第1讲　细胞膜的结构和功能细胞核的结构和功能

(本讲对应学生用书P24)第1讲细胞膜的结构和功能细胞核的结构和功能课标考情——知考向核心素养——提考能课标要求1.概述细胞都由质膜包裹，质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生命观念通过对细胞膜和细胞核结构和功能的复习，建立整体观念和结构与功能观科学思维通过分析讨论生物膜结构的探索历程，强化模型构建科学探究通过对细胞膜的成分、功能以及细胞核功能的实验分析，掌握实验设计的对照原则目录1自主学习·巩固基础2重难探究·素养达标3典题演练·破解高考课后提能演练4［自主学习］1.细胞膜的功能细胞膜的结构与功能将细胞与外界环境分隔开胞吞、胞吐激素胞间连丝精卵结合2.细胞膜的成分磷脂糖类3.对细胞膜成分和结构的探索历程（连线）实例（实验）结论（假说）①脂溶性物质更易通过细胞膜a.细胞膜中含有蛋白质②将细胞膜分离提纯，并进行化学分析b.细胞膜的主要组成成分有脂质③红细胞膜中脂质铺成单分子层后是红细胞表面积的2倍c.组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多④细胞膜表面张力低于油水界面的表面张力d.细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层⑤电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构e.细胞膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成⑥人—鼠细胞融合实验f.提出生物膜的流动镶嵌模型⑦辛格和尼科尔森不断观察和实验数据分析g.细胞膜具有流动性4.流动镶嵌模型的基本内容（1）细胞膜的结构模型。糖蛋白蛋白质分子磷脂双分子层（2）细胞膜的结构特点。一定的流动性磷脂分子蛋白质分子［自主检测］1.深挖教材。用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积大于胰岛B细胞表面积的2倍。请分析原因：________

。

胰岛B细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子2.热图导析。如图是细胞间的三种信息交流方式，据图分析：（1）图中物质或结构的名称：①

；②

；③

。

（2）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上面的哪种方式？

。（3）是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？

。

信号分子受体胞间连丝分别属于图C、图A、图B不是，有些信号分子如脂溶性的小分子（如性激素）的受体在细胞内部［自主学习］1.细胞核的结构细胞核的结构和功能核膜RNA核糖体核孔

DNA和蛋白质存在状态2.细胞核的功能3.模型建构（1）类型：模型包括

、

、

等。

（2）实例：DNA双螺旋结构模型是

。

遗传信息库细胞代谢和遗传物理模型概念模型数学模型物理模型［自主检测］（1）同一生物体所有细胞核内的遗传信息都一定相同吗？举例说明：

。

（2）大量实验证明，凡是无核的细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物成熟的红细胞。人工去掉细胞核的细胞，一般不能存活太久，如变形虫去掉细胞核后，新陈代谢减弱，运动停止，当重新移入核后，又能够恢复生命活动。这些实验说明了什么？________________________________________________________________

。

一般会相同，但在细胞发生基因突变或细胞癌变的情况下会有所不同细胞核内携带遗传信息的DNA是决定细胞结构和功能的主要因素，因此细胞的整个生命活动主要是由DNA调控和决定的，从而使细胞形成一个整体的调控系统。这些实验说明了细胞核在生命活动中起着决定性作用［深度讲解］1.细胞膜的结构特点和功能特性的比较细胞膜的成分、结构与功能项目细胞膜的结构特点细胞膜的功能特性内容一定的流动性选择透过性原因构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止不动的，而是运动的

实例变形虫的变形运动，细胞融合，胞吞、胞吐植物对离子的选择性吸收，神经细胞对K+的吸收和对Na+的排出，肾小管的重吸收作用等影响因素温度（在一定范围内，温度越高，细胞膜的流动性越大）①内因：细胞膜上载体的种类和数量；②外因：温度、pH、O2等影响呼吸作用的因素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2.细胞膜控制物质进出功能的验证（1）染色剂进入实验：（2）色素透出实验：正常情况下紫色洋葱细胞、各色各样的花瓣显现出的颜色都是因为细胞液中有某种色素分子。若将有颜色的植物组织放入清水中，色素分子不能透出，若用高温、强酸或强碱处理则可导致原生质层失活，此时色素分子就会从细胞中透出，外界溶液将呈现色素颜色。如：考向预测］（一）考查细胞膜的组成、结构及特性（素养目标：生命观念）1.（2024年广东茂名阶段练习）如图为某同学根据所学知识绘制的细胞膜流动镶嵌模型，下列有关叙述错误的是

