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新高考适用2024版高考生物一轮总复习必修1分子与细胞第2单元细胞的基本结构与物质输入和输出第1讲细胞膜和细胞核课件
展开第二单元 细胞的基本结构与物质输入和输出
第1讲 细胞膜和细胞核
考点一 细胞膜的组成、结构和功能
2.细胞膜的成分和结构(1)归纳细胞膜的物质组成
(2)连线细胞膜结构的探索历程
答案:①—b ②—a ③—d ④—c
(3)填写流动镶嵌模型的基本内容
(4)归纳细胞膜的结构特点
易错整合,判断正误。(1)在细胞膜的控制下,对细胞有害的物质都不能进入细胞。( )(2)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定,细胞膜的成分是恒定不变的。( )(3)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。( )
(4)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。( )(5)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性。( )(6)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。( )
1.用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺展成单层,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。提示:胰岛B细胞中除了含有细胞膜外,还有核膜和各种细胞器膜,它们的组成成分中都含有磷脂分子。
2.如图是由磷脂分子构成的脂质体,它可以作为药物的运载体,将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中,能在水中结晶的药物被包在双分子层中,脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。
(1)脂质体表面抗体的作用是什么?可用激素替代吗?提示:作为引导物,能特异性与靶器官结合;由于激素也能作用于特定的靶器官或靶细胞,因此可以用激素替代。(2)为什么两类药物的包裹位置各不相同?提示:由双层磷脂分子构成的脂质体,两层磷脂分子之间的部分是疏水的,脂溶性药物能被稳定地包裹在其中;脂质体的内部是水溶液的环境,能在水中结晶的药物可稳定地被包裹其中。
(3)请推测:脂质体到达细胞后,药物将如何进入细胞内发挥作用?提示:由于脂质体是由磷脂双分子层构成的,到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合,也可能会以胞吞的方式进入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。
1.从三个角度理解细胞膜结构与功能的统一性
2.与细胞膜相关的实验设计(1)细胞膜成分的鉴定方法
(2)细胞膜功能的探究①控制物质进出功能的验证
③细胞膜功能特性—选择透过性的验证
考向 细胞膜的成分、结构和功能(2023·金安区期末)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
解析: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蛋白,与细胞间信息交流有关,B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。
┃┃规律方法►细胞膜具有流动性的实例与判断方法
〔变式训练〕1.(2023·新疆联考)基于细胞膜的结构与功能的关系判断,下列推论不合理的是( )A.膜的内、外表面有较多的亲水基团,使得溶于水的离子可自由通过B.细胞膜使人体组织细胞与内环境在组分和理化性质方面保持了一定的差异C.逆浓度梯度跨细胞膜转运葡萄糖时,载体与葡萄糖的结合和分离需消耗能量D.若细胞膜外表面分布有抗体,则抗原与其作用可导致细胞膜的功能异常
解析:离子不能自由通过细胞膜,A错误;细胞膜将细胞与外界环境分隔开,使人体组织细胞与内环境在组分和理化性质方面保持了一定的差异,B正确;葡萄糖逆浓度梯度跨细胞膜转运时,方式为主动运输,载体与葡萄糖的结合和分离需消耗能量,C正确;若细胞膜外表面分布有抗体,则抗原与其作用可导致细胞膜的功能异常,如细胞膜的通透性增大等,D正确。
考向 围绕与细胞膜有关的实验,考查科学探究能力(2022·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F2的时间将延长D.理论分析,漂白区域恢复足够长的时间后,荧光强度F2仍小于F1
解析: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仍小于漂白前的荧光强度F1,D正确。
〔变式训练〕2.细胞膜具有一定的流动性和选择透过性,请回答有关问题:(1)细胞膜具有选择透过性的结构基础是___________________________________________________________。
细胞膜上转运蛋白的种类和数量或转运蛋白空间结构的变化
(2)有人发现,在一定温度条件下,细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面,当温度上升到一定程度时,细胞膜的磷脂分子有75%排列不整齐,细胞膜厚度变小,而膜的表面积扩大,膜对离子和分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是________________________________________________________________________________。
构成细胞膜的磷脂分子是可以侧向自由移动的,细胞膜具有一定的流动性
解析:(1)细胞膜上转运蛋白的种类和数量,或转运蛋白空间结构的变化,对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用,这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。(2)温度升高到一定程度后,原来垂直排列在膜表面的磷脂分子有75%排列不整齐,膜的表面积变大,这是因为构成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动,细胞膜具有一定的流动性。
考点二 细胞核的结构和功能
1.细胞核功能的实验探究(1)黑白美西螈核移植实验
(2)蝾螈受精卵横缢实验
(4)伞藻嫁接与核移植实验
2.细胞核的结构和功能(1)细胞核的结构(2)细胞核的功能
3.建构模型(1)类型:包括____________、____________、____________等。(2)实例:DNA双螺旋结构模型是______模型。
