1、2013届新课标高中总复习（第1轮）F（生物）福建专版：必修1 第6讲细胞膜系统的边界和细胞核系统的控制中心第6讲 细胞膜系统的边界和 细胞核系统的控制中心（探究细胞核功能试验的分析）一、细胞膜的成分与功能 1.细胞膜的成分【友情提醒】(1)各种膜所含蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关，功能越复杂的膜，其蛋白质含量和种类越多。(2)糖蛋白(也叫糖被)有保护和润滑作用，还与细胞识别作用有密切关系。(3)细胞膜的组成元素有C、H、O、N、P。2细胞膜的功能(1)将细胞与外界环境分隔开细胞膜将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。对于原始生命，膜的出现起到至关重要的作用，它将生命物质与非
2、生命物质分隔开，成为相对独立的系统。对于原生生物，如草履虫，它属于单细胞生物，它与外界环境的分界面就是细胞膜，由于细胞膜的作用，将细胞与外界环境分隔开。（2）控制物质进出细胞 包括细胞膜控制作用的普遍性和控制作用的相对性两个方面，如右图所示。物质出入细胞都要穿过细胞膜，出入的方式以自由扩散和主动运输两种方式为主，此外还有胞吞和胞吐等。细胞膜在控制物质的自由扩散和主动运输时表现出选择透过性的功能特点，而胞吞和胞吐作用则以细胞膜的流动性为基础。(3)进行细胞间的信息交流 进行细胞间的信息交流的物质是细胞膜上的糖蛋白。细胞间信息交流的方式：方式 内容 举例 物质 传递 通过细胞分泌物与靶细胞膜表面的
3、受体结合，把信息传递给靶细胞 细胞分泌的激素随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞 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 精子与卵细胞之间的识别和结合 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由一个细胞进入另一个细胞 高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用【例1】下列关于细胞膜的叙述，不正确的是()A细胞膜主要由脂质和蛋白质组成 B不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量相同 C组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富 D癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关B【解析】本题是对细胞膜结构和功
4、能的考查。解答时需要先明确细胞膜的结构特点和各项功能后，再作答。A项细胞膜主要由脂质和蛋白质组成；B项功能越复杂的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量越多；C项组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富；D项癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜上糖蛋白减少有关。二、植物细胞壁的结构和功能 1植物细胞壁的成分：植物细胞细胞壁的主要化学成分是纤维素和果胶。2细胞壁的功能：(1)保护作用。(2)支持作用：细胞壁具有较坚韧的支撑性，它对植物体起着骨架作用，以维持细胞正常的形态。3细胞壁的特性：细胞壁是全透性的。【例2】(2010湖北联考)能使植物细胞壁和细胞膜结构均被破坏的一组酶是()A淀粉酶、纤维素酶、溶菌酶 B纤维
5、素酶、果胶酶、蛋白酶 C果胶酶、溶菌酶、纤维素酶 D磷脂酶、淀粉酶、蛋白酶【解析】本题考查细胞壁和细胞膜的成分。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此可用纤维素酶和果胶酶破坏；细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，蛋白酶可使其破坏。B三、体验制备细胞膜的方法 1实验原理 细胞内的物质具有一定的浓度，把细胞放入清水中，细胞由于吸水而涨破，除去细胞内的其他物质，得到细胞膜。2实验步骤 3实验成功的关键(1)取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，其目的是：使红细胞分散开，不易凝集成块。使红细胞暂时维持原有的形态。(2)操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。(3)滴蒸馏水时应缓慢，边滴边用吸水纸吸引
