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必修1 第二单元 第一讲 细胞膜与细胞核(含生物膜的流动镶嵌模型)


第二 单元
细胞 的结 构与 物质 的输 入与 输出

第一 讲 细胞 膜与 细胞 核 (含 生物 膜的 流动 镶嵌 模型)

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一、细胞膜的成分和功能
1.组成成分[判断正误] (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。 (√)

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2.功能[填空]
(1)将细胞与外界环境 分隔开 ,保障细胞内部环境的相 对稳定。 (2)控制物质 进出细胞 。 (3)进行细胞间信息交流: ①通过 化学物质 传递信息,如突触中兴奋传递。 ②通过 细胞膜 直接接触传递信息,如受精作用。

③通过 细胞通道 传递信息,如植物细胞胞间连丝。

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[悟一悟]

植物细胞最外层是细胞壁,为什么“系统的边界”却是细
胞膜呢? 提示:因为我们这里的“系统”是生命系统。在组成细胞 的结构中,具有生命活性的结构是细胞膜、细胞质和细 胞核,而细胞壁并不具有生命活性。

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二、对生物膜结构的探索历程[连线]

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三、流动镶嵌模型的基本内容
1.结构模型[填图]

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2.结构特点[填空] (1)特点:具有一定的 流动性 。

(2)原因:组成膜的 磷脂分子和蛋白质分子大都是运动的。

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[想一想]

为什么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? 提示: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。

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四、细胞核的结构和功能 1.结构[填图]

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2.功能[填空] (1)细胞核是 遗传信息库 。 (2)细胞核是细胞 代谢和遗传 的控制中心。

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[悟一悟] mRNA和蛋白质出入细胞核需要穿过几层膜结构?

提示:0层。mRNA和蛋白质通过核孔,不需穿过膜结构。

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1.细胞膜的组成、结构与功能的关系

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(1)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,如功能复杂的膜中,蛋白质数量多。 (2)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。 (3)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。

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2.功能分析

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巧记细胞膜的结构与功能
细胞膜,磷蛋糖,双分子,成支架; 蛋镶嵌,控进出,选择性,膜流动; 糖蛋白,膜外面,信交流,三类型。

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1.细胞膜成分的鉴定 细胞膜成分 鉴定试剂(方法) 结果

①脂溶剂处理
磷脂 ②磷脂酶处理

细胞膜被溶解
细胞膜被破坏 脂溶性物质优先通 过 紫色

③脂溶性物质透过实验
①双缩脲试剂

蛋白质

②蛋白酶处理

细胞膜被破坏 返回

2.细胞膜结构、结构特点及识别作用的探究 (1)细胞膜磷脂双分子层的鉴定: 提取细胞膜结构中磷脂分子,铺在水面上,测磷脂占有 面积,与细胞膜面积对比分析。

(2)细胞膜流动性的鉴定:
①方法:荧光蛋白标记法。 ②思路:取A、B两种动物细胞,分别用红、绿荧光染料 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。

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(3)细胞膜具有识别作用探究:
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。 (4)细胞的选择透过性——植物对无机盐的吸收: ①思路:

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②结果与结论: 同一植物对不同离子吸收状况不同,不同植物对同一离

子吸收状况不同?细胞膜对离子吸收具有选择透过性。

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[特别提醒] ①流动性是选择透过性的基础,只有具有流动性,才能

实现选择透过性。
②膜上蛋白质具有物质运输(载体蛋白)、信息传递(受体)、 识别等作用。

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1.(2012· 韶关模拟)细胞膜上的蛋白质称为膜蛋白。不 同的膜蛋白具有各自的特殊功能,如图体现了膜蛋

白的部分功能。下列有关膜蛋白功能的叙述错误的
是 ( )

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A.图一表明膜蛋白能够控制物质进出细胞 B.图二说明膜蛋白能够催化膜表面的代谢反应 C.图三表明膜蛋白有利于细胞接收膜表面的化学信息

D.三幅图能够说明膜蛋白将细胞与外界环境分隔开
解析:细胞膜能将细胞与外界环境分隔开,题图并未体现。

答案:D

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2.(双选)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,下列叙述不正确的是 ( .

