【创新设计】高考生物一轮复习 教师用书 第二单元 第1讲 细胞膜与细胞核 新人教版必修1.doc

第二单元细胞的基本结构和物质运输功能最新考纲1细胞膜系统的结构和功能 2主要细胞器的结构和功能 3细胞核的结构和功能 4物质出入细胞的方式 实验：1观察线粒体和叶绿体2通过模拟实验探究膜的透性3观察植物细胞的质壁分离和复原考纲解读1细胞膜的成分特点及生物膜系统在结构和功能上的联系、应用2生物膜的结构特点和生理特性及相关实验验证3关注细胞膜在细胞间信息交流功能的方式及图像识别4各种细胞器的结构与功能相适应的特点及各种细胞器之间的分工合作5细胞核的结构与功能以及设计实验探究细胞核的功能6细胞吸水和失水的原理应用及实验探究设计7生物膜的特性在制药、人工肾等方面的应用第1讲细胞膜(系统的边界、流动镶嵌模型)与细胞核知识点一细胞膜的探索历程和制备细胞膜的探索历程时间实例(实验)结论(假说)19世纪末脂溶性物质更易通过细胞膜欧文顿认为膜是由_组成的20世纪初将膜分离提纯，并进行化学分析膜的主要成分是_1925年红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍细胞膜中的脂质分子_1959年电镜下细胞膜呈清晰的暗亮暗三层结构罗伯特森认为生物膜由蛋白质_蛋白质三层结构构成1970年人鼠细胞杂交实验细胞膜具有_1972年桑格和尼克森提出了生物膜的_细胞膜的制备制备方法知识点二细胞膜的组成成分、结构和功能想一想：细胞表面的糖被有何重要功能？知识点三细胞核的结构与功能思一思：mrna和蛋白质出入细胞核需要穿过几层膜结构？磷脂分子及其性质趣味实验与反思单层磷脂分子层水界面排列搅拌后形成脂质体反思铺在水面的单层磷脂分子为什么“头”朝下？形成脂质体时为什么尾对尾而不是头对头？1不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同，如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中含量很少或没有。2细胞在不同时期，细胞膜的成分及含量也会发生变化，如癌细胞的糖蛋白减少。闪记：细胞膜一模型两特点三功能流动镶嵌模型流动性、选择透过性分隔细胞与外界环境、控制物质进出、进行信息交流细胞核两中心、五结构代谢和遗传的控制中心核膜、核孔、核仁、核液、染色质学习笔记： 自我校对：脂质脂质和蛋白质排列为连续的两层脂质流动性流动镶嵌模型哺乳动物成熟的红细胞细胞核和众多的细胞器脂质和蛋白质磷脂蛋白质糖蛋白磷脂双分子层蛋白质具有一定的流动性蛋白质相对稳定进出细胞营养物质抗体、激素相对的具有选择透过性信息交流结构和功能化学物质细胞膜通道核膜主要由dna和蛋白质组成遗传信息的载体同样的物质在不同时期的两种存在状态某种rna核糖体核孔物质交换和信息交流遗传信息库代谢和遗传想一想：保护和润滑作用，如消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白；识别作用，如动物细胞表面的糖蛋白(又称受体蛋白)。思一思：通过核孔，不需穿过膜结构，故为0层。反思：水为极性分子，磷脂分子“头”朝下体现了“相似相溶原理”。搅拌后“脂质体”的形成更能体现“相似相溶原理”。,图解细胞膜的结构、功能及特性流动镶嵌模型(高考、教材渗透图示注意加深理解模型整体结构及各种组成成分的功能)1 细胞膜的成分提醒糖蛋白的位置只有一个细胞膜的外侧，细胞器膜和细胞膜内侧不存在，可用于确定膜内外位置。2功能分析3细胞膜的结构特点、功能特性及相互关系流动性和选择透过性的关系(1)区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。(2)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。流动性原理构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是运动的；选择透过性原理膜上载体蛋白的种类和数量。流动性的实例：细胞融合、变形虫变形、白细胞吞噬细菌(胞吞)、分泌蛋白的分泌(胞吐)、温度改变时膜的厚度改变、动物细胞吸水膨胀或失水皱缩等。整合归纳本考点命题特点是多采用实验综合分析形式或者与细胞的生物膜系统、代谢等知识综合起来命题，中等频度，选择题、简答题均可呈现，多为选择题。