高一生物 細胞的物質輸入和輸出課件

生物必修1全套課件（二）第四章細胞的物質輸入和輸出

第1節(jié)物質跨膜運輸的實例一、滲透作用半透膜：半透膜是一類可以讓小分子物質通過而大分子物質不能通過的一類薄膜的總稱分析實驗現(xiàn)象1.第一組裝置的漏斗管內液面為什么會升高？2.第二組裝置，用紗布代替玻璃紙，漏斗管內液面還會升高嗎？

由于單位時間內透過玻璃紙進入長頸漏斗的水分子數量多于從長頸漏斗滲出的水分子數量，使得管內液面升高。用紗布替代玻璃紙時，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。分析實驗現(xiàn)象4.水分子只能從燒杯中擴散到漏斗中嗎？(半透膜，水分子可以自由通過。)不是的，水分子既可以從燒杯中擴散到漏斗中，也能從漏斗中擴散到燒杯中，只不過，在單位時間內，從燒杯中擴散到漏斗中的水分子數量比較多。

3.第三組裝置，清水換成同樣濃度的蔗糖溶液，結果會怎樣？半透膜兩側溶液的濃度相等時，單位時間內透過玻璃紙進入長頸漏斗的水分子數量等于滲出的水分子數量，液面也不會升高。得出結論水滲入漏斗內使液面上升必須具備兩個條件半透膜半透膜兩側溶液有濃度差滲透作用：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散，稱為滲透作用條件①具有半透膜（主要）②半透膜兩側的溶液有濃度差【探究】紅細胞是否具有發(fā)生滲透作用的條件問題一紅細胞的

相當于半透膜，為什么？因為，細胞膜同樣具有有些物質可以通過，而有些物質不能通過的特點。

問題二什么情況下，紅細胞會發(fā)生吸水或失水？課題一水分子的跨膜運輸細胞膜當外界溶液濃度＞細胞質基質濃度時，紅細胞失水；當外界溶液濃度＜細胞質基質濃度時，紅細胞吸水。討論1.正常生活著的紅細胞內的血紅蛋白等有機物能過細胞膜外嗎？2.根據現(xiàn)象判斷紅細胞的細胞膜相當與什么膜？紅細胞內的血紅蛋白等有機物一般不能透過細胞膜。紅細胞的細胞膜相當于“問題探討”中的半透膜。3.當外界溶液的濃度低時，紅細胞一定會吸水而漲破嗎？當外界溶液的濃度低于紅細胞內部的濃度時，紅細胞一般會因持續(xù)吸水而漲破。問題1.植物細胞會出現(xiàn)失水的情況嗎？2.植物細胞在什么情況下會失水？3.原生質層是否相當與半透膜？當細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時2.植物細胞的吸水與失水【探究】植物細胞

相當于半透膜原生質層探究實驗：植物細胞的吸水和失水提出問題作出假設設計實驗進行實驗分析結果表達與交流（原生質層是一層半透膜嗎？）（原生質層相當于一層半透膜）設計方案（按預定方案進行實驗）（分析實驗結果，得出結論：……）（總結，寫實驗報告并適當交流）預期結果將植物細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其大小的變化；再將細胞浸潤在清水中，觀察其大小的變化。在蔗糖溶液中植物細胞的中央液泡會變小，細胞皺縮；在清水中植物細胞的中央液泡會變大，細胞膨脹。外界溶液濃度細胞液的濃度，細胞失水植物細胞質壁分離現(xiàn)象外界溶液濃度細胞液的濃度，細胞吸水植物細胞質壁分離復原現(xiàn)象清水清水得出結論植物細胞原生質層相當于一層半透膜,成熟的植物細胞靠滲透作用吸水。細胞液與細胞外界溶液發(fā)生了滲透作用。2.質壁分離及復原現(xiàn)象初始濃度

