2022-2023学年浙科版（2019）必修一 3.3 物质通过多种方式出入细胞-(1) 课件（65张）

浙科版2019必修1《分子与细胞》第三章细胞的代谢第三节物质通过多种方式出入细胞分子随机运动导致了物质的扩散。概念：扩散是分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象举例：氧、二氧化碳等气体分子通过扩散出入细胞，酒精、甘油等脂溶性物质也以这种方式跨膜运输。扩散是物质出入细胞的一种方式。物质：溶剂，溶质分子以及气体条件：存在浓度差方向：高浓度处到低浓度处结果：它使得该分子或离子分布均匀，直到平衡。此后分子或离子继续运动，以维持平衡的状态1.扩散一、被动转运不需要消耗能量

细胞的生命活动离不开水，水分子也可以通过扩散出入细胞。概念：水分子通过半透膜的扩散称为渗透。细胞经常发生渗透作用。条件:如果半透膜两侧存在❶浓度差，❷半透膜方向:水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透也就是溶液中的水分子从溶液中溶质的浓度低的一侧进入浓度高的一侧。（对水来讲是从水多到水少的一侧）结果：膜两侧水分子的相对数目相等或者溶液浓度相等扩散和渗透都是物理现象。联系：渗透是特殊的扩散，其特殊性在于：①发生扩散的对象是水②有膜的参与2.渗透蔗糖溶液渗透现象在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层半透膜，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，一段时间后，漏斗管内液面上升。原理分析水分子运动是双向的漏斗管内液面上升原因分析：单位体积内清水中的水分子数量多于蔗糖溶液中的水分子数量，所以单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于蔗糖溶液进入清水的水分子数（水分子运动是双向的），从而使漏斗管内液面上升。当漏斗管内液面上升到一定程度，液面不再上升的原因分析：烧杯中的清水与漏斗中的蔗糖溶液具有浓度差，即具有渗透压差，所以多数水分子进入漏斗，使漏斗中的液面高于烧杯中的液面，当液面高度差产生的静水压等于半透膜两侧的渗透压差的时候，达到渗透平衡，漏斗管内液面不再升高。（进出水分子数相等）分析上面的渗透装置及现象，思考下列问题：(1)如果渗透实验中，烧杯内不是清水，而是相同浓度的蔗糖溶液，漏斗管内液面还会升高吗？提示漏斗管内液面不会升高。因为半透膜两侧溶液没有浓度差，不发生渗透作用。(2)达到渗透平衡时，半透膜两侧溶液浓度相等吗？提示如果半透膜允许溶质分子进出，则渗透平衡时，半透膜两侧溶液浓度相等且半透膜两侧不存在液面高度差；如果半透膜不允许溶质分子进出，则渗透平衡时，膜两侧溶液浓度不相等且存在液面高度差。有关渗透作用的三个误区(1)半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。(2)当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。(3)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度指的是物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。例1.把体积与质量浓度相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液用半透膜(允许水分子和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过)隔开(如图所示)，一段时间后液面的情况是A.甲侧高于乙侧B.乙侧高于甲侧C.先甲侧高于乙侧，后乙侧高于甲侧D.先甲侧低于乙侧，后乙侧低于甲侧√水进出动物细胞的原理：细胞膜相当于一层半透膜；细胞质有一定浓度，与外界溶液能形成一定浓度差，动物细胞通过渗透作用吸水和失水。3.动物细胞的吸水与失水（以哺乳动物成熟的红细胞为例）条件结果外界溶液浓度＜细胞质浓度外界溶液浓度＞细胞质浓度外界溶液浓度=细胞质浓度细胞形态不变细胞失水皱缩细胞吸水膨胀，甚至涨破1.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜2.当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗?不一定，当外界浓度稍低于红细胞细胞质浓度时，红细胞只是吸水膨胀并不会涨破。是3.红细胞吸水或失水取决于什么条件?4.想一想临床上输液为什么要用生理盐水。外界浓度与细胞质浓度有无一定浓度差它的渗透压和细胞外的一样，所以不会让细胞失水或者过度吸水膨胀破裂例2.(2017·浙江4月学考)将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中，水分子跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子进出的多少)。下列叙述正确的是A.一段时间后，甲细胞会发生质壁分离B.能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞C.光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出D.若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中，甲细胞先破裂B4.植物细胞的吸水与失水（以洋葱表皮细胞为例）水进出植物细胞的原理：成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；细胞液有一定浓度，与外界溶液能形成一定浓度差，植物细胞通过渗透作用吸水和失水。原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。原生质层相当于半透膜，水进出细胞主要指的是水经过原生质层进出液泡。对于水分子来说，细胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是保护和支持细胞，伸缩性比较小。原生质层伸缩性比较大，成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间,将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁(质膜以及质膜以内的部分)逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。

当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。条件结果外界溶液浓度＜细胞液浓度外界溶液浓度＞细胞液浓度外界溶液浓度=细胞液浓度细胞吸水，中央液泡体积变大，细胞膨胀细胞失水，中央液泡体积变小，发生质壁分离细胞形态不变活动观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象目的要求观察、描述植物细胞质壁分离及质壁分离复原现象。材料用具紫色洋葱，水，质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，培养皿，显微镜。实验原理(1)成熟的植物细胞构成的渗透系统可发生

