备考2024届高考生物一轮复习讲义第二章细胞的基本结构和物质的运输课时1细胞膜和细胞核的结构和功能考点1细胞膜的组成结构和功能

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考点1 细胞膜的组成、结构和功能
1.细胞膜的功能
2.细胞膜的成分和结构
（1）细胞膜成分和结构的探究历程
（2）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，如植物细胞的细胞膜一般不含胆固醇。
（2）细胞膜的成分并非不可变。例如，细胞癌变过程中，细胞膜的成分发生变化，如糖蛋白等减少，细胞之间的黏着性降低。
（3）生物膜的流动镶嵌模型
（1）[必修1P43正文]在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇，哺乳动物的细胞膜中胆固醇的含量尤为丰富。胆固醇的分子结构不易变形，疏水性强，自身不能形成脂双层，只能插入磷脂分子之间，参与生物膜的形成。胆固醇在调节膜的流动性，增加膜的稳定性等方面都起着重要的作用。
（2）[必修1P45“旁栏思考”]细胞膜内部是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因：一是水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过水通道蛋白进出细胞。
（4）细胞膜的结构特点与功能特性比较
（5）植物细胞的细胞壁（不是植物细胞“系统的边界”）
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。
3.实验法探究细胞膜的组成、结构和功能
（1）细胞膜成分的鉴定
（2）细胞膜结构特点的鉴定
①细胞膜磷脂双分子层的鉴定
将哺乳动物成熟红细胞膜结构中的磷脂分子提取出来，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得磷脂单分子层的面积是红细胞表面积的两倍，说明细胞膜中磷脂分子为双层。
②细胞膜流动性的鉴定
a.方法：荧光标记法。
b.操作及现象：如图所示。
c.结果及结论：人细胞的膜蛋白和小鼠细胞的膜蛋白最终均匀分布，说明细胞膜具有一定的流动性。
（3）细胞膜的功能鉴定
①控制物质进出细胞功能的验证
②识别功能的验证
③细胞膜的功能特性——选择透过性的体现
基础自测
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.细胞膜的特定功能主要由膜蛋白决定。（ √ ）
3.同一生物体不同种类细胞的细胞膜中蛋白质的种类和数量相同。（× ）
4.细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。（× ）
5.细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。（ √ ）
6.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。（ √ ）
7.细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素。（ √ ）
8.两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递。（ √ ）
9.鉴别细胞的死活时，台盼蓝能将代谢旺盛的动物细胞染成蓝色[2021全国乙，T2A]。（× ）
10.细胞膜的成分都有脂质和蛋白质[2021福建，T1B]。（ √ ）
11.细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白[2021湖北，T1B]。（ √ ）
12.细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白，对不同物质的跨膜运输起着决定性作用，这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有的功能特性是 选择透过性 [2022海南，T16（1）]。
13.细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时，会引起靶细胞产生相应的生理变化，这一过程体现的细胞膜的功能是 进行细胞间的信息交流 [2022海南，T16（4）]。
情境应用
1.苋菜的细胞液中有一些红色的物质，用清水洗时水中一般不见红色物质，但若把苋菜放在沸水中烫一烫，水会立刻变成红色。试对上述现象作出解释。
提示 沸水使细胞膜失去控制物质进出细胞的功能。
2.不同种风媒花植物的花粉被风吹起后随机散落。一般情况下，只有落在同种植物柱头上的花粉才能正常萌发并且完成受精作用，从而保证了遗传的稳定性，其原因是只有同种花粉表面的 信号分子 能和柱头上的相关细胞表面的 受体 进行识别，并触发花粉萌发，进而完成受精作用。
3.如图是细胞间的三种信息交流方式，据图分析并回答下列问题。
（1）图中物质或结构的名称：① 受体 ；②与膜结合的信号分子；③ 胞间连丝 。
（2）植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素发挥作用的过程、精子和卵细胞之间的识别和结合可分别用图中的 C、A、B 表示。
（3）图中受体的化学本质多为 糖蛋白 ，受体和信号分子的结合具有 特异性 。
（4）是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？
提示 不是，有些脂溶性的信号分子（如性激素）的受体在细胞内部。
深度思考
1.细胞膜能控制物质进出细胞，不需要的一定不能进来，需要的才能进来。这种说法是否正确？请分析说明。