【典例1】(2009浙江理综，5)对某动物进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。上述实验不能说明的是()。a细胞膜具有流动性b荧光染料能与细胞膜组成成分结合c根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率d根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率解析细胞膜的主要成分是磷脂分子和蛋白质分子，通过某动物进行荧光标记实验说明细胞膜具有流动性、荧光染料能与细胞膜组成成分结合、根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率。答案c【训练1】(2012沈阳高三质检)下图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为物质的两种运输方式，下列叙述正确的是()。a细胞膜功能的复杂程度主要由决定b神经细胞膜上识别递质的是cb可表示肌细胞从组织液中吸收氧气d细胞膜的选择透过性与有关，与无关解析细胞膜的功能主要由膜蛋白决定；分析图形，为细胞膜的外侧，为细胞膜的内侧，肌细胞从组织液中吸收氧气，氧气只能从细胞膜外侧进入细胞膜内侧；细胞膜的选择透过性与都有关。答案b,细胞核的结构、功能及实验探究1 细胞核的结构及其功能名称特点功能核膜和核孔核膜是双层膜，外膜与内质网相连，且有核糖体附着在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建核膜是不连续的，其上有核孔核膜具有选择透过性化学反应的场所，核膜上有酶附着，利于多种化学反应的进行控制物质进出，小分子、离子通过核膜进出，大分子物质通过核孔进出核仁折光性强，易与其他结构区分在有丝分裂中周期性地消失和重现参与某种rna的合成及核糖体的形成染色质 易被碱性染料染成深色 主要由dna和蛋白质组成 与染色体的关系：染色质 染色体是遗传物质的主要载体提醒(1)核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。(2)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。(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)；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。2细胞核功能的实验探究实验内容实验过程实验结论实验分析两种美西螈细胞核移植美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核控制的该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞形成重组细胞进行培养作为对照横缢蝾螈受精卵蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的该实验既有相互对照，又有自身对照将变形虫切成两半变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的该实验既有相互对照，又有自身对照伞藻嫁接与核移植伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的作用，从而证明是细胞核控制伞藻“帽”的形状本考点2011年多个省份考查，仅江苏卷同年出现三次，应引起重视，命题多围绕核孔及原核细胞与真核细胞的区别进行考查，而核仁知识还未涉及需给予关注。【典例2】(2011江苏生物卷)核孔是具有选择性的核质交换通道，亲核蛋白需通过核孔进入细胞核发挥功能。右图为非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验，下列相关叙述正确的是()。a亲核蛋白进入细胞核由头部决定b亲核蛋白进入细胞核不需要载体c亲核蛋白进入细胞核需要消耗能量d亲核蛋白进入细胞核的方式与葡萄糖进入红细胞相同解析本题考查物质跨膜运输的方式，同时考查考生从图片中获取信息的能力。