2020高考生物一轮专题05细胞膜和细胞核的结构与功能（含解析）.doc

1 专题 05 细胞膜和细胞核 【考纲解读】 【知识梳理】 1．细胞膜的成分 （1）制备细胞膜用_________________细胞，原因是__________________________________。 （2）细胞膜的成分包括__________、___________、_________。细胞膜的功能取决于 ____________________________。 2．细胞膜的流动镶嵌模型 （1）红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的 2 倍，这说明了 ___________________________________________。人鼠细胞杂交实验证明了 ___________________________________。 （2）1972 年桑格和尼克森不断观察及实验数据分析提出了_________________________。 （3）糖蛋白的作用是__________________________________。 （4）细胞膜的基本支架是_________________。 （5）细胞膜的结构特点是_________________，细胞膜具有该特点的原因是 __________________________________。 3．细胞膜的功能 （1）细胞膜的功能是①____________________________；②____________________________；③ __________________________________。 （2）细胞膜的功能特点是___________________。 4．细胞壁（植物细胞） （1）植物细胞壁的主要成分是_________和_________。 （2）细胞壁的功能是_______________作用。 考点分布 考纲要求 备考指南 1．细胞膜的成分 2．细胞膜的流动镶嵌模型 3．细胞膜的功能 4．细胞核的结构与功能 1.细胞膜系统的结构和 功能（Ⅱ）。 2.细胞核的结构和功能 （Ⅱ）。 掌握细胞膜的成分组成及细胞膜的功能取决于什 么成分。 掌握细胞膜的流动镶嵌模型各部分的图像及名称 明确细胞膜制备实验的操作及原理 理解并掌握细胞膜的功能 掌握细胞核的结构特点和各部分的功能 理解并掌握细胞膜的结构特点和功能特点。2 5．细胞核的结构与功能 （1）核膜是____层膜，作用是将核内物质与细胞质分开。 （2）染色质的组成成分是________和________。染色质是______的主要载体，遗传信息的载体是 __________。染色质与染色体的关系是____________________________。 （3）核仁的作用是____________________________________________。 （4）核孔的作用是_________________________________________，能通过核孔的物质有 ____________________。 （5）细胞核的功能是：细胞核是____________储存和复制的主要场所，是遗传信息库；细胞核是 _____________________的控制中心。 【考点精讲】 1．细胞膜的成分 （1）细胞膜的制备 实验过程：选材→制片→观察→滴水→观察。 （2）细胞膜的成分 2．细胞膜的流动镶嵌模型 （1）生物膜的探索历程 阶段 实验 结论 脂溶性物质更易通过细胞膜 膜是由脂质组成的膜成分 探究 将膜分离提纯，并进行化学分析 膜的主要成分是脂质和蛋白质 红细胞膜中脂质铺成单分子层后 是红细胞表面积的 2 倍 细胞膜中的脂质分子排列为连 续的两层静态模 型建立 电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮— 暗三层结构 生物膜由蛋白质—脂质—蛋白 质三层结构构成 人鼠细胞杂交实验 细胞膜具有流动性 动态模 型建立 1972 年桑格和尼克森不断观察及 实验数据分析 提出生物膜的流动镶嵌模型3 （2）流动镶嵌模型 ①基本内容 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， 与细胞识别等作用有关 （3）归纳概括细胞膜成分与功能的三个关键点 ①不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同：如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞 膜中没有。