提示 不正确。细胞膜的控制作用是相对的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。
2.从结构与功能观角度分析，组成细胞膜的三类组分在体现细胞膜功能方面具有什么作用？
提示 ①脂质具有疏水性，可将细胞内外的水环境分隔开；②种类繁多的转运蛋白可将水、离子等物质进行跨膜运输；③糖被、种类繁多的受体蛋白等在细胞间信息交流中发挥重要作用。
3.为什么磷脂分子在水中能自发地形成双分子层？
提示 由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“头部”，“尾部”受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧的水环境，形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧，而“尾部”相对排在内侧，形成磷脂双分子层。
4.从结构与功能观角度分析，为什么线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜多？
提示 功能复杂的膜中，蛋白质的种类和数量多，线粒体内膜是真核细胞进行有氧呼吸第三阶段的场所，其上附着有多种酶，而外膜主要担负“隔开”功能。
5.在小鼠细胞和人细胞融合实验中，若降低温度，细胞完全融合所需要的时间明显延长。请分析原因。
提示 温度会影响分子的运动速度，进而影响细胞膜的流动性。
研透高考 明确方向
命题点1 细胞膜的成分、结构和功能分析
1.[2021浙江6月]质膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是（D ）
A.磷脂和糖脂分子形成的脂双层是完全对称的
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转运过程与膜蛋白无关
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 脂双层中的两层并不是完全相同的，故磷脂和糖脂分子形成的脂双层不是完全对称的，A错误；胆固醇只能插入磷脂分子间，与脂肪酸链结合限制脂质的流动，而蛋白质镶嵌或贯穿在膜中有利于增强膜的流动性，B错误；被动转运包括协助扩散，协助扩散是需要载体蛋白或通道蛋白参与的，C错误；有些膜蛋白是受体，可以识别并接受来自细胞内外的化学信号，D正确。
命题变式
[设问拓展型]质膜的流动镶嵌模型如图所示，①～④表示其中的物质。下列叙述正确的是（D ）
A.①在质膜的内外侧均有分布，与细胞间的识别有关
B.②可自发形成双层结构，参与组成核糖体
C.③分布于质膜中，能催化质膜中发生的生化反应
D.④可控制某些离子出入细胞
解析 ①为糖蛋白，分布在质膜外侧，与细胞识别有关，A错误；②为磷脂，核糖体由蛋白质和RNA组成，不含磷脂，B错误；③为胆固醇，无催化生化反应的作用，C错误；④为蛋白质，有的膜蛋白能够作为载体蛋白控制某些离子出入细胞，D正确。
2.内皮素能与黑色素细胞膜上的受体结合，刺激黑色素细胞增殖分化，产生大量黑色素，这是形成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂可与黑色素细胞膜上的内皮素受体结合，使内皮素失去作用。根据材料，下列说法正确的是（C ）
A.组成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇
B.题中材料体现了细胞膜是生命系统的边界，具有将细胞与外界环境分隔开的功能
C.内皮素受体的化学本质多为糖蛋白，具有特异性
D.内皮素拮抗剂进入细胞，体现了细胞膜的流动性
解析 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，无脂肪，A错误；细胞膜具有选择透过性，可将细胞与外界环境分隔开，但本题没有体现，B错误；内皮素受体的化学本质多为糖蛋白，具有特异性识别作用，C正确；题中并未体现内皮素拮抗剂是否进入了细胞，D错误。
命题变式
[结论拓展型]上述材料能够说明（C ）
A.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的数量越多
B.细胞膜具有保护功能
C.细胞膜具有信息交流的功能
D.细胞膜可以提高细胞内化学反应速率
解析 细胞膜上蛋白质种类和数量越多，其功能越复杂，但本题没有体现，A错误；根据题干信息“内皮素拮抗剂可与黑色素细胞膜上的内皮素受体结合，使内皮素失去作用”可知，内皮素只有与细胞膜上相应的受体结合后才能发挥作用，细胞膜上的受体与相应的信号分子通过识别和结合来完成信息传递的过程，体现的是细胞膜的信息交流功能，B错误、C正确；细胞膜不具有提高细胞内化学反应速率的功能，且题干中也没有涉及细胞内化学反应速率的内容，D错误。
3.[2024邯郸一调]纳米药物载体是一种高分子材料。以纳米颗粒作为药物载体，包裹或吸附药物形成的实心球体，通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合，可经过胞吞作用进入细胞，实现靶向药物输送。目前重要的纳米药物载体有白蛋白纳米粒、纳米脂质体（主要由磷脂分子形成）等。下列说法错误的是（B ）
A.靶向药物输送过程能体现细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能
B.白蛋白纳米粒中白蛋白载体上往往需结合一种ATP水解酶
C.纳米脂质体选择透过性低于细胞膜，原因是缺少转运蛋白
D.已知磷脂在血液中降解缓慢，推断纳米脂质体载药可使药物在机体保留更长时间，充分发挥治疗作用
