(新高考)高考生物一轮复习课件第二单元第1课细胞膜和细胞核(含解析)
展开【概念导图】一图知全局
【概念梳理】闭书测基础 一、细胞膜的结构和功能1.细胞膜的制备:
3.细胞膜的结构:(1)生物膜结构的探索历程(连线):
(2)流动镶嵌模型。①基本内容:
5.细胞壁(植物细胞):(1)主要成分:_____________,与其形成有关的细胞器是高尔基体和线粒体。(2)功能:_______________。(3)去除细胞壁的方法:_____法(纤维素酶和果胶酶)。
二、细胞核的结构和功能1.细胞核的结构与功能:(1)结构:
2.细胞核的功能探究:(1)黑白美西螈核移植实验。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
(2)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
(3)变形虫切割实验。①实验过程:②实验结论:______________________________________________________________。
变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞
(4)伞藻嫁接与核移植实验。①伞藻嫁接实验过程:
②伞藻核移植实验过程:③实验结论:_________________________________。
伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的
【概念辨析】全面清障碍 1.判断关于细胞膜成分和功能说法的正误:(1)细胞膜的成分中含有脂质、蛋白质和糖类。( )(2)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定。( )(3)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。( )分析:细胞间信息交流的方式有3种,其中高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接。
2.判断关于细胞膜流动镶嵌模型说法的正误:(1)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。( )(2)细胞膜的流动性与温度没有关系。( )分析:细胞膜的流动性与温度有关。(3)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。( )
3.判断关于细胞结构与功能有关说法的正误:(1)核膜上的核孔可以让蛋白质和核酸自由进出。( )分析:核孔对物质的进出具有选择性。(2)细胞核是细胞代谢的控制中心,也是细胞代谢的中心。( )分析:细胞核是细胞代谢的控制中心,细胞质基质是细胞代谢的中心。(3)细胞是生物体代谢和遗传的基本单位。( )
【概念活用】教材命题源1.教材必修1P41与生活的联系改编:如何判断细胞发生了癌变?提示:细胞在癌变的过程中,细胞膜的成分发生改变,膜上的糖蛋白减少,有的产生甲胎蛋白、癌胚抗原等物质,可用来检测癌细胞。2.教材必修1P43拓展题改编:科研上如何判断细胞的死活?提示:鉴别死细胞和活细胞通常用“染色排除法”,如台盼蓝可使死的动物细胞染色,而活的动物细胞不着色。
3.教材必修1P54~56改编:建构模型形式主要有哪些?设计模型时有哪些问题?洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片是模型吗?提示:①模型分为物理模型(如DNA双螺旋结构的挂图或实物模型)、概念模型(如种群的概念)和数学模型(如“J”型曲线、“S”型曲线、公式、表格等)。②在设计并制作细胞模型时,科学性、准确性是第一位的,其次才是美观与否。③洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片不是模型(模型是简化的、概括的)。
考点一 细胞膜的结构和功能【典例精研引领】(2018·天津高考改编)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( )
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】选B。膜蛋白的功能多种多样,位于突触后膜上的受体可识别并结合神经递质;位于靶细胞膜上的受体可以识别并结合激素;位于类囊体薄膜上的酶可以催化ATP的合成;位于癌细胞膜上的抗原可以引发机体产生特异性免疫。
【知识总结】五种膜蛋白的功能
【备选典例】下列关于细胞壁和细胞膜的叙述,正确的是( )A.制备纯净的细胞膜的材料最好选用鸡的红细胞B.细胞间的信息交流都是通过细胞膜上糖被的识别来完成的C.载体蛋白是镶在细胞膜内表面或外表面的蛋白质D.细胞壁不是植物细胞的边界,但是有支持和保护作用
