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2022届高考生物一轮复习 第二单元 细胞的基本结构与细胞的物质输入和输出 第1讲 细胞膜和细胞核教案 新人教版

2022届高考生物一轮复习 第二单元 细胞的基本结构与细胞的物质输入和输出 第1讲 细胞膜和细胞核教案 新人教版

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姓名：

- 16 -

第1讲　细胞膜和细胞核(含生物膜的流动镶嵌模型)
知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命
观念
通过对细胞膜和细胞核结构和功能的复习，建立起整体观念和细胞结构与功能相适应的观点
科学
探究
通过对细胞膜组成和功能的实验探究，以及细胞核功能的实验分析，掌握实验设计的对照原则和荧光标记技术
考点一　细胞膜的结构与功能

一、细胞膜的成分和功能
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)选材依据：
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．细胞膜的成分
成分
所占比例
在细胞膜中的作用
脂质
约50%
其中磷脂构成细胞膜的基本支架
蛋白质
约40%
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
糖类
2%～10%
与细胞膜上部分蛋白质和脂质结合形成糖蛋白质、糖脂，与细胞识别等作用有关
3.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，如图：

(3)进行细胞间的信息交流：
①通过分泌的化学物质(如激素、神经递质)传递信息，如图。

②通过细胞膜直接接触(如精子和卵细胞)传递信息，如图。

③通过细胞通道传递信息，如高等植物细胞的胞间连丝，如图。

二、生物膜的流动镶嵌模型
1．生物膜结构的探索历程　[连线]

提示：　①—b　②—a　③—d　④—c　⑤—f　⑥—e
2．生物膜的流动镶嵌模型

巧记细胞膜“一、二、三”

三、植物细胞壁
1．成分：主要是纤维素和果胶；酶解法去除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。动物细胞在清水中可吸水胀破，但植物细胞不会，主要是细胞壁的作用。

1．判断下列叙述的正误
(1)细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素(√)
(2018·全国卷Ⅲ，T2B)
(2)两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递(2018·全国卷Ⅲ，T2C)(√)
(3)细胞膜的成分为脂质、蛋白质和糖类(√)
(4)构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇(×)
(5)细胞膜含有糖脂和糖蛋白(√)
(6)变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同(×)
(7)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定(√)
(8)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性(√)
(9)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的(√)
2．据细胞膜结构示意图，完成下列问题

(1)图中[a]是________，具有________、保护、________等作用。 根据a可以判断细胞膜的内外侧，因为a只分布于细胞膜的________。
(2)图中[b]是________，其疏水性“________”相对，亲水性“________”向外，构成膜的基本支架。
(3)图中[c]是________，镶嵌在膜的基本支架上。
(4)不同细胞膜中的________种类和数量不同，功能越复杂的细胞中，其细胞膜上________的种类和数量越多。
答案：　(1)糖蛋白　识别　润滑　外表面
(2)磷脂双分子层　尾部　头部
(3)蛋白质　(4)蛋白质　蛋白质
3．长句应答突破简答题
(1)线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜高，请从结构与功能观角度分析原因：
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
(2)用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积远大于胰岛B细胞表面积的2倍。请分析原因：
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
(3)在小鼠细胞和人细胞融合实验中，若降低温度，细胞完全融合所需要的时间明显延长，请分析原因：
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
答案：　(1)线粒体内膜功能较外膜复杂，功能越复杂的生物膜，蛋白质的种类和数量越多
(2)胰岛B细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜。它们的膜中都含有磷脂分子
(3)温度会影响分子的运动，进而影响细胞膜的流动性

1．(人教版必修1 P42图示拓展)观察下列图示，请写出三个图的信息交流类型：

_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
2．(人教版必修1 P66图示改编)如图甲为细胞膜的亚显微结构模式图，图乙为图甲细胞膜的磷脂分子结构模式图，请分析：

图甲可作为气味分子的受体并完成信息传递的物质是什么？受体与信号分子的结合有没有特异性？将图乙物质平展在水面上，哪部分可与水面接触？
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
答案：　1.图1为通过分泌的化学物质(如激素)传递信息；图2通过细胞膜直接接触(如精子和卵细胞)传递信息；图3通过细胞通道传递信息，如高等植物细胞的胞间连丝。
2．①和②组成的糖蛋白；有特异性；A。

1．细胞膜的结构特点和功能特性的比较

细胞膜的结构特点
细胞膜的功能特性
内容
一定的流动性
选择透过性
原因
构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止不动的，而是运动的

