第4章--细胞的物质输入和输出.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第4章 细胞的物质输入和输出,第1节 物质跨膜运输的实例,第3节 物质跨膜运输的方式,2、渗透作用发生的条件,（,渗透系统,）,必须,同时具备,以下两个条件：,（1）有一个起分隔作用的半透膜,（2）被半透膜隔开的,双方均为,液态,且有浓度差,一、渗透作用,1、概念：,指水分子（或者其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。,下列现象是不是渗透作用？,蔗糖分子通过细胞壁,干大豆种子泡在清水中逐渐胀大,暑天新鲜蔬菜在空气中萎蔫,3、渗透作用与扩散的区别：,（1）渗透作用一定是扩散，但扩散不一定是渗透。,（2）渗透作用要跨膜，扩散可以不跨膜。,发生渗透作用的是溶剂分子，扩散可以是气体分子。,扩散：,指物质的分子从分布,密集,区域向分布,稀疏,的区域运动的过程。,4、渗透作用的实质：,（1）从微观水平上分析：水分子可以通过半透膜，双向扩散。,（2）从宏观水平上分析：水从低浓度的溶液流向 高浓度的溶液，直到达到 动态平衡。,渗透作用过程中,水流是双向,的，由于,单位时间内,进出细胞的水分子的数目不等，从而使细胞表现为吸水和失水。位于等渗溶液中的细胞其实是处于,动态平衡状态,。,渗透系统适用于比较,溶质不能透过半透膜,的溶液浓度的大小。,5、确定溶剂的渗透方向的方法：,（1）若半透膜两侧是同种溶液，根据质量分数或物质的量浓度都可以判定。,（2）若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子的多少。,如半透膜两侧为10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液，两者的质量浓度相同，但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小，故水由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。,3.原生质层、原生质体、原生质的区别,原生质层：,是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植物细胞中,。,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，,包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，,常用作植物细胞融合的材料,。,原生质：,从功能上看是细胞内的全部生命物质，,包括细胞膜、细胞质、细胞核，,细胞壁除外,。,动物细胞就是一团原生质。,质壁分离,中：,“质”=原生质层 “壁”=细胞壁,质壁分离复原前提：,细胞是活的。,若有细胞壁的存在，不管失水还是吸水，细胞体积变化不大,。,分离时，原生质层的外界面是细胞膜,质壁分离后，在原生质层和细胞壁之间充斥的液体为外界溶液。,质壁分离越明显，表明吸水能力越强,。,能够使植物细胞发生质壁分离后自动复原的试剂：,乙二醇、甘油、尿素、KNO,3,等溶液,质量分数为50%的蔗糖溶液，质量分数为15%的盐酸都能杀死细胞。,质壁分离在生活中的应用：,1.腌制食品 2.施肥不可过多,3.生理盐水 4.消毒,消毒：,使用较为温和的方法（酒精、紫外线）来杀死部分对人体有害的微生物。,使用较为强烈的理化因素杀死物体内外的所有微生物（包括芽孢和孢子）。,灭菌：,4.质壁分离实验的拓展应用及方法,（1）判断细胞的死活,（2）测定细胞液浓度范围,待测细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞,液浓度,介于,的,浓度之间,。,活细胞,死细胞,未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液,50%的细胞刚刚发生质壁分离时的溶液浓度就是等渗溶液的浓度。,在实际操作中，我们不可能用一个细胞去做这个实验，而是撕取一块组织，各个细胞不可能同时分离，这样就把有50%以上的细胞发生分离作为一个标准。3）比较不同植物细胞的细胞液浓度大小,不同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判断细胞液浓度大小,(,时间越短，细胞液浓度,)。,越小,（4）,比较一系列溶液的浓度的大小,同,一植物的相同成熟细胞未知浓度的溶液,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,),（5）,鉴别不同种类的溶液,(如KNO,3,和蔗糖溶液),相同成熟植物细胞不同种类溶液,蔗糖,KNO,3,溶液,越大,初始浓度,0 Mg,2,Ca,2+,Si,4+,离子,培养液中的离子浓度,水稻,番茄,三、物质跨膜运输的其他实例,在植株培养过程中，若水分和其他物质吸收相对较多，而某些离子吸收量相对较少，则会导致培养液中该离子浓度高于初始浓度。