第一讲　细胞膜——系统的边界　细胞核——系统的控制中心 1.提取细胞膜最常用材料是哺乳动物成熟红细胞，因为 该细胞中无细胞核和众多细胞器。 2．功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 3．染色质和染色体是同样的物质在细胞不同时期的两 种存在状态。 4．染色质主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息 的载体。 5．核膜、核仁在细胞周期中周期性的消失和重建。 6．核膜、核孔都具有选择透过性。 7．核孔数量、核仁大小与细胞代谢呈正相关。
一、细胞膜的成分和功能 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红细胞。 (3)选材原因： ①无细胞核和众多细胞器，易制得纯净的细胞膜。 ②无细胞壁，细胞易吸水涨破。 2．细胞膜的成分 细胞膜 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： ①受精作用、效应T细胞裂解靶细胞——细胞膜直接接触传递信息； ②植物胞间连丝——细胞通道传递信息； ③激素调节、突触中兴奋传导——化学物质传递信息。  植物细胞“系统的边界”是细胞膜而不是细胞壁的原因是什么？ 提示：植物细胞最外层是细胞壁，其主要成分是纤维素和果胶，细胞壁不具有生命活性，是全透性的，故不能作为植物细胞的系统的边界。 二、细胞核的结构和功能 1．细胞核的结构[据图填空] (1)填写图中结构名称： a．核膜；b.染色质；c.核仁。 (2)写出图中结构的相应功能： ①b功能：是DNA的主要载体。 ②c功能：与某种RNA的合成以及核糖体形成有关。 ③d功能：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。 2．细胞核的功能 (1)是遗传信息库，是遗传物质储存和复制的主要场所。 (2)是细胞代谢和遗传的控制中心。  DNA都存在于细胞核内的染色质中吗？ 提示：不一定。DNA主要存在于细胞核内的染色体上，另外，在细胞质的线粒体和叶绿体中也含有少量的DNA。 [知识体系构建]


细胞膜的成分及功能  
(1)(2012·海南卷T1A)细胞膜含有糖脂和糖蛋白。(√) (2)(2012·广东卷T1D)变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同。(×) (3)(2010·山东卷T4B)构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇。(×)
1．细胞膜的成分 脂质(约50%) 　＋ 糖类(约2%～10%) 　＋ 蛋白质(约40%) →其种类数量决定细胞膜功能复杂程度 2．细胞膜的功能
[关键一点] (1)不同细胞膜的成分种类相同，即都含有脂质、蛋白质和少量的糖类，但每种成分的含量却不同。 (2)细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特点是具有选择透过性。功能特点是由结构特点决定的，如果细胞膜失去了流动性，也就失去了选择透过性。
高考地位 本考点知识相对较简单，易理解，与细胞结构、代谢联系密切，常结合起来进行命题考查  命题角度 (1)结合生活实际考查细胞膜的功能，如典例1； (2)以图示为信息载体对细胞膜信息交流功能进行考查，如典例2。   [典例1]　在萝卜的紫色块根细胞内，液泡中含有紫红色的花青素。将块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化。若进行加温，随着水温的升高，水的颜色逐渐变紫。其主要原因是(　　) A．细胞壁在加温过程中受到破坏 B．水温升高，花青素的溶解度加大 C．加温使细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的作用 D．加温使水中的化学物质发生了反应 [解析]　选C　结合题干分析，当温度升高时，细胞膜、液泡膜等功能发生改变，控制物质进出细胞的功能丧失，导致细胞中花青素透过细胞膜进入水溶液中，使其颜色变紫。 —————
——————————————— 破坏膜结构的因素 生物膜主要是由脂质、蛋白质和少许糖类组成的，凡能引起蛋白质变性、脂质溶解的因素均能导致生物膜结构破坏而失去其控制作用。破坏膜结构的因素有：高温、强酸、强碱、过度低温、脂溶剂、蛋白酶等。 [典例2]　(2013·常州模拟)作为系统的边界，细胞膜在细胞的生命活动中有多种功能。下图的模型主要表明了细胞膜的何种功能(　　)
A．将细胞与外界环境分开 B．控制物质进出细胞 C．进行细胞间信息交流 D．促进物质的运输 [解析]　选C　依图知，内分泌细胞分泌的激素是信息分子，激素作用于靶细胞膜上的受体，因此，内分泌细胞与靶细胞通过体液运输的激素传递信息，表明了细胞膜可进行细胞间信息交流的功能。 [技法点拨] 图文结合法归纳细胞间信息交流方式 信息交流方式 通过“信息分子” 完成间接交流即： 细胞 体液细胞 两细胞彼此直接交流， 即：细胞细胞 经特殊通道交流信息， 即：细胞细胞  图示 


 
