第四章物质的输入输出课件.ppt

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1、第第4章章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出 具有半透膜具有半透膜 膜两侧溶液具有浓度差膜两侧溶液具有浓度差 多于多于 上升上升 细胞膜细胞膜 细胞质与外界溶液细胞质与外界溶液 浓度浓度 小小 全透性全透性 细胞质细胞质 原生质层原生质层 半透膜半透膜 大大 细胞液细胞液 质壁分离质壁分离 细胞质浓度细胞质浓度 细胞失水而皱缩细胞失水而皱缩外界溶液浓度外界溶液浓度=细胞质浓度细胞质浓度 细胞水分进出平衡，形态不变细胞水分进出平衡，形态不变外界溶液浓度外界溶液浓度 S2浓度时，由浓度时，由S2S1的水分子数多于由的水分子数多于由S1S2的水分子数，漏斗的水分子数，漏斗(S1)液面上升。液

2、面上升。当当S1浓度浓度S2浓度时，由浓度时，由S1S2的水分子数多于由的水分子数多于由S2S1的水分子数，漏斗的水分子数，漏斗(S1)液面下降。液面下降。烧烧杯内盛杯内盛淀粉溶液淀粉溶液漏斗内漏斗内盛碘液盛碘液结论结论变蓝变蓝不不变蓝变蓝碘能通碘能通过过半透膜，而淀粉不能半透膜，而淀粉不能不不变蓝变蓝变蓝变蓝淀粉能通淀粉能通过过半透膜，而碘不能半透膜，而碘不能变蓝变蓝变蓝变蓝淀粉和碘都能通淀粉和碘都能通过过半透膜半透膜不不变蓝变蓝不不变蓝变蓝淀粉和碘都不能通淀粉和碘都不能通过过半透膜半透膜【动植物细胞符合渗透系统动植物细胞符合渗透系统】动动物物细细胞胞植物植物细细胞胞半透膜半透膜细细胞膜胞膜

3、原生原生质层质层浓浓度差度差细细胞胞质质与外界溶液与外界溶液细细胞液与外界溶液胞液与外界溶液【渗透系统的应用渗透系统的应用比较不同溶液浓度的大小比较不同溶液浓度的大小】漏斗内漏斗内烧烧杯内杯内溶液溶液浓浓度度MN现现象与象与结论结论若漏斗内液面上升，若漏斗内液面上升，则则MN若漏斗内液面不若漏斗内液面不变变，则则MN若漏斗内液面下降，若漏斗内液面下降，则则MN【与渗透作用的相关例题】例例1 1：如图所示，把体积与质量浓度相同的葡萄糖与蔗糖溶：如图所示，把体积与质量浓度相同的葡萄糖与蔗糖溶液用半透膜液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开，隔开，

4、开始和一段时间后液面情况是开始和一段时间后液面情况是()A A甲高于乙甲高于乙B B乙高于甲乙高于甲C C甲先高于乙，乙后高于甲甲先高于乙，乙后高于甲D D乙先高于甲，甲后高于乙乙先高于甲，甲后高于乙解析：葡萄糖分子比蔗糖分子小，因此单位体积解析：葡萄糖分子比蔗糖分子小，因此单位体积的蔗糖溶液中水分子数多于单位体积葡萄糖溶液的蔗糖溶液中水分子数多于单位体积葡萄糖溶液中的水分子数，因此，开始由乙中的水分子数，因此，开始由乙甲的水分子数甲的水分子数多于甲多于甲乙的水分子数，甲液面升高。但随着葡乙的水分子数，甲液面升高。但随着葡萄糖分子通过半透膜由甲萄糖分子通过半透膜由甲乙，乙的溶液浓度大乙，乙的溶

5、液浓度大于甲，乙液面又升高。于甲，乙液面又升高。C例例2 2：一：一U U形管中装有两种不同的溶液形管中装有两种不同的溶液R R和和S S，并被一半透膜，并被一半透膜(X)(X)隔开。与隔开。与S S相比，相比，R R溶液浓度较低。图溶液浓度较低。图1 1中阴影的深浅即代中阴影的深浅即代表浓度高低。当表浓度高低。当U U形管内达到平衡时，溶液表面与浓度的关形管内达到平衡时，溶液表面与浓度的关系是系是(答题时参看图答题时参看图2)(2)()B图图2A右侧较高，两溶液浓度相等右侧较高，两溶液浓度相等 B右侧较高，且右侧浓度较高右侧较高，且右侧浓度较高C左侧较高，且右侧浓度较低左侧较高，且右侧浓度较

