2021届高考生物新人教版一轮复习学案：第2单元细胞的基本结构与其物质的输入和输出第1讲细胞膜和细胞核

第1讲　细胞膜和细胞核

细胞膜和细胞核

1．细胞膜的制备

(1)实验：细胞吸水涨破获得细胞膜。

(2)材料：人或其他哺乳动物的成熟红细胞。

(3)选材原因

①无细胞核和众多细胞器，易制得纯净的细胞膜。

②无细胞壁，细胞易吸水涨破。

(4)实验过程：选材→制片→观察→滴水→观察。

(5)原理：渗透作用。

2．生物膜的探索历程

3.细胞膜的成分及作用

4.细胞膜的流动镶嵌模型

(1)模式图

(2)结构特点

5．细胞膜的功能

(1)将细胞与外界环境分隔开，保障细胞内部环境的相对稳定。

(2)控制物质进出细胞。

(3)进行细胞间信息交流(连线)

提示：①—b　②—a　③—c

6．植物细胞壁

(1)成分：主要是纤维素和果胶；酶解法除去植物细胞壁所用酶为纤维素酶和果胶酶；与其形成有关的细胞器为高尔基体和线粒体。

(2)功能：支持和保护。

(人教版必修1 P41“与生活的联系”)细胞癌变过程中，细胞膜的成分改变，细胞膜上会产生哪些特殊的成分？

提示：会产生甲胎蛋白、癌胚抗原等物质。

1．构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇。 (×)

提示：脂肪不是生物膜的成分。

2．变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同。 (×)

提示：不同细胞细胞膜的基本组成成分都是脂质、蛋白质和少量糖类。

3．细胞膜上的蛋白质分子都是运动的。 (×)

提示：细胞膜上大多数蛋白质分子是可以运动的。

4．生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定。 (√)

5．动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。 (√)

6．细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。 (×)

提示：植物细胞通过胞间连丝进行信息交流，没有通过受体。

比较细胞膜的两个特点

1．细胞膜上的蛋白质有哪些功能？试举例说明。

提示：运输作用(如载体蛋白)，催化作用(如细菌细胞膜上与有氧呼吸有关的酶)，识别作用(如受体)等。

2．依据细胞膜的成分推测细胞膜的组成元素有哪些。

提示：C、H、O、N、P等。

3．通过细胞膜的结构模型如何区分细胞膜的内侧和外侧？

提示：依据糖蛋白的位置，在细胞膜的外侧分布有糖蛋白，而内侧没有。

4．细胞膜功能特点的验证实验

(1)染色剂进入实验

(2)色素透出实验

考查细胞膜的成分、结构和功能

1．下列所述物质一定不属于细胞膜组成成分的是(　　)

A．含有C、H、O、N和P五种元素的脂质

B．能与胰岛素特异性结合的物质

C．转运氨基酸至一种无膜细胞器的物质

D．能提高细胞与细胞之间黏着性的物质

C　[脂质中含有C、H、O、N和P五种元素的是磷脂，是细胞膜的组成成分；能与胰岛素特异性结合的物质是胰岛素受体，属于细胞膜的组成成分；转运氨基酸至核糖体的物质是转运RNA(tRNA)，存在于细胞质基质和细胞核内，不是细胞膜的组成成分；糖蛋白能提高细胞与细胞之间的黏着性，糖蛋白是细胞膜的成分。]

2．(2019·广州一模)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．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，其中蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用

B．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

C．细胞膜上的受体是细胞间信息交流的必需结构

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着重要作用

A　[细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，其中蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，A项正确；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，B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，C项错误；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着重要作用，D项错误。]

　4种常考的“膜蛋白”及其功能

(1)信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体蛋白：糖蛋白。

(2)膜载体蛋白：用于协助扩散和主动运输的载体蛋白。(3)具催化作用的酶：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)。

(4)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等)。

细胞膜结构和功能特性的相关实验

3．(2019·山西太原月考)对某动物细胞进行荧光标记实验，如图所示，其基本过程为①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了荧光斑点。该实验不能说明    (　　)

A．细胞膜具有流动性

B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合

C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率

D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率

C　[用激光束照射某一区域，荧光消失，过一段时间后荧光又出现，说明细胞膜具有流动性，也能说明荧光染料能与细胞膜组成成分结合；根据荧光恢复的速率只能推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，不能推算出物质跨膜运输的速率。]

4．台盼蓝(TB)是细胞活性染料，常用于检测细胞是否存活。活细胞不会被TB染成蓝色，而死细胞则会被染成蓝色。利用TB鉴别细胞活性的基本原理是(　　)

