细胞内外的物质交换图文稿

2013-7-14 张星元：发酵原理 6
可把微生物细胞这个开放系统与 其所处环境加在一起，看作一个隔离 系统，这个重新划定的系统必须服从 熵值增加原理。细胞的新陈代谢及生 长造成细胞熵值下降和其环境熵值增 加的总效果是：此隔离系统的总的熵 值是增加的。
2013-7-14 张星元：发酵原理 7
微生物细胞是个远离平衡状态 的不平衡的开放系统，其运转过程 是在代谢能支持下进行的高度有序 的过程，运转的结果是微生物细胞 生命的持续和环境混乱程度的增加。
2013-7-14 张星元：发酵原理 18
微生物对碳源的需要极其广泛，从 简单的无机碳化合物，如CO2、CO32（自养型微生物的主要碳源），到复杂 的天然有机含碳化合物，如糖、醇、有 机酸、脂肪、烃类等（异养型微生物的 主要碳源）都可被不同种类的微生物利 用。对化能异养型微生物来说，碳源的 生理功能可总括为两点：一是构成细胞 物质和各种代谢产物的碳架；二是提供 细胞活动所需的能量。
2013-7-14 张星元：发酵原理 22
磷酸的一个重要生物学作用是架 桥，除上述磷脂类化合物外，最重要 的是借磷酸的架桥作用将各种核苷酸 连成长链，组成 DNA 和 RNA。磷酸 可自我架桥成为多聚体，如焦磷酸、 三磷酸和多聚偏磷酸等。多磷酸化合 物对细胞的生命活动非常重要，是细 胞能量代谢中一个主要的调节物。
2013-7-14 张星元：发酵原理 15
碳是有机物的必有元素，是 生物分子的结构中心。碳原子可 彼此反应并形成稳定的“C-C” 共价结合的化合物，可形成链式 或环式的结构，其长度和大小几 乎是无限度的，成为各种有机分 子的骨架。
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碳原子可与许多元素如H、 O、N、S、P 等形成稳定的共价 键。碳原子的四面体构型产生了 大量的同分异构体。碳原子如此 多样而稳定的结合方式，是导致 生物分子种类繁多的原因之一。

上、下腔静脉
肺静脉
肺部毛细 血管网
氧气
全身各 级静脉 右心房
二氧化碳等废物 组织细胞 全身毛细 血管网 右心室 左心室 氧、营养循环
静脉血 动脉血
体循环
动脉血
主动脉
全身各 级动脉
静脉血
血液与组织细胞之间的物质交换示意图
1、血液循环
动脉血
变成
静脉血
组织细胞 氧、营养物质 二氧化碳等废物 左 体循环：心 室 左 肺循环：心 房 主 动 脉 肺 静 脉 各级 动脉 肺毛 细血 管 全身 毛细 血管 肺 动 脉 各级 静脉 右 心 室 上下 腔静 脉 右 心 房
氧 二氧化碳 肺泡 动脉血 变成 静脉血

1、分析例2：人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收 碘的特点。说明了什么？
说明其他物质的运输并不是都顺着相对含量的梯 度跨膜运输的，而是取决于细胞生命活动的需要
2、分析实验1(P63)水稻和番茄对不同离子的 吸收情况，说明了什么？
植物细胞膜对无机盐离子
培养液中的离子浓度
初始浓 度
的吸收具有选择性
Mg2+ Ca2+ Si4+
练习
1、一个成熟的植物细胞，它的原生质层主要包 括 （B ） A、细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质 B、细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质 C、细胞膜和液泡膜之间的细胞质 D、细胞壁、液泡膜和它们之间的细胞质
2、下图是三个相邻的植物细胞，以及它们之 间水分流动方向的示意图。图中三个细胞的细 胞液，在浓度上的关系是（ B ）
动物细胞失水
外界溶液 细胞质浓度
水分进出动物细胞保持动态平衡
细胞壁
细胞膜 原
细胞质 生 质 层
液泡膜 细胞液
符合渗透作用条件(1)半透膜 （原生质层） (2)细胞液与外界溶液存在浓度差
植 物 细 胞 的 质 壁 分 离 及 复 原
三、物质跨膜运输的其他实例
水分子的流动方向是顺着相对含量的梯度跨膜运 输的，其他物质的运输也一样吗？ P63资料分析：分析例1和例2
番茄
水稻
结论：细胞膜是一种选择透过性膜。这种 膜可以让水分子自由通过，细胞要 选择吸收的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。
细胞膜的功能特点：具有选择透过性
小结
● 物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度 的，细胞对于物质的输入和输出是有选择 性的。
● 细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜

B. CO2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
A 葡萄糖进入红细胞的方式是（ ） 2 A．协助扩散 B．自由扩散 C．主动运输 D．渗透作用
植物细胞发生质壁分离的原因是（A）
① 外界溶液浓度大于细胞液浓度 ② 细胞液浓度大于外界 溶液浓度 ③ 细胞壁的伸缩性大于原生质层的伸缩性 ④ 原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
并且需要载体蛋白的协助，这种方式叫主动运输。
2.特点： 需要载体蛋白，同时需要能量。 3.运输方向：一浓般度为高从的浓一度侧低运的输一侧向
4.举例：
植物根细胞对矿质元素（Na+、 K+、I-等）的吸收，氨基酸和
葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞。 16
项 目 自由扩散 协助扩散
主动运输
浓度梯度 顺浓度梯度 顺浓度梯度 一般逆浓度梯度
7
细胞质壁分离和复原与外界溶液浓度的关系
表达交流
2.细胞发生质壁分离的原因是什么？质壁分离有的能复原、 有的不能复原，其原因是什么？
外界溶液浓度>细胞液浓度 时，细胞失水，引起原生质 层与细胞壁分离。
若为活细胞，则可以复原；
若细胞死亡或外界溶液浓度
过大时，则不会复原。
8
细胞质壁分离和复原与外界溶液浓度的关系 表达交流
3.在农业生产中，为什么会由于施肥不当而产生“烧苗” 现象？为什么干旱情况下作物会发生枯萎现象，浇水后有 时会恢复正常生长，有时候不能恢复正常生长？
施肥后导致土壤溶液浓度过大，细胞不能吸水甚至失水， 从而产生烧苗现象。
干旱情况下有的植物已经死亡，浇水仍不能恢复正常。
9
1
1.概念： 物质通过简单的扩散作用进 出细胞，叫做自由扩散。

细胞刚发生质壁分离时所
需时间的比较→判断细胞液浓度(时间越短,细胞液浓度越小)
(4)比较未知溶液的浓度大小。
同一植物的成熟细胞+未知浓度的溶液 细胞刚刚发生质壁分离所 需时间的比较→判断溶液浓度的大小(时间越短,未知溶液的浓度越大)
探究一
探究二
探究三
(5)鉴别不同种类的溶液(如 KNO3 溶液和蔗糖溶液)。
探究一
探究二
探究三
解析:蔗糖溶液和尿素溶液均使细胞发生了质壁分离,使细胞原生质体 的相对表面积缩小;20 min 后放入蔗糖溶液的原生质体相对表面积最小,说 明失水达到了最大程度,之后原生质体相对表面积保持不变,说明蔗糖没有 进入细胞;20 min 后放入尿素溶液中的细胞开始吸水而处于质壁分离复原
探度的情况下,由于葡萄糖的分子比蔗糖 小,则甲中葡萄糖的分子数比乙中的蔗糖分子数要多,甲中水分子数少于乙, 故水由乙流向甲,甲液面上升。由于葡萄糖分子能穿过半透膜,在水向甲流 的同时,会有葡萄糖分子进入乙中,使乙的浓度增大,然后甲中的水又会流向
乙,故 C 项正确。 答案:C
过程,原因是尿素透过细胞膜进入细胞内,使细胞液浓度增大。 答案:B
探究一
探究二
探究三
变式训练 2 紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞的质壁分离现象,下列叙 述错误的是( ) A.在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色的中央液泡逐渐缩小 B.滴加质量分数为 30%的蔗糖溶液比 10%的蔗糖溶液引起细胞质壁 分离所需的时间短 C.发生质壁分离的细胞放入清水中又复原,说明细胞保持活性 D.用高浓度的 NaCl 溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离
具有半透膜
(3)渗透作用发生的条件 半透膜两侧的溶液具有浓
度差