【解析】选D。常选用哺乳动物成熟的红细胞来制备纯净的细胞膜,鸡的红细胞有细胞核和各种具膜结构的细胞器,A错误;植物细胞可以通过胞间连丝完成细胞间的信息交流,不一定需要细胞膜上糖被的识别,B错误;载体蛋白或镶、或嵌、或贯穿于细胞膜,C错误;细胞的边界是细胞膜,细胞壁对植物细胞具有支持和保护作用,D正确。
【知能素养提升】1.三个“决定”解读生物膜的组成、结构与功能的统一性:(生命观念:结构与功能观)
2.细胞膜成分的鉴定:(科学探究:分析与讨论)
3.细胞膜的结构特点——流动性的验证:(科学探究:实验设计)(1)方法:___________。(2)现象:采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞表面的蛋白质分子,做如图实验。
(3)结果:人、鼠细胞膜蛋白最终均匀分布。(4)结论:___________________________。4.细胞膜功能的探究:(科学探究:方案实施)(1)控制物质进出功能的验证。
说明细胞膜具有一定的流动性
(2)识别功能的验证。只有同种生物的精子和卵细胞才能结合细胞膜具有_____功能(糖蛋白的作用)
【热点考向演练】考向一 结合细胞膜成分、结构和功能分析(考查结构与功能观)1.(2021·衡水模拟)如图为细胞膜结构图,其中a和b分别代表不同分子或离子进出细胞的方式。据图分析,下列叙述正确的是( )
A.细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜中的结构③的排列方式不同B.神经细胞形成动作电位时,Na+通过②进入细胞,且不需要ATPC.氧气进入细胞可用b表示,这体现了细胞膜的流动性和不对称性D.用③包裹大分子药物,定向送入靶细胞体现了细胞膜的选择性
【解析】选B。③是磷脂双分子层,细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜中的结构③的排列方式相同,A错误;神经细胞形成动作电位时,Na+内流,顺浓度梯度通过②进入细胞,此过程为协助扩散,不消耗ATP,B正确;①为糖蛋白,在细胞膜外侧,b表示的运输方向是细胞内→细胞外,不能表示氧气进入细胞,C错误;用③包裹大分子药物,送入靶细胞,该过程体现了细胞膜的结构特点——流动性,D错误。
2.(2021·湖南模拟)细胞之间通过信息交流,保证细胞间功能的协调。下列关于图甲、乙、丙的说法,错误的是( )
A.图甲中,靶细胞上②的化学本质是糖蛋白B.图乙可以表示精子与卵细胞的识别C.图丙表示动、植物细胞间的信息交流还可以通过相邻细胞间的胞间连丝进行D.细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构和功能有关
【解析】选C。图甲中,激素分子与靶细胞上结合的受体的化学本质是糖蛋白,A正确;精子与卵细胞之间是通过糖蛋白实现相互识别和结合的,如图乙所示,B正确;植物可通过相邻细胞间的胞间连丝进行信息交流,动物细胞之间没有胞间连丝,C错误;信息分子的受体大多存在于细胞膜上,所以细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构和功能有关,D正确。
考向二 围绕与细胞膜有关的实验探究(考查实验探究能力)3.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;激光照射猝灭(漂白)膜上部分绿色荧光;检测猝灭部位荧光再现速率。实验过程如图甲,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,荧光强度F2仍小于F1
【解析】选B。由实验可知,该技术的理论基础是细胞膜具有一定的流动性,A正确;应用该技术只能测定群体蛋白质的流动速率,B错误;降低实验温度,膜流动性降低,漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长,C正确;由于实验时,一部分荧光消失,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正确。
【加固训练·拔高】1.细胞膜是系统的边界,在细胞生命活动中发挥重要作用,如图是细胞膜结构模型,下列有关说法不正确的是( )
A.b侧是细胞膜的外侧,a构成了细胞膜的基本支架B.e可能与细胞间信息的交流有关C.对细胞有害的物质能通过细胞膜进入细胞D.细胞膜功能的复杂程度与图中d、e、f、g等物质的种类和数量有关
