2013届高考生物一轮复习讲义 1.2.1细胞膜与细胞核

用心 爱心 专心1 第二单元第二单元 细胞的基本结构和物质运输功能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Error 知识点二 细胞膜的组成成分 结构和功能 用心 爱心 专心2 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 用心 爱心 专心3 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 10 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 21 22 23 24 25 26 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 27 28 29 30 31 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 32 33 34 35 36 信息库 代谢和遗传 37 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 Error 用心 爱心 专心4 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 用心 爱心 专心5 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 C b 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 Error 1 细胞核的结构及其功能 名称特 点功 能 用心 爱心 专心6 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 分裂前期 螺旋变粗 分裂末期 解螺旋 变细变长 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 用心 爱心 专心7 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 用心 爱心 专心8 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 D DNA 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 用心 爱心 专心9 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 Error 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 用心 爱心 专心10 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 加柠檬酸钠后 离心或沉淀 加蒸馏水后 离心 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 用心 爱心 专心11 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 S 2 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 用心 爱心 专心12 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 S 2 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 B A 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 C ATP 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 C 3 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 B 4 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 用心 爱心 专心13 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