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第05 讲 细胞膜和细胞核（知识清单）
学习导航站
知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1 对细胞膜的探究历程★★☆☆☆
考点2 细胞膜的结构和功能★★★☆☆
考点3 细胞核的结构和功能★★★☆☆
陷阱预警台：识别高频错误，提供防错策略（2 大陷阱规避）
素养加油站：前沿科研成果或热点问题分析
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
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2
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考点1 对细胞膜的探究历程★★☆☆☆
1.对细胞膜成分的探索
时间、人物
实验依据
结论或假说
1895 年，欧文顿
对植物细胞进行通透性实验，发现溶于脂质
的物质更容易通过细胞膜
推测：细胞膜是由
组成的
20 世纪初，科学家
利用哺乳动物的红细胞，制备纯净的细胞膜
进行化学分析
组成细胞膜的脂质有
，其中 含量最多
1925 年，戈特和格伦
德尔
用丙酮从红细胞中提取的脂质，铺展成单分
子层，单层分子的面积是红细胞表面积的
倍
细胞膜中的磷脂分子必然
1935 年，丹尼利和戴
维森
发现细胞表面的张力明显低于油—水界面的
表面张力
细胞膜可能还附有
2.对细胞膜结构的探索
时间、人物
实验依据
结论或假说
1959 年，罗伯特森
在电镜下看到细胞膜清晰的暗
—亮—暗三层结构
所
有
的
细
胞
膜
都
由
三层结构构成，是静态的结构
1970 年
荧光标记的小鼠细胞和人细胞
融合实验
细胞膜具有
1972 年，辛格和尼科尔森
新的观察和实验证据
提出为大多数人所接受的细胞膜的
模型
考点2 细胞膜的结构和功能★★★☆☆
1.细胞膜（细胞质膜或质膜）的制备
材料
人或其他哺乳动物
选材原因
无 和众多的 ，易制得纯净的细胞膜
无 ，细胞易吸水涨破
制备细胞膜的原理
哺乳动物的红细胞 →离心→获得细胞膜
2.细胞膜的成分
（1）脂质： 最丰富，此外还有少量的 。
（2）蛋白质：在细胞膜行使功能方面起着重要的作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 越
多。
（3）糖类（少量）：主要分布在细胞膜的 ，和蛋白质分子结合形成 ，或与脂质结合
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形成糖脂，这些糖类分子被称为 。
特别提醒
1.不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同。膜上的蛋白质也不是一成不变的。
2.细胞膜的组分并不是不可变的。如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降。
3.流动镶嵌模型
（1）基本内容
①流动镶嵌模型认为，细胞膜主要是由 和 构成的。 是膜的基本支架，
其内部是磷脂分子的 ， 或 不能自由通过，因此具有 作用。
以不同方式 在磷脂双分子层中：有的 在磷脂双分子层表面，有的部分或全部
磷脂双分子层中，有的 于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在 等方面具有重要作
用。
②细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成 ，或与脂质结合形成 ，这
些糖类分子叫作 。糖被在细胞生命活动中具有重要功能，如与细胞表面的 、细胞间的
等功能有密切关系。
（2）结构特点
特点
具有
原因
构成膜的磷脂双分子可以 自由移动，大多数蛋白质分子也是可以
的
意义
对细胞完成 、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的
实例
质壁分离、变形虫运动、 、巨噬细胞的 作用等
【教材隐性知识】
1.源于必修1P45“旁栏思考”：虽然细胞膜内部分是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因：一是水分子极
小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白
通过细胞膜。
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2.源于必修1P46“练习与应用·拓展应用”：由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运
送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两
层磷脂分子之间。由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可
