齐鲁医学细胞的物质输入和输出.pptx

第7讲细胞的物质输入和输出第二单元 细胞的基本结构和物质的运输考纲要求1.物质出入细胞的方式()。2.实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性；(2)观察植物细胞的质壁分离和复原。1 1、渗透作用概念、渗透作用概念 ：透过透过 从从 浓度溶液浓度溶液向向 浓度溶液的扩散，称为渗透作用。浓度溶液的扩散，称为渗透作用。水分子（或其他溶剂分子）水分子（或其他溶剂分子）半透膜半透膜低低高高考点一、细胞失水和吸水的方式考点一、细胞失水和吸水的方式：渗透作用渗透作用2.必备条件必备条件（1）具有半透膜；）具有半透膜；（2）半透膜两侧的溶液之间具有浓度差。半透膜两侧的溶液之间具有浓度差。32021/7/27 星期二渗透作用渗透作用扩散作用扩散作用区区别别概念概念水分子（或其他溶水分子（或其他溶剂分子通过半透膜剂分子通过半透膜的扩散的扩散物质从相对含量多的物质从相对含量多的地方到相对含量少的地方到相对含量少的地方的自由运动地方的自由运动物质物质水等溶剂分子水等溶剂分子溶剂、溶质分子及气溶剂、溶质分子及气体分子体分子是否是否穿膜穿膜需穿过半透膜需穿过半透膜与半透膜无关与半透膜无关方向方向低浓度溶液低浓度溶液高浓度高浓度溶液溶液分子密度高分子密度高分子密度分子密度低低联系联系渗透作用是扩散作用的一种特殊方式渗透作用是扩散作用的一种特殊方式42021/7/27 星期二提醒(1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%的蔗糖溶液的物质的量浓度小。(2)水分子的移动方向是双向，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。(3)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。52021/7/27 星期二观察动物细胞的吸水和失水观察动物细胞的吸水和失水失水失水 皱缩皱缩外界浓度外界浓度细胞质浓度细胞质浓度水分进出处动态平衡水分进出处动态平衡外界浓度外界浓度细胞质浓度细胞质浓度=外界浓度外界浓度细胞质浓度细胞质浓度吸水吸水 膨胀膨胀动物细胞的什么结构相当于半透膜？动物细胞的什么结构相当于半透膜？细胞膜细胞膜动物细胞的膜两侧溶液是什么？动物细胞的膜两侧溶液是什么？细胞质与外界溶液细胞质与外界溶液（人：细胞内液与细胞外液）（人：细胞内液与细胞外液）动物细胞什么条件下失水，什么条件下吸水？动物细胞什么条件下失水，什么条件下吸水？动物细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？动物细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？细胞内外浓度差细胞内外浓度差（摩尔浓度差）（摩尔浓度差）62021/7/27 星期二成熟的植物细胞就是一个渗透系统成熟的植物细胞就是一个渗透系统内内溶溶液液外外界界溶溶液液半半透透膜膜原原生生质质层层细胞膜细胞膜液泡膜液泡膜细胞质细胞质细细胞胞液液细细胞胞壁壁（全透性）（全透性）所以：原生质层相当于半透膜所以：原生质层相当于半透膜P3472021/7/27 星期二结论结论2 2）动物细胞吸水还是失水取决于）动物细胞吸水还是失水取决于外界溶液浓外界溶液浓度与细胞质浓度的差值度与细胞质浓度的差值外界溶液浓度细胞质浓度外界溶液浓度细胞质浓度 细胞失水细胞失水外界溶液浓度细胞质浓度外界溶液浓度细胞质浓度 细胞吸水细胞吸水1 1）动植物细胞是一个渗透系统）动植物细胞是一个渗透系统动物细胞动物细胞成熟植物细胞成熟植物细胞半透膜半透膜浓度差浓度差细胞膜细胞膜原生质层原生质层细胞质与外界溶液细胞质与外界溶液细胞液与外界溶液细胞液与外界溶液82021/7/27 星期二概念辨析概念辨析半透膜半透膜择透过性膜择透过性膜概念概念允许一部分物质允许一部分物质通过，不允许另通过，不允许另一部分物质通过一部分物质通过的多孔性膜的多孔性膜根据生命活动的根据生命活动的需要，决定物质需要，决定物质分子是否通过的分子是否通过的生物膜生物膜特点特点 允许小分子物允许小分子物质通过质通过 不具生物活性不具生物活性 具择透过性具择透过性 具生物活性具生物活性物质透过的原理物质透过的原理 半透膜上孔径大半透膜上孔径大小控制物质出入小控制物质出入生物膜上运载不生物膜上运载不同物质的载体同物质的载体92021/7/27 星期二易错警示易错警示关于渗透系统中的关于渗透系统中的3个个“比较比较”(1)渗透平衡与溶液浓度的内涵渗透平衡与溶液浓度的内涵发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态，既不可看作没有水分子移发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。动也不可看作两侧溶液浓度相等。溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。(2)半透膜与选择透过性膜的比较半透膜与选择透过性膜的比较区别：区别：半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子物质通过。共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子物质通过。(3)原生质层与原生质体的比较原生质层与原生质体的比较原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层膜原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。胞中。原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。