1、第 四 章 细胞的物质输入和输出,第一节 物质跨膜运输的实例,本节课的主要内容：,1 . 什么叫渗透作用？ 2 .细胞在什么情况下吸水或失水 3 . 细胞质壁分离的原因及所说明的问题 4 . 细胞膜的功能特性，为什么说细胞膜是种选择透过性膜,渗透现象示意图,问题探讨,1 . 漏斗管内的液面为什么会升高？,2 . 如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面是否会升高？,3 . 如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎么样？,由于单位时间内透过玻璃纸进入漏斗的水分子数多于漏斗渗出的水分子数，使得管内液面升高,不会，纱布的孔径大，蔗糖分子可以自由通过,液面不会升高，水分子透过玻璃纸出入数相
2、等,红细胞的吸水和失水,等渗溶液的正常红细胞,思考与讨论,1 . 细胞内的血红蛋白等有机物能否透过细胞膜？,2 . 红细胞的细胞膜是否相当于半透膜？,3 . 当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水胀破吗？,4 . 红细胞的吸水或失水取决于什么条件？,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半透膜,当外界溶液的浓度低于细胞内部的浓度时，红细胞一般会因持续吸水而胀破,细胞的吸水或失水取决于细胞内外浓度的差值,细胞壁,细胞膜,细胞质,液泡膜,细胞液,成熟的植物细胞模式图,原生质层,植物细胞的吸水,显微镜下植物细胞的质壁分离,正常的洋葱表皮细胞,质壁分离的洋葱表皮细胞,植物细胞的质壁分
3、离,细胞置于 0.3g /mL的蔗糖溶液 中时 ，细胞会 失水而缩小,原生质层与细胞壁分离,质壁分离的条件：成熟的活植物细胞；细胞内外溶液浓度差,一、细胞的吸水和失水,细胞的吸水和失水取决于细胞内外溶液的浓度差,细胞液浓度,外界液浓度,细胞吸水,细胞液浓度,外界液浓度,细胞失水,资料分析（教材63页）,1 . 水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高,2. 不同作物对无机盐的吸收有差异吗？,3. 水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其它物质的跨膜运输也是这样吗？,4 . 细胞对物质的吸收有选择性吗？如果有，这种选择性有普遍性吗？,在培养过程中，水稻吸收水分和其它离子较多，吸收Ca2+和M
4、g2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度增高。,不同作物对无机盐的吸收是有差异的,3. 水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其它物质的跨膜运输也是这样吗？,4 . 细胞对物质的吸收有选择性吗？如果有，这种选择性有普遍性吗？,水分子的跨膜运输是顺相对含量梯度的，其它物质的跨膜运输并不都是这样的，这取决于细胞生命活动的需要。,细胞对物质的吸收是具有选择性的，而且这种选择性是具有普遍性的。,二、物质跨膜运输的特点,1 . 细胞膜对物质通过具有选择性,2 . 细胞膜和其它生物膜都是选择透过性膜,选择透过性膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过 ，而其它的离子 、小分子和大分子
5、则不能通过。,小 结,1 . 细胞的吸水或失水取决于细胞内外的溶液浓度差。,动物细胞吸水胀破，失水皱缩，植物细胞失水发生质壁分离。,2 . 植物细胞的质壁分离说明了植物细胞是一个渗透系统（原生质层相当于半透膜）。,2 . 细胞膜是层选择透过性膜（水分子可以自由通过，一些离子、小分子也可以通过，其它的离子、小分子和大分子都不能通过）,课 堂 练 习,1.下列物质中，只能通过核膜上的核孔出入细胞核的是 （ ）A.水和脂质分子 B.组蛋白和RNA分子 C.离子和小分子 D.O2、CO2等气体分子,B,2.细胞膜既能保证细胞选择吸收所需的物质，又能排除细胞内的有害物质，这是因为细胞膜（ ）A.是层半透
6、膜 B.具有保护作用C.具有选透过性 D.具有透过性,C,3.下列物质中，只能通过核膜上的核孔出入细胞核的是 （ ）A.水和脂质分子 B.组蛋白和RNA分子 C.离子和小分子 D.O2、CO2等气体分子,B,4.下列现象中,属于渗透作用的是 ( )A.蔗糖溶液通过细胞壁 B.水分子通过细胞膜C.K+通过细胞膜 D.蛋白质通过细胞膜,B,5. 如右图所示,在U形管中c处装有半透膜,在a侧加入细胞色素C(大分子的蛋白质)水溶液(呈红色),b侧加入清水,并使ab两侧液面高度一致.经过一段时间后实验结果将是 ( ),a,b,c,A. 两侧液面高度一致, b侧为红色 B. 两侧液面高度一致, a侧为红色
