第4讲细胞膜和细胞核[考纲要求] 1.细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ).2.细胞核的结构和功能(Ⅱ).考点一细胞膜的结构与功能1．细胞膜的成分(1)细胞膜的制备(2)细胞膜的成分2．细胞膜的流动镶嵌模型(1)生物膜结构的探索历程(连线)(2)流动镶嵌模型①基本内容②特点3．细胞膜的功能(1)功能(2)4．细胞壁(植物细胞)(1)主要成分:纤维素和果胶,与其形成有关的细胞器是高尔基体和线粒体.(2)功能:支持和保护作用.1．判断关于细胞膜成分和功能的叙述(1)细胞膜的成分中含有脂质、蛋白质和糖类(√)(2)在组成细胞膜的脂质中,胆固醇最丰富(×)(3)细胞膜含有糖脂和糖蛋白(√)(4)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定(√)(5)变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同(×)(6)同一生物体的细胞膜中蛋白质的种类和数量相同(×)(7)细胞膜的成分是恒定不变的(×)(8)植物细胞的胞间连丝具有物质运输的作用(√) 2．判断关于流动镶嵌模型的叙述(1)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的(√)(2)细胞膜的流动性与ATP没有关系(×)(3)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性(√)(4)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关(√)如图是细胞间的三种信息交流方式,据图分析:(1)图中物质或结构的名称: ①信号分子；②受体；③胞间连丝.(2)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的哪种方式?提示分别属于图C、图A、图B.(3)图中受体的化学本质是什么?受体和信号分子的结合有没有特异性?提示受体的化学本质是糖蛋白,和信号分子的结合具有特异性.(4)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上?提示不是,有些小分子如脂溶性的信号分子(如性激素)的受体在细胞内部.1．细胞膜的成分、结构及功能的关系2．生命系统信息传递的三类主体3．细胞膜成分、结构、功能相关的实验设计命题点一细胞膜的成分、结构和功能分析1．(2018·化州高三二模)下列有关细胞膜的叙述错误的是()A．细胞膜含有糖脂和糖蛋白B．细胞膜上蛋白质的种类和数目越多,功能越复杂C．细胞膜具有物质运输、能量转换、信息传递的功能D．细胞膜的流动性决定了大部分的物质能够自由地通过细胞膜答案D2．(2017·全国Ⅰ,1) 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性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答案D解析细胞间信息交流的方式主要有三种,分别为通过体液运输、细胞间的直接接触及植物细胞之间通过“通道”交流信息.内分泌腺细胞分泌激素作用于靶细胞,如哺乳动物卵巢细胞分泌的雌性激素,信号由分泌细胞通过血液循环运输传递到靶细胞,进行细胞间的信息交流；精子与卵细胞结合时,两者细胞膜表面直接相互接触,信息从一个细胞传递给另一个细胞,进行细胞间信息交流.3．(2018·天津,3)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()答案B解析膜蛋白的功能多种多样,位于突触后膜上的受体可识别并结合神经递质；位于靶细胞膜上的受体可以识别并结合激素；位于类囊体膜上的酶可以催化A TP的合成；位于癌细胞膜上的抗原可以引发机体产生特异性免疫.载体蛋白主要位于细胞膜上,发挥运输作用.生命观念4种常考的“膜蛋白”(1)受体蛋白:信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体.(2)载体蛋白:协助跨膜运输(协助扩散和主动运输).(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,细胞膜上还存在A TP水解酶(催化A TP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(如精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等).命题点二与细胞膜有关的实验探究4．