2020年高考生物一轮复习讲义：必修1 第二单元 第5讲 细胞膜和细胞核

第5讲　细胞膜和细胞核

[考纲明细]　1.细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ)　2.细胞核的结构和功能(Ⅱ)

课前自主检测

判断正误并找到课本原话

1．人和其他哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多细胞器。(P40—实验)(√)

2．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。(P41—相关信息)(√)

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

4．高等植物细胞之间的胞间连丝是物质运输的通道，可进行信息交流。(P42—图3－2)(√)

5．科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。(P43—拓展题2)(√)

6．由于细胞有控制物质进出的作用，细胞内的核酸不会流失到细胞外，环境中一些对细胞有害的物质也不能进入细胞。(P42—正文)(×)

7．核孔实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。(P53—图3－10)(√)

8．细胞核是遗传信息库，也是细胞代谢的主要场所。(P54—正文)(×)

9．以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，属于物理模型。(P54—模型建构)(√)

10．细胞无核，细胞生命活动不能进行，细胞有核部分存活个数和时间都要比无核部分多，说明细胞核对于细胞的生命活动不可或缺。(P56—技能训练)(√)

(2017·全国卷Ⅰ)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

答案　B

解析　台盼蓝是细胞活性染料，常用于检测细胞膜的完整性与细胞的存活率，是组织和细胞培养中最常用的细胞活性鉴定染色剂，A正确；双缩脲试剂的作用原理是Cu2＋在碱性条件下与肽键发生反应生成紫色络合物，因为氨基酸中没有肽键，故不会与双缩脲试剂发生反应，也就不能用双缩脲试剂检测氨基酸的含量，B错误；染色体可被碱性染料染成深色，常用的碱性染料为龙胆紫溶液或醋酸洋红液，C正确；斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液，应现配现用，可溶性还原糖中含有的醛基或酮基具有弱还原性，在水浴加热的条件下可与氢氧化铜发生氧化还原反应，把Cu2＋还原成砖红色的Cu2O(氧化亚铜)沉淀，D正确。

知识自主梳理

一、细胞膜的结构与功能

1．细胞膜的制备

(1)原理：细胞渗透吸水。

(2)材料：人或其他哺乳动物的成熟红细胞。

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。

(3)方法：细胞内的物质是有一定浓度的，如果把细胞放在清水中，水会进入细胞，把细胞涨破，细胞内的物质流出来，这样就可以得到细胞膜了。

2．细胞膜的成分和功能

(1)细胞膜的成分

②特点：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。

(2)细胞膜的功能

①将细胞与外界环境分隔开

细胞膜的存在使细胞成为一个相对独立的系统，为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境。

②控制物质进出细胞

细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，细胞不需要，或者对细胞有害的物质不容易进入细胞。抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外，细胞产生的废物也要排到细胞外；但是细胞内的核酸等重要成分却不会流失到细胞外。细胞膜的控制作用是相对的。

③进行细胞间的信息交流

在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，而是相互协调的，这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流。其方式多种多样，见下表：

[特别提醒]有关红细胞的常考点：

1．哺乳动物的成熟的红细胞：

①由造血干细胞分裂分化而来，无细胞核、细胞器；高度分化，不能分裂，寿命很短；

②制备细胞膜的理想材料，不能用来提取DNA(不含DNA)；

③无氧呼吸产生乳酸(无线粒体)，协助扩散吸收葡萄糖；

④含有酶，但不能合成酶(无核糖体)；

⑤含血红蛋白(C、H、O、N、Fe)(核退化之前已经存在的)，不属于内环境成分；

⑥镰刀型细胞贫血症：基因突变导致血红蛋白结构改变，导致红细胞形态改变。

2．蛙的红细胞：无丝分裂，有细胞核，DNA在分裂时发生复制均分。

[深入思考]

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(如细菌细胞膜上的与有氧呼吸有关的酶)，识别作用(如受体)等。

　多细胞生物体是一个繁忙而有序的细胞社会，如果没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动。细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构和功能有关。

3．生物膜的结构

(1)生物膜结构的探索历程

　(2)生物膜的结构

①结构模型

②基本内容

(3)结构特点：流动性

①原因：膜结构中的磷脂双分子层和大多数蛋白质是可以运动的。

②影响因素：主要受温度影响，在适当的温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度超出一定范围，则导致膜的结构被破坏。

