细胞的物质输入和输出ppt课件新人教版.ppt
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1、细胞的物质输入和输出,第四章 细胞的物质输入和输出复习纲要:.细胞失水和吸水的原理.质壁分离实验.流动镶嵌模型探索历程和基本内容.物质跨膜运输的方式,生活现象,1、连续磕带盐的瓜子时,你的口腔和唇的黏膜 有什么感觉呢?2、包水饺把白菜做馅时,放一些盐,过一会儿发 现什么现象?,干涩的感觉,有水分渗出,溶液浓度,高,低,水分流动方向,半透膜: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。,渗透现象,(1)玻璃纸是一种半透膜,在此实验中 可以通过,而 不能通过。(2)单位体积内烧杯清水中的水分子数比漏斗蔗糖溶液中水分子数。(3)单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数(多,少)于
2、从长颈漏斗渗出的水。(4)液面升高的原因是什么呢?,问题探讨,水分子,蔗糖分子,多,多,单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多。,(5)如果用一层纱布代替玻璃纸,管内的液面 还会升高吗?,不会升高。因为纱布的孔隙很大,蔗糖分子也可以自由通过。,(6)如果烧杯中不是清水,而是同样浓度的蔗糖 溶液结果会怎样?,液面不会上升,单位时间内进出的水分子数量相等。,问题探讨(5)、(6),渗透现象产生的条件,具有半透膜细胞内外存在浓度差,1、红细胞结构中,相当于渗透装置中的一层半透膜。,一、动物细胞的吸水和失水,细胞膜,扫描电镜下的红细胞为双凹型的椭球结构,2、观察 归纳吸水和失水规律,连续嗑带盐的瓜子
3、,你的口腔和唇的黏膜为什么有干涩的感觉呢?,原因:细胞失水,解决问题,细胞膜,液泡膜,细胞质,液泡,细胞核,细胞壁,原生质层,二、植物细胞的吸水和失水,植物细胞质壁分离,植物细胞质壁分离复原,质壁分离:植物细胞因为失水收缩,原生质层与细胞壁发生分离的现象。质壁分离复原:发生质壁分离的植物细胞因吸水膨胀,恢复为原来的状态。,1、质壁分离产生的条件:2、质壁分离产生的原因:内因:外因:3、植物吸水方式有两种:(1)如:(2),(1)具有大液泡,(2)具有细胞壁,原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性,外界溶液浓度细胞液浓度,吸胀作用,(未形成液泡),干种子、根尖分生区,渗透作用,(形成液泡),例1、将不同
4、植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中,形态不再变化后的细胞图如下。则实验前细胞液的浓度,乙甲丙,植物细胞在一定浓度(溶质可透膜)的溶液中可发生质壁分离后自动复原。如甘油、尿素、乙二醇、KNO3等。,“质壁分离与复原”实验及其拓展,探究实验:植物细胞的吸水和失水,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,表达与交流,(原生质层是一层半透膜吗?),(原生质层相当于一层半透膜),设计方案,(按预定方案进行实验),(分析实验结果,得出结论:),(总结,写实验报告并适当交流),预期结果,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。,
5、在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小,细胞皱缩;在清水中植物细胞的中央液泡会变大,细胞膨胀。,进行实验,1.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一0.5 cm见方的“井”字。2.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。3.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。4.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。5.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。6.在显微镜下观察,可见质壁分离