膜、细胞质、细胞核三部分。102021/7/27 星期二 1.如图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后M、N两侧液面的变化是答案解析A.加酶前M侧液面上升，加酶后N侧液面上升并高于M侧液面B.加酶前M侧液面上升，加酶后N侧液面上升并等于M侧液面C.加酶前后M、N两侧液面不变D.加酶前M、N两侧液面不变，加酶后N侧液面上升并高于M侧液面命题点一渗透作用现象的分析命题点一渗透作用现象的分析4.(2016赣州模拟)某同学进行如下图所示的实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。命题点二与渗透作用有关的实验探究命题点二与渗透作用有关的实验探究增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。(1)请设计出继续实验的简要步骤：_；_。向a、b两管中分别加入等量蔗糖酶溶液，观察a、b两管内液面的变化吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，5065 水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀答案(2)预测实验现象并做出结论：_。如果a、b两管液面高度差缩小，且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大，且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜答案1.验证渗透作用发生条件的方法验证渗透作用发生条件的方法(1)具有半透膜归纳整合归纳整合(2)半透膜两侧溶液具有浓度差2.探究物质能否通过半透膜的方法探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例以碘和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液 漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜 6.(2016成都模拟)五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲戊五种不同浓度的蔗糖溶液中，数小时后，取出称重，重量变化如图所示。以下关于该实验结果的说法不正确的是A.与马铃薯幼根细胞液等渗的溶液是甲溶液B.马铃薯比物种A更耐旱C.物种A幼根的细胞在甲浓度溶液中一定会发生明显的质壁分离D.在这五种蔗糖溶液中，浓度最大的是乙溶液答案解析命题点三细胞吸水与失水的分析命题点三细胞吸水与失水的分析方法技巧方法技巧(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断。当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，处于动态平衡。(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定。若重量增加或长度变长，则吸水；反之则失水。细胞吸水、失水的判断方法细胞吸水、失水的判断方法考点二物质进出细胞的方式 各种物质出入细胞方式的比较物质出入细胞的方式被动运输图例202021/7/27 星期二212021/7/27 星期二提醒(1)从高浓度向低浓度方向运输的方式并非只有被动运输，主动运输也可以从高浓度向低浓度运输，如餐后小肠上皮细胞吸收葡萄糖是由高浓度向低浓度运输。(2)从低浓度向高浓度方向运输一定是主动运输。因为逆浓度梯度运输需要消耗能量。(3)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。(4)Na、K等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞，但也可通过协助扩散方式进出细胞。(5)胞吞、胞吐不属于跨膜运输方式，所以物质以这两种方式进出细胞时穿过生物膜的层数为0。(6)RNA和蛋白质等大分子进出细胞核通过的结构是核孔。222021/7/27 星期二由于自由扩散不需要载体蛋白和能量，所以物质运输速率与物质浓度成正比。由于协助扩散和主动运输需要载体蛋白，所以当所有的载体蛋白都被利用了之后，物质的运输速率将达到最大(P点)，此时限制物质运输速率的因素主要是载体蛋白的数量。由于主动运输可以逆浓度梯度运输物质，所以当细胞内浓度大于细胞外浓度时，物质仍可以被吸收进入细胞。2.影响细胞物质运输的因素(1)物质浓度的影响图图277232021/7/27 星期二由于自由扩散和协助扩散的动力来自物质的浓度差造成的势能，不需要细胞产生的ATP，所以O2浓度不影响它们的运输速率。由于主动运输需要消耗 ATP，而ATP主要来自有氧呼吸，所以O2浓度可以影响主动运输的运输速率。(2)O2浓度的影响图图278242021/7/27 星期二(3)温度图图279252021/7/27 星期二命题点一物质跨膜运输方式的判断命题点一物质跨膜运输方式的判断4依据模式图确认物质出入细胞的方式及影响因素。(1)填写以下有关物质运输方式及结构的名称：图_；图_；图_；a_；图_。262021/7/27 星期二(2)写出图图中影响物质跨膜运输的因素：A图中仅受“浓度差”制约的为图_。B加入蛋白酶抑制剂处理，会受影响的是图_。C加入呼吸酶抑制剂处理，会受影响的是图_。(3)甘油分子跨膜运输遵循图_所示模式，红细胞吸收葡萄糖与图_所示模式一致，多数离子跨膜运输方式应为图_所示模式。(4)神经递质的释放应符合图_所示模式，该模式_(填“需要”或“不需要”)消耗能量，其运输机制与膜的_有关。