山东省2019高考生物第2单元细胞的基本结构与物质的输入和输出(1)细胞膜和细胞核导学案(含解析)新人教版.doc

第1讲　细胞膜和细胞核
李仕才

考纲要求
全国卷五年考情
1.细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ)
2017·卷ⅠT1,2016·卷ⅢT1,2014·卷ⅠT1,2014·卷ⅡT1
2.细胞核的结构和功能(Ⅱ)
2014·卷ⅡT5,2014·卷ⅠT29,2014·大纲卷T1
考点一| 细胞膜的成分、结构和功能
(对应学生用书第21页)
[识记—基础梳理]
1．细胞膜的制备
(1)实验原理：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。
2．生物膜的探索历程
阶段
实例(实验)
结论
膜成分探究
脂溶性物质更易通过细胞膜
膜是由脂质组成的
将膜分离提纯，并进行化学分析
膜的主要成分是脂质和蛋白质
静态模型建立
红细胞膜中脂质铺成单分子层后是红细胞表面积的2倍
细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层
电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构
生物膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成
动态模型建立
人鼠细胞杂交实验
细胞膜具有流动性
1972年桑格和尼克森不断观察及实验数据分析
提出生物膜的流动镶嵌模型
3．细胞膜的成分
＋＋―→
|　　　　　　|　　　　　|

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)

③植物胞间连丝 c．细胞通道传递信息
【提示】　①—b　②—a　③—c
[教材边角知识]　必修1　P41“与生活的联系”
细胞癌变的过程中，细胞膜的成分发生改变，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．判断正误
(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成分都是脂质、蛋白质和少量糖类。
(3)同一生物体的细胞膜中蛋白质的种类和数量相同。(×)
【提示】　同一生物体的不同功能的细胞膜上蛋白质的种类和数量有差异。
(4)细胞膜含有糖脂和糖蛋白。(√)
(5)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。(√)
(6)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性。(√)
(7)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定。(√)
(8)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。
2．据图思考

(1)在A、B、C三图中，靶细胞对信息的接受具有相似的结构基础，即受体，其化学成分为蛋白质，因其具有特定的空间结构而具有特异性。
(2)A、B、C三种方式中，能表示脂肪细胞接受胰高血糖素的是B；表示T淋巴细胞参与细胞免疫的是A；肉毒杆菌通过抑制某种神经递质的作用而导致肌肉松弛，其中神经递质作用的方式是C；高度紧张时心肌细胞收缩加速，其中信息传递的方式是B、C。
[理解—深化探究]
1．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。
2．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(细菌细胞膜上的与有氧呼吸有关的酶)，识别作用(如受体)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．将人的肝细胞中的磷脂全部提取并铺成单层分子，其面积是肝细胞表面积的2倍吗？为什么？
【提示】　大大超过2倍，肝细胞具有多种具膜的细胞器。
5．比较细胞膜的两个特点
项目
内容
原因
实例
影响因素
结构
特点
一定的
流动性
构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止的，而是可以运动的
变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐
温度(在一定范围内，温度越高，细胞膜的流动性越大)
功能
特性
选择
透过性
遗传特性
决定
载体蛋白种类、数量
决定
选择透过性
植物对离子的选择性吸收、神经细胞对K＋的吸收和对Na＋的排出
(1)内因：细胞膜上载体蛋白的种类和数量；
(2)外因：温度、pH、O2等影响细胞呼吸的因素
两者
关系

6．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

[运用—考向对练]
考向1　考查细胞膜的成分、结构和功能
1．(2018·湖北八校联考)下列有关细胞膜的叙述错误的是(　　)
A．细胞膜的组成成分包括脂质、蛋白质和糖类
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．细胞膜两侧的离子浓度差是通过被动运输实现的
D　[细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量糖类，A项正确；细胞膜的功能主要由蛋白质完成的，B项正确；细胞膜具有控制物质进出细胞和进行细胞间信息交流的功能，C项正确；细胞膜两侧的离子浓度差是通过主动运输实现的，D项错误。]
2．膜蛋白是一类结构独特的蛋白质，它镶嵌于膜脂中的特性使这一蛋白处于细胞与外界的交界部位，是细胞执行各种功能的物质基础。下图为细胞膜上3种膜蛋白与磷脂双分子层之间的直接相互作用模式。相关叙述错误的是
(　　) 【导学号：67110017】