功能复杂的膜中，蛋白质的种类和数量多。 ②细胞膜的组分是可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，有的产生甲胎蛋 白（AFP）、癌胚抗原（CEA）等物质。 ③糖类分别与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂，都与细胞识别作用有关。糖蛋白分布于细胞膜外侧， 据此可判断细胞的内外侧。 （4）细胞膜特点 3．细胞膜的功能 （1）功能4 （2）细胞膜的功能特性 比较细胞膜的两个特点 项目 内容 原因 实例 影响因素 结构 特点 一定的 流动性 构成细胞膜的磷脂分子 和蛋白质分子不是静止 的，而是可以运动的 变形虫的变形运 动、细胞融合、 胞吞、胞吐 温度（在一定范围内， 温度越高，细胞膜的流 动性越大） 功能 特性 选择 透过性 遗传特性 决定 载体蛋白种类、数量和 磷脂双分子层疏水性 决定 选择透过性 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 （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 两者 关系 （3）细胞膜功能特点的验证实验 ①染色剂进入实验 ②色素透出实验 细胞膜成分、结构、功能相关的实验设计思路总结5 项目 设计思路 细胞膜磷脂双分子层 的鉴定 提取细胞膜结构中的磷脂分子，铺在水面上，测得磷脂单分 子层占有面积，与细胞膜面积对比分析 细胞膜流动性的鉴定 取 A、B 两种动物细胞，分别用红、绿色荧光染料标记两种动 物细胞膜上的蛋白质，进行融合实验，观察在细胞融合过程 中两种颜色的荧光在细胞膜上的分布情况 细胞膜识别作用探究 将大量的同种生物和亲缘关系较远的生物的精子和卵细胞混 合在一起，观察精子和卵细胞结合情况 细胞膜控制物质进出 细胞探究 可利用有颜色的植物组织，将其放入无色溶液中，然后用高 温、强酸或强碱处理，观察处理前后溶液颜色是否发生变化 4．细胞壁（植物细胞） （1）主要成分：纤维素和果胶，与其形成有关的细胞器是高尔基体和线粒体。 （2）功能：支持和保护作用。 （3）细胞膜是细胞的边界，因为其具有选择透过性；细胞壁是全透性的，不能作为细胞的边界。 典例 1.（2019·杭州模拟）下列有关细胞间信息交流的叙述中，正确的是（　　） A．细胞间信息交流是细胞膜的功能之一，体现了细胞膜的选择透过性 B．神经递质与突触后膜上的受体结合后，即被受体转运到突触后膜内，使后膜兴奋或抑制 C．与胰岛素和甲状腺激素结合的受体可能相同，也可能不同 D．细胞间信息交流的方式多种多样，可以是细胞接触传递信息，也可以通过介质传递 【答案】D 【解析】细胞间信息交流，没有体现细胞膜的选择透过性，A 项错误；突触后膜上的受体没有转运递质的功 能，B 项错误；与胰岛素和甲状腺激素结合的受体不同，C 项错误；细胞间信息交流的方式有多种，可以通 过细胞接触传递信息，也可以通过信号分子传递信息，D 项正确。 【规律总结】生命系统的信息传递 典例 2.(2018·天津，3)生物膜上不同类型的蛋白质行使不同的功能。下表中依据膜蛋白功能，对其类型判 断错误的是(　　) 选项 膜蛋白的位置、功能 膜蛋白的类型6 A 位于突触后膜，识别并结合神经递质 受体 B 位于靶细胞膜，识别并结合激素 载体 C 位于类囊体膜，催化 ATP 合成 酶 D 位于癌细胞膜，引起特异性免疫 抗原 【答案】B 【解析】膜蛋白的功能多种多样，位于突触后膜上的受体可识别并结合神经递质；位于靶细胞膜上的受体 可以识别并结合激素；位于类囊体膜上的酶可以催化 ATP 的合成；位于癌细胞膜上的抗原可以引发机体产 生特异性免疫。载体蛋白主要位于细胞膜上，发挥运输作用。 【易混辨析】4 种常考的“膜蛋白” （1）受体蛋白：信号分子（如激素、淋巴因子、神经递质）的受体。 （2）载体蛋白：协助跨膜运输（协助扩散和主动运输）。 （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（如精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识 别等）。 5．细胞核的结构与功能 （1）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 高度螺旋化，变短，变粗 解螺旋，成为细丝状 染色体 前期、中期、后期 （2）功能—Error! （3）易错点梳理 ①不是所有的物质进出细胞核都要通过核孔，核孔是蛋白质、RNA 等大分子进出细胞核的通道，小分子物质 可通过核膜进出细胞核。