第1讲细胞膜(系统的边界流动镶嵌模型)与细胞核

第1讲细胞膜与细胞核(含系统的边界、流动镶嵌模型)[回扣基础]一、细胞膜的成分和功能1．细胞膜的制备(1)选材：，原因是其没有。(2)原理：细胞放入清水中，水会进入红细胞，导致细胞涨破，使细胞内的物质流出来，从而得到细胞膜。(3)过程：选材→制片→观察→滴水→观察→结果。哺乳动物成熟的红细胞细胞核和众多的细胞器2．组成成分(1)主要成分是，另外还有少量的糖类。(2)在组成细胞膜的脂质中，最丰富。(3)功能越复杂的细胞膜，的种类和数量越多。脂质和蛋白质磷脂蛋白质3．功能(1)将细胞与外界环境分，保障细胞内部环境的相对稳定。(2)控制物质。(3)进行细胞间信息交流：①通过传递信息，如突触中兴奋传递。②通过直接接触传递信息，如受精作用。③通过传递信息，如植物细胞胞间连丝。隔开进出细胞化学物质细胞膜细胞通道【解惑】细胞壁不属于原生质，具有全透性，是细胞的分泌物(纤维素等)组成的，不具备系统边界膜的结构和功能。因此“系统的边界”是细胞膜，而不是细胞壁。二、生物膜的流动镶嵌模型1．结构模型2．结构特点(1)特点：具有一定的。(2)原因：组成膜的和大都是运动的。【解惑】构成生物膜的主要成分中有磷脂，细胞膜以磷脂双分子层为基本支架，因此脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质通过却十分困难。流动性磷脂分子蛋白质分子三、细胞核的结构和功能1．结构2.功能(1)细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所，是。(2)细胞核是细胞的控制中心。【解惑】mRNA和蛋白质通过核孔，不需穿过膜结构。遗传信息库代谢和遗传[优化落实]一、细胞膜的成分和功能[判一判]1．(1)红细胞中没有细胞核和众多的细胞器，可用作提取细胞膜的材料。(×)(2)细胞膜由脂质和蛋白质组成。(×)(3)功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。(√)(4)脂质中的磷脂和胆固醇都是组成膜的成分。(√)(5)线粒体内膜和外膜上蛋白质成分相同。(×)二、生物膜的流动镶嵌模型[连一连]2．对生物膜结构的探索历程三、细胞核的结构和功能3．下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rRNA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。][关键点击]1．细胞膜的成分脂肪（约50%）＋蛋白质（约40%）＋糖类（约2%～10%）→细胞膜|||主要是磷脂，另外还有糖脂、胆固醇种类和数量越多，细胞膜功能越复杂形成糖蛋白或糖脂，与信息交流有关细胞膜的组成、结构和功能2．生物膜的流动镶嵌模型(1)组成磷脂分子的元素有C、H、O、N、P。(2)若单层磷脂分子层水界面排列如下图，请完善搅拌后的图。3．功能4．细胞膜的流动性和选择透过性的关系(1)区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。(2)联系：流动性是选择透过性的基础，膜只有具有流动性，才能实现选择透过性。流动性原理——构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是运动的；选择透过性原理——膜上载体蛋白的种类和数量。流动性的实例：细胞融合、变形虫变形、白细胞吞噬细菌(胞吞)、分泌蛋白的分泌(胞吐)、温度改变时膜的厚度改变、动物细胞吸水膨胀或失水皱缩等。[误区警示]1．糖蛋白的位置只位于细胞膜的外侧。细胞器膜和细胞膜内侧不存在，可用于确定细胞膜膜内外位置。糖类主要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。2．细胞膜的功能为将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞和进行细胞间的信息交流。细胞膜具有一定的流动性和具有选择透过性是细胞膜的结构特点和功能特性，不是细胞膜的功能。3．细胞膜的组分也会发生变化，如癌细胞膜上糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质。