细胞膜-系统的边界·细胞核-系统的控制中心 课件

第1、3节细胞膜——系统的边界·细胞核——系统的控制中心

一、细胞膜的成分和功能1.细胞膜的制备(1)实验原理：细胞_________获得细胞膜。(2)材料：人或其他哺乳动物的___________。(3)选材原因：①无_______和众多_______，易制得纯净的细胞膜。②无_______，细胞易吸水涨破。吸水涨破离心成熟红细胞细胞核细胞器细胞壁2.细胞膜的成分细胞膜____(约50%)____(主要)胆固醇(动物细胞膜具有)______(约40%)：与细胞膜功能密切相关糖类(约2%～10%)脂质磷脂蛋白质3.细胞膜的功能(1)将细胞与_________分隔开，保障细胞内部环境的相对稳定。(2)控制物质_________。(3)进行细胞间的信息交流①通过_________传递信息。②通过______直接接触传递信息。③通过_________传递信息。外界环境进出细胞化学物质细胞膜细胞通道【点拨】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。

二、细胞核的结构和功能1.细胞核的结构(1)填写图中结构名称：a._____，b.______，c._____。(2)写出图中结构的相应功能：①b功能：是____的主要载体。②c功能：与某种____的合成以及_____________有关。③d功能：实现核质之间频繁的_________和_________。核膜染色质核仁DNARNA核糖体的形成物质交换信息交流2.细胞核的功能(1)是___________，是遗传物质储存和复制的主要场所。(2)是_______________的控制中心。【点拨】DNA的主要载体是染色体，除此之外，线粒体和叶绿体中也含有少量的DNA。

遗传信息库细胞代谢和遗传【思维判断】1.人的成熟红细胞中没有细胞核和众多细胞器，可用作提取细胞膜的材料。()【分析】人和哺乳动物的成熟红细胞中没有细胞核和众多细胞器，可用作提取细胞膜的材料。2.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量相对较多。()【分析】细胞膜功能的复杂程度取决于其上蛋白质的种类和数量。√√3.染色质和染色体是不同物质在同一时期的两种形态。()【分析】染色质和染色体是同种物质在不同时期的两种形态。4.将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核取出来，移植到白色美西螈去核卵细胞中，最终发育形成白色美西螈。()【分析】生物的颜色性状主要是由细胞核决定的，因此黑色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到白色美西螈去核卵细胞中，最终发育形成黑色美西螈。

