第5讲细胞膜和细胞核（讲义）（教师版）

第5讲细胞膜和细胞核1.植物细胞壁的成分与功能2.细胞膜的结构与功能3.细胞核的结构与功能考点要求考题统计考情分析细胞膜的结构与功能2022，河北，选T1,2分2021，山东，选T3,3分2021，辽宁，选T18,3分2021，福建，选T1,3分本专题知识难度较低、基础性强。考查学生对细胞整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。相关考题难度中等偏低。细胞核的结构与功能2022，广东，选T7,2分2021，福建，选T4,2分考点一植物细胞壁的成分与功能1.成分：主要是纤维素和果胶，与其形成有关的细胞器为高尔基体和线粒体。2.功能：支持和保护。动物细胞在清水中可吸水涨破，但植物细胞不会，主要是细胞壁的作用。（1）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。溶菌酶可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。生物类型成分作用的酶或物质植物纤维素+果胶纤维素酶、果胶酶真菌几丁质(壳多糖)几丁质酶原核生物(除支原体等)肽聚糖溶菌酶、青霉素等（2）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一63（3）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一113考点二细胞膜的结构与功能1.对细胞膜成分与结构的探索提出假说19世纪末，欧文顿植物细胞通透性实验（原理：相似相溶）→膜是由脂质组成的验证、完善科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞作为研究材料，利用哺乳动物成熟红细胞中分离出来。化学分析表明：膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂最多①磷脂分子分析：P27朗姆瓦（美国）新的假说②根据磷脂分子的特点，推测并画出磷脂在水空气界面上、水中的排布方式。①②→细胞膜中的磷脂呈双层排布验证1925年，荷兰科学家从红细胞中提取脂质，在空气水界面铺展开成单分子层，测得单层的面积恰为红细胞表面积的2倍。→细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。新的发现1935年，丹尼利和戴维森，①细胞膜的表面张力小于脂质水界面的表面张力，②油脂表面吸附有蛋白质时，表面张力会减小，①②→假说：细胞膜中含有蛋白质验证、完善、接受成分所占比例在细胞膜中的作用主要脂质约50%其中磷脂构成细胞膜的基本支架蛋白质约40%功能越复杂的细胞膜，_蛋白质的种类和数量_越多少数糖类约2%～10%与细胞膜上部分蛋白质和脂质结合形成_糖蛋白_、_糖脂_，与_识别_等作用有关2.对细胞膜结构的探索（1）方法：提出假说：观察发现→提出假说→观察发现→否定修正→接受（2）过程：推测20世纪40年代，脂质的两边各覆盖着蛋白质①实验依据：1959年，罗伯特森，蛋白质电子密度高，电镜下显暗带，磷脂分子电子密度低呈亮带。观察细胞膜有“暗亮暗”结构。提出假说②数据分析：亮带是3.5nm,刚好符合磷脂双分子层亲水头部之间的距离。暗带2nm，推测是蛋白质。测定细胞膜的厚度为78nm。③提出模型假说：所有的细胞膜都由蛋白质——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。能解释：A.溶于脂质的物质能够优先通过膜；B.细胞膜是细胞的边界，可以控制物质进出细胞；C.细胞膜中的磷脂分子呈双层排列。观察发现20世纪60年代。质疑增多：例1：变形虫摄食纤毛虫；例2：受精卵卵裂；人工合成的脂双层也呈现为“暗亮暗”结构；例4：科学家研究发现，有些膜蛋白的特定区域主要由疏水氨基酸组成，这些区域很可能与脂双层的疏水区域结合，造成这些部分会深深插入膜的内部。......否定实验1：冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构实验2：人鼠细胞融合实验：1970年，荧光染料标记膜蛋白技术实验1、实验2→修正：细胞膜具有流动性接受1972年，辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型发展【教材拾遗】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。（3）细胞膜成分与结构①成分②特性1：流动性(结构特点)▶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。▶②细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。特性2：不对称性组成细胞膜的脂质、蛋白质和糖类在膜两侧的分布是不对称的。导致了膜两侧的功能不同，导致膜具有方向性，保证了生命活动高度有序。3.细胞膜功能（1）将细胞和外界环境分开：用台盼蓝染液鉴别动物细胞是否死亡（2）控制物质进出细胞磷脂双分子层允许弱极性或无极性分子以及极性小分子穿过，阻止离子和强极性分子通过细胞膜上的膜转运蛋白起主要运输作用（3）进行细胞间的信息交流①通过形成通道交流胞间连接与通讯（如胞间连丝）②电突触：信号通过电突触从一个细胞传导另一个细胞，不需要进行电信号→化学信号→电信号的转化【特别提醒】生物膜的相关实验研究【教材拾遗】①源于必修1P45“正文小字部分”：细胞膜外表面与蛋白质或脂质结合的糖类分子叫作糖被，其与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关。②源于必修1P45“旁栏思考”：虽然细胞膜内部分是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因：一是水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过细胞膜。③源于必修1P44“科学方法”：细胞膜结构模型的探索过程，反映了科学方法——提出假说的作用。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。例1.（多选）下列关于细胞膜的说法正确的是（）A.脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质B.构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇，且胆固醇最丰富C.生物膜中的磷脂分子是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的D.膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的，不同功能的细胞膜上的蛋白质的种类和数量相同E.细胞膜上的糖类既可与蛋白质结合，又可与脂质分子结合F.细胞都具有细胞膜但不一定具有磷脂双分子层答案：ACE解析：B.构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇，磷脂最丰富D.膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的，不同功能的细胞膜上的蛋白质的种类和数量不同F.