2020年领军高考生物一轮复习 专题05 细胞膜和细胞核的结构与功能（含解析）

专题05 细胞膜和细胞核【考纲解读】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（）。2.细胞核的结构和功能（）。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。【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_；_；_。（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。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膜成分探究脂溶性物质更易通过细胞膜膜是由脂质组成的将膜分离提纯，并进行化学分析膜的主要成分是脂质和蛋白质静态模型建立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动态模型建立人鼠细胞杂交实验细胞膜具有流动性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（2）流动镶嵌模型基本内容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。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。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（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染色剂进入实验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）结构上述结构中，原核细胞不具备的是核膜、核孔、核仁、染色质。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。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。（2）功能（3）易错点梳理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。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。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：伞藻嫁接与核移植伞藻嫁接实验过程：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()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核膜是双层膜，外膜与内质网相连，且有核糖体附着在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建核膜和核孔对物质的进出都具有选择性化学反应的场所，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折光性强，易与其他结构区分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DtRNA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)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)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)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】C【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实验和实验说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性B实验和实验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】实验和实验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；实验和实验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】B【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III2）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ATPC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()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ATPD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。13