2022年醫(yī)學(xué)專題-第四章-細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出

第四章細(xì)胞的物質(zhì)(wùzhì)輸入和輸出

第1節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸(yùnshū)的實(shí)例第一頁，共六十一頁。一、滲透(shèntòu)作用半透膜：半透膜是一類可以(kěyǐ)讓小分子物質(zhì)通過而大分子物質(zhì)不能通過的一類薄膜的總稱第二頁，共六十一頁。滲透(shèntòu)作用裝置第三頁，共六十一頁。分析(fēnxī)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1.第一組裝置(zhuāngzhì)的漏斗管內(nèi)液面為什么會升高？2.第二組裝置，用紗布代替(dàitì)玻璃紙，漏斗管內(nèi)液面還會升高嗎？

由于單位時(shí)間內(nèi)透過玻璃紙進(jìn)入長頸漏斗的水分子數(shù)量多于從長頸漏斗滲出的水分子數(shù)量，使得管內(nèi)液面升高。

用紗布替代玻璃紙時(shí)，因紗布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不會升高。第四頁，共六十一頁。分析實(shí)驗(yàn)(shíyàn)現(xiàn)象4.水分子只能從燒杯中擴(kuò)散(kuòsàn)到漏斗中嗎？（友情提醒）半透膜，水分子可以(kěyǐ)自由通過。

不是的，水分子既可以從燒杯中擴(kuò)散到漏斗中，也能從漏斗中擴(kuò)散到燒杯中，只不過，在單位時(shí)間內(nèi)，從燒杯中擴(kuò)散到漏斗中的水分子數(shù)量比較多。

3.第三組裝置，清水換成同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會怎樣？

半透膜兩側(cè)溶液的濃度相等時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)透過玻璃紙進(jìn)入長頸漏斗的水分子數(shù)量等于滲出的水分子數(shù)量，液面也不會升高。第五頁，共六十一頁。得出結(jié)論水滲入漏斗內(nèi)使液面上升必須具備(jùbèi)兩個(gè)條件半透膜半透膜兩側(cè)溶液(róngyè)濃度差第六頁，共六十一頁。滲透作用(zuòyòng)：水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜從低濃度溶液向高濃度溶液的擴(kuò)散，稱為滲透作用條件①具有(jùyǒu)半透膜（主要）②半透膜兩側(cè)的溶液濃度(nóngdù)不同第七頁，共六十一頁。課題(kètí)一水分子的跨膜運(yùn)輸問題：細(xì)胞是否會發(fā)生滲透(shèntòu)作用呢？

（一）動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水(shīshuǐ)

紅細(xì)胞置于清水中

分析右圖，一段時(shí)間后紅細(xì)胞會發(fā)生什么變化？

放到清水中，細(xì)胞不斷吸水膨脹直至脹破。疑問？紅細(xì)胞是否也是發(fā)生滲透作用呢？第八頁，共六十一頁?！咎骄俊考t細(xì)胞是否具有(jùyǒu)發(fā)生滲透作用的條件問題(wèntí)一紅細(xì)胞的

相當(dāng)于半透膜，為什么？

因?yàn)椋?xì)胞膜同樣具有有些(yǒuxiē)物質(zhì)可以通過，而有些(yǒuxiē)物質(zhì)不能通過的特點(diǎn)。

問題二什么情況下，紅細(xì)胞會發(fā)生吸水或失水？課題一水分子的跨膜運(yùn)輸細(xì)胞膜當(dāng)外界溶液濃度＞細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)濃度時(shí)，紅細(xì)胞失水；當(dāng)外界溶液濃度＜細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)濃度時(shí)，紅細(xì)胞吸水。第九頁，共六十一頁。課題(kètí)一水分子的跨膜運(yùn)輸1.細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜2.外界溶液(róngyè)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)存在濃度差【總結(jié)】紅細(xì)胞發(fā)生(fāshēng)滲透作用的條件第十頁，共六十一頁。1．紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白(xuèhóngdànbái)等有機(jī)物能夠透過細(xì)胞膜嗎？不可以，因?yàn)檠t蛋白(xuèhóngdànbái)是大分子，不能透過細(xì)胞膜。2．當(dāng)外界溶液濃度過低時(shí)，紅細(xì)胞會發(fā)生什么(shénme)變化？原因