实例
变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐
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，肾小管的重吸收作用等
影响因素
温度(在一定范围内，温度越高，细胞膜的流动性越大)
①内因：细胞膜上载体的种类和数量
②外因：温度、pH、O2等影响呼吸作用的因素
联系
流动性是选择透过性的基础，膜只有具有流动性，才能实现选择透过性
2.细胞膜控制物质进出功能的验证
(1)染色剂进入实验：

(2)色素透出实验：
正常情况下紫色洋葱细胞、各色各样的花瓣显现出的颜色都是因为细胞液中有某种色素分子，若将有颜色的植物组织放入清水中，色素分子不能透出，若用高温、强酸或强碱处理则可导致原生质层失活，此时色素分子就会从细胞中透出，外界溶液将呈现色素颜色。如：
—→
不同生理状态下细胞膜的成分及功能分析
(1)衰老细胞的细胞膜的通透性发生改变，物质运输功能下降。
(2)代谢旺盛的细胞，物质运输速度快，需要的载体种类和数目多，细胞膜上的蛋白质种类和含量较多。
(3)癌细胞的细胞膜上的糖蛋白减少，细胞之间黏着性降低，易于扩散和转移。
(4)死亡细胞的细胞膜没有选择透过性。

题组一　细胞膜的成分及结构
1．(2019·安徽宣城期末)下列有关动物细胞膜结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A．细胞膜的外表面既有糖蛋白又有糖脂
B．细胞膜的选择透过性与磷脂双分子层无关
C．功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
D．细胞膜上的载体蛋白由吸附在内质网上的核糖体合成
B　[细胞膜的成分包括脂质、蛋白质和少量的糖类，糖类可以和蛋白质、脂质结合形成糖蛋白、糖脂，A正确；磷脂双分子层允许脂溶性物质自由通过，B错误；功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，C正确；细胞膜上的载体蛋白由吸附在内质网上的核糖体合成，经高尔基体加工，由囊泡转运而来，D正确。]
　　附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质主要有三类：分泌蛋白、膜蛋白和溶酶体中的水解酶
2．(2019·河北衡水中学二调)如图为细胞膜结构图，其中a和b分别代表不同分子或离子进出细胞的方式。据图分析下列叙述正确的是(　　)

A．细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜中的结构③的排列方式不同
B．神经细胞去极化时，Na＋通过②进入细胞，且不需要ATP
C．氧气进入细胞可用b表示，这体现了细胞膜的流动性和不对称性
D．用③包裹大分子药物，定向送入靶细胞体现了细胞膜的选择性
B　[③是磷脂双分子层，细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜中的结构③的排列方式相同，A错误；神经细胞去极化(形成动作电位)时，Na＋内流，顺浓度梯度通过②蛋白质进入细胞，此过程为协助扩散，不消耗ATP，B正确；①为糖蛋白，在细胞膜外侧，b表示的运输方向是细胞内→细胞外，不能表示氧气进入细胞，C错误；用③包裹大分子药物，送入靶细胞，该过程体现了细胞膜的结构特点——流动性，D错误。]
题组二　细胞膜的功能
3．细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，下列实例中能反映该特点的是 (　　)
①高尔基体形成的囊泡与细胞膜融合　②吞噬细胞吞噬病菌　③小肠绒毛上皮细胞对Na＋、K＋的吸收　④核糖体中合成的蛋白质进入细胞核　⑤变形虫能伸出伪足
A．①②④ B．②③④
C．①②④⑤ D．①②⑤
D　[高尔基体形成的囊泡与细胞膜融合依赖细胞膜的流动性，①正确；吞噬细胞吞噬病菌体现细胞膜的流动性，②正确；小肠绒毛上皮细胞对Na＋、K＋的选择性吸收，体现了细胞膜的选择透过性，但没有体现细胞膜的流动性，③错误；核糖体中合成的蛋白质是通过核孔进入细胞核的，并没有穿膜，更不能体现膜的流动性，④错误；变形虫能伸出伪足依赖细胞膜的流动性，⑤正确。]
4．在进行“验证活细胞吸收物质的选择性”活动中，某同学将玉米籽粒纵切，其剖面结构如图所示。下列关于该活动的叙述，错误的是(　　)

