第05讲 细胞膜和细胞核（讲义）（原卷版）-2025年高考生物一轮复习

11/11第05讲细胞膜和细胞核目录TOC\o"1-3"\h\u01考情透视·目标导航 102知识导图·思维领航 203考点突破·考法探究 3考点一细胞膜的结构和功能 3知识点1细胞膜的功能教材中生命系统信息传递的三类主体【拓展延伸】 3知识点2对细胞膜成分、结构的探索 6知识点3流动镶嵌模型的基本内容 8考向1结合细胞膜的结构和功能，考查生命观念 10考点二细胞核的结构和功能 11知识点1细胞核的功能及其实验探究 11知识点2细胞核的结构 13知识点3教材中与模型构建有关的知识（常考点） 14考向1结合细胞核的结构和功能，考查生命观念 15考向2围绕细胞核功能的实验，考查科学探究 1504真题练习·命题洞见（含2024年高考真题） 1605长句分析·规范作答 18一、教材知识链接 18二、教材深挖拓展 18三、长句规范作答 18考点要求考题统计考情分析细胞膜和细胞核考点一：细胞膜的结构和功能（3年7次，全国卷3年2次）（2023·海南）细胞膜和细胞器的成分和功能（2023·山东）细胞膜的结构（2022·河北）细胞膜的组成成分（2022·浙江）膜蛋白的种类和功能（2022·浙江）流动镶嵌模型（2021·江苏）流动镶嵌模型题型：选择题内容：①常结合课本内其他科学史综合考查②常结合生物膜系统相关知识综合考查③常与细胞器相关知识综合考查细胞的结构基础④常细胞核的功能，细胞器等综合考查考点二：细胞核的结构和功能（3年2次，全国卷3年1次）（2023·江苏）细胞核的结构和功能（2023·山东）细胞核的结构（2022·浙江）细胞核的结构和功能（2022·广东）核孔（2022·海南）细胞核结构与功能（2022·浙江）细胞核结构与功能课标要求(1)概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流。(2)阐明遗传信息主要储存在细胞核中。新旧教材对比增：①确定细胞膜中脂质成分实验；②提出细胞膜成分中还含有少量胆固醇；③明确提出磷脂双分子层和蛋白质的作用。改：①体验制备细胞膜的方法；②癌细胞膜成分变化的验血报告单。删：细胞膜的结构与功能和流动镶嵌模型内容进行了重新整合。考点一细胞膜的结构和功能知识点1细胞膜的功能教材中生命系统信息传递的三类主体【拓展延伸】1.细胞膜：也称质膜，是细胞的边界（1）植物细胞的细胞壁：①主要成分：纤维素和果胶②合成场所：主要高尔基体③去除方法：酶解法④功能：支持和保护⑤特性：全透性注意：细胞壁不是植物细胞“系统的边界”【拓展延伸】细胞壁相关知识总结（常考点）(1)不同生物细胞壁的主要成分不同，植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，而真菌细胞壁的主要成分是几丁质。溶菌酶可以水解肽聚糖而不能水解几丁质，所以溶菌酶能杀死细菌，却对真菌基本没作用。(2)酶解法除植物细胞壁（所用酶为纤维素酶和果胶酶）后的结构为原生质体。P选三37(3)从细胞壁的功能上理解，由于细胞壁是全透性的，对物质没有选择性，故细胞壁不是系统的边界，细胞膜才是系统的边界。P必一63(4)主要形成时期及过程：形成于有丝分裂末期，细胞板向四周扩展形成新的细胞壁。P必1132.细胞膜的功能：（1）将细胞与外界环境分隔开：保障了细胞内部环境的相对稳定。（2）控制物质进出：方式有被动运输、主动运输、胞吞和胞吐。注意：鉴定细胞是否死亡方法①台盼蓝染色（也称染色排除法），蓝色的是死细胞②植物细胞：观察是否发生质壁分离及复原（3）进行细胞间的信息交流：细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构和功能有关。①化学信号传递：细胞分泌的化学物质（如激素），随血液到达全身各处，与靶细胞膜上的特异性受体结合，将信息传递给靶细胞。（★例：激素、神经递质）②接触传递：相邻细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递到另一个细胞。（★例：精卵结合，靶细胞与细胞毒性T细胞接触）③通道传递：携带信息的物质通过通道进入另一个细胞（不需要细胞膜上的受体）。（★例：高等植物细胞的胞间连丝。）【教材隐性知识】源于必修1P41“图3-2”：细胞间的三种信息交流方式，据图分析回答：(1)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于图中的哪种方式？提示：分别属于图C、图A、图B。(2)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构吗？并说明理由。提示：不是，如高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流时不需要细胞膜上的受体。