第4章细胞的物质输入和输出课件高一上学期生物人教版必修一

药理毒理：本品为二氢吡啶类钙通道阻滞剂，抑制血管平滑肌和心肌细胞的跨膜钙离子内流，但以血管作用为主。本品引起冠状动脉、肾小动脉等全身血管的扩张，产生降压的作用掌控着道道闸门，驱动着各式舟车。输入输出中忙碌，被动主动间选择。生物大分子铸就，神奇的生命之膜。第1节

被动运输扩散作用：现象1：向清水中滴入红墨色，经过一段时间，整个杯子中的水都会变成红色。为什么？分子或离子从相对浓度高向相对浓度低运动的现象。现象2：在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如右图所示现象。玻璃纸（又叫赛璐纷）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。蔗糖分子水分子半透膜讨论1.漏斗管内的液面为什么会升高？烧杯中的水分子进入漏斗内导致的。事实：水分子是自由通过半透膜的，只是单位时间从清水流入蔗糖溶液中的水分子数多于单位时间从蔗糖溶液流入清水中的水分子数。渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散现象水分子的总体趋势：

清

水蔗

糖渗透方向：水的相对含量低水的相对含量高浓度方向：溶液浓度低溶液浓度高运

输讨论2.如果漏斗足够长，管内的液面会无限升高？为什么？

不会。漏斗内水柱不断升高，水柱产生的压力也会加快水分子向外扩散，最终，达到平衡状态，水柱将不再上升。此时，两侧溶液浓度不相等。讨论3.如果用纱布代替玻璃纸，会出现什么现象？（蔗糖可以通过纱布）液面不会上升讨论4.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？液面不会上升总结渗透作用条件：①具有半透膜；②半透膜两侧的溶液具有浓度差练习.某同学设计实验如图所示,实验开始时,U形管两边液面等高,图中半透膜允许单糖分子通过,据图分析，以下说法错误的是(

)若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，当液面停止变化时,半透膜两侧溶液浓度一定是相等的B.若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，则实验现象为高浓度的一侧

液面上升若U形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液，则实验现象为高浓度一侧液面先升高,随后另一侧液面升高，最终两侧液面会等高若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，当液面停止上升时，半透膜两侧水分子移动达到平衡状态A1.水进出细胞的原理细胞膜是选择透过性膜，是否相当于一层半透膜呢？水分子通过细胞膜进出细胞的原理是什么？将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的Nacl溶液中，一段时间后，红细胞将会发生的变化。外界溶液浓度=细胞的浓度细胞形态不变外界溶液浓度＜

细胞的浓度细胞吸水膨胀外界溶液浓度＞

细胞的浓度细胞失水皱缩不一定，取决于浓度差大小因为生理盐水与血浆浓度基本一致，维持血细胞形态。水又是怎样进出植物细胞的呢？先认识植物细胞结构？成熟植物细胞模式图细胞膜细胞液细胞质液泡膜细胞壁原生质层液泡(保护和支持作用，全透性，伸缩性比较小)(里面的液体叫细胞液)水进出植物细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。如何用实验来证明原生质层相当于一层半透膜？科学探究步骤提出问题作出假设设计实验实施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选材、器具、设计思路选材：植物活的细胞、有大液泡（有颜色可以更好观察）如何让植物细胞吸水和失水？放置在高浓度溶液中和低浓度溶液中0.3g/ml的蔗糖溶液清水需要用到什么器具？显微镜、载玻片、盖玻片、刀片、镊子、滴管、吸水纸预计会观察到怎样的现象？实验中设置三次观察的目的是什么?提示:第一次,观察初始状态时,液泡、细胞的大小,原生质层的位置;

第二次,观察质壁分离过程中,液泡、细胞的大小变化,原生质层位置的变化;第三次,观察质壁分离的复原过程中,液泡、细胞大小的变化,原生质层的位置变化。

从而形成三观两次对照现象试剂液泡大小、颜色原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液

清水

逐渐变小，颜色变深逐渐变大，颜色变浅恢复原来位置基本不变

（变小）与细胞壁分离基本不变实验结果：实验结论：原生质层相当于一层半透膜(1)质壁分离的内因和外因：(2)介于细胞膜与细胞壁之间的溶液：内因：

具有大液泡的活细胞

原生质层的伸缩性>细胞壁的伸缩性外因：

外界溶液浓度>细胞液浓度外界溶液（因为细胞壁具有全透性）

思考：(3)植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？(4)如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果如何？不会（因为具有细胞壁）发生质壁分离，但不能质壁分离复原。（因为细胞已经严重失水而死亡了)细胞膜细胞质溶液动物细胞与外界溶液形成渗透系统条件：半透膜、浓度差原理：水分子通过半透膜的扩散作用方向：低浓度到高浓度条件：细胞膜相当半透膜、细胞质浓度与外界溶液浓度具有浓度差现象:外<质⟹吸水膨胀外＞质⟹失水皱缩外=质⟹水分进出平衡条件：原生质层相当半透膜、细胞液浓度与外界溶液浓度具有浓度差现象:外＞质⟹质壁分离外<液⟹质壁分离复原物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称之为被动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。像水分子这样，阅读课本P66，比较自由扩散和协助扩散氧气、二氧化碳、甘油、苯物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式特点：高浓度→低浓度