)

A.细胞膜功能的复杂程度主要由③决定 B.神经细胞膜上识别递质的是①

C.a可表示肌细胞向组织液中排出CO2
D.细胞膜的选择透过性与②有关

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解析:①为糖蛋白,具有识别作用。②为蛋白质,细胞 膜功能的复杂程度主要由蛋白质的种类和数量决定,如 细胞膜的选择透过性由载体蛋白决定。③为磷脂双分子

层,a为主动运输,b为自由扩散,肌细胞向组织液中排
出CO2属于自由扩散。 答案:AC

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1.结构与功能分析 名称 特点 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 核膜和 裂中核膜周期性消失 核孔 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

功能 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

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名称

特点

功能

①折光性强,易与其他 参与 rRNA 的合 核仁 结构区分②在有丝分裂 成 与 核 糖 体 的 中周期性消失和重现 形成

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名称

特点 ①易被碱性染料染成深色 ②主要由 DNA 和蛋白质组成 ③与染色体的关系:

功能

染色质

是 遗 传 物 质 的 主 要 载 体

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2.结构与功能的关系 (1)代谢旺盛的细胞, 核质之间物质交换频繁, 核孔数量多。 (2)蛋白质合成旺盛的细胞,核仁较大。

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巧记细胞核

核有膜仁染色质,双层核膜有核孔,物质进出选择性。
核糖体要形成,须有核仁参与中。染色质最主要,性 状控制它知道,细胞分裂形态变,易被染色镜下见。

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探究细胞核功能的实验分析
序号 实验 实验过程与结果 得出结论 美西螈皮肤 颜色的遗传 是由细胞核 控制的

内容
黑白美西



螈细胞核
移植

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序号

实验 内容

实验过程与结果

得出结论 蝾螈的细胞



横缢蝾螈 受精卵

分裂和分化 是由细胞核

控制的

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序 实验 号 内容

实验过程与结果

得出结论 变形虫的分裂、
生长、再生、 应激性是由细 胞核控制的

变形
③ 虫切 割实 验

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序 实验
号 内容

实验过程与结果 伞藻嫁接实验过程

得出结论

伞藻 嫁接 ④ 与核 移植

伞藻“帽” 的形状是由 细胞核控制 的题图

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[特别提醒]

只有伞藻嫁接实验不能说明伞藻“帽”的形状是
由细胞核控制的,因无法排除假根中其他物质的作用, 伞藻嫁接和核移植实验共同说明该实验结论。

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(1)核孔并非是一个简单的通道而是由多种蛋白质组成的 一个复杂而精细的结构,对进出核孔的物质具有严格 调控作用。

(2)物质进出细胞核并非都通过核孔。核孔是大分子物质
出入细胞核的通道,而小分子物质出入细胞核是通过 跨膜运输实现的,不通过核孔。

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3.右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

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解析: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。 答案:A

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4.科学家用显微技术除去变形虫的细胞核,其新陈代 谢减弱,运动停止;重新植入细胞核后,发现其生命

活动又能恢复。这说明了细胞核是
A.细胞代谢的主要场所 B.遗传物质的储存和复制场所 C.细胞遗传特性的控制中心 D.细胞生命活动的控制中心

(

)

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解析:由题干实验分析可知,变形虫细胞核有无,直
接决定着其生命活动能否进行,由此可说明,细胞核 是细胞生命活动的控制中心。 答案:D

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命题点一 命 题 分

细胞膜的组成、结构和功能

1.细胞膜的成分、结构特点和功能的关系一直是高考

的热点,如2011海南卷T1,2010全国卷Ⅰ、山东卷
和安徽卷都对此有所考查 2.结合“生物膜流动镶嵌模型”考查细胞膜的成分、 结构和功能特点,仍将是高考命题的热点



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[例1] 下图是细胞膜的亚显微结构模式图,①~③
表示构成细胞膜的物质。有关说法错误的是 ( )

A.③构成细胞膜的基本骨架 B.细胞膜结构特点是选择透过性

C.细胞识别与物质①有关
D.由②参加的物质运输不一定为主动运输

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[解析]