易错整合,判断正误。(1)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。( )(2)染色体和染色质只是形态不同,而成分完全相同。( )(3)所有的真核细胞都有细胞核,且只有一个核。( )(4)蓝细菌无细胞核,也无核糖体。( )(5)细胞是生物体代谢和遗传的基本单位。( )(6)细胞核是细胞遗传的控制中心,也是细胞的代谢中心。( )
1.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:细胞核在生命活动中起着决定性作用。
2.真核细胞的核仁被破坏,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。
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)核膜和核孔对物质的进出都具有选择性,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。
考向 运用结构与功能观分析细胞核的结构与功能,考查生命观念 (2021·河北卷)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:在有丝分裂前期,核膜、核仁消失,在有丝分裂末期,核膜、核仁重新出现,A正确;蛋白质合成的场所是核糖体,蛋白质合成活跃的细胞,需要大量的核糖体,而核糖体的形成与核仁有关,B正确;蛋白质合成的场所是核糖体,核糖体分布在细胞质中,基因主要存在于细胞核中,故对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质中合成后,经核孔进入细胞核,C正确;RNA是以DNA为模板转录形成的,DNA主要存在于细胞核,在细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量的DNA,这些DNA也能作为模板转录合成RNA,所以细胞质中的RNA主要在细胞核中合成,经核孔输出,D错误。
┃┃归纳总结►细胞核与其他知识的整合(1)物质运输:核孔是大分子物质运输(RNA出核,蛋白质入核)的通道,小分子和离子则可选择性透过核膜。(2)基因表达:转录发生在细胞核,翻译发生在细胞质。(3)有丝分裂:核膜和核仁周期性的消失(前期)和重建(末期)。(4)细胞衰老:细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩,染色加深。
〔变式训练〕3.(2022·蔡甸区三模)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;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。
考向 结合细胞核功能的探究,考查科学探究能力 (2022·青岛期中)细胞核具有什么功能?科学家通过下列实验(见图)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
解析: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。
〔变式训练〕4.(2022·许昌期中)如图为黑白美西螈核移植实验流程示意图,据图分析不正确的是( )
A.该实验的目的是证明黑色美西螈的肤色由细胞核控制B.该实验说明细胞核是遗传的控制中心C.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中形成重组细胞进行培养,作为对照D.美西螈细胞核的核膜主要由磷脂和糖类组成
解析:该实验的目的是证明黑色美西螈的肤色由细胞核控制,A正确;该实验说明细胞核是遗传的控制中心,B正确;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中形成重组细胞进行培养,作为对照,C正确;美西螈细胞核的核膜主要由脂质(磷脂)和蛋白质组成,D错误。
1.(2022·河北卷)关于细胞膜的叙述,错误的是( )A.细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流B.细胞膜上多种载体蛋白协助离子跨膜运输C.细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中D.细胞膜上多种蛋白质参与细胞间信息交流
解析:在分泌蛋白的合成和分泌过程中,高尔基体膜形成的囊泡融合到细胞膜中,此过程细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流,A正确;载体蛋白具有专一性,所以细胞膜上多种载体蛋白协助不同的离子跨膜运输,B正确;膜蛋白在磷脂双分子层的分布是不对称、不均匀的,或镶、或嵌、或贯穿于磷脂双分子层,C错误;细胞膜上多种蛋白质与糖类结合,形成糖蛋白。糖蛋白与细胞表面的识别功能有密切关系,参与细胞间的信息交流,D正确。
2.(2022·海南卷)肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一。研究表明,Cfilin-1是一种能与肌动蛋白相结合的蛋白质,介导肌动蛋白进入细胞核。Cfilin-1缺失可导致肌动蛋白结构和功能异常,引起细胞核变形,核膜破裂,染色质功能异常。下列有关叙述错误的是( )A.肌动蛋白可通过核孔自由进出细胞核B.编码Cfilin-1的基因不表达可导致细胞核变形C.Cfilin-1缺失可导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力D.Cfilin-1缺失会影响细胞核控制细胞代谢的能力
解析:核孔具有选择透过性,肌动蛋白不能通过核孔自由进出细胞核,肌动蛋白进入细胞核需要Cfilin-1的介导,A错误;编码Cfilin-1的基因不表达,Cfilin-1缺失,可导致肌动蛋白结构和功能异常,引起细胞核变形,核膜破裂,染色质功能异常,B正确;Cfilin-1缺失可导致肌动蛋白不能进入细胞核,从而引起细胞核变形,可能会导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力,C正确;Cfilin-1缺失会导致染色质功能异常,染色质上含有控制细胞代谢的基因,从而影响细胞核控制细胞代谢的能力,D正确。
3. (2019·全国卷Ⅲ)下列与真核生物细胞核有关的叙述,错误的是( )A.细胞中的染色质存在于细胞核中B.细胞核是遗传信息转录和翻译的场所C.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心D.细胞核内遗传物质的合成需要能量
解析:染色质是细胞核中容易被碱性染料染成深色的物质,A项正确;真核细胞遗传信息的转录主要发生在细胞核中,翻译发生在细胞质中的核糖体上,B项错误;细胞核是遗传物质贮存和复制的场所,是细胞代谢和遗传的控制中心,C项正确;细胞核内DNA的复制需要消耗细胞代谢提供的能量,D项正确。
4.(2019·江苏卷改编)如图为高等动物细胞结构示意图,下列相关叙述正确的是( )A.结构①的数量倍增发生于分裂前期的细胞中B.具有单层生物膜的结构②与细胞分泌活动有关C.RNA和RNA聚合酶穿过结构③的方向相同D.④、⑤处的核糖体均由DNA和蛋白质组成
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