新高考生物一轮复习学案：第4讲　细胞膜和细胞核（含解析）

高中生物一轮复习学案

第4讲 细胞膜和细胞核

考点一　细胞膜的结构与功能

1．细胞膜的制备

2．细胞膜的成分

3．细胞膜的三大功能

4．生物膜结构的探索历程(连线)

5．流动镶嵌模型的基本内容

(1)结构模型

(2)结构特点

[基础诊断]

1．癌细胞膜的成分发生改变，有的产生甲胎蛋白、癌胚抗原等物质。(必修1　P41与生活的联系)(√)

2．动植物细胞膜上的脂质主要是磷脂和胆固醇。(必修1　P41正文)(×)

3．高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，可进行信息交流。(必修1　P42图3－2)(√)

4．磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸组成的生物大分子。(必修1　P66思考与讨论)(×)

5．糖蛋白分布于细胞膜的内侧和外侧。(必修1　P68图4－6)(×)

[深度拓展]

1．(必修1　P41相关信息)哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和众多的细胞器，从进化角度分析，这种变化的意义是____________________________________________________

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有人说哺乳动物成熟红细胞不容易被病毒感染，你认为可能的理由是__________

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提示：在发育成熟过程中，哺乳动物红细胞的核逐渐退化，并从细胞中排出，为能携带氧的血红蛋白腾出空间　病毒在活细胞内寄生，需要宿主细胞提供能量、原料等，但哺乳动物成熟红细胞的细胞核和细胞器已经消失解体，不能满足病毒增殖需要

2．(必修1　P43拓展题2)“染色排除法”是鉴别死细胞和活细胞的常用方法，该方法的原理是________________________________________________________________________

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提示：活细胞的细胞膜能控制物质进出细胞，台盼蓝不是细胞需要的物质，不能通过细胞膜进入细胞，故活细胞不能被染色，而死亡动物细胞的细胞膜不具有控制物质进出细胞的功能，所以台盼蓝染色剂进入死细胞内，使其被染色

3．(必修1　P65)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。

1．从三个角度理解细胞膜结构与功能的统一性

2．四种常考的“膜蛋白”及其功能

1．(2022·衡水模拟)下列有关生物膜蛋白的叙述，正确的是(　　)

A．叶绿体内膜和基粒上分布有催化ATP合成的酶

B．线粒体外膜上葡萄糖载体蛋白含量较内膜低

C．肌肉细胞细胞膜上分布有与神经递质或激素等信息分子结合的受体蛋白

D．一个神经元上只分布有一种与神经递质结合的受体蛋白

C　[光反应产生ATP，场所是基粒的类囊体薄膜，故叶绿体基粒上分布有催化ATP合成的酶，内膜没有，A错误；在有氧条件下，葡萄糖在细胞质基质分解为丙酮酸，才能进线粒体，线粒体的膜上没有分解丙酮酸的酶，B错误；激素能接受神经递质和激素的调节，故肌肉细胞细胞膜上分布有与神经递质或激素等信息分子结合的受体蛋白，C正确；一个神经元上可以分布有一种或多种与神经递质结合的受体蛋白，能接受一种或者多种神经递质的调节，D错误。]

2．科学家对哺乳动物红细胞膜上不同种类的磷脂(SM、PC、PS、PE、PI、CI)进行了研究，分析结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)

A．组成细胞膜的磷脂分子在膜两侧的分布是不对称的

B．不同种类的磷脂在膜上的分布情况有差异，这可能与细胞膜的功能有密切关系

C．A侧的脂质，有的可能连接着多糖分子

D．水分子通过细胞膜，只与脂质分子有关，与蛋白质无关

D　[由题图可知，不同脂质在细胞膜外侧和内侧的含量不同，A正确；结构与功能相适应，不同种类的磷脂在膜上的分布情况有差异，这可能与细胞膜的功能有密切关系，B正确；A侧是细胞膜外侧，有的脂质与多糖相连形成糖脂，C正确；水分子通过细胞膜，如果通过水通道完成，则与蛋白质有关，D错误。]