6、现象缓慢复原。,实验现象:,变小,逐渐恢复原来大小,原生质层恢复原来位置,原生质层脱离细胞壁,基本不变,基本不变,质壁分离及复原现象,1.实验结果与你与预期相吻合吗?它是否支持你所作出的假设?如果有的结果与预期有所不同,你认为应当作怎样的解释?,2.如果没有细胞壁,实验结果会有什么不同?,3.如果滴加的是0.5克ml的蔗糖溶液,实验结果会有什么不同?,交流,不会发生质壁分离现象,只发生渗透作用的吸水或失水,高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡,不可能发生质壁分离复原,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。,“质壁分离
7、与复原”实验的拓展:测定植物细胞液的大致浓度,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,表达与交流,植物细胞液的具有一定的浓度?,植物细胞液的浓度介于未发生质壁分离的最大外界溶液浓度和发生质壁分离时的最小外界溶液浓度之间,设计方案,(按预定方案进行实验),(分析实验结果,得出结论:),(总结,写实验报告并适当交流),预期结果,将植物细胞分别浸润在已配制具有一系列,观察其初始质壁分离变化,引起50%左右细胞发生初始质壁分离的蔗糖溶液浓度 就是细胞液的浓度,在某一蔗糖溶液浓度可见到有50%左右细胞的角隅处开始出现原生质体离开细胞壁。,浓度梯度的蔗糖溶液,测定植物细胞液的大致浓度实验步骤,1
8、、配制具有一系列浓度梯度的蔗糖溶液;2、分别用上述浓度制作洋葱表皮细胞装片;3、用显微镜逐个观察装片,记录现象,,结论:植物细胞液的浓度(洋葱细胞为0.55-0.8mol/L左右),一系列浓度梯度的蔗糖溶液,课题研究,研究目的探究判断细胞死活的方法推荐器材酵母菌悬液,台盼蓝染液或亚甲基兰染液,光学显微镜,载玻片,盖玻片,吸管等,课题研究,研究指导1、阅读背景资料:酵母菌是一类单细胞真菌,常用于酿酒和发面2、问题与假设:作为发酵的主体,酵母菌的存活率非常重要,如何判断其死活呢?3、设计与实验4、交流与合作5、结论与反思,课题研究,深入研究:设计实验,探究判定细胞死活的其他办法,用普通光学显微镜观
9、察植物叶肉细胞时,如果要进一步确认这些细胞是否为活细胞,请你根据今天学习的知识设计一种判断方法并预期实验结果及结论。(1)实验设计思路:(2)可能的结果及结论:,拓展练习,用一定浓度的蔗糖溶液处理叶肉细胞,观察是否发生质壁分离。,如果发生质壁分离现象,说明是活细胞;如果不发生质壁分离现象,说明是死细胞。,渗透作用原理的应用:,1.观察植物的细胞膜。2.判断植物细胞的死活。3.测定植物细胞液的浓度。4.食品的防腐处理。(盐糖醋)5.田间水肥管理。(合理施肥,合理灌溉),广东省四会市四会中学方仲扬,科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。,伊红
10、为什么不会逸出细胞?,细胞作为一个完整的系统,它有边界,细胞膜的组成成分是什么呢?,生物膜结构的探索历程:,观察现象脂溶性物质比非脂溶性物质更 容易通过细胞膜,19世纪末欧文顿植物细胞通透性检测,提出问题细胞膜的成分中含有什么,作出假说细胞膜是由脂质组成的,广东省四会市四会中学方仲扬,设计实验提取细胞膜进行化学检测,进行实验,得出结论细胞膜中含有大量的磷脂,实验结果从细胞膜中提取到大量磷脂。,广东省四会市四会中学方仲扬,磷脂分子的结构,亲水,疏水,水表面单层的磷脂分子会怎样排列呢?,磷脂,水表面的单层磷脂分子的排列方式,广东省四会市四会中学方仲扬,水中油滴表面的磷脂分子又会怎样排列呢?,水中油
11、滴表面的磷脂分子的排列方式,广东省四会市四会中学方仲扬,实验结果展层后脂质面积约为红细胞表面积的两倍,广东省四会市四会中学方仲扬,尝试画出细胞膜中双层磷脂分子的排布,细胞膜的磷脂分子的排列方式,广东省四会市四会中学方仲扬,分析现象1933年,Collander和Barland发现,虽然细胞膜对某些物质的通透性同该物质的脂溶性有关,但有些小分子物质如水、水溶性的甲醇等,其穿入细胞的能力要比按其脂溶性所应有的穿透能力大。,实验结果细胞膜会被蛋白酶破坏。,得出结论细胞膜上有蛋白质存在。,提出问题细胞膜上还有什么其他物质?,设计实验用不同的酶处理细胞膜。,广东省四会市四会中学方仲扬,除了脂质外,蛋白质