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。 ②遗传物质在染色体上并不在核仁中，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。7 ③核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢强度有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁 较大。 6.细胞核功能探究的经典实验 实验内容 实验过程 实验结论 实验分析 实验一：两种 美西螈细胞核 移植 美西螈皮肤颜色 遗传是由细胞核 控制的 该实验可作相互对照，即 将白色美西螈胚胎细胞的 细胞核移植到黑色美西螈 去核卵细胞形成重组细胞 进行培养作为对照 实验二：横缢 蝾螈受精卵 蝾螈的细胞分裂 和分化是由细胞 核控制的 该实验既有相互对照，又 有自身对照 实验三：将变 形虫切成两半 变形虫的分裂、 生长、再生、应 激性是由细胞核 控制的 该实验既有相互对照，又 有自身对照 实验四：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： 伞藻“帽”的形 状是由细胞核控 制的 伞藻嫁接实验为相互对照， 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 相关实验归纳总结 典例 1.(2014·大纲全国卷)下列有关细胞核的叙述，错误的是(　　)8 A．蛋白质是细胞核中染色质的组成成分 B．细胞核中可进行遗传物质的复制和转录 C．小分子物质可以通过核孔，大分子物质不能 D．有丝分裂过程中存在核膜消失和重新形成的现象 【答案】C 【解析】细胞核中的染色质由 DNA 和蛋白质组成，A 正确；细胞核是遗传物质复制和转录的主要场所，B 正 确；大分子物质如酶或 mRNA 能通过核孔，C 错误；有丝分裂过程中核膜的消失和重建分别发生在前期和末 期，D 项正确。 【归纳总结】归纳细胞核的结构及相应功能 名称 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在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建 ③核膜和核孔对物质的进出都具有选择性 ①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选择性地控制物质出入细胞核， 其中大分子物质通过核孔出入细胞 核仁 ①折光性强，易与其他结构区分②在有丝分 裂中周期性地消失和重现 参与某种 RNA 的合成及核糖体的形 成 染色质 遗传物质的主要载体 典例 2.(2019·华南月考)心房颤动(房颤)是临床上最常见并且危害严重的心律失常疾病。研究表明，其致 病机制是核孔复合物的运输障碍。据此分析正确的是(　　) A．核膜由两层磷脂分子组成，房颤的成因与核膜内外的信息交流异常有关 B．核孔运输障碍发生的根本原因可能是编码核孔复合物的基因发生突变 C．人体成熟的红细胞中核孔数目很少，因此红细胞代谢较弱 D．tRNA 在细胞核内合成后，经主动运输进入细胞质发挥作用 【答案】B 【解析】核膜由双层膜即 4 层磷脂分子组成，房颤的成因与核膜内外的信息交流异常有关，A 错误；人体成 熟的红细胞中没有细胞核，C 错误；tRNA 在细胞核内合成后，经核孔进入细胞质发挥作用，D 错误。 【易混点拨】 （1）有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中有多个细胞核。有 些真核细胞不具有细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞。 （2）核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。 （3）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，如细胞核中9 的 DNA 就不能通过核孔进入细胞质中。 （4）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中，核孔数量多，核 仁较大。 【真题与模拟速递】 1.