,甘蔗对磷的吸收白天比晚上稍微多一点，但白天吸收的水比晚上大约多10倍,结论：,1.,根对水和矿质元素的吸收量不同，是两个相对独立的过程。,2.,吸收的部位相同。,四、自由扩散、协助扩散和主动运输的比较,物质出入细胞的方式,被动运输,主动运输,自由扩散,协助扩散,运输方向,要否载体,要否能量,举例,高浓度 低浓度,顺浓度梯度,高浓度 低浓度,顺浓度梯度,一般为低浓度高浓度,逆浓度梯度,不需要,需要,需要,不消耗能量,不消耗能量,消耗能量,O,2,、CO,2,、H,2,O、甘油、乙醇、苯等,红细胞吸收葡萄糖,小肠细胞吸收葡萄糖、氨基酸和无机盐等,图例,表示曲线(一定浓度范围内),影响 因素,细胞膜内外的浓度差,1.细胞膜内外的浓度差,2.细胞膜上载体的种类和数量,细胞膜上载体的种类和数量及能量的多少,该曲线图表示：,在一定浓度范围内，某物质运输速度，随细胞外浓度增加（浓度差增大）而增大。,所以该曲线表示的跨膜方式肯定是顺浓度梯度的。,当细胞外浓度增加到一定量时，运输速度不再增加。是由于：,细胞膜上载体数量有限,所以上边的曲线图可表示：,协助扩散或主动运输,该曲线图表示：,虚线以下，细胞外浓度大于细胞内浓度。,虚线以上，细胞内浓度大于细胞外浓度。,但在一定范围内，无论浓度如何变化，该物质都往同一方向运输。,所以该曲线图只能表示：,主动运输,1.自由扩散和协助扩散统称为被动运输。,在低浓度时，物质通过细胞膜的速度，协助扩散要比自由扩散快得多，这是由于细胞膜上有载体蛋白的协助。,2.主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，保证了活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的物质，排出代谢所产生的废物和对细胞有害的物质，是一种对生命活动来说,最重要的物质运输方式,。,3.低温影响物质的主动运输。主动运输需要能量，而低温会影响酶的活性，使细胞代谢速率下降，产生的能量减少；,同时低温还会影响组成细胞膜的载体蛋白的运动速率。,4.载体是镶嵌在生物膜上的一些特殊的蛋白质，它具有特异行，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载体的种类和数量也不同。,5.载体具有饱和现象，当细胞膜上的某物质的载体达到饱和时，细胞吸收该物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。,6.自由扩散、协助扩散和主动运输是小分子和离子的运输方式，不包括大分子。,跨膜运输都能体现选择性,7.胞吞胞吐是大分子物质（多糖、蛋白质和核酸等）进出细胞的方式，结构基础细胞膜具有一定的流动性。,胞吞胞吐是通过膜融合实现转移的，被运输的物质不直接穿过生物膜。,不是跨膜运输，但需要消耗能量。,五、探究性实验：植物细胞的吸水和失水,1.实验原理：,成熟的植物细胞与外界溶液接触时，会通过原生质层与外界溶液发生渗透作用，吸水或失水。当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，植物细胞渗透失水，发生质壁分离；反之，植物细胞渗透吸水，发生质壁分离复原。,2.实验流程：,制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片,低倍镜下观察,表皮细胞中有个紫色的中央大液泡,原生质层紧贴细胞壁,0.3g/ml蔗糖溶液,吸水纸吸引,重复几次,低倍镜下观察,中央大液泡逐渐变小，紫色加深,原生质层与细胞壁逐渐分离,吸水纸吸引,滴入清水,重复几次,低倍镜下观察,表皮细胞中紫色大液泡逐渐变大,原生质层逐渐贴近细胞壁,3.实验注意事项：,（1）实验材料的选择：,一般选用成熟的生活的植物细胞（如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞）。成熟的植物细胞具有中央大液泡，质壁分离及复原现象明显；细菌也能发生质壁分离但现象不明显；动物细胞由于没有细胞壁，故不发生质壁分离。,（2）质壁分离的原因：,外因：,外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞渗透失水。,内因：,成熟的植物细胞具有大的液泡；,原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。