6、，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。(4)如果该实验过程不是在载物台上的载玻片上操作，而是在试管中进行，要想获得较纯净的细胞膜，红细胞破裂后，还必须经过离心、过滤才能成功。4选哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料的原因(1)动物细胞没有细胞壁，不但省去了去除细胞壁的麻烦，而且无细胞壁的支持、保护作用，细胞易吸水涨破。(2)哺乳动物和人成熟的红细胞，没有细胞核和具有膜结构的细胞器，易用离心分离法得到不掺杂细胞内膜系统的纯净的细胞膜。(3)红细胞数量大，材料易得。5研究膜的成分还可以用酶分解法，用蛋白酶处理细胞能使细胞膜破裂，说明细胞膜上有蛋白质。【例3】阅读下列材料后，回答问题：科学家在进行细胞膜化
7、学成分分析时，采用哺乳动物或人的红细胞作为实验材料。将其特殊处理使细胞破裂发生溶血现象，一些物质溶出，再将溶出细胞外的物质洗掉，即可得到纯净的细胞膜(又称血影)。有的科学家将“血影”中的脂质提取出来，使其在空气和水界面上铺展成单分子层，所形成的薄膜面积是原来细胞整个表面积的2倍。(1)如何处理红细胞才能使其发生溶血现象？_。把红细胞放到蒸馏水里，使细胞吸水涨破(2)红细胞溶血后，溶出细胞外的主要物质应该是_，这种物质的特性是，因 而 使红细胞具有_的功能。(3)“血影”的化学组成是_、_、_，其中的脂质主要是指_。(4)选取鸡的红细胞验证细胞膜具有磷脂双分子层结构可以吗？若选用鸡的红细胞会得到
8、什么结论？为什么？_ 血红蛋白在氧浓度高的地方易与氧结合，在氧浓度低的地方易与氧分离运输氧 蛋白质脂质糖类 磷脂 不可以，若选用鸡的红细胞，则磷脂形成的单分子层面积大大超过膜面积的2倍。因为鸡的红细胞内含有多种具膜的细胞器，且各种细胞器的膜与细胞膜在成分上基本一致。(5)使用下列哪种物质处理会使细胞失去识别能力()A核酸酶 B龙胆紫 C糖水解酶 D双缩脲试剂【解析】(1)制备细胞膜时应选用哺乳动物或人的成熟的红细胞，因为它们没有细胞核和众多的细胞器，获取的膜即为细胞膜，排除了其他膜性物质的影响，降低了实验的难度。(2)细胞膜的成分、特性和功能是十分重要的知识，它充分说明了生物体成分的组成、结构
9、决定功能、结构和功能相适应的特点。C四、细胞核的结构和功能 1细胞核的结构结构 功能 核膜 双层膜，外层核膜与内质网相连，内质网会与细胞膜相连；核膜是真核细胞所特有的结构，原核细胞没有核膜。外层核膜外侧附着有大量的核糖体 将细胞核与细胞质分隔开，具有一定的保护作用 核仁 折光率较大，颜色深 它与核糖体和某种RNA的合成有关 结构 功能 核孔 核膜上的一种孔道结构，随着细胞类型的不同和细胞生长阶段的不同，核孔的数目和大小都有差异 能选择性地转运核内物质，是某些大分子物质进出的通道(RNA和蛋白质)；实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 染色质(体)成分：主要为蛋白质和DNA特性：容易被碱性染料染
10、成深色存在：不分裂时、间期及分裂末期：染色质；分裂前、中、后期：染色体形态：染色质为丝状物；染色体为圆柱状或杆状 染色质是真核细胞的遗传物质即DNA的主要载体 续表【友情提醒】染色质与染色体的比较2.细胞核的功能 细胞核的功能：细胞核是遗传信息库，是细胞遗传和代谢的控制中心。【友情提醒】(1)原核细胞无细胞核，其遗传物质主要分布在拟核。(2)对真核细胞来说，染色体是DNA的主要载体，但不是惟一载体，其载体还有线粒体和叶绿体。(3)核仁的大小、形状和数目随生物的种类、细胞类型和代谢状态而变化。蛋白质合成旺盛的细胞，如分泌细胞、卵母细胞的核仁大；不具蛋白质合成能力的细胞，如休眠的植物细胞，其核仁很
11、小。【例4】关于细胞核结构与功能的统一性的叙述中，正确的是()A真核细胞核膜上有核孔，DNA等大分子物质可以通过核孔进入细胞质 B原核细胞的核膜也具有两层膜，利于控制物质的进出 C核仁中的DNA控制着细胞代谢 D染色质上的DNA贮存着大量的遗传信息 D【解析】A项核膜上的核孔是某些大分子物质的进出通道，如蛋白质、mRNA等，但DNA不能通过其进入细胞质，细胞核内的DNA只能在细胞核中贮存、复制、转录；B项原核细胞无核膜，即无成形的细胞核；C项控制细胞代谢的DNA是指染色质中的DNA，核仁中有少量DNA，只与某种RNA的合成有关；D项染色质由DNA和蛋白质组成，DNA上的碱基排列顺序代表着遗传信