（）A.①与细胞表面识别、细胞间的信息传递等功能有关B.②构成了细胞膜的基本支架，其内部疏水、外部亲水C.细胞膜具有流动性，原因是图中的②③都可以自由移动D.细胞膜具有选择透过性，与图中③的种类和数量有关C

【解析】细胞膜外表面的糖类分子与蛋白质分子结合形成糖蛋白，糖蛋白与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系，A正确；②磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，表面由磷脂分子亲水的头部构成，内部由磷脂分子疏水的尾部构成，B正确；细胞膜具有一定的流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动，而不是膜上的蛋白质都可以自由移动，C错误；细胞膜具有控制物质进出的功能（具有选择透过性），主要与③（蛋白质）种类和数量有关，D正确。

常考的“膜蛋白”（二）细胞膜的功能（素养目标：科学思维）2.（2024年天津和平期中）如图表示细胞膜功能的模式图。据图分析，下列说法不正确的是

（）A.功能①在生命起源过程中具有重要作用B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都是有利的C.激素调控生命活动与图中功能③有一定关系D.相邻的植物细胞可通过功能④进行通讯B【解析】①表示细胞膜，在生命起源过程中具有重要作用，将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统，A正确；②表示载体，对物质进出细胞具有选择性，进入细胞的物质不一定对细胞有利，如铅也可以进入细胞内，B错误；③能进行信号检测，代表受体蛋白质，与细胞间信息传递有关，能识别相应的激素，C正确；植物细胞通过胞间连丝进行相邻细胞间的信息交流，即相邻的植物细胞可通过功能④进行通讯，D正确。［深度讲解］1.细胞核的结构及相应功能细胞核的结构、功能及实验探究名称特点功能核膜和核孔①核膜是双层膜，外膜与内质网相连，且有核糖体附着；②在有丝分裂中核膜呈周期性地消失和重建；③核膜和核孔对物质的进出都具有选择性①化学反应的场所，核膜上有酶附着，有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（DNA除外）通过核孔出入细胞核核仁①折光性强，易与其他结构区分；②在有丝分裂中呈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①易被碱性染料染成深色；②由DNA和蛋白质组成；③与染色体的关系：

遗传物质的主要载体2.细胞核功能的实验探究实验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中形成重组细胞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，又有自身对照变形虫切半

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（1）伞藻嫁接实验过程

（2）伞藻核移植实验过程

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3.理解细胞的“整体性”［考向预测］（一）考查细胞核的结构与功能（素养目标：生命观念）1.（2024年广东东莞期中）下图表示某生物细胞核的结构组成。下列有关叙述错误的是

（）A.染色质彻底水解得到的产物是氨基酸和脱氧核苷酸B.由图可知核膜具有4层磷脂分子C.蛋白质合成旺盛的细胞中，常有较大的核仁，说明核仁可能与蛋白质的合成有关D.核孔是生物大分子物质进出细胞核的通道，具有选择性A【解析】染色质的主要成分是DNA和蛋白质，染色质彻底水解的产物是氨基酸、磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基，A错误；由图可知，细胞核具有双层膜，所以有4层磷脂分子，B正确；核仁可能与核糖体中RNA的合成有关，因此在蛋白质合成旺盛的细胞中，常有较大的核仁，C正确；核孔是核质之间频繁进行物质交换和信息交流的通道，是生物大分子物质进出细胞核的通道，具有选择性，D正确。（二）以实验探究的形式考查细胞核的相关知识（素养目标：科学探究）2.（2024年山西朔州阶段练习）汉麦林的实验如下图所示，将单细胞的地中海杯状藻先在近核处切断（a），再在近杯处切断（e），将中间的茎（b）置于海水中可再生一杯（c），但将此杯切掉后，不能再生第二杯（d），（e）处不能再生出其他部分；（a）处可以再生一完整个体（f），将其切断后的（g）处，还可再生一完整个体。这个实验可以说明

