新教材高考生物一轮复习第2单元第1讲细胞膜的结构和功能、细胞核的结构和功能课件

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1.概述细胞都由细胞膜包裹,细胞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。
1.通过学习细胞膜与细胞核的亚显微结构模式图,理解各部分的结构与功能。2.通过模型建构,理解细胞间的信息交流。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
知识筛查1.细胞膜的功能(1)将细胞与外界环境分隔开细胞膜将生命物质与外界环境分隔开,使细胞成为相对独立的系统,保障了细胞内部环境的相对稳定。(2)控制物质进出细胞
(3)进行细胞间的信息交流①通过化学物质交流,如激素随血液到达全身各处,与靶细胞的细胞膜表面的受体结合,将信息传递给靶细胞。②通过细胞膜相互接触交流,如精子和卵细胞之间的识别和结合。③通过通道交流,如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接。
2.对细胞膜成分的探索(1)探索过程
(2)各成分的比例及功能
②蛋白质(约占40%):与细胞膜的功能密切相关,蛋白质的种类和数量越多,细胞膜的功能越复杂。③糖类(占2%~10%):与脂质或蛋白质结合。
3.对细胞膜结构的探索(1)提出暗—亮—暗的三层结构①科学家:罗伯特森。②模型假说(2)对静态结构提出质疑:20世纪60年代以后,不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑。
(3)1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验。
4.流动镶嵌模型的基本内容(1)提出者:辛格和尼科尔森。(2)流动镶嵌模型的基本内容①化学组成:细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。②细胞膜的结构模型示意图
(3)细胞膜的结构特点:细胞膜具有流动性。(4)细胞膜的功能特性:选择透过性。
知识落实1.科学家将小鼠细胞和人细胞融合,并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。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
用两种荧光染料分别标记两种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。
2.下列有关细胞膜的叙述,正确的是(　　)A.细胞膜是植物细胞的边界,也是该细胞最外层的结构B.组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子均是可以运动的C.细胞间的信息交流一定是在细胞膜的参与下完成的D.细胞膜上可附着与有氧呼吸、ATP水解有关的酶
细胞膜具有选择透过性,是植物细胞的边界;细胞壁具有全透性,是植物细胞最外层的结构,A项错误。组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的,B项错误。细胞间的信息交流不一定需要细胞膜参与,如高等植物细胞之间的胞间连丝能够完成信息交流功能,C项错误。
3.生物膜在生命活动过程中发挥着非常重要的作用。下列有关下图的叙述,错误的是(　　)A.说明细胞膜有信息交流功能B.说明细胞膜具有流动性C.图中所示细胞膜的识别功能依赖于膜上的载体蛋白D.说明细胞膜具有物质运输功能
题图中所示细胞膜的识别功能是指神经递质与突触后膜上的受体结合,而不是载体蛋白。突触小泡膜与突触前膜融合将神经递质释放到突触间隙,体现了细胞膜的流动性和物质运输功能。
2.功能细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。
巧学助记细胞核结构和功能的“二、二、四、二” (1)两个场所——是遗传物质的复制场所和储存场所。(2)两个中心——是细胞代谢和遗传的控制中心。(3)四个结构——核膜、核孔、核仁、染色质。(4)两点提醒①核孔是RNA、蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道,水、有机小分子、离子等通过核膜进出;②染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态,染色质(体)主要由DNA和蛋白质组成,DNA是遗传信息的载体。
3.美西螈核移植实验(1)实验过程(2)实验结论:美西螈皮肤颜色的遗传受细胞核控制。4.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。
5.变形虫切割实验(1)实验过程(2)实验结论:变形虫的摄食、分裂、生长、对外界刺激的反应等生命活动受细胞核控制。
