蛋白,即與膜蛋白有關,C項錯誤;細胞膜上有受體蛋白,可以識別并接受來自細胞內外的化學信號,D項正確。
答案　D
3.(經典高考題)細胞間信息交流的方式有多種。在哺乳動物卵巢細胞分泌的雌激素作用于乳腺細胞的過程中,以及精子進入卵細胞的過程中,細胞間信息交流的實現分別依賴于 (　　)
A.血液運輸,突觸傳遞
B.淋巴運輸,突觸傳遞
C.淋巴運輸,胞間連絲傳遞
D.血液運輸,細胞間直接接觸
解析　雌激素由卵巢分泌后,隨血液運輸到達全身各處,作用于乳腺細胞的受體,將信息傳遞給乳腺細胞;而精子進入卵細胞的過程要經歷精子和卵細胞之間的識別和結合,精子通過與卵細胞的直接接觸將信息傳遞給卵細胞。
答案　D
4.(2022·浙江6月選考)下列關于細胞核結構與功能的敘述,正確的是 (　　)
A.核被膜為單層膜,有利于核內環境的相對穩定
B.核被膜上有核孔復合體,可調控核內外的物質交換
C.核仁是核內的圓形結構,主要與mRNA的合成有關
D.染色質由RNA和蛋白質組成,是遺傳物質的主要載體
解析　核被膜為雙層膜,能將核內物質與細胞質分開,有利于核內物質的相對穩定,A項錯誤;核被膜上有核孔,核孔處有核孔復合體,具有選擇性,可調控核質之間頻繁的物質交換,B項正確;核仁主要與rRNA的合成有關,C項錯誤;染色質主要由DNA和蛋白質組成,是遺傳物質的主要載體,D項錯誤。
答案　B
5.(2020·天津卷)完整的核糖體由大、小兩個亞基組成。如圖為真核細胞核糖體大、小亞基的合成、裝配及運輸過程示意圖,相關敘述正確的是 (　　)
A.如圖所示過程可發生在有絲分裂中期
B.細胞的遺傳信息主要儲存于rDNA中
C.核仁是合成rRNA和核糖體蛋白的場所
D.核糖體亞基在細胞核中裝配完成后由核孔運出
解析　有絲分裂中期無核膜和核仁,A項錯誤;細胞的遺傳信息儲存于DNA分子中,而不是主要儲存于核仁中的rDNA中,B項錯誤;據圖可知,核仁是合成rRNA的場所,但核糖體蛋白的合成是在細胞質的核糖體上,C項錯誤;據圖分析可知,核糖體亞基的組裝部位是細胞核,核孔是細胞核和細胞質之間大分子物質交換的通道,核糖體亞基裝配完成后由核孔運出,D項正確。
答案　D

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