下列有关“体验制备细胞膜的方法”实验操作的叙述中不正确的是()a．载玻片上滴红细胞稀释液→b.盖上盖玻片→c.观察→d.滴蒸馏水→e.观察A．a步骤:红细胞要用生理盐水稀释制成稀释液B．c步骤:观察到的是红细胞正常的形态C．该实验不够科学,因为缺乏对照D．d步骤:一侧滴蒸馏水,在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引答案C解析红细胞需要使用生理盐水稀释,A正确；在显微镜下观察用生理盐水稀释的红细胞,可以看到红细胞正常的形态,B正确；实验过程中生理盐水和清水状态下的细胞可以形成对照,C错误；在盖玻片的一侧滴加蒸馏水,在另一侧用吸水纸吸引,使细胞浸润在清水中,D正确. 5．荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用,包括三个步骤:绿色荧光染料与膜上的蛋白质结合,细胞膜上呈现一定强度的绿色；激光照射淬灭(漂白)膜上部分绿色荧光；检测淬灭部位荧光再现速率.实验过程如图甲,结果如图乙.下列说法错误的是()A．该技术说明细胞膜具有一定的流动性B．应用该技术可以测定膜上单个蛋白质的流动速率C．降低实验温度,漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长D．理论分析,漂白区域恢复足够长的时间荧光强度F2仍小于F1答案B解析由实验可知,该技术的理论基础是细胞膜具有一定的流动性；应用该技术只能测定群体蛋白质的流动速率；降低温度,膜的流动性降低,漂白区域荧光强度恢复到F2的时间延长；由于实验过程中一部分荧光消失,所以漂白区域恢复足够长的时间荧光强度仍小于漂白前.考点二细胞核的结构与功能1．细胞核的结构与功能(1)结构(2)功能—⎣⎢⎡是遗传物质储存和复制的主要场所，是遗传信息库是细胞代谢和遗传的控制中心2．细胞核的功能探究(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③实验结论:伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的.(1)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出(×)(2)染色体和染色质只是形态不同,而成分完全相同(√)(3)细胞核是细胞代谢的控制中心,也是细胞代谢的中心(×)(4)所有的真核细胞都有细胞核,且只有一个核(×)(5)核膜、核仁在细胞周期中的分裂间期消失,分裂后期重建(×)(6)代谢越旺盛的细胞,核仁与核孔的数目越多,核仁的体积越大(√)(7)大肠杆菌遗传信息在细胞核中转录,在细胞质中翻译(×)(8)蓝藻无细胞核,也无核糖体(×)据图分析细胞核的结构和功能(1)将①彻底水解主要可得到的小分子有氨基酸、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基.(2)②是产生核糖体、mRNA和合成蛋白质的场所吗?提示不是,②是核仁,与某种RNA的合成和核糖体的形成有关.(3)蛋白质和RNA等大分子物质通过核孔进出细胞核是需要能量的,具有选择性,跨膜层数为零.命题点一细胞核的结构和功能的辨析1．如图是细胞核模型图,①～⑤表示细胞核的各种结构,⑥和⑦是两种细胞器.下列说法错误的是()A．②③是生物膜的一部分B．⑦的形成与结构⑤无关C．⑥可以与②直接相连D．分泌蛋白的形成离不开⑥和⑦答案B解析图中②和③分别表示核膜的外膜和内膜,属于生物膜的一部分；⑤是核仁,与核糖体(⑦)的形成有关；由图可知,内质网(⑥)与②直接相连；分泌蛋白由附着在内质网上的核糖体合成,经内质网、高尔基体加工后,分泌到细胞外.2．核孔是一组蛋白质以特定的方式排布形成的结构,被称为核孔复合物,它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者.如图所示,该复合物由一个核心脚手架组成,其具有选择性的输送机制由大量贴在该脚手架内面的蛋白质组成,称为中央运输蛋白.有关分析正确的是()A．人体成熟的红细胞中核孔数目较少,影响到物质的运输B．核孔复合物的存在,说明核膜也具有选择性C．mRNA在细胞核内合成后通过核膜运出细胞核是不需要消耗能量的D．核膜由两层磷脂分子组成,核孔复合物与核膜内外的信息交流有关答案B解析人体成熟的红细胞中没有细胞核,A错误；核孔复合物具有选择性的输送机制,其存在说明核膜也具有选择性,B正确；mRNA在细胞核内合成后通过核孔运出细胞核,是需要消耗能量的,C错误；核膜是双层膜,每层膜由两层磷脂分子组成,D错误.3．大量事实表明,在蛋白质合成旺盛的细胞中常有较大的核仁.这可支持以下哪种说法() A．细胞中的蛋白质主要是由核仁合成的B．