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2024届人教版高中生物一轮复习细胞膜与细胞核学案(不定项)
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这是一份2024届人教版高中生物一轮复习细胞膜与细胞核学案(不定项),共25页。
第1讲 细胞膜与细胞核
课标解读
核心素养
1.概述细胞膜系统的结构和功能
2.阐明细胞核的结构与功能
3.活动:尝试制作真核细胞的结构模型
生命观念
通过对细胞膜和细胞核结构和功能的复习,建立整体观念和结构与功能观
科学思维
建立细胞膜流动镶嵌模型
科学探究
1.探究细胞膜的成分及结构特点
2.细胞核功能的实验探究与结果分析
考点一 细胞膜的结构和功能
1.细胞膜的功能。
提醒 植物细胞“系统的边界”是细胞膜,而不是细胞壁。
2.对细胞膜成分和结构的探索历程(连线)。
答案 ①—b ②—a ③—d ④—c
3.细胞膜的成分。
提醒 ①不同种类的细胞,细胞膜的成分及含量不完全相同,如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇,而植物细胞膜中不含胆固醇。
②细胞膜的成分并不是不可变的。例如,细胞癌变过程中,细胞膜的成分发生变化,糖蛋白含量下降。
4.流动镶嵌模型的基本内容。
(1)细胞膜的结构模型示意图。
(2)特点。
5.细胞壁。
提醒 不同生物细胞壁的主要成分不同,植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖,而真菌细胞壁的主要成分是几丁质。溶菌酶可以水解肽聚糖而不能水解几丁质,所以溶菌酶能杀死细菌,却对真菌基本没作用。
正误判断
(1)细胞膜的成分中含有脂质、蛋白质和糖类。(√)
(2)在细胞膜的控制下,对细胞有害的物质都不能进入细胞。(×)
(3)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定。(√)
(4)细胞膜的成分是恒定不变的。(×)
(5)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。(√)
(6)用台盼蓝染色鉴别细胞死活的方法利用的是细胞膜具有一定的流动性。(×)
(7)罗伯特森将电镜下看到的“暗—亮—暗”结构描述为“脂质—蛋白质—脂质”三层结构。(×)
教材微点
1.(必修1 P41“图3-2”)如图是细胞间的三种信息交流方式,据图分析:
(1)图中物质或结构的名称:①受体;②信号分子;③胞间连丝。
(2)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的哪种方式?
提示 分别属于图C、图A、图B。
长句突破
1.(生命观念)细胞壁不能作为“系统的边界”的原因是细胞壁是全透性的,不能控制物质进出细胞。
2.(科学思维)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上?试举例说明:不是,有些小分子物质(如脂溶性的信号分子性激素)的受体在细胞内部。
1.与细胞膜相关的实验设计。
(1)细胞膜成分的鉴定方法。
(2)细胞膜流动性的鉴定。
采用荧光标记法,标记小鼠细胞与人细胞做如图实验。
上述实验现象以及相关的其他实验证据可说明:细胞膜具有一定的流动性。
(3)细胞膜的功能探究。
①控制物质进出功能的验证。
②识别功能的验证。
将大量同种生物和亲缘关系较远的精子和卵细胞混合在一起,发现只有同种生物的精子和卵细胞才能结合,则说明细胞膜具有识别作用。
2.五种常考的“膜蛋白”及其功能。
角度一 结合细胞膜的结构和功能,考查结构与功能观
1.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( )
选项
膜蛋白的位置、功能
膜蛋白的类型
A
位于突触后膜,识别并结合神经递质
受体
B
位于靶细胞膜,识别并结合激素
载体
C
位于类囊体膜,催化ATP合成
酶
D
位于癌细胞膜,引起特异性免疫
抗原
解析 在神经调节中,位于突触后膜的受体能识别并与神经递质结合,A项正确;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项错误;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项正确;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项正确。
答案 B
2.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,其具有流动性
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
解析 构成红细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,其具有流动性,A项正确;红细胞膜上有多种蛋白质,其中B蛋白与多糖结合形成糖蛋白,与细胞间信息交流有关,B项正确;红细胞通过G蛋白排出Na+吸收K+,维持红细胞内高K+低Na+的离子浓度梯度,同时G蛋白可以催化ATP水解,C项正确;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项错误。
答案 D
细胞膜具有流动性的实例与判断方法
角度二 围绕细胞膜的流动性和选择透过性,考查结构与功能观
3.细胞膜的特点是具有一定的流动性,能够反映该特点的实例有 ( )
①白细胞吞噬病菌 ②蛋白质不能被细胞吸收 ③变形虫的变形运动 ④蔗糖分子不能进入细胞膜 ⑤细胞融合
A.①②③ B.①③⑤
C.②④⑤ D.③④⑤
解析 细胞膜具有一定的流动性是细胞膜的结构特点,能体现这一特点的实例是看细胞膜的形态、大小是否发生了改变。①白细胞吞噬病菌、③变形虫的变形运动和⑤细胞融合,都发生细胞膜形态、大小的改变。
答案 B
4.下列关于选择透过性膜的叙述正确的是( )
A.细胞膜是选择透过性膜,主要由磷脂和糖类组成
B.植物细胞的质壁分离现象体现了细胞壁和原生质层的选择透过性