(2017·全国卷Ⅰ)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】雌激素由卵巢细胞分泌后，随血液运输到达全身各处，作用于乳腺细胞的受体，将信息传递给乳 腺细胞；而精子进入卵细胞的过程要经历精子和卵细胞之间的识别和结合，精子通过与卵细胞的直接接触 将信息传递给卵细胞。 2.(2016·全国卷Ⅲ)下列有关细胞膜的叙述，正确的是(　　) A．细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的 B．细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同 C．分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象 D．膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的 【答案】C 【解析】细胞膜两侧的离子浓度差主要是通过主动运输实现的，而自由扩散的结果是使膜两侧的浓度差减 小。蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜、线粒体膜和核膜的功能各不相同的原因是它们所含有的蛋 白质种类和数量不同。分泌蛋白分泌到细胞外涉及内质网和高尔基体参与的囊泡转运过程以及囊泡与细胞 膜的融合过程等，这些过程都与膜脂的流动性有关。膜中的磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，不含 胆固醇。 3.(2014·全国卷Ⅰ)关于细胞膜结构和功能的叙述，错误的是(　　) A．脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质 B．当细胞衰老时，其细胞膜的通透性会发生改变 C．甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜 D．细胞产生的激素与靶细胞膜上相应受体的结合可实现细胞间的信息传递 【答案】C10 【解析】A 项，细胞膜主要由脂质和蛋白质组成；B 项，细胞衰老的主要特征之一是细胞膜的通透性改变， 物质运输功能降低；C 项，甘油是脂溶性小分子，其通过细胞膜的方式是自由扩散；D 项，细胞产生的激素 随血液到达全身各处，与靶细胞表面的相应受体结合，实现细胞间的信息传递。 4.(2013·天津，1)下列过程未体现生物膜信息传递功能的是(　　) A．蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离 B．抗原刺激引发记忆细胞增殖分化 C．胰岛素调节靶细胞对葡萄糖的摄取 D．传出神经细胞兴奋引起肌肉收缩 【答案】A 【解析】洋葱表皮细胞在较高浓度的蔗糖溶液中渗透失水而发生质壁分离，体现了生物膜控制物质进出的 功能，未体现生物膜信息传递功能。 5.(2018·海南中学测试)以动物的受精卵为实验材料进行以下实验，有关分析正确的是(　　) A．实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性 B．实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性 C．该实验可以证明细胞核的功能 D．该实验结果可以说明细胞只有保持结构完整性才能正常进行各项生命活动 【答案】D 【解析】实验①和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性，A 项错误；实验②和实验③说明 了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性，B 项错误；该实验可以证明细胞核和细胞质都不能单独成活， 细胞只有保持结构完整性才能正常进行各项生命活动，C 项错误，D 项正确。 6.(2018·广东高三百校联考)下列有关高等植物细胞细胞壁的叙述，正确的是(　　) A．细胞壁是系统的边界，可控制物质进出细胞 B．纤维素酶既能去除植物细胞的细胞壁，又不损伤其内部结构 C．少量失水的成熟植物细胞未见质壁分离，说明该细胞已失去活性 D．在植物细胞有丝分裂末期，赤道板向四周扩展形成新的细胞壁 【答案】B11 【解析】高等植物细胞的细胞壁是全透性的，不是系统的边界，细胞膜是系统的边界，可控制物质进出细 胞，A 错误；高等植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，纤维素酶可催化纤维素水解，进而去除植物细胞 的细胞壁，且不损伤其内部结构，B 正确；少量失水的成熟植物细胞未见质壁分离，可能是因为细胞壁与原 生质层都有一定的伸缩性，细胞壁与原生质层同步收缩，不能说明该细胞已失去活性，C 错误；在植物细胞 有丝分裂末期，细胞板向四周扩展形成新的细胞壁，D 错误。 