2022年医学专题-第四章-细胞的物质输入和输出

第四章细胞的物质(wùzhì)输入和输出

第1节物质跨膜运输(yùnshū)的实例第一页，共六十一页。一、渗透(shèntòu)作用半透膜：半透膜是一类可以(kěyǐ)让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称第二页，共六十一页。渗透(shèntòu)作用装置第三页，共六十一页。分析(fēnxī)实验现象1.第一组装置(zhuāngzhì)的漏斗管内液面为什么会升高？2.第二组装置，用纱布代替(dàitì)玻璃纸，漏斗管内液面还会升高吗？

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。

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。第四页，共六十一页。分析实验(shíyàn)现象4.水分子只能从烧杯中扩散(kuòsàn)到漏斗中吗？（友情提醒）半透膜，水分子可以(kěyǐ)自由通过。

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，从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。

3.第三组装置，清水换成同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？

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分子数量，液面也不会升高。第五页，共六十一页。得出结论水渗入漏斗内使液面上升必须具备(jùbèi)两个条件半透膜半透膜两侧溶液(róngyè)浓度差第六页，共六十一页。渗透作用(zuòyòng)：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗透作用条件①具有(jùyǒu)半透膜（主要）②半透膜两侧的溶液浓度(nóngdù)不同第七页，共六十一页。课题(kètí)一水分子的跨膜运输问题：细胞是否会发生渗透(shèntòu)作用呢？

（一）动物细胞的吸水和失水(shīshuǐ)

红细胞置于清水中

分析右图，一段时间后红细胞会发生什么变化？

放到清水中，细胞不断吸水膨胀直至胀破。疑问？红细胞是否也是发生渗透作用呢？第八页，共六十一页。【探究】红细胞是否具有(jùyǒu)发生渗透作用的条件问题(wèntí)一红细胞的

相当于半透膜，为什么？

因为，细胞膜同样具有有些(yǒuxiē)物质可以通过，而有些(yǒuxiē)物质不能通过的特点。

问题二什么情况下，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当外界溶液浓度＞细胞质基质浓度时，红细胞失水；当外界溶液浓度＜细胞质基质浓度时，红细胞吸水。第九页，共六十一页。课题(kètí)一水分子的跨膜运输1.细胞膜相当于半透膜2.外界溶液(róngyè)与细胞质基质存在浓度差【总结】红细胞发生(fāshēng)渗透作用的条件第十页，共六十一页。1．红细胞内的血红蛋白(xuèhóngdànbái)等有机物能够透过细胞膜吗？不可以，因为血红蛋白(xuèhóngdànbái)是大分子，不能透过细胞膜。2．当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么(shénme)变化？原因

会发生吸水并且胀破，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，超过了这个限度，细胞就会破裂。

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。课题一水分子的跨膜运输【思考】第十一页，共六十一页。

红细胞(xìbāo)不吸水也不失水，保持细胞(xìbāo)原有的形态。因为外界溶液浓度=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，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。

4.如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么(shénme)变化？原因？

课题(kètí)一水分子的跨膜运输第十二页，共六十一页。问题1.植物(zhíwù)细胞会出现失水的情况吗？2.植物细胞在什么情况(qíngkuàng)下会失水？3.原生质层是否(shìfǒu)相当与半透膜？当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时第十三页，共六十一页。2.植物细胞(xìbāo)的吸水与失水【探究(tànjiū)】植物细胞

相当于半透膜原生质层第十四页，共六十一页。探究(tànjiū)实验：植物细胞的吸水和失水提出(tíchū)问题作出假设(jiǎshè)设计实验进行实验分析结果表达与交流（原生质层是一层半透膜吗？）（原生质层相当于一层半透膜）设计方案（按预定方案进行实验）（分析实验结果，得出结论：……）（总结，写实验报告并适当交流）预期结果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。第十五页，共六十一页。植物(zhíwù)细胞的质壁分离及复原第十六页，共六十一页。实验(shíyàn)现象：

中央液泡大小原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液清水变小逐渐恢复(huīfù)原来大小原生质层恢复(huīfù)原来位置原生质层脱离细胞壁基本不变基本不变第十七页，共六十一页。得出结论

植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。细胞液与细胞外界(wàijiè)溶液发生了渗透作用。第十八页，共六十一页。2.质壁分离及复原(fùyuán)现象第十九页，共六十一页。初始(chūshǐ)浓度

0Mg2＋

Ca2+Si4+

离子(lízǐ)培养液中的离子(lízǐ)浓度水稻番茄物质跨膜运输的其他实例实例一1.水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水稻不吸收反而向外排出呢？2.不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？第二十页，共六十一页。4.细胞对物质的吸收有选择(xuǎnzé)吗?如果有，这种选择性有普遍性吗？3.水分子跨膜运输是顺相对含量(hánliàng)梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样吗？

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动(huódòng)的需要。

细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。第二十一页，共六十一页。1.以下可以发生渗透作用(zuòyòng)的是（）

A.煮熟的马铃薯条放入水中

B.把干种子放在清水中

C.烈日下菠菜叶子下垂

D.放在盐水中的萝卜变软D巩固(gǒnggù)练习第二十二页，共六十一页。2.a、b、c是三个相邻的细胞(xìbāo)，已知a细胞液浓度>b细胞液浓度>c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（）CacbacbacbacbABCD第二十三页，共六十一页。3.田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。其原因是（）

A.根细胞从土壤中吸收的养分过多

B.根细胞不能从土壤中吸水

C.根系不能将水向上(xiàngshàng)运输

D.根系被肥料分解释放的热能烧毁B第二十四页，共六十一页。4.利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐(fángfǔ)的原理是（）

