人教版高中生物必修1第四章細胞的物質輸入和輸出全套課件

第4章細胞的物質輸入和輸出第1節(jié)物質跨膜運輸的實例重難點：1.滲透作用2.質壁分離及質壁分離復原細胞吸水和失水現象半透膜：

是一類可以讓小分子物質通過（如水分子），而較大分子物質（如蔗糖）不能通過的一類多孔性膜。滲透裝置分析實驗現象滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜順相對含量梯度的擴散，稱為滲透作用。1.漏斗管內液面為什么會升高？穩(wěn)定？單位時間內，單位面積上透過半透膜進入長頸漏斗的水分子數量多于滲出的水分子數量，使得管內液面升高。穩(wěn)定時水分子動態(tài)平衡。思考2、裝置中，用紗布代替玻璃紙，漏斗管內液面還會升高嗎？3、裝置中，清水換成同樣濃度的蔗糖溶液，結果會怎樣？用紗布替代玻璃紙時，因紗布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不會升高。半透膜兩側溶液的濃度相等時，單位時間內透過玻璃紙進入長頸漏斗的水分子數量等于滲出的水分子數量，液面也不會升高。滲透作用發(fā)生的條件①具有半透膜（主要）②半透膜兩側的溶液具有濃度差類比推理細胞膜細胞內溶液1、如果將裝置中的漏斗換成細胞還會不會吸水？2、如果吸水會發(fā)生什么？1.細胞膜：選擇透過性（相當于半透膜）2.細胞質：一定濃度溶液外界溶液濃度

小于細胞質濃度細胞吸水膨脹外界溶液濃度

等于細胞質濃度保持原狀態(tài)外界溶液濃度

大于細胞質濃度細胞失水皺縮1、動物細胞的吸水和失水紅細胞吸水或失水的多少取決于什么條件？濃度差越大細胞吸水或失水越多水的進出方向——順相對含量的梯度進出動物細胞的

其他動物細胞的吸水或失水與紅細胞相似2.植物細胞的吸水和失水的猜想細胞壁細胞膜液泡膜細胞質原生質層細胞液（具有一定的濃度）水1.原生質層相當于半透膜2.液泡內含有細胞液植物細胞的質壁分離及復原1、植物細胞質壁分離現象細胞失水時細胞壁和原生質層都會出現一定程度的收縮,但原生質層的伸縮性更大,故原生質層會與細胞壁發(fā)生分離。外界溶液濃度細胞液的濃度，細胞滲透失水>結果分析：外界溶液濃度細胞液的濃度，細胞滲透吸水<結果分析：2、植物細胞質壁分離復原現象細胞吸水時原生質層體積增大，恢復成原來的狀態(tài)。顯微鏡下植物細胞的質壁分離：正常的洋蔥表皮細胞0.3g/mL的蔗糖溶液質壁分離的洋蔥表皮細胞紫色洋蔥外表皮細胞質壁分離的洋蔥表皮細胞

清水中質壁分離的復原紫色洋蔥外表皮細胞顯微鏡下植物細胞的質壁分離復原：1.將正常植物細胞置于高濃度溶液中發(fā)生滲透失水2.將正常植物細胞置于高濃度溶液中一定發(fā)生質壁分離現象。3.將正常植物細胞置于高濃度溶液后，在置于清水中，一定發(fā)生質壁分離復原現象思考判斷×√×是否所有植物細胞都依賴與滲透作用呢？思考

