第四章细胞的物质输入和输出.docx

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第四章细胞的物质输入和输出

个性化教案

授课时间：

10月17日

备课时间：

10月16日

年级：

高二课时：

2

课题：

细胞的物质输入与输出

学生姓名：

何湘雯

教师姓名：

陈峰

教学目标

1.质壁分离的原理

2.生物膜的流动镶嵌模型

3.物质跨膜运输的方式

难点重点

物质跨膜运输的方式

教学内容

一、物质跨膜运输的实例

1.渗透作用

半透膜：

半透膜是一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。

观察教材渗透现象示意图，进行如下分析：

（1）.漏斗管内液面为什么会升高？

由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。

（2）.用纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面还会升高吗？

用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。

（3）.清水换成同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？

半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面也不会升高。

由此，我们可以得出如下结论：

水渗入漏斗内使液面上升必须具备两个条件：

1.半透膜；2.半透膜两侧溶液浓度差。

渗透作用：

水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗透作用。

条件：

1.具有半透膜（主要）2.半透膜两侧的溶液浓度不同。

2.细胞的吸水与失水

（1）.动物细胞的吸水与失水

问题讨论：

1.正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能过细胞膜外吗？

2.根据现象判断红细胞的细胞膜相当与什么膜？

3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨破吗？

4.红细胞吸水或失水的多少取决与什么？

讨论结果：

1.红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。

2.红细胞的细胞膜相当于“问题探讨”中的半透膜。

3.当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红细胞一般会因持续吸水而涨破。

4.红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。

一般情况下，差值较大时吸水或失水较多。

（2）.植物细胞的吸水与失水

设计实验：

1.设计方案：

将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。

2.实验步骤：

.剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较浓的更好。

用解剖刀或刀片在叶片外表皮划一0.5cm见方的“井”字。

.用尖嘴镊从“井”字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮撕下，平铺在载玻片中央。

.用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为30%的蔗糖溶液，盖上盖玻片。

用吸水纸吸去多余液体。

.在显微镜下观察，可见原生质缓慢收缩，逐渐出现与细胞壁分离的现象，直到原生质收缩成球状小团，与细胞壁完全分开。

.在盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收，使清水置换蔗糖溶液。

.在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。

3.实验现象：

中央液泡大小

原生质层的位置

细胞大小

蔗糖溶液

变小

脱离细胞壁

基本不变

清水

逐渐恢复原来大小

恢复到原来位置

基本不变

4．得出结论：

植物细胞原生质层相当于一层半透膜,成熟的植物细胞靠渗透作用吸水。

细胞液与细胞外界溶液发生了渗透作用。

3.物质跨膜运输的其他实例：

1.水稻培养液里的Ca+2和Mg+2浓度为什么会增高？

在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+、Mg2+浓度增高。

2.不同作物对无机盐的吸收有差异吗？

不同作物对无机盐的吸收是有差异的。

3.水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样吗？

水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。

4．细胞对物质的吸收有选择吗?

如果有，这种选择性有普遍性吗？

细胞对物质的吸收是有选择的。

这种选择性具有普遍性。

细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。

其特性是：

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。

课后练习：

1、将人体血液置于0.9%食盐溶液中，制成装片后，用显微镜观察，可发现红细胞呈（　　）

A．质壁分离B．正常状态C．细胞膜破裂D．细胞皱缩

2、某植物相邻三个细胞，其细胞液浓度依次为ａ＞ｂ＞ｃ。

它们之间水分渗透的关系是（　　　）

A．ａ　　ｂ　　ｃB．c　　ｂ　　a

C．c　　a　　bD．c　　ｂ　　a

3、将水稻培养在含各种营养元素的培养液中，发现水稻吸收硅多，吸收钙少，这一现象说明了（）

A．矿质元素跨膜运输是顺相对含量梯度的

B．矿质元素跨膜运输是逆相对含量梯度的

C．细胞膜是选择透过性膜

D．小分子物质都能透过细胞膜，大分子物质不能通过细胞膜

4、田间一次施化肥过多，作物会变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。

其原因是（　　　）

A．根细胞从土壤中吸收的养分过多B．根细胞不能从土壤吸水

C．根系不能将水向上运输D．化肥堵塞导管，使植株缺水

5、欲观察“植物细胞的质壁分离和复原”现象，下列对实验材料及外界溶液的叙述正确的是

①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞　②细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原　③细胞液最好有颜色，便于观察　④外界溶液必须对细胞无毒害　⑤外界溶液的浓度应适中，不能过高或过低　⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可（　　　）

