高中生物第1輪總復習 第6講 細胞膜——系統(tǒng)的邊界和細胞核——系統(tǒng)的控制中心課件 新人教版必修1（廣東專版）

（探究細胞核功能試驗的分析） 一、細胞膜的成分與功能 1.細胞膜的成分【友情提醒】(1)各種膜所含蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的比例同膜的功能有關(guān)，功能越復雜的膜，其蛋白質(zhì)含量和種類越多。(2)糖蛋白(也叫糖被)有保護和潤滑作用，還與細胞識別作用有密切關(guān)系。(3)細胞膜的組成元素有C、H、O、N、P。2細胞膜的功能(1)將細胞與外界環(huán)境分隔開細胞膜將細胞與外界環(huán)境分隔開，保障了細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。對于原始生命，膜的出現(xiàn)起到至關(guān)重要的作用，它將生命物質(zhì)與非生命物質(zhì)分隔開，成為相對獨立的系統(tǒng)。對于原生生物，如草履蟲，它屬于單細胞生物，它與外界環(huán)境的分界面就是細胞膜，由于細胞膜的作用，將細胞與外界環(huán)境分隔開。（2）控制物質(zhì)進出細胞包括細胞膜控制作用的普遍性和控制作用的相對性兩個方面，如右圖所示。物質(zhì)出入細胞都要穿過細胞膜，出入的方式以自由擴散和主動運輸兩種方式為主，此外還有胞吞和胞吐等。細胞膜在控制物質(zhì)的自由擴散和主動運輸時表現(xiàn)出選擇透過性的功能特點，而胞吞和胞吐作用則以細胞膜的流動性為基礎。 (3)進行細胞間的信息交流 進行細胞間的信息交流的物質(zhì)是細胞膜上的糖蛋白。 細胞間信息交流的方式：方式內(nèi)容舉例物質(zhì)傳遞通過細胞分泌物與靶細胞膜表面的受體結(jié)合，把信息傳遞給靶細胞細胞分泌的激素隨血液到達全身各處，與靶細胞的細胞膜表面的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細胞接觸傳遞相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，信息從一個細胞傳遞給另一個細胞精子與卵細胞之間的識別和結(jié)合通道傳遞相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道由一個細胞進入另一個細胞高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用 【例1】下列關(guān)于細胞膜的敘述，不正確的是() A細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成 B不同功能的細胞，其細胞膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量相同 C組成細胞膜的脂質(zhì)中，磷脂最豐富 D癌細胞的惡性增殖和轉(zhuǎn)移與癌細胞膜成分的改變有關(guān)B 【解析】本題是對細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的考查。解答時需要先明確細胞膜的結(jié)構(gòu)特點和各項功能后，再作答。A項細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成；B項功能越復雜的細胞，其細胞膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多；C項組成細胞膜的脂質(zhì)中，磷脂最豐富；D項癌細胞的惡性增殖和轉(zhuǎn)移與癌細胞膜上糖蛋白減少有關(guān)。 二、植物細胞壁的結(jié)構(gòu)和功能 1植物細胞壁的成分：植物細胞細胞壁的主要化學成分是纖維素和果膠。 2細胞壁的功能： (1)保護作用。 (2)支持作用：細胞壁具有較堅韌的支撐性，它對植物體起著骨架作用，以維持細胞正常的形態(tài)。 3細胞壁的特性：細胞壁是全透性的。 【例2】能使植物細胞壁和細胞膜結(jié)構(gòu)均被破壞的一組酶是() 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】本題考查細胞壁和細胞膜的成分。