由图可以得出①为糖蛋白,与细胞间的识别有关;

②为蛋白质,与物质进出细胞的运输有关(主动运输或协 助扩散);③为磷脂分子(磷脂双分子层),它构成了细胞 膜的基本骨架(支架)。细胞膜的结构特点是具有一定的流

动性,功能特性是选择透过性。
[答案] B

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细胞膜上的成分与功能
(1)细胞识别的物质基础是细胞膜上的糖蛋白(糖被)。细 胞膜上有少量的糖类与蛋白质结合形成糖蛋白,完 成细胞间信息传递功能,而细胞内膜由于不需要进 行细胞间的信息传递,因此含有糖类很少或不含有

糖类。
(2)细胞癌变过程中,细胞膜成分改变,产生甲胎蛋白 (AFP)、癌胚抗原(CEA),医院里经常利用这一点检测 体内是否产生了癌细胞。

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(3)图示中糖蛋白的多糖侧链是判断生物膜内、外侧的 依据,多糖侧链所在的一侧为细胞膜外侧,其另一

侧为细胞膜内侧。

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命题点二

细胞核的结构和功能

1.细胞核的结构和功能是近几年来高考常涉及的考点
命 题 分 和热点之一,尤其是结合实验分析考查细胞核功能 的综合性考题呈逐年增加趋势,如2011江苏卷T8、 福建卷T1都涉及考查细胞核功能

析 2.结合实验设计分析、细胞代谢等考查细胞核结构和

功能,将成为高考命题热点

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[例2] (2011· 江苏高考)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

(

)

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A.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

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[解析] 由图示可知,放射性亲核蛋白的尾部能从细胞
质通过核孔进入细胞核中,而放射性头部却不能从细 胞质通过核孔进入细胞核中,可见亲核蛋白进入细胞 核是由放射性尾部决定的。亲核蛋白通过核孔需要载 体的协助并消耗能量,与葡萄糖进入红细胞的方式(协

助扩散)不同。
[答案] C

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1.实验原理
利用渗透作用,使红细胞吸水涨破,除去细胞内的 其他物质,制备细胞膜。 2.实验材料 哺乳动物成熟的红细胞。

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3.实验步骤

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[特别提醒] 该实验在试管中进行时,需用高速离心将细
胞膜与其他物质分离开,才能获得较纯的细胞膜。

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4.实验注意的问题 (1)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。 (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,边滴加边用吸水纸吸引,注意不 要把细胞吸跑,同时用显微镜观察红细胞的形态变化。

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[例3] 根据下列资料回答问题。 科学家在进行细胞膜化学成分的分析时,需制备较纯 净的细胞膜。从真核细胞分离出纯的细胞膜较为困难, 因为会有细胞内其他膜的混杂。而哺乳动物(或人)的成

熟的红细胞中没有内膜,没有细胞核,将其特殊处理后,
造成红细胞破裂发生溶血现象,再将溶出细胞外的

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物质冲洗掉,剩下的结构就是较纯净的细胞膜,在生物 学上称为“血影”。通过对“血影”的分析得知其化学 组成如下:蛋白质占49%,脂质占43%,糖类占8%。有的

科学家将“血影”中的脂质提取出来,使其在空气—水
界面上铺展成单分子层,所形成的薄膜面积是原来细胞 整个表面积的二倍。

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(1)如何处理红细胞才能使其发生溶血现象?_________。 (2)红细胞溶血后,流出细胞外的大分子物质主要是 __________________________________________。 (3)“血影”的化学成分中的脂质主要是哪一类?_______,

它是构成细胞膜的________。

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(4)脂质单分子层的面积是细胞表面积的二倍,这 说明了____________________________________。 (5)人们已经通过化学实验证明了细胞膜中含有磷 脂分子。现在请你设计一个实验验证细胞膜中

含有蛋白质成分(只写出设计思路)。

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[解析] (1)处理红细胞使其发生溶血,利用了渗透作用 原理,因此只要将红细胞放置在蒸馏水(或清水)中一段