能会以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。
4.细胞膜的三大功能
（1）将细胞与外界环境分隔开
①保障 相对稳定；
②将 与 分隔开，产生原始的细胞，成为相对独立的系统
（2）控制物质进出细胞
①方式：被动运输、主动运输和胞吞、胞吐
②特点
1）普遍性：营养物质、代谢废物、分泌物等
2）选择性：
根本：细胞自身遗传特性。
直接：细胞膜上 的种类、数量及其 的变化。
3）相对性：病毒、病菌侵入细胞
（3）进行细胞间的信息交流
①化学物质传递（如 、递质）
②接触传递（如 、细胞毒性T 细胞与靶细胞接触）
③通道传递（如 ）
注意： 是系统的边界——细胞的边界。
特别提醒
1.不是所有信号分子的受体都在细胞膜上，有些小分子如脂溶性的信号分子（如性激素）的受体在细胞内
部。
2.不是所有信号分子传递都需要受体，如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接进行信息交流。
5.功能特点
特点
具有
表现
水分子、被选择的离子和小分子可以通过，大分子、不被选择的离子和小分子不能通
过
主要原因
基因决定转运蛋白的 ，使细胞膜对运输的物质具有选择性
6.植物细胞的细胞壁
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（1）成分：主要是 和
（2）形成：与高尔基体有关
（3）去除方法：酶解法（纤维素酶和果胶酶）
（4）功能：支持与保护作用
（5）特性：全透性
注意：不同生物细胞壁的主要成分不同，植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，细菌细胞壁的主要成分
有肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质，真菌细胞壁的主要成分是多糖，还有少量的蛋白质和脂质。
特别提醒
五种常考的“膜蛋白”及其功能
（1）部分信号分子（如激素、细胞因子、神经递质）的受体蛋白——蛋白质或糖蛋白。
（2）膜上的载体蛋白：膜上用于协助扩散和主动运输的载体蛋白，如主动运输的钠钾泵。
（3）膜上的通道蛋白：如用于水协助扩散的水通道蛋白，与Na＋内流相关的Na＋通道蛋白，与K＋外流相
关的K＋通道蛋白。
（4）具催化作用的酶：如好氧型细菌的细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在
ATP 水解酶（催化ATP 水解，可用于主动运输等）。
（5）识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白（如免疫细胞对抗原的特异性识别等）。
考点3 细胞核的结构和功能★★★☆☆
1.细胞核的分布：除了高等植物 细胞和哺乳动物 等极少数细胞
外，真核细胞都有细胞核。
2.细胞核的结构概述
（与rRNA 的合成以及核糖体的形成有关）
核膜
（主要由DNA 和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体）
（实现核质之间频繁的物质交换和信息交流）
（双层膜，把核内物质与细胞质分开）
核仁
染色质
核孔
特别提醒
核孔复合体
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（1）核孔复合体是核质交换的双向选择性亲水通道，是一种特殊的跨膜运输的蛋白质复合体。
（2）双功能：①离子和水分子等小分子物质能以被动运输方式通过核孔复合体；②大分子物质通过自身
的核定位信号和核孔复合体上的受体蛋白结合而实现主动运输过程，而且核也对大分子物质的进出具有选
择性。
（3）双向性：既介导蛋白质等的入核运输，又介导RNA 等的出核运输。
3.染色体与染色质的转化
染色质和染色体是同一物质不同时期的两种存在状态。光学显微镜可以观察到染色体的数目和结构的变
化，因此能够通过显微镜观察到染色体的变异。
特别提醒
“三核”——核膜、核孔、核仁的相关剖析
（1）核膜、核仁在有丝分裂前期消失，有丝分裂末期重建。
（2）核膜上附着有多种酶，有利于多种化学反应的进行。
（3）核膜、核孔都有选择透过性：小分子物质可通过核膜进出细胞核。核孔可以运输部分小分子物质
（不消耗能量），也可以运输大分子物质（消耗能量）。RNA 可以通过核孔进入细胞质。蛋白质（如解旋
酶、DNA 聚合酶、RNA 聚合酶等）通过核孔进入细胞核，但DNA 不能通过核孔。
（4）代谢越旺盛的细胞，核孔的数目一般越多，核仁的体积一般越大。如，人的口腔上皮细胞与胰岛B
细胞相比，前者核孔的数目少，核仁体积小；冬小麦在越冬期间核孔的数目少，核仁体积小。
3.细胞核的功能
（1）功能阐述：细胞核是 ，是 的控制中心。
（2）原因： 上储存着遗传信息、遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”，这张“蓝图”储藏在
里。
4.细胞核功能的探究实验
（1）伞藻嫁接与核移植实验
①伞藻嫁接实验过程：相互对照。
