生物必修一全套课件(第4章)

1、第四章细胞的物质输入和输出 第第1 1节节 物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例一、渗透作用半透膜：半透膜：半透膜半透膜是一类可以让小是一类可以让小分子物质通过而分子物质通过而大分子物质不能大分子物质不能通过的一类薄膜通过的一类薄膜的总称的总称渗透作用装置渗透作用装置分析实验现象分析实验现象1.1.第一组装置的第一组装置的 漏斗管内液面为什么会升高？漏斗管内液面为什么会升高？2.2.第二组装置，用纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面第二组装置，用纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面还会升高吗？还会升高吗？ 由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗

2、出的水分子数量，使得分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。管内液面升高。 用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。分析实验现象分析实验现象4.4.水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？（友情提醒）半透膜，水分子可以自由通过。（友情提醒）半透膜，水分子可以自由通过。 不是的，水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中，不是的，水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中，也能从漏斗中扩散到烧杯中，只不过，在单位时间内，也能从漏斗中扩散到烧杯中，只不过

3、，在单位时间内，从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。 3.3.第三组装置，清水换成同样浓度的蔗糖溶液，结第三组装置，清水换成同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？果会怎样？ 半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面也不会升高。分子数量，液面也不会升高。得出结论水渗入漏斗内使液面上升必须具备两个条件半透膜半透膜两侧溶液浓度差渗透作用渗透作用 ：水分子（或其他溶剂分子）透水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高

4、浓度溶液的扩散，过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗透作用称为渗透作用条条 件件具有半透膜（主要）具有半透膜（主要）半透膜两侧的溶液浓度不同半透膜两侧的溶液浓度不同课题一 水分子的跨膜运输问题：细胞是否会发生渗透作用呢？问题：细胞是否会发生渗透作用呢？ （一）动物细胞的吸水和失水（一）动物细胞的吸水和失水 红细胞置于清水中红细胞置于清水中 分析右图，一段时间后红细分析右图，一段时间后红细胞会发生什么变化？胞会发生什么变化？ 放到清水中，细胞不断吸水放到清水中，细胞不断吸水膨胀直至胀破。膨胀直至胀破。 疑问？红细胞是否也是发生渗透作用呢？疑问？红细胞是否也是发生渗透作用呢？【探究】红细

5、胞是否具有发生渗透作用的条件【探究】红细胞是否具有发生渗透作用的条件 问题一问题一 红细胞的红细胞的 相当于半透膜，为相当于半透膜，为什么？什么？ 因为，细胞膜同样具有有些物质可以通过，而有些因为，细胞膜同样具有有些物质可以通过，而有些物质不能通过的特点。物质不能通过的特点。 问题二问题二 什么情况下，红细胞会发生吸水或失水？什么情况下，红细胞会发生吸水或失水？课题一 水分子的跨膜运输细胞膜细胞膜当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，红细胞失水；红细胞失水；当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，红细胞吸水。红细胞吸水。课题一 水分子的跨膜运输

6、1.1.细胞膜相当于半透膜细胞膜相当于半透膜 2.2.外界溶液与细胞质基质存在浓度差外界溶液与细胞质基质存在浓度差【总结】红细胞发生渗透作用的条件【总结】红细胞发生渗透作用的条件1 1红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。2 2当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化？原因当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化？原因 会发生吸水并且胀破会发生吸水并且胀破 ，因为外界溶液浓度过低，红，因为外界溶液浓度过低，红细胞不断吸水，而细胞膜的伸缩性是一定的，超

7、过了这个细胞不断吸水，而细胞膜的伸缩性是一定的，超过了这个限度，细胞就会破裂。限度，细胞就会破裂。 3 3红细胞吸水或失水的多少与什么有关？红细胞吸水或失水的多少与什么有关？ 红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外的浓红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外的浓度差，一般差值越大，吸水或失水越多。度差，一般差值越大，吸水或失水越多。 课题一 水分子的跨膜运输【思考】【思考】 红细胞不吸水也不失水，保持细胞原有的形态。因红细胞不吸水也不失水，保持细胞原有的形态。因为外界溶液浓度为外界溶液浓度= =细胞内浓度，所以单位时间渗入的水细胞内浓度，所以单位时间渗入的水分子数量等于渗出的水分子数量，