由图可知，单独的亲核蛋白尾部能进入细胞核而单独的亲核蛋白头部不能进入细胞核，可以看出亲核蛋白质进入细胞核是由尾部而不是头部决定，a说法错误；亲核蛋白进入细胞核需要核孔复合体(相当于载体)协助，是一个耗能过程，与葡萄糖进入红细胞的协助扩散不同，故b、d说法错误，c正确。答案c【训练2】(改编题)如下图，用动物受精卵做下列三个实验。以下实验不能说明的是()。a提取受精卵的核单独培养，不久就退化消失，说明缺少细胞质的细胞核不能生存b去掉核的细胞单独培养，不久也消失，说明缺少细胞核的细胞也不能存活太久c给去核的细胞重新移入细胞核，细胞不仅能正常生活而且能进行有丝分裂，说明细胞只有保持完整性才能进行正常的生命活动d实验说明，细胞核是系统的控制中心，细胞质是系统的代谢中心解析图中所做的三个实验是：单独培养离开细胞的细胞核细胞核消失；单独培养去核的细胞细胞消失；给去核的细胞以新的细胞核细胞能生存并且繁殖后代。实验、分别说明细胞核和细胞质不能单独生存，实验说明细胞保持完整性才能正常生存和繁殖。综合分析三个实验，可以说明细胞核和细胞质具有相互依存的关系，但不能说明细胞核和细胞质的具体功能，因此d错。答案d【训练3】大量事实表明，在蛋白质合成旺盛的细胞中，常有较大和较多的核仁。根据这一事实可以推测()。a细胞中的蛋白质主要由核仁合成b核仁可能与组成核糖体的必需物质的合成有关c无核仁的细胞往往不能合成蛋白质ddna的转录和翻译通常发生在核仁中解析根据题干提供的信息，蛋白质合成与核仁有关，但蛋白质的合成是在核糖体上。无核仁的细胞如原核细胞也进行蛋白质的合成。对原核细胞来说，转录和翻译分别是在拟核和核糖体上进行的，而真核细胞核基因的转录和翻译分别是在细胞核和核糖体上进行的。这样，只有b选项符合题意。答案b细胞膜的制备方法及成分鉴定一、“体验制备细胞膜的方法”的实验分析1实验原理、步骤及现象2实验注意问题(1)选哺乳动物成熟的红细胞作实验材料的原因动物细胞没有细胞壁；哺乳动物成熟的红细胞，没有细胞核和具膜结构的细胞器；红细胞数量多，材料易得。提醒一定不能选鸡、鱼等非哺乳动物的红细胞做实验材料，因为有细胞核和各种细胞器。(2)取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，目的是：使红细胞分散开，不易凝集成块。使红细胞暂时维持原有的形态。(3)操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。(4)滴蒸馏水时应缓慢，边滴加边用吸水纸吸引，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。(5)如果该实验过程不是在载物台上的载玻片上操作，而是在试管中进行，那要想获得较纯净的细胞膜，红细胞破裂后，还必须经过离心、过滤才能成功。本考点常结合跨膜运输、细胞膜成分综合考查，命题形式选择题、非选择题都出现过。【典例1】阅读下列材料后，回答问题。科学家在进行细胞膜化学成分分析时，采用哺乳动物或人的红细胞作为实验材料。将其特殊处理使细胞破裂发生溶血现象，一些物质溶出，再将溶出细胞外的物质洗掉，即可得到纯净的细胞膜(又称血影)。有的科学家将“血影”中的脂质提取出来，使其在空气和水界面上铺展成单分子层，所形成的薄膜面积是原来细胞整个表面积的2倍。(1)如何处理红细胞才能使其发生溶血现象？_。(2)红细胞溶血后，溶出细胞外的主要物质应该是_，红细胞具有_的功能。(3)“血影”的化学组成是_、_、_，其中的脂质主要是指_。(4)选取鸡的红细胞作实验材料验证细胞膜具有磷脂双分子层结构可以吗？为什么？_。(5)使用下列哪种物质处理会使细胞失去识别能力()。a核酸酶 b龙胆紫c糖水解酶 d双缩脲试剂答案(1)将其放入清水中吸水涨破(2)血红蛋白运输o2(3)脂质蛋白质糖类磷脂(4)不可以。无法提取到纯净的细胞膜。因为鸡的红细胞含细胞核和各种细胞器(5)c【训练1】(2011新课标全国卷)将人的红细胞放入4 蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是()。a红细胞膜具有水溶性b红细胞的液泡体积增大c蒸馏水大量进入红细胞d低温时红细胞膜流动性增大解析红细胞细胞膜的基本骨架为磷脂双分子层，故细胞膜不具有水溶性；与成熟的植物细胞不同，红细胞没有大的液泡；由于外界溶液的浓度小于细胞质溶液的浓度，红细胞在4 的蒸馏水中吸水涨破；低温时红细胞膜的流动性减小。