作用。(2)当细胞液浓度

外界溶液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当细胞液浓度

外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。渗透<>实验步骤紫色质膜及其以内部分吸水纸小加深质膜及其以内部分细胞壁清水大质膜及其以内部分在载玻片中央滴一滴水。用镊子撕取紫色洋葱外表皮约0.5cm2,放在载玻片的水滴中，展平后盖上盖玻片。引流的作用实验现象及分析(1)质壁分离的表现①宏观上：植物由坚挺→_______②微观上：质壁

分离液泡(大→

)细胞液颜色(浅→

)

与细胞壁分离萎蔫小深质膜及其以内部分(2)质壁分离的原因①内因：a.

具有半透性。b.细胞渗透

。c.细胞壁_________质膜及其以内部分伸缩性大②外因：外界溶液浓度

(填“大于”“等于”或“小于”)细胞液浓度。质膜及其以内部分失水伸缩性小大于(3)现象与结论

洋葱表皮细胞初始状态

洋葱表皮细胞质壁分离洋葱表皮细胞质壁复原

讨论1.外界溶液的浓度如何影响洋葱表皮细胞的水分得失?外界溶液浓度如果大于细胞液的浓度,那么细胞会失水.如果小于细胞液的浓度,那么细胞会吸水如果等与细胞液的浓度，那么细胞既不吸水也不失水2.植物细胞是否为活细胞，可以根据其能否发生质壁分离和质壁分离复原来判断，请分析原因。当植物细胞死亡后，其细胞膜结构就变得不完整，这样子植物细胞作为渗透系统的第一个条件半透膜没有了，质壁分离就不会发生。3.本实验采用的实验方法是引流法，是自身对照。用高倍显微镜观察了三次，第二次（处于质壁分离状态）与第一次（处于正常状态）对照，第三次（处于质壁分离复原后状态）与第二次（处于质壁分离状态）对照4.紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下观察到的正确图示应为√思考：如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解，请分析回答下列问题：(1)甲过程中，⑤的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？提示颜色逐渐变深；吸水能力逐渐增强。（质壁分离过程中）(2)甲过程中，进入①和④的物质分别是什么液体？提示

细胞壁是全透性的，进入①的有水和蔗糖，而进入④细胞质的只有水。(3)有位同学错取了质量浓度为3g/mL的蔗糖溶液，发现做完甲过程后，再做乙过程几乎没有观察到相关现象，分析原因可能是什么？提示蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原。(4)回答与实验相关的问题：①为什么要用紫色洋葱鳞片叶外表皮作实验材料？提示紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察实验现象。如用洋葱鳞片叶内表皮细胞需在蔗糖溶液中滴加红墨水，也可用叶肉细胞。②实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？提示观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的细胞状态形成对照。(1)判断成熟植物细胞的死活(2)测定成熟植物细胞液浓度待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液

细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。质壁分离及质壁分离复原实验的应用

(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度不同成熟植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液

刚刚发生质壁分离时所需时间的比较―→

比较细胞液浓度(判断质壁分离速率)。(4)比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物的相同成熟细胞＋未知浓度的溶液

镜检记录刚刚发生质壁分离所需时间―→

比较所用时间长短―→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。(5)验证原生质层和细胞壁伸缩性大小成熟植物细胞＋蔗糖溶液

发生质壁分离―→细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性。(6)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)同一植物的相同成熟细胞＋不同种类溶液(如蔗糖溶液)(如KNO3溶液)(7)质壁分离复原需要将发生质壁分离的植物细胞再置于低浓度的溶液或清水中，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。例3

在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是A.第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞溶胶区域B.第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处C.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头D.为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤B

