PAGEPAGE17第5講細胞膜和細胞核[考綱明細]1.細胞膜系統的結構和功能(Ⅱ)2.細胞核的結構和功能(Ⅱ)課前自主檢測推斷正誤并找到課本原話1．人和其他哺乳動物成熟的紅細胞中沒有細胞核和眾多細胞器。(P40—試驗)(√)2．在發育成熟過程中，哺乳動物紅細胞的核漸漸退化，并從細胞中排出。(P41—相關信息)(√)3．癌細胞膜的成分發生變更，有的產生甲胎蛋白(AFP)，癌胚抗原(CEA)等物質。(P41—與生活的聯系)(√)4．高等植物細胞之間的胞間連絲是物質運輸的通道，可進行信息溝通。(P42—圖3－2)(√)5．科研上鑒別死細胞和活細胞，常用“染色解除法”。(P43—拓展題2)(√)6．由于細胞有限制物質進出的作用，細胞內的核酸不會流失到細胞外，環境中一些對細胞有害的物質也不能進入細胞。(P42—正文)(×)7．核孔實現核質之間常見的物質交換和信息溝通。(P53—圖3－10)(√)8．細胞核是遺傳信息庫，也是細胞代謝的主要場所。(P54—正文)(×)9．以實物或圖畫形式直觀地表達相識對象的特征，屬于物理模型。(P54—模型建構)(√)10．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行或缺。(P56—技能訓練)(√)(2024·全國卷Ⅰ)下列關于細胞結構與成分的敘述，錯誤的是()A．細胞膜的完整性可用臺盼藍染色法進行檢測B．檢測氨基酸的含量可用雙縮脲試劑進行顯色C．若要視察處于細胞分裂中期的染色體可用醋酸洋紅液染色D．斐林試劑是含有Cu2＋的堿性溶液，可被葡萄糖還原成磚紅色答案B解析臺盼藍是細胞活性染料，常用于檢測細胞膜的完整性與細胞的存活率，是組織和細胞培育中最常用的細胞活性鑒定染色劑，A正確；雙縮脲試劑的作用原理是Cu2＋在堿性條件下與肽鍵發生反應生成紫色絡合物，因為氨基酸中沒有肽鍵，故不會與雙縮脲試劑發生反應，也就不能用雙縮脲試劑檢測氨基酸的含量，B錯誤；染色體可被堿性染料染成深色，常用的堿性染料為龍膽紫溶液或醋酸洋紅液，C正確；斐林試劑的甲液是質量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液，乙液是質量濃度為0.05g/mL的CuSO4溶液，應現配現用，可溶性還原糖中含有的醛基或酮基具有弱還原性，在水浴加熱的條件下可與氫氧化銅發生氧化還原反應，把Cu2＋還原成磚紅色的Cu2O(氧化亞銅)沉淀，D正確。學問自主梳理一、細胞膜的結構與功能1．細胞膜的制備(1)原理：細胞滲透吸水。(2)材料：人或其他哺乳動物的eq\o(□,\s\up1(01))成熟紅細胞。緣由：①無eq\o(□,\s\up1(02))細胞核和眾多細胞器，易制得純凈的細胞膜。②無eq\o(□,\s\up1(03))細胞壁，細胞易吸水漲破。(3)方法：細胞內的物質是有肯定eq\o(□,\s\up1(04))濃度的，假如把細胞放在清水中，水會eq\o(□,\s\up1(05))進入細胞，把細胞漲破，細胞內的物質流出來，這樣就可以得到細胞膜了。2．細胞膜的成分和功能(1)細胞膜的成分②特點：功能越困難的細胞膜，eq\o(□,\s\up1(09))蛋白質的種類和數量越多。(2)細胞膜的功能①將細胞與外界環境分隔開eq\o(□,\s\up1(10))細胞膜的存在使細胞成為一個相對獨立的系統，為細胞的生命活動供應相對穩定的eq\o(□,\s\up1(11))內部環境。②限制物質進出細胞細胞須要的eq\o(□,\s\up1(12))養分物質可以從外界進入細胞，細胞eq\o(□,\s\up1(13))不須要，或者eq\o(□,\s\up1(14))對細胞有害的物質不簡單進入細胞。eq\o(□,\s\up1(15))抗體、eq\o(□,\s\up1(16))激素等物質在細胞內合成后，分泌到細胞外，細胞產生的eq\o(□,\s\up1(17))廢物也要排到細胞外；但是細胞內的eq\o(□,\s\up1(18))核酸等重要成分卻不會流失到細胞外。細胞膜的限制作用是eq\o(□,\s\up1(19))相對的。