A．死细胞与活细胞的组成成分不同

B．死细胞与活细胞的膜蛋白不同

C．活细胞能分解进入细胞内的TB

D．活细胞的细胞膜可阻止TB的进入

D　[活细胞的细胞膜对物质进出细胞具有选择透过性，TB无法通过活细胞膜，活细胞不能被染成蓝色，而死细胞的细胞膜失去选择透过性，TB可以通过死细胞膜，细胞可以被染成蓝色，说明活细胞的细胞膜能控制物质进出。]

细胞核的结构和功能

1．细胞核的结构

(1)上述结构中，原核细胞不具备的是核膜、核孔、核仁、染色质。

(2)在细胞分裂周期中表现为周期性地消失和重建的结构是核膜和核仁。

(3)染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态，前者呈细长丝状，后者呈圆柱状或杆状。

2．细胞核的功能

(1)是遗传物质储存和复制的主要场所，是遗传信息库。

(2)是细胞代谢和遗传的控制中心。

3．细胞核功能的实验探究

(1)黑白美西螈核移植实验

①实验过程

②实验结论：美西螈皮肤颜色的遗传受细胞核控制。

(2)蝾螈受精卵横缢实验

①实验过程

②实验结论：蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。

(3)变形虫切割实验

①实验过程

②实验结论：变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制。

(4)伞藻嫁接与核移植实验

①伞藻嫁接实验过程

②伞藻核移植实验过程

1．真核细胞染色体上主要含有核糖核酸和蛋白质。 (×)

提示：染色体上含有脱氧核糖核酸和蛋白质。

2．核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。 (×)

提示：核孔是选择性通道。

3．胰岛细胞中核孔数目多于口腔上皮细胞。 (√)

4．染色体和染色质只是形态不同，而成分完全相同。 (√)

5．核膜、核仁在细胞周期中的分裂间期消失，分裂后期重建。

  (×)

提示：核膜、核仁在前期消失，末期重建。

6．细胞中核糖体的形成都与核仁有关。 (×)

提示：原核细胞中核糖体的形成与核仁无关。

1．代谢旺盛的细胞核仁的体积较大，请解释原因。

提示：核仁与rRNA和核糖体的形成有关，核糖体是蛋白质的合成场所，蛋白质是生命活动的主要承担者。

2．核孔是核膜上的“小孔”吗？为什么代谢旺盛的细胞核孔的数目多？

提示：核孔不是“小孔”，是一种蛋白质复合体，对进出细胞核的物质有选择性，代谢旺盛的细胞核质之间物质交换频繁，因此核孔的数目多。

3．下列物质哪些可通过核孔？通过核孔需要消耗能量吗？

①DNA　②RNA　③DNA聚合酶　④RNA聚合酶　⑤解旋酶　⑥呼吸酶

提示：能通过核孔的物质有②③④⑤，需要消耗能量。

4．在细胞质内合成后，进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质，称为亲核蛋白。科学家将放射性同位素标记的A蛋白注射到某细胞的细胞质中，一段时间后进行放射自显影检测，放射性出现在细胞核中(如图所示)。研究发现，亲核蛋白一般都含有核定位序列(NLS)，NLS保证了整个蛋白质能够通过核孔转运到细胞核内。

请利用放射性同位素标记的方法，设计实验确定A蛋白的NLS是位于其头部还是尾部。(写出实验设计思路并预期实验的结果和结论)

提示：实验思路：

将放射性同位素标记的A蛋白的头部注射到细胞质中，标记为甲组；

将放射性同位素标记的A蛋白的尾部注射到细胞质中，标记为乙组；

一段时间后检测甲、乙两组细胞中放射性出现的部位。

预期实验结果和结论：

若甲组放射性出现在细胞核中，则A蛋白的NLS位于其头部；

若乙组放射性出现在细胞核中，则A蛋白的NLS位于其尾部。

考查细胞核的结构和功能

1．(2019·潍坊期中)下列有关细胞核的叙述，正确的是(　　)

A．染色质是核内遗传信息的载体

B．DNA与蛋白质以相同的方式进出细胞核

C．细胞核是生物体代谢和遗传的主要场所  

D．若核仁被破坏，蛋白质的合成不会受影响

A　[染色质主要是由DNA和蛋白质组成，是细胞核内遗传信息的载体，A项正确；DNA不能出细胞核，B项错误；细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所，不是生物体代谢的主要场所，C项错误；核糖体是蛋白质的合成场所，核仁与核糖体的形成有关，若核仁被破坏，蛋白质的合成会受到影响，D项错误。]

2．(2019·邯郸模拟)下列有关细胞核的叙述，错误的是(　　)

A．一般情况下是细胞遗传与代谢的控制中心

B．真核细胞区别于原核细胞的显著标志之一

C．由于多数大分子无法直接穿透核膜，因此需要核孔作为物质的进出通道

D．维持基因的完整性，并借由所有基因表达来影响细胞活动

D　[细胞核是细胞遗传与代谢的控制中心，A正确；真核细胞、原核细胞的显著区别是原核细胞无成形的细胞核，B正确；核膜是由双层膜构成的，大分子物质不能直接穿过核膜，需要经核孔进出细胞核，C正确；细胞核的作用是维持基因的完整性，并借由调节基因表达来影响细胞活动，D错误。]

