高三生物一轮复习课件 第4讲细胞膜与细胞核的结构和功能

课前复习1、由微观到宏观总结核酸的结构层次2、生物大分子有哪些？其单体分别是？如何合成生物大分子？C、H、O、N、P磷酸五碳糖含氮碱基核苷酸或DNARNA元素组成小分子物质：基本单位：相互连接脱水缩合核酸：结构第4讲

细胞膜与细胞核的结构和功能细胞的基本结构细胞膜（质膜）细胞质基质细胞器细胞骨架p50细胞壁——系统的边界——系统的控制中心——系统的代谢中心基本结构细胞核（真核细胞）细胞质——植物、原核生物(除支原体)、真菌

动物细胞模式图

植物细胞模式图

大肠杆菌模式图植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界”还是细胞膜呢？细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性即全透性，它不能保证细胞内部的稳定。细胞的基本结构主要是纤维素和果胶。1.成分：

3.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。2.特性：植物细胞壁的结构和功能全透性，伸缩性小植物细胞壁与细胞膜结构示意图生物类型细胞壁成分作用的酶或物质植物纤维素+果胶真菌原核生物(除支原体等)几丁质(壳多糖)肽聚糖纤维素酶、果胶酶几丁质酶溶菌酶、青霉素等不同生物细胞壁的对比1.将细胞与外界环境分隔开2.控制物质进出细胞保障细胞内部环境的相对稳定普遍性相对性：环境中的一些病毒、病菌能侵入细胞。功能特点：细胞膜的功能营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）不需要、有害的物质（如细菌、病毒、重金属等）抗体、激素等细胞合成并分泌废物（CO2、尿素等）细胞代谢产生具有选择透过性被动运输主动运输胞吞胞吐跨膜运输方式用“台盼蓝染液”鉴别死细胞和活细胞的原理是？活细胞不能被染色，为无色，因为活细胞的细胞膜可控制物质进出细胞，台盼蓝染液是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜；死细胞被染成蓝色，因为死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的能力，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞。死细胞死细胞死细胞活细胞活细胞死细胞细胞膜的功能鼻子接触香水分子，为什么大脑皮层能产生“香”的感觉，说明细胞膜还具备什么功能？（1）物质传递：细胞分泌化学物质（如激素），通过膜表面的受体传递信息激素随血液运输至全身，为什么只与靶细胞结合？靶细胞受体：蛋白质一种受体只能识别一种或者一类物质。细胞膜的功能3.进行细胞间的信息交流（2）接触传递：相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。精子和卵细胞之间的识别和结合3.进行细胞间的信息交流（3）通道传递：相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。重点：

细胞膜上的受体高等植物细胞之间的胞间连丝：低等动物神经细胞的电突触：通道传递不需要★是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？并说明理由。甲状腺激素（小分子）和固醇类激素受体在细胞质或细胞核中蛋白质类（大分子）激素受体在靶细胞的细胞膜上细胞膜的功能附着酶+能量转化好氧细菌细胞膜酶1酶24.细胞膜的其他功能：：有氧呼吸第三阶段好氧细菌无线粒体，如何进行有氧呼吸？四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：糖蛋白。(2)膜转运蛋白：膜上用于协助扩散的通道蛋白和用于主动运输的载体蛋白。(3)具有催化作用的酶：如好氧细菌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，用于主动运输等)。(4)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)。细胞膜的功能考向一细胞膜的结构和功能1.(2024·湖南，1)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√习题典析2.(2024·安徽，4)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

细胞内的相应受体B.酶联受体是细胞膜上的蛋白质，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√习题典析对细胞膜成分的探索①1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验现象：原理：推论：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜。相似相溶。细胞膜是由脂质组成的。②科学家利用哺乳动物成熟的红细胞制备出纯净细胞膜，进行化学分析：结果：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。脂溶性物质水溶性物质①无细胞壁→能够吸水涨破，操作简便②无细胞核和众多细胞器→可得较纯净的细胞膜红细胞渗透作用吸水涨破c、分离方法：差速离心法a.理由：b.步骤：思考：为什么科学家选择哺乳动物的红细胞作为制备细胞膜的材料？对细胞膜成分的探索头部亲水尾部疏水磷脂分子示意图磷脂分子结构式磷脂分子模型磷脂的结构如果将磷脂分子置于空气—水界面上、水中和水—苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？对细胞膜成分的探索将磷脂放入盛有水的容器中细胞内外均为水环境，磷脂分子的分布水—苯混合溶剂中，磷脂分子的分布苯水水水水空气脂质体对细胞膜成分的探索③1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔，用丙酮从人的红细胞中提取脂质，将其在空气—水界面上铺展成单分子层。现象：推论：测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。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应