會發(fā)生吸水并且脹破，因?yàn)橥饨缛芤簼舛冗^低，紅細(xì)胞不斷吸水，而細(xì)胞膜的伸縮性是一定的，超過了這個(gè)限度，細(xì)胞就會破裂。

3．紅細(xì)胞吸水或失水的多少與什么有關(guān)？

紅細(xì)胞吸水或失水的多少主要取決于紅細(xì)胞內(nèi)外的濃度差，一般差值越大，吸水或失水越多。課題一水分子的跨膜運(yùn)輸【思考】第十一頁，共六十一頁。

紅細(xì)胞(xìbāo)不吸水也不失水，保持細(xì)胞(xìbāo)原有的形態(tài)。因?yàn)橥饨缛芤簼舛?細(xì)胞內(nèi)濃度，所以單位時(shí)間滲入的水分子數(shù)量等于滲出的水分子數(shù)量，水分子的運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，因此表現(xiàn)細(xì)胞既不吸水也不失水。

4.如果將紅細(xì)胞放置于生理鹽水中呢，細(xì)胞有什么(shénme)變化？原因？

課題(kètí)一水分子的跨膜運(yùn)輸?shù)谑?，共六十一頁。問題1.植物(zhíwù)細(xì)胞會出現(xiàn)失水的情況嗎？2.植物細(xì)胞在什么情況(qíngkuàng)下會失水？3.原生質(zhì)層是否(shìfǒu)相當(dāng)與半透膜？當(dāng)細(xì)胞液的濃度小于外界溶液的濃度時(shí)第十三頁，共六十一頁。2.植物細(xì)胞(xìbāo)的吸水與失水【探究(tànjiū)】植物細(xì)胞

相當(dāng)于半透膜原生質(zhì)層第十四頁，共六十一頁。探究(tànjiū)實(shí)驗(yàn)：植物細(xì)胞的吸水和失水提出(tíchū)問題作出假設(shè)(jiǎshè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表達(dá)與交流（原生質(zhì)層是一層半透膜嗎？）（原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜）設(shè)計(jì)方案（按預(yù)定方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）（分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論：……）（總結(jié)，寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并適當(dāng)交流）預(yù)期結(jié)果將植物細(xì)胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其大小的變化；再將細(xì)胞浸潤在清水中，觀察其大小的變化。在蔗糖溶液中植物細(xì)胞的中央液泡會變小，細(xì)胞皺縮；在清水中植物細(xì)胞的中央液泡會變大，細(xì)胞膨脹。第十五頁，共六十一頁。植物(zhíwù)細(xì)胞的質(zhì)壁分離及復(fù)原第十六頁，共六十一頁。實(shí)驗(yàn)(shíyàn)現(xiàn)象：

中央液泡大小原生質(zhì)層的位置細(xì)胞大小蔗糖溶液清水變小逐漸恢復(fù)(huīfù)原來大小原生質(zhì)層恢復(fù)(huīfù)原來位置原生質(zhì)層脫離細(xì)胞壁基本不變基本不變第十七頁，共六十一頁。得出結(jié)論

植物細(xì)胞原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜,成熟的植物細(xì)胞靠滲透作用吸水。細(xì)胞液與細(xì)胞外界(wàijiè)溶液發(fā)生了滲透作用。第十八頁，共六十一頁。2.質(zhì)壁分離及復(fù)原(fùyuán)現(xiàn)象第十九頁，共六十一頁。初始(chūshǐ)濃度

0Mg2＋

Ca2+Si4+

離子(lízǐ)培養(yǎng)液中的離子(lízǐ)濃度水稻番茄物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例實(shí)例一1.水稻培養(yǎng)液中的鈣、鎂兩種離子濃度為什么會增高？是不是水稻不吸收反而向外排出呢？2.不同作物對無機(jī)鹽離子的吸收有差異嗎？第二十頁，共六十一頁。4.細(xì)胞對物質(zhì)的吸收有選擇(xuǎnzé)嗎?如果有，這種選擇性有普遍性嗎？3.水分子跨膜運(yùn)輸是順相對含量(hánliàng)梯度的，其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸也是這樣嗎？