未形成液泡的細胞，比如萌發(fā)的種子或干種子等，依賴于吸脹吸水作用1、以下可以發(fā)生滲透作用的是____.A.煮熟的馬鈴薯條放入水中B.把干種子放在清水中C.烈日下菠菜葉子下垂D.放在鹽水中的蘿卜變軟D練習2、a、b、c是三個相鄰的細胞，已知a細胞液濃度>b細胞液濃度>c細胞液濃度,如圖所示，能正確表示水分在三者之間關系的是（）CacbacbacbacbABCD3、田間一次施肥過多，作物變得枯萎發(fā)黃，俗稱“燒苗”。其原因是（）A、根細胞從土壤中吸收的養(yǎng)分過多B、根細胞不能從土壤中吸水C、根系不能將水向上運輸D、根系被肥料分解釋放的熱能燒毀B4、利用高濃度鹽水（NaCl溶液）殺菌防腐的原理是（）A、鹽水中的Cl－有殺菌防腐的作用B、鹽水中的Na＋不利于細菌的生活C、鹽水是中性的，不適于細菌的生活D、由于滲透作用使細菌細胞內的水分滲出而死亡D水分子跨膜運輸是順相對含量梯度的，其他物質的跨膜運輸也是這樣嗎？思考初始濃度

0Mg2＋

Ca2+Si4+

離子培養(yǎng)液中的離子濃度水稻番茄物質跨膜運輸的其他實例1、水稻培養(yǎng)液中的鈣、鎂兩種離子濃度為什么會增高？

培養(yǎng)過程中，水稻吸收水份及其他離子較多，吸收鈣、鎂兩種離子較少。（吸水速率大于吸收該離子速率）4.細胞對物質的吸收有選擇嗎?如果有，這種選擇性有普遍性嗎？3.水分子跨膜運輸是順相對含量梯度的，其他物質的跨膜運輸也是這樣嗎？水分子跨膜運輸是順相對含量梯度的，其他物質并不都是這樣，這取決于細胞生命活動的需要。細胞對物質的吸收是有選擇的。這種選擇性具有普遍性。2、不同作物對無機鹽離子的吸收有差異嗎？不同作物對無機鹽的吸收有差異初始濃度

0Mg2＋

Ca2+Si4+

離子培養(yǎng)液中的離子濃度水稻番茄細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜。其特性是：

水分子自由通過，一些離子和小分子也可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。以上實例表明：5、將洋蔥表皮細胞浸入濃度為1mol/L的KNO3溶液中，細胞發(fā)生質壁分離。但過一段時間后，自動發(fā)生質壁分離復原，表皮細胞又恢復到原來狀態(tài)。分析（1）發(fā)生質壁分離的原因是。（2）自動發(fā)生質壁分離復原的原因是。（3）以上事實表明細胞膜對

的通透性存在差異，所以它是一種選擇透過性膜。（1）洋蔥表皮細胞液的濃度小于外界溶液濃度，細胞滲透失水；又由于細胞壁的伸縮性小于原生質層的伸縮性，便導致質壁分離.（2）由于細胞可選擇性地吸收K＋和NO3－，導致細胞液濃度增加直至大于外界溶液的濃度，細胞開始吸水，從而發(fā)生質壁分離復原.（3）離子尿素，甘油，乙二醇，KNO3探究實驗：植物細胞的吸水和失水提出問題作出假設設計實驗進行實驗分析結果表達與交流（原生質層是一層半透膜嗎？）（原生質層相當于一層半透膜）設計方案（按預定方案進行實驗）（分析實驗結果，得出結論：……）（總結，寫實驗報告并適當交流）預期結果將植物細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其大小的變化；再將細胞浸潤在清水中，觀察其大小的變化。在蔗糖溶液中植物細胞的中央液泡會變小，細胞皺縮；在清水中植物細胞的中央液泡會變大，細胞膨脹。顯微鏡下植物細胞的質壁分離：正常的洋蔥表皮細胞0.3g/mL的蔗糖溶液質壁分離的洋蔥表皮細胞原生質層質壁分離的洋蔥表皮細胞