A.盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用

B.盐水中的Na＋不利于细菌的生活

C.盐水是中性的，不适于细菌的生活

D.由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡D第二十五页，共六十一页。1.剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较浓的更好。用解剖刀或刀片在叶片外表皮划一0.5cm见方的“井”字。2.用尖嘴镊从“井”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。3.用小滴管在表皮上滴一滴(yīdī)质量分数为30%的蔗糖溶液，盖上盖玻片。用吸水纸吸去多余液体。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.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。6.在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。进行(jìnxíng)实验第二十六页，共六十一页。1.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(rènwéi)应当作怎样的解释？2.如果(rúguǒ)没有细胞壁，实验结果会有什么不同？3.如果(rúguǒ)滴加的是0.5克ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？交流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，不可能发生质壁分离复原第二十七页，共六十一页。讨论1.正常(zhèngcháng)生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能过细胞膜外吗？2.根据现象(xiànxiàng)判断红细胞的细胞膜相当与什么膜？红细胞内的血红蛋白(xuèhóngdànbái)等有机物一般不能透过细胞膜。红细胞的细胞膜相当于“问题探讨”中的半透膜。3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨破吗？

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。第二十八页，共六十一页。4.红细胞吸水或失水(shīshuǐ)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外(nèiwài)浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或失水较多。讨论第二十九页，共六十一页。第二节生物膜的流动镶嵌(xiāngqiàn)模型第三十页，共六十一页。细胞膜的主要(zhǔyào)成分脂质（磷脂最丰富(fēngfù)）大约占50%蛋白质大约占40%糖类大约占2%—10%第三十一页，共六十一页。动动脑筋细胞膜的组成(zǔchénɡ)成分中含有脂质材料(cáiliào)一①1859年，E.Oerton选用500多种化学物质(wùzhì)对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质(wùzhì)，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质(wùzhì)，也不容易穿过膜。②1897年，Crijins和Hedin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,且溶解度越大越容易通过。你从以上实验中能得出什么结论？并说明理由。第三十二页，共六十一页。1925年荷兰科学家Gorter和Grendel从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子(fēnzǐ)，发现面积是细胞膜的2倍

结论：细胞膜中的磷脂(línzhī)是双层的磷脂分子材料(cáiliào)二第三十三页，共六十一页。电镜下观察(guānchá)细胞膜有“暗-亮-暗”结构图像你从以上实验(shíyàn)中能得出什么结论？动动脑筋

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(fēnjiě)（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）。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蛋白质材料三材料四第三十四页，共六十一页。蛋白质分子磷脂双分子层糖类(tánɡlèi)细胞膜结构(jiégòu)示意图第三十五页，共六十一页。亲水头部疏水尾部

磷脂是一种(yīzhǒnɡ)由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，“头”部是亲水的，“尾”部是疏水的。第三十六页，共六十一页。（二）思考与讨论13.提示：因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，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2倍，才得出(déchū)膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。第三十七页，共六十一页。流动镶嵌模型的基本(jīběn)内容：1.磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧(liǎnɡcè)，疏水性的尾部朝向内侧）2.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，有的横跨(hénɡkuà)整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）第三十八页，共六十一页。3.磷脂(línzhī)分子是可以运动的，具有流动性。（其分子的运动有多种形式）4.大多数的蛋白质分子(fēnzǐ)也是可以运动的。（也体现了膜的流动性）5.细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做(jiàozuò)糖被。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）第三十九页，共六十一页。想象(xiǎngxiàng)空间

发挥空间想象力，想象一个近似(jìnsì)球型的细胞，其细胞膜的磷脂双分子层的三维立体结构！第四十页，共六十一页。胆碱磷酸甘油脂肪酸第四十一页，共六十一页。●●不溶于脂质的物质(wùzhì)溶于脂质的物质(wùzhì)细胞膜第四十二页，共六十一页。第四十三页，共六十一页。第四十四页，共六十一页。白细胞吞噬(tūnshì)病毒的过程第四十五页，共六十一页。附：磷脂(línzhī)（膜脂）的运动有多种形式：1.侧向(cèxiànɡ)扩散；2.旋转运动；3.摆动运动；4.伸缩运动；5.翻转运动；6.旋转异构第四十六页，共六十一页。第三节物质跨膜运输(yùnshū)的方式第四十七页，共六十一页。被动(bèidòng)运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。自由(zìyóu)扩散：协助(xiézhù)扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞。进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。一、被动运输第四十八页，共六十一页。1.自由(zìyóu)扩散：特征(tèzhēng)：1.顺浓度梯度运输(yùnshū)2.不需要载体3.不需要消耗能量第四十九页，共六十一页。自由(zìyóu)扩散第五十页，共六十一页。2.协助(xiézhù)扩散：特征(tèzhēng)：1.顺浓度梯度运输(yùnshū)2.需要载体参与3.不需要消耗能量第五十一页，共六十一页。（二）思考与讨论1.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。2.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助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。3.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(suǒyǐ)统称为被动运输。第五十二页，共六十一页。二、主动(zhǔdòng)运输：

物质从低浓度一侧运输到高浓度的一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放(shìfàng)的能量，这种方式叫做主动运输。第五十三页，共六十一页。主动(zhǔdòng)运输特征(tèzhēng)：1.逆浓度梯度运输(yùnshū)2.需要载体3.需要消耗能量第五十四页，共六十一页。主动(zhǔdòng)运输第五十五页，共六十一页。主动(zhǔdòng)运输的意义：

保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出(páichū)代谢废物和对细胞有害的物质。注意(zhùyì)：主动运输:能够体现对矿质离子选择性第五十六页，共六十一页。对比(duìbǐ)比较三种物质(wùzhì)运输方式的异同：项目自由扩散协助扩散主动运输运输方向是否需要载体蛋白是否消耗细胞内的能量代表例子顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度