A．膜蛋白A和B的跨膜区段的氨基酸很可能具有较强的亲水性
B．若膜蛋白A具有信息传递功能，则该蛋白可能是胰岛素的受体
C．若膜蛋白B具有运输功能，其运输物质的过程中可能消耗ATP
D．若膜蛋白C具有催化功能，其活性的高低受温度、pH等因素的影响
A　[磷脂双分子层内部疏水，位于其内的膜蛋白A和B的跨膜区段也应具有疏水性。]

1．信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体膜蛋白—糖蛋白。
2．膜载体蛋白：是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：是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)。

(2018·安徽合肥质检)细胞膜是系统的边界，下列有关其结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A．脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质
B．物质的跨膜运输都是顺相对含量梯度的
C．功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多
D．细胞产生的激素可与靶细胞膜上相应的受体结合
B　[细胞膜的主要组成物质是蛋白质和脂质，还有少量糖类，A正确；物质的跨膜运输方式有被动运输和主动运输，主动运输是逆浓度梯度进行的，B错误；细胞膜的功能越复杂，蛋白质种类和数量就越多，C正确；细胞产生的激素可与靶细胞膜上相应的受体结合，进而发挥作用，D正确。]
考向2　考查细胞膜的功能
3．细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列图中，可正确示意不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是(　　)

D　[A项，运输O2的血红蛋白分布在红细胞的细胞质中，不是在细胞膜上。B项，T淋巴细胞不能分泌抗体。C项，胰岛素受体具有特异性，只能与胰岛素特异性结合，不能与胰高血糖素结合。]
4．(2018·朝阳区练习)下列一定没有涉及细胞间信息交流的是(　　)
A．乙肝抗体与乙肝病毒之间
B．效应T细胞与靶细胞之间
C．相邻的高等植物细胞之间
D．甲状腺细胞与肌细胞之间
A　[A选项，乙肝抗体是蛋白质，乙肝病毒是非细胞结构的生物，所以乙肝抗体与乙肝病毒间的特异性识别不属于细胞间的信息交流。此选项符合题干。B选项，效应T细胞和靶细胞都是细胞；另外，效应T细胞可以识别靶细胞(通过识别宿主细胞呈递到膜表面的抗原)，并与之结合使靶细胞裂解，该过程涉及细胞间信息交流。C选项，多细胞生物体中，细胞是相对独立的单位，但又相互影响共同构成一个个体，所以在组成一个整体个体时，相邻高等植物细胞之间一定会有信息交流。比如根尖尖端细胞产生生长素，促进尖端下部细胞伸长生长。D选项，甲状腺细胞释放甲状腺激素，作用于几乎全身所有细胞当然也包括肌细胞，所以此两种细胞之间有细胞间信息交流。]
考向3　考查细胞膜的相关实验探究
5．下列有关细胞膜制备及观察的叙述，正确的是(　　)
A．家鸡的红细胞是最佳的实验材料
B．若选用洋葱鳞片叶表皮细胞应先用镊子去除细胞壁
C．制备细胞膜应先利用吸水涨破法，再利用差速离心法获取
D．可以用高倍镜直接观察
C　[哺乳动物的成熟的红细胞无细胞核和细胞器，是制备细胞膜的最佳实验材料，A项错误；植物细胞有细胞壁和多种细胞器，不宜作为制备细胞膜的材料，且细胞壁不能用镊子除去，B项错误；制备细胞膜时，先用吸水涨破法得到细胞膜，再用差速离心法分离出细胞膜，C项正确；观察细胞膜要用电子显微镜，D项错误。]
6．为测量植物细胞膜的选择透过性，以红甜菜根(液泡中含有花青素)进行下列实验：将不同切片放在不同温度的蒸馏水中处理1 min取出，再分别放在清水中浸泡1 h而获得不同的切片浸出物溶液，通过测量这些溶液的吸光度计算浸出物溶液的花青素含量，结果如图所示。对这个实验方案评价的叙述，正确的是(　　)