③進行細胞間的信息溝通在多細胞生物體內，各個細胞都不是孤立存在的，而是相互協調的，這種協調性的實現不僅依靠于eq\o(□,\s\up1(20))物質和能量的交換，也依靠于eq\o(□,\s\up1(21))信息的溝通。其方式多種多樣，見下表：[特殊提示]有關紅細胞的常考點：1．哺乳動物的成熟的紅細胞：①由造血干細胞分裂分化而來，無細胞核、細胞器；高度分化，不能分裂，壽命很短；②制備細胞膜的志向材料，不能用來提取DNA(不含DNA)；③無氧呼吸產生乳酸(無線粒體)，幫助擴散汲取葡萄糖；④含有酶，但不能合成酶(無核糖體)；⑤含血紅蛋白(C、H、O、N、Fe)(核退化之前已經存在的)，不屬于內環境成分；⑥鐮刀型細胞貧血癥：基因突變導致血紅蛋白結構變更，導致紅細胞形態變更。2．蛙的紅細胞：無絲分裂，有細胞核，DNA在分裂時發生復制均分。[深化思索]1．依據細胞膜的成分推想細胞膜的組成元素有哪些？提示C、H、O、N、P等。2．細胞膜上的蛋白質有哪些功能？試舉例說明。提示運輸作用(如載體蛋白)，催化作用(如細菌細胞膜上的與有氧呼吸有關的酶)，識別作用(如受體)等。多細胞生物體是一個繁忙而有序的細胞社會，假如沒有信息溝通，生物體不行能作為一個整體完成生命活動。細胞間的信息溝通，大多與eq\o(□,\s\up1(28))細胞膜的結構和功能有關。3．生物膜的結構(1)生物膜結構的探究歷程(2)生物膜的結構①結構模型②基本內容(3)結構特點：eq\o(□,\s\up1(44))流淌性①緣由：膜結構中的eq\o(□,\s\up1(45))磷脂雙分子層和大多數蛋白質是可以運動的。②影響因素：主要受eq\o(□,\s\up1(46))溫度影響，在適當的溫度范圍內，隨外界溫度上升，膜的流淌性eq\o(□,\s\up1(47))增加，但溫度超出肯定范圍，則導致膜的結構eq\o(□,\s\up1(48))被破壞。(4)功能特點：eq\o(□,\s\up1(49))選擇透過性緣由：遺傳物質確定了eq\o(□,\s\up1(50))載體蛋白的種類和數量，從而也確定了eq\o(□,\s\up1(51))生物膜的選擇透過性。(5)細胞膜的流淌性和選擇透過性的關系①區分：流淌性是細胞膜eq\o(□,\s\up1(52))結構方面的特性，選擇透過性體現了細胞膜eq\o(□,\s\up1(53))生理功能方面的特性。②聯系：細胞膜的eq\o(□,\s\up1(54))流淌性是表現其eq\o(□,\s\up1(55))選擇透過性的結構基礎。因為只有細胞膜具有流淌性，細胞才能完成其各項生理功能，才能表現出選擇透過性。相反，假如細胞膜失去了選擇透過性，細胞可能已經死亡了。4．細胞壁(1)存在部位：植物細胞的最外層，細胞膜外面。(2)主要成分：eq\o(□,\s\up1(56))纖維素和果膠。(3)主要功能：對植物細胞起eq\o(□,\s\up1(57))愛護和支持作用。[易錯推斷]下列生理現象，能體現生物膜信息溝通的畫(√)，不能體現生物膜信息溝通的畫(×)。1．蔗糖溶液使洋蔥表皮細胞發生質壁分別。(×)2．抗原刺激引發記憶細胞增殖分化。(√)3．胰島素調整靶細胞對葡萄糖的攝取。(√)4．傳出神經細胞興奮引起肌肉收縮。(√)[深化思索]1．通過細胞膜的結構模型如何區分細胞膜的內側和外側？提示依據糖蛋白的位置，在細胞膜的外側分布有糖蛋白，而內側沒有。2．將人的肝細胞中的磷脂全部提取并鋪成單層分子，其面積是肝細胞表面積的2倍嗎？為什么？提示大大超過2倍，肝細胞具有多種具膜的細胞器。二、細胞核的結構與功能1．結構2．染色質和染色體之間的關系4．細胞核的功能探究(1)黑白美西螈核移植試驗①試驗過程②試驗結論：eq\o(□,\s\up1(12))美西螈皮膚顏色遺傳受細胞核限制。(2)蠑螈受精卵橫縊試驗①試驗過程②試驗結論：eq\o(□,\s\up1(13))蠑螈的細胞分裂、分化受細胞核限制。(3)變形蟲切割試驗①試驗過程②試驗結論：eq\o(□,\s\up1(14))變形蟲的分裂、生長、再生、對刺激的反應等生命活動受細胞核限制。[特殊提示]1．核膜：①雙層膜：外膜與內質網相連，且有核糖體附著；②附著大量酶，利于多種化學反應的進行。2．