6、低 D两侧高度相等，浓度相等两侧高度相等，浓度相等解析：解析：由于由于R R浓度低于浓度低于S S，因此开始时水由，因此开始时水由RSRS扩散，扩散，使使S S液面升高。随扩散的进行，液面升高。随扩散的进行，R R的渗透压增大，的渗透压增大，S S的渗透压减小，液面差使的渗透压减小，液面差使S S侧相对于侧相对于R R侧又产生了一侧又产生了一个静水压，其中个静水压，其中S S侧的渗透压是使侧的渗透压是使R R侧水向侧水向S S渗透的渗透的动力，而动力，而R R侧的渗透压及侧的渗透压及S S侧产生的静水压则是阻止侧产生的静水压则是阻止水由水由RSRS扩散的阻力，当扩散的阻力，当S S渗渗R R渗

7、静水压时，两渗静水压时，两溶液达到渗透平衡，但此时，溶液达到渗透平衡，但此时，S S侧不仅液面高且浓侧不仅液面高且浓度也较高。度也较高。注：注：R侧溶液的渗透压是侧溶液的渗透压是R侧溶质分子对水分子的吸引力，方向侧溶质分子对水分子的吸引力，方向向左侧向左侧S侧溶液的渗透压是侧溶液的渗透压是S侧溶质分子对水分子的吸引力，方向向侧溶质分子对水分子的吸引力，方向向右侧右侧例例3 3：右图表示一中间隔以半透膜：右图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过只允许水分子通过)的水的水槽，两侧分别加入等质量分数的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。槽，两侧分别加入等质量分数的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等

8、质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶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前后A A、B B两侧液面的变化是两侧液面的变化是 ()A A加酶前加酶前A A侧上升，加酶后侧上升，加酶后B B侧上升并等于侧上升并等于A A侧高度侧高度B B加酶前加酶前A A侧上升，加酶后侧上升，加酶后B B侧上升并高于侧上升并高于A A侧高度侧高度C C加酶前后加酶前后A A、B B两侧液面不变两侧液面不变D D加酶前加酶前A A、B B两侧液面不变，加酶后两侧液面不变，加酶后B B侧上升并高侧上升并高于于A A侧高度侧高度B解析：水槽两侧分别加入等质量分解析：水槽两侧分别加入等质量分数的葡萄糖溶液和

9、麦芽糖溶液，单数的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液，单位体积溶液中葡萄糖分子数多，位体积溶液中葡萄糖分子数多，A A侧侧吸水，液面上升。在半透膜两侧加吸水，液面上升。在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，麦芽糖酶只入等质量的麦芽糖酶，麦芽糖酶只能专一性水解麦芽糖为葡萄糖，能专一性水解麦芽糖为葡萄糖，B B侧侧单位体积溶液中葡萄糖分子数多于单位体积溶液中葡萄糖分子数多于A A侧，侧，B B侧吸水多，液面上升，并高于侧吸水多，液面上升，并高于A A侧。侧。绿色染料绿色染料蓝色染料蓝色染料红色染料红色染料 10分钟后分钟后 X上升上升 Y下降下降 绿色染料绿色染料红、红、蓝色蓝色绿、绿、蓝色蓝色【小小结结：植物：

10、植物细细胞吸水方式胞吸水方式】渗透作用渗透作用：成熟的植物：成熟的植物细细胞胞吸吸胀胀作用：作用：干燥的种子、幼嫩的干燥的种子、幼嫩的植物植物细细胞（根尖分生区胞（根尖分生区细细胞）胞）4植物细胞的吸水和失水的实验探究植物细胞的吸水和失水的实验探究（质壁分离和质壁分离复原）（质壁分离和质壁分离复原）探究的一般过程探究的一般过程提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验进行实验进行实验分析结分析结果，得出结论果，得出结论表达和交流表达和交流进一步探究。进一步探究。实验原理实验原理成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能

11、够渗透失水和吸水液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水考点剖析考点剖析 当细胞液浓度外界溶液浓度时，失水，质壁分离；当细胞液浓度外界溶液浓度时，失水，质壁分离；当细胞液浓度外界溶液浓度时，吸水，质壁分离复原。当细胞液浓度外界溶液浓度时，吸水，质壁分离复原。注意注意分生区细胞和干种子细胞因无大液泡，不能发分生区细胞和干种子细胞因无大液泡，不能发生渗透作用，无质壁分离和复原现象。生渗透作用，无质壁分离和复原现象。植物细胞有细胞壁的存在，不管失水还是吸水，细胞植物细胞有细胞壁的存在，不管失水还是吸水，细胞体积变化不大。但动物细胞体积会发生明显变化。体积变化不大。但动物细胞体积会发生明显变化。材料材料新

