2021高三统考人教生物一轮（经典版）学案：必修1第2单元　第5讲　细胞膜和细胞核

第二单元  细胞的结构和物质的输入和输出

第5讲　细胞膜和细胞核

[考纲明细]　1.细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ)　2.细胞核的结构和功能(Ⅱ)

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1．人和其他哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多细胞器。(必修1 P40—实验)(√)

2．在发育成熟过程中，哺乳动物红细胞的核逐渐退化，并从细胞中排出。(必修1 P41—相关信息)(√)

3．癌细胞膜的成分发生改变，有的产生甲胎蛋白(AFP)，癌胚抗原(CEA)等物质。(必修1 P41—与生活的联系)(√)

4．高等植物细胞之间的胞间连丝是物质运输的通道，可进行信息交流。(必修1 P42—图3－2)(√)

5．科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。(必修1 P43—拓展题2)(√)

6．由于细胞有控制物质进出的作用，细胞内的核酸不会流失到细胞外，环境中一些对细胞有害的物质也不能进入细胞。(必修1 P42—正文)(×)

7．染色质可实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。(必修1 P53—图3－10)(×)

8．细胞核是遗传信息库，也是细胞代谢的主要场所。(必修1 P54—正文)(×)

9．以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，属于物理模型。(必修1 P54—模型建构)(√)

10．细胞无核，细胞生命活动不能进行，说明细胞核对于细胞的生命活动不可或缺。(必修1 P56—技能训练)(√)

(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

答案　B

解析　染色质存在于细胞核中，主要由DNA和蛋白质组成，A正确；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，B错误；细胞代谢和遗传的控制中心是细胞核，其通过DNA复制合成子代DNA的过程需要ATP提供能量，C、D正确。

知识自主梳理

一　细胞膜的结构与功能

1．细胞膜的制备

(1)原理：细胞渗透吸水涨破。

(2)材料：人或其他哺乳动物的成熟红细胞。

选材原因：①无细胞核和众多细胞器，易制得纯净的细胞膜。②无细胞壁，细胞易吸水涨破。

(3)方法：细胞内的物质是有一定浓度的，如果把细胞放在清水中，水会进入细胞，把细胞涨破，细胞内的物质流出来，这样就可以得到细胞膜了。

第二单元　细胞的结构和物质的输入和输出

2.细胞膜的成分和功能

(1)细胞膜的成分

①成分

②特点：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。

(2)细胞膜的功能

①将细胞与外界环境分隔开

细胞膜的存在使细胞成为一个相对独立的系统，为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境。

②控制物质进出细胞

③进行细胞间的信息交流

在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，而是相互协调的，这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流。

由以上方式可得出：细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构和功能有关。

3．生物膜的结构

(1)生物膜结构的探索历程

(2)生物膜的结构

①结构模型(流动镶嵌模型)

②基本内容

(3)结构特点：一定的流动性

①原因：膜结构中的磷脂双分子层和大多数蛋白质是可以运动的。

②影响因素：主要受温度影响，在适当的温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度超出一定范围，则导致膜的结构被破坏。

(4)功能特点：选择透过性

①表现：水分子、被选择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。

②原因：遗传性载体种类、数量选择性

4．细胞壁(植物细胞)

(1)存在部位：植物细胞的最外层，细胞膜外面。

(2)主要成分：纤维素和果胶。

(3)主要功能：对植物细胞起保护和支持作用。

二　细胞核的结构与功能

1．结构

3．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核控制。

(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。

三　模型建构

1．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描述。

2．类型：物理模型、概念模型、数学模型等。

(1)物理模型：以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。如：动植物细胞亚显微结构模式图。

(2)概念模型：用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系。如：用光合作用图解描述光合作用的主要反应过程等。

(3)数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。如数学方程式、关系式、曲线图、表格等。

有关红细胞的常考点

1．哺乳动物成熟的红细胞：

(1)由造血干细胞分裂分化而来，无细胞核、细胞器；高度分化，不能分裂，寿命很短；

(2)制备细胞膜的理想材料，不能用来提取DNA(不含DNA)；

(3)无氧呼吸产生乳酸(无线粒体)，协助扩散吸收葡萄糖；

(4)含有酶，但不能合成酶(无核糖体)；

(5)含血红蛋白(C、H、O、N、Fe)(核退化之前已经存在的)，不属于内环境成分；

(6)镰刀型细胞贫血症：基因突变导致血红蛋白结构改变，导致红细胞形态改变。

2．蛙的红细胞：无丝分裂，有细胞核，DNA在分裂时发生复制均分。

3．鸟类的红细胞：有细胞核和众多的细胞器。

1．不是所有信号分子的受体都在细胞膜上，有些小分子如脂溶性的信号分子(如性激素)的受体在细胞内部。

2．生命系统信息传递的三类主体

下列生理现象，能体现生物膜信息交流的画(√)，不能体现生物膜信息交流的画(×)。

1．蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离。(×)