A．①③④⑤B．①②④⑤C．①③④⑥D．①②④⑥

6、在探究“植物细胞的吸水和失水”实验中，保持细胞的生活状态也就保证了（　　　）

A．细胞壁的全透性B．原生质层的选择透过性

C．原生质层的伸缩性D．液泡中细胞液的颜色

7、在浓蔗糖溶液中发生了质壁分离的植物细胞，其原生质层与细胞壁之间充满了（　　　）

A．清水B．细胞液C．浓蔗糖溶液D．细胞外液

8、假定将甲乙两个细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液均比细胞液的浓度高，蔗糖分子不能透过膜，甘油分子可以较快地透过膜，在显微镜下连续观察甲乙两细胞的变化是

A．甲乙两细胞发生质壁分离后，不再发生质壁分离复原（　　　）

B．甲乙两细胞发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原

C．甲乙两细胞发生质壁分离，但甲细胞随后发生质壁分离复原

D．甲乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原

9、若某细胞间隙的浓度为ａ，细胞液的浓度为ｂ，细胞质基质的浓度为ｃ。

当该细胞缺水萎蔫时，三者之间的关系是（　　　）

A．ａ＞ｂ＞ｃB．ｂ＞ｃ＞ａC．ａ＞ｃ＞ｂD．ｂ＞ａ＞ｃ

10、食醋中的醋酸分子是活细胞所不选择的小分子物质，蔗糖是不被选择的大分子物质。

用食醋和蔗糖可将鲜蒜腌制成糖醋蒜。

这是因为（）

A．醋酸和蔗糖分子均存在于活细胞间隙中B．醋酸和蔗糖分解后被细胞吸收

C．腌制时间长，两种物质缓慢地渗入细胞内部D．醋酸杀死细胞，使细胞膜失去选择透过性

11、下图表示处于不同生理状态的三个洋葱鳞片叶表皮细胞，请回答：

（1）图A细胞处于何种生理状态？

　　。

（2）图中各细胞的细胞液浓度依次是　　　　　　＞　　　　　＞　　　。

（3）A、B、C三个细胞处于不同浓度的溶液中，则A图与B图细胞所处的外界溶液浓度是

　　　>　　　。

（4）假设洋葱鳞片叶表皮细胞制成装片并使之处于高渗溶液中而发生质壁分离，用显微镜观察一个细胞的质壁分离的发展过程，发现该细胞形态的变化顺序将如上图所示的　　。

12、下图是一个成熟的植物细胞结构示意图，请据图回答：

（1）原生质层是由　　　　　　组成的。

（2）要使植物细胞发生质壁分离，所选用的溶液浓度应当。

（3）“植物细胞的原生质层相当于一层半透膜”可以用什么实验加以证明　　　。

（4）某人用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞做质壁分离实验，将实验材料置于一定浓度的尿素溶液中，质壁分离效果明显。