考查细胞核功能的相关实验探究

3．如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

D　[通过图示可以看出生物体形态结构的建成主要与细胞核有关，细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。]

4．(2019·山师附中期中)如图为某同学利用同位素标记法研究变形虫细胞核功能的实验，据此推断不正确的是(　　)

A．RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质中

B．细胞核可能通过控制RNA的合成间接控制细胞的代谢

C．若核质分离较长时间后进行移植，则B组实验细胞质中可能无15N标记的RNA

D．A组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，可得到相同的实验结果

D　[尿嘧啶是合成RNA的原料，由图可知，在细胞核中首先发现被15N标记的RNA，然后在重组细胞的细胞质中发现被15N标记的RNA，说明RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质中；细胞核可以通过控制RNA的合成来控制蛋白质的合成，进而控制细胞的代谢；若核质分离较长时间，可能由于细胞核缺乏物质和能量供应导致死亡，这样B组重组细胞质中无15N标记的RNA；胸腺嘧啶脱氧核苷酸是合成DNA的原料，A组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，若DNA进行复制，可在细胞核中发现被15N标记的DNA，但DNA不进入细胞质，所以在细胞质中没有被15N标记的DNA，若DNA不复制，则在细胞核与细胞质中都无15N标记的DNA。]

1.细胞膜是细胞的边界，因为其具有选择透过性；细胞壁是全透性的，不能作为细胞的边界。

2．细胞膜的结构特性是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性。

3．并非所有的真核细胞都有细胞核，如高等植物成熟的筛管细胞、哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞没有细胞核。

4．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。

5．染色体和染色质只是形态不同，而成分完全相同。

6．细胞核并非细胞代谢的中心。细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞代谢的中心是细胞质。

1.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。

2．组成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的，体现了生物膜具有一定的流动性的结构特点。

3．生物膜选择透过性的物质基础是生物膜上的载体蛋白。

4．核膜、核孔都具有选择透过性。

5．核仁与rRNA的合成及核糖体的形成有关。

6．染色质主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体。

7．细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2019·全国卷Ⅲ)下列与真核生物细胞核有关的叙述，错误的是(　　)

A．细胞中的染色质存在于细胞核中

B．细胞核是遗传信息转录和翻译的场所

C．细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心

D．细胞核内遗传物质的合成需要能量

B　[细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，真核细胞中的染色质存在于细胞核中，A、C正确；真核细胞的翻译过程发生在细胞质中，B错误；细胞核内遗传物质DNA的合成需要消耗能量，D正确。]

2．(2017·全国卷Ⅰ)细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于(　　)

A．血液运输，突触传递

B．淋巴运输，突触传递

C．淋巴运输，胞间连丝传递

D．血液运输，细胞间直接接触

D　[本题考查细胞间信息交流的方式。雌激素属于信号分子，由哺乳动物卵巢细胞分泌后通过血液运输到乳腺并作用于乳腺细胞，实现细胞间的信息交流；精子进入卵细胞前需要通过直接接触的方式进行信息交流。]

3．(2016·全国卷Ⅲ)下列有关细胞膜的叙述，正确的是(　　)

A．细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的

B．细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同

C．分泌蛋白质分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象

D．膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的

C　[细胞膜两侧的离子浓度差主要是通过主动运输实现的，故A项错误；蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜、线粒体膜和核膜的功能各不相同的原因是它们所含有的蛋白质功能不同，故B项错误；分泌蛋白质分泌到细胞外涉及内质网和高尔基体参与的囊泡转运过程以及囊泡与细胞膜的融合过程等，这些过程与膜脂的流动性有关，故C项正确；膜中的磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，胆固醇属于固醇，固醇与磷脂都属于脂质，故D项错误。]

4．(2018·天津高考)生物膜上不同类型的蛋白质行使不同的功能。下表中依据膜蛋白功能，对其类型判断错误的是(　　)

B　[突触后膜上有与神经递质结合的特异性受体，受体可以特异性地结合相应的神经递质，使下一个神经元兴奋或抑制，A正确；靶细胞上含有能和相应激素特异性结合的受体，当激素与受体结合后，引起细胞代谢发生变化，B错误；光合作用的光反应过程中，会发生光能转变为ATP中活跃的化学能，即催化ATP的合成，因此类囊体薄膜上含有ATP合成酶，C正确；细胞癌变后，细胞膜上会产生相应的癌胚抗原，引起机体的特异性免疫反应，进而清除癌变的细胞，D正确。]