【解析】选D。由图中g(多糖)可知,b侧为细胞膜的外侧,a为磷脂双分子层,构成了细胞膜的基本支架,A正确。e为蛋白质,与细胞间信息交流有关,B正确;细胞膜对物质的控制能力是有限的,一些有毒、有害物质(或病菌)也能进入细胞,C正确;细胞膜功能的复杂程度与膜上蛋白质的种类和数量有关,g为糖链,D错误。
2.有实验表明细胞膜、内质网膜和高尔基体膜中具有一些相同的蛋白质,而且这类蛋白质在细胞膜中含量较少,在内质网膜中含量较多,在高尔基体膜中的含量介于二者之间。据此判断正确的是( )A.这类蛋白质的分布说明细胞膜是由高尔基体膜直接转化而来的B.这类蛋白质的分布说明同一细胞中不同生物膜的组成成分、结构完全相同C.这类蛋白质的分布说明高尔基体能够对蛋白质进行加工D.这类蛋白质的分布说明生物膜在组成上具有统一性和差异性
【解析】选D。内质网膜、高尔基体膜、细胞膜之间通过囊泡间接联系,所以高尔基体膜不能直接转化成细胞膜,A错误;同一细胞中不同生物膜的成分都由蛋白质和脂质组成,但蛋白质的含量和种类不一定相同,B错误;高尔基体能对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装,但由题干信息无法获得,C错误;题干中的信息说明生物膜的组成既有统一性,也有差异性,故D正确。
考点二 细胞核的结构和功能【典例精研引领】(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】选B。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。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)染色质彻底水解可得到的小分子物质主要有哪些?核仁和细胞核的作用分别是什么?(生命观念:结构与功能观)提示:氨基酸、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基;核仁与某种RNA的合成和核糖体的形成有关;细胞核是细胞的遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。(2)核孔是大分子物质进出细胞核的通道,试分析蛋白质合成旺盛的唾液腺细胞与表皮细胞相比,核孔和核仁具有的特点分别是什么?(生命观念:结构与功能观)提示:唾液腺细胞中核孔的数目较多,核仁的体积较表皮细胞的大。
【备选典例】 (2021·海口模拟)下列关于细胞核的结构与功能的叙述,不正确的是( )A.多利羊的产生证明了细胞核是遗传的控制中心B.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C.蛋白质等大分子物质通过核孔进入细胞质而不是直接通过核膜,体现了核膜具有选择透过性D.细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心
【解析】选A。多利羊的产生是利用了细胞核移植技术,只能证明动物细胞的细胞核具有全能性,A错误;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,B正确;生物膜都具有选择透过性,所以蛋白质等大分子物质通过核孔进入细胞质而不是直接通过核膜,体现了核膜具有选择透过性,C正确;细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心,D正确。
【知能素养提升】1.细胞核的结构特点及相应功能:(生命观念:结构与功能观)
2.细胞核的结构和功能的联系:(生命观念:结构与功能观)(1)_____细胞不具备的是核膜、核仁、染色质。(2)在细胞分裂周期中表现为周期性地消失和重建的结构是___________。(3)染色质和染色体的关系:同种物质在细胞不同时期的两种存在状态,前者呈细长丝状、后者呈圆柱状或杆状,即:_______(间期、末期) _______(前期、中期、后期)(4)衰老细胞中_______体积将变大,染色质收缩,染色加深。(5)_______是DNA复制和转录的主要场所。
【热点考向演练】考向一 文字叙述考查细胞核的结构和功能1.下列有关细胞核的叙述正确的是( )A.核孔能实现核质的物质直接交换,不具有选择性B.所有细胞核糖体的形成均与核仁有关C.在细胞的生命历程中,细胞核体积不变D.核膜可通过内质网膜与细胞膜相连
【解析】选D。核孔是大分子物质出入细胞核的通道,对物质的进出具有严格调控作用,即具有选择性;原核细胞没有细胞核,也就没有核仁,因此原核细胞核糖体的形成与核仁无关;在细胞的生命历程中,衰老的细胞的细胞核体积增大;内质网膜向内与核膜相连,向外与细胞膜相连。
