【备战2023高考】生物总复习——专题05《细胞膜与细胞核》课件(新教材新高考)
展开1.最新考纲细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ)细胞核的结构和功能(Ⅱ)2.最近考情2022·浙江1月(8)、2022·浙江1月(15)2021·北京卷(2)、2021·浙江卷6月(4、17)、2021·河北卷(2)、2020·全国卷Ⅰ(29)、2020·全国卷Ⅱ(3)、2019·全国卷Ⅱ(1)、2019·全国卷Ⅲ(2)
1.生命观念——结构与功能观:细胞膜的结构与功能;细胞核的结构与功能;2.科学思维——建立模型:构建细胞膜的结构模型;构建细胞核的结构模型;3.科学探究——表达与交流:探究细胞膜的成分与结构;实验设计与分析:体会并分析探究对膜成分和结构探索的经典实验;细胞核功能的探究过程与结果分析;4.社会责任——树立科学严谨、不怕困难的科研精神和不断进取、借鉴他人的科学态度。
考点1 细胞膜的功能
1、将细胞与外界环境分隔开①对进化的意义 将生命物质与外界环境分隔开,产生了原始的细胞,并成为相对独立的系统。②对细胞的作用 保障了细胞内部环境的相对稳定。
2、控制物质进出细胞(选择透过性)①主要体现 细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞; 细胞不需要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; 细胞产生的废物排到细胞外;细胞内有用的成分不会轻易流失到细胞外;
2、控制物质进出细胞(选择透过性)②细胞膜的控制作用是相对的。 环境中的一些有害物质有可能进入,有些病毒、病菌也能侵入细胞。
CO2、尿素、多余的无机盐等
水、无机盐、氨基酸、葡萄糖等
【拓展应用】如何用“染色排除法”鉴别死细胞和活细胞? 活细胞的细胞膜可控制物质进出细胞,台盼蓝染料是细胞不需要的物质,不易通过细胞膜。因此活细胞不能被染色,死细胞的细胞膜不能控制物质进出细胞,台盼蓝能通过细胞膜进入细胞,死细胞能被染成蓝色。
3、进行细胞间的信息交流①通过化学物质(如激素)间接进行信息交流 激素随血液到达全身各处,与靶细胞膜表面受体结合,将信息传递给靶细胞。胰岛B细胞通过分泌胰岛素促进肝细胞合成肝糖原。
3、进行细胞间的信息交流②通过细胞膜直接接触进行信息交流 精子和卵细胞之间的识别和结合。海洋或河流中存在着很多不同物种的精子和卵细胞,只有同一物种的精子与卵细胞才能发生结合。
③细胞之间形成通道传递信息 高等植物细胞之间的胞间连丝,向某高等植物的一个细胞中注入荧光染料(能发出荧光的染料),染料迅速扩散到相邻的细胞内。
胞间连丝是信息分子传送的通道,既有物质运输的作用,又有信息交流的作用。
下图是细胞膜部分功能模式图。据图分析,下列说法错误的是A.功能①保障细胞内部环境的相 对稳定且在生命起源过程中具 有关键作用B.功能②表示进入细胞的物质对 细胞有利,而且细胞膜对物质进出细胞的控制是绝对的C.激素调控生命活动有一部分可用功能③表示,如胰高血糖素D.相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流
考点2 细胞膜的成分及探索
1、对细胞膜成分探索历程①1895年,欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验现象:溶于脂质的物质,容易穿过细胞膜。推论:细胞膜是由脂质组成的。②科学家利用哺乳动物的红细胞制备出细胞膜,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。
1、对细胞膜成分探索历程③1925年,两位荷兰科学家戈特和格伦德尔,用丙酮从人的红细胞中提取脂质,将其在空气—水界面上铺展成单分子层。现象:测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。结论:细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
将磷脂放入盛有水的容器中
细胞内外均为水环境,磷脂分子应的分布
水—苯混合溶剂中,磷脂分子应的分布
思考:那些细胞容易制备细胞膜,进行细胞膜的研究?
哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和其它众多的具膜细胞器,便于提取较纯正的细胞膜,且没有细胞壁。
注意:类、鱼类、两栖类的红细胞是有细胞核的;原核细胞没有核膜和细胞器膜,但是有细胞壁(支原体除外);这些细胞一般不用来制备细胞膜。
1、对细胞膜成分探索历程【特别提醒】 成熟的红细胞一般不含细胞器,没有其他脂质,在空气—水界面上铺展成的单分子层面积恰好为细胞表面积的2倍。而如果从洋葱表皮细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺展成的单分子层面积大于细胞表面积的2倍。
(1)脂质(约占50%)
(2)蛋白质(约占40%)
(3)糖类(占2%~10%)
磷脂最丰富,还有少量的胆固醇
功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量就越多。
细胞膜的功能主要与蛋白质有关
下列有关细胞膜结构或功能的分析,正确的是A.膜中多糖水解产物能与斐林试剂生成砖红色沉淀,说明膜中多糖的单 体是葡萄糖B.在生物体的不同细胞中,细胞膜功能的多样性决定了细胞膜结构的多 样性C.由于细胞膜对Na+具有选择透过性,所以细胞膜上帮助Na+跨膜的蛋白 质只有一种D.膜的选择透过性既与其中磷脂分子对水的亲疏有关,又与蛋白质的种 类和结构有关
膜蛋白是一类结构独特的蛋白质,它镶嵌于膜脂的特性使这一蛋白处于细胞与外界的交界部位,是细胞膜执行各种功能的物质基础。下图为细胞膜上3种膜蛋白与磷脂双分子层之间的直接相互作用模式。下列相关叙述,错误的是A.蛋白A和B的跨膜区段的氨基酸很 可能具有较强的亲水性B.如膜蛋白A具有信息传递功能,则 该蛋白可能是促性腺激素的受体C.如蛋白B具有运输功能,其运输物质的过程中可能消耗ATPD.如蛋白C具有催化功能,其活性的高低受温度、pH等因素的影响
考点3 细胞膜的结构及探索
1、对细胞膜结构的探索①1959年,罗伯特森——静态的统一结构方法:在电子显微镜下观察细胞膜。现象:细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗的三层结构。结论:所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,是一种静态的统一结构。
考点3 细胞膜的结构及探索
1、对细胞膜结构的探索②对细胞膜是静态的观点提出质疑 如果是静态的,细胞膜的功能将难以实现,细胞的生长、变形虫的运动等现象难以解释。
1、对细胞膜结构的探索③1970年人鼠细胞融合实验方法:荧光标记法(如图)现象:开始一半发绿色荧光,另一半发红色荧光。在37 ℃下经过40 min后两种颜色的荧光均匀分布。结论:这一实验及相关的其他实验证据表明,细胞膜具有流动性。
1、对细胞膜结构的探索④1972年,辛格和尼科尔森方法:新的观察和实验证据。结果:提出为大多数人所接受的流动镶嵌模型。
2、 流动镶嵌模型的基本内容(1)细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成的。 a.磷脂双分子层是膜的基本支架其内部是磷脂分子的疏水端,水溶性分子或离子不能自由通过,因此具有屏障作用。 b.蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中:有的镶在磷脂双分子层表面,有的部分或全部嵌入,有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。例如:转运蛋白、具有催化作用的酶、具有识别作用的膜蛋白。 c.细胞膜具有流动性。表现为磷脂分子可以侧向自由移动,膜中的蛋白质大多也能运动。细胞膜的流动性对细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
(2)糖被概念:细胞外表面还有糖类分子,他和蛋白质分子结合形成糖蛋白,与脂质结合形成糖脂,这些糖类分子叫糖被。功能:糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。分布:一般在膜的外表面。根据糖蛋白的分布情况,有糖蛋白的一侧为膜的外侧,无糖蛋白的一侧则为膜内侧。