0Mg2＋Ca2+Si4+

離子培養(yǎng)液中的離子濃度水稻番茄物質跨膜運輸的其他實例實例一1.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？（不是，是吸收速度比水的吸收慢）2.不同作物對無機鹽離子的吸收有差異嗎？4.細胞對物質的吸收有選擇嗎?如果有，這種選擇性有普遍性嗎？3.水分子跨膜運輸是順相對含量梯度的，其他物質的跨膜運輸也是這樣嗎？水分子跨膜運輸是順相對含量梯度的，其他物質的跨膜運輸并不都是這樣，這取決于細胞生命活動的需要。如人體甲狀腺濾泡上皮細胞具有很強的攝取碘的能力，此種細胞中碘的濃度比胞外高20-25倍，但還能不停的從血液中攝取碘。細胞對物質的吸收是有選擇的。這種選擇性具有普遍性。因而，細胞膜還是選擇透過性膜。2.a、b、c是三個相鄰的細胞，已知a細胞液濃度>b細胞液濃度>c細胞液濃度,如圖所示，能正確表示水分在三者之間關系的是（）CacbacbacbacbABCD3.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.根細胞從土壤中吸收的養(yǎng)分過多B.根細胞不能從土壤中吸水C.根系不能將水向上運輸D.根系被肥料分解釋放的熱能燒毀B4.利用高濃度鹽水（NaCl溶液）殺菌防腐的原理是（）

A.鹽水中的Cl－有殺菌防腐的作用B.鹽水中的Na＋不利于細菌的生活C.鹽水是中性的，不適于細菌的生活D.由于滲透作用使細菌細胞內的水分滲出而死亡D第二節(jié)生物膜的流動細胞膜的主要成分脂質（磷脂最豐富）大約占50%蛋白質大約占40%糖類大約占2%—10%動動腦筋細胞膜的組成成分中含有脂質材料一①1859年，E.Oerton選用500多種化學物質對植物細胞膜的通透性進行了上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)凡是易溶于脂質的物質，也容易穿過膜，反之，不容易溶于脂質的物質，也不容易穿過膜。②1897年，Crijins和Hedin用紅細胞做實驗，同樣也證明分子的通透性與其在脂質中的溶解度有關,且溶解度越大越容易通過。你從以上實驗中能得出什么結論？并說明理由。1925年荷蘭科學家Gorter和Grendel從細胞膜中提取脂質，鋪成單層分子，發(fā)現(xiàn)面積是細胞膜的2倍

結論：細胞膜中的磷脂是雙層的磷脂分子材料二親水頭部疏水尾部磷脂是一種由甘油，脂肪酸和磷酸所組成的分子，磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。（二）思考與討論13.提示：因為磷脂分子的“頭部”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家因測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍，才得出膜中的脂質必然排列為連續(xù)的兩層這一結論。電鏡下觀察細胞膜有“暗-亮-暗”結構圖像你從以上實驗中能得出什么結論？動動腦筋

科學家對細胞膜化學成分深層分析發(fā)現(xiàn)，細胞膜會被蛋白酶分解（提示：蛋白酶是生物體內普遍存在的只對蛋白質分解起催化作用的物質）。猜想：細胞膜的組成成分中還含有其它物質細胞膜的組成成分中還含有蛋白質材料三材料四由暗——亮——暗的三層結構猜想出生物膜是由蛋白質——脂質——蛋白質三層結構構成的靜態(tài)結構，但20世紀60年代后人們發(fā)現(xiàn)靜態(tài)結構解釋不了生長發(fā)育等一系列現(xiàn)象，從而有了70年代的細胞融合實驗蛋白質分子磷脂雙分子層糖類細胞膜結構示意圖流動鑲嵌模型的基本內容：1.磷脂雙分子層構成膜的基本支架。（其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側，疏水性的尾部朝向內側）2.蛋白質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，有的橫跨整個磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了膜結構內外的不對稱性）3.磷脂分子是可以運動的，具有流動性。（其分子的運動有多種形式）4.大多數的蛋白質分子也是可以運動的。（也體現(xiàn)了膜的流動性）5.細胞膜外表，有一層由細胞膜上的蛋白質與糖類結合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被與細胞識別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）細胞膜的分子結構圖：糖被:蛋白質與多糖結合形成的糖蛋白作用：保護和潤滑、細胞膜表面的識別細胞膜結構特性：流動性細胞膜功能特性：選擇透過性●●不溶于脂質的物質溶于脂質的物質細胞膜選擇透過性白細胞吞噬病毒的過程流動性附：磷脂（膜脂）的運動有多種形式：1.側向擴散；2.旋轉運動；3.擺動運動；4.伸縮運動；5.翻轉運動；6.旋轉異構1、據研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質較容易優(yōu)先通過細胞膜，這是因為（）A細胞膜具有一定流動性B細胞膜是選擇透過性C細胞膜的結構是以磷脂分子層為基本骨架D細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質分子課堂練習2.下列哪一種膜結構能通過生物大分子（）A細胞膜B核膜C線粒體膜C葉綠體膜3、一分子CO2從葉肉細胞的線粒體基質中擴散出來，進入一相鄰細胞葉葉綠體基質內，共穿過的磷脂分子層層數是（）A6B8C10D124、細胞膜上與細胞識別、免疫反應、信息傳遞和血型決定有著密切關系的化學物質是（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸5、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細胞能吞噬病菌，這些生理過程的完成都依賴于細胞膜的（）A保護作用B一定的流動性C主動運輸D選擇透過性6、下列物質中，不能橫穿細胞膜進出細胞的是（）A維生素D和性激素B水和尿素C氨基酸和葡萄糖D酶和胰島素7.一位科學家發(fā)現(xiàn)，當溫度升高到一定程度時，細胞膜的厚度變小而面積增大，這是由于細胞膜的什么特性所決定？