时间即可达到目的。
(2)红细胞中含有的物质是运输氧气的血红蛋白。 (3)由材料可知:“血影”就是较纯净的细胞膜,其成分中 脂质主要是磷脂,磷脂是构成细胞膜的基本支架。

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(4)细胞膜是由磷脂分子构成双分子层形成的基本支架, 其表面、内部镶嵌着蛋白质,所以将构成膜的脂质分子 铺成单层,其面积是细胞表面积的二倍。 (5)检验蛋白质可利用双缩脲试剂,呈现紫色,因此设计

验证细胞膜中含有蛋白质成分实验时,可先制备较纯净
的细胞膜,然后将得到的膜样液用双缩脲试剂检验,观 察颜色变化,同时利用蒸馏水加双缩脲试剂进行对照。

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[答案] (1)将红细胞放置在蒸馏水中(清水中)

(2)蛋

白质(血红蛋白)

(3)磷脂

主要成分

(4)细胞膜是由

两层磷脂分子构成的

(5)制备较纯净的细胞膜组织样

液,用双缩脲试剂 检测,观察溶液颜色变化,同时设 置利用蒸馏水加双缩脲试剂的对照实验。

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[高考随堂体验] 1.(2011· 海南高考)关于动物细胞膜的叙述,错误的是 ( )

A.细胞膜含有糖脂和糖蛋白
B.细胞融合与细胞膜的流动性有关 C.ATP为CO2分子通过细胞膜提供能量 D.细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的

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解析:包括细胞融合在内的细胞膜的变形过程都与细胞
膜的流动性有关;CO2通过自由扩散进出细胞,不需要 ATP提供能量。 答案:C

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2.(2010?全国卷Ⅰ)下列过程中,不直接依赖细胞膜的 流动性就能完成的是 A.胰岛B细胞分泌胰岛素 B.mRNA与游离核糖体的结合 C.吞噬细胞对抗原的摄取 D.植物体细胞杂交中原生质体融合 ( )

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解析:胰岛素和抗原是大分子物质,胰岛素的分泌属于

胞吐作用,吞噬细胞对抗原的摄取属于胞吞作用,原生
质体的融合首先进行的是细胞膜的融合,即A、C、D三 个选项均直接依赖于细胞膜的流动性。核糖体是无膜细 胞器,mRNA与游离核糖体的结合与细胞膜的流动性无 关,故选B项。

答案:B

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3.(2010· 安徽高考)下列关于生物膜结构和功能的叙述, 正确的是 ( )

A.肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体
B.细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构 C.线粒体内膜上只分布着合成ATP的酶 D.核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出

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解析:肌细胞的细胞膜上存在着协助葡萄糖运输的载
体;细胞膜上的受体并非细胞间信息交流所必需的, 如通过细胞通道的信息交流可不需要受体;线粒体的 内膜上存在着与有氧呼吸第三阶段有关的酶,并不局 限于合成ATP的酶;核孔也具有一定的选择性,并不能 让蛋白质和RNA自由进出。 答案:A

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4.(2009· 浙江高考)对某动物细胞进行荧光标记实验,如 下图所示,其基本过程:①用某种荧光染料标记该动 物细胞,细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该 细胞表面的某一区域,该区域荧光淬灭(消失)。③停 止激光束照射一段时间后,该区域的荧光逐渐恢复,

即又出现了斑点。

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上述实验不能说明的是

(

)

A.细胞膜具有流动性
B.荧光染料能与细胞膜组成成分结合 C.根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率 D.根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的 流动速率

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解析:根据图示信息,放射性的荧光物质用激光束照射

时荧光消失,停止照射荧光恢复说明荧光物质并没有跨
膜运输。细胞膜具有流动性,激光束照射可加快细胞膜 的流动性。 答案:C

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5.(2009· 山东高考)真核细胞单位面积的核孔数目与细 胞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 C.效应B细胞(浆细胞) ( B.造血干细胞 D.口腔上皮细胞 )

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解析:核孔是某些大分子的运输孔道,如蛋白质和RNA 等需经核孔进出,核孔的数目与代谢水平成正相关,口

腔上皮细胞主要起保护作用,代谢水平在4种细胞中最
低。 答案:D

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