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细胞膜的成分和功能1.细胞膜的成分2.细胞膜的功能方式细胞膜(功能）控制物质进出细胞进行细胞间的信息交流将细胞与外界环境分隔开主动运输被动运输胞吞、胞吐化学物质，如激素、神经递质等直接接触，如精子与卵细胞的相互识别细胞通道，如胞间连丝类型保障细胞内部环境的相对稳定意义【高考警示钟】1.不同细胞膜的成分种类相同，即都含有脂质、蛋白质和少量的糖类，但每种成分的含量却不同。2.细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特点是具有选择透过性。功能特点是由结构特点决定的，如果细胞膜失去了流动性，也就失去了选择透过性。【典例训练1】在萝卜的紫色块根细胞内，液泡中含有紫红色的花青素。将块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化。若进行加温，随着水温的升高，水的颜色逐渐变紫。其主要原因是()A.细胞壁在加温过程中受到破坏B.水温升高，花青素的溶解度加大C.加温使细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的作用D.加温使水中的化学物质发生了反应【解题指南】1.考查实质：本题通过水温改变，考查细胞膜和液泡膜的功能变化。2.知识储备：(1)花青素等有色物质存在的部位；(2)影响膜功能的条件，如温度。3.解题关键：通过前后对比实验，分析出当温度改变时对细胞膜的影响。【解析】选C。结合题干分析，当温度升高时，细胞膜、液泡膜等功能发生改变，控制物质进出细胞的功能丧失。【互动探究】(1)若将题干中的清水改为一定量的盐酸，现象是否相同？提示：相同。分析：加盐酸也能改变细胞膜的功能，使花青素迅速从液泡进入外界溶液。(2)若将萝卜块根细胞放入浓度较低的蔗糖溶液中，蔗糖分子能否进入液泡？提示：不能。分析：蔗糖分子相对较大，且萝卜块根细胞不对蔗糖分子进行选择性吸收，所以蔗糖分子不能进入液泡。【变式备选】据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均，是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂进入皮肤，可以和黑色素细胞膜的受体结合，使内皮素失去作用，这为美容研究机构带来了福音。分析上述材料体现了细胞膜的哪项功能()A.细胞膜中磷脂含量越高，功能越复杂B.细胞膜作为系统的边界，严格控制物质进出细胞C.细胞膜具有信息交流的功能D.细胞膜的组成成分主要为磷脂和蛋白质【解析】选C。由题干信息可知，内皮素拮抗剂和黑色素细胞膜受体结合，使内皮素失去作用。故体现了细胞膜的信息交流功能。细胞核成分和功能名称特点功能核膜和核孔核仁①核膜是双层膜，外膜与内质网相连，且有核糖体附着②在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建③核膜具有选择透过性①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②选择性地控制物质出入细胞核,其中大分子物质通过核孔出入细胞①折光性强，易与其他结构区分②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名称特点功能染色质是遗传物质的主要载体①易被碱性染料染成深色②主要由DNA和蛋白质组成③与染色体的关系：染色质染色体【高考警示钟】1.核孔虽然可以允许大分子物质通过，但仍然是具有选择性的，如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质。2.核仁不是遗传物质的储存场所。细胞核中的遗传物质分布在染色体(染色质)上。3.染色体和染色质只是形态不同而已，成分完全相同。【典例训练2】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。如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的方式相同【解题指南】1.考查实质：本题考查核孔的功能，意在考查学生的识图分析能力和提取信息的能力。2.解题思路：对比放射性头部与尾部对实验结果的影响，得出相应的结论，并采用逐一排除法解题。【解析】选C。A错：第一组为对照组，注入的物质既有亲核蛋白的头部也有尾部，被注入细胞的细胞核中有放射性。第二组只注入了亲核蛋白的放射性尾部，结果与对照组相同，第三组只注入了亲核蛋白的放射性头部，结果是细胞核中无放射性，由此可知，亲核蛋白进入细胞核是由尾部决定的。B错：由题意可知，细胞核吸收物质仍具有选择性，体现物质运输选择性的是不同物质运输的载体不同。C正确，D错误：大分子物质的运输根据细胞的需要进行，且需要能量。而葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散，不消耗能量，故亲核蛋白进入细胞核的方式与其不同。【变式训练】如图是细胞核的结构模式图，下列关于各结构及功能的叙述正确的是()A.①属于生物膜系统，把核内物质与细胞质分开B.②是所有生物遗传物质的载体C.③与蛋白质的合成以及核糖体的形成有关D.④有利于DNA和mRNA从细胞核进入细胞质，实现核质之间的物质交换和信息交流【解析】选A。①是核膜，属于生物膜；②是染色质，由DNA和蛋白质组成，是真核生物遗传物质(DNA)的主要载体；③是核仁，与某些RNA的合成以及核糖体的形成有关；④是核孔，有利于mRNA等大分子物质从细胞核进入细胞质，实现核质之间的物质交换和信息交流。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的卵细胞中,对形成的重组细胞进行培养作为对照美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的黑色美西螈胚胎细胞白色美西螈卵细胞黑色美西螈重组细胞核移植发育实验内容实验过程实验结论实验分析横缢蝾螈受精卵正常胚胎分裂不分裂无核一半有核一半正常胚胎分裂受精卵横缢发育细胞核挤入发育既有相互对照，又有自身对照蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的实验内容实验过程实验结论实验分析变形虫切割实验变形虫切割有核一半无核一半不能摄食，不生长、不分裂，对刺激不反应生长、分裂、摄食、对刺激有反应去核生命活动丧失核移植生命活动恢复既有相互对照，又有自身对照变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的实验内容实验过程实验结论实验分析伞藻嫁接与核移植①②伞形帽伞柄细胞核假根菊花形帽伞柄细胞核假根伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的影响，从而证明实验结论伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的【技巧点拨台】正确分析生物实验的一般方法(1)关注实验课题。仔细阅读题干，分析实验课题，并善于与高中生物的基本原理、方法挂钩，结合“验证性实验”和“探究性实验”分析方法，完成对实验结果的分析与评价，如本题中伞藻嫁接与核移植有关。(2)关注实验目的。从实验目的入手，理解不同实验设立要点，多角度分析，得出生物实验的结论，如本题中横缢蝾螈受精卵的实验。(3)关注实验过程。实验过程中分析实验组与对照组，从实验变量入手，分析出不同变量产生不同结果，从而得出实验结论，如本题中变形虫切割实验。如图，科学家对单细胞伞藻进行幼体嫁接，将甲种伞藻的伞柄嫁接到乙种伞藻的假根上，长出了伞帽。下列有关评价合理的是()A.该实验证明了细胞核是遗传的控制中心B.该实验证明了细胞核是代谢的调控中心C.欲证明细胞核的功能，需同时进行对照实验D.第一次长出的伞帽与乙的伞帽特征完全相同【解题指南】1.知识储备：(1)细胞核的功能；(2)生物体形态结构建立与细胞核的关系；(3)实验设计的一般方法。2.题眼：题干中长出的伞帽到底是同甲还是同乙，没有明确交代，可借此展开分析。3.解题关键：不能将己有的知识加入到探究实验中，即根据细胞核是遗传的控制中心，首先推断出伞帽同乙，然后利用该点来解题。