A.是選擇透過性膜B.具有一定的流動性C.具有專一性D.具有運輸物質的功能

8.生物膜上的蛋白質通常與多糖結合成糖蛋白。在細胞生命活動中，糖蛋白在細胞的識別以及細胞內外的信息傳導中有重要的功能。下列生物結構中，糖蛋白含量可能最多的是 A.類囊體的膜B.線粒體的膜C.細胞膜 D.內質網膜9.生物膜的流動鑲嵌模型認為生物膜是①以磷脂雙分子層為基本骨架A．①③B．②④

②蛋白質-脂質-蛋白質的三層結構C．①④D．②③③靜止的④流動的

10.根據細胞膜的結構和功能特點，分析并回答下列問題A、1985年科學家在研究各種未受精卵細胞的透性時，發(fā)現(xiàn)脂溶性物質容易通過細胞膜，不溶于脂類的物質透過細胞膜十分困難。這表明組成細胞膜的主要成分中有

。B、1925年科學家用丙酮提取細胞膜的脂類物質，并將它在空氣—水界面上展開時，這個單層分子的面積相當于原來的兩倍。由此可以認為細胞膜由

構成。脂類物質兩層脂類物質第三節(jié)物質跨膜運輸的方式被動運輸：物質進出細胞，順濃度梯度的擴散方式。自由擴散：協(xié)助擴散：物質通過簡單的擴散作用進出細胞。進出細胞的物質借助載體蛋白的擴散。一、被動運輸1.自由擴散：特征：1.順濃度梯度運輸2.不需要載體3.不需要消耗能量如：水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等物質進入細胞2.協(xié)助擴散：特征：1.順濃度梯度運輸2.需要載體參與3.不需要消耗能量如：血漿中的葡萄糖進入紅細胞（二）思考與討論1.自由擴散和協(xié)助擴散都不需要消耗能量。因為二者都是順物質的濃度梯度進行的。2.自由擴散與協(xié)助擴散的共同之處是都不需要細胞消耗能量。不同之處是：前者不需要蛋白質的協(xié)助，后者必須有蛋白質的協(xié)助才能實現(xiàn)。3.因為自由擴散和協(xié)助擴散都是順物質的濃度梯度進行的，不需要細胞消耗能量，所以統(tǒng)稱為被動運輸。資料：1、植物細胞液中的礦質元素，如Mg2+、Fe3+都要比土壤溶液高，但細胞還是不斷從土壤溶液中吸收這些無機鹽。2、人紅細胞中K+的濃度比血漿高30倍，Na+的濃度卻只有血漿的1/6，細胞卻仍在“吸K+排Na+”。3、如表4-1所示，水生植物麗藻的細胞液中K+濃度比它們生活的池水高1065倍，其他多種離子的濃度也比池水高得多。思考：以上資料說明了什么？（有些物質還會逆濃度梯度進行運輸）二、主動運輸：

物質從低濃度一側運輸到高濃度的一側，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量，這種方式叫做主動運輸。主動運輸特征：1.逆濃度梯度運輸（低→高）2.需要載體3.需要消耗能量如：葡萄糖、氨基酸等物質進入動物小腸絨毛上皮細胞；Na+、K+、Ca2+、Mg2+等離子通過細胞膜主動運輸的意義：