考向二 模型构建考查细胞核的结构和功能2.(2021·银川模拟)核孔是一组蛋白质以特定的方式排布形成的结构,被称为核孔复合物,它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。如图所示,该复合物由一个核心脚手架组成,其具有选择性的输送机制由大量贴在该脚手架内面的蛋白质组成,称为中央运输蛋白。下列有关叙述正确的是( )
A.人体成熟的红细胞中核孔数目较少,影响到物质的运输B.核孔复合物的存在,说明核膜也具有选择性C.mRNA在细胞核内合成后通过核膜运出细胞核是不需要消耗能量的D.核膜由两层磷脂分子组成,核孔复合物与核膜内外的信息交流有关【解析】选B。人体成熟的红细胞中没有细胞核,A错误;核孔复合物具有选择性的输送机制,其存在说明核膜也具有选择性,B正确;mRNA在细胞核内合成后通过核孔运出细胞核,是需要消耗能量的,C错误;核膜是双层膜,每层膜由两层磷脂分子组成,D错误。
考向三 探究细胞核实验过程的分析3.(2021·哈尔滨模拟)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【解析】选D。通过题图可以看出,生物体形态结构的建成主要与细胞核有关,A不符合题意;伞藻是单细胞生物,没有涉及细胞分化,B不符合题意;细胞核是细胞代谢的控制中心,但该实验不能说明,C不符合题意;该实验说明细胞核是细胞遗传的控制中心,D符合题意。
4.某实验小组以动物受精卵为实验材料进行以下实验,下列有关叙述不正确的是( )A.实验①和实验③说明了细胞质能维持细胞核正常的生命活动B.实验②和实验③说明了细胞核能维持细胞质正常的生命活动C.实验①②③说明了细胞核和细胞质是相互依存的D.该实验结果可以说明细胞核是细胞代谢和遗传的中心
【解析】选D。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,A正确。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,B正确。实验①②③通过对比说明细胞质和细胞核是不能独立存活的,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,C正确。细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心,D错误。
【易错警示】(1)植物细胞“系统的边界”不是细胞壁。植物细胞最外层是细胞壁,其主要成分是纤维素和果胶。细胞壁不具有生命活性,而且是全透性的,因此植物细胞“系统的边界”是细胞膜而不是细胞壁。(2)细胞核是细胞代谢的控制中心,但不是细胞代谢的中心,因为细胞代谢的主要场所是细胞质基质。(3)核孔并非一个简单的通道而是由多种蛋白质组成的一个复杂而精细的结构,对进出核孔的物质具有严格的调控作用。物质进出细胞核并非都通过核孔。核孔是大分子物质出入细胞核的通道。
【加固训练·拔高】1.下列有关细胞核的叙述,错误的是( )A.一般情况下是细胞遗传与代谢的控制中心B.真核细胞区别于原核细胞的显著标志之一C.由于多数大分子无法直接穿过核膜,因此需要核孔作为物质的进出通道D.维持基因的完整性,并借由所有基因表达来影响细胞活动
【解析】选D。细胞核是细胞遗传与代谢的控制中心,A正确;真核细胞、原核细胞的显著区别是原核细胞无成形的细胞核,B正确;核膜是由双层膜构成的,大分子物质不能直接穿过核膜,需要经核孔进出细胞核,C正确;细胞核的作用是维持基因的完整性,并借由调节基因表达来影响细胞活动,但并非每个细胞的所有基因都能表达,D错误。
2.(2021·西安模拟)一位生物学家把100个细胞都分成两部分,一部分含有细胞核,实验标记为N组,另一部分没有细胞核,实验标记为M组。所有细胞都放在相同且适宜的条件下培养一段时间,得到数据如表。以下解释不合理的是( )
A.出现M组实验数据是因为没有细胞核,细胞的生命活动无法正常进行B.对比M组和N组实验数据,说明细胞核对于细胞的生命活动是不可或缺的C.M组中无核部分没有立即死亡是因为其中含有部分代谢所需的物质、酶等D.分析N组实验数据,每天有少量细胞死亡一定是细胞凋亡所致
【解析】选D。细胞核控制着细胞的代谢,没有细胞核,细胞的生命活动就不能正常进行;M组和N组实验结果可说明细胞核对细胞的生命活动是不可或缺的;细胞代谢所需的物质、酶等大量存在于细胞质中,所以,刚去核后这些物质还能发挥作用维持细胞代谢;N组细胞有少量死亡,可能是细胞的正常凋亡,也可能是人为因素对细胞造成了伤害致死,D项解释不合理。
3.我国科学家成功克隆出世界首例体细胞克隆猴。体细胞克隆猴的成功将有效缩短我国基于克隆猴疾病模型的药物的研发周期,助力“健康中国2030”目标实现。下列说法错误的是( )A.克隆猴的诞生说明了细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心B.克隆猴的唾液腺细胞中的核仁较口腔上皮细胞中的大C.克隆猴体细胞的细胞核上的核孔能允许DNA和蛋白质等大分子进出D.克隆猴的诞生可为治疗老年痴呆、恶性肿瘤等药物的研发提供动物模型