（）①决定杯状藻的藻杯形态发生的遗传信息来自细胞质②决定杯状藻的藻杯形态发生的遗传信息可能来自细胞核③杯状藻藻杯的形态发生是由细胞核和细胞质的遗传信息共同作用的结果④（b）能再生一杯是因为（b）中含有与藻杯产生有关的物质A.①②

B.②③C.②④

D.③④C【解析】将单细胞的地中海杯状藻在近核处切断，再在近杯处切断（a），将中间的茎（b）置于海水中可再生一杯（c），可判断杯状藻的藻杯形态由细胞核或细胞质或由细胞核、细胞质共同控制，①、③错误，②正确；决定杯状藻的藻杯形态发生的遗传信息最终来自细胞核中的相关物质，（细胞核中遗传信息通过转录形成mRNA，进入细胞质中，b含有细胞核中遗传信息通过转录形成mRNA），因此可以再生一藻杯，④正确。综上所述，②④正确。故选C。1.（2024年湖南卷）细胞膜上的脂类具有重要的生物学功能。下列叙述错误的是

（）A.耐极端低温细菌的膜脂富含饱和脂肪酸B.胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性C.糖脂可以参与细胞表面识别D.磷脂是构成细胞膜的重要成分A

【解析】饱和脂肪酸的熔点较高，容易凝固，耐极端低温细菌的膜脂应富含不饱和脂肪酸，A错误；胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，其对于调节膜的流动性具有重要作用，B正确；细胞膜表面的糖类分子可与脂质结合形成糖脂，糖脂与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关，C正确；磷脂是构成细胞膜的重要成分，磷脂双分子层构成生物膜的基本支架，D正确。2.（2022年浙江卷）膜蛋白的种类和功能复杂多样，下列叙述正确的是

（）A.质膜内、外侧的蛋白质呈对称分布B.温度变化会影响膜蛋白的运动速度C.叶绿体内膜上存在与水分解有关的酶D.神经元质膜上存在与K+、Na+主动运输有关的通道蛋白B【解析】蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中，在膜内外两侧分布不对称，A错误；由于大多数蛋白质分子和磷脂分子是可以运动的，因此生物膜具有一定的流动性，温度可以影响生物膜的流动性，所以温度变化会影响膜蛋白的运动速度，B正确；水的分解发生在叶绿体类囊体薄膜上，而非叶绿体内膜，C错误；神经元质膜上存在与K+、Na+主动运输有关的载体蛋白，而通道蛋白参与的是协助扩散中物质的跨膜运输，D错误。3.（2023年江苏卷）植物细胞及其部分结构如图所示。下列相关叙述错误的是

（）A.主要由DNA和蛋白质组成的①只存在于细胞核中B.核膜及各种细胞器膜的基本结构都与②相似C.③的主要成分是多糖，也含有多种蛋白质D.植物细胞必须具备①、②和③才能存活D【解析】①是染色质，是由DNA

和蛋白质组成的，只存在于植物细胞的细胞核中，A正确；②是细胞膜，主要由磷脂双分子层构成，核膜和细胞器膜的基本结构和细胞膜相似，但各种膜上的蛋白质等成分有差异，功能也各不相同，B正确；③是细胞壁，主要成分是纤维素和果胶，其中纤维素是多糖，此外细胞壁含多种蛋白质，C正确；部分植物细胞并没有细胞核，即并不具有①染色质，也可以成活，例如植物的筛管细胞，D错误。易错探因误以为植物细胞均有细胞核，筛管细胞无细胞核；哺乳动物成熟红细胞无细胞核。4.（2021年河北卷）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中合成，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D【解析】在有丝分裂前期，核膜、核仁消失，在有丝分裂后期，核膜、核仁重新出现，故在有丝分裂过程中，核膜和核仁周期性地消失和重现，A正确；蛋白质合成的场所是核糖体，蛋白质合成活跃的细胞，需要大量的核糖体，而核糖体的形成与核仁有关，所以核仁代谢活动旺盛，B正确；蛋白质合成的场所是核糖体，核糖体分布在细胞质中，基因主要存在于细胞核中，故对基因表达有调控作用的蛋白质在细胞质中合成后，经核孔进入细胞核，C正确；RNA是以DNA为模板转录形成的，DNA主要存在于细胞核中，在细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量的DNA，这些DNA也能作为模板转录合成RNA，所以细胞质中的RNA主要在细胞核中合成，经核孔输出，D错误。易错探因