核仁可能与组成核糖体的必需物质的合成有关C．无核仁的细胞往往不能合成蛋白质D．DNA的转录与翻译通常发生在核仁中答案B解析核糖体参与蛋白质的合成,蛋白质合成旺盛的细胞中常有较大的核仁,支持核仁可能参与核糖体中必需物质的合成的说法.命题点二细胞核功能的实验探究4．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答案D解析分析题图可知,生物体形态结构的建成主要与细胞核有关,A错误；伞藻是单细胞生物,不发生细胞分化,B错误；该实验不能说明细胞核是细胞代谢的控制中心,C错误；该实验说明,细胞核是细胞遗传的控制中心,D正确.5．(2019·诸暨模拟)汉麦林的实验如下图,将单细胞的地中海杯状藻先在近核处切断,再在近杯处切断(a),中间的茎(b)置于海水中可再生一杯(c),但将此杯切掉后,不能再生第二杯(d).对这个实验的解释合理的是()①决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞核②决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞质③杯状藻藻杯的形态发生是由细胞核和细胞质的遗传物质共同作用的结果④(b)能再生一杯是因为(b)中含有由细胞核转录而来的遗传信息A．①③B．②③C．①④D．②④答案C解析决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞核,①正确；将(c)中藻杯切掉后,不能再生第二杯(d),说明(c)中不含合成藻杯形态的遗传信息,决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息不是来自细胞质,②错误；本实验没有单独拿出细胞核进行实验,看是否形成杯状藻藻杯,因此该实验不能说明杯状藻藻杯的形态发生是由细胞核和细胞质的遗传物质共同作用的结果,③错误；决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息最终来自细胞核,细胞核中遗传信息通过转录形成mRNA,进入细胞质中,(b)含有细胞核中遗传信息通过转录形成的mRNA,因此可以再生一藻杯,④正确.综上所述,正确的是①④.6．生物学家把100个细胞中的每个细胞都分成两部分,一部分含细胞核,另一部分不含细胞核.再将这两部分细胞在相同且适宜的条件下培养一段时间,其实验结果如图所示.以下分析合理的是()A．培养第1天,有核细胞死亡数比无核细胞多,其原因主要与细胞核的功能有关B．从培养第2天到第3天,无核细胞死亡很多,其原因主要与实验中细胞膜损伤有关C．从培养第1天到第10天,有核细胞每天都有死亡,其原因主要与细胞凋亡有关D．从培养第4天到第10天,有核细胞每天只有少量死亡,其原因可能与细胞凋亡有关答案D解析有核细胞出现死亡的原因可能有两个方面:一是实验过程中人为因素对细胞造成了伤害,导致部分细胞死亡；二是细胞的正常凋亡.无核细胞随着培养天数的增加,死亡个数迅速增加,第4天全部死亡,说明没有细胞核的细胞其生命活动无法进行.矫正易错强记长句1．关于细胞膜的4点说明(1)各种膜所含的蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关:功能越复杂的细胞膜,其蛋白质的种类和数量越多.(2)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,而植物细胞膜中没有.(3)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.(4)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.2．关于细胞核的5点辨析(1)有些细胞不只具有一个细胞核,如双小核草履虫有两个细胞核,人的骨骼肌细胞中有多个细胞核.有些真核细胞不具有细胞核,如哺乳动物成熟的红细胞.(2)核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建.(3)核膜和核孔都具有选择透过性,核孔虽然可以允许大分子物质通过,但仍然具有选择性,如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质中.(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中,核孔数量多,核仁较大.(5)染色体和染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态.结合细胞核的结构分析:1．