(3)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？请举例说明。提示：有些受体位于细胞膜上，而有些受体位于细胞质内或细胞核内，如甲状腺激素受体位于细胞核中。①蛋白质类激素（生长激素，胰岛素，肾上腺素，抗利尿激素，多种促激素释放激素，促激素等）不容易穿过细胞膜，其受体在靶细胞的细胞膜上，受体负责把细胞外信号转化为细胞内信号，从而改变细胞的代谢情况。②甲状腺激素和固醇类激素（性激素）很容易穿过细胞膜，其信号受体在细胞质或细胞核中。激素和受体结合后，连接到DNA上，调控基因的转录，控制相关蛋白质的合成（例如某些酶）。【拓展延伸】教材中生命系统信息传递的三类主体（常考点）（1）胞内：①遗传信息：DNA、RNA。②第二信使：cAMP、cGMP。③第三信使：核内外信号转导的物质。（2）生态系统①化学信息：有机酸、生物碱、性外激素等。②物理信息：光、声、电、磁、温度、湿度等。③行为信息：动物特定的行为动作。（3）胞间①信号分子：激素、神经递质等。②直接接触：精、卵细胞识别等。③胞间连丝：存在于植物细胞间。总结归纳如图：知识点2对细胞膜成分、结构的探索1.细胞膜成分探索：(1)1895年，欧文顿对植物细胞的通透性进行上万次的实验①现象：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜。②结论：推测细胞膜是由脂质组成的。(2)20世纪初，科学家利用哺乳动物的红细胞分离出细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。(3)1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔提取红细胞脂质平铺，将其在空气—水界面上铺展成单分子层。①现象：其面积是红细胞表面积的2倍。②结论：推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。(4)1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。①现象：发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。②结论：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。【教材隐性知识】1.源于必修1P42：磷脂是一种由甘油、脂肪酸、磷酸等组成的分子，磷酸“头部”是亲水的，两个脂肪酸一端为疏水的“尾”部。提示：磷脂的疏水尾部决定了水溶性极性分子或离子难以通过——屏障作用。2.如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布?提示：如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂的头部将与水接触，尾部与苯接触，磷脂分子分布成单层。2.细胞膜成分总结：（1）蛋白质（约占40%）功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。（2）脂质（约占50%）主要是磷脂，动物细胞有胆固醇。（3）糖类（约占2%-10%）形成糖蛋白、糖脂后与识别等有关。注意：糖蛋白是判断细胞膜内、外侧的依据。细胞膜的成分是一成不变的吗？注意：不是，如癌变的细胞，细胞膜表面糖蛋白减少，甲胎蛋白和癌胚抗原增加。3.细胞膜结构探索：(1)20世纪40年代：有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。(2)1959年：罗伯特森实验：→电镜下细胞膜呈暗-亮-暗三层结构→提出假说：生物膜是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，他把细胞膜描述为静态的统一结构。(3)20世纪60年代：人们对这一模型的异议增加了，不少科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑。膜静态模型不能解释下列现象：细胞的生长、分裂、变形虫的变形运动等现象都是难以实现的。把生物膜描述为静态的结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。(4)人—鼠细胞融合实验：实验方法：荧光标记法1970年，弗雷和埃迪登(Frye和Edidin）等科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。诱导细胞融合的方法：聚乙二醇、电融合法和灭活的病毒诱导法等(5)1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型：↓提出了流动镶嵌模型源于必修1P44“科学方法”：细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。