清水中質壁分離的復原實驗現象：

中央液泡大小原生質層的位置細胞大小蔗糖溶液清水變小逐漸恢復原來大小原生質層恢復原來位置原生質層脫離細胞壁基本不變基本不變得出結論植物細胞原生質層相當于一層半透膜,成熟的植物細胞靠滲透作用吸水。細胞液與細胞外界溶液發(fā)生了滲透作用。第2節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型1855年瑞典科學家奈利的實驗：色素分子進入受損的植物細胞的速度比進入完整細胞的速度要快得多；在顯微鏡下用微細的探針刺向細胞時能看到細胞表面出現褶皺，并感到阻力，一旦刺破細胞進入細胞內部，阻力就隨之消失，這些都說明細胞的邊界——細胞膜細胞表面有一層膜，即細胞的邊界。根據細胞膜結構與功能相適應的觀點，你會選擇哪一種材料做細胞膜，為什么？A:塑料袋B:普通布C:彈力布√？？？科幻之旅

如果有“時光機器”，將此刻的你送回19世紀，你會從哪幾個方面去研究細胞膜的結構?一生物膜結構的探索歷程問題1細胞膜的組成成分是什么呢？資料1.歐文頓的實驗時間：19世紀末（1895年）實驗：歐文頓(E.Overton)用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行上萬次實驗，發(fā)現細胞膜對不同物質的通透性是不一樣的：可以溶于脂質的物質比不能溶于脂質的物質更容易通過細胞膜?！瘛癫蝗苡谥|的物質溶于脂質的物質提出假說：膜是由脂質組成的。相似相溶原理實驗驗證：20世紀初，科學家將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，化學分析發(fā)現細胞膜不但會被溶解脂質的物質溶解，也會被蛋白酶分解得出結論：膜中含有脂質和蛋白質

資料2.其他科學家的實驗應用化學手段分析進一步表明：

膜的主要成分是脂質和蛋白質組成膜的脂質中磷脂含量最多問題2脂質和蛋白質是怎樣有機結合構成膜的呢？磷脂分子的結構尾部頭部親水疏水繪圖活動：將磷脂分子在空氣—水界面上鋪展成單分子層，磷脂分子的頭尾將如何排布？空氣水時間：1925年

實驗：兩位荷蘭科學家用丙酮（一種有機溶劑，可以溶解脂質）從人的紅細胞膜中提取脂質，在空氣－水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰好為紅細胞表面積的2倍。得出結論：

細胞膜中的脂質分子排列為連續(xù)的兩層資料3.荷蘭科學家的實驗ABC√那生物膜在細胞中如是何排列的呢？

蛋白質位于細胞膜的什么位置呢？推測:??????資料4.羅伯特森的實驗和模型實驗：利用電鏡，獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗—亮—暗的三層結構。蛋白質的電子密度高，在電鏡下顯暗色；磷脂分子的電子密度低，顯亮色?！暗鞍踪|-脂質-蛋白質”三層的統(tǒng)一結構模式圖要點：①膜為靜止的結構②蛋白質均勻分布在磷脂雙分子層兩側37℃下40min后出現了什么現象？說明什么？膜上的蛋白具有流動性實驗驗證：1970年綠色熒光的染料標記的小鼠表面的蛋白質分子，用紅色熒光染料標記人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞和人的細胞相融合資料五想一想:還有哪些簡單的例子也能說明膜具有流動性？植物細胞的質壁分離變形蟲的變形運動白細胞的吞噬作用變形蟲的運動:白細胞的吞噬作用:標本用干冰等冰凍。后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面。蛋白質鑲在、嵌入、橫跨在磷脂雙分子層中。蛋白質在膜中的分布是不對稱的冰凍蝕刻電子顯微法膜蛋白磷脂分子層問題3三明治模型的弊端：蛋白質不是均勻分布在磷脂分子兩側。細胞膜并不是靜止不動的，而是有流動性。在新的觀察和實驗證據的基礎上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型———流動鑲嵌模型，為多數人所接受。桑格和尼克森在繼承中創(chuàng)新提出流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型基本內容的總結1、生物膜的組成：2、生物膜的基本骨架：3、蛋白質分子存在形態(tài)：主要由蛋白質和脂質組成，還有少量糖類磷脂雙分子層（親水性頭部朝向兩側，疏水性尾部朝向內側）。有鑲在表面、嵌入、橫跨三種，外側的蛋白質分子與糖類結合形成糖被。體現了生物膜的不對稱性。5、生物膜的結構特點：一定的流動性（磷脂分子和大多數蛋白質分子都是運動的）4糖蛋白：分布在細胞膜外表，糖鏈與蛋白質結合形成.糖被：細胞膜外側許多糖蛋白組成的一層結構糖被。糖被（糖蛋白）功能：具有保護和潤滑、與細胞識別、細胞間信息傳遞有關。糖脂：細胞膜表面還有糖類和脂質分子結合而成。6、細胞膜的功能特點：選擇透過性