细胞核的结构和功能  
(1)(2012·海南卷T6D)大肠杆菌遗传信息在细胞核中转录，在细胞质中翻译。(×) (2)(2011·江苏卷T10D)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中细胞核在普通光学显微镜下清晰可见。(×) (3)(2011·重庆卷T1A)氨基酸、葡萄糖和核苷酸分子均可通过核膜。(×) (4)(2010·安徽卷T1D)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。(×) (5)(2010·江苏卷T2C)核孔是生物大分子可以选择性进出的通道。(√)
1．细胞核的结构与功能 名称 结 构 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核膜是不连续的，其上有核孔； ③核膜具有选择透过性 ①细胞内化学反应的场所。核膜上有酶附着，利于多种化学反应的进行； ②控制物质进出。小分子、离子通过核膜进出；大分子物质通过核孔进出  核仁 折光性强，易与其他结构区分 参与某些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主要由DNA和蛋白质组成； ③与染色体的关系： 
 是遗传物质的主要载体  [关键一点] (1)核膜、核仁和染色质都是真核细胞区别于原核细胞的重要特征。 (2)核膜、核仁在细胞分裂周期中表现为周期性地消失和重建。 (3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关。代谢旺盛的细胞，核质之间物质交换频繁，核孔数量多；蛋白质合成旺盛的细胞，核仁较大。 (4)核孔对大分子的进出也有选择性并消耗能量。 2．细胞核功能的实验 实验 实验过程 实验结果 实验结论  两种美西螈细胞核移植 
发育成的美西螈都是黑色的 美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核控制的  横缢蝾螈受精卵 
有核的一半能分裂、分化，无核的一半则不能 蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的  将变形虫切成两半 
有核部分能生长、分裂、再生，具有应激性，无核部分只能消化已吞噬的食物 变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的  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：
“帽”的形状与具有细胞核的假根部分一致 伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的  [关键一点] (1)上表中实验①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细胞形成重组细胞进行培养。 (2)实验②③中既有相互对照，又有自身对照。
高考地位 本考点知识是高考常考点之一，多以选择题、实验分析题形式对细胞核功能进行考查  命题角度 (1)以图示形式直接考查细胞核结构和功能，如典例3； (2)以实验分析题形式考查细胞核功能及实验分析能力，如典例4。  [典例3]　右图是细胞核的结构模式图。下列关于其结构及功能的叙述正确的是(　　) A．①属于生物膜系统，把核内物质与细胞质分开 B．②是遗传物质DNA和RNA的载体 C．③与蛋白质的合成直接有关 D．④有利于DNA和mRNA从细胞核进入细胞质 [解析]　选A　根据图示可知：①是核膜，属于生物膜系统，可以把核内物质与细胞质分开；②是染色质，由DNA和蛋白质组成，是真核生物遗传物质(DNA)的主要载体；③是核仁，与某些RNA的合成以及核糖体的形成有关；④是核孔，有利于mRNA等大分子物质从细胞核进入细胞质，实现核质之间的物质交换和信息交流。 [典例4]　为了研究细胞核的作用，一位生物学家研究了100个细胞，他把每个细胞都分成含有细胞核和不含细胞核两个部分，然后把这些细胞放在同样的条件下培养，结果如下： 时间(天) 细胞无核部分的存活个数 细胞有核部分的存活个数  1 81 79  2 62 78  3 20 77  4 0 74  10 0 67  30 0 65   (1)此实验可说明细胞核的什么功能？________；简要描述细胞核发挥该功能的主要途径：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)有核部分在30天内仍有21%～35%的细胞死亡率，其原因是：①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 (3)培养一天后的结果，是否能说明在第一天中无核部分的生活力比有核部分的生活力强？