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②伞藻核移植实验过程：自身对照。
③实验结论：伞藻“帽”的形状是由 控制的。
（2）其他动物细胞核功能的经典实验
实验
名称
实验过程
实验结论
黑白美西
螈核移植实验
美西螈皮肤颜色的遗传受
的控制
蝾螈受精
卵横缢实验
蝾螈的细胞 受细胞
核控制
变形虫切
割实验
变形虫的分裂、生长、摄食、
对刺激的反应等生命活动受
控制
注意：黑白美西螈核移植实验中，还可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞中，形成重
组细胞进行培养，作为对照。
5.细胞在生命系统中的地位
（1）结构特点
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①结构复杂而精巧。
②各组分之间 成为一个统一的整体。
（2）地位
①生物体结构的 。
② 的基本单位。
6.建构模型
（1）概念：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的 的描述。
（2）类型： 、 、数学模型等。
（3）举例：沃森和克里克制作的 模型属于物理模型，它形象而概括地反
映了DNA 分子结构的共同特征。
陷阱1 细胞膜的结构和功能几点易错点
易错表现
正确理解
认为细胞壁是细胞的边界
任何细胞的边界都是细胞膜；植物细胞壁有全透性，
不能控制物质进出细胞，不能作为细胞的边界
认为胞吞方式过程不需要质膜上的蛋白质参与
需要膜蛋白的参与
认为细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中
膜蛋白在磷脂双分子层中的分布是不对称、不均匀的
陷阱1 细胞核的结构和功能几点易错点
易错表现
正确理解
认为细胞核是遗传信息转录和翻译的场所
细胞核是遗传信息转录的场所，翻译的场所是核糖体
认为细胞质中的RNA 均在细胞核合成
线粒体和叶绿体中也有DNA，也可以转录合成RNA
认为原核细胞无核仁，不能合成rRNA
原核细胞无核仁，有核糖体，核糖体由rRNA 和蛋白质
组成，因此原核细胞能合成rRNA
一、细胞膜方面新进展
1.发现调控细胞膜破裂的关键蛋白：2025 年6 月9 日，《自然》（Nature）在线发表由中山大学附属第一
医院许杰研究员团队牵头联合美国罗格斯大学科研人员的成果。他们研发出全球首台高通量机械张力刺激
系统，通过大规模遗传筛选，鉴定了细胞死亡过程中调控膜破裂的关键蛋白NINJ1。该蛋白在多种细胞类
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型中显著影响机械张力下膜破裂的概率，不仅在死亡信号激活后起作用，在没有炎性通路参与的机械应力
情况下，也能决定膜的稳定性。NINJ1 可能成为调节应力相关组织损伤、过度炎症反应乃至自身免疫疾病
的新型靶点。
2. 构建具有功能性细胞膜的人工细胞：中国科学院化学研究所乔燕课题组在《自然化学》
（NatureChemistry）期刊上发表了相关研究成果。他们通过在凝聚液滴的界面组装金属-有机框架（MOF）
纳米颗粒，开发了膜包被的凝聚液滴人工细胞。凝聚液滴的组分与MOF 形成多重相互作用，驱动MOF 纳
米颗粒在界面组装形成仿生膜。生物大分子能在人工细胞膜上分布和富集，模拟了整合膜蛋白和外周膜蛋
白的行为。人工细胞的MOF 膜可调控生物酶和底物分子的空间分布，实现对多种酶促反应速率和反应路
径的调节，还构建了具有类细胞器结构的人工细胞和人工组织，建立了化学信号的处理与传递。
3.解析病原体/植物叶绿体ATP 运输蛋白结构及机制：2025 年3 月13 日，中国科学院分子植物科学卓越创
新中心范敏锐研究员团队联合多个团队在《自然》（Nature）发表论文，首次解析病原体/植物叶绿体ATP
运输蛋白的三维结构及运输ATP 的分子机制。专性胞内病原体细胞膜上的ATP 运输蛋白通过等量交换从宿
主细胞获取能量，该蛋白在植物叶绿体等质体细胞器中也存在，可能源于共生进化。此研究为设计药物治
疗相关疾病以及改造蛋白提高作物产量提供了重要思路。
考点预测：
1.NINJ1 蛋白的力学调控机制
核心考点：NINJ1 作为跨膜蛋白，通过多聚化形成纤维状结构（如冷冻电镜解析的4.3Å 分辨率环状模
型），直接破坏细胞膜稳定性，导致膜破裂。其作用机制与传统力敏感通道（如PIEZO1）不同，是从物
理结构层面调控膜力学脆弱性的新型靶点。
延伸方向：NINJ1 在炎症风暴（如脓毒败血症）中的作用，以及小分子药物/纳米抗体靶向抑制其活性的治
疗潜力。
2.人工细胞的仿生膜设计
核心考点：金属-有机框架（MOF）纳米颗粒在凝聚液滴界面组装形成仿生膜，模拟整合膜蛋白和外周膜
蛋白的行为，实现酶促反应路径调控。例如，乔燕课题组通过MOF 膜包被凝聚液滴，构建具有类细胞器
结构的人工细胞，并建立化学信号传递网络。
技术应用：MOF 膜的多重相互作用（静电、配位）驱动组装的机制，以及其在药物递送、代谢通路模拟中
的应用。
二、细胞核方面新进展