6.伞藻嫁接与核移植实验(1)伞藻嫁接实验(2)伞藻核移植实验(3)实验结论:伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。
易错易混有关细胞核结构的6个容易忽视的问题(1)核孔的数目、核仁的大小都与细胞代谢有关,如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中,核孔数目多,核仁较大。(2)染色体和染色质形态不同,但成分完全相同。(3)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(染色质)上。(4)细胞核是细胞代谢的控制中心,而不是细胞代谢的中心,细胞代谢的中心是细胞质。(5)物质进出细胞核不都通过核孔。(6)核膜和核孔都具有选择性。核孔虽然允许大分子物质通过,但仍然具有选择性,如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质。
知识落实1.下列有关细胞核的叙述,正确的是(　　)A.①主要由DNA和蛋白质组成B.②是由2层磷脂分子组成的C.核孔不具有选择透过性,故蛋白质、核酸等分子均可自由出入细胞核D.③是产生核糖体、 mRNA和蛋白质的场所
①是染色质,主要由DNA和蛋白质组成。②是核膜,由2层磷脂双分子层组成。核孔具有选择透过性。③是核仁,它与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
2.将甲种伞形帽伞藻的A部分与乙种菊花形帽伞藻的B部分(如下图所示)嫁接在一起,第一次长出的帽状体呈中间类型,若切除这一帽状体,第二次长出的帽状体为与甲相同的伞形帽。下列分析错误的是(　　)A.甲、乙两种伞藻细胞均含有多种具膜的细胞器B.中间类型可能同时含甲、乙两种伞藻的蛋白质C.若再次切除帽状体,则长出的帽状体仍为伞形帽D.该实验证明了帽状体的形态只受细胞核控制
题图中伞藻具有细胞核,为真核生物,有线粒体、内质网、高尔基体等多种具膜的细胞器,A项正确。将甲种伞形帽伞藻的A部分与乙种菊花形帽伞藻的B部分嫁接在一起,第一次长出的帽状体呈中间类型,说明中间类型可能同时含甲、乙两种伞藻的蛋白质,B项正确。由于细胞核是甲提供的,所以若再次切除帽状体,长出的帽状体仍为伞形帽,C项正确。由题图可知,重建的伞藻细胞核来自甲种伞形帽伞藻,细胞质来自甲种伞形帽伞藻和乙种菊花形帽伞藻。第一次长出的帽状体呈中间类型,第二次长出的帽状体与甲相同,说明帽状体的形态除了受细胞核控制,还受细胞质影响,D项错误。
3.以动物受精卵为实验材料进行以下实验,下列有关分析正确的是(　　)A.实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性B.实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性C.实验①说明了细胞核对细胞质的重要性,实验②说明了细胞质对细胞核的重要性D.该实验结果可以说明细胞是基本的生命系统
该实验通过相互对照可得出细胞核和细胞质在维持生命活动方面的重要性,实验①和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性,实验②和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性,由此得出细胞只有保持其结构的完整性才能完成各项生命活动。
典型例题下图表示细胞膜部分功能结构模式图。据图分析,下列说法错误的是(　　)A.功能①在生命起源过程中具有重要作用B.功能②表示的运输方式均消耗能量C.激素调控生命活动与图中功能③有一定关系D.相邻的高等植物细胞可通过功能④进行信息交流
生命起源中膜的出现保证了原始生命的相对独立性,且原始生命通过膜进行原始的物质交换,A项正确。物质的跨膜运输方式中主动运输以及胞吞、胞吐均需要消耗能量,被动运输不消耗能量,B项错误。激素是通过与靶细胞细胞膜表面的相应受体结合而发挥调节作用的,C项正确。相邻的高等植物细胞可通过胞间连丝进行信息交流,D项正确。
整合构建1.运用网络图构建的细胞膜的成分、结构与功能之间的联系
(1)不同细胞膜的成分种类相同,但各组分的含量不同,这与细胞的功能有关,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类与数量越多。(2)细胞膜的组分并不是不变的,如细胞癌变过程中,细胞膜组分发生变化,糖蛋白含量下降,产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。(3)与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂的糖类分子叫作糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息传递等有关。(4)细胞膜结构图示中糖蛋白的多糖侧链的位置是判断细胞膜内、外侧的依据,多糖侧链所在的一侧为细胞膜外侧,另一侧则为细胞膜内侧。