7、C. a液面低于b侧面, b侧为红色D. a液面高于b侧面, a侧为红色,D,6.将马铃薯块挖一个凹穴,放在两种液体中间,已知一种是清水,一种是30%的蔗糖溶液,开始时两个液面是平的,过了一 段时间后液面变化如图示。,（1）液体A是_ ，液体B是_。 （2）在图甲中，C处细胞_ 水，D处细胞 _水。在图乙中C处细胞_水，D处细胞_水。,30%的蔗糖溶液,清水,吸,失,失,吸,第 二 节 生物膜的流动镶嵌模型,本节课的主要内容：,1 . 掌握生物膜镶嵌模型的结构及其特点（膜结构流动性的应用） 2 . 领悟科学家关于建立生物膜模型的过程和方法,问题探讨：,若制作真核细胞三维结构模型中，现有塑料袋、
8、普通布和弹力布，你认为哪种材料好？理由是？,用弹力布好，因为细胞膜具有一定的弹性，且 能控制物质的出入，弹力布基本上能满足这些条件,问题：细胞膜为什么具有一定的弹性，为什么能控制物质的出入呢？,细胞膜的结构,1.对生物膜结构的探索历程,阅读教材65页最后两个段落，回答下列问题：,问题1：欧文顿的结论是？问题2：两位荷兰科学家的实验结论是：,脂溶性物质容易通过细胞膜，所以膜是由脂质组成的,细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层,思考与讨论（教材66页）,最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析得出的,有必要，仅靠推理的出的结论不一定准确，还应通过科学实验进行检验和修正。,1 . 最初认
9、识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定。,2 . 在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？,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，从而得出了膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。,3 . 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，请用相关的化学知识，解释为什么磷脂在空气水界面上铺成单分子层，而科学家如何从这一现象推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？,细胞
10、膜是由磷脂和蛋白质构成的，其中的磷脂以双分子层存在，蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？请阅读教材6667页，回答下列问题：,问题1：1959年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构，从而提出了生物膜的模型是什么？其不足之处是？问题2：新技术对生物膜的研究表明蛋白质的分布状况是：,生物膜的模型是：蛋白质脂质蛋白质；不足之处是：把生物膜描述成静态的结构,问题3：1970年的荧光染料标记实验证明了什么？,膜结构中的蛋白质并不是全部平铺在脂质表面，有的则是镶嵌在脂质双分子层中,1970年的荧光染料标记后的细胞融合实验,细胞膜具有流动性,细胞膜结构的流动镶嵌模型,红色荧光标记的人细胞,绿色荧光标
11、记的小鼠细胞,蛋白质分子,磷脂双分子层,糖蛋白,2.流动镶嵌模型的基本内容,以磷脂双分子分子层为基本骨架，其上覆盖、或镶嵌、或贯穿有蛋白质分子,结构特点：具有一定的流动性,课堂小结,生物膜以磷脂双分子层为基本骨架，其上覆盖、或镶嵌、或贯穿有蛋白质分子（不同膜其结构和功能的不同，是由膜结构上的蛋白质的种类、数量决定的）。,生物膜结构特点是具有一定的流动性，从而决定了生物膜的功能特性选择透过性膜,课 堂 练 习,1、单细胞生物变形虫能不断改变身体的形态，这是由下列哪一项所决定的 （ ）A.细胞膜是以磷脂双分子层为基本骨架的B.膜结构上的蛋白质分子都能运动C.膜结构具有一定的流动性D.膜结构上的磷脂
12、分子是可以流动的,C,2、细胞膜的功能特性是 （ ）A.具有一定的流动性 B.有保护内部的作用C.具有半透膜的功能 D.一种选择透过性膜,D,3、对细胞膜完成各种生理功能极为重要的结构特点是 （ ）A.磷脂排列成双分子层B.两侧膜物质排列不对称C.蛋白质分子覆盖或镶嵌或贯穿于脂质双分子层中D.膜物质分子的运动使其具有流动性,D,4、一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变薄而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定的 （ ） A.细胞膜结构中的蛋白质是可以运动的B.细胞膜对物质的通过具有选择透过性C.细胞膜结构的流动性D. 细胞膜具有物质运输的功能,C,第三节 物质跨膜运输的方