3．(2022·西安模拟)下列关于细胞膜结构和功能的叙述，错误的是(　　)

A．水分进出细胞不受细胞膜蛋白的限制

B．细胞膜的选择透过性既与膜上的蛋白质有关，又与磷脂分子有关

C．细胞膜上的糖蛋白参与信号识别和传递，有利于细胞间的功能协调

D．细胞之间有些信息交流过程不需要细胞膜上的受体蛋白

A　[水分进出细胞会受水通道蛋白的限制，A错误；细胞膜的选择透过性既与膜上的蛋白质有关，又与磷脂分子有关，B正确；细胞膜上的糖蛋白参与信号识别和传递，有利于细胞间的功能协调，C正确；细胞之间有些信息交流可通过胞间连丝，不需要通过细胞膜上的受体蛋白，D正确。]

4．(2022·郑州模拟)哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和具膜的细胞器，是研究膜结构功能的常用材料。当成熟红细胞破裂时，仍然保持原本的基本形态和大小，这种结构称为红细胞影，其部分结构如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)

A．构成红细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，它是轻油般的流体，具有流动性

B．红细胞膜上有多种蛋白质，其中B蛋白与多糖结合，与信息交流有关

C．膜上G蛋白与跨膜运输有关，同时兼有催化功能

D．当血浆中胆固醇浓度升高，会导致更多的胆固醇插入到红细胞膜上，使细胞膜流动性增大

D　[构成红细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性，A正确；红细胞膜上有多种蛋白质，其中B蛋白与多糖结合形成糖被，与细胞间信息交流有关，B正确；红细胞通过主动运输排出Na＋吸收K＋，维持红细胞内高K＋低Na＋的离子浓度梯度，G的功能有两个，运输离子和催化ATP水解，C正确；当血浆中胆固醇浓度升高，会导致更多的胆固醇插入到红细胞膜上，使细胞膜流动性降低，D错误。]

考点二　细胞核的结构与功能

1．细胞核功能实验探究

(1)黑白美西螈核移植实验

(2)蝾螈受精卵横缢实验

(3)变形虫切割实验

(4)伞藻嫁接与核移植实验

2. 细胞核的结构与功能

(1)

[基础诊断]

1．细胞核是细胞代谢和遗传的中心。(必修1　P53正文)(×)

2．核膜可实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。(必修1　P53图3－10)(×)

3．染色体和染色质只是形态不同，而主要成分都是DNA和蛋白质。(必修1　P54正文)(√)

4．核膜、核仁在细胞周期中的分裂间期消失，分裂后期重建。(必修1　P54正文)(×)

[深度拓展]

1．(必修1　P53)真核细胞核内的核仁被破坏，抗体合成将不能正常进行的原因是什么？

提示：核仁与核糖体的形成有关，核仁被破坏，不能形成核糖体，抗体蛋白的合成将不能正常进行。

2．(必修1　P54旁栏思考)同一生物体内所有细胞核内的遗传信息都一定相同？举例说明。

提示：不一定，一般同一生物体内所有细胞的遗传信息都是一样的，但发生体细胞突变或细胞癌变后，遗传物质会发生改变

3．(必修1　P55)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？

提示：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。

1．归纳细胞核的结构及相应功能

2.关注细胞核的五个易错点

(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)核膜和核孔都具有选择性，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不能通过核孔进入细胞质。

(3)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。

(4)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。

(5)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(质)上。

1．(2021·河北高考)关于细胞核的叙述，错误的是(　　)

A．有丝分裂过程中，核膜和核仁周期性地消失和重现

B．蛋白质合成活跃的细胞，核仁代谢活动旺盛

C．许多对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质合成，经核孔进入细胞核

D．细胞质中的RNA均在细胞核合成，经核孔输出

D　[有丝分裂过程中，核膜和核仁周期性地消失和重现，即前期消失，末期重建，A正确；蛋白质合成活跃的细胞，核糖体较多，而核糖体的形成与核仁有关，因此此类细胞中核仁代谢活动旺盛，B正确；许多对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质合成，经核孔进入细胞核，C正确；细胞质中的RNA主要在细胞核合成，经核孔输出，有少数在线粒体和叶绿体中合成，D错误。]