保證了活細胞能夠按照生命活動的需要，主動選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質。注意：主動運輸:能夠體現(xiàn)對礦質離子選擇性1.運輸葡萄糖的蛋白質和運輸K+的蛋白質一樣嗎？為什么？2.細胞進行主動運輸所需能量來自什么物質?3.物質進出死細胞能進行主動運輸嗎?4.在順濃度梯度的情況下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通過協(xié)助擴散進入細胞。當細胞外葡萄糖或氨基酸的濃度低于細胞內時，細胞還能吸收這些營養(yǎng)物質嗎？5.低溫環(huán)境會影響物質的跨膜運輸嗎?為什么?合成的脂雙層氨基酸葡萄糖核苷酸HCO3_,Na+,K+,Ca2+,Mg2+,H+O2N2

CO2苯水、甘油、乙醇

1.什么樣的分子能夠通過脂雙層？什么樣的分子不能通過？

2.葡萄糖不能通過無蛋白質的脂雙層，但是，小腸上皮細胞能大量吸收葡萄糖，對此該如何解釋？

現(xiàn)在理解了沒？對比比較三種物質運輸方式的異同：項目自由擴散協(xié)助擴散主動運輸運輸方向是否需要載體蛋白是否消耗細胞內的能量代表例子順濃度梯度順濃度梯度逆濃度梯度不需要需要需要不消耗不消耗需要消耗氧氣、水、二氧化碳等通過細胞膜葡萄糖通過紅細胞葡萄糖、氨基酸通過小腸上皮細胞膜；離子通過細胞膜等三、胞吞和胞吐（非跨膜運輸方式，耗能）

一些大分子或物質團塊的運輸，是通過胞吞和胞吐作用來實現(xiàn)的。胞吞：物質以囊泡包裹的形式通過細胞膜，從細胞外進入細胞內的過程。（如果進入的是固態(tài)物質，稱為吞噬；如果進入的是液態(tài)物質，稱為胞飲。）胞吐：物質以囊泡的形式通過細胞膜，從細胞內排到細胞外的過程。返回（四）技能訓練1.K+和Mg2+是通過主動運輸進入細胞的。2.Na+和Cl-是通過主動運輸排出細胞的。3.提示：因為以上四種離子細胞膜內外的濃度差較大，細胞只有通過主動運輸才能維持這種狀況。運輸速率濃度差運輸速率耗氧量主動運輸

上面幾幅坐標圖中所表示的分別是哪種物質運輸方式？為什么？思考！運輸速率濃度差時間細胞內濃度（細胞外濃度）自由擴散主動運輸協(xié)助擴散1．載體載體是細胞膜中的一類蛋白質，其作用就像“小船”一樣，能將“貨物”(被運輸的物質)從“河”(細胞膜)的一邊運到另一邊。影響主動運輸的因素(1)載體有飽和現(xiàn)象，即此時所有“小船”都已啟用，沒有閑置的。如當血糖濃度過高時，腎小管上皮細胞膜上運載葡萄糖的載體已達到飽和，不能更多地吸收葡萄糖，多余的葡萄糖隨尿液排出形成糖尿。(2)載體具有特異性，即一種載體只能運載特定的物質，如運載K＋的載體就不能運載Ca2＋，反之亦然。因此，若細胞膜上有運載某物質的載體，則能吸收該物質，否則不能吸收。如水稻根細胞膜上有運載Si4＋的載體，則能吸收，而番茄根細胞膜上幾乎無運載Si4＋的載體，故幾乎不能吸收。若細胞膜上運載某物質的載體多，則吸收該物質就多，反之則少。如水稻根細胞膜上有大量運載Si4＋的載體，故能大量吸收Si4＋。2．物質濃度(在一定濃度范圍內)3．O2濃度4．溫度溫度可影響生物膜的流動性和有關酶的活性，因而影響物質運輸速率。低溫會使物質跨膜運輸速率下降。（1）自由擴散：O2跨紅細胞膜時的運輸速率：

結論：物質的運輸速度與物質濃度差成________關系，自由擴散過程只受______影響

濃度差(mmol/L)1.534.567.59速率81624324048（2）協(xié)助擴散：葡萄糖跨紅細胞膜時運輸速率：mmol/L

濃度差(mmol/L)1.534.567.59速率81624323232結論：在一定濃度范圍內,物質的運輸速度與物質濃度成_____關系，超過范圍后協(xié)助擴散過程物質運輸速度受_______限制正比濃度差正比載體解讀圖表01.534.567.5948403224168001.534.567.59323232241680mmol/L（3）主