13、式,本节课的重点：物质跨膜运输的三种方式及其比较,问题探讨：（观察教材70页“问题探讨”中的图，回答问题1和2）,1. 水、气体分子及甘油、乙醇（脂溶性）等小分子物质都能通过，氨基酸、葡萄糖和各种离子都不能通过。,2. 小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的物质蛋白质,2 .葡萄糖不能通过无蛋白质的脂质双分子层，但是小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？,1 .图中哪些物质能通过哪些物质不能通过脂双层,研究发现水、甘油及气体分子等物质通过细胞膜时，是顺浓度梯度进行扩散的，也有些物质（如葡萄糖、氨基酸等）通过细胞膜时可以逆浓度梯度进行运输。前者称为被动运输，后者称为主动运输。那么什么是
14、被动运输呢？请阅读教材7071页的“被动运输”这一段内容，并回答下列问题：,1.什么叫自由扩散？什么叫协助扩散？2. 自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么3. 自由扩散和协助扩散有什么异同？ 4. 为什么自由扩散和协助扩散都称为被动运输？,都不需要消耗能量，因它们都是顺物质的浓度梯度进行的（高低）。,物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式称自由扩散物质进出细胞时需借助载体蛋白的扩散方式称协助扩散,物质运输的方向都是顺浓度梯度进行的，都不需要消耗能量，所以统称被动运输。,4. 为什么自由扩散和协助扩散都称为被动运输？,3. 自由扩散和协助扩散有什么异同？,共同点是都不需要消耗能量，物质扩散的方
15、向都是由高低的；不同之处是是协助扩散需要载体的协助,载体的化学本质,细胞膜结构上的一种蛋白质,载体的特点,特异性,可逆性,问题思考：人体甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液高2025倍，那么碘在血液和甲状腺滤泡上皮细胞之间的运输方向怎样呢？,依然是血液中的碘通过细胞膜不断进入甲状腺滤泡上皮细胞，供甲状腺激素的合成。,问题思考：人体血液中的碘能逆浓度梯度被运输到甲状腺滤泡上皮细胞内，需要哪一些条件？,物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗能量的运输方式称主动运输,主动运输的意义：保证活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择性地进行物质交换,物质跨膜运输的方式,被动运输,主
16、动运输,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,从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗能量的跨膜运输方式,小结：,物质跨膜运输的方式的比较,高低,高低,低高,不需要,需要,需要,不需要,不需要,需要,水、气体分子和小分子脂溶性物质,葡萄糖通过红细胞膜,葡萄糖、氨基酸等小分子及各种离子,技能训练（教材73页）,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 . 因为上述四种离子在细胞膜内外的浓度差很大，细胞只能通过主动运输才能维持这种状况,拓展题（教材73页）,低温影响分子
17、运动，从而影响载体转运速率；低温影响酶的活性，从而影响呼吸速率，使主动运输需要的能量减少，所以低温会影响物质的跨膜运动。,课 堂 练 习,1.下列最容易通过细胞膜的物质是 （ ）A.淀粉 B.脂肪酸 C.葡萄糖 D.蛋白质,2.下列物质通过红细胞时，需要消耗细胞内能量的是 （ ）A.甘油 B.CO2 C.水 D.Na+,B,D,3. 能够保证细胞按照生命活动的需要吸收营养物质的方式是 （ ）A.主动运输 B.自由扩散C.协助扩散 D.胞吞和胞吐,A,4 . 某细胞能从环境中吸收物质M。通过实验得到下列结果：当溶液中M的浓度低于细胞液中的浓度值，也会发生对M的吸收；只在有氧时，才发生M的吸收；物
18、质M的吸收随温度而变化，而且有一最适温度。哪些实验可以说明M的吸收不是以扩散为主的 （ ）A. 和 B. 只有 C. 只有 D. 只有,A,b O2%,A,B,C,a,A,B,C,浓度差,5 . 右图中，纵坐标表示通过细胞膜的运输速率。请回答：,（1）红细胞吸收O2、K+的方式依次是_ （填坐标图的字母）图中b出现了BC平区的主要原因是_。（2）若对离体心肌细胞施用某种毒素，结果Ca2+吸收量明显减少；而K+的吸收不受影响，其原因是_ _;（3）若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则Ca2+、 K+的吸收均受到显著影响，原因是_ _。,a、b,细胞中运输K+的载体数有限,毒素作用运输Ca2+的载体，而没有作用于运输K+的载体,呼吸作用释放的能量减少,抑制了主动运输的进行,6.右图为物质出入细胞膜示意图，请据图回答,蛋白质,（1）A代表_分子;B代表_；D代表_. （2）动物细胞吸水膨胀时，B的厚度变小，这说明B具有_。 （3）在ae的五种过程中，代表被动运输的有_. （4）可代表氧气转运过程的是图中编号_,葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号_。,磷脂双分子层,多糖,一定的流动性,b、c、d,b,a,