水分子跨膜運(yùn)輸是順相對含量梯度的，其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸并不都是這樣，這取決于細(xì)胞生命活動(dòng)(huódòng)的需要。

細(xì)胞對物質(zhì)的吸收是有選擇的。這種選擇性具有普遍性。第二十一頁，共六十一頁。1.以下可以發(fā)生滲透作用(zuòyòng)的是（）

A.煮熟的馬鈴薯?xiàng)l放入水中

B.把干種子放在清水中

C.烈日下菠菜葉子下垂

D.放在鹽水中的蘿卜變軟D鞏固(gǒnggù)練習(xí)第二十二頁，共六十一頁。2.a、b、c是三個(gè)相鄰的細(xì)胞(xìbāo)，已知a細(xì)胞液濃度>b細(xì)胞液濃度>c細(xì)胞液濃度,如圖所示，能正確表示水分在三者之間關(guān)系的是（）CacbacbacbacbABCD第二十三頁，共六十一頁。3.田間一次施肥過多，作物變得枯萎發(fā)黃，俗稱“燒苗”。其原因是（）

A.根細(xì)胞從土壤中吸收的養(yǎng)分過多

B.根細(xì)胞不能從土壤中吸水

C.根系不能將水向上(xiàngshàng)運(yùn)輸

D.根系被肥料分解釋放的熱能燒毀B第二十四頁，共六十一頁。4.利用高濃度鹽水（NaCl溶液）殺菌防腐(fángfǔ)的原理是（）

A.鹽水中的Cl－有殺菌防腐的作用

B.鹽水中的Na＋不利于細(xì)菌的生活

C.鹽水是中性的，不適于細(xì)菌的生活

D.由于滲透作用使細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的水分滲出而死亡D第二十五頁，共六十一頁。1.剝?nèi)⊙笫[鱗莖的鱗片葉，外表皮紫色較濃的更好。用解剖刀或刀片在葉片外表皮劃一0.5cm見方的“井”字。2.用尖嘴鑷從“井”字中央的一角小心地將洋蔥鱗片葉外表皮撕下，平鋪在載玻片中央。3.用小滴管在表皮上滴一滴(yīdī)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的蔗糖溶液，蓋上蓋玻片。用吸水紙吸去多余液體。4.在顯微鏡下觀察，可見原生質(zhì)緩慢收縮，逐漸出現(xiàn)與細(xì)胞壁分離的現(xiàn)象，直到原生質(zhì)收縮成球狀小團(tuán)，與細(xì)胞壁完全分開。5.在蓋玻片的一側(cè)滴加清水，用吸水紙?jiān)谏w玻片的另一側(cè)吸收，使清水置換蔗糖溶液。6.在顯微鏡下觀察，可見質(zhì)壁分離現(xiàn)象緩慢復(fù)原。進(jìn)行(jìnxíng)實(shí)驗(yàn)第二十六頁，共六十一頁。1.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與你與預(yù)期相吻合嗎？它是否支持你所作出的假設(shè)？如果有的結(jié)果與預(yù)期有所不同，你認(rèn)為(rènwéi)應(yīng)當(dāng)作怎樣的解釋？2.如果(rúguǒ)沒有細(xì)胞壁，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會有什么不同？3.如果(rúguǒ)滴加的是0.5克ml的蔗糖溶液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會有什么不同？交流不會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，只發(fā)生滲透作用的吸水或失水

高濃度的蔗糖溶液導(dǎo)致植物細(xì)胞嚴(yán)重失水而死亡，不可能發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原第二十七頁，共六十一頁。討論1.正常(zhèngcháng)生活著的紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白等有機(jī)物能過細(xì)胞膜外嗎？2.根據(jù)現(xiàn)象(xiànxiàng)判斷紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)與什么膜？紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白(xuèhóngdànbái)等有機(jī)物一般不能透過細(xì)胞膜。紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于“問題探討”中的半透膜。3.當(dāng)外界溶液的濃度低時(shí)，紅細(xì)胞一定會吸水而漲破嗎？