1.揭示细胞核内力学感知机制：四川大学魏强与丁建东教授团队合作发现，在间充质干细胞成骨分化过程
中，利用纳米阵列调节细胞膜上整合素的空间分布，使粘附整合素间距增大至150 纳米时，尽管细胞粘附
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稳定性下降，但肌动蛋白核转位增加了细胞核张力，直接调控了成骨分化，揭示了全新的细胞力学感知机
制。这一发现为生物材料的精准设计提供了理论依据，有助于更有效地诱导成骨分化，为骨修复和再生医
学开辟新途径。
2.发现植物免疫信号转导新通路中细胞核的作用：中山大学生命科学学院李剑峰课题组揭示了模式植物拟
南芥中细胞膜定位的类受体胞质激酶（RLCK）PBL19，受真菌几丁质信号诱导迁移至细胞核，经过转录
放大和细胞质中的蛋白加工，最后磷酸化EDS1，从而增强植物真菌抗性的一条新型免疫信号通路。该研
究表明EDS1 是模式触发式免疫（PTI）中多种细胞膜免疫受体下游共同的信号转导枢纽，暗示其可能是连
接PTI 和效应子触发式免疫（ETI）并介导两者协同调控的关键分子之一
考点预测：
1.核力学感知与细胞命运调控
（1）整合素间距与成骨分化
核心考点：四川大学团队发现，整合素间距增大至150 纳米时，肌动蛋白核转位增加核张力，直接激活成
骨分化基因（如RUNX2），颠覆“高粘附张力促进分化”的传统认知。
材料设计：纳米阵列调控整合素分布的技术原理，以及其在骨修复材料中的应用（如动态调控粘附间距促
进成骨）。
（2）核膜与核孔复合体
核心考点：核孔复合体的选择性运输机制（如亲核蛋白通过核定位信号NLS 入核），以及核膜周期性解体
与重建在细胞分裂中的作用。
实验模型：通过显微注射荧光标记蛋白（如GFP-NLS）观察核运输动态。
2.核内信号通路与免疫调控
（1）EDS1 作为免疫信号枢纽
核心考点：EDS1 通过磷酸化整合PTI 与ETI 信号，例如PBL19 入核后通过转录放大和胞质加工，磷酸化
EDS1 增强植物真菌抗性。
分子机制：EDS1 与ADR1、PAD4 的互作网络，以及水杨酸（SA）和脱落酸（ABA）通路的协同调控。
（2）核内小分子信使的作用
核心考点：TIR 类抗病蛋白催化产生ADPr-ATP 和pRib-ADP 等小分子，通过别构效应激活EDS1-PAD4 复
合物，启动免疫反应。
技术方法：冷冻电镜解析EDS1-PAD4 与小分子结合的结构，揭示信号传递的分子基础。
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1.（2024·湖南，1）细胞膜上的脂类具有重要的生物学功能。下列叙述错误的是（ ）
A．耐极端低温细菌的膜脂富含饱和脂肪酸
B．胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性
C．糖脂可以参与细胞表面识别
D．磷脂是构成细胞膜的重要成分
2.（2024·甘肃，10）高原大气中氧含量较低，长期居住在低海拔地区的人进入高原后，血液中的红细胞数
量和血红蛋白浓度会显著升高，从而提高血液的携氧能力。此过程主要与一种激素——促红细胞生成素
（EPO）有关，该激素是一种糖蛋白。下列叙述错误的是（ ）
A．低氧刺激可以增加人体内EPO 的生成，进而增强造血功能
B．EPO 能提高靶细胞血红蛋白基因的表达并促进红细胞成熟
C．EPO 是构成红细胞膜的重要成分，能增强膜对氧的通透性
D．EPO 能与造血细胞膜上的特异性受体结合并启动信号转导
3.（2024·贵州卷，8）将台盼蓝染液注入健康家兔的血管，一段时间后，取不同器官制作切片观察，发现
肝和淋巴结等被染成蓝色，而脑和骨骼肌等未被染色。下列叙述错误的是（ ）
A.实验结果说明，不同器官中毛细血管通透性有差异
B.脑和骨骼肌等未被染色，是因为细胞膜能控制物质进出
C.肝、淋巴结等被染成蓝色，说明台盼蓝染液进入了细胞
D.靶向治疗时，需要考虑药物分子大小与毛细血管通透性
4.（2024·重庆卷，4）心脏受损的病人，成纤维细胞异常表达FAP 蛋白，使心脏纤维化。科研人员设计编
码FAP－CAR 蛋白（识别FAP）的mRNA，用脂质体携带靶向运输到某种T 细胞中表达，再由囊泡运输到
T 细胞膜上，作用于受损的成纤维细胞，以减轻症状。以下说法错误的是（ ）
A.mRNA 放置于脂质体双层分子之间
B.T 细胞的核基因影响FAP－CAR 的合成
C.T 细胞的高尔基体参与FAP－CAR 的修饰和转运
D.脂质体有能识别T 细胞表面抗原的抗体，可靶向运输
5.（2023·江苏卷，2）植物细胞及其部分结构如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
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A.主要由DNA 和蛋白质组成的①只存在于细胞核中
B.核膜及各种细胞器膜的基本结构都与②相似
C.③的主要成分是多糖，也含有多种蛋白质
D.植物细胞必须具备①、②和③才能存活
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