知识点3流动镶嵌模型的基本内容1.流动镶嵌模型的基本内容：（1）组成成分：①磷脂：脂双层为基本骨架（内部疏水，屏障）。②蛋白质：镶嵌、嵌入、贯穿于脂双层中（大多数蛋白质是可以运动的）。【注意】膜蛋白与磷脂分子一样，有水溶性部分和脂溶性部分③糖类（少）：分布于细胞表面（由信息传递等功能）。（2）结构特点：流动性（影响因素是温度:一定范围内，温度升高，膜流动性加快）（3）功能特点：选择透过性（影响因素是：①内因是生物膜(如细胞膜)上载体的种类和数量；②外因主要是温度、O2、pH等影响呼吸作用的因素。）【教材隐性知识】源于必修1P46“练习与应用·拓展应用”:由磷脂分子构成的脂质体,它可以作为药物的运载体,将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中,能在水中结晶的药物被包在磷脂双分子层中,脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。由于脂质体是磷脂双分子层构成的,到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合,也可能会以胞吞的方式进入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。【拓展延伸】脂质体是一种人工膜，是根据磷脂分子可在水中形成稳定磷脂双分子层的原理制成的，是很多药物的理想载体，其结构示意图如图所示。其中的胆固醇有比磷脂更长的尾部，可使膜的通透性降低，对于维持脂质体结构的稳定性有重要作用。(1)能在水中结晶的药物和脂溶性药物分别被包裹在何处？两类药物的包裹位置不相同的原因是什么？【易错辨析】(1)细胞膜的成分中含有脂质、蛋白质和糖类。()(2)在组成细胞膜的脂质中，胆固醇最丰富。()(3)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定。()(4)细胞膜的成分是恒定不变的。()(5)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。()(6)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。()(7)细胞膜的流动性与温度没有关系。()(8)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。()考向1结合细胞膜的结构和功能，考查生命观念例1．膜蛋白在生物体的许多生命活动中起着重要作用，下列相关叙述错误的是()A.肝细胞的细胞膜上具有胰高血糖素的受体蛋白B.肾小管上皮细胞的细胞膜上具有主动运输水分子的转运蛋白C.甲状腺细胞的细胞膜上具有促甲状腺激素的受体蛋白D.肺部细胞的细胞膜上具有新冠病毒S蛋白识别的受体蛋白【思维建模】五种常考的“膜蛋白”及其功能(1)信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白——蛋白质或糖蛋白。(2)膜上的载体蛋白：膜上用于协助扩散和主动运输的载体蛋白，如钠钾泵。(3)膜上的通道蛋白，如用于水协助扩散的水通道蛋白，与Na＋内流相关的Na＋通道蛋白，与K＋外流相关的K＋通道蛋白。(4)具催化作用的酶：如好氧型细菌的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，可用于主动运输等)。(5)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精子和卵细胞间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等)。【变式训练】1.脂蛋白是一种富含胆固醇的特殊大分子，表面由胆固醇及磷脂包裹，嵌有亲水性载脂蛋白，可以进入并沉积在血管壁上促进动脉粥样硬化。右图是脂蛋白的结构模式图。下列相关叙述正确的是()A.位于脂蛋白核心的a是水分子，在细胞中有结合水和自由水两种存在形式B.b表示蛋白质，基本组成单位是氨基酸，脂蛋白与苏丹Ⅲ结合形成橘黄色颗粒C.c表示磷脂分子，由甘油、脂肪酸和磷酸等组成，在空气—水界面铺展成单分子层D.胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，由于氢含量比糖高是细胞内良好的储能物质【变式训练】2.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染液进行鉴定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考点二细胞核的结构和功能知识点1细胞核的功能及其实验探究1.细胞核的分布：真核细胞内细胞核——细胞的“控制中心”真核细胞都有一个细胞核吗？