高一生物 细胞的物质输入和输出课件

生物必修1全套课件（二）第四章细胞的物质输入和输出

第1节物质跨膜运输的实例一、渗透作用半透膜：半透膜是一类可以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分析实验现象1.第一组装置的漏斗管内液面为什么会升高？2.第二组装置，用纱布代替玻璃纸，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。分析实验现象4.水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？(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，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。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有浓度差渗透作用：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具有半透膜（主要）②半透膜两侧的溶液有浓度差【探究】红细胞是否具有发生渗透作用的条件问题一红细胞的

相当于半透膜，为什么？因为，细胞膜同样具有有些物质可以通过，而有些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。讨论1.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？2.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。问题1.植物细胞会出现失水的情况吗？2.植物细胞在什么情况下会失水？3.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2.植物细胞的吸水与失水【探究】植物细胞

相当于半透膜原生质层探究实验：植物细胞的吸水和失水提出问题作出假设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。外界溶液浓度细胞液的浓度，细胞失水植物细胞质壁分离现象外界溶液浓度细胞液的浓度，细胞吸水植物细胞质壁分离复原现象清水清水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。细胞液与细胞外界溶液发生了渗透作用。2.质壁分离及复原现象初始浓度

0Mg2＋Ca2+Si4+

离子培养液中的离子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？（不是，是吸收速度比水的吸收慢）2.不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？4.细胞对物质的吸收有选择吗?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的需要。如人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力，此种细胞中碘的浓度比胞外高20-25倍，但还能不停的从血液中摄取碘。细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。因而，细胞膜还是选择透过性膜。2.a、b、c是三个相邻的细胞，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（）CacbacbacbacbABCD3.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.根系不能将水向上运输D.根系被肥料分解释放的热能烧毁B4.利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（）

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第二节生物膜的流动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%动动脑筋细胞膜的组成成分中含有脂质材料一①1859年，E.Oerton选用500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。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。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，发现面积是细胞膜的2倍

结论：细胞膜中的磷脂是双层的磷脂分子材料二亲水头部疏水尾部磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。（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，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。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？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（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由暗——亮——暗的三层结构猜想出生物膜是由蛋白质——脂质——蛋白质三层结构构成的静态结构，但20世纪60年代后人们发现静态结构解释不了生长发育等一系列现象，从而有了70年代的细胞融合实验蛋白质分子磷脂双分子层糖类细胞膜结构示意图流动镶嵌模型的基本内容：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，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，有的横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）3.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）4.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）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，叫做糖被。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）细胞膜的分子结构图：糖被:蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白作用：保护和润滑、细胞膜表面的识别细胞膜结构特性：流动性细胞膜功能特性：选择透过性●●不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜选择透过性白细胞吞噬病毒的过程流动性附：磷脂（膜脂）的运动有多种形式：1.侧向扩散；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1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（）A细胞膜具有一定流动性B细胞膜是选择透过性C细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子课堂练习2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（）A细胞膜B核膜C线粒体膜C叶绿体膜3、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的磷脂分子层层数是（）A6B8C10D124、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸5、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（）A保护作用B一定的流动性C主动运输D选择透过性6、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是（）A维生素D和性激素B水和尿素C氨基酸和葡萄糖D酶和胰岛素7.一位科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定？

A.是选择透过性膜B.具有一定的流动性C.具有专一性D.具有运输物质的功能

8.生物膜上的蛋白质通常与多糖结合成糖蛋白。在细胞生命活动中，糖蛋白在细胞的识别以及细胞内外的信息传导中有重要的功能。下列生物结构中，糖蛋白含量可能最多的是 A.类囊体的膜B.线粒体的膜C.细胞膜 D.内质网膜9.生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是①以磷脂双分子层为基本骨架A．①③B．②④

②蛋白质-脂质-蛋白质的三层结构C．①④D．②③③静止的④流动的

10.根据细胞膜的结构和功能特点，分析并回答下列问题A、1985年科学家在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易通过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有