(4)功能特点：选择透过性

原因：遗传物质决定了载体蛋白的种类和数量，从而也决定了生物膜的选择透过性。

(5)细胞膜的流动性和选择透过性的关系

①区别：流动性是细胞膜结构方面的特性，选择透过性体现了细胞膜生理功能方面的特性。

②联系：细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。相反，如果细胞膜失去了选择透过性，细胞可能已经死亡了。

4．细胞壁

(1)存在部位：植物细胞的最外层，细胞膜外面。

(2)主要成分：纤维素和果胶。

(3)主要功能：对植物细胞起保护和支持作用。

[易错判断]下列生理现象，能体现生物膜信息交流的画(√)，不能体现生物膜信息交流的画(×)。

1．蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离。(×)

2．抗原刺激引发记忆细胞增殖分化。(√)

3．胰岛素调节靶细胞对葡萄糖的摄取。(√)

4．传出神经细胞兴奋引起肌肉收缩。(√)

[深入思考]

1．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。

2．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。

二、细胞核的结构与功能

1．结构

2．染色质和染色体之间的关系

4．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。

[特别提醒]

1．核膜：①双层膜：外膜与内质网相连，且有核糖体附着；②附着大量酶，利于多种化学反应的进行。

2．核孔是大分子物质出入细胞核的通道，如mRNA、蛋白质(解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶)可以通过，但DNA不能通过；而小分子物质出入细胞核是通过跨膜运输实现的，通过核膜不通过核孔。RNA和蛋白质出入细胞核穿过0层膜。核膜和核孔都具有选择透过性。

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，核孔数多，核仁较大。原核细胞无核仁，其核糖体形成与核仁无关。

4．凡是无核细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物和人的成熟红细胞、植物的筛管细胞等；人工去核的细胞一般也不能存活太久。

5．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，人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。

(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。

三、模型建构

1．模型：是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述。

2．类型：物理模型、概念模型、数学模型等。

(1)物理模型：以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。如：动植物细胞亚显微结构模式图。

(2)概念模型：用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系。如：用光合作用图解描述光合作用的主要反应过程等。

(3)数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。如数学方程式、关系式、曲线图、表格等。

[特别提醒]

电镜下拍出的细胞亚显微结构的照片是真实的，不是物理模型。　

考点题型突破

考点　　细胞膜的结构和功能

题型一 细胞膜的结构及特点

1．(2018·河南商丘名校一检)根据如图分析动物细胞，叙述错误的是(　　)

A．图中③④是细胞膜的基本支架

B．无机盐离子、尿素和酒精的运输可能与膜上的②⑤等载体有关

C．此图所示A面为膜外，B面为膜内

D．若将该细胞膜的磷脂层平展在空气—水界面上，则③与水面接触

答案　B

解析　磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，图中③④构成了细胞膜的磷脂双分子层，A正确；细胞膜的外表面分布有糖被，因此A面为膜外，B面为膜内，C正确；尿素和酒精进入细胞的方式属于自由扩散，不需要载体蛋白的协助，B错误；磷脂分子的头部是亲水的，所以若将磷脂层平展在空气—水界面上，则③与水面接触，D正确。

2．下列关于细胞膜的说法，不正确的是(　　)

A．组成不同细胞膜的化学成分种类基本相同，但每种成分的含量不同

B．白细胞能吞噬某些病菌，说明细胞膜具有一定的选择透过性

C．不具有流动性的细胞膜一定不具有选择透过性

D．不同细胞对同一种物质的吸收量不同，体现了细胞膜的选择透过性

答案　B

解析　细胞膜的成分包括脂质、蛋白质和少量的糖类，组成不同细胞膜的化学成分种类基本相同，但每种成分的含量不同，A正确；白细胞能吞噬病菌，说明细胞膜具有一定的流动性，B错误；细胞膜的选择透过性依赖于膜的流动性，所以不具有流动性的细胞膜一定不具有选择透过性，C正确；由于不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同，因此不同细胞对同一种物质的吸收量可能不同，体现了细胞膜的选择透过性，D正确。

题型二 细胞膜的功能

3．(2018·天津高考)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　在神经调节中，位于突触后膜的受体能识别并结合神经递质，A正确；在激素调节中，位于靶细胞膜上且能识别并结合激素的膜蛋白为受体蛋白，B错误；在光合作用过程中，位于叶绿体类囊体膜上能催化ATP合成的膜蛋白为酶，C正确；癌细胞膜上的某些特殊蛋白质为抗原，能够被免疫系统识别，从而引起特异性免疫，D正确。