不需要转运蛋白

不需要能量借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式水、Na+葡萄糖特点：高浓度→低浓度

需要转运蛋白

不需要能量直径和形状

大小和电荷结合不改变P59

资料1:浓度差与O2跨红细胞膜时运输速率、葡萄糖跨红细胞膜时运输速率的关系分别如下表所示，请以浓度差为横坐标，运输速率为纵坐标画图浓度差/(mmol·L-1)1.534.567.59速率（相对值）81624324048浓度差/(mmol·L-1)1.534.567.59速率（相对值）81624323232O2跨红细胞膜时的运输速率葡萄糖跨红细胞膜时的运输速率

自由扩散自由扩散的运输速率只与浓度差有关

协助扩散协助扩散的运输速率与浓度差和转运蛋白数量有关•P点受转运蛋白数量限制金版P60【例6】下图中曲线a、b表示自由扩散和协助扩散两种方式,下列表述正确的是(

)A.葡萄糖通过方式a进入红细胞B.低温只会影响方式b的运输C.脂溶性小分子物质能通过方式a运输D.抑制细胞呼吸对方式a和b的运输速率均有影响C【母题延伸】

水分子进出细胞膜为图中哪种方式?提示:a和b。P67练习与应用一、概念检测1.(1)√[细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。](2)×[水分子进入细胞的方式是自由扩散或协助扩散。](3)×[载体蛋白在转运分子和离子时与分子或离子结合，并且自身构象发生改变；通道蛋白不与所转运的分子或离子结合。]2.D

[水分子可以通过通道蛋白进入细胞无法通过质壁分离实验证明。]3.B[由于两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，甲乙两细胞都会失水发生质壁分离，但由于甘油能进入细胞，所以乙细胞随后又发生质壁分离复原。]二、拓展应用1.提示：可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液。将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。

记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。2.假设：温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。

将相同的渗透装置（溶液的浓度、量、装置的大小都是相同的）置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管内液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速率。第2节

主动运输与胞吞胞吐本节聚焦主动运输与被动运输的区别是什么？这对于细胞的生活有什么意义？胞吞、胞吐有什么特点？对于细胞的生命活动有什么意义？物质跨膜运输的方式与细胞膜的结构有什么关系？1.主动运输物质逆浓度梯度进行跨膜运输，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。K+、葡萄糖、氨基酸特点：低浓度→高浓度

需要载体蛋白

需要能量联系生活囊性纤维化发生的主要原因是，患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常，导致患者支气管中黏液增多，造成细菌感染。这一发现给囊性纤维化的治疗带来了新的希望。请你通过搜集资料，了解与物质跨膜运输有关的疾病的研究进展。2.胞吞与胞吐特点：生物大分子的运输

需要膜蛋白

需要能量联系生活变形虫既能通过胞吞摄取单细胞生物等物,又能通过胞吐排出食物残渣和废物。在人体肠道内寄生的痢疾内变形虫,能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶,溶解人的肠壁组织,通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织胞,并引发阿米巴痢疾。

这种病原体通过饮食传播,注意个人饮食卫生、加强公共卫生建设是预防阿米巴痢疾的关键措施。

物

质

运

输

方

式

比

较被动运输

主动运输

胞吞胞吐自由扩散协助扩散运输方向是否需要蛋白质是否消耗能量举例

顺浓度梯度

逆浓度梯度不需要不消耗需要转运蛋白需要载体蛋白消耗需要膜蛋白消耗氧气、水分子、甘油水分子、红细胞吸收葡萄糖葡萄糖、氨基酸、离子分泌蛋白质P72转运蛋白的专一性细胞膜不但是半透膜，更是选择透过性膜（本章知识内容提炼，又体现与前章的联系）金版P68【例6】物质出入细胞的方式如下图所示,请据图回答下列问题。(1)A代表_______分子;B代表_____________,构成了细胞膜的基本支架。图中物质B的排列方式与___________________有密切的关系。蛋白质磷脂双分子层细胞内、外都是水溶液(2)从功能上来说,细胞膜是一层__________膜,最基本的功能是______________。

(3)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小,这说明细胞膜具有________。

(4)在a～e五种运输方式中,代表主动运输的是_____________。(5)唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶能不能通过a～e中的某种方式运输?____________,其运输方式是______________。

选择透过性控制物质进出细胞流动性a、e不能胞吐影响跨膜运输速率的因素及图像分析。尝试解读下图信息,回答相关问题。(1)图所示的运输方式是

,其运输速率受

的影响。

答案:自由扩散浓度差

(2)图中的物质运输速率受

的影响,OA段主要受

的影响,AB段受

的限制,运输速率不再增大。图乙所示的运输方式可能是

。

答案:浓度差和转运蛋白数量浓度差转运蛋白数量协助扩散(3)图中的物质运输速率受

的影响,OC段主要受

的影响,CD段主要受

的限制,运输速率不再增大。图丙所示的运输方式可能是

。

答案:能量和载体蛋白数量能量载体蛋白数量主动运输(4)尝试在图丁中画出被动运输的物质运输速率与细胞能量供应的关系曲线。(5)尝试在图戊中画出主动运输的物质运输速率与氧气浓度的关系曲线。(6)结合主动运输的条件分析,与主动运输有关的细胞器有

。答案:线粒体和核糖体.

二、拓展应用1.放入蒸馏水中的草履虫，其伸缩泡的伸缩频率加快，放入海水中的则伸缩频率减慢。2.（1）取生长状态基本相同的柽柳幼苗分甲、乙两组，放入适宜浓度的含有Ca2+、K+的溶液中（2）甲组给予正常的细胞呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸（呼吸抑制剂）（3）一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、K+的吸收速率若两组植株对Ca2+、K+的吸