答案c二、细胞膜成分的鉴定及功能验证(拓展实验)1探究思路获取细胞膜材料明确细胞膜的组成成分利用化学试剂和相关酶进行物质鉴定结合细胞融合和主动运输，推断细胞膜的结构和功能特点。2实验探究分析(1)研究细胞膜成分的最佳材料：哺乳动物成熟的红细胞，原因是这类细胞中没有其他的膜结构，只含有细胞膜一种膜结构。(2)动物细胞膜的制备方法：猪的新鲜血液红细胞红细胞的细胞膜(3)细胞膜中磷脂成分的鉴定：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。(4)细胞膜中蛋白质成分的鉴定：制备细胞膜样液，用双缩脲试剂鉴定；用蛋白酶处理细胞膜，细胞膜被破坏。(5)细胞膜中磷脂双分子层的鉴定：将膜结构中的磷脂分子提取出来，铺在水面上，测得磷脂占有面积，对比细胞膜的面积进行分析。(6)物质通过细胞膜方式的探究：自由扩散：物质进入细胞的速率随着该物质浓度的增大不断提高；主动运输：物质进入细胞的方式受氧气浓度、呼吸抑制剂等因素的影响。(7)细胞膜选择透过性的探究：利用有颜色的植物组织，放入清水中，然后，再用高温、强酸、强碱处理，观察实验前后清水的颜色变化。(8)温度影响物质的跨膜运输：测定不同的温度条件下，物质进入细胞速率的变化。本考点多以实验分析与评价形式出现，也可设计实验进行综合考查，选择题、简答题均可出现。【典例2】现有人的成熟红细胞、人的口腔上皮细胞、蛙的红细胞、鸡肝研磨液等生物材料及相关用具，请根据以上材料，完成下列实验设计并分析有关问题。(1)为获得纯净的细胞膜，应选取上述材料中的_做实验。选用该材料的原因是它_。(2)将选取的上述材料放入_中，由于_作用，一段时间后细胞将破裂。(3)科学家将膜结构中的磷脂分子提取出来，铺在水面上，测得磷脂占有面积为s，那么该细胞膜的表面积约为_。(4)通过有关方法，测得多种膜的化学成分，如下表。物质种类膜的类别蛋白质(%)脂质(%)主要是磷脂糖类(%)变形虫细胞膜54424小鼠肝细胞膜44524人红细胞膜49438线粒体内膜76240菠菜叶绿体片层膜70300上表数据显示，细胞膜与细胞器膜的化学物质组成上的共同点是_；主要区别是_。(5)有人发现，在一定温度条件下，细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面。当温度上升到一定程度时，细胞膜的磷脂分子有75%排列不整齐，细胞膜厚度变小，而膜的表面积扩大，膜对离子和分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是_。(6)生物膜具有控制物质进出的功能，请根据以下材料设计实验，验证膜的选择透过性。材料：红玫瑰、质量分数为15%的盐酸、蒸馏水、培养皿、量筒。实验步骤：_。_。_。解析(1)人成熟的红细胞不仅无细胞核，也无其他膜结构，因此，是获取纯净细胞膜的好材料。(2)人体细胞外液的渗透压相当于0.9%的生理盐水的渗透压，当红细胞放入蒸馏水中后，会因渗透作用吸水过多而破裂。(3)细胞膜的骨架是磷脂双分子层，因此，当磷脂分子层面积为s时，磷脂双分子层(细胞膜)面积为。(4)由题中表格可看出各种膜的主要组成成分相同，都是由蛋白质和脂质组成；分别比较每种成分在不同膜中的含量，可得出细胞膜与细胞器膜组成的主要区别。(5)磷脂分子由整齐的排列变得不整齐，导致细胞膜厚度改变，推测是细胞膜的骨架磷脂分子运动造成的。因细胞膜具有一定的流动性，细胞膜的厚度才会改变。(6)活细胞的细胞膜具有选择透过性，细胞液中的色素不会从细胞中渗出；当细胞死亡时，细胞膜失去选择透过性，色素才会从细胞中渗出。由题干信息可知，杀死细胞的方法是用15%的盐酸处理。答案(1)人的成熟红细胞除细胞膜外无其他膜结构(2)蒸馏水(清水)渗透(3)(4)主要由蛋白质和脂质组成细胞器膜蛋白质含量较高，脂质含量较低(蛋白质和脂质的比例不同；或细胞膜都含糖，而细胞器膜不含糖)(5)构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的，细胞膜具有一定的流动性(6)实验步骤：取适量的玫瑰花瓣叶片，均分为两部分，分别加入培养皿中，编号为a、ba组加入适量的蒸馏水，b组加入等量的质量分数为15%的盐酸观察a、b两组花瓣的颜色变化，溶液的颜色变化【训练2】(2008山东理综，1)从细胞膜上提取了某种成分，用非酶法处理后，加入双缩脲试剂出现紫色；若加入斐林或班氏试剂并加热，出现砖红色。