,右图表示在一定范围内细胞膜外某物质浓度变化与该物质进入细胞膜内速度的关系，据图分析下列说法正确的是,A、该物质进入细胞的方式是自由扩散,B、该物质跨过膜时必须与载体蛋白结合,C、该物质可能是水或甘油,D、该物质只能从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动,膜外某物质浓度,跨膜速度,B,下图为物质出入细胞膜的示意图。请据图回答：,（1）代表水进入细胞内的过程是编号,。葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的是图中编号,。,（2）细胞膜上具有识别作用的结构是由图中的,（填标号）参与组成的。,（3）若此细胞为癌细胞的细胞膜，则膜上含量变化较大的是（填标号,）,。,c,a,D,D,（4）在ac的五种过程中，代表被动运输的是,。,（5）构成细胞膜的成分中，与细胞膜功能复杂程度成正比关系的是,。,（6）如果此为神经细胞膜，则当其由动作电位恢复为静态电位时，Na,+,的流动过程是编号,。,b、c、d,b,c,d,a,e,A,B,D,能量,能量,代表各种物质分子或离子,A,e,解析：,在识别细胞膜时，首先判断有糖蛋白(糖被)的一侧为细胞膜的外侧。然后扣住三个要素分析：一是顺浓度梯度还是逆浓度梯度，二是是否需要载体协助；三是是否消耗能量。从图示中看出,b、c、d,是顺浓度梯度的运输因此是被动运输，其中,d,有载体协助，因此判断为协助扩散；而,b,和,c,中，,c,是经过水通道蛋白顺浓度梯度的运输；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的是,a,，是逆浓度梯度需要载体并消耗能量的主动运输。癌细胞膜上糖蛋白减少。神经元产生兴奋时Na,+,内流恢复静息电流时再外流，需要载体和能量。,胞吞和胞吐,物质跨膜运输的三种方式是小分子和离子的运输方式，不包括大分子物质，大分子和颗粒性物质进出细胞是靠胞吞和胞吐作用完成。,胞吞,：,一些大分子和颗粒性物质，先附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，这些物质就被包围在小囊内然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡而进入细胞内部，这种现象叫胞吞。,胞吐,：,与胞吞相反，细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移到细胞膜处，与细胞膜融合在一起，并向细胞外张开，把细胞内物质排出细胞外，这种现象叫胞吐.,胞吞,和,胞吐,需要消耗能量,新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸收到血液中的方式是,A、主动运输、主动运输,B、内吞、主动运输,C、主动运输、内吞,D、被动运输、主动运输,B,科学家在研究钠离子通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素,24,Na，不久可测得神经纤维周围溶液中存在,24,Na。如果在神经纤维膜外溶液中先加入某药物和ATP，测得周围溶液中,24,Na如右图红线所示。请据图回答：,2,1,注入,24,Na,溶液中,24,Na的量,2,1,时间,加入某药物,加入ATP,（1）据实验过程及图示你可得出哪些科学结论？,（2）由此可见，神经纤维排出,24,Na需要,；,24,Na通过细胞膜的方式是,。,（3）某药物主要作用于哪种细胞器？,。,药物和ATP对,24,Na通过细胞膜均有影响，药物阻止,24,Na通过细胞膜，而ATP可以解除药物的抑制作用,消耗ATP,主动运输,线粒体,下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是（）,A植物细胞结累K,+,需消耗能量,B细胞对离子的吸收具有选择性,C海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离,D液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性,D,下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是,A、主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量,B、在静息状态下，神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输,C、质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内渗透压升高,D、抗体分泌过程中，囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分,B,