2021高考生物一轮复习第二单元细胞的基本结构和物质的跨膜运输第5讲细胞膜与细胞核教案新人教版 12页

- 1 - 第 5 讲 细胞膜与细胞核 考点一 细胞膜的结构和功能 1.细胞膜的制备 (1)实验原理:细胞吸水涨破 获得细胞膜。 (2)材料:人或其他哺乳动物的成熟的红细胞。 (3)选材原因:①无细胞核和众多的细胞器,易制得纯净的细胞膜;②无细胞壁,细胞易吸水涨 破。 (4)实验过程:选材→制片→观察→滴水→观察。 2.细胞膜的成分及在细胞膜中的作用 成分 所占比 例 在细胞膜中的作用 脂质 约 50% 其中磷脂构成细胞膜的基本支架;胆固醇是动物细胞膜的重要成分 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 糖类 2%～10% 与细胞膜上的蛋白质或脂质结合,形成糖蛋白或糖脂;糖蛋白有识别、保护、 润滑的作用 3.细胞膜的功能 (1)将细胞与外界环境分隔开,保障细胞内部环境的相对稳定。 (2)控制物质进出细胞。 (3)进行细胞间的信息交流。主要方式如下: 4.细胞膜结构的探索历程[连线] - 2 - 提示:①—b ②—a ③—d ④—c ⑤—f ⑥—e 5.细胞膜的流动镶嵌模型 (1)模式图 (2)结构特点 6.植物细胞壁 (1)成分:主要是纤维素和果胶;酶解法除去植物细胞壁所用酶为纤维素酶和果胶酶;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。 [纠误诊断] (1)构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇。( × ) 提示:脂肪不是生物膜的成分。 (2)变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同。( × ) 提示:不同细胞细胞膜的基本组成成分都是脂质、蛋白质和少量糖类。 (3)细胞膜的特定功能主要是膜蛋白决定的。( √ ) (4)细胞膜上的蛋白质分子都是运动的。( × ) 提示:大多数蛋白质分子都是可以运动的。 (5)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。( √ ) (6)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。( × ) - 3 - 提示:植物细胞通过胞间连丝进行信息交流,没有通过受体。 1.比较细胞膜的两大“特性” (1)区别 项 目 结构特性 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大多数蛋白质分子 不是静止的,而是可以运动的 遗传特性 载体蛋白 种类、数量 选择透过性 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 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:细胞膜上载体蛋白的种类和数 量; ②外因:温度、pH、O2 等影响细胞呼吸的 因素 (2)联系 2.实验验证细胞膜的功能 (1)细胞膜具有识别作用的验证方法 - 4 - 只有同种生物的精子和卵细胞才能结合 细胞膜具有识别作用 (2)细胞膜控制物质进出细胞功能的验证 物质(染色剂)进入实验: [深度思考] (1)细胞膜上的蛋白质有哪些方面的功能?试举例说明。 提示:运输作用(如载体蛋白),催化作用(如细菌细胞膜上与有氧呼吸有关的酶),识别作用(如 受体)等。 (2)通过细胞膜的结构模型如何区分细胞膜的内侧和外侧? 提示:依据糖蛋白的位置,在细胞膜的外侧分布有糖蛋白,而内侧没有。 题型一 细胞膜的成分、结构和功能 1.(2019·河北衡水中学二调)下列所述物质一定不属于细胞膜组成成分的是( C ) A.含有 C、H、O、N 和 P 五种元素的脂质 B.能与胰岛素特异性结合的物质 C.转运氨基酸至一种无膜细胞器的物质 D.能提高细胞与细胞之间黏着性的物质 解析:脂质中含有 C、H、O、N 和 P 五种元素的是磷脂,是细胞膜的组成成分;能与胰岛素特异 性结合的物质是胰岛素受体,属于细胞膜的组成成分;转运氨基酸至核糖体的物质是转运 RNA(tRNA),存在于细胞质基质和细胞核内,不是细胞膜的组成成分;糖蛋白能提高细胞与细胞 之间的黏着性,糖蛋白是细胞膜的成分。 2.(2014·福建卷)细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列 图中,可正确示意不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是( D ) - 5 - 解析:血红蛋白在红细胞内,是一种可运载氧气的蛋白质,但并非膜蛋白;抗体是浆细胞分泌的 一种免疫球蛋白,并非 T 淋巴细胞细胞膜的成分;胰岛素受体具有特异性,只能与胰岛素特异性 结合,无法与胰高血糖素结合;神经递质可以与骨骼肌细胞膜上的神经递质受体特异性结合, 葡萄糖可以借助转运葡萄糖的载体通过主动运输的方式进入骨骼肌细胞。 4 种常考的“膜蛋白”及其功能 (1)受体蛋白:信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体蛋白。 (2)膜载体蛋白:膜用于协助扩散和主动运输的载体蛋白。 (3)具催化作用的酶:如好氧型细菌其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(如精卵间的识别、免疫细胞对抗原的特异 性识别等)。 题型二 细胞膜结构和功能的相关实验 3.荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用,包括三个步骤:绿色荧光染料与膜上的 蛋白质结合,细胞膜上呈现一定强度的绿色;激光照射淬灭(漂白)膜上部分绿色荧光;检测淬 灭部位荧光再现速率。实验过程如图甲,结果如图乙。下列说法错误的是( B ) A.该技术说明细胞膜具有一定的流动性 B.应用该技术可以测定膜上单个蛋白质的流动速率 C.降低实验温度,漂白区域荧光强度恢复到 F2 的时间将延长 D.理论分析,漂白区域恢复足够长的时间荧光强度 F2 仍小于 F1 解析:由实验可知,该实验的理论基础是细胞膜具有一定的流动性;应用该技术只能测定群体 蛋白质的流动速率;降低实验温度,会导致细胞膜的流动性降低,会使漂白区域荧光强度恢复 - 6 - 到 F2 的时间延长;由于实验时,一部分荧光消失,因此,漂白区域恢复足够长的时间,荧光强度仍 小于漂白前。 4.台盼蓝(TB)是细胞活性染料,常用于检测细胞是否存活。活细胞不会被 TB 染成蓝色,而死细 胞则会被染成蓝色。利用 TB 鉴别细胞活性的基本原理是( D ) A.死细胞与活细胞的组成成分不同 B.死细胞与活细胞的膜蛋白不同 C.活细胞能分解进入细胞内的 TB D.活细胞的细胞膜可阻止 TB 的进入 解析:死细胞与活细胞的组成成分相同;死细胞与活细胞的膜蛋白相同;染色剂 TB 对于活细胞 来说是有害物质,细胞不会吸收;活细胞的细胞膜对物质进出细胞具有选择透过性,TB 无法通 过活细胞膜,活细胞不能被染成蓝色,而死细胞的细胞膜失去选择透过性,TB 可以通过死细胞 膜,细胞可以被染成蓝色,说明活细胞的细胞膜能控制物质进出。 考点二 细胞核的结构和功能 1.细胞核的结构 (1)上述结构中,原核细胞不具备的是核膜、核孔、核仁、染色质。 (2)在细胞分裂周期中表现为周期性地消失和重建的结构是核膜和核仁。 (3)染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态,前者呈细长丝状,后者呈 圆柱状或杆状。 染色质 (间期、末期) 染色体(前期、中期、后期) 2.细胞核的两大功能 (1)是遗传物质储存和复制的主要场所,是遗传信息库。 (2)是细胞代谢和遗传的控制中心。 3.细胞核功能的实验探究 (1)黑白美西螈核移植实验 - 7 - ①实验过程 ②实验结论:美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制。 ③实验分析: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形成 重组细胞进行培养设置对照组。 (2)蝾螈受精卵横缢实验 ①实验过程 ②实验结论:蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。 ③实验分析:该实验既有相互对照,又有自身前后对照。 (3)变形虫切割实验 ①实验过程 ②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。 ③实验分析:该实验既有相互对照,又有自身前后对照。 (4)伞藻嫁接与核移植实验 ①伞藻嫁接实验过程 - 8 - ②伞藻核移植实验过程 ③实验结论:伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。 ④实验分析: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。 (5)据以上实验归纳细胞核部分功能 ⇒细胞核是遗传的控制中心 ⇒细胞核是代谢的控制中心 4.模型建构 (1)概念:模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种概括性的描述。 (2)类型:物理模型、概念模型、数学模型等。 (3)举例:DNA 双螺旋结构是物理模型,种群数量增长的 J 型、S 型曲线是数学模型。 [纠误诊断] (1)核膜上的核孔可以让蛋白质和 RNA 自由进出。( × ) 提示:核孔是选择性通道。 (2)胰岛细胞中核孔数目多于口腔上皮细胞。( √ ) (3)染色体和染色质只是形态不同,而成分完全相同。( √ ) (4)核膜、核仁在细胞周期中的分裂间期消失,分裂后期重建。( × ) 提示:核膜、核仁在前期消失,末期重建。 (5)细胞中核糖体的形成都与核仁有关。( × ) 提示:原核细胞中核糖体的形成与核仁无关。 (6)细胞核是细胞代谢的控制中心,也是细胞代谢的中心。( × ) 提示:细胞代谢的中心是细胞质,代谢的控制中心是细胞核。 据图分析细胞核的结构和功能: - 9 - (1)将①彻底水解主要可得到的有机小分子有哪些? 提示:氨基酸、磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基。 (2)代谢旺盛的细胞,②的体积较大,请解释原因。 提示:②是核仁,核仁与 rRNA 和核糖体的形成有关,核糖体是蛋白质的合成场所,蛋白质是生命 活动的承担者。 (3)核孔是核膜上的“小孔”吗?为什么代谢旺盛的细胞核孔的数目多? 提示:核孔不是“小孔”,是一种蛋白质复合体,对进入细胞核的物质有选择性。代谢旺盛的细 胞核质之间物质交换频繁,因此核孔的数目多。 (4)下列物质哪些可通过核孔?通过核孔需要消耗能量吗? ①DNA ②RNA ③DNA 聚合酶 ④RNA 聚合酶 ⑤解旋酶 ⑥呼吸酶 提示:能通过核孔的物质有②③④⑤。需要消耗能量。 题型一 细胞核的结构和功能 1.(2019·全国Ⅲ卷)下列与真核生物细胞核有关的叙述,错误的是( B ) A.细胞中的染色质存在于细胞核中 B.细胞核是遗传信息转录和翻译的场所 C.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心 D.细胞核内遗传物质的合成需要能量 解析:细胞核是遗传信息转录和复制的主要场所,遗传信息的翻译场所是核糖体,在细胞质中。 2.(2019·山东潍坊期中)下列有关细胞核的叙述,正确的是( A ) A.染色质是核内遗传信息的载体 B.DNA 与蛋白质以相同的方式进出细胞核 C.细胞核是生物体代谢和遗传的主要场所 D.若核仁被破坏,蛋白质的合成不会受影响 - 10 - 解析:染色质主要由 DNA 和蛋白质组成,是细胞核内遗传信息的载体;DNA 不能出细胞核;细胞核 是遗传物质储存和复制的主要场所,不是生物体代谢的主要场所;核糖体是蛋白质的合成场所, 核仁与核糖体的形成有关,若核仁被破坏,蛋白质的合成会受到影响。 有关细胞核的四个易错点 (1)物质进出细胞核并非都通过核孔 ①核孔是蛋白质、RNA 等大分子进出细胞核的通道。 ②小分子物质可通过核膜进出细胞核。 (2)并不是所有物质都能进出核孔 核孔是由多种蛋白质构成的复合结构,表现出明显的选择性,如细胞核中的 DNA 不能通过核孔 进入细胞质。 (3)核仁不是遗传物质的储存场所 核仁参与 rRNA 的合成及核糖体的形成,细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上。 (4)误认为核孔的数量和核仁大小是固定的 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。 题型二 细胞核功能的相关实验探究 3.(2019·广东深圳模拟)汉麦林的实验如图,将单细胞的地中海杯状藻先在近核处切断,再在 近杯处切断(a),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)。对这个实验的解释合理的是( C ) ①决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞核 ②决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞质 ③杯状藻藻杯的形态发生是由细胞核和细胞质的遗传物质共同作用的结果 ④(b)能再生一杯是因为(b)中含有由细胞核转录而来的遗传信息 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ - 11 - 解析:决定杯状藻藻杯形态发生的遗传信息来自细胞核,①正确;将(c)中藻杯切掉后,不能再 生第二杯(d),说明(c)中不含合成藻杯形态的遗传信息,决定杯状藻藻杯形态发生的遗传信息 不是来自细胞质,②错误;本实验没有单独拿出细胞核进行实验,看是否形成杯状藻藻杯,因此 该实验不能说明杯状藻藻杯的形态发生是由细胞核和细胞质的遗传物质共同作用的结果,③ 错误;决定杯状藻藻杯形态发生的遗传信息最终来自细胞核,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的 mRNA,因此可以再生一藻杯, ④正确。 4.(2019·天津模拟)如图表示变形虫的切割和核移植实验。该实验不能得出的结论是( A ) A.细胞核是遗传物质储存和复制的场所 B.细胞核是细胞新陈代谢活动的控制中心 C.细胞核和细胞质相互依存,相互影响 D.细胞结构的完整性是细胞生存的基础 解析:图中并未体现细胞核是遗传物质储存和复制的场所;含有细胞核的部分能正常生活,不 含有细胞核、只有细胞质的部分不能正常生活,这说明细胞核是细胞新陈代谢活动的控制中心; 只有细胞核或只有细胞质的部分不能正常生活,但重新植入细胞核,细胞又能正常生活,说明 细胞核和细胞质相互依存,相互影响;只有同时有细胞质和细胞核,细胞才可以正常生活,说明 细胞结构的完整性是细胞生存的基础。 [构建知识网络] [强化思维表达] - 12 - 1.功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多。 2.组成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的,体现了生物膜具有一定的流 动性的结构特点。 3.生物膜选择透过性的物质基础是生物膜上的载体蛋白。 4.核膜、核孔都具有选择透过性。 5.核仁与 rRNA 的合成及核糖体的形成有关。 6.染色质主要由 DNA 和蛋白质组成,DNA 是遗传信息的载体。 7.细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。