三維設計高中生物必修① 第二單元 第一講 細胞膜與細胞核-系統(tǒng)的邊界與控制中心

第二單元細胞的基本結(jié)構(gòu)知識內(nèi)容考綱要求1細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能A2細胞器的結(jié)構(gòu)和功能(葉綠體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、液泡、高爾基體等)B3細胞核的結(jié)構(gòu)和功能B4生物膜系統(tǒng)B5通過模擬實驗探究膜的透性b細胞作為最基本的生命系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)知識是其他知識的基礎與載體，因而成為各類考試命題的關注熱點，在復習中需注意以下幾個方面：1．圖文結(jié)合：本單元關于細胞結(jié)構(gòu)和功能的示意圖、模式圖、照片等圖片很多，它們是教材知識簡單、直觀、形象的反映，承載了大量的信息，利用它們對知識進行復習，不僅有利于記憶、理解，更有利于知識結(jié)構(gòu)的形成。在使用中要注意將圖中信息語言化表達，也可將書面語言用圖或圖解表示出來，以提升圖文轉(zhuǎn)換能力。2．構(gòu)建模型：除教材中的模型外，還可將各種結(jié)構(gòu)或生理功能模型化，以反映細胞結(jié)構(gòu)、功能上的聯(lián)系，體現(xiàn)生命活動的內(nèi)在規(guī)律和實質(zhì)，也可以優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，增強思維能力。3．強化聯(lián)系：本單元知識作為基礎，與其他模塊的知識的聯(lián)系十分密切，如

(1)細胞膜——構(gòu)成細胞的化合物、細胞工程等；

(2)細胞器——細胞代謝等；

(3)細胞核——原核細胞、遺傳的基本規(guī)律；

(4)細胞結(jié)構(gòu)——細胞增殖、分化、衰老、癌變。通過對以上知識的整合，有利于知識的系統(tǒng)化。1.細胞膜成分、結(jié)構(gòu)、功能的關系

2．細胞膜的功能分析(1)界膜作用由于磷脂分子有親水基團和疏水基團，所以構(gòu)成細胞

膜的磷脂雙分子層之間是疏水的，能夠隔離細胞液和

外界環(huán)境溶液，保證了細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。①對于原始生命，它將生命物質(zhì)與非生命物質(zhì)分隔開，

使其成為相對獨立的系統(tǒng)。②對于原生生物，如草履蟲，由于細胞膜的作用，將

細胞與外界環(huán)境分隔開。(2)物質(zhì)運輸作用(即控制物質(zhì)進出細胞的作用)

物質(zhì)進出細胞必須通過細胞膜，細胞膜最重要特征之一是

具選擇透過性，即有選擇地吸收細胞所需要的物質(zhì)，排出

對自己有害的物質(zhì)及代謝廢物，保障了細胞內(nèi)部環(huán)境的相

對穩(wěn)定。表現(xiàn)(如右圖)為：①細胞膜的控制作用具有普遍性可“進”的物質(zhì)：營養(yǎng)物質(zhì)。不易“進”的物質(zhì)：對細胞有害的物質(zhì)?？伞俺觥钡奈镔|(zhì)：抗體、激素等物質(zhì)，細胞產(chǎn)生的廢物。不可“出”的物質(zhì)：細胞內(nèi)的重要成分。②細胞膜控制作用的相對性環(huán)境中對細胞有害的物質(zhì)，以及病毒、病菌等病原體也能侵入細胞，使生物患病。(3)細胞間的信息交流細胞間信息交流的類型如下：①信號傳導：信號分子(如激素、遞質(zhì))

激活靶細胞膜受體(糖蛋白等)