8、水分子的运动达到动分子数量等于渗出的水分子数量，水分子的运动达到动态平衡，因此表现细胞既不吸水也不失水。态平衡，因此表现细胞既不吸水也不失水。 4.4.如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么变化？原因？变化？原因？ 课题一 水分子的跨膜运输问 题1.1.植物细胞会出现失水的情况吗？植物细胞会出现失水的情况吗？2.2.植物细胞在什么情况下会失水？植物细胞在什么情况下会失水？3.3.原生质层是否相当与半透膜？原生质层是否相当与半透膜？当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时2.植物细胞的吸水与失水【探究】植物细胞【探究】植物

9、细胞 相当于半透膜相当于半透膜原生质层原生质层探究实验：植物细胞的吸水和失水提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验进行实验进行实验分析结果分析结果表达与交流表达与交流（原生质层是一层半透膜吗？）（原生质层是一层半透膜吗？）（原生质层相当于一层半透膜）（原生质层相当于一层半透膜）设计设计方案方案（按预定方案进行实验）（按预定方案进行实验）（分析实验结果，得出结论：（分析实验结果，得出结论：）（总结，写实验报告并适当交流）（总结，写实验报告并适当交流）预期预期结果结果将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润中，观察其大小的变化

10、；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。在清水中，观察其大小的变化。在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。央液泡会变大，细胞膨胀。植物细植物细胞的质胞的质壁分离壁分离及复原及复原实验现象： 中央液中央液泡大小泡大小原生质层原生质层的位置的位置细胞细胞大小大小蔗糖蔗糖溶液溶液清水清水变变 小小逐渐恢复逐渐恢复原来大小原来大小原生质层恢原生质层恢复原来位置复原来位置原生质层脱原生质层脱离细胞壁离细胞壁基本基本不变不变基本基本不变不变得出结论 植物细胞原生质层相当于一层半透膜植

11、物细胞原生质层相当于一层半透膜, ,成熟的植物细胞靠渗透作用吸水。细胞液成熟的植物细胞靠渗透作用吸水。细胞液与细胞外界溶液发生了渗透作用。与细胞外界溶液发生了渗透作用。2.2.质壁分离及复原现象质壁分离及复原现象初始浓度初始浓度 0 Mg2 Ca2+ Si4+ 离子离子培养液中的离子浓度培养液中的离子浓度水稻番茄物质跨膜运输的其他实例物质跨膜运输的其他实例 实例一实例一1.1.水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水 稻不吸收反而向外排出呢？稻不吸收反而向外排出呢？2.2.不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？不同作物对无机盐离

12、子的吸收有差异吗？ 水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。动的需要。 细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。有普遍性。1.1.以下可以发生渗透作用的是（以下可以发生渗透作用的是（ ） A.A.煮熟的马铃薯条放入水中煮熟的马铃薯条放入水中 B.B.把干种子放在清水中把干种子放在清水中 C.C.烈日下菠菜叶子下垂烈日下菠菜叶子下垂 D.D.放在盐水中的萝卜变软放在盐水中的萝卜变软D2.a2.a、b b、c c

13、是三个相邻的细胞，已知是三个相邻的细胞，已知a a细胞液浓度细胞液浓度 b b细胞液浓度细胞液浓度 c c细胞液浓度细胞液浓度, ,如图所示，能正确表示水如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（分在三者之间关系的是（ ）CacbacbacbacbABCD3.3.田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧烧苗苗”。其原因是（。其原因是（ ） A.A.根细胞从土壤中吸收的养分过多根细胞从土壤中吸收的养分过多 B.B.根细胞不能从土壤中吸水根细胞不能从土壤中吸水 C.C.根系不能将水向上运输根系不能将水向上运输 D.D.根系被肥料分解释放的热能烧毁根系被