磷脂分子的運動①側向擴散運動；②旋轉運動；③擺動運動④伸縮震蕩運動；⑤翻轉運動；⑥旋轉異構化運動。根據已有的生物知識或生活經驗，你能列舉哪些證明細胞膜具有流動性的證據。①白細胞吞噬細菌的過程；②變形蟲的偽足運動現象；③受精時細胞的融合過程；④動物細胞分裂時細胞膜的縊裂過程；思考：

流動鑲嵌模型與蛋白質—脂質—蛋白質三層結構模型有何異同？相同點：都認為組成細胞膜的主要物質是脂質和蛋白質。不同點：1、流動鑲嵌模型認為蛋白質在膜中的分布是不均勻的。而三層結構模型認為蛋白質均勻分布在脂雙層的兩側2、流動鑲嵌模型強調組成膜的分子是運動的，而三層結構認為生物膜是靜止結構共建概念圖生物膜結構特點功能特點結構組成結構探究歷程決定③④②流動性選擇透過性磷脂雙分子層蛋白質①1.據研究發(fā)現，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質較容易優(yōu)先通過細胞膜，這是因為（）A細胞膜具有一定流動性B細胞膜是選擇透過性C細胞膜的結構是以磷脂分子層為基本骨架D細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質分子2.下列哪一種膜結構能通過生物大分子（）A細胞膜B核膜C線粒體膜C葉綠體膜√√3.一分子CO2從葉肉細胞的線粒體基質中擴散出來，進入一相鄰細胞葉綠體基質內，共穿過的生物膜層數是（）A5B6C7D84.細胞膜上與細胞識別、免疫反應、信息傳遞和血型決定有著密切關系的化學物質是（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸√√第3節(jié)物質跨膜運輸的方式

擴散：物質由高濃度一側向低濃度一側運動，直至兩側的濃度相等。（多→少）回憶：水分如何進出細胞（擴散）問題探討：1、生物膜?氧氣，二氧化碳氮氣，水苯，甘油，乙醇氨基酸，葡萄糖核苷酸氫離子，鈉離子鉀離子，鈣離子氯離子，鎂離子碳酸氫根問題探討：1、生物膜?2、O2、CO2、水、苯、甘油等能直接通過人工脂雙層膜，你認為它們從哪穿過去？思考：O2、CO2、水、苯、甘油等能直接通過人工脂雙層膜，你認為它們從哪穿過去？磷脂分子左右擺動產生縫隙小分子可以直接通過小分子物質細胞外細胞膜細胞內【思考】此過程需不需要能量？動力是什么？

自由擴散：物質通過簡單的

作用進出細胞。擴散高低不需要細胞額外提供能量動力來自于膜兩側的濃度差。（2）不需要載體蛋白；外細胞膜內特點：例小分子：氣體（CO2、O2）

、水、乙醇、尿素

脂溶性物質：甘油、脂肪酸、苯（3）不消耗能量。（1）從高濃度到低濃度

(多→少)順濃度梯度自由擴散運輸速率濃度差自由擴散細胞膜內外的濃度差思考：什么因素影響自由擴散的速度？自由擴散氧氣，二氧化碳氮氣，水苯，甘油，乙醇氨基酸，葡萄糖核苷酸氫離子，鈉離子鉀離子，鈣離子氯離子，鎂離子碳酸氫根3、葡萄糖不能通過無蛋白質的脂雙層，而人的紅細胞能吸收葡萄糖，為什么呢?載體蛋白細胞外細胞膜細胞內協助擴散：進出細胞的物質借助