12、息。1细胞膜的结构特征：流动性细胞膜具有流动性的原因：构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子大多是可以运动的。实例：人鼠细胞融合，胞吞、胞吐，分泌蛋白的合成和分泌等。2细胞膜的功能特征：选择透过性细胞膜具有选择透过性的原因：主要是由膜上的载体蛋白的种类和数量决定的。实例：种子胚和胚乳的染色实验，质壁分离实验，植物水培过程中对不同矿质元素的吸收程度不同等。3细胞膜的识别：与细胞膜表面的糖蛋白有关实例：激素与靶细胞结合，效应T细胞识别靶细胞，精子和卵细胞识别等。一、理论归纳1黑白美西螈核移植实验(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
13、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作为对照。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(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。二、演练生物学家研究发
14、现，癌细胞的无限增殖受某调控基因的控制，该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖。为探究该调控基因是存在于细胞质还是细胞核内，科研人员做了以下实验设计。请根据以上思路，继续完成下列实验设计方案：(一)实验方案(实验提示：癌细胞能连续培养，但细胞形态会发生明显改变。对如何观察细胞形态不作实验设计要求)(1)用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏，使之分散成单个细胞；(2)分别使单个癌细胞和单个肝细胞的核质分离；(3)；取癌细胞核和肝细胞质形成重组细胞甲，取癌细胞质和肝细胞核形成重组细胞乙(4)取两只培养瓶分别编号A、B，各加入等量的培养液；(5)；取等量重组细胞甲和重组细胞乙，分别加入A、B两个培养
15、瓶中，进行细胞培养(6)分别观察甲、乙两只培养瓶中的细胞形态。(二)预期实验结果及结论：实验结果实验结论A瓶中的细胞形态发生明显变化，B瓶中基本无变化 调控基因存在于细胞核中 B瓶中的细胞(或重组细胞乙分裂产生的细胞)形态发生明显变化，A瓶中基本无变化 调控基因存在于细胞质中 A、B两瓶中的细胞(或重组细胞甲、重组细胞乙分裂产生的细胞)形态均发生明显变化 调控基因可能同时存在于细胞核和细胞质中 A、B两瓶中的细胞(或重组细胞甲、重组细胞乙分裂产生的细胞)形态均没有发生变化 调控基因的表达需要细胞核与细胞质相互作用【解析】本题是探究调控细胞增殖的基因是位于细胞质中还是细胞核中，根据题中图示，应先
16、利用动物细胞培养技术培养癌细胞和正常小鼠肝细胞。然后通过核质互移形成重组细胞，放到培养瓶中进行培养，观察细胞形态的改变与否，即可知道调控基因是存在于细胞核中还是细胞质中。由于是探究性实验，因此实验结果和结论应作出多种可能性的预测。1.(2011四川)下列有关生物膜结构和功能的描述，不正确的是()A植物原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性B合成固醇类激素的分泌细胞的内质网一般不发达C分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成D生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新B【解析】动、植物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性；固醇类激素属于脂质，在细胞的内质网上合成，所以能分泌固醇类激素的细胞中内质