12、鲜紫色洋葱鳞茎外表皮是进行此项实验的较理想材料。新鲜紫色洋葱鳞茎外表皮是进行此项实验的较理想材料。它既容易被剥离而制成临时装片，又很容易在显微镜下观它既容易被剥离而制成临时装片，又很容易在显微镜下观察察试剂试剂0.3 g/ml的蔗糖溶液和清水的蔗糖溶液和清水质壁分离的原因分析质壁分离的原因分析细胞壁伸缩性小，原生质层伸缩性大，当细胞不断失水时，细胞壁伸缩性小，原生质层伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来考点：考点：在在质质壁分离壁分离过过程中，液泡和原生程中，液泡和原生质质体的体体的体积积越来越来越小，液泡的越小，液泡的颜颜色逐色逐渐渐加

13、深加深用引流法使用引流法使细细胞完全浸没在蔗糖溶液中胞完全浸没在蔗糖溶液中随随质质壁分离的壁分离的进进行，行，细细胞失水能力逐胞失水能力逐渐渐减小，吸减小，吸水能力逐水能力逐渐渐增增强强在在细细胞壁和原生胞壁和原生质层质层之之间间充充满满的是外界蔗糖溶液的是外界蔗糖溶液该实验该实验是自身是自身对对照照实验实验，有两次，有两次对对照，第一次照，第一次对对照是自然状照是自然状态态和和质质壁分离状壁分离状态态，第二次，第二次对对照是复照是复员员后状后状态态与与质质壁分离状壁分离状态态在一定在一定浓浓度度(溶溶质质可透膜可透膜)的溶液中可的溶液中可发发生生质质壁分离后壁分离后自自动动复原。如甘油、尿素

14、、乙二醇、复原。如甘油、尿素、乙二醇、KNO3KNO3等。在高等。在高浓浓度度溶液（如溶液（如0.5 g/mL的蔗糖溶液）的蔗糖溶液）中可中可发发生生质质壁分离壁分离现现象，象，但不会但不会发发生生质质壁分离复原壁分离复原现现象。象。右图中的细胞状态不能确定是处于何种状态右图中的细胞状态不能确定是处于何种状态实验材料的选择：实验材料的选择：不选动物细胞：因为无细胞壁，不能发生质壁分离不选动物细胞：因为无细胞壁，不能发生质壁分离不选择细菌细胞：能发生质壁分离，但是现象不明显不选择细菌细胞：能发生质壁分离，但是现象不明显（二）物质跨膜运输的其他例子（二）物质跨膜运输的其他例子1.水分的运输：顺着浓

15、度梯度水分的运输：顺着浓度梯度2植物对矿质离子的选择性吸收植物对矿质离子的选择性吸收不同植物（如：水稻、番茄）对同一种离子的吸收具有选不同植物（如：水稻、番茄）对同一种离子的吸收具有选择性同种植物对不同离子的吸收能力不同择性同种植物对不同离子的吸收能力不同内因内因:外因外因:遗传因素（不同生物的遗传因素（不同生物的DNA不同，决定载体的种类不同，决定载体的种类和数量不同）和数量不同）影响呼吸作用的因素（温度影响酶的活性，土壤影响呼吸作用的因素（温度影响酶的活性，土壤中含氧量影响呼吸作用产生中含氧量影响呼吸作用产生ATP）【知识拓展知识拓展】植物对水分和无机盐的吸收是两个相植物对水分和无机盐的吸

16、收是两个相对独立的过程对独立的过程 区别区别比比较项较项目目水分的吸收和运水分的吸收和运输输离子的吸收离子的吸收过过程程主要通主要通过过渗透作用渗透作用通通过过主主动动运运输输动动力力浓浓度差，蒸度差，蒸腾腾作用作用的拉力的拉力呼吸作用呼吸作用产产生的生的ATP影响因素影响因素细细胞液与外界溶液胞液与外界溶液的的浓浓度差、度差、蒸蒸腾腾作用的作用的强强度度土壤含氧量、土壤土壤含氧量、土壤温度温度细细胞膜上胞膜上载载体的种体的种类类和数量和数量选择选择性性无无有有 联系联系矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。吸收矿质元素离子的多少可

17、以调节细胞液的浓度，影响吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。对水分的吸收。矿质元素离子被吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用矿质元素离子被吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质元素离子的运输。在促进水分运输的同时也促进矿质元素离子的运输。（三）生物膜的功能特点（三）生物膜的功能特点细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，这种膜的特点是细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，这种膜的特点是水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。的离子、小分子和大分子则不能通过。