C.人工脂双层膜能让O2通过而不能让Ca2+通过,属于选择透过性膜
D.生物膜的选择透过性是活细胞的重要特征
解析 细胞膜能控制物质进出细胞,是选择透过性膜,主要由磷脂分子和蛋白质分子组成,A项错误;细胞壁具有全透性,B项错误;人工脂双层膜能让O2通过而不能让Ca2+通过,是因为人工脂双层膜没有生物活性,不能体现膜的选择透过性,C项错误;活细胞的重要特征是生物膜的选择透过性,D项正确。
答案 D
角度三 围绕与细胞膜有关的实验,考查科学探究能力
5.根据以下材料,回答相关问题。
1895年,欧文顿(E. Overton)用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验,发现细胞膜对不同物质的通透性不一样:溶于脂质的物质,容易穿过细胞膜;不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。
为了进一步确定细胞膜中脂质成分的类型,科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料,并利用哺乳动物的成熟红细胞,通过一定的方法制备出纯净的细胞膜,进行化学分析,得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇,其中磷脂含量最多。磷脂的一端为亲水的头,两个脂肪酸一端为疏水的尾(见下图)。
1925年,两位荷兰科学家戈特(E.Gorter)和格伦德尔(F.Grendel)用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水界面铺展成单分子层,测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。
1935年,英国学者丹尼利(J.F.Danielli)和戴维森(H.Davson)研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。由于人们已经发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低,因此丹尼利和戴维森推测细胞膜中除含脂质分子外,可能还附有蛋白质。
(1)欧文顿通过通透性实验推测细胞膜是由 组成的。
(2)从细胞结构的角度分析,科学家选择了哺乳动物成熟的红细胞作为分析细胞膜成分的材料,理由是
。
(3)根据戈特和格伦德尔的研究结果推测人的红细胞膜中磷脂分子的排列示意图最合理的是 (填选项字母)。
请结合磷脂分子的结构特点和红细胞的环境对所选示意图的合理性作出解释: 。
(4)综合以上研究可以得出,细胞膜中含有的成分有 。其中,对细胞膜功能具有重要作用的物质是 ,请结合细胞膜的功能举例说明: 。
解析 (1)溶于脂质的物质,容易穿过细胞膜,不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜,根据相似相溶原理推测:细胞膜是由脂质组成的。(2)选择哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料的原因是成熟红细胞中没有细胞核和众多的细胞器,不存在内膜系统的干扰,能获得较纯净的细胞膜。(3)戈特(E.Gorter)和格伦德尔(F.Grendel)用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水界面铺展成单分子层,测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍,说明细胞膜是由两层磷脂分子构成的,由于磷脂的一端为亲水的头,两个脂肪酸一端为疏水的尾,红细胞处于水溶性的液体环境中,故两层磷脂分子的头部向外侧,尾部向内侧,故C项正确。(4)由欧文顿、戈特和格伦德尔的研究可知细胞膜含有磷脂,由尼利和戴维森的研究可知细胞膜中含有蛋白质。其中蛋白质对细胞膜的功能具有重要作用,如信息交流(受体)、控制物质的进出(载体)、催化反应(相关酶)等。
答案 (1)脂质
(2)成熟红细胞中没有细胞核和众多的细胞器,不存在内膜系统的干扰,能获得较纯净的细胞膜
(3)C 戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水界面铺展成单分子层,测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍,说明细胞膜是由两层磷脂分子构成的,由于磷脂的一端为亲水的头,两个脂肪酸一端为疏水的尾,红细胞处于水溶性的液体环境中,故两层磷脂分子的头部向外侧,尾部向内侧
(4)磷脂和蛋白质 蛋白质 信息交流(受体)、控制物质的进出(载体)、催化反应(相关酶)
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)上述结构中核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。
(2)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢的关系:代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中,核孔数量多,核仁较大。
(3)细胞核中的遗传物质分布于染色质上。
正误判断
(1)所有的真核细胞都有细胞核,且只有一个核。(×)
(2)核孔实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。(√)
(3)细胞核是遗传信息库,也是细胞代谢的主要场所。(×)
(4)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。(√)
(5)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。(×)
(6)代谢越旺盛的细胞,核孔的数目越多,核仁的体积越大。(√)
(7)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。(√)
教材微点
1.(必修1 P55“资料4”)提到的伞藻与衣藻、颤蓝细菌是一类生物吗?