17、网比较发达；分泌蛋白的合成及分泌过程为2.(2009北京)细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是()A细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用 B细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性 C细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异 D载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质 D【解析】本题考查了细胞膜的结构和功能特点。细胞膜上的糖被具有识别功能；细胞膜具有选择透过性，对进出细胞膜的物质具有选择性；载体蛋白是跨膜蛋白而不是镶在细胞膜内外表面。3.(2011江苏)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
18、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】放射性头部不可单独进入细胞核，而放射性尾部可单独进入细胞核，所以A选项错误；从图中所给信息不能得到B选项结论；蛋白质为生物大分子，运输需要消耗能量，所以C选项正确；亲核蛋白进入细胞核是通过核孔，而葡萄糖进入红细胞是穿过细胞膜，所以D选项错误。4.真核细胞单位面积的核孔数目与细胞的类型和代谢水平有关。以下细胞中核孔数目最少的是()A胰岛细胞B造血干细胞 C效应B细胞(浆细胞)D口腔上皮细胞 D【解析】本题利用题目中的核孔数目与细胞的类型和代谢水平有关的
19、信息，间接考查了选项中各细胞的类型和代谢水平的差异。且据已有的知识知道细胞的代谢越旺盛，则核孔的数目越多。A、C中的细胞分别分泌胰岛素(或胰高血糖素)和抗体，代谢旺盛。B中细胞的分裂能力很强，代谢旺盛。只有D为高度分化的细胞，代谢较弱。故而D中的口腔上皮细胞的核孔数目最少。5.下列关于细胞核的结构和功能的叙述，不正确的是()A多利羊的产生证明了动物细胞具有全能性B除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞有细胞核CmRNA等大分子物质通过核孔进入细胞质而不能直接通过核膜，体现了核膜具有选择透过性D细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心A【解析】“多利”的产
20、生只是证明了高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性。6.下列不属于细胞间信息交流实例的是()A垂体分泌的促甲状腺激素通过血液运输到甲状腺，与甲状腺细胞膜表面的受体结合B吞噬细胞对抗原处理后，以直接接触方式将抗原呈递给T细胞C高等植物细胞之间通过胞间连丝进行物质运输和信息交流D细胞内通过蛋白质纤维组成的网架结构进行物质运输、能量转换和信息传递D【解析】细胞间的信息交流有三种方式，一是通过化学物质，如选项A；二是通过细胞膜直接接触，如选项B；三是通过细胞通道，如选项C；选项D是细胞内的信息传递。7.细胞中细胞核与细胞质之间的关系问题曾经是细胞生物学家们研究的一个热点问题。下面是以伞藻为实验材料所做的
21、几个经典的生物学实验。请依据所提供的材料，回答下列问题。材料一：伞藻是单细胞生物。甲、乙两种伞藻的帽形不同(如下图)，现将甲伞藻的A部分与乙伞藻的B部分嫁接在一起，发现第一次长出的帽状体呈中间类型，若切除这 一帽状体，第二次长出的帽状体则与甲的帽状体形状相同。(1)你认为第一次长出的帽状体呈中间类型的原因是什么？B部分含有少量的原乙细胞核转录的信使RNA，它能指导合成少量原乙伞藻的蛋白质。A部分则能指导合成甲伞藻的蛋白质，因而嫁接形成的帽状体有甲、乙两种伞藻的蛋白质，故呈中间类型。(2)第二次长出的帽状体与甲的帽状体形状相同，这能说明核、质之间是一种什么关系？这说明细胞质中各种代谢活动或生命现
22、象受细胞核控制，决定生物性状的主要是细胞核。材料二：当伞藻的帽状体长到一定大小时，就不再继续长大，而是开始发生细胞分裂。于是有人提出了如下假说：细胞分裂与细胞核、质体积的比例有关，当细胞核的体积(h)与细胞质的体积(z)比值太小时，细胞就会发生分裂；反之，就不会发生分裂。并且，他还做了如下实验：在伞已经长出，核将要分裂时，将伞切去，核的分裂就受到抑制，直到新的伞再生出来，核才恢复分裂。(3)请你利用伞藻，另外设计一个实验，作为上述实验的补充，来进一步证明上述假说。在伞尚未长成、核不分裂时，将幼小伞切去，嫁 接上一个长成的伞，这个原不该分裂的核就开始分 裂了。【解析】材料一中嫁接后第一次出现的中间类型，因此应考虑到遗传信息传递中合成的mRNA作用的滞后。材料二中自变量为核质比，故可通过嫁接不同大小的伞以改变核质比，进而据实验结果作出判断。