2．抗原刺激引发记忆细胞增殖分化。(√)

3．胰岛素调节靶细胞对葡萄糖的摄取。(√)

4．传出神经细胞兴奋引起肌肉收缩。(√)

1．将人的肝细胞中的磷脂全部提取并铺成单层分子，其面积是肝细胞表面积的2倍吗？为什么？

提示　大大超过2倍，肝细胞具有多种具膜的细胞器。

2．通过细胞膜的结构模型如何区分细胞膜的内侧和外侧？

提示　依据糖蛋白的位置，在细胞膜的外侧分布有糖蛋白，而内侧没有。

细胞膜的流动性和选择透过性的关系

(1)区别：流动性是细胞膜结构方面的特性，选择透过性体现了细胞膜生理功能方面的特性。

(2)联系：细胞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。相反，如果细胞膜失去了选择透过性，细胞可能已经死亡了。　

1．核膜：(1)双层膜：外膜与内质网相连，且有核糖体附着；

(2)附着大量酶，利于多种化学反应的进行。

2．核孔是大分子物质出入细胞核的通道，如mRNA、蛋白质(解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶)可以通过，但DNA不能通过；而小分子物质出入细胞核一般是通过跨膜运输实现的，通过核膜不通过核孔。RNA和蛋白质出入细胞核穿过0层膜。核膜和核孔都具有选择透过性。

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，核孔数多，核仁较大。原核细胞无核仁，其核糖体形成与核仁无关。

4．凡是无核细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物和人的成熟红细胞、植物的筛管细胞等；人工去核的细胞一般也不能存活太久。

5．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，人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。

电镜下拍出的细胞亚显微结构的照片是真实的，不是物理模型。

考点题型突破

考点1 细胞膜的结构和功能

题型一 细胞膜的组成及结构

1．根据如图分析动物细胞，叙述错误的是(　　)

A．图中③④是细胞膜的基本支架

B．无机盐离子、尿素和酒精的运输可能与膜上的②⑤等载体有关

C．此图所示A面为膜外，B面为膜内

D．若将该细胞膜的磷脂层平展在空气—水界面上，则③与水面接触

答案　B

解析　磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，图中③④构成了细胞膜的磷脂双分子层，A正确；细胞膜的外表面分布有糖被，因此A面为膜外，B面为膜内，C正确；尿素和酒精进入细胞的方式属于自由扩散，不需要载体蛋白的协助，B错误；磷脂分子的头部是亲水的，所以若将磷脂层平展在空气—水界面上，则③与水面接触，D正确。

2．(2020·福建仙游一中期中)下列关于细胞膜成分和功能的叙述，正确的是(　　)

A．细胞膜的成分可以使用双缩脲试剂和苏丹Ⅲ进行鉴定

B．科研上常用染色法鉴定细胞死活，是因为细胞膜可以将细胞与外界环境分隔开

C．改变细胞膜上某种蛋白质的结构可能会影响细胞间的信息交流

D．细胞膜外侧的糖类只可与细胞膜上的蛋白质结合形成糖蛋白，具有保护和润滑作用

答案　C

解析　细胞膜主要成分是蛋白质和磷脂，可以用双缩脲试剂检测不能用苏丹Ⅲ检测，A错误；用染色法鉴定细胞死活，是因为细胞膜具有选择透过性，B错误；糖类还可以和脂质结合形成糖脂，D错误。

题型二 细胞膜的功能

3．(2017·全国卷Ⅰ)细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于(　　)

A．血液运输，突触传递

B．淋巴运输，突触传递

C．淋巴运输，胞间连丝传递

D．血液运输，细胞间直接接触

答案　D

解析　雌激素属于信号分子，由哺乳动物卵巢细胞分泌后通过血液运输到乳腺并作用于乳腺细胞，实现细胞间的信息交流；精子进入卵细胞前需要通过直接接触的方式进行信息交流。

4．(2019·陕西榆林一模)下列关于细胞的信息分子以及细胞间信息交流的叙述，正确的是(　　)