當(dāng)外界溶液的濃度低于紅細(xì)胞內(nèi)部的濃度時(shí)，紅細(xì)胞一般會因持續(xù)吸水而漲破。第二十八頁，共六十一頁。4.紅細(xì)胞吸水或失水(shīshuǐ)的多少取決與什么？

紅細(xì)胞吸水或失水的多少主要取決于紅細(xì)胞內(nèi)外(nèiwài)濃度的差值。一般情況下，差值較大時(shí)吸水或失水較多。討論第二十九頁，共六十一頁。第二節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌(xiāngqiàn)模型第三十頁，共六十一頁。細(xì)胞膜的主要(zhǔyào)成分脂質(zhì)（磷脂最豐富(fēngfù)）大約占50%蛋白質(zhì)大約占40%糖類大約占2%—10%第三十一頁，共六十一頁。動(dòng)動(dòng)腦筋細(xì)胞膜的組成(zǔchénɡ)成分中含有脂質(zhì)材料(cáiliào)一①1859年，E.Oerton選用500多種化學(xué)物質(zhì)(wùzhì)對植物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)行了上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)凡是易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)(wùzhì)，也容易穿過膜，反之，不容易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)(wùzhì)，也不容易穿過膜。②1897年，Crijins和Hedin用紅細(xì)胞做實(shí)驗(yàn)，同樣也證明分子的通透性與其在脂質(zhì)中的溶解度有關(guān),且溶解度越大越容易通過。你從以上實(shí)驗(yàn)中能得出什么結(jié)論？并說明理由。第三十二頁，共六十一頁。1925年荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，鋪成單層分子(fēnzǐ)，發(fā)現(xiàn)面積是細(xì)胞膜的2倍

結(jié)論：細(xì)胞膜中的磷脂(línzhī)是雙層的磷脂分子材料(cáiliào)二第三十三頁，共六十一頁。電鏡下觀察(guānchá)細(xì)胞膜有“暗-亮-暗”結(jié)構(gòu)圖像你從以上實(shí)驗(yàn)(shíyàn)中能得出什么結(jié)論？動(dòng)動(dòng)腦筋

科學(xué)家對細(xì)胞膜化學(xué)成分深層分析發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜會被蛋白酶分解(fēnjiě)（提示：蛋白酶是生物體內(nèi)普遍存在的只對蛋白質(zhì)分解起催化作用的物質(zhì)）。猜想：細(xì)胞膜的組成成分中還含有其它物質(zhì)細(xì)胞膜的組成成分中還含有蛋白質(zhì)材料三材料四第三十四頁，共六十一頁。蛋白質(zhì)分子磷脂雙分子層糖類(tánɡlèi)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)(jiégòu)示意圖第三十五頁，共六十一頁。親水頭部疏水尾部

磷脂是一種(yīzhǒnɡ)由甘油，脂肪酸和磷酸所組成的分子，“頭”部是親水的，“尾”部是疏水的。第三十六頁，共六十一頁。（二）思考與討論13.提示：因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水，所以在水—空氣界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，尾部則朝向空氣一面?？茖W(xué)家因測得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍，才得出(déchū)膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。第三十七頁，共六十一頁。流動(dòng)鑲嵌模型的基本(jīběn)內(nèi)容：1.磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架。（其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)(liǎnɡcè)，疏水性的尾部朝向內(nèi)側(cè)）2.蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨(hénɡkuà)整個(gè)磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對稱性）第三十八頁，共六十一頁。3.磷脂(línzhī)分子是可以運(yùn)動(dòng)的，具有流動(dòng)性。（其分子的運(yùn)動(dòng)有多種形式）4.大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子(fēnzǐ)也是可以運(yùn)動(dòng)的。（也體現(xiàn)了膜的流動(dòng)性）5.細(xì)胞膜外表，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白，叫做(jiàozuò)糖被。（糖被與細(xì)胞識別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）第三十九頁，共六十一頁。想象(xiǎngxiàng)空間