（1）没有细胞核：哺乳动物成熟红细胞；高等植物成熟的筛管细胞。（2）一个细胞核：大多数真核细胞。（3）多个细胞核：双小核草履虫；骨骼肌细胞。2.细胞核功能实验探究：(1)黑白美西螈核移植实验：①结论：美西螈的肤色遗传受细胞核控制，证明细胞核是遗传的控制中心。②实验不足：实验缺少对照。如何设计对照实验？③对照：结论：美西螈的肤色遗传受细胞核控制，证明细胞核是遗传的控制中心。(2)蝾螈受精卵横缢实验：结论：蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制，说明细胞核是代谢的控制中心。该实验是如何设置对照的？提示：既有相互对照（有核和无核）又有自身前后对照（无核者重新挤入核）(3)变形虫切割与核移植实验结论：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，证明细胞核是代谢的控制中心。去核后的变形虫仍能生活一段时间的原因是什么？提示：已合成的蛋白质仍发挥作用。(4)伞藻嫁接与核移植实验：嫁接实验①结论：伞帽的形状与伞柄无关，与假根有关。②不足：无法排除假根中其他物质(如细胞质)对实验的影响。实验名称结论美西螈核移植实验美西螈的肤色是由细胞核控制的（遗传）蝾螈受精卵横缢实验细胞核控制着细胞的分裂、分化（代谢）变形虫切割实验细胞核控制细胞的生命活动（代谢）伞藻嫁接与核移植实验生物体的形态结构主要与细胞核有关（遗传）结论：细胞核是细胞的遗传和代谢的控制中心。【提醒】细胞代谢的主要场所是细胞质，细胞核是细胞代谢的控制中心。【归纳提升】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，例如精子。(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，例如哺乳动物成熟红细胞。知识点2细胞核的结构核膜（磷脂＋蛋白质）：双层膜，把核内物质与细胞质分开（外膜上附着大量核糖体，常与内质网相连）核孔：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。提示：1.物质进出核孔方式（穿过0层膜）（蛋白质入，RNA出），强调：DNA不能出入核孔。2.代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大。核仁：与rRNA的合成以及核糖体的形成有关。核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢的关系：代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核孔数量多，核仁较大。（代谢越旺盛，合成蛋白质多，核仁越大，核孔越多）染色质：主要成分：DNA和蛋白质。功能：是遗传物质的主要载体（还有线粒体和叶绿体）。注意：染色质与染色体(1)染色质与染色体的关系：染色质和染色体是同种物质在细胞不同时期的两种存在状态。(2)特点：易被碱性（如甲紫）染料染成深色（高倍镜只能看到染色体，看不到染色质）知识点3教材中与模型构建有关的知识（常考点）1、物理模型：以实物或图片形式直观地表达认识对象的特征。（如：细胞亚显微结构模式图、DNA双螺旋结构模型、流动镶嵌模型等）2、概念模型：用文字或符号突出表达对象的主要特征和联系。（如：光合作用和呼吸作用、血糖平衡、体温调节图解等）3、数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。（如：J”形曲线、“S”形曲线，公式、表格等）注意：照片不是物理模型【易错辨析】(1)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。()(2)染色体和染色质只是形态不同，而成分完全相同。()(3)细胞核是细胞代谢的控制中心，也是细胞代谢的中心。()(4)所有的真核细胞都有细胞核，且只有一个核。()(5)蓝细菌无细胞核，也无核糖体。()(6)细胞是生物体代谢和遗传的基本单位。()(7)细胞核是细胞的控制中心，所以要在细胞的最中央。()考向1结合细胞核的结构和功能，考查生命观念例．1.细胞核在细胞增殖时发生消失与重建，重建细胞核时，膜小泡聚集在单个染色体周围，形成核膜小泡，最终融合形成细胞核，过程如图所示。下列相关说法正确的是()A.核膜是由两层磷脂分子和蛋白质组成的B.核膜小泡中的染色体上，每个染色体含有两个DNA分子C.核膜小泡形成完整细胞核的过程与生物膜的流动性密切相关D.重建后的细胞核中行使遗传功能的结构是核仁【变式训练】核孔复合体位于核孔上，主要由核孔蛋白构成，是物质进出细胞核的通道。心房颤动(房颤)是临床上最常见并且危害严重的心律失常疾病，最新研究表明，其致病机制是核孔复合体的运输障碍。下列有关说法错误的是()A．核孔数量随细胞种类以及细胞代谢状况不同发生改变B．