（“大于”、“等于”或“小于”）胰岛B细胞表面积的2倍。原因是？大于提示胰岛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。除了脂质外，细胞膜还含有哪些成分？④1935年，丹尼利和戴维森发现细胞膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，已知脂滴表面如吸附有蛋白质成分时，表面张力则降低。≈推论：细胞膜除了脂质外还可能有蛋白质对细胞膜成分的探索对细胞膜成分的探索蛋白质(%)磷脂(%)胆固醇（%）糖类(%)哺乳动物红细胞膜4933108小鼠肝细胞膜444583大肠杆菌细胞膜752500脂质（50%）蛋白质（40%）少量的糖类（2%~10%）磷脂（主要）胆固醇（动物细胞膜）细胞膜的成分思考：脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？不同生物细胞膜成分表——调节膜的流动性，保持膜的稳定性与膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的

越多。种类和数量主要在细胞膜外侧，与蛋白质（脂质）结合形成糖蛋白（糖脂）。判断细胞膜内外的主要依据对细胞膜结构的探索①1959年，罗伯特森——静态的统一结构方法：在电子显微镜下观察细胞膜。现象：推论：内外层暗中间层亮细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗的三层结构（已知当电子束照射大分子，散射度高，黑暗；电子束照射小分子，散射度低，光亮）。所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，是一种静态的统一结构。变形虫摄取草履虫酵母菌出芽生殖如果是静态的，细胞膜的功能将难以实现，细胞的生长、变形虫的运动等现象难以解释。由此推测，细胞膜应该能流动。1（1）方法（2）现象（3）结论荧光标记法开始一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37℃下经过40min后两种颜色的荧光均匀分布。细胞膜具有流动性细胞融合初期人鼠杂交细胞细胞融合细胞融合37°培养40min人细胞鼠细胞红色荧光素标记的抗体绿色荧光素标记的抗体荧光标记法是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行分析的方法，常用的荧光蛋白有绿色和红色两种颜色。对细胞膜结构的探索②1970年，人-鼠细胞融合实验示意图聚乙二醇、电融合法和灭活病毒诱导法等如果降低温度，融合时间会怎么变化？细胞膜结构的探索③冰冻蚀刻电子显微法：物理科学家在低温下将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面，发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。①原因：细胞膜的三大成分都呈不对称分布。②作用：使膜两侧功能不同，以确保生命活动有序三大成分功能有序细胞膜的不对称性嵌贯穿镶1（1）方法（2）结论4.1972年，辛格和尼科尔森新的观察和实验证据。提出为大多数人所接受的流动镶嵌模型。细胞膜结构的探索④1972年，辛格和尼克尔森源于必修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

的一种假说，再用进一步的____________对已建立的假说进行

。解释某一生物学问题观察与实验修正和补充科学方法——提出假说一种假说最终被接受被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。流动镶嵌模型的基本内容辛格和尼克尔森1.提出者：→构成生物膜的基本支架磷脂双分子层特点：可以侧向自由移动功能：屏障作用——水溶性分子或离子不能自由通过脂质或脂溶性物质可以通过，如乙醇、甘油、苯等一层生物膜＝一层磷脂双分子层＝两层磷脂分子流动镶嵌模型的基本内容辛格和尼克尔森1.提出者：蛋白质→镶、部分或全部嵌入、贯穿特点：大多数蛋白质分子是可以运动的功能：在物质运输等方面有重要作用原因：蛋白质是生物大分子，有的部分疏水、有的部分亲水流动镶嵌模型的基本内容辛格和尼克尔森1.提出者：糖被→位于细胞膜的外表面功能：保护、润滑、识别、信息传递等与脂质结合→糖脂与蛋白质结合→糖蛋白细胞膜的流动性和选择透过性项目结构特性——流动性功能特性——选择透过性实例结构基础