提示 伞藻、衣藻均属于绿藻类的真核生物,颤蓝细菌属于蓝细菌类的原核生物。
2.(必修1 P57“科学方法”)模型分为物理模型(如DNA双螺旋结构模型)、概念模型(如种群的概念)和数学模型(如“J”形曲线、“S”形曲线,公式、表格等)。
3.(必修1 P57“探究·实践”)在设计并制作细胞结构模型时,科学性应该是第一位的,其次才是模型的美观与否。
长句突破
1.下列物质哪些可通过核孔?通过核孔需要消耗能量吗?
①DNA ②RNA ③DNA聚合酶 ④RNA聚合酶 ⑤解旋酶 ⑥呼吸酶
提示 能通过核孔的物质有②③④⑤,需要消耗能量。
2.(结构与功能)染色体与染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。这两种不同的状态对于细胞的生命活动有什么意义?
提示 染色体呈高度螺旋状态,这种状态有利于在细胞分裂过程中移动并分配到子细胞中去,而染色质呈细丝状,有利于DNA完成复制、转录等生命活动。
3.(事实概述)用光学显微镜观察细胞,可以看到细胞核。细胞核的功能可概括为是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。
角度一 通过分析细胞核的结构与功能,考查结构与功能观
1.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
解析 有丝分裂过程中,前期核仁解体、核膜消失,末期核膜和核仁重新出现,A项正确;核仁与核糖体的形成有关,蛋白质合成活跃的细胞中核糖体数量多,核仁代谢活动旺盛,B项正确;细胞中绝大部分的蛋白质都是在细胞质中的核糖体上合成的,对基因表达有调控作用的蛋白质需经核孔进入细胞核,C项正确;细胞质中的RNA大多数是在细胞核中合成的,还有部分RNA是在线粒体或叶绿体中合成的,D项错误。
答案 D
2.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
解析 大分子物质进出细胞核消耗能量,但不需要载体蛋白,A项错误;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项正确;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项错误;核质间的物质交换体现了核膜具有信息交流的作用,D项错误。
答案 B
角度二 结合细胞核功能的探究,考查科学探究能力
3.生物的体细胞能够分裂的次数是有限的,衰老和死亡是细胞正常的生命现象。为研究决定细胞衰老的是细胞核还是细胞质,你认为正确的实验方案应是( )
A.去掉细胞核,观察单独的核、质存活情况
B.核移植,并进行动物克隆,观察克隆动物的生活年限
C.将完整的年幼和年老的细胞融合,观察重组细胞衰老的情况
D.交换年幼和年老细胞的细胞核,观察交换后细胞的衰老情况
解析 根据题干可知,本实验的目的是探究决定细胞衰老的结构是细胞核还是细胞质,由此可推导出实验自变量为细胞核、细胞质,因变量为细胞衰老情况。比较四个选项中的方案,A选项没有保持细胞结构的完整性,结果缺乏说服力,错误。B选项缺乏对照,且观察的是个体存活情况,对多细胞生物体来说,细胞衰老和个体衰老不能完全等同,错误。C选项同样没有对照,无法分别说明细胞核和细胞质的状况,错误。
答案 D
4.(不定项)伞藻结构可分为“帽”“柄”和“足”三部分。科学家用地中海伞藻和细圆齿伞藻做嫁接实验,结果如图所示。该实验不能得出的结论是( )
A.细胞核和细胞质在结构上没有联系
B.伞帽形态结构的建成取决于细胞质
C.伞帽形态结构的建成与“足”有关
D.该实验中缺少对照,不能得出结论
解析 题图显示,伞藻的“足”中含有细胞核。将地中海伞藻的伞柄嫁接到细圆齿伞藻的“足”上,结果地中海伞藻的伞柄上长出的是细圆齿伞藻的伞帽;将细圆齿伞藻的伞柄嫁接到地中海伞藻的“足”上,嫁接后,细圆齿伞藻的伞柄上长出的是地中海伞藻的伞帽。由此说明伞帽形态结构的建成与“足”有关。