本实验成功的关键(1)注意材料的选择：必须选用活的，且含有大液泡的成熟植物细胞。洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察，是最佳的实验材料。(2)使用蔗糖溶液的浓度要适宜：浓度过小，质壁分离现象不明显，影响观察；浓度过大，会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，无法观察质壁分离复原。被动转运概念：跨膜运输中物质由浓度较高一侧转运至浓度较低一侧叫做被动转运。（顺浓度梯度转运）耗能情况：不需要消耗能量分类：①扩散②易化扩散1.扩散（自由扩散）(1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。比如氧、二氧化碳、乙醇、苯、尿素、甘油等小分子脂溶性物质的扩散以及水的渗透。(2)特点：由高浓度到低浓度；不需要载体蛋白；不消耗能量。2.易化扩散（协助扩散）(1)概念：某些小分子或离子需要借助于细胞膜中的一类转运蛋白（载体蛋白或通道蛋白）才能转运至膜另一侧的扩散方式，叫做易化扩散。比如葡萄糖进入红细胞，神经元去极化时Na+内流，神经元复极化时K+外流(2)特点：由高浓度到低浓度；需要转运蛋白；不消耗能量。载体蛋白分子与被转运的分子或离子结合后改变形状，转运完后，载体蛋白又恢复为原来形状（形变不需要耗能，动力来自浓度差）注：易化扩散比扩散速率大得多转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变;通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。1.主动转运概念：物质逆浓度梯度（由低浓度运送到高浓度）进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗能量，这种方式叫作主动转运。比如小肠上皮细胞对小肠液中的氨基酸、葡萄糖等的吸收，海水鱼将细胞内盐排出；植物根细胞吸收土壤中离子等。特点：①需要消耗能量，主动转运所需要的的能量来自细胞中的ATP②需要载体蛋白（形变需要耗能）意义：主动转运（可以逆浓度转运）是细胞最重要的吸收或排出物质的方式，它可以保持细胞内部某些物质的浓度与周围环境相比有较大的差别。二、主动转运需要载体蛋白，并且消耗能量主动转运的能量一般直接或间接来自于ATP小肠上皮细胞主动转运吸收葡萄糖图示肾小管管腔中的氨基酸——肾小管上皮细胞：主动转运；肾小管上皮细胞中氨基酸——组织液：被动转运肾小管管腔中的Na+——肾小管上皮细胞：被动转运；肾小管上皮细胞中Na+——组织液：主动转运2.如何实验探究物质跨膜运输方式？（1）探究是主动转运还是被动转运（2）探究是扩散还是易化扩散呼吸抑制剂蛋白质合成抑制剂/蛋白酶胞吞与胞吐1.概念：某些生物大分子（也可能是小分子）如蛋白质、多糖等进入细胞，首先会被一部分细胞膜包起来，然后这一部分细胞膜与整个细胞膜脱离，裹着该物质运到细胞的内侧或外侧。如果把这一部分物质运送到细胞内侧，就称为胞吞;如果把这一部分物质运送到细胞外侧，就称为胞吐。2.特点：①主要运输生物大分子（固体或液体），如蛋白质和多糖②需要消耗能量③不需要转运蛋白参与④依赖膜的流动性（发生膜的融合与断裂）三、有些物质通过胞吞和胞吐进出细胞进出细胞的物质并不一定都通过跨膜转运来实现。如某些生物大分子如蛋白质、多糖。3.实例：（1）胞吞：变形虫摄取食物（2）胞吐：变形虫排出食物残渣和废物，分泌蛋白的分泌。大分子物质和颗粒性物质（固体或液体）对象：特点：方向：胞吞为细胞外到细胞内胞吐为细胞内到细胞外消耗能量

不需要载体蛋白胞吞胞吐过程中穿过了0层膜！！有选择性胞吞与胞吐归纳物质出入细胞方式的比较

(1)大分子物质如蛋白质进出细胞，只能通过胞吞或胞吐方式进行，不能通过扩散、易化扩散或主动转运方式进行。胞吞、胞吐过程均不需要载体蛋白，但消耗ATP。(2)如果进行跨膜转运的物质是小分子物质或离子，则通过扩散、易化扩散或主动转运方式进行。(3)小分子物质，如果是脂溶性强的物质(如乙醇和许多气体分子)，则通过扩散方式进出细胞。水分子虽然极性较强，但分子较小，也主要通过扩散进出细胞。扩散不需要载体蛋白协助，顺浓度梯度进行，也不消耗ATP。(4)各种离子和脂溶性差的小分子物质如葡萄糖、氨基酸等，在通过细胞膜时需载体蛋白协助。这些物质进出细胞时，如果顺浓度梯度发生则为易化扩散，如果逆浓度梯度发生则为主动转运。例如，K＋由组织液进入神经细胞以主动转运的方式进行。物质出入细胞的方式与膜的关系：1.小分子物质、离子出入细胞的体现了膜的

。3.大分子物质出入细胞的方式体现膜的

。功能特性（选择透过性）结构特点（具有流动性）2.脂溶性的小分子能以简单扩散的方式进入细胞是因为。细胞膜以脂双层作为基本骨架4.物质出入细胞与膜的

有关。流动性和选择透过性影响物质跨膜运输的因素分析

(1)物质浓度（在一定范围内）①扩散顺浓度梯度进行，其动力是膜两侧物质的浓度差。物质运输速率与膜两侧物质浓度差成正比。②易化扩散需要转运蛋白的协助。在一定范围内，随膜两侧物质浓度差的增大，物质运输效率也逐渐增大，当膜两侧物质浓度差达到一定值时，受膜上转运蛋白的限制，物质运输速率不再随物质浓度差（2）氧气含量在扩散和异化扩散的过程中，物质运输速率不受氧气含量的影响。在主动转运的过程中，氧气含量通过影响细胞呼吸强度进而影响物质运输速率。QP段；随着氧气含量增加，需氧呼吸增强，产生能量增多，物质运输速率也增大。（3）载体蛋白扩散过程中，物质运输速率不受载体蛋白的影响易化扩散，主动转运过程中物质运输速率受载体蛋白的影响。（4）温度温度直接或者间接影响到了细胞呼吸速率和生物膜的流动性，从而影响物质运输速率几种转运方式的曲