经过一段时间后，发现质壁分离的细胞发生了自动复原。

其原因是　　　。

答案：

1—5.BDCBA6—10.BCBCD11.质壁分离，C>A>B，A>B，B、A、C12.②、③、⑤，大于细胞液浓度，

质壁分离及复原，尿素被细胞吸收，导致质壁分离复原。

二、生物膜的流动镶嵌模型

流动镶嵌模型的基本内容

1、膜的基本支架——磷脂双分子层。

（磷脂分子是可以运动的，具有流动性。

）

2、蛋白质分子有的镶、有的嵌入、有的横跨在磷脂双分子层。

（体现膜结构内外的不对称性和流动性）

3、膜在结构特性上具有流动性

列表总结：

生物膜结构的探究历程

时间和人物

历史事件

历史结论

19世纪末欧文顿

多种物质对膜通透性实验

膜含脂质

20世纪初

对红细胞膜化学分析

膜中含脂质和蛋白质

1925年，两位荷兰科学家

红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍

脂质双层结构

 1959年，罗伯特森

电镜下膜呈“暗—亮—暗”三层结构

蛋白质—脂质—蛋白质

 1970年

 人、鼠细胞融合实验

 膜具流动性

1972，桑格和尼克森

新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型

流动镶嵌模型

课后练习：

1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（）

A.细胞膜具有一定流动性

B.细胞膜是选择透过性

C.细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架

D.细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子

2、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶绿体基质内，共穿过的磷脂分子层数是（）

A.6B.12C.18D.16

3、最可能构成细胞膜的一组元素是（）

A.C、H、OB.C、H、O、N

C.C、H、O、PD.C、H、O、N、P

4、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（）

A.保护作用B.流动性

C.主动运输D.选择透过性

5、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（）

A.糖蛋白B.磷脂C.脂肪D.核酸

6、关于细胞膜结构的“流动镶嵌模型”的下列叙述中，不能表示膜的不同物质分子间排布关系的是：

（）

A.磷脂排列成双分子层

B.蛋白质分子覆盖或镶嵌于脂双层

C.膜两侧的物质分子排布对称

D.膜物质分子的运动使其有流动性

7.下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是（）

A、葡萄糖B、蛋白质C、甘油D、无机盐离子

习题答案：

1.C2.B3.D4.B5.A6.C

三、物质跨膜运输的方式

1.被动运输：

物质顺浓度梯度进出细胞的扩散，不需能量。

1、自由扩散：

物质通过简单的扩散作用进出细胞。

如：

水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等

2、协助扩散：

进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。

如：

葡萄糖、氨基酸、核苷酸及细胞代谢物等

2.主动运输：

物质逆浓度梯度进出细胞，从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体，也需要能量。

如：

Na+、K+、Ca2+、Mg2+、I-等离子

分析：

P71表4-1丽藻细胞液与池水的多种离子浓度比，这些离子为什么能够逆浓度梯度运输呢？

（1）这是在载体蛋白的协助与能量的消耗下进行的运输。

（2）保证了活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。

（3）所需要的能量来自于细胞内ATP水解为ADP和Pi时释放的能量。

3．生物膜对大分子的转运：

大分子物质，如蛋白质、多核苷酸、多糖、胆固醇与脂蛋白形成的颗粒等，很难直接穿过细胞膜。

这些物质通过与膜上某种蛋白的特异亲和力而附着于膜上，这部分细胞膜内陷形成小囊，将附着物包在里面，然后分离下来形成小囊泡进入细胞内部。

这个过程称为内吞作用。

吞噬泡或吞饮泡一般与细胞质内的溶酶体融合，逐步将吞进的物质消化分解。

与内吞作用相反，有些物质通过形成囊泡从细胞内部逐步移至细胞表面，囊泡的膜与细胞膜融合，将物质排出细胞。

这个过程称外排作用。

内吞作用与外排作用属于主动运输，因为它们与其他主动运输一样，也需要能量供应。

有实验证明，如果氧化磷酸化被抑制，巨噬细胞的吞噬作用就会停止，如果是糖酵解被抑制则无阻碍作用。

内吞与外排作用的一个重要特征，是细胞摄入的或分泌的大分子被收入在小囊泡中，而不与细胞中其他大分子或细胞器混合。

小囊泡快速地大规模地形成和融合，是所有真核细胞的特征之一。

大分子物质通过内吞作用进入胞内，是通过受体分子介导的。

首先，大分子结合到细胞表面特定的受体上，受体所处的细胞膜称为有被小窝。

大分子与受体结合后，这部分细胞膜内陷，并最终从膜上脱落下来形成小囊泡，由于受体与大分子特异性结合，加之膜内陷与形成囊泡的速度极快，囊泡中含有的胞外液非常少。

细胞内合成的一些大分子若需转运到细胞外，首先包裹在囊泡中，然后转移到细胞膜并与细胞膜融合，囊泡中的物质排出细胞外，组成囊泡的膜成为细胞膜的一部分。

胞外基质中的糖蛋白就是通过这种途径运到胞外的。

对于一些特殊的细胞，它们分泌的产物如激素、神经递质等，也是通过这种方式释放到细胞外。

但是，分泌产物的释放是受特定信号调节的。