细胞与内环境的物质交换
板书技能
教材分析
学生特点
授课对象：高二学生 1 具备一定认知能力
2 对事物探究有激情
3 具备一定自主探究能力
教学策略与方法
讲授法
1
合作探究 3
2 直观教学法
教学环节
引导学习 建构模型
1
2
3
创设情境 设问导入
联系实际 总结提升
细胞与内环境的ห้องสมุดไป่ตู้质交换
模拟授课
明确概念
细胞外液（内环境）
为了区别于个体生活的外界环 境，人们把这个由细胞外液构成的 液体环境叫做内环境。
建构模型
以四人为一合作学习 小组，尝试用卡片和箭头 构建人体细胞与内环境 （血浆、组织液和淋巴） 的物质交换模型。
谢谢！

胞吞 细胞外→细胞内
胞吐 细胞内→细胞外
实例
备注 1、需要能量；2、体现了细胞膜具有一定的流动性
反馈练习
科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系分别用图 中四条曲线表示，在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相
符。试问：细胞膜运输物质X的方式是（ A ）
A.主动运输 C.自由扩散
B．协助扩散 D．胞吐
对比 比较三种物质运输方式的异同
物质出 入细胞 的方式
运输方向
是否需要载体
是否消耗能量
被动运输 自由扩散 协助扩散
主动运输
顺浓度梯度 不需要 不消耗
顺浓度梯度 需要
不消耗
逆浓度梯度 需要 消耗
反馈练习
自由扩散 协助扩散 主动运输
逆水而行苦作舟 飞流直下三千尺 轻舟已过万重山
反馈练习
2、
二、大分子物质进出细胞的方式
4-3 物质跨膜运输的方式
扩散
外 细胞膜 内
O2
外 细胞膜 内
O2
外 细胞膜 内
一、小分子跨膜运输的方式
1、自由扩散 O2
◆影响因素： 膜内外物质的浓度差
◆举例：
O2、CO2、水、 甘油、乙醇、苯
外 细胞膜 内
一、小分子、CO2 N2、苯
水、甘油 乙醇
葡萄糖 C6H12O6
物质浓度差对运输速率的影响曲线
自由扩散
协助扩散
氧气浓度对物质运输速率的影响曲线
被动运输
主动运输
构建网络——完善概念图
小结
蛋白质 脂 质
流动镶 嵌模型
流动性
控制物质 进出细胞
协助 主动 扩散 运输
选择透过性
作业： 《启迪有方》4-3剩下部分，周四交。

考
速
点 的摄取是胞吞；植物体细胞杂交中原生质体的融合首先 记
突
破 需要细胞膜的融合，A、B、D项均直接依赖细胞膜的流
·
核 心
升
菜单
高考总复习·生物
第二单元 细胞的结构、物质的输入与输出
课
堂
2．细胞膜的三大功能——边界、运输、传递
归
纳
·
要
点
考
速
点
记
突
破
·
核
心
探
高
究
效
训
练
·
能
力
提
升
菜单
高考总复习·生物
第二单元 细胞的结构、物质的输入与输出
3．细胞间的信息交流
考 点 突 破 · 核 心 探 究
菜单
课 堂 归 纳 · 要 点 速 记
心
探 究
分子无此功能。
高 效
答案 B
训 练
·
能
力
提
升
菜单
高考总复习·生物
第二单元 细胞的结构、物质的输入与输出
课
堂
考向二 细胞间的信息交流
归
纳
3．(2015·北京丰台一模)下列真核细胞内的反应可
· 要
考 在生物膜上发生的是
点 速
点 突
A．DNA的转录
记
破 ·
B．激素与受体的结合
核
心
C．氨基酸脱水缩合
· 要
考
度对此特点的影响是在一定范围内，温度越高，细胞膜
点 速
点 突
的流动性越大，物质运输、细胞识别、细胞融合、细胞 记
破 ·
表面受体功能调节等均与之相关。