答案(1)自由扩散协助扩散主动运输载体蛋白胞吞、胞吐(2)A.BC(3)(4)需要流动性272021/7/27 星期二易错警示易错警示有关物质出入细胞的有关物质出入细胞的8个个“不要漏掉不要漏掉”(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散。需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散。(2)消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐。消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐。(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散，从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散，有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输。有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输。(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外不要漏掉浓度影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外不要漏掉浓度差。差。(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所的合成场所核糖体。核糖体。(6)运输速率与运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。助扩散。(7)胞吞胞吞(吐吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为的大分子物质穿过细胞膜的层数为0，因为该过程是，因为该过程是通过膜的融合将物质转入或转出细胞的。通过膜的融合将物质转入或转出细胞的。(8)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。是通过胞吞、胞吐。282021/7/27 星期二疑难精讲疑难精讲 “三看法三看法”快速判定物质出入细胞的方式快速判定物质出入细胞的方式 5.用呼吸抑制剂处理人体红细胞，下列物质吸收量显著减少的一组是答案解析命题点二影响物质跨膜运输的因素及方式的探究命题点二影响物质跨膜运输的因素及方式的探究6.柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收无机盐是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明。(1)实验步骤：取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2、K的溶液中。甲组给予正常的呼吸条件，乙组_。_。命题点二影响物质跨膜运输的因素及方式的探究命题点二影响物质跨膜运输的因素及方式的探究完全抑制细胞呼吸一段时间后测定两组植株根系对Ca2、K的吸收速率答案(2)实验结论：若两组植株对Ca2、K的吸收速率相同，说明_；_ 。答案柽柳从土壤中吸收无机盐是被动运输若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐是主动运输规律方法规律方法探究物质跨膜运输方式的实验设计探究物质跨膜运输方式的实验设计(1)探究是主动运输还是被动运输(2)探究是自由扩散还是协助扩散考点三实验：观察植物细胞的质壁分离和复原1实验原理2实验步骤(1)成熟的植物细胞构成渗透系统，可发生渗透作用。(2)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。352021/7/27 星期二2.实验实验步骤步骤紧贴细胞壁质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液清水变深变浅逐渐变大逐渐变小3.现象与结论现象与结论4.实验分析(1)用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料的原因：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。(2)发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层与细胞壁之间的物质分析：因为细胞壁是全透性的，所以洋葱鳞片叶外表皮细胞原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。382021/7/27 星期二(3)本实验存在两组对照实验392021/7/27 星期二(4)引发质壁分离的两种原因402021/7/27 星期二(5)在一定浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离后，在清水中却不能观察到质壁分离复原的原因：细胞失水过多或失水时间过长导致细胞死亡。(6)在一定浓度的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象，原因是溶质可透过细胞膜被细胞所吸收。(7)本实验是教材中涉及“显微观察”实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察(不曾换“高倍镜”)的实验。412021/7/27 星期二5.