首先是分泌分子由囊泡包裹，移向细胞膜，当细胞接受到分泌信号后，囊泡与细胞膜融合，将分泌分子释放到胞外。

课后练习：

一、选择题

1．下列与细胞膜有关的四个选择项中，能说明细胞膜具有流动性的是（）。

A．选择性B．主动运输C．保护作用D．胞吞和胞吐

2．下列跨膜运输的生理活动中，属于主动运输的是（）。

A．酒精进入胃黏膜细胞

B．

由静脉血进入肺泡内

C．原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞

D．水分子进出细胞

3．实验表明，

不能通过磷脂双分子层的人工膜，但如果在人工膜中加入少量缬氨霉素（含12个氨基酸的脂溶性抗生素）时，

则可以通过膜从高浓度处移向低浓度处。

这种物质通过膜的方式是（）。

A．自由扩散B．协助扩散C．主动运输D．胞吞作用

4．下列物质进出细胞的过程与线粒体密切相关的是（）。

①酒精被胃黏膜吸收

②细胞与内环境进行气体交换

③肾小管壁上皮细胞吸收原尿中的

④小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸

A．①②B．③④C．②③④D．①②③④

5．海带细胞中的碘比海水高许多倍，仍可从海水中吸收碘，表明吸收具有（）。

A．选择性B．独立性C．专一性D．高效性

6．下列物质中以相同方式通过细胞膜的是（）。

A．甘油和二氧化碳B．氨离子和水

C．氨基酸和水D．葡萄糖和糖元

7．物质出入细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是（）。

A．由高浓度向低浓度扩散B．需要载体

C．由低浓度向高浓度扩散D．不需要载体

8．小肠上皮细胞含有大量的线粒体，与这一结构特征相适应的细胞膜功能是（）。

A．自由扩散B．协助扩散C．主动运输D．渗透作用

9．透析型人工肾起关键作用的是人工合成的血液透析膜，其作用是能把病人血液中的代谢废物透析掉，这是模拟了生物膜的（）。

A．流动性特点B．选择功能C．选择透过功能D．主动运输

10．葡萄糖进入红细胞的方式是（）。

A．协助扩散B．自由扩散C．主动运输D．渗透作用

11．若对离体的心肌细胞施用某种毒素，可使心肌细胞对

吸收量明显减少，而对

吸收则不受影响。

这种毒素的作用是（）。

A．抑制呼吸酶的活性B．抑制

载体的活动

C．改变了细胞膜的结构D．改变了细胞膜两侧的

浓度

12．图4－8是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收

和

的曲线。

影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是（）。

图4－8

A．载体数量、能量B．能量、载体数量

C．载体数量、离子浓度D．能量、离子浓度

13．甜菜块根细胞中的液泡中有花青素，能使块根呈现红色。

将块根切成小块，放入蒸馏水中，蒸馏水颜色无明显的变化。

但用盐酸处理块根后，则使蒸馏水变红。

其原因是（）。

A．细胞壁被盐酸破坏B．花青素不溶于水而溶于盐酸

C．盐酸破坏了细胞的选择透过性D．盐酸破坏了原生质层的选择透过性

二、非选择题

14．图4－9表示细胞膜的亚显微结构。

请根据图回答下面的问题。

图4－9

（1）图中A的性质是由____________决定的。

（2）下列有关的叙述，错误的是（）。

A．适当提高温度，能使A和B的相对运动加快，通透性增加有利于生命活动的进行

B．在动物细胞中B的不饱和程度比植物高

C．该结构的选择透过性与B结构对极性分子的相对不透性和A的载体转运作用有关

D．油分子能迅速通过该结构，是由于甘油能溶于B层结构中

（3）该结构的基本功能是____________。

与此相关的对生命活动至关重要的特性是____________________。

（4）细胞识别、物质的跨膜运动等与图中____________（填字母）有关。

（5）叶绿体和线粒体等细胞结构中均有此结构，但执行的具体功能有很大的区别，其原因是由于图中____________（填字母）不同所致。

15．图4－10是细胞膜结构图，下表是海水和某海洋植物细胞液的离子浓度对照表（mol/L）。

根据图和表的内容回答下面的问题。

图4－10

被测物质

钾离子

氯离子

海水

0.01

0.50

细胞液

0.59

0.04

（1）图中1是____________，2是____________，3是____________。

（2）图中1在细胞膜中作为____________，在钾离子、氯离子通过该植物细胞膜时起__________作用。

（3）从表中数据可知，植物细胞从海水中吸收__________离子并向海水排出__________离子。

由此可见，植物细胞膜对离子的通过具有__________性。

（4）钾离子和氯离子通过细胞膜的方式是_________，作出此判断的依据是__________。

16．图4－11是物质出入细胞的三种方式的模式图（黑点代表物质分子），据图回答下面的问题。

图4－11

（1）与甲相比，丙方式的不同之处是__________________________。

（2）与丙相比，乙方式的不同之处是__________________________。

（3）对于活细胞完成各项生命活动都非常重要的物质运输方式是______________。

参考答案：

一、选择题

1．D2．C3．B4．B5．A6．A7．D8．C

9．C10．A11．B12．B13．D

二、非选择题

14．

（1）核酸（mRNA或DNA）

（2）B（3）保护和运输（或控制物质出入细胞）选择透过性（4）A（5）A

15．

（1）磷脂分子蛋白质分子多糖分子

（2）基本支架载体（3）钾氯选择（4）主动运输钾、氯离子从低浓度向高浓度运输

16．

（1）需要载体

（2）需要消耗能量（3）主动运输

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