植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此可用纖維素酶和果膠酶破壞；細胞膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，蛋白酶可使其破壞。B 三、體驗制備細胞膜的方法 1實驗原理 細胞內(nèi)的物質(zhì)具有一定的濃度，把細胞放入清水中，細胞由于吸水而漲破，除去細胞內(nèi)的其他物質(zhì)，得到細胞膜。 2實驗步驟 3實驗成功的關(guān)鍵 (1)取得紅細胞后應先用適量的生理鹽水稀釋，其目的是： 使紅細胞分散開，不易凝集成塊。 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)如果該實驗過程不是在載物臺上的載玻片上操作，而是在試管中進行，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。 4選哺乳動物成熟的紅細胞作為實驗材料的原因 (1)動物細胞沒有細胞壁，不但省去了去除細胞壁的麻煩，而且無細胞壁的支持、保護作用，細胞易吸水漲破。 (2)哺乳動物和人成熟的紅細胞，沒有細胞核和具有膜結(jié)構(gòu)的細胞器，易用離心分離法得到不摻雜細胞內(nèi)膜系統(tǒng)的純凈的細胞膜。 (3)紅細胞數(shù)量大，材料易得。 5研究膜的成分還可以用酶分解法，用蛋白酶處理細胞能使細胞膜破裂，說明細胞膜上有蛋白質(zhì)。 【例3】閱讀下列材料后，回答問題： 科學家在進行細胞膜化學成分分析時，采用哺乳動物或人的紅細胞作為實驗材料。將其特殊處理使細胞破裂發(fā)生溶血現(xiàn)象，一些物質(zhì)溶出，再將溶出細胞外的物質(zhì)洗掉，即可得到純凈的細胞膜(又稱血影)。有的科學家將“血影”中的脂質(zhì)提取出來，使其在空氣和水界面上鋪展成單分子層，所形成的薄膜面積是原來細胞整個表面積的2倍。 (1)如何處理紅細胞才能使其發(fā)生溶血現(xiàn)象？_。把紅細胞放到蒸餾水里，使細胞吸水漲破 (2)紅細胞溶血后，溶出細胞外的主要物質(zhì)應該是_，這種物質(zhì)的特性是 ， 因 而 使紅細胞具有_的功能。 (3)“血影”的化學組成是_、_、_，其中的脂質(zhì)主要是指_。 (4)選取雞的紅細胞驗證細胞膜具有磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)可以嗎？若選用雞的紅細胞會得到什么結(jié)論？為什么？_血紅蛋白在氧濃度高的地方易與氧結(jié)合，在氧濃度低的地方易與氧分離運輸氧蛋白質(zhì)脂質(zhì)糖類磷脂不可以，若選用雞的紅細胞，則磷脂形成的單分子層面積大大超過膜面積的2倍。因為雞的紅細胞內(nèi)含有多種具膜的細胞器，且各種細胞器的膜與細胞膜在成分上基本一致。 (5)使用下列哪種物質(zhì)處理會使細胞失去識別能力() A核酸酶 B龍膽紫 C糖水解酶 D雙縮脲試劑 【解析】(1)制備細胞膜時應選用哺乳動物或人的成熟的紅細胞，因為它們沒有細胞核和眾多的細胞器，獲取的膜即為細胞膜，排除了其他膜性物質(zhì)的影響，降低了實驗的難度。 (2)細胞膜的成分、特性和功能是十分重要的知識，它充分說明了生物體成分的組成、結(jié)構(gòu)決定功能、結(jié)構(gòu)和功能相適應的特點。C 四、細胞核的結(jié)構(gòu)和功能 1細胞核的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)功能核膜雙層膜，外層核膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)會與細胞膜相連；核膜是真核細胞所特有的結(jié)構(gòu)，原核細胞沒有核膜。