胞內(nèi)信號傳導分子沿信號通路傳遞

細胞產(chǎn)生特定的生物學效應②胞間連接與通訊：多細胞生物體內(nèi)，細胞間通過細胞膜進行相互作用，如動物細胞的間隙連接；植物細胞間則借胞間連絲實現(xiàn)細胞間物質(zhì)轉(zhuǎn)運和信息交流。③胞間識別：識別是指細胞對同種或異種細胞，同源或異源細胞以及自己或異己分子的認識和鑒別，是細胞通過其表面的受體與胞外信號分子發(fā)生選擇性相互作用，從而引起細胞內(nèi)一系列生理生化的變化，最終使細胞表現(xiàn)出相應的生物學效應的過程，如器官移植時的免疫排斥反應，精子與卵細胞的識別和結(jié)合。(4)其它功能細胞膜還有分泌、排泄和免疫等功能。①構(gòu)成細胞膜的化學元素有C、H、O、N、P等。②糖類在細胞膜中分布很少，并且與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)結(jié)合成

糖蛋白或糖脂，分布在膜的外表面。因此，根據(jù)糖蛋白

或糖脂的分布，可以判斷細胞膜的內(nèi)外側(cè)。③各種蛋白質(zhì)在膜上的分布是不對稱的。④各種膜所含蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的比例同膜的功能有關，功能

越復雜的膜，其蛋白質(zhì)數(shù)量和種類越多。⑤正常細胞癌變后，細胞膜上產(chǎn)生甲胎蛋白和癌胚抗原等

物質(zhì)，以此可以作為細胞是否癌變的指標之一。1．下圖為細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)，鑒別細胞膜的內(nèi)外側(cè)的有

效依據(jù)是(

)

A．①

B．②

C．③D．④解析：對于細胞膜來說，糖被只能分布在外側(cè)，是區(qū)分細胞膜內(nèi)外側(cè)的一個依據(jù)。答案：A1.細胞核的結(jié)構(gòu)和功能名稱特點功能核膜和核孔①核膜是雙層膜，外膜表面有核糖體附著②核膜不是連續(xù)的，其上有核孔①化學反應的場所，核膜上有酶附著，利于多種化學反應的進行②控制物質(zhì)進出，小分子、離子通過核膜進出，大分子物質(zhì)通過核孔進出名稱特點功能核仁折光性強，易與其他結(jié)構(gòu)區(qū)分參與某種RNA的合成與核糖體的形成染色質(zhì)①易被堿性染料染成深色②由DNA和蛋白質(zhì)組成③與染色體的關系：染色質(zhì)

染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體①核膜、核仁在細胞周期中表現(xiàn)為周期性的消失和重建。②核膜和核孔都具有選擇透過性。③核孔的數(shù)量、核仁的大小與細胞代謝有關，如代謝旺盛、

蛋白質(zhì)合成量大的細胞，核孔數(shù)多，核仁較大。2．細胞核功能的實驗研究序號實驗內(nèi)容實驗過程與結(jié)果得出結(jié)論①黑白美西螈細胞核移植美西螈皮膚顏色的遺傳是由細胞核控制的序號實驗內(nèi)容實驗過程與結(jié)果得出結(jié)論②橫縊蠑螈受精卵蠑螈的細胞分裂和分化是由細胞核控制的序號實驗內(nèi)容實驗過程與結(jié)果得出結(jié)論③變形蟲切割實驗變形蟲的分裂、生長、再生、應激性是由細胞核控制的序號實驗內(nèi)容實驗過程與結(jié)果得出結(jié)論④傘藻嫁接與核移植傘藻嫁接實驗過程傘藻“帽”的形狀是由細胞核控制的序號實驗內(nèi)容實驗過程與結(jié)果得出結(jié)論④傘藻嫁接與核移植傘藻核移植實驗過程傘藻“帽”的形狀是由細胞核控制的2．漢麥林(Hammerlim)做過如下實驗：將單細胞的地中海杯

狀藻切成1、2、3三段(如圖A)，將這三段置于海水中培養(yǎng)

