4.1 细胞通过质膜与外界进行物质交换教学课件(共28张PPT)-2024届高一生物学沪科版2020必修1）

(共28张PPT)
细胞通过质膜与外界进行物质交换
第一节
第四章 细胞的代谢
高一生物 必修一
细胞是生命活动的基本单位
一份营养早餐通常含有蛋白质、糖类、脂质等营养成分。这些营养物质经过口腔的咀嚼和胃、肠的消化，分解为氨基酸、葡萄糖和脂肪酸等小分子后，由小肠上皮细胞吸收。食物为何需要被消化分解成小分子？这与细胞质膜的结构有何关系？
细胞质膜透性的模拟实验
思考与讨论：
1. 你的预测和实际结果是否相同？请对结果加以说明。
2. 根据实验结果，尝试解释细胞质膜具有选择透过性。
透析袋是一种半透膜，我们可以用透析袋模拟细胞质膜，直观认识其对物质的选择透过性。
取两个15cm长的透析袋，向透析袋A中加入5%可溶性淀粉溶液至距顶端5cm 处。向透析袋 B 中加入等量蒸馏水。在流水中冲洗除去透析袋外表面的淀粉。
1．细胞质膜具有选择透过性
①N2、O2、CO2 等疏水性小分子物质容易从磷脂分子间透过；
②乙醇、甘油等亲水性小分子以及水也可以透过；
③氨基酸、葡萄糖等亲水性有机分子和离子均被阻挡（要借助质膜上的转运蛋白才能穿过细胞质膜）。
自由扩散：小分子物质通常是以扩散的方式透过细胞质膜。细胞质膜两侧的小分子物质由高浓度向低浓度的一侧扩散。
2．小分子物质经被动或主动运输进出细胞
滴加蔗糖溶液
滴加清水
质壁分离复原
质壁分离
水分子多 水分子少
植物细胞的吸水和失水
O2、CO2以及乙醇等以自由扩散的方式直接透过细胞质膜。
2．小分子物质经被动或主动运输进出细胞
总结：自由扩散
运输方向：顺浓度梯度（高→低）
特点：不需要载体蛋白的协助、不需能量
实例：①气体：O2、CO2、NH3等； ②
乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物；
③少部分水（通过由于磷脂分子运
动而产生的间隙）
影响因素：细胞内外浓度差
浓度差
扩散速度
协助扩散
协助扩散：葡萄糖、氨基酸以及一些离子等，借助质膜上的转运蛋白顺浓度梯度运输方式。
比较通道蛋白和载体蛋白
载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。
通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。
总结：协助扩散
运输方向：顺浓度梯度（高→低）
特点：需要载体蛋白的协助、不需能量
实例：①葡萄糖、氨基酸以及一些离子等；葡萄糖进入红细胞、肌细胞；
浓度差
运输速度
②大部分水（细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过细胞膜）
影响因素：细胞内外浓度差和转运蛋白的数量
水分子也是以被动运输的方式透过质膜，从溶液浓度低的一侧（水分子多）渗入溶液浓度高的一侧（水分子少），这一现象称为渗透。
渗透作用条件：半透膜；半透膜两侧的溶液存在浓度差
渗透现象
主动运输
为满足正常生理活动的需要，细胞也会逆浓度梯度从细胞外吸收或向细胞外排出一些物质。例如，典型哺乳动物细胞胞外 Na+ 浓度比胞内高，而 K+ 浓度比胞内低，细胞需要不断地逆浓度梯度吸收 K+、排出 Na+，以维持正常的生命活动。
主动运输：物质逆浓度梯度进出细胞需借助质膜上的载体蛋白，还需要细胞提供能量的方式。
总结：主动运输
运输方向：逆浓度梯度（低→高）
特点：需要载体蛋白的协助、需要能量
实例：小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基
酸、无机盐等，植物吸收矿质元素等。
影响因素：载体蛋白的种类和数量、能量供应。
运输速率
O
细胞外浓度
总结：主动运输与被动运输比较
物质跨膜运输的方式 被动运输 主动运输
自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度
是否需要转运蛋白 不需要 需要 需要
是否消耗能量（ATP） 不消耗 消耗
实例 ①气体：O2、CO2、NH3等； ②乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物； ③少部分水（通过由于磷脂分子运动而产生的间隙） ①葡萄糖、氨基酸以及一些离子等；葡萄糖进入红细胞、肌细胞； ②大部分水（细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过细胞膜） K＋、Ca2＋、Na＋（钠钾泵，泵就是需要能量）等离子通过细胞；人的红细胞吸收葡萄糖。
胞吞：细胞还需要摄取一些大分子或颗粒物。
举例：①变形虫等单细胞生物从外界环境中摄取食物②白细胞吞噬人侵的细菌和病毒,细胞从血液中吸收脂蛋白
3．大分子物质通过胞吞和胞吐进出细胞