4．不同细胞的细胞膜中各组分的含量不同，这与细胞的功能有关，如功能越复杂的膜中，蛋白质的种类和数量越多。【解题技巧】1．细胞膜组成成分的鉴定用溶解脂质的溶剂处理细胞膜，细胞膜被溶解；脂溶性物质能够优先通过细胞膜；磷脂酶处理细胞膜，细胞膜被破坏等都可能说明细膜中含有脂质成分。2．细胞膜结构特点的鉴定①将膜结构中的磷脂分子提取出来，铺在空气——水界面上，测得磷脂占有面积是细胞膜面积的两倍，则可说明细胞膜中磷脂分子为双层。②采用荧光标记法，标记小鼠细胞与人细胞做如图实验。上述实验现象可说明：细胞膜具有一定的流动性。3．细胞膜功能特性的鉴定①将大量同种生物和亲缘关系较远的精子和卵细胞混合在一起，发现只有同种生物的精子和卵细胞才能结合，则说明细胞膜具有识别作用。②利用红墨水处理正常玉米种子和煮熟的玉米种子，对比观察处理后的两种种子的胚细胞的颜色变化。该实验可用于验证细胞膜具有选择透过性。[演练提升]1．如图为细胞的膜结构示意图。下列叙述错误的是()A．细胞膜中的①与细胞识别有关B．细胞膜中的②与细胞的选择吸收有关C．线粒体内膜中的②与ATP的合成有关D．叶绿体类囊体薄膜中的②的活性与温度有关A[图中①是磷脂分子，②是蛋白质分子，在细胞膜上与细胞识别有关的物质是糖蛋白，而不是磷脂分子，故A错误；蛋白质分子可能是载体蛋白，其与细胞的选择吸收有关，故B正确；线粒体内膜中的②为与有氧呼吸有关的酶，其与ATP的合成有关，故C正确；叶绿体类囊体薄膜中的②为与光反应有关的酶，其活性受温度影响，故D正确。]2．(改编题)下图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为物质的两种运输方式，下列叙述正确的是(双选)()A．细胞膜作为系统的边界将细胞与外界环境分隔开，保证了细胞内部环境的相对稳定B．细胞膜功能的复杂程度主要由③决定C．神经细胞膜上识别递质的是①D．b可表示肌细胞从组织液中吸收氧气E．细胞膜的选择透过性与②有关，与③无关F．流动性和选择透过性是细胞膜的两个特性，二者毫无关系AC[A选项描述了细胞膜作为最基本生命系统(细胞)的界膜的重要功能之一；B选项中细胞膜的功能主要由膜蛋白决定；分析图形，Ⅰ为细胞膜的外侧，Ⅱ为细胞膜的内侧，肌细胞从组织液中吸收氧气，氧气只能从细胞膜外侧进入细胞膜内侧；细胞膜的选择透过性与②③都有关；流动性是选择透过性的基础，没有流动性，选择透过性难以实现。][关键点击]1．染色质与染色体名称项目染色质染色体成分相同主要成分是蛋白质和DNA特性相同易被龙胆紫溶液等碱性染料染成深色同种物质功能相同遗传物质的主要载体细胞核的结构和功能不同时期分裂间期分裂期不同形态细长的丝状圆柱状或杆状相互转化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消失和重建③核膜是不连续的，其上有核孔④核膜具有选择透过性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2.细胞核的结构与功能核仁①折光性强，易与其他结构区分②在有丝分裂中周期性消失和重视参与rRNA的合成与核糖体的形成3.探究细胞核功能的实验分析序号实验内容实验过程与结果得出结论①黑白美西螈细胞核移植美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的②横缢蝾螈受精卵受精卵――→横缢有核一半分裂――→发育正常胚胎无核一半不分裂――→挤入细胞核分裂――→发育正常胚胎蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的③变形虫切割实验变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的④伞藻嫁接与核移植伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的[误区警示]与细胞核结构有关的5个提醒(1)核孔虽然可以允许大分子物质通过，但仍然是具有选择性的，如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质。(2)核仁不是遗传物质的储存场所。