A．煮过和未煮过籽粒部位①的着色基本相同
B．用沸水煮籽粒的目的是杀死部位②细胞
C．籽粒部位②的着色，煮过的比未煮过的浅
D．纵切籽粒可让部位①、②便于染色和观察
C　[用沸水煮籽粒时杀死了部位②的细胞，即胚细胞，使细胞膜变为全透膜，染料直接进入细胞内；未煮过的籽粒，部位②(胚细胞)的细胞膜具有选择透过性，染料不能通过细胞膜，使细胞染色浅或无色。]
5.生物膜在生命过程中发挥着非常重要的作用。如图所示的过程中，相关叙述错误的是(　　)

A．说明细胞膜有信息传递功能
B．说明细胞膜具有一定的流动性
C．图中所示细胞膜的识别功能依赖于膜上的载体蛋白
D．说明细胞膜具有物质运输功能
C　[图中所示细胞膜的识别功能是指神经递质与突触后膜的受体蛋白结合，不是载体蛋白。 突触小泡膜与突触前膜融合将神经递质排到突触间隙，体现了细胞膜的流动性和物质运输功能。]
6．膜蛋白是一类结构独特的蛋白质，是细胞执行各种功能的物质基础。下图为质膜上3种膜蛋白与磷脂双分子层之间的直接相互作用模式。下列相关叙述，错误的是(　　)

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．若膜蛋白质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　[磷脂双分子层内部是疏水性的，所以A与B两种蛋白的跨膜区段的氨基酸可能具有较强的疏水性，这样才能与磷脂双分子层牢固结合，A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：膜用于协助扩散和主动运输的载体蛋白。
(3)具有催化作用的酶：如好氧型细菌其质膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，质膜上还可存在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)。
考点二　细胞核的结构、功能及相关实验探究

1．细胞核的结构

上述结构中：
(1)原核细胞不具备的是核膜、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，即：染色质(间期、末期)染色体(前期、中期、后期)
2．细胞核的两大功能
(1)细胞核是遗传信息库。
(2)细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。
3．细胞核功能实验探究
(1)实验及结论：
实验内容
实验过程
实验结论
实验分析
两种美西
螈细胞核
移植

美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核控制的
该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞形成重组细胞进行培养作为对照
横缢蝾螈
受精卵

蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的
该实验既有相互对照(无核与有核)，又有自身对照(对无核者重新挤入核)
将变形虫
切成两半

变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的
该实验既有相互对照(无核与有核)，又有自身对照(进行核移植)
伞藻嫁接
与核移植
(1)伞藻嫁接实验过程

(2)伞藻核移植实验过程

伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的
伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的作用，从而证明是细胞核控制伞藻“帽”的形状
(2)理解细胞的“整体性”：

(1)核膜、核仁在细胞周期中的分裂前期消失，分裂末期重建。
(2)核膜、核孔都有选择性：DNA不能通过核孔进入细胞质，RNA可以通过核孔进入细胞质；DNA聚合酶等蛋白质通过核孔进入细胞核。此外，物质进出核孔时仍消耗能量。
(3)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。如口腔上皮细胞与胰岛B细胞相比，核孔与核仁的数目少，核仁体积小；冬小麦在越冬期间核孔与核仁的数目少。
(4)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。
(5)细胞核是细胞代谢的控制中心，而不是细胞的代谢中心，细胞的代谢中心是细胞质基质。

1．判断下列叙述的正误
(1)细胞的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道(2018·全国卷Ⅰ，T1C)(√)
(2)细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分(2018·全国卷Ⅱ，T1D)(√)
(3)细胞核是遗传物质储存与基因转录的场所(2018·北京卷，T2A改编)(√)
(4)染色体的成分是核糖核酸和蛋白质(×)
(5)胰岛细胞中核孔数目多于口腔上皮细胞(√)
(6)胰岛素基因转录的场所是细胞核(√)
(7)真核细胞的核膜上有大量的多种酶，有利于多种化学反应的顺利进行(√)
2．据细胞核结构示意图，完成下列问题

(1)若要检测图中①所含有的成分，应选用的试剂是
_______________________________________________________________________
、________；若要观察②的形态，应选用染料________(如龙胆紫溶液或醋酸洋红液)染色。
(2)用下列图示表示①与②的关系：

(3)图中③由________层磷脂分子构成，其外膜常与__________相连，且有________和酶附着，有利于多种化学反应的进行。
(4)下列物质能通过④进出的是________。(填选项编号)
A．mRNA B．蛋白质
C．DNA聚合酶 D．DNA
(5)图中⑤的功能是参与________的合成及________的形成。
(6)在细胞分裂中，能周期性消失和重建的结构是________。(填图中序号)
答案：　(1)双缩脲试剂　甲基绿染液　碱性　(2)染色质　染色体　(3)4　内质网　核糖体　(4)A、B、C　(5)某种RNA　核糖体　(6)③⑤