胞吞过程：大分子或颗粒物与质膜上的受体结合，引起质膜内陷，将大分子或颗粒物包围起来形成小囊泡；随后小囊泡从细胞质膜上脱离下来进入细胞内部。在细胞内，小囊泡通常会与溶酶体融合，然后对被吞噬的物质进行分解。
胞吞过程
过程：大分子物质
在细胞内形成囊泡
囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合
大分子物质排到细胞外
胞吐的过程与胞吞相反，细胞将需要分泌、排出的大分子或颗粒物，用膜包裹形成小囊泡，运输到细胞质膜内侧后，与细胞质膜融合，将内含物排出细胞。分泌细胞都是以胞吐的方式排出分泌物的，如胰腺细胞通过胞吐方式将合成的胰蛋白酶原分泌出细胞，排入十二指肠起作用。
胞吐过程
4-1　观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响
实验目的
观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响。
实验原理
当植物细胞失去水分时，液泡体积减小，原生质体（植物细胞脱去细胞壁的部分)变形，而细胞壁伸缩性较弱,部分区域的细胞质膜与细胞壁脱离,即发生质壁分离。原生质体的体积变化可以作为判断植物细胞内水分变化的标志。
4-1　观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响
实验材料
紫色的洋葱鳞叶、30%蔗糖溶液、蒸馏水、显微镜、目镜测微尺、刀片、镊子、载玻片、盖玻片、滴管、吸水纸等。
外表皮细胞
4-1　观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响
实验过程
1. 30%蔗糖溶液对植物细胞质壁分离的影响。
（1）取一片紫色的洋葱鳞叶，用刀片在鳞叶外表皮上划出一个小方块（5 mm×5mm），再用镊子撕下该部分表皮，放在载玻片中央的清水滴里，展平并盖上盖玻片。
（2）先用低倍镜再用高倍镜，观察洋葱外表皮细胞的正常状态、细胞中央液泡的大小以及细胞核的位置。拍摄记录观察结果（取3个视野）。
4-1　观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响
实验过程
（3）在盖玻片的一侧滴加1～2滴30%蔗糖溶液，在盖玻片的对侧用吸水纸引流（没有引过来，导致没有复原；细胞失水过多导致死亡）。重复几次，使蔗糖溶液渗入盖玻片下方，浸润洋葱外表皮。
（4）每隔1min用低倍镜观察洋葱外表皮细胞的变化，注意液泡体积和颜色变化，以及是否出现质壁分离现象。拍摄记录观察结果（取3个视野）。8～10 min后停止实验。（细胞壁和原生质体中间的是外界溶液）
4-1　观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响
实验过程
2. 蒸馏水对质壁分离细胞的影响
（1）在已发生质壁分离样品的盖玻片一侧滴加蒸馏水，重复引流操作，使样品浸润在蒸馏水中。
（2）每隔1min观察细胞复原情况，并拍摄记录（取3个视野）。
4-1　观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响
实验过程
3. 数据处理
（1） 选取细胞长宽比为 3:1 到 2:1 的质壁分离细胞3个，用测微尺测量其细胞长度（l1）和原生质体长度（l2），或者用软件计算细胞面积（S1）和原生质体面积（S2），记录测量结果。
（2）计算出每个时间点 三个细胞l2/l1（或 S2/S1）的平均值，并以此为纵坐标，以时间为横坐标，绘制曲线。
4-1　观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响
正常状态 高浓度状态 低浓度状态
图像
液泡大小变化 正常大小 逐渐变小 逐渐变大，恢复原来大小
原生质层位置 原生质层 紧贴细胞壁 原生质层逐渐脱离细胞壁 原生质层逐渐 贴近细胞壁
实验结果
课堂练习
1．科学家预计在不久的将来，能研制出“瘦素穿肠蛋白”来治疗肥胖，通过口服能进入人体的血液，可以减轻肥胖症患者通过肌肉注射的痛苦，你推测这种药品穿过小肠上皮细胞最可能的方式是(　　)
A．主动运输 B．胞吞
C．被动运输 D．渗透作用
B
2．下列关于“胞吞”和“胞吐”过程的叙述，错误的是(　　)
A．在物质跨膜运输过程中，“胞吞”和“胞吐”过程是普遍存在的现象
B．“胞吞”和“胞吐”过程均需要消耗细胞呼吸释放的能量
C．“胞吞”形成的囊泡在细胞内可被溶酶体降解
D．“胞吞”和“胞吐”过程均不需要与膜上的蛋白质结合，但离不开膜上磷脂双分子层的流动
课堂练习
D
课堂练习
3.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．胞吞、主动运输
C．主动运输、胞吞 D．被动运输、主动运输
B
谢谢观看
THANKS