细胞核中的遗传物质分布在染色体(染色质)上。(3)核糖体合成的起点在细胞核内，发挥作用在细胞质中。(4)并非所有的真核细胞都有细胞核，如高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等没有细胞核。(5)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，核孔数多，核仁较大。【解题技巧】“六看”法解答实验评价题在解答实验评价题时，以实验原则为依据，做到“六看”：一看实验是否遵循单一变量原则，二看有无对照设置是否合理；三看方案是否可操作、实验步骤是否完整、操作顺序是否合理；四看实验材料、仪器和药剂选择与使用是否合理；五看实验的预期是否合理；六看实验结论是否来源于实验现象及数据。[演练提升]3．(2013·湖南十二校联考)科学家发现受电压控制的钾通道，这些通道是由负责K＋进出细胞的“看门”蛋白质构成，它们在神经和肌肉细胞上的作用，与晶体管在计算机中的作用一样。这一成果从另一侧面证明了细胞膜具有()A．免疫功能B．识别功能C．控制物质进出细胞的功能D．进行细胞间信息交流的功能C[由题干信息可知，“看门”蛋白质的作用是负责K＋进出细胞，故C正确。]4．伞藻是单细胞绿藻，其高度可达10厘米。生物学上常用它来研究细胞的有关功能。如图是伞藻嫁接实验和核移植实验过程示意图，请完成以下各题。(1)嫁接实验的结果可以说明什么？___________________________________。(2)在研究过程中已经做了伞藻的伞柄与假根的嫁接实验，还有必要再做核移植实验吗？__________________________。说出你的理由：_________________________________。(3)根据所学知识，请你推测并简述伞藻细胞质在伞帽形成过程中的作用：______________________________________。(4)指出选择伞藻作研究细胞有关功能的实验材料有什么好处(要求写两点)：①________；②________。解析(1)由图可以观测到进行了伞柄的嫁接后，其再生的伞帽与细胞核相对应，所以伞帽的产生可能受细胞核的控制。(2)实验的设计要符合单一变量的要求，要尽量保持实验中只有一个变量。答案(1)伞帽形态可能由细胞核决定(或伞帽形态与细胞核有关)(2)有必要因为嫁接后的细胞中，有部分细胞质来自伞柄，部分细胞质来自假根，这样就不能肯定伞帽形态是否由细胞核决定(3)构建伞帽的多种物质是在细胞质中通过多种代谢途径产生的(4)①大型单细胞生物②伞帽形态差异明显③不同伞藻间容易嫁接实验四体验制备细胞膜的方法[关键点击][误区警示]与细胞膜制备有关的4个注意点(1)人的成熟红细胞中没有细胞核和众多细胞器，可作为提取细胞膜的材料。(2)取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，目的是：①使红细胞分散开，不易凝集成块；②使红细胞暂时维持原有的形态。(3)操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。(4)滴蒸馏水时应缓慢，边滴加边用吸水纸吸引，注意不要把细胞吸走，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。[演练提升]某同学欲获得纯净的细胞膜，以研究其结构及功能。请你帮助设计一个简易实验。(1)选取人体的________作为获取纯净细胞膜的来源。A．成熟红细胞B．神经细胞C．白细胞D．口腔上皮细胞(2)将选取的材料放入________中，一段时间后细胞将破裂。(3)再用________法获得纯净的细胞膜，将膜成分分离提纯后，用________试剂可鉴定其中的蛋白质，具体现象是____。答案(1)A(2)蒸馏水(3)离心双缩脲溶液变紫色[高考回顾]2013天津卷2012广东卷2011四川卷、海南卷、北京卷、江苏卷、全国卷……[典题例析]考向一细胞膜的组成、结构和功能(2013·天津卷)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【思路点拨】本题以生物膜信息传递为依托，考查了免疫调节、激素调节、神经调节相关内容和考生的识记理解能