核孔复合体从功能上来说具有双向性，表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA等的出核运输C．核孔运输障碍发生的根本原因可能是编码核孔复合体的基因发生突变所致D．核膜由两层磷脂分子组成，房颤的成因与核膜内外的信息交流异常有关考向2围绕细胞核功能的实验，考查科学探究例．2.科研人员将变形虫(甲)置于放射性同位素标记的磷脂介质中培养一段时间后，将其被标记的细胞核取出并移植到未被标记的去核变形虫(乙)中，置于普通培养基中继续培养，观察到变形虫(乙)进行有丝分裂产生的两个子细胞的核膜均含放射性标记。由此可以说明()A.细胞核的核膜是由两层磷脂分子组成的B.分裂时细胞核中部内陷，缢裂为两个新核C.亲代变形虫的核膜可参与子代核膜的建立D.细胞核是变形虫代谢和遗传的控制中心【变式训练】伞藻是一种能进行光合作用的单细胞绿藻，由伞帽、伞柄和假根三部分构成，细胞核在假根内。科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做嫁接和核移植实验(如图1、2所示)。下列相关叙述错误的是()A.图2中移去细胞核的甲伞藻的生命活动将逐渐减缓直至停止B.图2中的③与图1中①的帽形相同，都是菊花形帽C.图1中①②的帽形因嫁接而改变D.题述实验说明生物体形态结构的建成与细胞核有关1.(2022·广东卷，7)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构，功能是协助mRNA转移。与野生型相比，推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中，有更多mRNA分布于()A.细胞核 B.细胞质C.高尔基体 D.细胞膜2.(2022·河北卷，1)关于细胞膜的叙述，错误的是()A.细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流B.细胞膜上多种载体蛋白协助离子跨膜运输C.细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中D.细胞膜上多种蛋白质参与细胞间信息交流3.(2021·河北卷，2)关于细胞核的叙述，错误的是()A.有丝分裂过程中，核膜和核仁周期性地消失和重现B.蛋白质合成活跃的细胞，核仁代谢活动旺盛C.许多对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质合成，经核孔进入细胞核D.细胞质中的RNA均在细胞核合成，经核孔输出4.(2022·浙江6月选考，15改编)下列关于细胞核结构与功能的叙述，正确的是()A.核膜为单层膜，有利于核内环境的相对稳定B.核膜上有核孔，可调控核内外的物质交换C.核仁是核内的圆形结构，主要与mRNA的合成有关D.染色质由RNA和蛋白质组成，是遗传物质的主要载体5.(2022·海南卷)肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一。研究表明，Cofilin­1是一种能与肌动蛋白相结合的蛋白质，介导肌动蛋白进入细胞核。Cofilin­1缺失可导致肌动蛋白结构和功能异常，引起细胞核变形，核膜破裂，染色质功能异常。下列有关叙述错误的是()A.肌动蛋白可通过核孔自由进出细胞核B.编码Cofilin­1的基因不表达可导致细胞核变形C.Cofilin­1缺失可导致细胞核失去控制物质进出细胞核的能力D.Cofilin­1缺失会影响细胞核控制细胞代谢的能力6.（2024·甘肃·高考真题）高原大气中氧含量较低，长期居住在低海拔地区的人进入高原后，血液中的红细胞数量和血红蛋白浓度会显著升高，从而提高血液的携氧能力。此过程主要与一种激素——促红细胞生成素（EPO）有关，该激素是一种糖蛋白。下列叙述错误的是（

）A．低氧刺激可以增加人体内EPO的生成，进而增强造血功能B．EPO能提高靶细胞血红蛋白基因的表达并促进红细胞成熟C．EPO是构成红细胞膜的重要成分，能增强膜对氧的通透性D．EPO能与造血细胞膜上的特异性受体结合并启动信号转导7.（2024·安徽·高考真题）在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是（

）A．细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体B．酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用C．ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性D．活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化8.（2024·安徽·高考真题