一段時間后，結(jié)果如圖B、D、G所示，將D段再切斷，E段

繼續(xù)培養(yǎng)將不能再生第二杯(如圖所示)。(1)能由F再生出一個完整細胞的原因是________________________________________________________________。(2)能由C再生一杯的原因是__________________________________________________________________________。(3)不能由E再生第二杯的原因是_______________________________________________。(4)這個實驗說明__________________________________。解析：(1)F中含有細胞核，細胞核能控制生物的遺傳和代謝，因此能再生出一個完整的細胞。(2)(3)C中含有mRNA等物質(zhì)，可指導相關蛋白質(zhì)的合成，因此可再生一杯。但mRNA在細胞內(nèi)不斷被利用和降解，由于無細胞核，不能再合成新的mRNA，因此不能再生第二杯。(4)由B、D、G對比可說明決定杯狀藻形態(tài)發(fā)生的物質(zhì)可能來自于細胞核。答案：(1)細胞核(或F部位)含有決定杯狀藻形態(tài)的全部遺傳信息(2)C內(nèi)含有決定杯狀藻形態(tài)發(fā)生的物質(zhì)(3)E內(nèi)沒有了決定杯狀藻形態(tài)發(fā)生的物質(zhì)(4)決定杯狀藻形態(tài)發(fā)生的物質(zhì)(或遺傳信息)來自于細胞核真核細胞單位面積的核孔數(shù)目與細胞類型和代謝水平有關。以下細胞中核孔數(shù)目最少的是(

)A．胰島細胞B．造血干細胞

C．效應B細胞(漿細胞)D．口腔上皮細胞[解析]

核孔是某些大分子的運輸孔道，包括蛋白質(zhì)和RNA等，核孔的數(shù)目與代謝水平成正相關，四個選項中合成蛋白質(zhì)能力最弱的是口腔上皮細胞。[答案]

D細胞膜在細胞的生命活動中具有重要作用。下列相關敘述不正確的是(

)A．細胞膜的糖被在細胞間具有識別作用

B．細胞膜對膜兩側(cè)物質(zhì)的進出具有選擇性

C．細胞膜內(nèi)外兩側(cè)結(jié)合的蛋白質(zhì)種類有差異

D．載體蛋白是鑲在細胞膜內(nèi)外表面的蛋白質(zhì).[解析]細胞膜的糖被在細胞間具有識別作用。細胞膜是一層選擇透過性膜，對物質(zhì)進出細胞具有選擇性。由于細胞膜內(nèi)外結(jié)合的蛋白質(zhì)功能有差異，可推知相關的蛋白質(zhì)種類也有差異。載體蛋白協(xié)助物質(zhì)進行跨膜運輸，所以該類蛋白質(zhì)不是鑲在細胞膜內(nèi)外表面的蛋白質(zhì)。[答案]

D生物膜在生命活動中發(fā)揮著非常重要的作用。如圖所示的過程能體現(xiàn)生物膜(多選)

(

)A．有信息傳遞功能

B．具有一定的流動性C．具有排泄功能

D．具有識別功能[解析]

突觸前神經(jīng)元釋放的神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合，引起突觸后神經(jīng)元電位的變化，從而完成信息的傳遞，同時也體現(xiàn)了膜的識別功能。神經(jīng)遞質(zhì)的釋放是通過突觸小泡與突觸前膜的結(jié)合來完成的，該過程的完成要依賴膜的流動性。[答案]

ABD解答此類信息題的基本程序：提取題干信息―→濾取對應問題的有效信息―→尋求理論支持―→作出準確判斷。就本題而言，題圖提供的是興奮在突觸的傳遞過程，該過程為電信號―→突觸小體―→突觸前膜釋放遞質(zhì)―→突觸間隙―→突觸后膜(受體)屬于細胞的信息傳遞功能及識別功能，體現(xiàn)了膜的流動性。即該過程不是代謝產(chǎn)物的排出，不能體現(xiàn)生物膜的排泄功能。