生物膜结构特点和功能特性
考点4 生物膜结构特点和功能特性
1、结构特点:流动性;温度可影响膜的流动性。实例:质壁分离、变形虫的运动、胞吞和胞吐、细胞融合、白细胞的吞噬作用等2、功能特性:选择透过性;受细胞膜上载体蛋白种类和数量的影响。实例:水分子、被选择吸收的离子和小分子可以通过,大分子、不被选择的离子和小分子不能通过。3、二者联系:生物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。事实上,只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。。
【归纳总结】常考的“膜蛋白”1、转运蛋白(包括载体代表和通道蛋白) ①载体蛋白 参与协助扩散和主动运输。 ②通道蛋白 通过打开或关闭通道(改变蛋白质构象)控制物质通过。如水通道蛋白,神经冲动传导时,Na+、K+通道蛋白等
【归纳总结】常考的“膜蛋白”2、酶 大多数酶为蛋白质。如附着在膜上的与有氧呼吸相关的酶,ATP水解酶等。3、受体蛋白 用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等),识别信号分子(激素、细胞因子、神经递质)的糖蛋白。
(2018·天津,3)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
光脱色恢复技术是细胞学上研究膜蛋白或膜的特性的基本实验技术之一。用荧光素标记细胞膜蛋白或膜脂,然后用激光束照射细胞表面某一区域,使被照射区的荧光淬灭变暗形成一个漂白斑。一段时间后,淬灭区域的亮度逐渐增加,最后恢复到与周围的荧光强度相等。下列相关说法错误的是A.该技术与荧光标记的人-鼠细胞融合实验都能证明细胞膜具有流动性B.根据荧光恢复的速度可以推算出细胞膜蛋白扩散速度,且改变温度,不会影 响实验结果C.若用药物抑制细胞能量转换而对荧光恢复速度没有影响,则说明细胞膜蛋白 的运动不需要细胞代谢提供能量D.若用荧光抗体标记特异的细胞膜蛋白,则有的漂白斑可以恢复亮度,有的不能
考点5 细胞核的分布及功能
1、细胞核的分布 除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外,真核细胞都有细胞核。 有些细胞不是有一个细胞核,如人的骨骼肌细胞中的细胞核可达数百个,双小核草履虫有两个细胞核。
2、探索细胞核功能的经典实验(1)两种美西螈细胞核的移植实验方法:将黑色美西螈胚胎细胞核移植到白色美西螈去核卵细胞中实验结果:发育成的美西螈都是黑色的得出结论:美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的实验分析:该实验无对照组,可将白色美西螈胚胎细胞的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组
2、探索细胞核功能的经典实验(2)横缢蝾螈受精卵实验方法:用头发横缢蝾螈受精卵,一半有核,一半无核;然后将细胞核挤入无核的一半实验结果:有核的一半能分裂,无核的一半则不能得出结论:蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的实验分析:该实验既有相互对照(有核与无核),又有自身对照(先无核观察,后挤入细胞核)
2、探索细胞核功能的经典实验(3)变形虫的切割实验方法:切成两半,一半有核,一半无核;然后将有核一半的细胞核勾出;最后再植入一个细胞核
2、探索细胞核功能的经典实验(3)变形虫的切割实验结果:有核部分能生长、分裂、再生,具有应激性,无核部分只能消化食物得出结论:变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的实验分析:该实验既有相互对照(有核与无核),又有自身对照(先有核后去核再移植细胞核)
2、探索细胞核功能的经典实验(4)伞藻嫁接与核移植实验方法:将两种伞藻的“帽”、柄、假根分开后,相互嫁接与核移植
2、探索细胞核功能的经典实验(4)伞藻嫁接与核移植实验方法:将两种伞藻的“帽”、柄、假根分开后,相互嫁接与核移植实验结果:“帽”的形状与具有细胞核的假根部分一致得出结论:伞藻“帽”的形状由细胞核控制实验分析:伞藻核移植实验是对伞藻嫁接实验的补充,可排除假根中其他物质的作用。