外層核膜外側(cè)附著有大量的核糖體將細胞核與細胞質(zhì)分隔開，具有一定的保護作用核仁 折光率較大，顏色深它與核糖體和某種RNA的合成有關(guān)結(jié)構(gòu)功能核孔核膜上的一種孔道結(jié)構(gòu)，隨著細胞類型的不同和細胞生長階段的不同，核孔的數(shù)目和大小都有差異能選擇性地轉(zhuǎn)運核內(nèi)物質(zhì)，是某些大分子物質(zhì)進出的通道(RNA和蛋白質(zhì))；實現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流染色質(zhì)(體)成分：主要為蛋白質(zhì)和DNA特性：容易被堿性染料染成深色存在：不分裂時、間期及分裂末期：染色質(zhì)；分裂前、中、后期：染色體形態(tài)：染色質(zhì)為絲狀物；染色體為圓柱狀或桿狀染色質(zhì)是真核細胞的遺傳物質(zhì)即DNA的主要載體續(xù)表 【友情提醒】 染色質(zhì)與染色體的比較 2.細胞核的功能 細胞核的功能：細胞核是遺傳信息庫，是細胞遺傳和代謝的控制中心。 【友情提醒】(1)原核細胞無細胞核，其遺傳物質(zhì)主要分布在擬核。 (2)對真核細胞來說，染色體是DNA的主要載體，但不是惟一載體，其載體還有線粒體和葉綠體。 (3)核仁的大小、形狀和數(shù)目隨生物的種類、細胞類型和代謝狀態(tài)而變化。蛋白質(zhì)合成旺盛的細胞，如分泌細胞、卵母細胞的核仁大；不具蛋白質(zhì)合成能力的細胞，如休眠的植物細胞，其核仁很小。 【例4】關(guān)于細胞核結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性的敘述中，正確的是() A真核細胞核膜上有核孔，RNA等大分子物質(zhì)可以通過核孔進入細胞質(zhì) B原核細胞的核膜也具有兩層膜，利于控制物質(zhì)的進出 C核仁中的DNA控制著細胞代謝 D染色質(zhì)上的DNA貯存著大量的遺傳信息AD 【解析】A項核膜上的核孔是某些大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)、mRNA等的進出通道，B項原核細胞無核膜，即無成形的細胞核；C項控制細胞代謝的DNA是指染色質(zhì)中的DNA，核仁中有少量DNA，只與某種RNA的合成有關(guān)；D項染色質(zhì)由DNA和蛋白質(zhì)組成，DNA上的堿基排列順序代表著遺傳信息。染色質(zhì)與染色體的比較：一、理論歸納1黑白美西螈核移植實驗(1)實驗過程(2)實驗結(jié)論：美西螈皮膚顏色遺傳受細胞核控制。(3)實驗分析：該實驗無對照組，可將白色美西螈胚胎細胞核移植到黑色美西螈去核卵細胞形成重組細胞進行培養(yǎng)作為對照。2蠑螈受精卵橫縊實驗(1)實驗過程(2)實驗結(jié)論：蠑螈的細胞分裂、分化受細胞核控制。(3)實驗分析：該實驗既有相互對照，又有自身前后對照。3變形蟲切割實驗(1)實驗過程(2)實驗結(jié)論：變形蟲的分裂、生長、再生、對刺激的反應等生命活動受細胞核控制。(3)實驗分析：該實驗既有相互對照，又有自身前后對照。4傘藻嫁接與核移植實驗(1)傘藻嫁接實驗過程(2)傘藻核移植實驗過程(3)實驗結(jié)論：傘藻“帽”的形狀是由細胞核控制的。(4)實驗分析：傘藻核移植實驗可排除假根中其他物質(zhì)的作用，從而證明是細胞核控制傘藻“帽”的形狀。二、演練生物學家研究發(fā)現(xiàn)，癌細胞的無限增殖受某調(diào)控基因的控制，該調(diào)控基因能激發(fā)所有動物細胞大量增殖。為探究該調(diào)控基因是存在于細胞質(zhì)還是細胞核內(nèi)，科研人員做了以下實驗設計。請根據(jù)以上思路，繼續(xù)完成下列實驗設計方案：(一) 實驗方案(實驗提示：癌細胞能連續(xù)培養(yǎng)，但細胞形態(tài)會發(fā)生明顯改變。對如何觀察細胞形態(tài)不作實驗設計要求)(1)用胰蛋白酶分別處理宮頸癌細胞和小鼠肝臟，使之分散成單個細胞；(2)分別使單個癌細胞和單個肝細胞的核質(zhì)分離；(3) ；取癌細胞核和肝細胞質(zhì)形成重組細胞甲，取癌細胞質(zhì)和肝細胞核形成重組細胞乙(4)取兩只培養(yǎng)瓶分別編號A、B，各加入等量的培養(yǎng)液；(5) ；取等量重組細胞甲和重組細胞乙，分別加入A、B兩個培養(yǎng)瓶中，進行細胞培養(yǎng)(6)分別觀察甲、乙兩只培養(yǎng)瓶中的細胞形態(tài)。