答案 ABD
1.经典重组 判断正误
(1)鉴别细胞的死活时,台盼蓝能将代谢旺盛的动物细胞染色成蓝色。(2021·全国乙卷,2A)(×)
(2)用细胞融合的方法探究细胞膜流动性时,可用荧光染料标记膜蛋白。(2020·全国卷Ⅱ,3D)(√)
(3)心肌细胞是高度分化的细胞,其细胞膜不具有流动性。(2019·海南卷,3D)(×)
(4)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,2C)(√)
(5)膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的。(海南卷,1A)(√)
2.(2021·浙江6月选考,4改编)细胞膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是( )
A.磷脂和糖脂分子形成的磷脂双分子层是完全对称的
B.胆固醇镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性
C.物质进出细胞方式中的被动运输过程与膜蛋白无关
D.有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号
解析 磷脂双分子层不包括膜蛋白,是在有水的环境中自发形成的,由磷脂分子的物理性质和化学性质决定的,但具有识别作用的糖脂分子只分布在细胞膜的外侧,故磷脂双分子层是不完全对称的,A项错误;磷脂的尾部与胆固醇一起存在于磷脂双分子层的内部,而非镶嵌或贯穿在膜中,且由于胆固醇是“刚性的”,会限制膜的流动性,B项错误;物质进出细胞方式中的被动运输包括自由扩散和协助扩散,其中协助扩散需要转运蛋白,即与膜蛋白有关,C项错误;细胞膜上有受体蛋白,可以识别并接受来自细胞内外的化学信号,D项正确。
答案 D
3.(经典高考题)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
解析 雌激素由卵巢分泌后,随血液运输到达全身各处,作用于乳腺细胞的受体,将信息传递给乳腺细胞;而精子进入卵细胞的过程要经历精子和卵细胞之间的识别和结合,精子通过与卵细胞的直接接触将信息传递给卵细胞。
答案 D
4.(2022·浙江6月选考)下列关于细胞核结构与功能的叙述,正确的是( )
A.核被膜为单层膜,有利于核内环境的相对稳定
B.核被膜上有核孔复合体,可调控核内外的物质交换
C.核仁是核内的圆形结构,主要与mRNA的合成有关
D.染色质由RNA和蛋白质组成,是遗传物质的主要载体
解析 核被膜为双层膜,能将核内物质与细胞质分开,有利于核内物质的相对稳定,A项错误;核被膜上有核孔,核孔处有核孔复合体,具有选择性,可调控核质之间频繁的物质交换,B项正确;核仁主要与rRNA的合成有关,C项错误;染色质主要由DNA和蛋白质组成,是遗传物质的主要载体,D项错误。
答案 B
5.(2020·天津卷)完整的核糖体由大、小两个亚基组成。如图为真核细胞核糖体大、小亚基的合成、装配及运输过程示意图,相关叙述正确的是( )
A.如图所示过程可发生在有丝分裂中期
B.细胞的遗传信息主要储存于rDNA中
C.核仁是合成rRNA和核糖体蛋白的场所
D.核糖体亚基在细胞核中装配完成后由核孔运出
解析 有丝分裂中期无核膜和核仁,A项错误;细胞的遗传信息储存于DNA分子中,而不是主要储存于核仁中的rDNA中,B项错误;据图可知,核仁是合成rRNA的场所,但核糖体蛋白的合成是在细胞质的核糖体上,C项错误;据图分析可知,核糖体亚基的组装部位是细胞核,核孔是细胞核和细胞质之间大分子物质交换的通道,核糖体亚基装配完成后由核孔运出,D项正确。
答案 D
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