18、生物膜的选择透过性是活细胞的一个重要特征。生物膜的选择透过性是活细胞的一个重要特征。（四）细胞吸水和失水的应用（四）细胞吸水和失水的应用1适时适量的灌溉适时适量的灌溉2盐碱地，植物易失水导致死亡盐碱地，植物易失水导致死亡3一次施肥过多，导致一次施肥过多，导致“烧苗烧苗”现象现象4移栽白菜的时候，要去掉一些大叶片，降低蒸腾作用移栽白菜的时候，要去掉一些大叶片，降低蒸腾作用5糖渍、盐渍食品不易变质糖渍、盐渍食品不易变质（五）生物膜的流动镶嵌模型（五）生物膜的流动镶嵌模型1对生物膜的探索历程对生物膜的探索历程19世纪末，欧文顿的植物细胞通透性实验世纪末，欧文顿的植物细胞通透性实验-膜是膜是由脂质组成

19、的（相似相容原理）由脂质组成的（相似相容原理）20世纪末，从红细胞中分离出细胞膜世纪末，从红细胞中分离出细胞膜-膜的成分是膜的成分是脂质和蛋白质脂质和蛋白质1925年，荷兰科学家从红细胞提取出脂质，在空气年，荷兰科学家从红细胞提取出脂质，在空气水界面水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积为红细胞表面积的上铺展成单分子层，测得单分子层的面积为红细胞表面积的2倍倍-细胞膜中脂质分子排列为连续的两层细胞膜中脂质分子排列为连续的两层1959年，罗伯特森通过电镜观察，提出了静态结构模型年，罗伯特森通过电镜观察，提出了静态结构模型-生物膜都是由蛋白质（暗）、脂质（亮）、蛋白质（暗）生物膜都是由蛋白质（

20、暗）、脂质（亮）、蛋白质（暗）三层结构构成三层结构构成1970年，科学家对膜蛋白进行荧光标记后使膜融合年，科学家对膜蛋白进行荧光标记后使膜融合-细细胞膜具有流动性胞膜具有流动性1972年，桑格和尼克森提出了流动镶嵌模型年，桑格和尼克森提出了流动镶嵌模型【考点考点】提取细胞中的脂质，在空气提取细胞中的脂质，在空气水界面上铺展成水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积为红细胞表面积的单分子层，测得单分子层的面积为红细胞表面积的2倍，倍，说明这些脂质只来自于细胞膜，该细胞内部没有别的膜说明这些脂质只来自于细胞膜，该细胞内部没有别的膜成分，比如是哺乳动物成熟的红细胞、细菌细胞膜成分，比如是哺乳动物成

21、熟的红细胞、细菌细胞膜2流动镶嵌模型的内容流动镶嵌模型的内容 结构：结构：磷脂双分子层构成了膜的基本支架，磷脂分子具有流动性。磷脂双分子层构成了膜的基本支架，磷脂分子具有流动性。蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层，大多数蛋入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层，大多数蛋白质分子可以运动。白质分子可以运动。糖被糖被-糖蛋白，在细胞膜的外表面，具有保护、润滑和识糖蛋白，在细胞膜的外表面，具有保护、润滑和识别作用。别作用。注注 细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇细胞膜中的脂质

22、除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇 生物膜结构的特点：生物膜结构的特点：镶嵌性、流动性、不对称性（脂质和蛋白质分子并不镶嵌性、流动性、不对称性（脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布）是均匀分布的，而是呈不对称性分布）生物膜的特征生物膜的特征 结构特点：具有一定的流动性结构特点：具有一定的流动性影响因素：影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，随外界主要受温度影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度高出一定范围，则温度升高，膜的流动性增强，但温度高出一定范围，则导致膜的破坏。导致膜的破坏。实例：实例：质壁分离和复原实验；变形虫捕食和运动时伪足的形成；质壁分离和复

23、原实验；变形虫捕食和运动时伪足的形成；白细胞吞噬细菌；白细胞吞噬细菌；胞吞与胞吐；受精时细胞的融合过程；动物细胞分裂时胞吞与胞吐；受精时细胞的融合过程；动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；细胞膜的缢裂过程；细胞杂交时的细胞融合细胞杂交时的细胞融合(如人鼠细胞融合如人鼠细胞融合)。功能特性：选择透过性功能特性：选择透过性表现：植物根对矿质元素的选择性吸收、神经细胞对表现：植物根对矿质元素的选择性吸收、神经细胞对K的的吸收和对吸收和对Na的排出、肾小管的重吸收和分泌、小肠的吸的排出、肾小管的重吸收和分泌、小肠的吸收等收等3生物膜的应用生物膜的应用 工业上：海水淡化、处理污水（阻止有毒重金属）工业上：海