核孔是大分子物質出入細胞核的通道，如mRNA、蛋白質(解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶)可以通過，但DNA不能通過；而小分子物質出入細胞核是通過跨膜運輸實現的，通過核膜不通過核孔。RNA和蛋白質出入細胞核穿過0層膜。核膜和核孔都具有選擇透過性。3．核孔的數量、核仁的大小與細胞代謝有關，如代謝旺盛、蛋白質合成量大的細胞，核孔數多，核仁較大。原核細胞無核仁，其核糖體形成與核仁無關。4．凡是無核細胞，既不能生長也不能分裂，如哺乳動物和人的成熟紅細胞、植物的篩管細胞等；人工去核的細胞一般也不能存活太久。5．有些細胞不只具有一個細胞核，如雙小核草履蟲有兩個細胞核，人的骨骼肌細胞中細胞核多達數百個。(4)傘藻嫁接與核移植試驗①傘藻嫁接試驗過程②傘藻核移植試驗過程③試驗結論：eq\o(□,\s\up1(15))傘藻“帽”的形態是由細胞核限制的。三、模型建構1．模型：是人們為了某種特定目的而對相識對象所作的一種簡化的概括性描述。2．類型：eq\o(□,\s\up1(01))物理模型、eq\o(□,\s\up1(02))概念模型、eq\o(□,\s\up1(03))數學模型等。(1)物理模型：以eq\o(□,\s\up1(04))實物或圖畫形式直觀地表達相識對象的特征。如：動植物細胞亞顯微結構模式圖。(2)概念模型：用eq\o(□,\s\up1(05))文字和符號突出表達對象的主要特征和聯系。如：用光合作用圖解描述光合作用的主要反應過程等。(3)數學模型：用來描述一個系統或它的性質的數學形式。如數學方程式、關系式、曲線圖、表格等。[特殊提示]電鏡下拍出的細胞亞顯微結構的照片是真實的，不是物理模型。考點題型突破考點eq\o(\s\up20(),\s\do1(1))細胞膜的結構和功能題型一細胞膜的結構及特點1．(2024·河南商丘名校一檢)依據如圖分析動物細胞，敘述錯誤的是()A．圖中③④是細胞膜的基本支架B．無機鹽離子、尿素和酒精的運輸可能與膜上的②⑤等載體有關C．此圖所示A面為膜外，B面為膜內D．若將該細胞膜的磷脂層平展在空氣—水界面上，則③與水面接觸答案B解析磷脂雙分子層是細胞膜的基本支架，圖中③④構成了細胞膜的磷脂雙分子層，A正確；細胞膜的外表面分布有糖被，因此A面為膜外，B面為膜內，C正確；尿素和酒精進入細胞的方式屬于自由擴散，不須要載體蛋白的幫助，B錯誤；磷脂分子的頭部是親水的，所以若將磷脂層平展在空氣—水界面上，則③與水面接觸，D正確。2．下列關于細胞膜的說法，不正確的是()A．組成不同細胞膜的化學成分種類基本相同，但每種成分的含量不同B．白細胞能吞噬某些病菌，說明細胞膜具有肯定的選擇透過性C．不具有流淌性的細胞膜肯定不具有選擇透過性D．不同細胞對同一種物質的汲取量不同，體現了細胞膜的選擇透過性答案B解析細胞膜的成分包括脂質、蛋白質和少量的糖類，組成不同細胞膜的化學成分種類基本相同，但每種成分的含量不同，A正確；白細胞能吞噬病菌，說明細胞膜具有肯定的流淌性，B錯誤；細胞膜的選擇透過性依靠于膜的流淌性，所以不具有流淌性的細胞膜肯定不具有選擇透過性，C正確；由于不同細胞膜上載體蛋白的種類和數量不同，因此不同細胞對同一種物質的汲取量可能不同，體現了細胞膜的選擇透過性，D正確。題型二細胞膜的功能3．(2024·天津高考)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，對其類型推斷錯誤的是()答案B解析在神經調整中，位于突觸后膜的受體能識別并結合神經遞質，A正確；在激素調整中，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正確。題后歸納4種常考的“膜蛋白”及其功能(1)信號分子(如激素、淋巴因子、神經遞質)的受體蛋白——糖蛋白。(2)膜載體蛋白：膜用于幫助擴散和主動運輸的載體蛋白。(3)具催化作用的酶：如好氧型細菌其細胞膜上可附著與有氧呼吸相關的酶，此外，細胞膜上還可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主動運輸等)。