对于RNA在细胞中存在的部位和合成场所理解不到位，因为在线粒体和叶绿体中也含有少量的DNA和RNA，所以部分DNA和RNA也可以在线粒体和叶绿体中合成。A组基础巩固练1.（2024年广东中山期末）金黄色葡萄球菌是一种致病菌，可引起人食物中毒或皮肤感染，甚至引起死亡。已知脂肪酸是合成细胞膜上各种磷脂的关键成分，细菌既可通过FASⅡ通路合成脂肪酸，也可从环境中获取脂肪酸。下列叙述正确的是

（）A.细胞膜中的磷脂对于维持细胞的稳定性起着重要作用B.脂肪酸与磷酸结合形成磷脂，磷脂使细胞膜具有屏障作用C.细胞膜的功能主要取决于膜中磷脂和蛋白质的种类及含量D.抑制FASⅡ通路可阻断金黄色葡萄球菌细胞膜的合成，从而使其无法繁殖（本讲对应学生用书P325~327）

A【解析】磷脂与蛋白质等分子有机结合构成的细胞膜具有屏障作用，保障了细胞内部环境的相对稳定，A正确；磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸及其他衍生物所组成的分子，是构成细胞膜的重要成分，B错误；功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多，细胞膜的功能主要取决于膜中蛋白质的种类及含量，C错误；脂肪酸是合成细胞膜上各种磷脂的关键成分，抑制FASⅡ通路，细菌可从环境中获取脂肪酸，不能达到抑制金黄色葡萄球菌繁殖的目的，D错误。2.古生物学家推测：被原始真核生物吞噬的蓝细菌有些未被消化，反而能依靠原始真核生物的“生活废物”制造营养物质，逐渐进化为叶绿体。下列有关说法错误的是

（）A.叶绿体来源于原核生物，故其内有核糖体、DNA、RNAB.被吞噬而未被消化的蓝细菌为原始真核生物提供了有机物C.具有双层膜的细胞结构有细胞膜、线粒体、叶绿体D.叶绿体中不同膜结构的成分有差异C3.如图，科学家用绿色荧光物质和红色荧光物质分别标记小鼠细胞表面蛋白质和人细胞表面蛋白质，将人鼠细胞融合，融合后用激光照射猝灭（漂白）膜上部分荧光，一段时间后荧光区域恢复。下列叙述正确的是

（）A.该实验也可以采用同位素标记法标记人、鼠细胞B.该实验可以证明细胞膜的主要成分为蛋白质和磷脂C.漂白部分荧光恢复是因为荧光标记被猝灭的蛋白质恢复空间结构D.根据荧光部位恢复速度可估算细胞膜中蛋白质分子的运动速度D【解析】同位素标记适合示踪物质的运行和变化规律，但不及红绿荧光标记便于观察和检测人、鼠细胞膜上蛋白质的移动，A错误；本实验无法检测细胞膜的成分，B错误；荧光标记被猝灭的蛋白质无法恢复空间结构，荧光区恢复是其他位置的蛋白质运动的结果，C错误；荧光区恢复是其他位置的蛋白质运动的结果，荧光区恢复速度可以反映蛋白质分子运动速度，D正确。4.（2024年广东揭阳期末）最新研究表明，由光驱动的分子转子能识别特定的细胞，并在细胞膜上钻孔，通过钻的孔将某些药物运送到这些细胞中，其他物质不能随意进入。如图为钻孔过程的示意图，下列有关说法错误的是

（）A.分子转子高速旋转需要线粒体提供能量B.这些药物通过钻的孔进入细胞的过程体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的作用C.分子转子在细胞膜上钻孔需钻开磷脂双分子层D.分子转子识别特定细胞的实质可能是识别细胞膜上的糖蛋白A【解析】分析图示可知，分子转子是光驱动的，不需要线粒体提供能量，A错误；药物通过钻的孔进入细胞说明了细胞膜能控制物质进出细胞，具有选择透过性，B正确；细胞膜的基本支架是由磷脂双分子层构成的，因此钻孔需钻开磷脂双分子层，C正确；细胞膜的识别作用与细胞膜表面的糖蛋白有关，参与信息交流，D正确。5.（2025年云南阶段练习）图甲为动物细胞膜的亚显微结构模式图；图乙为不同温度下胆固醇对人工膜（人工合成的脂质膜）微黏度（与流动性呈负相关）影响的曲线。下列叙述错误的是