(人教版必修1 P52资料分析拓展)大量实验证明，凡是无核的细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物成熟的红细胞。人工去掉细胞核的细胞，一般不能存活太久，如变形虫去掉细胞核后，新陈代谢减弱，运动停止，当重新移入核后，又能够恢复生命活动。这些实验说明了什么？
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
答案：　细胞核内携带遗传信息的DNA是决定细胞结构和功能的主要因素，因此细胞的整个生命活动主要是由DNA调控和决定的，从而使细胞形成一个整体的调控系统。这些实验说明了细胞核在生命活动中起着决定性作用。

题组一　细胞核的结构与功能
1．下列有关细胞核的叙述，正确的是(　　)

A．①主要由DNA和蛋白质组成
B．②是由2层磷脂分子组成的
C．核孔不具有选择透过性，故蛋白质、核酸等分子均可自由出入细胞核
D．③是产生核糖体、mRNA和蛋白质的场所
A　[①是染色质，主要由DNA和蛋白质组成。②是核膜，由2层磷脂双分子层组成。核孔具有选择透过性。③是核仁，它与核糖体的形成以及rRNA的合成有关。]
关于细胞核结构与功能的5点提醒
(1)核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。
(2)核膜和核孔都具有选择透过性，核孔虽然允许大分子物质如RNA和某些蛋白质通过，但是不允许细胞核中的DNA通过其进入细胞质。
(3)核仁不是遗传物质的储存场所。细胞核中的遗传物质分布在染色体(染色质)上。
(4)染色体和染色质只是形态不同，而成分完全相同。
2．(2019·宁夏银川唐徕回民中学月考)下列有关细胞核的叙述，正确的是(　　)

A．①、②是由DNA和蛋白质组成的链状结构，在细胞周期中发生周期性变化
B．③是由2层磷脂分子组成的
C．信使RNA、RNA聚合酶、解旋酶、组成染色质的蛋白质、脱氧核糖核酸等物质必须通过核孔才能进出细胞核
D．⑤是产生核糖体、mRNA和蛋白质的场所
A　[①染色质和②染色体都由蛋白质和DNA组成，两者是同一种物质在不同时期的两种表现形态，在细胞分裂前期染色质变为染色体，在细胞分裂末期染色体变为染色质，A正确；③是核膜，具有两层膜，由4层磷脂分子组成，B错误；脱氧核糖核酸(DNA)不能通过核孔，C错误；⑤表示核仁，与某种RNA(rRNA)的合成以及核糖体的形成有关，mRNA由DNA(染色质)转录而成，蛋白质在核糖体合成，D错误。]
题组二　细胞核功能的探究实验
3．(2020·山东临沂质检)某兴趣小组用蛙受精卵做如图所示实验，以下实验不能说明的是(　　)

A．实验①中提取受精卵的核单独培养的结果，说明缺少细胞质的细胞核不能生存
B．实验②中去掉核的细胞单独培养的结果，说明缺少细胞核的细胞质也不能存活太久
C．实验③中给去核的细胞重新移入细胞核，细胞能正常增殖，说明细胞只有保持完整性才能进行正常的生命活动
D．上述实验说明，细胞核是系统的控制中心，细胞质是系统的代谢中心
D　[综合分析三个实验，可以说明细胞核和细胞质具有相互依存的关系，但不能说明细胞核和细胞质的具体功能，D错误。]
4．核孔是具有选择性的核质交换通道，亲核蛋白需通过核孔进入细胞核发挥功能。如图为非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验，下列相关叙述正确的是(　　)

A．亲核蛋白进入细胞核由头部决定
B．亲核蛋白进入细胞核不需要载体
C．亲核蛋白进入细胞核需要消耗能量
D．亲核蛋白进入细胞核的方式与葡萄糖进入红细胞相同
C　[图示可见放射性的亲核蛋白能从细胞质通过核孔进入细胞核中，放射性的尾部也能从细胞质通过核孔进入细胞核中，但放射性的头部却不能从细胞质通过核孔进入细胞核中，可见亲核蛋白进入细胞核是由放射性的尾部决定的，A错误；亲核蛋白需与特定的载体结合后才能通过核孔进入细胞核，消耗能量，方式类似主动运输，B错误，C正确；葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散，需要载体蛋白协助，不消耗能量，D错误。]