本講實驗體驗制備細胞膜的方法(1)動物細胞沒有細胞壁，選擇動物細胞更易制備細胞膜。(2)動物細胞在清水(低滲溶液)中易吸水漲破，細胞內(nèi)的

物質(zhì)流出，即可得到細胞膜。(3)哺乳動物紅細胞中沒有細胞核及各種具膜的細胞器，

避免了細胞膜與核膜、細胞器膜分離的麻煩，經(jīng)離心

即可得到較純凈的細胞膜。制作臨時裝片：在潔凈載玻片上滴一滴紅細胞稀釋液后，

加蓋蓋玻片

低倍鏡觀察：尋找觀察點，并移至視野中央，換用高倍鏡

高倍鏡觀察前測：用高倍鏡觀察紅細胞的形態(tài)：兩面凹的圓餅狀↓引流法：在蓋玻片一側(cè)滴一滴蒸餾水，在另一側(cè)用吸水紙吸引↓后測：觀察紅細胞的變化：凹陷消失→體積增大→細胞破裂，內(nèi)溶物流出(1)取得紅細胞后應先用適量的生理鹽水稀釋，目的是：①使紅細胞分散開，不易凝集成塊。②使紅細胞暫時維持原有的形態(tài)。(2)操作時載物臺應保持水平，否則易使蒸餾水流走。(3)滴蒸餾水時應緩慢，邊滴加邊用吸水紙吸引，同時

用顯微鏡觀察紅細胞的形態(tài)變化。(4)如果該實驗過程在試管中進行，要想獲得較純凈的

細胞膜，紅細胞破裂后，還必須經(jīng)過離心、過濾才

能成功。請根據(jù)下列材料，回答問題：哺乳動物的紅細胞在發(fā)育成熟過程中，核逐漸退化，為攜帶氧的血紅蛋白騰出空間。成熟的紅細胞不含細胞器且取材方便，是研究細胞膜的好材料。(1)將紅細胞放入________中，一段時間后細胞將破裂，此過程依據(jù)的原理是________。(2)紅細胞破裂后，流出細胞外的物質(zhì)主要是________，用________試劑可鑒定該物質(zhì)。(3)欲制備較為純凈的細胞膜，再用________方法分離提純細胞膜。(4)用口腔上皮細胞能否制備得到較純凈的細胞膜？請分析原因。[解析]

(1)根據(jù)滲透作用原理，將紅細胞放在低滲溶液(如清水)中細胞會吸水漲破，可獲得細胞膜。(2)(3)紅細胞內(nèi)的主要物質(zhì)是血紅蛋白，可用雙縮脲試劑鑒定。欲制備較純凈的細胞膜，可通過差速離心方法提純。(4)口腔上皮細胞有細胞核和細胞器，用其制備得到的生物膜除細胞膜外，還有細胞器膜和核膜等。[答案]

(1)清水滲透作用(2)血紅蛋白雙縮脲(3)差速離心(4)不能?？谇簧掀ぜ毎杏屑毎撕透鞣N細胞器，制備的生物膜除細胞膜外還有細胞器膜和核膜等。(1)細胞膜成分的實驗探究①用溶脂劑處理細胞膜，膜被破壞，說明細胞膜中含

有脂質(zhì)成分。②用蛋白酶處理細胞膜，膜被破壞，說明細胞膜中含

有蛋白質(zhì)成分。(2)細胞膜具有識別作用的實驗探究

可將大量的同種生物和親緣關系較遠的生物的精子和

卵細胞混合在一起，發(fā)現(xiàn)只有同種生物的精子和卵細

胞能結(jié)合。[隨堂高考]1．(2009·海南高考)能使植物細胞壁和細胞膜結(jié)構(gòu)均破壞的

一組酶是(

)A．淀粉酶、纖維素酶、溶菌酶

B．纖維素酶、果膠酶、蛋白酶

C．果膠酶、溶菌酶、纖維素酶

D．磷脂酶、淀粉酶、蛋白酶解析：細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，細胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質(zhì)，所以用纖維素酶和果膠酶可以破壞細胞壁，蛋白酶可破壞細胞膜結(jié)構(gòu)。答案：B2．(2009·廣東理基)細胞膜上一般不含(

)A．膽固醇

B．磷脂

C．血紅蛋白

D．糖蛋白解析：細胞膜主要成分為磷脂分子和蛋白質(zhì)分子，還含有少量的多糖和膽固醇，血紅蛋白存在于紅細胞內(nèi)。答案：C3．(2008·廣東高考)具有細胞壁的選項是(

)A．花粉

B．紅細胞

C．胰島A細胞

D．流感病毒解析：有細胞壁的為植物細胞或細菌。答案：A4．(2008·天津高考)下列有關生物膜的敘述，正確的是