该成分是()。a糖脂 b磷脂c糖蛋白 d脂蛋白解析蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，还原糖与斐林试剂在加热情况下出现砖红色；细胞膜由蛋白质、脂质、糖类组成；细胞膜上的糖以糖蛋白和糖脂的形式存在。答案c,细胞膜的相关知识考查1判断正误(1)(2011四川卷a)植物原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性()。(2)(2011四川卷d)生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新()。(3)(2011山东卷d)真核生物细胞具有细胞膜系统(生物膜系统)，有利于细胞代谢有序进行()。解析(1)原生质体融合依据的原理是细胞膜的流动性。(2)细胞膜、内质网膜、高尔基体膜之间可通过具膜小泡的转移实现成分的更新。(3)真核细胞的生物膜系统(包括细胞膜、细胞器膜、核膜)，把各种细胞器分隔开有利于细胞代谢有序进行。答案(1)(2)(3)2(2011海南卷) 关于动物细胞膜的叙述，错误的是()。a细胞膜含有糖脂和糖蛋白b细胞融合与细胞膜的流动性有关catp为co2分子通过细胞膜提供能量d细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的解析co2分子通过细胞膜的方式是自由扩散，不需要消耗能量。答案 c3(2009海南生物，2)能使植物细胞壁和细胞膜结构均破坏的一组酶是()。a淀粉酶、纤维素酶、溶菌酶b纤维素酶、果胶酶、蛋白酶c果胶酶、溶菌酶、纤维素酶d磷脂酶、淀粉酶、蛋白酶解析植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶(能被纤维素酶和果胶酶破坏)，植物细胞膜的主要成分是磷脂分子和蛋白质分子(能被蛋白酶破坏)。答案b4(2007江苏生物，35)细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工，又有紧密的联系。结合下面关于溶酶体(一类含多种水解酶、具有单层膜的囊状细胞器)发生过程和“消化”功能的示意图，分析回答下列问题。(1)b是刚形成的溶酶体，它起源于细胞器a；e是由膜包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断：a是_，c是_，d是_。(2)f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有_特点。(3)细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是_等。(4)细胞器膜、_和_等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用价值，如可以模拟生物膜的_功能对海水进行淡化处理。解析(1)根据各种细胞的形态结构特征可以看出，a为高尔基体、c为内质网、d为线粒体。(2)两种膜的相互融合说明生物膜具有一定的流动性。(3)所有生物膜都是以磷脂双分子层为基本骨架，其上镶嵌和贯穿着蛋白质，故主要成分为磷脂和蛋白质。(4)各种细胞器膜、细胞膜、核膜等共同构成细胞的生物膜系统，生物膜的选择透过功能在生产实践中具有广泛的应用价值。 答案(1)高尔基体内质网线粒体(2)流动性(3)蛋白质和磷脂(4)细胞膜核膜选择透过,细胞核相关知识考查5.判断正误(1)(2011北京卷a)叶绿体合成的atp通过核孔进入细胞核()。(2)(2011江苏生物卷d)在普通光学显微镜下紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中细胞核清晰可见()。(3)(2011重庆卷a)氨基酸、葡萄糖和核苷酸分子均可通过核膜()。(4)(2011江苏生物卷a)在细胞核内rna能够传递和表达遗传信息()。(5)(2010江苏卷c)核孔是生物大分子可以选择性进出的通道()。(6)(2010全国新课标b)蓝藻细胞具有细胞核，且dna分子呈环状()。(7)(2010全国新课标a)病毒是一类具有细胞结构的生物()。(8)(2007山东理综a)高倍镜下可观察到结核杆菌的遗传物质分布于细胞核内()。解析(1)叶绿体合成的atp用于暗反