14、肥料分解释放的热能烧毁B4.4.利用高浓度盐水（利用高浓度盐水（NaClNaCl溶液）杀菌防腐的原理溶液）杀菌防腐的原理是（是（ ） A.A.盐水中的盐水中的ClCl有杀菌防腐的作用有杀菌防腐的作用 B.B.盐水中的盐水中的NaNa不利于细菌的生活不利于细菌的生活 C.C.盐水是中性的，不适于细菌的生活盐水是中性的，不适于细菌的生活 D.D.由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡D1.1.剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较浓的更好。用解剖刀剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较浓的更好。用解剖刀 或刀片在叶片外表皮划一或刀片在叶片外表皮划一0.5 cm0.

15、5 cm见方的见方的“井井”字。字。2.2.用尖嘴镊从用尖嘴镊从“井井”字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮 撕下，平铺在载玻片中央。撕下，平铺在载玻片中央。3.3.用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为30%30%的蔗糖溶液，盖上盖的蔗糖溶液，盖上盖 玻片。用吸水纸吸去多余液体。玻片。用吸水纸吸去多余液体。4.4.在显微镜下观察，可见原生质缓慢收缩，逐渐出现与细胞壁在显微镜下观察，可见原生质缓慢收缩，逐渐出现与细胞壁 分离的现象，直到原生质收缩成球状小团，与细胞壁完全分开。分离的现象，直到原生质收缩成球状小团，与细胞壁完全分开。5

16、.5.在盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收，在盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收， 使清水置换蔗糖溶液。使清水置换蔗糖溶液。6.6.在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。进行实验进行实验1.1.实验结果与你与预期相吻合吗？它是否支持你所作出实验结果与你与预期相吻合吗？它是否支持你所作出的假设？如果有的结果与预期有所不同，你认为应当作的假设？如果有的结果与预期有所不同，你认为应当作怎样的解释？怎样的解释？2.2.如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？3.3.如果滴加的是如果滴加的是

17、0.50.5克克mlml的蔗糖溶液，实验结果会有什的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？么不同？交交 流流不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水 高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡，高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡，不可能发生质壁分离复原不可能发生质壁分离复原讨讨 论论1.1.正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能过细正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能过细 胞膜外吗？胞膜外吗？2.2.根据现象判断红细胞的细胞膜相当与什么膜？根据现象判断红细胞的细胞膜相当与什么膜？红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。红细胞

18、内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。红细胞的细胞膜相当于红细胞的细胞膜相当于“问题探讨问题探讨”中的半透膜。中的半透膜。3.3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨破吗？破吗？ 当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红细胞一般会因持续吸水而涨破。细胞一般会因持续吸水而涨破。4.4.红细胞吸水或失水的多少取决与什么？红细胞吸水或失水的多少取决与什么？ 红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或失外浓度的差值。一般情况下，差

19、值较大时吸水或失水较多。水较多。讨讨 论论细胞膜的主要成分脂质（磷脂最丰富） 大约占50%蛋白质 大约占40%糖类 大约占2%10%动动脑动动脑筋筋细胞膜的组成成分中含有脂质细胞膜的组成成分中含有脂质材料一材料一18591859年，年，E.OertonE.Oerton选用选用500500多种化学物质对植物细胞多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿过膜。物质，也不容易穿过膜。18971897年，年，CrijinsC

20、rijins和和HedinHedin用红细胞做实验，同样也用红细胞做实验，同样也证明分子的通透性与其在脂质中的溶解度有关证明分子的通透性与其在脂质中的溶解度有关, ,且溶解且溶解度越大越容易通过。度越大越容易通过。你从以上实验中能得出什么结论？并说明理由。你从以上实验中能得出什么结论？并说明理由。磷脂分子磷脂分子材料二材料二电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”结构图像你从以上实验中能得出什么结论？你从以上实验中能得出什么结论？动动动动脑筋脑筋 科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在会被蛋白酶分解（提示：蛋白