2．(2022·洛阳模拟)核孔复合体具有双功能和双向性。双功能表现在两种运输方式：被动运输与主动运输；双向性表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA、RNP(含有RNA的核蛋白)等的出核运输。下列分析正确的是(　　)

A．大分子物质进出细胞核的方式为需要载体、消耗能量的主动运输

B．细胞核能控制细胞代谢和遗传与核孔的双功能、双向性密切相关

C．RNP中含有的RNA和蛋白质均在细胞核内合成

D．核质间的物质交换体现了细胞膜的信息交流作用

B　[大分子物质进出细胞核消耗能量，但不需要载体蛋白，A错误；细胞核和细胞质间的物质交换、信息传递是细胞核完成其功能的基础，B正确；细胞核RNP中含有的RNA在细胞核内合成，而蛋白质在细胞质中的核糖体上合成，C错误；核质间的物质交换体现了核膜具有信息交流的作用，D错误。]

3．(2022·吉林模拟)细胞核具有什么功能？科学家通过下列实验(见下图)进行探究：①用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，中间只是很少的细胞质相连，结果无核的一半(a)停止分裂，有核的一半(b)能继续分裂；②b部分分裂到16～32个细胞时，将一部分细胞核挤入到不能分裂的a部分，结果a部分开始分裂、分化，发育成胚胎。下列叙述错误的是(　　)

A．实验结果可以说明细胞核与细胞的分裂、分化有关

B．实验①中，a部分属于对照组，b部分细胞属于实验组

C．实验②中a部分的操作与实验①中a部分的操作形成对照

D．该实验不能说明细胞核与细胞的寿命有关系

B　[有核或植入核的部分能分裂、分化，无核的部分则停止分裂，说明细胞核与细胞的分裂、分化有关，A正确；实验①中，a部分无核不分裂也不能长大，与b部分有核对照，因此b部分是对照组，B错误；实验②中，a部分植入核后开始分裂、分化，与实验①中a部分无核不分裂形成自身前后对照，C正确；整个实验并没有涉及细胞的寿命，不能证明细胞核与细胞寿命的关系，D正确。]

4．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，有核细胞每天都有少量死亡，其原因可能与细胞凋亡有关

D　[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。]

1．(2017·新课标Ⅰ卷)下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是(　　)

A．细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测

B．检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色

C．若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色

D．斐林试剂是含有Cu2＋的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色

B　[通常认为细胞膜丧失完整性，细胞即可被认为已经死亡。台盼蓝是检测细胞膜完整性最常用的生物染色试剂。健康的正常细胞能够排斥台盼蓝，而死亡的细胞，膜的完整性丧失，通透性增加，细胞可被台盼蓝染成蓝色，A正确；氨基酸不含肽键，而双缩脲试剂是用来检测蛋白质中的肽键，B错误；观察细胞分裂过程中的染色体，通常用醋酸洋红液或龙胆紫溶液或改良的苯酚品红溶液，C正确；斐林试剂是含有Cu2＋的碱性溶液，可被葡萄糖在水浴加热下还原成砖红色，D正确。]

2．(2019·全国卷Ⅲ)氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。

(1)植物细胞内，在核糖体上合成的含氮有机物是____________，在细胞核中合成的含氮有机物是________，叶绿体中含氮的光合色素是________。

(2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NH)和硝态氮(NO)。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NH和NO的吸收具有偏好性(NH和NO同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。