A．信息分子可直接参与靶器官和靶细胞内的多种生理过程

B．细胞间信息交流都需要依赖细胞膜上的糖蛋白才能实现

C．胰岛素、性激素可作为信息分子，其受体均在细胞膜上

D．器官移植时的异体排斥反应是细胞间信息交流的结果

答案　D

解析　信息分子起调节作用，并不直接参与靶器官和靶细胞内的生理过程，A错误；高等植物细胞间的信息交流可通过胞间连丝来实现的，不需要细胞膜上糖蛋白的参与，B错误；胰岛素、性激素可作为信息分子，其中胰岛素的受体在细胞膜上，而性激素的受体在细胞内，C错误。

5．(2018·天津高考)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(　　)

答案　B

解析　在神经调节中，位于突触后膜的受体能识别并结合神经递质，A正确；在激素调节中，位于靶细胞膜上且能识别并结合激素的膜蛋白为受体蛋白，B错误；在光合作用过程中，位于叶绿体类囊体膜上能催化ATP合成的膜蛋白为酶，C正确；癌细胞膜上的某些特殊蛋白质为抗原，能够被免疫系统识别，从而引起特异性免疫，D正确。

 4种常考的“膜蛋白”及其功能

(1)信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体蛋白——糖蛋白。

(2)膜载体蛋白：膜用于协助扩散和主动运输的载体蛋白。

(3)具催化作用的酶：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)。

(4)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等)。

题型三 与细胞膜有关的实验探究

6．下列有关“体验制备细胞膜的方法”实验操作的叙述中不正确的是(　　)

a．载玻片上滴红细胞稀释液→b.盖上盖玻片→c.观察→d.滴蒸馏水→e.观察

A．a步骤：红细胞要用生理盐水稀释制成稀释液

B．c步骤：观察到的是红细胞正常的形态

C．该实验不够科学，因为缺乏对照

D．d步骤：一侧滴蒸馏水，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引

答案　C

解析　红细胞需要使用生理盐水稀释，A正确；在显微镜下观察用生理盐水稀释的红细胞，可以看到红细胞正常的形态，B正确；实验过程中生理盐水和清水状态下的细胞可以形成对照，C错误；在盖玻片的一侧滴加蒸馏水，在另一侧用吸水纸吸引，使细胞浸润在清水中，D正确。

7．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

答案　B

解析　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；降低温度，膜的流动性降低，漂白区域荧光强度恢复到F2的时间延长，C正确；由于实验过程中一部分荧光消失，所以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。

考点2 细胞核的结构与功能

题型一 细胞核的结构与功能

1．如图为某种生物的细胞核及相关结构示意图，有关叙述正确的是(　　)

A．核孔是大分子物质进出细胞核的通道，不具有选择性

B．图示中有中心体，说明该生物为低等植物或动物

C．在衰老的细胞中，细胞核体积减小，染色质收缩

D．rRNA和蛋白质在核仁中合成

答案　B

解析　核孔具有选择透过性，如核孔不允许核内DNA通过，A错误；中心体存在于低等植物细胞或动物细胞中，B正确；在衰老的细胞中，细胞核体积增大，染色质收缩，C错误；核仁与rRNA的合成及核糖体的形成有关，蛋白质的合成在核糖体中进行，D错误。

2．细胞核结构模式如图所示，下列有关叙述不正确的是(　　)

A．①主要由DNA和蛋白质组成，在细胞分裂的不同时期呈现不同的状态

B．②是合成蛋白质的场所

C．③在细胞周期中发生周期性变化，其主要成分是磷脂和蛋白质

D．④是内质网，其上附有核糖体

答案　B

解析　由图可知，①是染色质，主要由蛋白质和DNA组成，与染色体是同种物质在细胞分裂不同时期呈现的两种不同状态，A正确；②是核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，蛋白质的合成场所是核糖体，B错误；③是核膜，在细胞周期中发生周期性变化(前期消失，末期重现)，构成核膜的主要成分是磷脂和蛋白质，C正确；图中④为内质网，其上附有核糖体，D正确。

题型二 细胞核功能的实验探究

3．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

答案　D

解析　通过图示可以看出，生物体形态结构的建成主要与细胞核有关，A错误；伞藻是单细胞生物，不会涉及细胞分化，B错误；细胞核是细胞代谢的控制中心，但该实验不能说明，C错误。