A．缺乏对照组实验
B．缺乏对等量原则的描述
C．所选择的测量指标不能反映浸出物溶液中花青素的含量
D．实验目的是测量浸泡时间对植物细胞膜选择透过性的影响
B　[本实验设置了不同温度进行相互对照；没有对实验材料、溶液量进行等量控制的描述，会对实验结果产生影响；溶液的吸光度与浸出物溶液中花青素的含量成正比；实验目的是测量温度对植物细胞膜选择透过性的影响。]
考点二| 细胞核的结构和功能
(对应学生用书第23页)
[识记—基础梳理]
1．细胞核的结构
(1)填写图中字母对应的结构名称
a．核膜，b.染色质，c.核仁，
d．核孔。
(2)写出图中结构的相应功能
①b功能：是遗传物质的主要载体。
②c功能：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
③d功能：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。

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

③实验结论：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。
3．细胞核的功能
(1)是遗传信息库，是遗传物质储存和复制的主要场所。
(2)是细胞代谢和遗传的控制中心。

1．判断正误
(1)真核细胞染色体上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)细胞核是mRNA合成和加工的场所。(√)
(3)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。
(4)胰岛细胞中核孔数目多于口腔上皮细胞。(√)
(5)细胞核是细胞代谢的控制中心，也是细胞代谢的中心。(×)
【提示】　细胞代谢的中心是细胞质。
(6)染色体和染色质只是形态不同，而成分完全相同。(√)
(7)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。
2．据图思考

(1)将①彻底水解主要可得到的有机小分子有氨基酸、脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。
(2)②是产生核糖体、mRNA和合成蛋白质的场所吗？
不是，②是核仁，与某种RNA的合成和核糖体的形成有关。
(3)③的功能是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，对于物质的进出具有选择性。③数目越多，细胞代谢越旺盛。
[运用—考向对练]
考向1　考查细胞核的结构和功能
1．以下有关细胞核的叙述，正确的是(　　)
A．蓝藻细胞具有细胞核且DNA分子呈环状
B．人和其他哺乳动物成熟的红细胞是没有细胞核的
C．已分化的动物体细胞的细胞核不具有全能性
D．细胞核是进行能量转换和代谢的主要场所
B　[蓝藻为原核细胞没有细胞核，只有拟核已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。细胞核是遗传和代谢的控制中心，能量转换和代谢的主要场所是细胞质。]
2．(2018·湖北重点中学联考)下列有关细胞核的叙述正确的是(　　)
A．核孔能实现核质的物质直接交换，不具有选择性
B．所有细胞核糖体的形成均与核仁有关
C．在细胞的生命历程中，细胞核体积不变
D．核膜可通过内质网膜与细胞膜相连
D　[核孔是大分子物质出入细胞核的通道，对物质的进出具有严格调控作用，即具有选择性，A项错误；原核细胞没有细胞核，也就没有核仁，因此原核细胞核糖体的形成与核仁无关，B项错误；在细胞的生命历程中，衰老的细胞的细胞核体积增大，C项错误；内质网膜内与核膜相连，外与细胞膜相连，D项正确。]

1．物质进出细胞核并非都通过核孔
(1)核孔是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道。
(2)小分子物质可通过核膜进出细胞核。
2．并不是所有物质都能进出核孔
核孔是由多种蛋白质构成的复合结构，表现出明显的选择性，如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。
3．核仁不是遗传物质的储存场所
核仁参与rRNA的合成及核糖体的形成，细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上。
4．误认为核孔的数量和核仁大小是固定的
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。