24、水淡化、处理污水（阻止有毒重金属）医学上：透析性人工肾医学上：透析性人工肾人工肾能部分替代真正的肾脏起作用。患者的血液在中空纤维中人工肾能部分替代真正的肾脏起作用。患者的血液在中空纤维中向一侧流动，一种称为透析液的水溶液在中空纤维外向相反方向向一侧流动，一种称为透析液的水溶液在中空纤维外向相反方向流动流动(如下图如下图)。血液中的小分子废物通过血液透析膜。血液中的小分子废物通过血液透析膜(中空纤维壁中空纤维壁)进人到透析液中。血液从患者臂部或腿部的血管通路流人人工肾，进人到透析液中。血液从患者臂部或腿部的血管通路流人人工肾，经过人工肾得到净化后，又流回静脉。下列说法不正确的是经过人工肾得到净化

25、后，又流回静脉。下列说法不正确的是()A为了防止蛋白质类等有用物质随为了防止蛋白质类等有用物质随着废物离开血液，透析液中的蛋白质着废物离开血液，透析液中的蛋白质类等有用物质应与血液中的基本相同类等有用物质应与血液中的基本相同B为了防止某些盐类等有用的物质随着废物离开血液，透析液中为了防止某些盐类等有用的物质随着废物离开血液，透析液中的酸碱度和渗透压应与血液基本相同的酸碱度和渗透压应与血液基本相同C患者的血液要流经人工肾许多次之后，才能除去大部分的小分患者的血液要流经人工肾许多次之后，才能除去大部分的小分子废物子废物D由于血液与透析液中物质存在浓度差，患者的血液流经人工肾由于血液与透析液中物质存

26、在浓度差，患者的血液流经人工肾之后，大部分的小分子废物被除去之后，大部分的小分子废物被除去 A（六）物质跨膜运输方式（六）物质跨膜运输方式(3)温度温度v5探究物质跨膜运输的方式探究物质跨膜运输的方式v(1)探究是主动运输还是被动运输探究是主动运输还是被动运输方式方式胞吞胞吞胞吐胞吐图图例例运运输输方向方向胞外胞外胞内胞内胞内胞内胞外胞外特点特点不需要不需要载载体、消耗能量体、消耗能量举举例例吞噬吞噬细细胞吞胞吞噬抗原噬抗原胰胰岛岛素、消化素、消化酶酶、抗体的分泌抗体的分泌影响因素影响因素细细胞膜流胞膜流动动性、能量等性、能量等重点关注重点关注同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能同一种物质进

27、出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，小肠不同，如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，小肠细胞吸收葡萄糖则是主动运输。细胞吸收葡萄糖则是主动运输。RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是胞吞、胞吐。通过核孔，而不是胞吞、胞吐。Na、K等无机盐离子一般以主动运输进等无机盐离子一般以主动运输进出细胞，但也可以通过出细胞，但也可以通过协助扩散或离子通道协助扩散或离子通道进进出细胞。出细胞。影响因影响因素素图图解解图图形分析形分析氧分氧分压压A点点时时，无氧呼吸，无氧呼吸为为离子吸离子吸收提供能量收提供能量AB段表示在一段表示在一定范围

28、内，随氧气增多，有定范围内，随氧气增多，有氧呼吸加强，主动运输吸收氧呼吸加强，主动运输吸收离子速率加快离子速率加快BC段限制离段限制离子吸收速率的因素主要是载子吸收速率的因素主要是载体蛋白的数量体蛋白的数量影响因影响因素素图图解解图图形分析形分析温度或温度或pH温度或温度或pH主要通主要通过过影响与影响与细细胞呼吸有关的胞呼吸有关的酶酶的活性，影的活性，影响离子的吸收速率响离子的吸收速率离子离子浓浓度度AB段，段，载载体蛋白未体蛋白未饱饱和，和，随离子随离子浓浓度增大，离子吸收度增大，离子吸收速率加快速率加快BC段，载体蛋白段，载体蛋白已饱和，限制因素主要是载已饱和，限制因素主要是载体蛋白的数量体蛋白的数量CD段，离子段，离子浓度过高，细胞渗透失水，浓度过高，细胞渗透失水，影响了细胞的正常代谢活动，影响了细胞的正常代谢活动，离子吸收速率下降离子吸收速率下降