4．(2019·衡阳模拟)有人把变形虫的核取出，观察无核变形虫短期的一系列生理变化特点后，预测出a～d四个现象，并提出相应的推测理由①～④。请选出预测现象和推理均正确的一个组合(　　)

预测现象：a.失去核的变形虫，虽然停止伸出伪足，但几天后核将再生，能正常活动；

b．失去核的变形虫，细胞质功能逐渐衰退，几天内将死亡；

c．失去核的变形虫，虽然会反复进行数次无丝分裂，但结果还是死亡；

d．除去核以后，细胞质活动反而暂时提高，因此细胞分裂将更加旺盛。

推测理由：①核能抑制细胞的过度分裂；

②没有核的细胞也具备分裂的能力；

③如果没有核，就不能制造出合成众多蛋白质所必需的核酸；

④许多生物结构都有再生能力，核也能再生。

A．a与④  B．b与③ 

C．c与②  D．d与①

答案　B

解析　细胞核与细胞质的关系：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，细胞质为细胞核提供能量和营养物质等。失去核的变形虫由于不能制造出合成众多蛋白质所必需的核酸，细胞的生命活动不能正常进行，如不能摄取食物，对外界刺激也不再发生反应，因而生存几天后就会死亡。

细胞核和细胞质是相互依存、相互制约的，细胞只有保持完整性才能够正常地完成各项生命活动。举例分析如下：

(1)只有细胞核没有细胞质的细胞会很快死亡：原因是细胞核生命活动所需的物质和能量均由细胞质提供，细胞质还为细胞提供代谢场所，如精子即属此类。

(2)只有细胞质没有细胞核的细胞也只能短期生存：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，短期生存是因为细胞质中已形成的mRNA和蛋白质仍能发挥一定的作用，但一段时间后因缺少细胞核，不能控制细胞质中蛋白质的合成等生理活动，细胞死亡，如哺乳动物成熟红细胞即属此类。

方向真题体验

1．(2017·全国卷Ⅰ)下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是(　　)

A．细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测

B．检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色

C．若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色

D．斐林试剂是含有Cu2＋的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色

答案　B

解析　台盼蓝是细胞活性染料，常用于检测细胞膜的完整性与细胞的存活率，是组织和细胞培养中最常用的细胞活性鉴定染色剂，A正确；双缩脲试剂的作用原理是Cu2＋在碱性条件下与肽键发生反应生成紫色络合物，因为氨基酸中没有肽键，故不会与双缩脲试剂发生反应，B错误；染色体可被碱性染料染成深色，常用的碱性染料为龙胆紫溶液或醋酸洋红液，C正确；斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液，应现配现用，可溶性还原糖中含有的醛基或酮基具有弱还原性，在水浴加热的条件下可与氢氧化铜发生氧化还原反应，把Cu2＋还原成砖红色的Cu2O(氧化亚铜)沉淀，D正确。

2．(2017·江苏高考改编)下图为某细胞结构示意图。下列有关叙述正确的是(　　)

A．①②④属于生物膜系统

B．结构③能增大细胞膜的面积

C．⑤具有选择透过性，而⑥具有全透性

D．细胞膜不同部位的化学成分和功能都相同

答案　B

解析　①为内质网，②为细胞膜，属于生物膜系统，④为中心体，不具膜结构，不属于生物膜系统，A错误；结构③为细胞膜凸起，增大了细胞膜的面积，B正确；⑤为核膜，具有选择透过性，⑥为核孔，是大分子物质进出细胞核的通道，也具有选择透过性，C错误；细胞膜不同部位的功能不同，化学成分也会存在差异，例如题图中的②③处，D错误。

3．(2016·全国卷Ⅲ)下列有关细胞膜的叙述，正确的是(　　)

A．细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的

B．细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同

C．分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象

D．膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的

答案　C

解析　细胞膜两侧的离子浓度差主要是通过主动运输实现的，A错误；蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜、线粒体膜和核膜所含有的蛋白质种类不同，功能也不同，B错误；分泌蛋白分泌到细胞外涉及内质网和高尔基体参与的囊泡转运过程，以及囊泡与细胞膜的融合过程等，这些过程与膜脂的流动性有关，C正确；膜中的磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，不含胆固醇，D错误。

4．(2016·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(　　)

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

答案　B

解析　两种荧光染料标记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，说明蛋白质分子是可以运动的，进而说明细胞膜具有流动性。