①和②的关系是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态.2．③的结构特点是具有一定的流动性；功能特点是具有选择透过性.3．举例说明④具有选择性:细胞核转录出的RNA可以穿过核孔到细胞质中,细胞质中合成的蛋白质可以进入细胞核,但是细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质.4．⑤的功能是与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关.重温高考演练模拟1．(2016·全国丙,1)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答案C解析主动运输可以使离子从低浓度一侧向高浓度一侧运输,以保证活细胞能够按照生命活动的需要,主动选择吸收所需要的营养物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质,所以细胞膜两侧的离子浓度差是通过主动运输实现的,A项错误；细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能不完全相同,例如细胞膜上有糖蛋白,线粒体膜上有与有氧呼吸有关的酶等,B项错误；膜中的磷脂分子是由甘油、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,D 项错误.2．(2015·海南,1)细胞膜是细胞的重要结构.关于细胞膜的叙述,错误的是()A．细胞膜是一种选择透过性膜B．乙醇通过细胞膜需要消耗A TPC．氨基酸借助膜蛋白可通过细胞膜D．蛋白质分子可以嵌入磷脂双分子层中答案B解析细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜,A项正确；水、氧气、二氧化碳及甘油、乙醇、苯等物质可以通过自由扩散进出细胞,自由扩散不需要消耗能量,B项错误；氨基酸、葡萄糖、核苷酸、氢离子等进出细胞需要借助载体蛋白,C项正确；生物膜的流动镶嵌模型认为,磷脂双分子层构成了膜的基本支架,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,D项正确.3．(2014· 新课标Ⅰ,1)关于细胞膜结构和功能的叙述,错误的是()A．脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质B．当细胞衰老时,其细胞膜的通透性会发生改变C．甘油是极性分子, 所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜D．细胞产生的激素与靶细胞膜上相应受体的结合可实现细胞间的信息传递答案C解析细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,A项正确；细胞衰老的主要特征之一是细胞膜的通透性改变,使物质运输功能降低,B项正确；甘油是脂溶性小分子,其通过细胞膜的方式是自由扩散,C项错误；细胞产生的激素随血液到达全身各处,与靶细胞表面的相应受体结合,实现了细胞间的信息传递,D项正确.4．(2013·天津,1)下列过程未体现生物膜信息传递功能的是()A．蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离B．抗原刺激引发记忆细胞增殖分化C．胰岛素调节靶细胞对葡萄糖的摄取D．传出神经细胞兴奋引起肌肉收缩答案A解析洋葱表皮细胞在较高浓度的蔗糖溶液中渗透失水而发生质壁分离,体现了生物膜控制物质进出的功能,未体现生物膜信息传递功能.5．(2018·海南中学测试)以动物的受精卵为实验材料进行以下实验,有关分析正确的是()A．实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性B．实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性C．该实验可以证明细胞核的功能D．该实验结果可以说明细胞只有保持结构完整性才能正常进行各项生命活动答案D解析实验①和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性,A项错误；实验②和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性,B项错误；该实验可以证明细胞核和细胞质都不能单独成活,细胞只有保持结构完整性才能正常进行各项生命活动,C项错误,D项正确.一、选择题1．(2018·广东高三百校联考)下列有关高等植物细胞细胞壁的叙述,正确的是()A．