解析 靶向药物通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合而进入细胞，实现靶向药物输送，该过程体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能，A正确；药物通过胞吞进入细胞，需要消耗细胞内的ATP，白蛋白纳米粒中白蛋白载体的作用是包裹或吸附药物，其上不需要结合ATP水解酶，B错误；纳米脂质体的主要成分是磷脂分子，没有转运蛋白，其选择透过性低于细胞膜是因为细胞膜上有转运蛋白，增强了细胞膜的选择透过性，C正确；磷脂在血液中降解缓慢，故可推断纳米脂质体载药可使药物在机体保留更长时间，充分发挥治疗作用，D正确。
命题点2 与细胞膜有关的实验探究
4.[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（B ）
A.膜蛋白能自主翻转
B.细胞膜具有流动性
C.细胞膜具有选择通透性
D.膜蛋白可以作为载体蛋白
解析 人和小鼠细胞融合实验中，荧光染料标记的是细胞表面的蛋白质分子。该融合实验表明，细胞表面的蛋白质分子是可以运动的，这一实验现象支持细胞膜具有流动性的结论，B正确。
命题变式
[设问拓展型]上述人、鼠细胞进行融合一段时间后两种膜蛋白能在融合细胞的细胞膜上均匀分布形成嵌合体。如图表示在不同温度下进行人、鼠细胞的融合所测得的膜蛋白的融合情况，下列分析中错误的是（C ）
A.该实验证明温度能够影响细胞膜的流动性
B.该实验证明细胞膜上的蛋白质分子是在运动的
C.该实验证明细胞膜上的磷脂分子是在运动的
D.该实验中的自变量是温度
解析 随着温度的升高，形成的嵌合体越来越多，证明温度能够影响细胞膜的流动性，A正确；两种膜蛋白能在融合细胞的细胞膜上均匀分布形成嵌合体，根据形成嵌合体的比例变化可知，组成细胞膜的蛋白质分子可以运动，B正确；该实验没有标记磷脂分子，所以不能证明细胞膜上的磷脂分子是在运动的，C错误；由图中横坐标可知，该实验中的自变量是温度，D正确。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
1.概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流；
2.阐明遗传信息主要储存在细胞核中
细胞膜的组成、结构和功能
2022：海南T16（1）（4）、河北T1；
2021：浙江6月T4、福建T4C；
2020：全国ⅡT3D
1.生命观念——结构与功能观：理解细胞膜的结构特点和功能特性。
2.科学思维——模型与建模：通过学习细胞膜的流动镶嵌模型，培养考生的模型建构能力。
3.科学探究——实验设计与分析：通过学习与细胞核功能相关的探究实验，培养考生的科学探究能力
细胞核的结构和功能
2023：江苏T2、湖南T2B；
2022：海南T4、浙江6月T15；
2021：北京T2、河北T2、福建T4A；
2020：天津T8；
2019：浙江4月T5、全国 Ⅱ T1、全国 Ⅲ T2
命题分析预测
1.高考多以选择题的形式考查细胞膜、细胞核的结构和功能，体现生命观念中的结构与功能观，且注重跨模块跨章节综合考查，常与细胞代谢或基因的转录和翻译相结合进行命题。
2.预计2025年高考仍将从不同角度考查细胞膜和细胞核的结构和功能，并有可能出现在非选择题中，主要考查考生的识记能力、知识迁移能力等
阶段
实例（实验）
结论
1895年
欧文顿
发现溶于脂质的物质容易穿过细胞膜
细胞膜是由[6] 脂质 组成的
20世纪初
通过一定方法制备出纯净细胞膜，并进行化学分析
组成细胞膜的脂质有磷脂和[7] 胆固醇 ，其中[8] 磷脂 含量最多
1925年戈特和格伦德尔
将从人的红细胞中提取到的脂质在空气—水界面上铺展成单分子层，测得其面积是红细胞表面积的2倍
细胞膜中的磷脂分子排列为[9] 连续的两层
1935年丹尼利和戴维森
发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力，而人们已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
细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有[10] 蛋白质
1959年罗伯特森
静态的统一结构
电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构
细胞膜由[11] 蛋白质—脂质—蛋白质 三层结构构成
1970年
膜的动态模型
荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验
细胞膜具有[12] 流动性
1972年辛格和尼科尔森
不断观察及实验分析
提出生物膜的[13] 流动镶嵌 模型
项目
细胞膜的结构特点
细胞膜的功能特性
内容
具有一定的[23] 流动性
[24] 选择透过性
原因
构成细胞膜的磷脂分子和[25] 蛋白质分子 不是静止不动的，而是运动的
遗传性[26] 转运蛋白种类、数量 选择透过性
实例
变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐等
植物根部细胞对离子的选择性吸收、肾小管对水的重吸收作用等
影响
因素
温度（在一定范围内，温度越高，细胞膜的流动性[27] 越大 ）
内因：主要是细胞膜上转运蛋白的种类和数量；
外因：温度、pH、O2等影响呼吸作用的因素，以及转运蛋白抑制剂等影响转运蛋白功能的因素
联系
流动性是选择透过性的基础，膜只有具有流动性，才能实现选择透过性
细胞膜成分
鉴定试剂（方法）
结果
磷脂
脂溶剂处理
细胞膜被溶解
磷脂酶处理
细胞膜被破坏
脂溶性物质透过实验
脂溶性物质易通过
蛋白质
双缩脲试剂
发生紫色反应
蛋白酶处理
细胞膜被破坏