發(fā)揮空間想象力，想象一個(gè)近似(jìnsì)球型的細(xì)胞，其細(xì)胞膜的磷脂雙分子層的三維立體結(jié)構(gòu)！第四十頁，共六十一頁。膽堿磷酸甘油脂肪酸第四十一頁，共六十一頁?！瘛癫蝗苡谥|(zhì)的物質(zhì)(wùzhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)(wùzhì)細(xì)胞膜第四十二頁，共六十一頁。第四十三頁，共六十一頁。第四十四頁，共六十一頁。白細(xì)胞吞噬(tūnshì)病毒的過程第四十五頁，共六十一頁。附：磷脂(línzhī)（膜脂）的運(yùn)動(dòng)有多種形式：1.側(cè)向(cèxiànɡ)擴(kuò)散；2.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；3.擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；4.伸縮運(yùn)動(dòng)；5.翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；6.旋轉(zhuǎn)異構(gòu)第四十六頁，共六十一頁。第三節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸(yùnshū)的方式第四十七頁，共六十一頁。被動(dòng)(bèidòng)運(yùn)輸：物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，順濃度梯度的擴(kuò)散方式。自由(zìyóu)擴(kuò)散：協(xié)助(xiézhù)擴(kuò)散：物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞。進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)借助載體蛋白的擴(kuò)散。一、被動(dòng)運(yùn)輸?shù)谒氖隧?，共六十一頁?.自由(zìyóu)擴(kuò)散：特征(tèzhēng)：1.順濃度梯度運(yùn)輸(yùnshū)2.不需要載體3.不需要消耗能量第四十九頁，共六十一頁。自由(zìyóu)擴(kuò)散第五十頁，共六十一頁。2.協(xié)助(xiézhù)擴(kuò)散：特征(tèzhēng)：1.順濃度梯度運(yùn)輸(yùnshū)2.需要載體參與3.不需要消耗能量第五十一頁，共六十一頁。（二）思考與討論1.自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散都不需要消耗能量。因?yàn)槎叨际琼樜镔|(zhì)的濃度梯度進(jìn)行的。2.自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散的共同之處是都不需要細(xì)胞消耗能量。不同之處是：前者不需要蛋白質(zhì)的協(xié)助，后者必須有蛋白質(zhì)的協(xié)助才能實(shí)現(xiàn)。3.因?yàn)樽杂蓴U(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散都是順物質(zhì)的濃度梯度進(jìn)行的，不需要細(xì)胞消耗能量，所以(suǒyǐ)統(tǒng)稱為被動(dòng)運(yùn)輸。第五十二頁，共六十一頁。二、主動(dòng)(zhǔdòng)運(yùn)輸：

物質(zhì)從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛鹊囊粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放(shìfàng)的能量，這種方式叫做主動(dòng)運(yùn)輸。第五十三頁，共六十一頁。主動(dòng)(zhǔdòng)運(yùn)輸特征(tèzhēng)：1.逆濃度梯度運(yùn)輸(yùnshū)2.需要載體3.需要消耗能量第五十四頁，共六十一頁。主動(dòng)(zhǔdòng)運(yùn)輸?shù)谖迨屙?，共六十一頁。主?dòng)(zhǔdòng)運(yùn)輸?shù)囊饬x：

保證了活細(xì)胞能夠按照生命活動(dòng)的需要，主動(dòng)選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，排出(páichū)代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)。注意(zhùyì)：主動(dòng)運(yùn)輸:能夠體現(xiàn)對礦質(zhì)離子選擇性第五十六頁，共六十一頁。對比(duìbǐ)比較三種物質(zhì)(wùzhì)運(yùn)輸方式的異同：項(xiàng)目自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸運(yùn)輸方向是否需要載體蛋白是否消耗細(xì)胞內(nèi)的能量代表例子順濃度梯度順濃度梯度逆濃度