【解析】选C。细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，但要通过实验证明细胞核决定伞帽的特征，需要同时进行对照实验，以增强实验的说服力；因假根中除细胞核外还有其他物质或结构，故该实验不能证明细胞核是遗传的控制中心或代谢的调控中心，故A、B错；因性状的表达除受细胞核中的遗传物质控制外，还受细胞质中遗传物质及原有的遗传物质控制合成的物质和外界环境因素的影响，故D错。【互动探究】(1)欲利用伞藻嫁接实验证明细胞核的功能，该如何设置对照实验？提示：将乙的伞柄嫁接到甲的假根上，观察长出的伞帽形状。(2)要使题干中嫁接后长出的伞帽特征与乙的伞帽完全相同，该如何处理？提示：将第一次长出的伞帽切去，待长出新的伞帽。【变式备选】科学家用显微技术除去变形虫的细胞核，其新陈代谢减弱，运动停止；重新植入细胞核后，发现其生命活动又能恢复。这说明了细胞核是()A.细胞代谢的主要场所B.遗传物质的储存和复制场所C.细胞遗传特性的控制中心D.细胞生命活动的控制中心【解析】选D。由题干可知，本题强调去除变形虫的细胞核后，新陈代谢减弱，生命活动停止，从而得出细胞核是细胞生命活动的控制中心。A项是错误的，细胞核是细胞代谢的控制中心不是代谢的主要场所；B、C项题干中没有涉及。