(二)預期實驗結(jié)果及結(jié)論：實驗結(jié)果實驗結(jié)論A瓶中的細胞形態(tài)發(fā)生明顯變化，B瓶中基本無變化調(diào)控基因存在于細胞核中B瓶中的細胞(或重組細胞乙分裂產(chǎn)生的細胞)形態(tài)發(fā)生明顯變化，A瓶中基本無變化調(diào)控基因存在于細胞質(zhì)中A、B兩瓶中的細胞(或重組細胞甲、重組細胞乙分裂產(chǎn)生的細胞)形態(tài)均發(fā)生明顯變化調(diào)控基因可能同時存在于細胞核和細胞質(zhì)中A、B兩瓶中的細胞(或重組細胞甲、重組細胞乙分裂產(chǎn)生的細胞)形態(tài)均沒有發(fā)生變化調(diào)控基因的表達需要細胞核與細胞質(zhì)相互作用【解析解析】本題是探究調(diào)控細胞增殖的基因是位于細胞質(zhì)中還是細胞核中，根據(jù)題中圖示，應先利用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)癌細胞和正常小鼠肝細胞。然后通過核質(zhì)互移形成重組細胞，放到培養(yǎng)瓶中進行培養(yǎng)，觀察細胞形態(tài)的改變與否，即可知道調(diào)控基因是存在于細胞核中還是細胞質(zhì)中。由于是探究性實驗，因此實驗結(jié)果和結(jié)論應作出多種可能性的預測。 1.(2011四川)下列有關(guān)生物膜結(jié)構(gòu)和功能的描述，不正確的是( ) A植物原生質(zhì)體的融合依賴于細胞膜的流動性 B合成固醇類激素的分泌細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一般不發(fā)達 C分泌蛋白的修飾加工由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體共同完成 D生物膜之間可通過具膜小泡的轉(zhuǎn)移實現(xiàn)膜成分的更新B【解析】動、植物細胞融合的原理是細胞膜具有流動性；固醇類激素屬于脂質(zhì)，在細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，所以能分泌固醇類激素的細胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)比較發(fā)達；分泌蛋白的合成及分泌過程為 2.(2011山東)下列關(guān)于原核生物和真核生物的敘述，正確的是( )A原核生物細胞無線粒體，不能進行有氧呼吸B真核生物細胞只進行有絲分裂，原核生物細胞只進行無絲分裂C真核生物以DNA為遺傳物質(zhì)，部分原核生物以RNA為遺傳物質(zhì)D真核生物細胞具有細胞膜系統(tǒng)(生物膜系統(tǒng))，有利于細胞代謝有序進行 D【解析】A原核生物盡管沒有線粒體，但有的也可以進行有氧呼吸，線粒體是有氧呼吸的主要場所是因為線粒體中存在有氧呼吸所需的酶，而非其結(jié)構(gòu)決定；B有絲分裂、無絲分裂、減數(shù)分裂都是真核生物的細胞增殖方式；C細胞生物都有DNA，DNA是其遺傳物質(zhì)，只有少數(shù)RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA；只有D正確。 3.(2011江蘇)核孔是具有選擇性的核質(zhì)交換通道，親核蛋白需通過核孔進入細胞核發(fā)揮功能。下圖為非洲爪蟾卵母細胞親核蛋白注射實驗，下列相關(guān)敘述正確的是( )CA親核蛋白進入細胞核由頭部決定B親核蛋白進入細胞核不需要載體C親核蛋白進入細胞核需要消耗能量D親核蛋白進入細胞核的方式與葡萄糖進入紅細胞相同 【解析】放射性頭部不可單獨進入細胞核，而放射性尾部可單獨進入細胞核，所以A選項錯誤，從圖中所給信息不能得到B選項結(jié)論；蛋白質(zhì)為生物大分子，運輸時需要消耗能量，所以C選項正確；親核蛋白進入細胞核是通過核孔，而葡萄糖進入紅細胞是穿過細胞膜，所以D選項錯誤。 4.真核細胞單位面積的核孔數(shù)目與細胞的類型和代謝水平有關(guān)。