题后归纳

 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：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)。

[3－1]　(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

答案　D

解析　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。

[3－2]　下列关于细胞功能的判断，正确的是(　　)

A．由于细胞膜能严格地控制物质进出细胞，因而能保证生物体的健康

B．将玉米花粉细胞内部与外界环境隔开的结构是细胞壁

C．器官移植时的异体排斥反应是细胞间信息交流的结果

D．精子和卵细胞、胰岛B细胞和肝细胞进行信息交流的方式相同

答案　C

解析　细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的，如病毒和病菌能进入细胞，A错误；将玉米花粉细胞内部与外界环境隔开的结构是细胞膜，B错误；器官移植时，体内细胞会对外来器官发生免疫排斥反应，与细胞间的信息交流有关，C正确；精子和卵细胞的信息交流属于直接接触交流，胰岛B细胞通过分泌胰岛素作用于肝细胞，二者信息交流的方式不同，D错误。

题型三 与细胞膜有关的实验探究

4．为探究植物细胞膜的通透性，某同学以红甜菜根(液泡中含有花青素)进行下列实验：

(1)将不同切片放在不同温度的蒸馏水中处理1分钟后取出。

(2)再分别放在清水中浸泡1小时而获得不同的切片浸出液。

(3)测量这些溶液的花青素吸光度，结果如图所示。

回答以下问题：

(1)上述实验操作步骤的叙述存在着一个明显的不足，没有遵循实验设计的________原则。请你对上述实验中的不准确的操作重新进行叙述：_____________________________________

_____________________________________。

(2)由图中的曲线你可以得出的结论是：_____________________________________

_____________________________________。

(3)已知物质A能促进细胞膜上载体的活性。有人认为：经过不同温度的处理影响了细胞膜上运载花青素的载体的活性。请你借助上述材料设计实验证明该观点是否正确。

材料用具：略。

实验步骤：①取两组等量的相同大小的切片，编号，一组加入________处理一段时间，另一组不作处理，____________；

②将两组切片分别放在等量的清水中浸泡1小时而获得不同的切片浸出液；

③测量两组溶液的______________并进行比较。

结果与结论：

①_____________________________________；

②_____________________________________。

答案　(1)等量　将等量的相同大小的切片放在不同温度的蒸馏水中处理1分钟后取出；再分别放在等量的清水中浸泡1小时而获得不同的切片浸出液

(2)50 ℃以上的温度处理后，膜的通透性大大增加

(3)实验步骤：①物质A　作为对照　③花青素吸光度　结果与结论：①如果两组溶液的吸光度相同或相近，说明上述观点不正确　②如果实验组的吸光度大于对照组，说明上述观点正确

解析　(1)从实验的过程看，实验的目的是探究温度对细胞膜通透性的影响，自变量是温度，可设置具有一定梯度的一系列温度相互对照。因变量是细胞膜的通透性，可通过测量这些溶液中花青素的吸光度作为检测指标。分析修订实验方案时，首先应看有没有对照，对照设置是否合理，是否遵循实验设计的一般原则，还应注意无关变量的影响等，综合分析，本实验缺乏等量原则，如“不同的切片”应改为“等量的相同大小的切片”。

(2)从坐标图看，10～50 ℃时，溶液中的花青素吸光度低且相同。50 ℃之后，膜的通透性增大，花青素透出细胞，溶液的花青素吸光度增大。

(3)该实验的目的是探究不同温度的处理对细胞膜上运载花青素的载体的活性的影响，根据所给物质A的作用和前面的实验方案填写实验步骤，推测实验结果，并分析可能得出的结论。

题后归纳

 细胞膜成分、结构、功能相关的实验设计

考点　　细胞核的结构与功能

题型一 细胞核的结构与功能

1．如图为某种生物的细胞核及相关结构示意图，有关叙述正确的是(　　)

A．核孔是大分子物质进出细胞核的通道，不具有选择性

B．图示中有中心体，说明该生物为低等植物或动物

C．在衰老的细胞中，细胞核体积减小，染色质收缩

D．rRNA和蛋白质在核仁中合成

答案　B

解析　核孔具有选择透过性，如核孔不允许核内DNA通过，A错误；中心体存在于低等植物细胞或动物细胞中，B正确；在衰老的细胞中，细胞核体积增大，染色质收缩，C错误；核仁与rRNA的合成及核糖体的形成有关，蛋白质的合成在核糖体中进行，D错误。