7.(2018·东北育才中学月考)糖脂普遍存在于细胞膜上，不同的细胞中糖脂的种类不同，下面是人红细胞 表面的 ABO 血型糖脂的结构示意图，据图判断下列有关叙述错误的是(　　) A．糖脂是由糖类和脂质分子结合而成的 B．红细胞 ABO 血型的不同在于组成糖脂中的糖的种类和排列顺序 C．糖脂和糖蛋白都具有识别作用 D．糖脂位于细胞膜内表面 【答案】D 【解析】由图可知，决定 ABO 血型的物质为糖脂中的糖的种类和排列顺序；糖脂具有识别作用，应位于细 胞膜的外表面。 8.(2019·全国名校高考模拟)下列关于细胞膜功能的叙述，错误的是(　　) A．细胞膜上的载体蛋白具有传递信息的功能 B．细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的 C．细胞膜上蛋白质的种类和数量决定细胞膜功能的复杂程度 D．胰岛素的靶细胞膜上缺乏胰岛素受体会引起血糖浓度升高 【答案】A 【解析】细胞膜上的载体蛋白具有控制物质进出的功能，A 错误；细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的， 如细菌、病毒等有害的物质也可以进入细胞，B 正确；细胞膜上蛋白质的种类和数量越多，细胞膜的功能越 复杂，C 正确；胰岛素的靶细胞膜上缺乏胰岛素受体会引起血糖浓度升高，D 正确。 9.(2018·长春一模)下列关于细胞的信息分子以及细胞间信息交流的叙述，正确的是(　　) A．信息分子直接参与靶细胞和靶器官内多种生命活动 B．植物细胞间的信息交流都需要依赖膜表面的受体才能实现12 C．肾上腺素、胰岛素可作为信息分子，其化学本质均为蛋白质 D．精子和卵细胞之间的识别和结合是通过直接接触实现的 【答案】D 【解析】信息分子调节靶细胞和靶器官内的生命活动，并不直接参与生命活动，A 错误；植物细胞间的信息 交流主要是通过胞间连丝来实现的，B 错误；肾上腺素的化学本质是氨基酸衍生物，胰岛素的化学本质是蛋 白质，C 错误；精子和卵细胞之间的识别和结合是通过直接接触实现的，D 正确。 10.（2019 全国卷 III·2）下列与真核生物细胞核有关的叙述，错误的是(　　) 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 【答案】B 【解析】真核细胞中只有细胞核中有染色质，A 正确；真核细胞中，转录主要发生在细胞核中，而翻译发生 在细胞质中的核糖体上，B 错误；细胞核中的染色质上含有遗传物质 DNA，因此细胞核是细胞代谢和遗传的 控制中心，C 正确；细胞核中的遗传物质是 DNA，其通过 DNA 复制合成子代 DNA，该过程需要消耗能量，D 正确。故选 B。 11.（2019·广东省中山模拟）下列有关生物膜中膜蛋白的叙述，错误的是(　　) A．膜上载体蛋白和受体蛋白均具有特异性 B．载体蛋白和通道蛋白在跨膜运输物质时均消耗 ATP C．线粒体内膜比外膜中蛋白质种类和数量都多 D．膜蛋白的产生可能需要内质网、高尔基体、细胞膜的参与 【答案】B 【解析】载体蛋白与运输的物质之间，以及信号分子与受体蛋白之间均能特异性识别，故膜上载体蛋白和 受体蛋白均具有特异性，A 正确；通道蛋白进行的跨膜运输是协助扩散，不需要消耗 ATP，B 错误；线粒体 内膜是进行有氧呼吸第三阶段的场所，内膜上含有氧呼吸酶，所以线粒体内膜比外膜功能复杂，其中蛋白 质的种类和数量都多，C 正确；膜蛋白在核糖体上合成，经过内质网和高尔基体的加工，高尔基体分泌的具 膜小泡与细胞膜融合，使蛋白质分布到细胞膜上，D 正确。 12.(2019·武邑调研)如图是细胞膜上 3 种膜蛋白与磷脂双分子层之间的直接相互作用模式。下列叙述错误 的是(　　)13 A．蛋白 A 和 B 的跨膜区段的氨基酸很可能具有较强的疏水性 B．如膜蛋白 A 具有信息传递功能，则该蛋白可能是某激素的受体 C．如蛋白 B 具有运输功能，其运输物质的过程中可能消耗 ATP D．如蛋白 C 具有催化功能，其活性的高低受温度的影响，因为高温可以破坏肽键 【答案】D 【解析】因为磷脂双分子层内部是疏水性的，所以 A 与 B 两种蛋白的跨膜区段的氨基酸可能具有较强的疏 水性，这样才能与脂双层牢固结合，A 正确；若膜蛋白 A 具有信息传递功能，则可能是某激素的受体，B 正 确；物质进出细胞需要载体协助的有协助扩散和主动运输，后者消耗 ATP，C 正确；具有催化功能的蛋白质 是酶，高温破坏酶的空间结构，使酶变性失活，但不破坏肽键，D 错误。