3、细胞核的功能:细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。【科学方法】对照实验 一般进行某种实验以阐明一定因素对一个对象的影响时,除了实验所要求研究的因素外,其他因素都保持一致,并将结果进行比较,这种实验称为对照实验。如本节研究细胞核的功能时选用有核、无核进行对照实验。
科学家将每个变形虫切成两半,一半含有细胞核,一半没有细胞核。将所有细胞放在相同且适宜的条件下培养,一段时间后,实验结果如图所示。据图分析,下列说法不正确的是A.第2天到第3天,无核细胞的死亡数迅速增加, 原因主要是实验操作对细胞造成损伤B.无核细胞仍能存活一段时间,原因是细胞内 已经合成的蛋白质等物质仍能发挥作用C.培养过程中有核细胞存活个数的减少与细胞凋亡有关D.若将有核细胞的细胞核取出,剩余部分的新陈代谢速度会逐渐减缓直至死亡
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
考点6 细胞核的结构
主要由DNA和蛋白质组成;DNA是遗传信息的载体。
与某种RNA的合成及核糖体的形成有关。
(大分子进出的通道)实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。
双层膜,把核内物质与细胞质分开
【特别提醒】①核仁与核糖体的形成有关,是否核糖体的形成一定与核仁有关呢? 不一定。原核细胞中没有核仁,也能形成核糖体。②核孔是由多种蛋白质构成的复杂结构,对进出细胞核的物质具有严格的调控作用,表现出明显的选择性,如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质。③核孔的数量和核仁的大小不是固定不变的。核孔的数量、核仁的大小与细胞的代谢水平有关,代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中,核孔数目多,核仁较大。
特点----易被碱性染料染成深色
组成---- 主要由DNA+蛋白质
2、染色体和染色质的关系
2、染色体和染色质的关系 染色体与染色质是同一物质在细胞分裂不同时期的两种不同形态。 染色体状态的结构有利于在细胞分裂过程中遗传物质均等的分配到子细胞中去;染色质的细丝状态则有利于遗传信息的复制与表达。
3、细胞是一个整体(1)细胞作为基本的生命系统,其结构复杂而精巧;各组分之间分工合作成为一个统一的整体,使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。(2)细胞既是生物体结构的基本单位,也是生物体代谢和遗传的基本单位。
1.概念: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 的概括性的描述。2.类型:
3.原则:科学性为主,其次才是美观与否。
以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。 (注:照片不是物理模型)
公式、曲线图或表格形式
如图所示为细胞核结构模式图,下列叙述中正确的是A.高等植物成熟筛管细胞中的细胞核,控制着该 细胞的代谢和遗传B.①与②相连接,二者共同参与细胞内磷脂的加 工和运输C.③为处于凝固状态的遗传物质,不参与细胞代谢,仅起遗传物质的备 份作用D.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心,“控制指令”可通过⑤从细胞 核到达细胞质
细胞核是重要的细胞结构。下列关于细胞核的叙述不正确的是A.细胞核是遗传信息库和代谢的控制中心B.催化核DNA复制的酶在核糖体上合成C.核膜是主要由脂质和蛋白质组成的双层膜结构D.大分子物质可通过核孔自由进出细胞核
细胞核在细胞增殖时发生消失与重建,重建细胞核时,膜小泡聚集在单个染色体周围,形成核膜小泡,最终融合形成细胞核,过程如下图所示。下列相关说法正确的是A.核膜是由两层磷脂分子和蛋白质组成的B.核膜小泡中的染色体上,每个染色体含有两个 DNA分子C.核膜小泡形成完整细胞核的过程与生物膜的流 动性密切相关D.重建后的细胞核中行使遗传功能的结构是核仁
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