细胞都具有细胞膜且具有磷脂双分子层例2.细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于（）A.血液运输，突触传递B.淋巴运输，突触传递C.淋巴运输，胞间连丝传递D.血液运输，细胞间直接接触答案：D解析：激素通过体液运输，受精作用是精子和卵细胞的融合，是细胞间的直接接触例3.细胞膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是()A.磷脂和糖脂分子形成的磷脂双分子层是完全对称的B.胆固醇镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性C.物质进出细胞方式中的被动运输过程与膜蛋白无关D.有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号答案：D解析：A.磷脂和糖脂分子形成的磷脂双分子层是不对称的B.蛋白质镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性C.物质进出细胞方式中的被动运输过程与膜蛋白有关答案：双分子层两层磷脂分子融合胞吞考点三.细胞核的结构与功能1．模型的构建（1）概念：人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的概括性描述。（2）分类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：方程式、关系式、曲线、表格等）2.细胞核的功能（1）细胞核功能的实验探究①黑白美西螈核移植实验①②蝾螈受精卵横缢实验③变形虫切割实验补充实验：核移植实验（两组实验）实验结论：伞藻帽的形状是由细胞核决定的。实验分析：核移植实验可（可/否）排除假根中的其他物质对伞藻帽形状的影响，从而证明是细胞核控制伞藻“帽”的形状。（2）2.细胞核的功能：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。【教材拾遗】1.旁栏边角(必修1P55“思考·讨论”)资料4中“嫁接”与“核移植”实验对比,伞藻核移植实验更具有说服力,原因是什么?提示:伞藻核移植实验可以排除假根中其他物质的作用,从而证明细胞核控制伞“帽”的形状。2.（真核生物）DNA分布在：主要在细胞核，其次线粒体、叶绿体染色体只分布在细胞核。哺乳动物在受精过程中，①染色体：一半来自父方，一半来自母方②核DNA：一半来自父方，一半来自母方质DNA：母方（线粒体）>父方【易错辨析】(1)克隆牛的性状与提供细胞核的母牛完全一样。(必修1P54“问题探讨”)(×)(2)真核细胞都有细胞核。(必修1P54正文)(×)(3)细胞核是细胞代谢和遗传的中心。(必修1P55正文)(×)（4）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（√）例5.右图为某同学利用同位素标记法研究变形虫细胞核功能的实验，据此推断错误的是（）A.RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质中B.细胞核可能通过控制RNA的合成间接控制细胞的代谢C.若核质分离较长时间后进行移植，则B组实验细胞质中无15N的RNAD.A组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，可得到相同的实验结果【答案】D解析：D.A组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，不能得到相同的实验结果用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，进行的是DNA的复制，DNA不能从细胞核进入到细胞质。3.细胞核的结构（1）细胞核①功能：_遗传信息库_和细胞_遗传和代谢_的控制中心。②结构：核膜（a）：_双_层膜，把核内物质与细胞质分开。核孔（d）：实现核质之间频繁的_物质交换_和_信息交流_。核仁（c）：与某种RNA(rRNA)的合成以及_核糖体_的形成有关。染色质（b）：主要成分有_DNA_和_蛋白质_；容易被_碱_性染料染成深色；DNA上贮存着_遗传信息_；染色质与染色体的关系：同一物质在细胞的_不同时期_的两种存在状态。高度螺旋化，缩短变粗组成高度螺旋化，缩短变粗组成解螺旋化染色质染色体DNA+蛋白质解螺旋化染色质染色体DNA+蛋白质（圆柱状或杆状）（丝状）（圆柱状或杆状）（丝状）（细胞分裂间期）（细胞分裂期）（细胞分裂间期）（细胞分裂期）▶核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。▶核膜和核孔都具有_选择透过_性，核孔虽然可以允许大分子物质通过，但仍然具有选择性。▶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。▶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(或植物的筛管细胞)；人工去核的细胞，一般不能存活太久。▶细胞核是细胞代谢的控制中心，但不是细胞代谢的中心，因为细胞代谢的主要场所是_细胞质基质_。▶并是不所有的细胞都只有一个细胞核。如双小核草履虫细胞中有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。③染色体的类型（2）无细胞核的生物：病毒、原核生物、真核细胞中：高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞无细胞核注意：真核细胞绝大多数都只有1个细胞核，有的有多个细胞核,如：骨骼肌细胞。4.细胞在生命系统中的地位例2.如图表示细胞核结构模式图，下列有关叙述不正确的是()A．①主要是由DNA和蛋白质组成，在分裂期会螺旋化B．②与rRNA的合成以及核糖体的形成有关C．核膜由四层磷脂分子组成，蛋白质、RNA等生物大分子可以穿过核膜进出细胞核D．核孔对物质的运输具有选择性答案：C解析：C．核膜由四层磷脂分子组成，蛋白质、RNA等生物大分子可以穿过核孔进出细胞核1.(2021·浙江6月选考，4改编)细胞膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是A.磷脂和糖脂分子形成的磷脂双分子层是完全对称的B.胆固醇镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性C.物质进出细胞方式中的被动运输过程与膜蛋白无关D.有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号答案：D.解析：磷脂双分子层不包括膜蛋白，是在有水的环境中自发形成的，由磷脂分子的物理性质和化学性质决定的，但具有识别作用的糖脂分子只分布在细胞膜的外侧，故磷脂双分子层是不完全对称的，A错误；磷脂的尾部与胆固醇一起存在于磷脂双分子层的内部，而非镶嵌或贯穿在膜中，且由于胆固醇是“刚性的”，会限制膜的流动性，B错误；物质进出细胞方式中的被动运输包括自由扩散和协助扩散，其中协助扩散需要载体蛋白，即与膜蛋白有关，C错误。2.(2022·河北，1)下列关于细胞膜的叙述，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