为什么会出现这样的结果？ ________________________________________________________________________。 (4)细胞核的作用既然如此重要，那么你能针对人的成熟红细胞没有细胞核提供一种合理的解释吗？____________________________________________________________。 [解析]　(1)细胞生活的本质是代谢，无细胞核的细胞死亡速度大于有核细胞的死亡速度，说明了细胞核能控制细胞的代谢。代谢过程需要酶，而酶大多数是蛋白质，蛋白质是基因表达的结果，所以可以判断出细胞核是通过表达其中的基因来影响细胞代谢的。(2)有核细胞的死亡大部分是由于正常衰老和凋亡，在实验操作中也可能损伤部分细胞。(3)此实验选取的样本不够大，因此会造成较大的偶然误差，如培养一天后的细胞，无核细胞的数量多于有核细胞即是证据。(4)哺乳动物成熟红细胞是功能高度特化的细胞，寿命较短，细胞核的退化为红细胞的血红蛋白提供了必要的空间，以加强血红蛋白对氧气的运输。 [答案]　(1)控制代谢　通过转录产生了mRNA，指导有关结构蛋白或酶的合成，进而控制细胞的代谢 (2)①实验操作使部分细胞损伤，进而导致其中一些细胞死亡　②部分细胞的正常衰老、凋亡 (3)不能。培养一天后的结果差异，应是统计误差，由统计的样本不够大造成。 (4)红细胞在形成时，其代谢程序已由有核的造血干细胞确定；或为红细胞含有的血红蛋白提供了必要的空间，以加强血红蛋白对氧气的运输(其他合理答案亦可)
实验平台— 一、实验原理 细胞内的物质有一定的浓度，将细胞放到蒸馏水中，细胞就会吸水涨破，细胞内的物质就会流出，从而得到细胞膜。 二、实验步骤 选材 ↓ 制片 ↓ 观察：用显微镜观察红细胞形态(由低倍镜→高倍镜) ↓ 滴蒸馏水：在盖玻片的一侧滴，在另一侧用吸水纸吸引 ↓ 观察：持续观察细胞的变化 ↓ 结果：凹陷消失，细胞体积增大，细胞破裂，内容物流出，获得细胞膜 [高考实验对接] (2011·新课标全国卷)将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是(　　) A．红细胞膜具有水溶性 B．红细胞的液泡体积增大 C．蒸馏水大量进入红细胞 D．低温时红细胞膜流动性增大 选项 分析 对接教材  A 细胞膜由脂质、蛋白质和少许糖类组成，脂质、蛋白质不能溶于水。所以放入蒸馏水中红细胞破裂的原因不是组成膜的物质溶解引起的，A项错误 细胞涨破原理与教材渗透吸水原理不符  B 动物的红细胞中没有液泡，故B项错误 动植物细胞在结构上的区别  C 红细胞细胞质具有一定浓度，将其放入蒸馏水中，细胞因吸水而破裂，C项正确 细胞吸水原理与教材一致  D 温度影响细胞膜的流动性，低温时细胞膜的流动性减小，D项错误 低温抑制物质分子运动   [多维思考] (1)将人的红细胞放入到质量分数为0.9%的NaCl溶液中，能观察到什么现象？ 提示：红细胞形态保持不变。 (2)若将人的红细胞放入到高浓度蔗糖溶液中，会观察到什么现象？ 提示：红细胞皱缩。 技法平台— 1．探究思路 获取细胞膜材料→明确细胞膜的组成成分→利用化学试剂和相关酶进行物质鉴定→结合细胞融合和主动运输，推断细胞膜的结构和功能特点。 2．实验探究分析 (1)研究细胞膜成分的常用材料：动物细胞、红细胞；最佳材料：哺乳动物成熟的红细胞，原因是这类细胞中没有其他的膜结构，只含有细胞膜一种膜结构。 (2)动物细胞膜的制备方法： 猪的新鲜血液红细胞红细胞的细胞膜 (3)细胞膜中磷脂成分的鉴定：①用溶解脂质的溶剂处理细胞膜，细胞膜被溶解；②脂溶性物质能够优先通过细胞膜；③用磷脂酶处理细胞膜，细胞膜被破坏等。 (4)细胞膜中蛋白质成分的鉴定：①制备细胞膜样液，用双缩脲试剂鉴定；②用蛋白酶处理细胞膜，细胞膜被破坏。 (5)细胞膜中磷脂双分子层的鉴定：将膜结构中的磷脂分子提取出来，铺在水面上，测得磷脂占有面积，对比细胞膜的面积进行分析。 (6)物质通过细胞膜方式的探究：①自由扩散：物质进入细胞的速率随着该物质浓度的增大不断提高；②主动运输：物质进入细胞的方式受氧气浓度、呼吸抑制剂等因素的影响。 (7)细胞膜选择透过性的探究：利用有颜色的植物组织，放入清水中，然后，再用高温、强酸、强碱处理，观察实验前后清水的颜色变化。 (8)温度影响物质的跨膜运输：测定不同的温度条件下，物质进入细胞速率的变化。 [典例]　现有人的成熟红细胞、人的口腔上皮细胞、蛙的红细胞、鸡肝研磨液等生物材料及相关用具，请根据以上材料，完成下列实验设计并分析有关问题： (1)为获得纯净的细胞膜，应选取上述材料中的____________做实验。选用该材料的原因是它________________________________________________________________________。 (2)将选取的上述材料放入________中，由于__________作用，一段时间后细胞将破裂。 (3)科学家将膜结构中的磷脂分子提取出来，铺在水面上，测得磷脂占有面积为S，那么该细胞膜的表面积约为________。 (4)有人发现，在一定温度条件下，细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面。当温度上升到一定程度时，细胞膜的磷脂分子有75%排列不整齐，细胞膜厚度变小，而膜的表面积扩大，膜对离子和分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是________________。 (5)生物膜具有控制物质进出的功能，请根据以下材料设计实验，验证膜的选择透过性。 材料：红玫瑰、质量分数为15%的盐酸、蒸馏水、培养皿、量筒。 实验步骤： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。 [解析]　(1)人成熟的红细胞不仅无细胞核，也无其他膜结构，因此，是获取纯净细胞膜的好材料。(2)人体细胞外液的渗透压相当于质量分数为0.9%的生理盐水的渗透压，当红细胞放入蒸馏水中后，会因渗透作用吸水过多而破裂。(3)细胞膜的骨架是磷脂双分子层，因此，当磷脂分子层面积为S时，磷脂双分子层(细胞膜)面积为S/2。(4)磷脂分子由整齐的排列变得不整齐，导致细胞膜厚度改变，推测是细胞膜的骨架——磷脂分子运动造成的，因细胞膜具有一定的流动性，细胞膜的厚度才会改变。(5)活细胞的细胞膜具有选择透过性，细胞液中的色素不会从细胞中渗出；当细胞死亡时，细胞膜失去选择透过性，色素会从细胞中渗出。由题干信息可知，杀死细胞的方法是用质量分数为15%的盐酸处理。 [答案]　(1)人的成熟红细胞　除细胞膜外无其他膜结构　(2)蒸馏水(清水)　渗透　(3)S/2　(4)构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的，细胞膜具有一定的流动性　(5)实验步骤：①取适量的玫瑰花瓣，均分为两部分，分别加入培养皿中，编号为A、B　②A组加入适量的蒸馏水，B组加入等量的质量分数为15%的盐酸　③观察A、B两组花瓣的颜色变化、溶液的颜色变化 
[高考随堂体验] 1．(2012·广东高考)有关生物膜结构与功能的叙述，正确的是(　　) A．膜载体蛋白的合成不需要ATP B．葡萄糖跨膜运输不需要载体蛋白 C．线粒体外膜与内膜的主要功能不同 D．变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同 解析：选C　细胞内蛋白质的合成都需要消耗ATP；葡萄糖进入不同细胞的跨膜运输方式不同，有协助扩散和主动运输，这两种方式都需要载体蛋白参与；线粒体有两层膜，内膜向内折叠形成嵴，膜上附着有大量与有氧呼吸有关的酶，而外膜上没有，故两者主要功能不同；不同细胞的细胞膜功能有差异，但膜的基本组成成分相同或相似。 2．(2011·海南高考)关于动物细胞膜的叙述，错误的是(　　) A．细胞膜含有糖脂和糖蛋白 B．细胞融合与细胞膜的流动性有关 C．ATP为CO2分子通过细胞膜提供能量 D．细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的 解析：选C　CO2分子以自由扩散的方式通过细胞膜，不需要ATP提供能量。 3．(2011·江苏高考)核孔是具有选择性的核质交换通道，亲核蛋白需通过核孔进入细胞核发挥功能。下图为非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验，下列相关叙述正确的是(　　)
A．亲核蛋白进入细胞核由头部决定 B．亲核蛋白进入细胞核不需要载体 C．亲核蛋白进入细胞核需要消耗能量 D．亲核蛋白进入细胞核的方式与葡萄糖进入红细胞相同 解析：选C　由图示可知，放射性亲核蛋白的尾部能从细胞质通过核孔进入细胞核中，而放射性头部却不能，可见亲核蛋白进入细胞核是由放射性尾部决定的。亲核蛋白通过核孔需要载体的协助并消耗能量，与葡萄糖进入红细胞的方式(协助扩散)不同。 4．(2010·山东高考)下列关于真核细胞生物膜的叙述，正确的是(　　) A．生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定 B．构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇 C．有氧呼吸及光合作用产生ATP均在膜上进行 D．核糖体、内质网、高尔基体的膜都参与蛋白质的合成与运输 解析：选A　构成膜的脂质主要是磷脂和胆固醇，而不含脂肪。有氧呼吸的三个阶段均可以产生ATP，但只有第三阶段在线粒体内膜上进行；光合作用的光反应阶段可以产生ATP，该过程在叶绿体的类囊体膜(基粒)上进行。蛋白质的合成在核糖体上进行，但核糖体没有膜结构。

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