21、酶是生物体内普遍存在的的只只对蛋白质分解起催化作用的物质）。对蛋白质分解起催化作用的物质）。猜想：猜想： 细胞膜的组成成分中还含有其它物质细胞膜的组成成分中还含有其它物质细胞膜的组成成分中还含有蛋白质细胞膜的组成成分中还含有蛋白质材料三材料三材料四材料四蛋白质分子蛋白质分子磷脂双分子层磷脂双分子层糖类糖类细胞膜结构示意图细胞膜结构示意图亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部 磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，的分子，“头头”部是亲水的，部是亲水的，“尾尾”部是疏水部是疏水的。的。（二）思考与讨论（二）思考与讨论1 13.提示：因为磷脂分子的提示：因为磷脂

22、分子的“头部头部”亲水，所以亲水，所以在水在水空气界面上磷脂分子是空气界面上磷脂分子是“头部头部”向下向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。两层这一结论。流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容：1.1.磷脂双分子层构成膜的基本支架。磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）尾部朝向内侧）2.2

23、.蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）体现了膜结构内外的不对称性）3.3.磷脂分子是可以运动的，具有流动性。磷脂分子是可以运动的，具有流动性。（其分子的运动有多种形式）（其分子的运动有多种形式）4.4.大多数的蛋白质分子也是可以运动的。大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了膜的流动性）（也体现了膜的流动性）5.5.细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合

24、形成的糖蛋白，叫做糖被。结合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）想象空间想象空间 发挥空间发挥空间想象力，想象想象力，想象一个近似球型一个近似球型的细胞，其细的细胞，其细胞膜的磷脂双胞膜的磷脂双分子层的三维分子层的三维立体结构！立体结构！胆 碱磷 酸甘 油脂肪酸不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜细胞膜白细胞吞噬病毒的过程白细胞吞噬病毒的过程附：附： 磷脂（膜脂）的运动有多种形式：磷脂（膜脂）的运动有多种形式：1.1.侧向扩散；侧向扩散； 2.2.旋转运动；旋转运动； 3.3.摆动运动；摆

25、动运动；4.4.伸缩运动；伸缩运动； 5.5.翻转运动；翻转运动； 6.6.旋转异构旋转异构被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。自由扩散：自由扩散：协助扩散：协助扩散：物质通过简单的扩散作用进物质通过简单的扩散作用进出细胞。出细胞。进出细胞的物质借助载体进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。蛋白的扩散。一、被动运输1.1.自由扩散：自由扩散：特征：1.1.顺浓度梯度运输顺浓度梯度运输2.2.不需要载体不需要载体3.3.不需要消耗能量不需要消耗能量自由扩散自由扩散2.2.协助扩散：协助扩散：特征：特征：1.1.顺浓度梯度运输顺浓度梯度运输2.2

26、.需要载体参与需要载体参与3.3.不需要消耗能量不需要消耗能量（二）思考与讨论（二）思考与讨论1.1.自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因为二自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因为二者都是顺物质的浓度梯度进行的。者都是顺物质的浓度梯度进行的。2.2.自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞消耗能量。不同之处是：前者不需要蛋白质的协消耗能量。不同之处是：前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。3.3.因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以统称为被动进行的，不需要细胞消耗能量，所以统称为被动运输。运输。二、主动运输： 物质从物质从低浓度一侧运输到高浓度的一侧低浓度一侧运输到高浓度的一侧，需要，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。所释放的能量，这种方式叫做主动运输。主动运输主动运输特征：特征：1.1.逆浓度梯度运输逆浓度梯度运输2.2.需要载体需要载体3.3.需要消耗能量需要消耗能量主动运输主动运输主动运输的意义：主动运输的意义： 保证了保证了活细胞活细胞能够按照生命活动的需要，能够按照生命活动的需要，主动主动选择