。B、1925年科学家用丙酮提取细胞膜的脂类物质，并将它在空气—水界面上展开时，这个单层分子的面积相当于原来的两倍。由此可以认为细胞膜由

构成。脂类物质两层脂类物质第三节物质跨膜运输的方式被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。自由扩散：协助扩散：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1.自由扩散：特征：1.顺浓度梯度运输2.不需要载体3.不需要消耗能量如：水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等物质进入细胞2.协助扩散：特征：1.顺浓度梯度运输2.需要载体参与3.不需要消耗能量如：血浆中的葡萄糖进入红细胞（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，所以统称为被动运输。资料：1、植物细胞液中的矿质元素，如Mg2+、Fe3+都要比土壤溶液高，但细胞还是不断从土壤溶液中吸收这些无机盐。2、人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍，Na+的浓度却只有血浆的1/6，细胞却仍在“吸K+排Na+”。3、如表4-1所示，水生植物丽藻的细胞液中K+浓度比它们生活的池水高1065倍，其他多种离子的浓度也比池水高得多。思考：以上资料说明了什么？（有些物质还会逆浓度梯度进行运输）二、主动运输：

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的能量，这种方式叫做主动运输。主动运输特征：1.逆浓度梯度运输（低→高）2.需要载体3.需要消耗能量如：葡萄糖、氨基酸等物质进入动物小肠绒毛上皮细胞；Na+、K+、Ca2+、Mg2+等离子通过细胞膜主动运输的意义：

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，排出代谢废物和对细胞有害的物质。注意：主动运输:能够体现对矿质离子选择性1.运输葡萄糖的蛋白质和运输K+的蛋白质一样吗？为什么？2.细胞进行主动运输所需能量来自什么物质?3.物质进出死细胞能进行主动运输吗?4.在顺浓度梯度的情况下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞。当细胞外葡萄糖或氨基酸的浓度低于细胞内时，细胞还能吸收这些营养物质吗？5.低温环境会影响物质的跨膜运输吗?为什么?合成的脂双层氨基酸葡萄糖核苷酸HCO3_,Na+,K+,Ca2+,Mg2+,H+O2N2

CO2苯水、甘油、乙醇

1.什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？

2.葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，但是，小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？

现在理解了没？对比比较三种物质运输方式的异同：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梯度不需要需要需要不消耗不消耗需要消耗氧气、水、二氧化碳等通过细胞膜葡萄糖通过红细胞葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜等三、胞吞和胞吐（非跨膜运输方式，耗能）

一些大分子或物质团块的运输，是通过胞吞和胞吐作用来实现的。胞吞：物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜，从细胞外进入细胞内的过程。（如果进入的是固态物质，称为吞噬；如果进入的是液态物质，称为胞饮。）胞吐：物质以囊泡的形式通过细胞膜，从细胞内排到细胞外的过程。返回（四）技能训练1.K+和Mg2+是通过主动运输进入细胞的。2.Na+和Cl-是通过主动运输排出细胞的。3.提示：因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。运输速率浓度差运输速率耗氧量主动运输

上面几幅坐标图中所表示的分别是哪种物质运输方式？为什么？思考！运输速率浓度差时间细胞内浓度（细胞外浓度）自由扩散主动运输协助扩散1．载体载体是细胞膜中的一类蛋白质，其作用就像“小船”一样，能将“货物”(被运输的物质)从“河”(细胞膜)的一边运到另一边。影响主动运输的因素(1)载体有饱和现象，即此时所有“小船”都已启用，没有闲置的。如当血糖浓度过高时，肾小管上皮细胞膜上运载葡萄糖的载体已达到饱和，不能更多地吸收葡萄糖，多余的葡萄糖随尿液排出形成糖尿。(2)载体具有特异性，即一种载体只能运载特定的物质，如运载K＋的载体就不能运载Ca2＋，反之亦然。因此，若细胞膜上有运载某物质的载体，则能吸收该物质，否则不能吸收。如水稻根细胞膜上有运载Si4＋的载体，则能吸收，而番茄根细胞膜上几乎无运载Si4＋的载体，故几乎不能吸收。若细胞膜上运载某物质的载体多，则吸收该物质就多，反之则少。如水稻根细胞膜上有大量运载Si4＋的载体，故能大量吸收Si4＋。2．物质浓度(在一定浓度范围内)3．O2浓度4．温度温度可影响生物膜的流动性和有关酶的活性，因而影响物质运输速率。低温会使物质跨膜运输速率下降。（1）自由扩散：O2跨红细胞膜时的运输速率：

结论：物质的运输速度与物质浓度差成________关系，自由扩散过程只受______影响

浓度差(mmol/L)1.534.567.59速率81624324048（2）协助扩散：葡萄糖跨红细胞膜时运输速率：mmol/L

浓度差(mmol/L)1.534.567.59速率81624323232结论：在一定浓度范围内,物质的运输速度与物质浓度成_____关系，超过范围后协助扩散过程物质运输速度受_______限制正比浓度差正比载体解读图表01.534.567.5948403224168001.534.567.59323232241680mmol/L（3）主