分子和

分子都可以运动影响联系

是

的基础全部脂质大多蛋白质流动性选择透过性流动性选择透过性细胞分裂和融合、胞吞胞吐、吞噬细胞变形运动和吞噬病菌等植物对离子的选择性吸收(主动运输、协助扩散)(2)膜上具有转运蛋白(1)脂双层疏水区：不允许水溶性小分子和离子自由通过细胞分裂变形运动→吞噬物质运输细胞融合温度转运蛋白种类和数量细胞膜三大功能的结构基础序号细胞膜的功能结构基础123磷脂双分子层内部的疏水区膜转运蛋白(载体蛋白/通道蛋白)膜识别蛋白=糖蛋白(含糖被)将细胞与外界环境分隔开控制物质进出细胞(选择透过性)进行细胞间的信息交流①受体蛋白与激素、淋巴因子、神经递质等信号分子特异性结合归纳提升——5种常考的“膜蛋白”⑤通道蛋白协助扩散水通道蛋白、离子通道蛋白等④载体蛋白物质跨膜运输方式中:协助扩散和主动运输③酶蛋白催化作用：呼吸酶、ATP水解酶等②识别蛋白精卵结合、免疫细胞对抗原的特异性识别等2.[课本P46变式]分散到水溶液中的磷脂分子会自发组装成充满液体的球状小泡，称为脂质体，研究人员在脂质体外包裹上聚乙二醇保护层并镶嵌上相应的抗体，制造出一种能定向运送药物的“隐形脂质体”(如图)。目前这种“隐形药物B脂质体”已在癌症治疗中得到应用。（1）脂质体的“膜”结构与细胞膜均以_____________作为基本支架。（2）“隐形脂质体”在运送药物的过程中，能避免被白细胞识别和清除，原因可能是________________________________________。脂质体膜上镶嵌的抗体能够_____________________________，从而将药物定向运送到癌细胞，从而杀死癌细胞。3)脂质体既可以用于运载脂溶性药物，也可以用于运载水溶性药物。图中所运载的水溶性药物为__________(药物A、药物B)。脂质体表面不具备可供白细胞识别的糖蛋白特异性识别癌细胞(表面的抗原)药物A磷脂双分子层1.既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？①分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙。②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。脂双层为_______。镶嵌、嵌入、贯穿流动镶嵌模型

（少）组成成分内部疏水，作为_____。_________等位于细胞膜的（

）表面____、_____传递等结构1.功能2.

3.

结构特点：功能特点：课前默写

6.4细胞膜的结构和功能磷脂蛋白质流动镶嵌模型糖类（少）组成成分脂双层为基本骨架内部疏水，屏障镶嵌、嵌入、贯穿物质运输等细胞膜的外表面识别、信息传递等结构1.将细胞与外界环境分隔开功能2.控制物质进出细胞3.进行细胞间的信息交流细胞膜的结构和功能思考：1.细胞按结构可分为哪两大类群？两者最主要的区别是什么？2.没有细胞核的细胞都是原核细胞吗？原核细胞（无核膜包被的细胞核）真核细胞（有核膜包被的细胞核）真核细胞1个核：绝大多数细胞无核：高等植物成熟的筛管细胞

哺乳动物成熟的红细胞多个核：如骨骼肌细胞、草履虫早期有细胞核，成熟后退化消失骨骼肌细胞（多核）筛管细胞，运输有机物(无核)哺乳动物成熟红细胞(无核)洋葱表皮细胞（一个核）草履虫(2个核）细胞核的功能1、黑白美西螈的核移植实验黑色美西螈胚胎细胞发育成黑色美西螈白色美西螈卵细胞重组细胞为进一步增强实验说服力，还应增加一组什么实验？美西螈的肤色遗传受细胞核控制。①结论：②分析：1细胞核功能的实验探究细胞核的功能1细胞核功能的实验探究1、黑白美西螈的核移植实验黑色美西螈卵细胞发育成白色美西螈白色美西螈胚胎细胞重组细胞③对照结论：美西螈的肤色遗传受细胞核控制。蝾螈的受精卵无核分裂不分裂开始分裂发育

(快)发育

(慢)有核实验结论:蝾螈的

受细胞核控制。实验分析：细胞分裂、分化实验既有

对照，又有

对照。相互自身前后(无核与有核对照)(对无核者重新挤入核)1细胞核功能的实验探究2、蝾螈受精卵的横缢实验操作：将有核一边的一个

细胞核挤到无核的一边细胞核的功能1细胞核功能的实验探究变形虫能消化，但不能摄食，刺激无反应,细胞器退化正常取出核植入细胞核恢复生命活动无核有核无核死亡实验结论：变形虫的