植物细胞质壁分离及复原的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否是活细胞(2)测定细胞液浓度范围422021/7/27 星期二(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)432021/7/27 星期二问题探究问题探究(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？不一定。但紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，更有利于观察。提示(2)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。提示吸水：细胞液浓度吸水：细胞液浓度 外界溶液浓度外界溶液浓度失水：细胞液浓度失水：细胞液浓度 外界溶液浓度外界溶液浓度验证：植物细胞质壁分离和复原实验验证：植物细胞质壁分离和复原实验质壁分离及复原过程中细胞吸水能力随时间变化曲线：质壁分离及复原过程中细胞吸水能力随时间变化曲线：条件：条件：活细胞、细胞壁、中央液泡（具有颜色）、浓度差活细胞、细胞壁、中央液泡（具有颜色）、浓度差内因：原生质层的伸缩性内因：原生质层的伸缩性大于大于细胞壁的伸缩性细胞壁的伸缩性外因：细胞液与外界溶液存在浓度差，细胞发生了失水和吸水，从而外因：细胞液与外界溶液存在浓度差，细胞发生了失水和吸水，从而导致质壁分离或复原导致质壁分离或复原吸吸水水能能力力质壁分离及复原的整个过程质壁分离及复原的整个过程应用：验证细胞的死活、测不同植物细胞的细胞液浓度、伸缩性等应用：验证细胞的死活、测不同植物细胞的细胞液浓度、伸缩性等原因原因植物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水452021/7/27 星期二讨论：讨论：1、如果将蔗糖溶液换成、如果将蔗糖溶液换成5g/mol会发生什么会发生什么变化？变化？2、如果将蔗糖溶液换成、如果将蔗糖溶液换成KNO3、尿素、葡萄、尿素、葡萄糖或糖或NaCl又会发生什么现象？又会发生什么现象？3、盐渍的肉为什么不易变质？、盐渍的肉为什么不易变质？4、糖醋蒜中糖如何进入细胞内？、糖醋蒜中糖如何进入细胞内？462021/7/27 星期二在判断细胞是否发生质壁分离及复原时规律在判断细胞是否发生质壁分离及复原时规律1.1.从细胞角度分析：从细胞角度分析：具有具有中央大液泡的成熟植物细胞中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分才可发生质壁分离现象。离现象。死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质不发生质壁分离现象。壁分离现象。2.2.从溶液角度分析从溶液角度分析:在在溶质可穿膜溶质可穿膜的溶液中细胞会发生质壁分离后自的溶液中细胞会发生质壁分离后自动复原现象。动复原现象。在在溶质不能穿膜溶质不能穿膜的溶液中细胞只会发生质壁分离的溶液中细胞只会发生质壁分离现象，不能自动复原。现象，不能自动复原。在在高浓度溶液高浓度溶液中细胞可发生质壁分离现象，但会中细胞可发生质壁分离现象，但会因过度失水而死亡不再复原。因过度失水而死亡不再复原。472021/7/27 星期二物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例水稻培养液中里的水稻培养液中里的CaCa2+2+和和MgMg2+2+浓度为什么会增高？浓度为什么会增高？不同作物对无机盐的吸收不同作物对无机盐的吸收有差异吗？有差异吗？三、生物膜选择透过性分析三、生物膜选择透过性分析 同一植物吸收不同离子与不同同一植物吸收不同离子与不同植物吸收同种离子是有差异的，植物吸收同种离子是有差异的，说明说明植物细胞膜对无机盐离子植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性的吸收具有选择性。结构基础：结构基础：细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同482021/7/27 星期二答案(1)原生质层24(2)外界溶液浓度高于细胞液浓度原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性(3)细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度(4)C0.5 mol/L的尿素尿素蔗糖解析(1)质壁分离是指原生质层与细胞壁分离的现象，图甲中2表示细胞膜，4表示液泡膜。(2)植物细胞发生质壁分离的外界条件是外界溶液浓度高于细胞液浓度，内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。(3)图乙是某一时刻的状态，有三种情况：可能是正在发生质壁分离，也可能是正在发生质壁分离复原，还可能是水分子进出处于动态平衡状态。(4)图丙的三条曲线，A表示在蒸馏水中细胞吸水膨胀，B表示处于0.5 mol/L的尿素溶液中，细胞发生质壁分离后由于尿素能被细胞吸收而发生自动复原，C表示在蔗糖溶液中细胞发生质壁分离但因不能吸收蔗糖分子，因此不能发生自动复原。492021/7/27 星期二1.渗透作用的发生必须依赖的条件是：半透膜和膜两侧的浓度差半透膜和膜两侧的浓度差。2.原生质层的组成是：细胞膜和液泡膜以及两膜之间的细胞质细胞膜和液泡膜以及两膜之间的细胞质。3.成熟植物细胞发生质壁分离的原因是：外外界界溶溶液液的的浓浓度度大大于于细细胞胞液液浓浓度度，且原生质层比细胞壁伸缩性大且原生质层比细胞壁伸缩性大。4.自由扩散与协助扩散的共同点是：物质顺浓度梯度扩散物质顺浓度梯度扩散。5.主动运输的特点是：需载体、需能量，一般逆浓度需载体、需能量，一般逆浓度。6.胞吞和胞吐的共同点是：运运输输的的都都是是大大分分子子、都都需需能能量量、都都依依赖赖于于膜膜泡泡运输运输。必必背答背答题语句句