（）A.图甲细胞膜的这种结构模型被称为流动镶嵌模型B.膜蛋白A的作用体现了细胞膜具有信息交流的功能C.胆固醇和磷脂都是构成各种细胞膜和细胞器膜的重要成分D.据图乙分析，温度较低时，胆固醇可以提高膜的流动性C【解析】据图甲可知，图甲所示的细胞膜的这种结构模型称为流动镶嵌模型，A正确；膜蛋白A可以识别信号分子，体现了细胞膜具有信息交流的功能，B正确；胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，植物细胞膜结构一般不具有胆固醇，C错误；据图乙分析，温度较低时含胆固醇的人工膜微黏度更低，故胆固醇可以提高膜的流动性，D正确。6.下图是细胞膜的亚显微结构模式图，①~③表示构成细胞膜的物质。下列有关说法不正确的是（）A.①所表示的成分在细胞膜上能执行多种功能B.由②参加的物质跨膜运输的方式不一定为主动运输C.细胞膜的流动性与②有关而与③无关D.细胞膜的功能特性与②③都有关系CB组能力提升练7.科学家对哺乳动物红细胞膜上不同种类的磷脂（SM、PC、PS、PE、PI、CI）进行了研究，发现PC、SM主要分布在外侧，该图是科学家分析获得的某细胞膜上不同种类磷脂的图解。下列相关叙述中错误的是

（）A.组成细胞膜的磷脂分子在磷脂双分子层中的分布是不对称的B.若该细胞是哺乳动物的红细胞，则①侧的液体是血浆C.若该细胞是动物的神经细胞，则乙酰胆碱的分泌是消耗能量的主动运输D.若该细胞是动物细胞，在细胞膜上除了磷脂还有蛋白质、糖类和胆固醇等C【解析】由图可知，同种磷脂分子在细胞膜两侧占膜脂总量的百分比不同，因此可知细胞膜两侧的磷脂分子分布不对称；PC、SM主要分布在外侧，因此①侧为细胞外，红细胞的内环境是血浆；乙酰胆碱是神经递质，神经递质的分泌方式是消耗能量的胞吐；动物细胞膜的组成成分为磷脂、蛋白质、糖类和胆固醇。8.一位生物学家研究了100个细胞，并把每个细胞分成两部分，一部分含有细胞核，另一部分没有细胞核，所有细胞都放在相同且适宜的条件下培养一段时间，得到表1、表2所示数据。下列解释不合理的是

（）

表1表2时间/d1234细胞无核部分的存活个数8162200时间/d12341030细胞有部分的存活个数797877746765A.出现表1的实验数据是因为没有细胞核，细胞的生命活动无法正常进行B.对比表1、表2的实验数据，可说明细胞核对于细胞的生命活动是不可或缺的C.表1中细胞无核部分没有立即死亡是因为其中含有部分代谢所需的物质、酶等D.分析表2实验数据，每天有少量细胞死亡，一定是细胞凋亡所致D

【解析】细胞核控制着细胞的代谢，没有细胞核，细胞的生命活动就不能正常进行，A合理；表1和表2实验结果可说明细胞核对细胞的生命活动是不可或缺的，B合理；细胞代谢所需的物质、酶等大量存在于细胞质中，所以，刚去核后这些物质还能发挥作用维持细胞代谢，C合理；表2中每天都有细胞少量死亡，可能是细胞的正常凋亡，也可能是人为因素对细胞造成了伤害，致其死亡，D不合理。9.亲核蛋白是在细胞质内合成，然后输入到细胞核中发挥作用的一类蛋白质。非洲爪蟾中有一种亲核蛋白具有头、尾两个不同的部分。科学家利用放射性同位素标记技术对其输入细胞核的过程进行了研究，过程如图。下列说法或推测不正确的是

（）A.核膜上的核孔大小是可