(4)識別蛋白：用于細胞與細胞間相互識別的糖蛋白(如精卵間的識別、免疫細胞對抗原的特異性識別等)。[3－1](2024·全國卷Ⅰ)細胞間信息溝通的方式有多種。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，細胞間信息溝通的實現分別依靠于()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，細胞間干脆接觸答案D解析雌激素屬于信號分子，由哺乳動物卵巢細胞分泌后通過血液運輸到乳腺并作用于乳腺細胞，實現細胞間的信息溝通；精子進入卵細胞前須要通過干脆接觸的方式進行信息溝通。[3－2]下列關于細胞功能的推斷，正確的是()A．由于細胞膜能嚴格地限制物質進出細胞，因而能保證生物體的健康B．將玉米花粉細胞內部與外界環境隔開的結構是細胞壁C．器官移植時的異體排斥反應是細胞間信息溝通的結果D．精子和卵細胞、胰島B細胞和肝細胞進行信息溝通的方式相同答案C解析細胞膜限制物質進出細胞的作用是相對的，如病毒和病菌能進入細胞，A錯誤；將玉米花粉細胞內部與外界環境隔開的結構是細胞膜，B錯誤；器官移植時，體內細胞會對外來器官發生免疫排斥反應，與細胞間的信息溝通有關，C正確；精子和卵細胞的信息溝通屬于干脆接觸溝通，胰島B細胞通過分泌胰島素作用于肝細胞，二者信息溝通的方式不同，D錯誤。題型三與細胞膜有關的試驗探究4．為探究植物細胞膜的通透性，某同學以紅甜菜根(液泡中含有花青素)進行下列試驗：(1)將不同切片放在不同溫度的蒸餾水中處理1分鐘后取出。(2)再分別放在清水中浸泡1小時而獲得不同的切片浸出液。(3)測量這些溶液的花青素吸光度，結果如圖所示。回答以下問題：(1)上述試驗操作步驟的敘述存在著一個明顯的不足，沒有遵循試驗設計的________原則。請你對上述試驗中的不精確的操作重新進行敘述：__________________________________________________________________________。(2)由圖中的曲線你可以得出的結論是：__________________________________________________________________________。(3)已知物質A能促進細胞膜上載體的活性。有人認為：經過不同溫度的處理影響了細胞膜上運載花青素的載體的活性。請你借助上述材料設計試驗證明該觀點是否正確。材料用具：略。試驗步驟：①取兩組等量的相同大小的切片，編號，一組加入________處理一段時間，另一組不作處理，____________；②將兩組切片分別放在等量的清水中浸泡1小時而獲得不同的切片浸出液；③測量兩組溶液的______________并進行比較。結果與結論：①_____________________________________；②_____________________________________。答案(1)等量將等量的相同大小的切片放在不同溫度的蒸餾水中處理1分鐘后取出；再分別放在等量的清水中浸泡1小時而獲得不同的切片浸出液(2)50℃以上的溫度處理后，膜的通透性大大增加(3)試驗步驟：①物質A作為比照③花青素吸光度結果與結論：①假如兩組溶液的吸光度相同或相近，說明上述觀點不正確②假如試驗組的吸光度大于比照組，說明上述觀點正確解析(1)從試驗的過程看，試驗的目的是探究溫度對細胞膜通透性的影響，自變量是溫度，可設置具有肯定梯度的一系列溫度相互比照。因變量是細胞膜的通透性，可通過測量這些溶液中花青素的吸光度作為檢測指標。分析修訂試驗方案時，首先應看有沒有比照，比照設置是否合理，是否遵循試驗設計的一般原則，還應留意無關變量的影響等，綜合分析，本試驗缺乏等量原則，如“不同的切片”應改為“等量的相同大小的切片”。(2)從坐標圖看，10～50℃時，溶液中的花青素吸光度低且相同。50℃之后，膜的通透性增大，花青素透出細胞，溶液的花青素吸光度增大。(3)該試驗的目的是探究不同溫度的處理對細胞膜上運載花青素的載體的活性的影響，依據所給物質A的作用和前面的試驗方案填寫試驗步驟，推想試驗結果，并分析可能得出的結論。