（ ） 胞
水，O2，CO2,乙醇，甘油
外
细 胞 膜
胞 内
特点：
（1）方向：高浓度→低浓度
（2）不需要消耗能量 （3）需要载体
（2）不需要消耗能量 （3）不需要载体
自由扩散 物质通过简单的扩散作用进出细胞。
被
动
运
协助扩散 进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。
输
被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯 度的扩散方式。
如：①气体：O2、CO2、NH3； ②小分子脂质：固醇、甘油、脂肪酸等； ③H2O； ④乙醇、苯等。
协助扩散
（二）协助扩散
特点：
1.顺浓度梯度（高----低） 2.需要载体蛋白的协助 3.不需要能量
如：葡萄糖分子进入红细胞
协助扩散
（ ） 葡萄糖进入红细胞
特点：
（1）方向：高浓度→低浓度
自由扩散
物质进出细 胞的方式
自由 被动 扩散 运输
协助 扩散
主动运输
运输方向
是否需 要载体
是否耗 能
举例
高浓度→ 低浓度
不需要
O2、CO2、
不耗能
H2O、甘油、 乙醇、苯、脂

肪酸、尿素、
胆固醇等
高浓度→ 低浓度
需要
不耗能 葡萄糖进入红 细胞
低浓度→ 高浓度
需要
耗能
小肠吸收葡萄
糖，氨基酸， 无机盐， K+、 Na+ 、Ca+等 离子
向
是否 需要 载体
是否 耗能
影响因 素
举例
O2、CO2、H2O、
离
被动运输
自由 扩散
高浓度→ 低浓度
不需要
不耗能

2.组成细胞膜的蛋白质分子具有不对称性。有的 镶嵌在膜的表面，有的嵌入在磷脂双分子层中， 有的贯穿于整个磷脂双分子层。 3.构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子 大多不是静止的，是可以流动的。
糖蛋白
细胞骨架
二 细胞膜的结构 生物膜的结构特性
1.镶嵌性：膜的基本结构是由磷脂双分子层及镶 嵌在其上的蛋白质构成的。 2.流动性：磷脂分子和大多数蛋白质是运动的。 温度影响细胞膜的流动性：温度较高时，细胞膜 的流动性强；温度较低时，细胞膜的流动性弱。 3.不对称性：膜两侧的分子性质和结构不同。 糖被一侧为细胞外侧！
二 细胞膜的结构
荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 人细胞
红色荧光 染料标记 的膜蛋白
杂交细胞
37 ℃ 细胞融合 40min
绿色荧光 染料标记 的膜蛋白
小鼠细胞
膜蛋白具有一定的流动性
二 细胞膜的结构
荧光漂白恢复技术
荧光标记
激光处理
二 细胞膜的结构
细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开； 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 ①信号转导； ②胞间识别； ③细胞连接与通讯。
一 细胞是一个开放的生命系统 细胞膜的选择透过性 模拟实验：模拟膜的通透性
方法步骤：
1.取两个长颈漏斗，分别在漏斗口处封上一层玻璃纸。 2.在A漏斗中注入硫酸铜溶液；B漏斗中注入蔗糖溶液 ，并加入少许红墨水，使其略呈红色。 3.将两个漏斗分别浸入盛有蒸馏水的烧杯中 ，在两漏斗的液面处做标记 4.静置一段时间后，观察烧杯中蒸馏水颜 色的变化及长颈漏斗的液面变化，并将观 察到的结果填入下表。
三 物质进出细胞的方式
正常情况下的细胞
蔗糖溶液中发生质壁分离
三 物质进出细胞的方式