　(2018·福建质检)下列有关细胞核的叙述，正确的是(　　)
A．核仁是细胞的遗传信息库
B．衰老细胞的细胞核体积变小
C．失去细胞核，细胞寿命将会缩短
D．大分子物质以自由扩散方式通过核孔
C　[细胞的遗传信息库是细胞核，A项错误；衰老细胞的细胞核体积变大，B项错误；细胞核与细胞质是相互依存的，失去细胞核，细胞的寿命将会缩短，C项正确；核孔是有选择性的，大分子物质不能以自由扩散的方式通过核孔，D项错误。]
考向2　考查细胞核功能及特点的实验探究
3．阅读材料：
①分别将已分裂10次和分裂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。
②鸟类红细胞有核，但不能复制和转录，癌细胞核很活跃，既能复制也能转录，现将鸟的红细胞核移入去核的癌细胞中，鸟的红细胞核开始复制和转录。
以上实验不能说明的是(　　)
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．只要有适当的细胞质，细胞核就能表现出全能性
D　[实验①说明细胞的分裂次数由细胞核中的物质决定。实验②说明细胞质影响细胞核中的复制和转录，细胞质中存在影响细胞分裂的物质，细胞分裂是由细胞核和细胞质共同控制的。两实验都不能说明只要有适当的细胞质，细胞核就能表现出全能性。]
4．(2018·汕头市一模)亲核蛋白具有明确的头、尾结构，是在细胞质合成后、通过核孔进入到细胞核内发挥作用的。科学家通过有限的水解将亲核蛋白的头尾分开，再将带有放射性标记的完整的亲核蛋白、头部及尾部分别注入到爪蟾卵母的细胞质中，结果在细胞核中发现被标记的完整亲核蛋白和亲核蛋白尾部。这说明(　　)
A．亲核蛋白进入细胞核的方式是自由扩散
B．亲核蛋白进入细胞核的关键部位是头部
C．细胞核对物质的运输具有选择性
D．细胞核和细胞质之间只能进行单向的物质运输
C　[亲核蛋白进入细胞核的方式是通过核孔，没有跨膜运输，A错误；放射头部没有进入细胞核，放射性尾部全部进入细胞核，可见亲核蛋白进入细胞核由尾部决定，B错误；放射头部没有进入细胞核，放射性尾部全部进入细胞核，说明细胞核对物质的运输具有选择性，C正确；题干信息得出细胞质中的物质能进入细胞核，但无法判断细胞核中物质不能进入细胞质，因此无法判断细胞核和细胞质之间只能进行单向的物质运输，D错误。]
真题验收| 感悟高考　淬炼考能
(对应学生用书第25页)
1．(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。]
2．(2016·全国卷Ⅲ)下列有关细胞膜的叙述，正确的是(　　) 【导学号：67110018】
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
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。]
3．(2014·全国卷Ⅰ)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
C　[A项，细胞膜主要由脂质和蛋白质组成；B项，细胞衰老的主要特征之一是细胞膜的通透性改变，物质运输功能降低；C项，甘油是脂溶性小分子，其通过细胞膜的方式是自由扩散；D项，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，实现细胞间的信息传递。]
4．(2015·海南高考)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ATP
C．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
B　[细胞膜是一种选择透过性膜，其功能特点是具有一定的选择性，A正确；乙醇通过细胞膜的方式为自由扩散，不需要消耗ATP，B错误；氨基酸跨膜运输的方式为主动运输，需借助膜蛋白通过细胞膜，C正确；蛋白质分子不同程度地嵌入磷脂双分子层中，D正确。]
5．(2014·大纲全国卷)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
C　[细胞核中的染色质由DNA和蛋白质组成，A正确；细胞核是遗传物质复制和转录的主要场所，B正确；大分子物质如酶或mRNA则通过核孔，故C项错误；有丝分裂过程中核膜的消失和重建分别在前期和末期，D项正确。]

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。

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