題后歸納細胞膜成分、結構、功能相關的試驗設計考點eq\o(\s\up20(),\s\do1(2))細胞核的結構與功能題型一細胞核的結構與功能1．如圖為某種生物的細胞核及相關結構示意圖，有關敘述正確的是()A．核孔是大分子物質進出細胞核的通道，不具有選擇性B．圖示中有中心體，說明該生物為低等植物或動物C．在蒼老的細胞中，細胞核體積減小，染色質收縮D．rRNA和蛋白質在核仁中合成答案B解析核孔具有選擇透過性，如核孔不允許核內DNA通過，A錯誤；中心體存在于低等植物細胞或動物細胞中，B正確；在蒼老的細胞中，細胞核體積增大，染色質收縮，C錯誤；核仁與rRNA的合成及核糖體的形成有關，蛋白質的合成在核糖體中進行，D錯誤。2．細胞核結構模式如圖所示，下列有關敘述不正確的是()A．①主要由DNA和蛋白質組成，在細胞分裂的不同時期呈現不同的狀態B．②是合成蛋白質的場所C．③在細胞周期中發生周期性變更，其主要成分是磷脂和蛋白質D．④是內質網，其上附有核糖體答案B解析由圖可知，①是染色質，主要由蛋白質和DNA組成，與染色體是同種物質在細胞分裂不同時期呈現的兩種不同狀態，A正確；②是核仁，與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關，蛋白質的合成場所是核糖體，B錯誤；③是核膜，在細胞周期中發生周期性變更(前期消逝，末期重現)，構成核膜的主要成分是磷脂和蛋白質，C正確；圖中④為內質網，其上附有核糖體，D正確。題型二細胞核功能的試驗探究3．如圖為傘藻嫁接試驗與傘藻核移植試驗示意圖，該試驗結果說明()A．生物體形態結構的建成主要與細胞質有關B．細胞的分裂和分化是由細胞核限制的C．細胞核是細胞代謝的中心D．細胞核是細胞遺傳的限制中心答案D解析通過圖示可以看出，生物體形態結構的建成主要與細胞核有關，A錯誤；傘藻是單細胞生物，不會涉及細胞分化，B錯誤；細胞核是細胞代謝的限制中心，但該試驗不能說明，C錯誤；該試驗說明，細胞核是細胞遺傳的限制中心，D正確。4．下圖為某同學利用同位素標記法探討變形蟲細胞核功能的試驗，據此推斷錯誤的是()A．RNA首先在細胞核中合成，然后釋放到細胞質當中B．細胞核可能通過限制RNA的合成間接限制細胞的代謝C．若核質分別較長時間后進行移植，則B組試驗細胞質中無15N的RNAD．A組培育液換用15N標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸進行試驗，可得到相同的試驗結果答案D解析依題意和圖示分析可知：A組培育在含15N的尿嘧啶核糖核苷酸培育液中，首先在細胞核中發覺有15N的RNA，說明RNA首先在細胞核中合成，然后釋放到細胞質中，A正確；mRNA能指導蛋白質的合成，而絕大多數酶是蛋白質，所以說細胞核可能通過限制RNA的合成間接限制細胞的代謝，B正確；細胞新陳代謝所須要的物質是由細胞質供應的，核質分別較長時間后，細胞核會死亡，所以B組試驗細胞質中無15N的RNA，C正確；胸腺嘧啶脫氧核苷酸是合成DNA的原料，不是RNA的成分，D錯誤。學問拓展細胞核和細胞質是相互依存、相互制約的，細胞只有保持完整性才能夠正常地完成各項生命活動。舉例分析如下：1只有細胞核沒有細胞質的細胞會很快死亡：緣由是細胞核生命活動所需的物質和能量均由細胞質供應，細胞質還為細胞供應代謝場所，如精子即屬此類。2只有細胞質沒有細胞核的細胞也只能短期生存：細胞核是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的限制中心，短期生存是因為細胞質中已形成的mRNA和蛋白質仍能發揮肯定的作用，但一段時間后因缺少細胞核，不能限制細胞質中蛋白質的合成等生理活動，細胞死亡，如哺乳動物成熟紅細胞即屬此類。方向真題體驗1．(2024·江蘇高考)(多選)下圖為某細胞結構示意圖。下列有關敘述正確的是()A．①②④屬于生物膜系統B．結構③能增大細胞膜的面積C．⑤具有選擇透過性，而⑥具有全透性D．細胞膜不同部位的化學成分和功能有差異答案BD解析①為內質網，②為細胞膜，屬于生物膜系統，④為中心體，不具膜結構，不