是系统的边界,可控制物质进出细胞B．纤维素酶既能去除植物细胞的细胞壁,又不损伤其内部结构C．少量失水的成熟植物细胞未见质壁分离,说明该细胞已失去活性D．在植物细胞有丝分裂末期,赤道板向四周扩展形成新的细胞壁答案B解析高等植物细胞的细胞壁是全透性的,不是系统的边界,细胞膜是系统的边界,可控制物质进出细胞,A错误；高等植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,纤维素酶可催化纤维素水解,进而去除植物细胞的细胞壁,且不损伤其内部结构,B正确；少量失水的成熟植物细胞未见质壁分离,可能是因为细胞壁与原生质层都有一定的伸缩性,细胞壁与原生质层同步收缩,不能说明该细胞已失去活性,C错误；在植物细胞有丝分裂末期,细胞板向四周扩展形成新的细胞壁,D 错误.2．(2018·东北育才中学月考)糖脂普遍存在于细胞膜上,不同的细胞中糖脂的种类不同,下面是人红细胞表面的ABO血型糖脂的结构示意图,据图判断下列有关叙述错误的是()A．糖脂是由糖类和脂质分子结合而成的B．红细胞ABO血型的不同在于组成糖脂中的糖的种类和排列顺序C．糖脂和糖蛋白都具有识别作用D．糖脂位于细胞膜内表面答案D解析由图可知,决定ABO血型的物质为糖脂中的糖的种类和排列顺序；糖脂具有识别作用,应位于细胞膜的外表面.3．如图是细胞膜局部结构的模式图,下列相关叙述错误的是()A．细胞膜的结构具有内外不对称性B．癌细胞的细胞膜上a物质减少C．b物质肯定是被动运输的载体D．c物质可能是神经纤维膜上的K＋通道蛋白答案C解析细胞膜的结构中蛋白质分布不均匀,且只有细胞膜外表面具有糖蛋白,因此细胞膜的结构具有内外不对称性,A正确；癌细胞表面糖蛋白减少,黏着性降低,B正确；物质通过b的运输需要消耗能量,故b是主动运输的载体,C错误；c可以使物质从细胞内到达细胞外,可能是神经纤维膜上的K＋通道蛋白,D正确.4．(2019·全国名校高考模拟)下列关于细胞膜功能的叙述,错误的是()A．细胞膜上的载体蛋白具有传递信息的功能B．细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的C．细胞膜上蛋白质的种类和数量决定细胞膜功能的复杂程度D．胰岛素的靶细胞膜上缺乏胰岛素受体会引起血糖浓度升高答案A解析细胞膜上的载体蛋白具有控制物质进出的功能,A错误；细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的,如细菌、病毒等有害的物质也可以进入细胞,B正确；细胞膜上蛋白质的种类和数量越多,细胞膜的功能越复杂,C正确；胰岛素的靶细胞膜上缺乏胰岛素受体会引起血糖浓度升高,D正确.5．下列有关细胞核的叙述,错误的是()A．蛋白质是细胞核中染色质的组成成分B．细胞核中可进行遗传物质的复制和转录C．小分子物质可以通过核孔,大分子物质不能D．有丝分裂过程中存在核膜消失和重新形成的现象答案C解析核孔是mRNA、蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道,C错误.6．心房颤动(房颤)是临床上最常见的心律失常疾病.最新研究表明,其致病机制是核孔复合物(可以看成一种特殊的跨膜运输蛋白复合体)的运输障碍.下列相关分析不合理的是() A．房颤的成因可能与核膜内外的信息交流异常有关B．代谢旺盛的细胞中,核孔数目较多C．核孔运输障碍发生的根本原因可能是蛋白质结构异常D．RNA运出细胞核发挥作用需依赖核孔复合物答案C解析核孔能实现核质之间频繁的物质交换和信息交流,核孔复合物运输障碍引起房颤,则可能与核膜内外的信息交流异常有关；细胞核是细胞代谢的控制中心,细胞质与细胞核之间通过核孔进行信息交流,代谢旺盛的细胞中核孔数目较多；核孔复合物可看成一种特殊的跨膜运输蛋白复合体,核孔运输障碍的直接原因可能是核孔复合物中蛋白质结构异常,根本原因可能是编码核孔复合物的基因发生突变；RNA在细胞核内转录产生后,需要依赖核孔复合物进入细胞质中发挥作用.7．实验①:分别将已分裂10次和30次的成纤维细胞的细胞核互换,重组成的“老核新质”和“新核老质”细胞能分别再分裂20次和40次.实验②:鸟类红细胞有细胞核,但不能进行DNA的复制和转录,癌细胞的细胞核很活跃,既能进行DNA的复制,也能进行DNA的转录,将鸟的红细胞的细胞核移入去核的癌细胞中,鸟的红细胞的细胞核开始进行DNA的复制和转录.以上实验不能说明()A．细胞分裂次数是由细胞核中的物质决定的B．细胞质中存在影响细胞分裂的物质C．细胞分裂是由细胞核和细胞质共同控制的D．只要有合适的细胞质,细胞核就能表现出全能性答案D解析材料①和②只说明了细胞分裂与细胞核、细胞质的关系,没有涉及细胞核的全能性,D错。