2．细胞核结构模式如图所示，下列有关叙述不正确的是(　　)

A．①主要由DNA和蛋白质组成，在细胞分裂的不同时期呈现不同的状态

B．②是合成蛋白质的场所

C．③在细胞周期中发生周期性变化，其主要成分是磷脂和蛋白质

D．④是内质网，其上附有核糖体

答案　B

解析　由图可知，①是染色质，主要由蛋白质和DNA组成，与染色体是同种物质在细胞分裂不同时期呈现的两种不同状态，A正确；②是核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，蛋白质的合成场所是核糖体，B错误；③是核膜，在细胞周期中发生周期性变化(前期消失，末期重现)，构成核膜的主要成分是磷脂和蛋白质，C正确；图中④为内质网，其上附有核糖体，D正确。

题型二 细胞核功能的实验探究

3．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　通过图示可以看出，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，不会涉及细胞分化，B错误；细胞核是细胞代谢的控制中心，但该实验不能说明，C错误；该实验说明，细胞核是细胞遗传的控制中心，D正确。

4．下图为某同学利用同位素标记法研究变形虫细胞核功能的实验，据此推断错误的是(　　)

A．RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质当中

B．细胞核可能通过控制RNA的合成间接控制细胞的代谢

C．若核质分离较长时间后进行移植，则B组实验细胞质中无15N的RNA

D．A组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，可得到相同的实验结果

答案　D

解析　依题意和图示分析可知：A组培养在含15N的尿嘧啶核糖核苷酸培养液中，首先在细胞核中发现有15N的RNA，说明RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质中，A正确；mRNA能指导蛋白质的合成，而绝大多数酶是蛋白质，所以说细胞核可能通过控制RNA的合成间接控制细胞的代谢，B正确；细胞新陈代谢所需要的物质是由细胞质提供的，核质分离较长时间后，细胞核会死亡，所以B组实验细胞质中无15N的RNA，C正确；胸腺嘧啶脱氧核苷酸是合成DNA的原料，不是RNA的成分，D错误。

知识拓展

细胞核和细胞质是相互依存、相互制约的，细胞只有保持完整性才能够正常地完成各项生命活动。举例分析如下：

1只有细胞核没有细胞质的细胞会很快死亡：原因是细胞核生命活动所需的物质和能量均由细胞质提供，细胞质还为细胞提供代谢场所，如精子即属此类。

2只有细胞质没有细胞核的细胞也只能短期生存：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，短期生存是因为细胞质中已形成的mRNA和蛋白质仍能发挥一定的作用，但一段时间后因缺少细胞核，不能控制细胞质中蛋白质的合成等生理活动，细胞死亡，如哺乳动物成熟红细胞即属此类。

方向真题体验

1．(2017·江苏高考)(多选)下图为某细胞结构示意图。下列有关叙述正确的是(　　)

A．①②④属于生物膜系统

B．结构③能增大细胞膜的面积

C．⑤具有选择透过性，而⑥具有全透性

D．细胞膜不同部位的化学成分和功能有差异

答案　BD

解析　①为内质网，②为细胞膜，属于生物膜系统，④为中心体，不具膜结构，不属于生物膜系统，A错误；结构③为细胞膜凸起，增大了细胞膜的面积，B正确；⑤为核膜，具有选择透过性，⑥为核孔，是大分子物质进出细胞核的通道，也具有选择透过性，C错误；细胞膜不同部位的功能不同，化学成分也会存在差异，例如题图中的②③处，D正确。

2．(2016·全国卷Ⅲ)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　细胞膜两侧的离子浓度差主要是通过主动运输实现的，A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种类不同，功能也不同，B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，C正确；膜中的磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，不含胆固醇，D错误。

3．(2016·海南高考)科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子，将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时，两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边)，最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是(　　)

A．膜蛋白能自主翻转

B．细胞膜具有流动性

C．细胞膜具有选择透过性

D．膜蛋白可以作为载体蛋白

答案　B

解析　两种荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子，细胞刚融合时，两种荧光染料在细胞表面对等分布，最后在细胞表面均匀分布，说明细胞膜具有流动性，不能说明膜蛋白能在细胞内外翻转，也不能说明细胞膜的物质运输功能。

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

答案　B

解析　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正确。