2.运用表格比较细胞膜的结构特点与功能特性
3.细胞膜的三大功能
训练突破1.细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要的生理功能。下列图示可正确表示不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是(　　)
血红蛋白存在于红细胞内,A项错误。抗体是由浆细胞分泌的,分布在血清、组织液及部分外分泌液中,B项错误。胰岛素受体存在于胰岛素作用的靶细胞上,只能与胰岛素结合,C项错误。神经递质可通过与细胞膜表面的受体结合,作用于骨骼肌细胞;葡萄糖进入骨骼肌细胞的方式为主动运输,需要载体蛋白的参与,D项正确。
2.下列关于细胞膜的流动性和选择透过性的叙述,正确的是(　　)A.流动性的基础是组成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动,而蛋白质分子是不运动的B.选择透过性的基础是细胞膜上的转运蛋白和磷脂分子具有特异性C.内分泌腺细胞分泌激素体现了细胞膜的选择透过性D.钾离子通过主动运输的方式进入细胞体现了细胞膜的选择透过性
组成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动,蛋白质分子大多也能运动,这是细胞膜具有流动性的基础,A项错误。细胞膜上的转运蛋白具有特异性,磷脂分子没有特异性,B项错误。激素中大分子物质的分泌方式是胞吐,体现了细胞膜的流动性,激素中的小分子物质,如性激素的跨膜运输方式是自由扩散,体现了细胞膜的选择透过性,C项错误。钾离子以主动运输的方式进入细胞,该方式需要载体蛋白的协助,体现了细胞膜的选择透过性,D项正确。
典型例题取若干粒新的玉米种子浸泡一段时间,之后用小刀将每粒玉米种子沿中线切成两半,分成两组。其中一组放入烧杯中加清水煮沸10 min,然后将两组种子分别放入两个培养皿中,都倒入稀释的红墨水(1份墨水加10份清水)浸泡5 min后取出,洗去浮色,观察染色情况。结果为煮过的那一组玉米种子的胚全都被染成了红色,而没煮过的那一组玉米种子的胚仅表层带有浅浅的红色。请分析回答下列问题。(1)未煮过的玉米种子的胚没有被染色,说明种子的胚细胞　　　　　(填“需要”或“不需要”)红墨水;而煮过的种子的胚全被染成了红色,说明煮过的胚细胞是　　　　　　(填“活”或“死”)细胞。 
(2)本实验说明了活细胞细胞膜的功能特点是　　　　　　。 (3)为进一步证明只有活细胞的细胞膜才具有控制物质进出细胞的功能,设计了如下实验,请补充完整。①实验材料和用具:新鲜的红色月季花瓣,烧杯,记号笔,质量分数为15%的盐酸,清水,量筒。②实验步骤第一步,选取两个大小相同的烧杯,用记号笔分别标上A、B。第二步,　 。 第三步,　 。 第四步,　 。 ③实验现象及结论:  　。 
答案:(1)不需要　死(2)选择透过性(3)向A、B两个烧杯中,分别加入等量的质量分数为15%的盐酸和清水　选等量新鲜的红色月季花瓣,分别放入A、B两个烧杯中(第二步和第三步可互换)　经过一段时间后,观察烧杯内花瓣和液体的颜色　A烧杯中花瓣的颜色逐渐褪去,而溶液变红,B烧杯中花瓣仍为红色,水无色,这说明只有活细胞的细胞膜才具有控制物质进出细胞的功能
整合构建1.细胞膜成分的鉴定
2.“细胞膜控制物质进出细胞”功能的验证(1)染色剂进入实验
(2)色素透出实验正常情况下,紫色洋葱细胞、花瓣细胞显现出的颜色都是细胞液中色素分子的颜色。将有颜色的植物组织放入清水中,色素分子不能透出。若用高温、强酸或强碱处理,则可导致原生质层失活,此时色素分子就会从细胞中透出,外界溶液将呈现色素的颜色。如下图所示实验。
训练突破1.研究人员常用“染色排除法”鉴别死细胞和活细胞。例如,用台盼蓝染色,死的动物细胞会被染成蓝色,而活的动物细胞不着色,进而判断细胞的死活。下列关于“染色排除法”的原理的叙述,正确的是(　　)A.利用了细胞膜能够控制物质进出细胞的原理B.利用了细胞膜的组成成分有蛋白质和磷脂的原理 C.利用了细胞膜具有流动性的结构特点D.利用了台盼蓝能将染色体染色的原理
台盼蓝是活细胞不需要的物质,用台盼蓝染色,活细胞不能被染成蓝色,体现了细胞膜控制物质进出的功能;当细胞死亡后,细胞膜失去选择透过性,变成全透性,用台盼蓝染色,台盼蓝进入细胞,细胞被染成蓝色。因此可以用台盼蓝染色法鉴别细胞的死活。