等生命活动受

控制。

细胞核实验分析：实验既有

对照，又有

对照。相互自身前后生长、再生、对刺激的反应(无核与有核对照)(核移植）细胞只有保持

才能进行正常的生命活动。3、变形虫的切割实验完整性细胞核的功能1细胞核功能的实验探究3、变形虫的切割实验去核后的变形虫仍能生活一段时间，原因是

。思考已合成的蛋白质仍发挥作用单独的细胞核不能生存的原因是

。没有营养物质和能量供应有核变形虫能消化，但不能摄食，刺激无反应,细胞器退化正常取出核植入细胞核恢复生命活动无核无核死亡4.伞藻嫁接与核移植实验伞形伞藻菊花形伞藻帽（伞形）帽（菊花）柄柄假根假根

伞藻是单细胞生物，由“帽”、柄和假根三部分构成，其中细胞核位于假根部位。伞藻的伞帽有伞形和菊花形。伞藻的再生性很强，即伞帽被切除之后，很短时间内就能够生出新的伞帽。细胞核的功能1细胞核功能的实验探究伞藻嫁接实验提出问题作出假设设计实验实验结果实验结论伞帽的形态结构是由伞柄决定还是假根决定的？①伞柄决定②假根决定伞帽的形态结构是由假根决定的。此实验能否得出细胞核决定了伞帽的形状？不能，无法排除假根中其他物质(如细胞质)对实验的影响。嫁接实验：伞藻核移植实验提出问题作出假设设计实验实验结果实验结论伞帽的形态结构是由细胞核决定还是细胞质决定的？①细胞质决定②细胞核决定伞帽的形态结构是由细胞核决定的。核移植实验：细胞核的功能综合以上资料分析，你认为细胞核具有什么功能？细胞分裂分化离不开细胞核细胞核是变形虫生长、应激性的生命活动的控制中心美西螈肤色的遗传是由细胞核控制的细胞核控制伞藻的形态结构（伞帽的形状）美西螈核移植实验伞藻嫁接核核移植实验变形虫切割核核核移植实验蝾螈受精卵横缢实验(1)细胞核的功能：细胞核控制着细胞

和

，是细胞的

中心。代谢遗传

(2)细胞核是遗传信息库。(P56)控制细胞核的结构核膜核仁染色质核孔细胞核电镜图离子及其他小分子主要通过核膜进出细胞核。RNA、蛋白质等大分子物质主要通过核孔进出细胞核，穿

层膜。耗能穿

层膜，

层磷脂分子层；细胞核的结构内膜外膜核膜1、___层膜（把细胞质与核内物质分开，具有选择透过性，控制较小的分子进出细胞核：葡萄糖、氨基酸、各种离子）2、核膜不是连续的，上有小孔——_____3、核膜外膜与

直接相连4、核膜外膜上附着有________核孔双核孔核糖体实现核质之间频繁的物质交换和信息交流内质网膜细胞

越旺盛，核孔的数量越多代谢强度思考：大分子和小分子物质分别如何进出细胞核？DNA不出细胞核！024核孔结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，是核内外物质转运的通道，结构如图甲所示。核孔复合体具有双功能和双向性，双功能表现在两种运输方式，即被动运输(离子和水分子等小分子物质)与主动运输(大分子物质)；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。如图乙为核孔控制物质进出细胞核的示意图。核孔(1)举例说出入核运输的蛋白质。提示解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、染色体的组蛋白等。核孔(2)核孔复合体能够识别已经加工成熟的mRNA并将其运出核孔，前体mRNA(未经加工剪接的RNA)不能运出核孔，这体现了核孔具有什么特点？核孔复合体能够识别相应的物质信号，可推测核孔复合体上存在什么结构？提示体现了核孔具有选择透过性。推测核孔复合体上存在特异性受体蛋白。核孔容易被碱性染料染成深色的物质细胞核的结构核仁1、与_________及_______的形成有关，蛋白质合成旺盛的细胞中，核糖体数目较多，核仁体积越大。2、在细胞分裂的过程中____________________3、核仁的发达程度与

的旺盛程度有关染色质rRNA核糖体周期性的消失与重建染色体染色质通常为圆球形或卵球形，由蛋白质、DNA和RNA组成蛋白质合成判断：核糖体的形成一定与核仁有关（）×原核生物染色质和染色体是

物质在细胞

的两种存在状态。染色质染色体分裂间期，丝状物分裂期，圆柱状或杆状高度螺旋化，变短变粗同一种不同时期解开螺旋、恢复细长丝状细胞核的结构问题：染色质和染色体是什么关系？正在分裂的细胞染色体：有利于细胞分裂使遗传物质均等分配到子细胞。染色质：有利于遗传信息的复制和表达。（1）染色体状态下，由于

，一般不能进行DNA的