12、也是细胞膜的成分。那么,蛋白质位于细胞膜的什么位置呢?,广东省四会市四会中学方仲扬,小资料(关于电镜成像)电子束照射大分子物质散射度高,黑暗;照射小分子物质,散射度低,光亮。,暗-亮-暗,“蛋白质-脂质-蛋白质”三层的统一结构模式图,静态的“三明治”模型,标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开,升温后暴露断裂面。,蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。,蛋白质在膜中的分布是不对称的,冰冻蚀刻电子显微法,实验结论:,细胞膜具有一定的流动性,广东省四会市四会中学方仲扬,变形虫的摄食,流动镶嵌模型的基本内容,广东省四会市四会中学方仲扬,1972年,桑格和尼尔森提出,生物膜的流动,广东省四会市四会中学方仲扬
13、,磷脂分子的运动,1.磷脂双分子层构成了膜的基本支架,这个支架不是静止的。2.磷脂双分子层是轻油般的液体,具有流动性。3.蛋白质分子有镶在表面、嵌入、横跨三种,外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。,广东省四会市四会中学方仲扬,细胞膜的结构特点:流动性,镶嵌性,不对称性。,物质(如碘)的跨膜运输并不都是和水一样顺相对含量梯度的运输的。,三、物质跨膜运输的其他实例,20 25倍,250mg/L,血液中碘的浓度,I,碘离子数量_ 碘离子数量_,少,多,人体甲状腺滤泡上皮细胞,细胞对于物质的输出和输入有选择性,细胞对物质的吸收是有选择的。,结论:,细胞膜不仅是半透膜还是选择透过性膜,水分子跨膜运输是顺
14、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。,课堂小结,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。,结构,成分,结构模型,磷脂,流动镶嵌模型,覆盖,镶嵌,横跨,特点,具有一定的流动性,基本支架:磷脂双分子层,课堂总结,蛋白质,蛋白质,糖蛋白,糖脂,结构特点,功能特点,选择透过性,生物膜的结构及特点,三、糖蛋白(糖被)组成:作用:,由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成。,保护润滑等。,血型鉴定、,免疫反应、,细胞识别、,小结:,1.生物膜的组成:,生物膜是由_和_组成的。,脂质,
15、蛋白质,2.生物膜的流动镶嵌模型。,生物膜的流动模型认为,_构成了膜的基本骨架;构成生物膜的磷脂是成_排列的,具有流动性;大多数蛋白质分子也是可以运动的。,磷脂双分子层,双层,3.糖被的结构及功能。,糖被是细胞膜的外表,一层由细胞膜上的_和_结合形成的糖蛋白,其作用是_、_等。,蛋白质,糖类,细胞识别,免疫反应,思考白细胞能够吞噬病菌,此过程的完成与细胞膜的结构有何关系?,1897年:细胞膜由一层连续的脂质组成。,1925年:细胞膜是由双层脂类分子组成的。,1933年:细胞膜上有蛋白质存在。,近年:细胞膜表面的糖蛋白与细胞识别有关。,1970年:膜物质分子能运动,具有流动性。,小 结,生物膜的
16、结构特点:具有流动性.,1972年:细胞膜的流动镶嵌模型。,1959年:细胞膜静态三明治模型。,证明细胞膜具有流动性的实例,变形虫捕食与伪足的行成。草履虫取食和食物泡的形成。白细胞的吞噬作用。胞吞和胞吐。精子与卵细胞的融合。植物体细胞杂交与动物细胞融和。细胞分裂时细胞膜的缢裂。酵母菌的出芽生殖。红细胞通过狭窄毛细血管的变形。,第三节 物质跨膜运输的方式,自由扩散,细胞外,细胞内,细胞膜,自由扩散,细胞外,细胞内,小分子物质,细胞膜,自由扩散,细胞外,细胞内,小分子物质,细胞膜,自由扩散,特点:方向:高浓度到低浓度 不需要能量 方式直接,速度快,例子:水,气体(CO2,O2,CO)甘油,脂肪酸,
17、酒精,苯,协助扩散,细胞外,细胞内,细胞膜,载体蛋白,协助扩散,细胞外,细胞内,细胞膜,载体蛋白,协助扩散,特点:,需要载体蛋白不需要能量,方向:高浓度到低浓度,例子:葡萄糖进入红细胞等,主动运输,细胞外,细胞内,细胞膜,载体蛋白,能量,主动运输,细胞外,细胞内,细胞膜,载体蛋白,能量,主动运输,需要载体蛋白,需要消耗细胞的能量,方向:低浓度到高浓度,特点:,例子:钠、钾等离子,意义:能保证活细胞按照生命活动的需要,主动地选择并吸收营养物质,排出代谢产生的废物和对细胞有用的物质,内吞作用:大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上,由细胞膜内陷形成小囊,这些物质就被包入小囊内,然后,小囊从细胞膜上脱
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