预测实验结果与结论的方法

——核质分离实验【案例】生物学家研究发现，癌细胞的无限增殖受某调控基因的控制，该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖。为探究该调控基因是存在于细胞质内还是细胞核内，科研人员做了以下实验设计。请根据以上思路，继续完成下列实验设计方案：(1)实验方案(实验提示：癌细胞能连续培养，但细胞形态发生明显改变。如何观察细胞形态不作实验设计要求)：①用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏使之分散成单个细胞；②分别使单个癌细胞和单个肝细胞的核、质分离；③__________________________________________________________________________________________________________；④取2个培养瓶分别编号甲、乙，各加入等量的培养液；⑤__________________________________________________________________________________________________________；⑥分别观察甲、乙两个培养瓶中的子细胞形态是否产生癌变特征。(2)预测实验结果及结论：①__________________________________________________________________________________________________________；②__________________________________________________________________________________________________________；③___________________________________________________________________________________________________________。【命题人透析】(1)确定“探究调控基因存在于细胞质内还是细胞核内”的方法：①从遗传学的角度可采用正反交的实验方法；②从细胞学的角度，可采取细胞核移植构建重组细胞的方法。据题中图解及实验方案①②给予的信息可以确定，只能选用细胞核移植构建重组细胞法进行实验探究。(2)不同类型实验预测实验结果与结论的方法：①探究性实验：探究性实验的预测实验结果不惟一，大多有三种可能：变量促进结果，变量抑制结果，变量与结果无关。预测实验结果与结论时的表述方式为“若……(注：接预测的实验现象)，则说明……(注：接预测的实验结论)”。②验证性实验：验证性实验的实验结果是惟一的，即实验原理所描述的结果，预测实验结果与结论时的表述方式为“A组……(注：接实验现象)，B组……(注：接实验现象)，证明……(注：接实验验证的结论)”。③探究性实验中也可能会出现“预测最可能的结果”的问题，此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。【标准答案】(1)③取癌细胞核和肝细胞质形成重组细胞甲，取癌细胞质和肝细胞核形成重组细胞乙⑤分别取等量重组细胞甲和重组细胞乙，依次加入甲、乙两个培养瓶中，进行细胞培养(2)①若甲瓶中重组细胞甲分裂产生的细胞产生癌变，而乙组无癌变特征，则调控基因存在于细胞核中②若乙瓶中重组细胞乙分裂产生的细胞产生癌变，而甲组无癌变特征，则调控基因存在于细胞质中③若甲、乙两瓶中重组细胞甲和重组细胞乙分裂产生的细胞均具有癌变特征，则调控基因同时存在于细胞核和细胞质中(其他答案合理亦可)【阅卷人点评】得分要点(1)③体现“癌细胞核和肝细胞质”、“癌细胞质和肝细胞核”。⑤必须体现“等量重组细胞甲、乙单独培养”。(2)必须体现“是否有癌变特征”，而不能比较“细胞数目多少”或“分裂能力强弱”。失分案例(1)③错答成“取癌细胞核、癌细胞质单独培养，观察细胞能否无限增殖”。⑤错答成“取重组细胞甲和重组细胞乙，加入甲、乙两个培养瓶中，进行细胞培养”。(2)①错答成“若甲瓶中的细胞能无限增殖，则调控基因存在于细胞核中”。②错答成“若乙瓶中的细胞能无限增殖，则调控基因存在于细胞质中”。③错答成“若甲、乙两瓶中的细胞数目相等，则调控基因同时存在于细胞核和细胞质中”。1.最可能构成细胞膜的一组元素是()A.C、H、OB.C、H、O、NC.C、H、O、PD.C、H、O、N、P【解析】选D。细胞膜的组成成分是脂质、蛋白质和少量的糖类，而且脂质中主要是磷脂，因此含有的元素为C、H、O、N、P。2.(2011·上海高考)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】选C。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。因此只有C项是正确的。3.下列各项，不属于细胞膜上蛋白质主要功能的是()A.生物催化剂B.细胞标志物C.提供能量D.控制物质出入【解析】选C。蛋白质是细胞膜的结构成分，一般不作为能源物质，故选C项。4.在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低重金属离子对水的污染。这是试图模拟细胞膜的()A.将细胞与外界环境分隔开的功能B.控制物质进出细胞的功能C.进行细胞间信息交流的功能D.具有免疫作用的功能【解析】选B。结合题意分析，这种膜结构有选择地将重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低重金属离子对水的污染，这是模拟了细胞膜控制物质进出细胞的功能。5.(双选)下列各项中，没有直接涉及细胞间信息交流的是()A.精子与卵细胞的结合B.兴奋在神经元之间传递C.线粒体内有氧呼吸供能D.核糖体上合成分泌蛋白【解析】选C、D。精子与卵细胞的结合首先要进行识别，而兴奋在神经元之间的传递是通过神经递质的释放及其与突触后膜上特异性受体的结合来实现细胞间的信息传递的；线粒体内有机物氧化分解供能是细胞内的生命活动，不直接涉及细胞间信息交流；核糖体上合成分泌蛋白是蛋白质的合成过程，不涉及细胞间的信息交流。6.为了研究细胞核的作用，一位生物学家研究了100个细胞，他把每个细胞都分成含有细胞核和不含细胞核两个部分，然后把这些细胞放在同样的条件下培养，结果如下：时间/天细胞无核部分的存活个数细胞有核部分的存活个数181792627832077407450676065(1)此实验说明细胞核的功能是__________________________。(2)经研究证明，有核部分在30天内仍有21%～35%的细胞死亡率，其原因是：①___________________________________________________；②___________________________________________________。(3)培养一天后的结果，是否能说明在第一天中无核部分的生活力比有核部分的生活力强？为什么会出现这样的结果？(4)细胞核的作用既然如此重要，那么你能针对人的成熟红细胞没有细胞核提供一种合理的解释吗？【解析】(1)细胞生活的本质是代谢，无细胞核的细胞死亡速度大于有核细胞的死亡速度，说明了细胞核能控制细胞的代谢。(2)分析实验结果偏差的原因，可以从实验操作致使部分细胞死亡和细胞自然衰老凋亡等过程进行分析。(3)题干中这种观点是不成立的，无核部分生命力是不可能高于有核部分的，这是实验统计错误。(4)开放性试题，合理即可。可从弃核后存留的空间大，有利于氧