的擴散。載體蛋白【思考】此過程耗能嗎？（具有特異性）高低高低協助擴散自由擴散不需要細胞額外提供能量例：血漿中的葡萄糖進入紅細胞外細胞膜內協助擴散特點：（2）需要載體蛋白；（3）不消耗能量。（1）從高濃度到低濃度（多→少）順濃度梯度運輸速率濃度差思考：什么因素影響協助擴散的速度？協助擴散①細胞膜內外濃度差②細胞膜上載體蛋白的種類和數量載體蛋白達到飽和自由擴散協助擴散

物質進出細胞時，順濃度梯度進行擴散，叫被動運輸?！纠?】物質出入細胞的方式中，自由擴散區(qū)別于協助擴散的是（）A．由高濃度向低濃度擴散B．需要載體蛋白C．由低濃度向高濃度擴散D．不需要載體蛋白D麗藻細胞液與池水的多種離子的濃度比離子細胞液濃度/池水濃度18050106510046251310-（H2PO4)K+Cl-Na+SO4

2-Mg

2+Ca

2+疑問：以何種方式吸收？原因：麗藻從池水中吸收離子現象：細胞內離子濃度遠高于池水假設：由被動運輸實現結果：細胞內離子濃度低于池水矛盾K+多少思考：

1、K+跨膜運輸的方向是怎樣的？

2、K+不能自由通過人工合成脂雙層的例子，說明K+跨膜運輸需要什么？

3、K+跨膜運輸需要細胞提供能量嗎？從低濃度到高濃度（少→多）細胞膜上的載體蛋白低高需要細胞提供能量(ATP)動力主動運輸：載體蛋白能量細胞外細胞膜細胞內（2）需要載體蛋白；（3）消耗能量（ATP）例：鈉、鉀等離子小腸上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸外細胞膜內能量特點：主動運輸（1）從低濃度到高濃度（少→多）逆濃度梯度②能量思考：什么因素影響主動運輸的速度？主要有氧呼吸①載體蛋白的種類和數量O2濃度、溫度等時間細胞內濃度（細胞外濃度）可以順也可以逆運輸速率載體飽和

無氧呼吸產生能量

O2濃度運輸速率自由擴散與協助擴散運輸速率O2濃度O2濃度主動運輸方式被動運輸主動運輸運輸方向能量載體舉例順濃度梯度(多→少)不需要需要水、氣體、酒精、甘油、苯等脂溶性物質葡萄糖進入紅細胞不需要（從磷脂分子的縫隙穿過）逆濃度梯度需要需要（ATP）離子，小腸上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸(少→多)自由擴散協助擴散主動運輸的意義：保證了活細胞能夠按照生命活動的需要，主動選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質。（擺脫濃度的限制）思考:你認為物質進出細胞的三種方式中，對細胞而言哪一種更為重要？為什么？主動運輸動物細胞在靜止時所需的能量約1/3就是用于離子的主動運輸。自由擴散協助擴散主動運輸被動運輸變式訓練1．下圖為物質出入細胞的3種方式示意圖，請據圖回答([

]內填序號)：(1)物質利用載體出入細胞的運輸方式是圖[

]________和[

]__________。①協助擴散

③主動運輸協助擴散自由擴散主動運輸(2)物質出入細胞需消耗能量的運輸方式是圖[

]____________。(3)物質從細胞膜低濃度一側運到高濃度一側的運輸方式是圖[

]__________。(4)物質從細胞膜高濃度一側運到低濃度一側的運輸方式是圖[

]和[

]。(5)①、②兩種運輸方式合稱為________。①②被動運輸

③主動運輸主動運輸

③吞噬細胞吞噬病原體變形蟲在吞噬草履蟲二、大分子物質進出細胞的方式：二、大分子物質進出細胞的方式：胞吞：(內吞)分泌蛋白的合成與分泌二、大分子物質進出細胞的方式：胞吞：(內吞)胞吐：(外排)胞吞、胞吐體現了細胞膜的性