解析：　(1)在植物细胞中，核糖体是生产蛋白质的机器，蛋白质是一种含氮的有机物；在细胞核中能够通过DNA的复制和转录合成的含氮有机物是核酸(DNA和RNA)；叶绿体中含氮的光合色素是叶绿素。(2)由于农作物对两种离子的吸收量不同，且硝酸铵溶液中NH和NO的比例为1∶1，所以用该培养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NO和NH的剩余量即可判断作物甲对NH和NO吸收的偏好性。预期结果和结论：若营养液中NO的剩余量小于NH的剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO；若营养液中NH的剩余量小于NO的剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH。

答案：　(1)蛋白质　核酸　叶绿素　(2)实验思路：配制营养液(以硝酸铵为唯一氮源)，用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NH和NO剩余量。预期结果和结论：若营养液中NO剩余量小于NH剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO；若营养液中NH剩余量小于NO剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH。

1．细胞膜成分的鉴定

2.细胞膜结构特点——流动性的验证

(1)方法：荧光标记法。

(2)现象：采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞表面的蛋白质分子，做如图实验。

(3)结论：人、鼠细胞膜蛋白最终均匀分布，说明细胞膜具有一定的流动性。

3．细胞膜功能的探究

(1)控制物质进出细胞功能的验证

(2)识别功能的验证

4．细胞膜功能特性——选择透过性的验证

1．(2022·沈阳模拟)MTT法是一种检测细胞是否存活的方法，MTT是一种接受氢离子的染料，活细胞内线粒体中的琥珀酸脱氢酶能将淡黄色的MTT还原为蓝紫色的结晶，而死细胞无此功能。下列相关叙述错误的是(　　)

A．MTT是可以通过细胞膜的一种染料

B．检测MTT结晶的量一般可间接反映活细胞数量

C．MTT与台盼蓝检测细胞是否存活的原理相同

D．MTT法不能检测哺乳动物成熟红细胞是否存活

C　[活细胞内线粒体中的琥珀酸脱氢酶能将淡黄色的MTT还原为蓝紫色的结晶，而死细胞无此功能，可见MTT是可以通过细胞膜的一种染料，A正确；活细胞内线粒体中的琥珀酸脱氢酶能将淡黄色的MTT还原为蓝紫色的结晶，故检测MTT结晶的量一般可间接反映活细胞数量，B正确；用台盼蓝染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不着色，MTT法则是活细胞内线粒体中的琥珀酸脱氢酶将淡黄色的MTT还原为蓝紫色的结晶，而死细胞不着色，二者鉴别细胞死活的原理不同，C错误；哺乳动物成熟红细胞内没有线粒体，也就不能用MTT法检测哺乳动物成熟红细胞是否存活，D正确。]

2．(2022·郑州模拟)用荧光物质标记的抗体能与膜蛋白结合，随着时间的延长，已均匀分布在细胞表面的荧光物质会重新排布，聚集在细胞表面某些部位(成斑现象)，或聚集在细胞的一端(成帽现象)。下列叙述不正确的是(　　)

A．可以膜蛋白为抗原进行抗体的制备

B．可利用抗原抗体反应对膜蛋白定位

C．该实验可证实膜蛋白具有流动性

D．温度对成斑现象所需时间无影响

D　[以膜蛋白为抗原，能刺激机体产生抗体，A正确；根据题干信息，“用荧光物质标记的抗体能与膜蛋白结合”，则可以利用抗原抗体反应对膜蛋白定位，B正确；根据题干信息，“随着时间的延长，已均匀分布在细胞表面的荧光物质会重新排布，聚集在细胞表面某些部位，或聚集在细胞的一端”，说明膜蛋白具有流动性，C正确；温度影响分子的运动，则温度对成斑现象所需时间有影响，D错误。]

3．(2021·辽宁三模)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。下列说法不正确的是(　　)

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F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

B　[该技术的理论基础是细胞膜具有一定的流动性，A正确；该技术不能测定膜上单个蛋白质的流动速率，B错误；降低实验温度，漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长，C正确；由图可知，漂白区域恢复足够长的时间后，其荧光强度F2小于漂白前的荧光强度F1，D正确。]

一、网络构建

二、要语必记

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．染色质和染色体是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态。

5．染色质主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体。

6．细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。