2.请回答下列有关细胞膜的成分及功能特性的实验探究或鉴定的问题。(1)组成成分的鉴定①实验:用溶解脂质的溶剂处理细胞膜,细胞膜被溶解;脂溶性物质能够优先通过细胞膜;用磷脂酶处理细胞膜,细胞膜被破坏等都可说明　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②实验:用　　　　　　酶处理细胞膜,细胞膜被破坏;制备细胞膜样液,用　　　　　试剂鉴定,结果呈紫色,这些都说明细胞膜中含有蛋白质成分。③实验:从细胞膜中提取某种物质,经处理后,加入斐林试剂并水浴加热出现砖红色沉淀,说明　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)结构及结构特点的鉴定①实验:将哺乳动物成熟红细胞的细胞膜中的磷脂分子提取出来,铺展在空气—水界面上,测得磷脂分子占有面积是细胞膜面积的2倍,则可说明　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②实验:用不同荧光染料标记的小鼠细胞和人细胞融合实验,实验现象可说明  　。 (3)功能的鉴定及实验材料的选取①实验:将大量同种生物和亲缘关系较远的生物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,这说明　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②实验材料的选取:提取细胞膜时,理想的材料是哺乳动物成熟的红细胞,原因是 　 。 
答案:(1)细胞膜中有脂质成分　蛋白　双缩脲　细胞膜中有(还原)糖类分子(2)细胞膜中的磷脂分子为双层　细胞膜具有流动性(3)细胞膜具有识别作用　哺乳动物成熟的红细胞无核膜及各种细胞器膜
高考真题剖析【例题】 (2022浙江卷)下列关于细胞核结构与功能的叙述,正确的是(　　)A.核膜为单层膜,有利于核内环境的相对稳定B.核膜上有核孔复合体,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核心素养考查点剖析:本题重点考查了细胞核的结构与功能,较好地体现了“生命观念”这一学科素养。答案:B
解析:核膜为双层膜,A项错误。核膜上有核孔复合体,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。
典题训练1.(2022河北卷改编)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.细胞膜上的糖被参与细胞间的信息传递
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项正确。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项正确。膜蛋白在磷脂双分子层的分布是不对称、不均匀的,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,C项错误。糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切联系,D项正确。
2.下列有关细胞的结构和生命活动的叙述,错误的是(　　)A.成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量B.细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素C.两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递D.哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆
细胞增殖过程需要消耗能量,如DNA复制和相关蛋白质的合成均需要消耗能量,A项错误。生物膜的主要成分是脂质和蛋白质,其中脂质主要是磷脂,B项正确。细胞膜具有信息传递的功能,C项正确。哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和细胞器,不可能再恢复到造血干细胞的状态,D项正确。
3.(2021河北卷)下列关于细胞核的叙述,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建B.蛋白质合成旺盛的细胞,核仁代谢活跃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
有丝分裂过程中,核膜和核仁在前期消失,在末期重建,A项正确。核仁与rRNA的合成及核糖体的形成有关,所以蛋白质合成旺盛的细胞,核仁代谢活跃,B项正确。许多对基因表达有调控作用的蛋白质是在细胞核中起作用的,细胞核内的蛋白质是在核糖体上合成经核孔进入细胞核的,C项正确。细胞质中的线粒体和叶绿体也能合成RNA,D项错误。
4.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)膜上的部分绿色荧光;检测淬灭部位荧光再现速率。实验过程如图甲所示,结果如图乙所示。下列说法错误的是(　　)A.该技术说明细胞膜具有流动性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,荧光强度F2仍小于F1
由题述实验可知,该技术的理论基础是细胞膜具有流动性,A项正确。应用该技术只能测定群体蛋白质的流动速率,B项错误。降低温度,膜的流动性降低,恢复时间延长,C项正确。由于实验时,部分荧光淬灭消失,因此,漂白区域恢复足够长的时间,荧光强度仍小于漂白前,D项正确。