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D 【解析】本題利用題目中的核孔數(shù)目與細胞的類型和代謝水平有關(guān)的信息，間接考查了選項中各細胞的類型和代謝水平的差異。且據(jù)已有的知識知道細胞的代謝越旺盛，則核孔的數(shù)目越多。A、C中的細胞分別分泌胰島素(或胰高血糖素)和抗體，代謝旺盛。B中細胞的分裂能力很強，代謝旺盛。只有D為高度分化的細胞，代謝較弱。故而D中的口腔上皮細胞的核孔數(shù)目最少。5. (雙選)下列關(guān)于細胞核的結(jié)構(gòu)和功能的敘述，不正確的是( )A多利羊的產(chǎn)生證明了動物細胞具有全能性B真核細胞都有細胞核CmRNA等大分子物質(zhì)通過核孔進入細胞質(zhì)而不能直接通過核膜，體現(xiàn)了核膜具有選擇透過性D細胞核是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的控制中心 AB 【解析】“多利”的產(chǎn)生只是證明了高度分化的動物細胞的細胞核具有全能性。除了高等植物成熟的篩管細胞和哺乳動物成熟的紅細胞等極少數(shù)細胞外，其他真核細胞都有細胞核。 6. (雙選)漢麥林(Hammerlin)的實驗如圖，將單細胞的地中海杯狀藻先在近核處切斷，再在近杯處切斷(a)，中間的莖(b)置于海水中可再生一杯(c)，但將此杯切斷后，不能再生第二個杯(d)。這個實驗可以說明( )ADA決定杯狀藻藻杯的形態(tài)發(fā)生的遺傳信息來自細胞核B決定杯狀藻藻杯的形態(tài)發(fā)生的遺傳信息來自細胞質(zhì)C杯狀藻藻杯的形態(tài)發(fā)生是由細胞核和細胞質(zhì)的遺傳信息共同作用的結(jié)果D(b)能再生一杯是因為(b)中含有由細胞核轉(zhuǎn)錄而來的遺傳信息 【解析】在地中海杯狀藻的近杯處和近核處切斷，中間的莖可再生一杯，說明地中海杯狀藻中間莖內(nèi)有相應的遺傳信息。如連續(xù)第二次切斷，則中間的莖不能再生一杯，這說明中間莖內(nèi)所具有的遺傳信息并不能自己產(chǎn)生；這也體現(xiàn)了細胞核是控制中間莖再生杯的主要部位，即決定杯狀藻杯的形態(tài)發(fā)生的是細胞核，而不是細胞質(zhì)。7.細胞中細胞核與細胞質(zhì)之間的關(guān)系問題曾經(jīng)是細胞生物學家們研究的一個熱點問題。下面是以傘藻為實驗材料所做的幾個經(jīng)典的生物學實驗。請依據(jù)所提供的材料，回答下列問題。材料一：傘藻是單細胞生物。甲、乙兩種傘藻的帽形不同(如下圖)，現(xiàn)將甲傘藻的A部分與乙傘藻的B部分嫁接在一起，發(fā)現(xiàn)第一次長出的帽狀體呈中間類型，若切除這一帽狀體，第二次長出的帽狀體則與甲的帽狀體形狀相同。(1)你認為第一次長出的帽狀體呈中間類型的原因是什么？B部分含有少量的原乙細胞核轉(zhuǎn)錄的信使RNA，它能指導合成少量原乙傘藻的蛋白質(zhì)。A部分則能指導合成甲傘藻的蛋白質(zhì)，因而嫁接形成的帽狀體有甲、乙兩種傘藻的蛋白質(zhì)，故呈中間類型。 (2)第二次長出的帽狀體與甲的帽狀體形狀相同，這能說明核、質(zhì)之間是一種什么關(guān)系？這說明細胞質(zhì)中各種代謝活動或生命現(xiàn)象受細胞核控制，決定生物性狀的主要是細胞核。材料二：當傘藻的帽狀體長到一定大小時，就不再繼續(xù)長大，而是開始發(fā)生細胞分裂。于是有人提出了如下假說：細胞分裂與細胞核、質(zhì)體積的比例有關(guān)，當細胞核的體積(h)與細胞質(zhì)的體積(z)比值太小時，細胞就會發(fā)生分裂；反之，就不會發(fā)生分裂。并且，他還做了如下實驗：在傘已經(jīng)長出，核將要分裂時，將傘切去，核的分裂就受到抑制，直到新的傘再生出來，核才恢復分裂。(3)請你利用傘藻，另外設計一個實驗，作為上述實驗的補充，來進一步證明上述假說。 在傘尚未長成、核不分裂時，將幼小傘切去，嫁接上一個長成的傘，這個原不該分裂的核就開始分裂了。 【解析】材料一中嫁接后第一次出現(xiàn)的中間類型，因此應考慮到遺傳信息傳遞中合成的mRNA作用的滯后。材料二中自變量為核質(zhì)比，故可通過嫁接不同大小的傘以改變核質(zhì)比，進而據(jù)實驗結(jié)果作出判斷。