【解析】选C。克隆猴的诞生说明了细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心,A正确;克隆猴的唾液腺细胞较口腔上皮细胞分泌旺盛,因此核仁较大,B正确;克隆猴体细胞的细胞核上的核孔不允许DNA进出,C错误;克隆猴的诞生能为治疗老年痴呆、恶性肿瘤等药物的研发提供动物模型,D正确。
【命题新情境】 一般人们会通过相貌来判断长相,我们最容易想到的是由一个精子和卵细胞结合形成一个受精卵,受精卵进行分裂成为两个胚胎,进而发育成为“同卵双胞胎”,基因相似度达99%以上,常常看上去一模一样。请回答下列问题:
【命题新角度】1.精子与卵细胞之间的识别与结合时,体现了细胞间可通过______________的方式进行信息交流,这与细胞膜上的______________(填名称)有关。细胞膜除上述功能之外,还有____________________________________功能。 2.“同卵双胞胎”相似度惊人体现了细胞核是__________________功能,同时与细胞核的结构密不可分,其中核孔是______________等大分子物质进出细胞核的通道,而小分子物质一般通过______________进出细胞核。 3.细胞膜和核膜的主要组成成分是______________,其功能却不同的直接原因是__________________________。
【解析】1.精子与卵细胞之间的识别与结合,体现了细胞间可通过细胞膜接触进行信息交流,这与细胞膜上的受体糖蛋白有关。细胞膜除上述功能之外,还具有将细胞与外界环境分隔开;控制物质的进出等功能,从而保障细胞内部环境的稳定。2.“同卵双胞胎”相似度惊人的原因体现了细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心,同时与细胞核的结构密不可分,其中核孔是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道,而小分子物质一般通过核膜进出细胞核。3.细胞膜和核膜的组成成分相似,主要是脂质和蛋白质,其行使功能却不同,原因是蛋白质的种类与数量不同。
答案:1.细胞膜接触 糖蛋白 将细胞与外界环境分隔开;控制物质的进出2.遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心 蛋白质、RNA 核膜3.脂质(磷脂)和蛋白质 蛋白质的种类与数量不同
【拓展视野】科学家发现了细胞膜新功能,它不仅能识别危险物,还可以传递信号 从地球生命发展史来看,植物作为食物链中的生产者几乎撑起了整个生物圈。它们是生物圈基石般的存在,如果缺失了它们,生态系统必然会崩溃。但植物也会像动物那样遭到病毒、病菌等病原体的攻击,因此为了保护自己,许多种类的植物在漫长的进化过程中发展出了独特的防御机制和清除机制。
细胞膜是如何将警报传到细胞内部的? 细胞膜作为细胞的坚实壁垒,它的表面存在许多可以识别危险异物的结构。更重要的是,细胞膜在识别出危险物质的时候,还需要将信号传到内部关键的细胞器,从而启动防御机制。细胞核是植物细胞内部控制遗传和生命活动的关键场所,因此罗莎团队意识到细胞膜和细胞核之间应该存在着某种联系,于是该团队对此展开研究。 最终研究人员将目标锁定在叶绿体这个细胞器上。实验人员发现,叶绿体在传递细胞膜的识别信号上扮演着十分重要的“中转”作用。他们发现有一些特殊的植物蛋白可以从细胞膜上获取信号,然后将信号传到叶绿体那里。
一般情况下,叶绿体和细胞核之间的信息传递方向是从细胞核传到叶绿体,因为细胞核会发出控制命令。而叶绿体接收到危险信号后,它会启动“逆行信号传递”的机制,将危险信号强行送到细胞核。细胞核成功识别之后,就会激活相应的抗病基因让它们表达,从而对病原体发起防御措施。 病原体如何“乔装”混入细胞内部?
然而罗莎团队还发现,有些病原体十分“狡猾”,它会通过一番“乔装打扮”混入细胞内,然后抑制危险信号的传递,这是怎么回事呢?研究人员发现,一些特殊的植物病原体拥有模仿传递危险信号的植物蛋白质的能力,使得它们附着在细胞膜上时会被细胞膜认为是该植物蛋白质,然后放它进入细胞内。一旦进入细胞后,它会一路冲向叶绿体,然后在叶绿体内部作怪,导致叶绿体无法成功地将危险信号传给细胞核。这一系列的操作使得细胞核无法发出抵御病原体的指令,从而让病原体获得了在细胞内存活和繁殖的机会。病原体的狡猾被认为是与植物细胞防御机制共同进化的结果,这就是所谓的“道高一尺,魔高一丈”。
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