細胞的邊界：細胞膜（質膜）第4章細胞的物質輸入和輸出第1節被動運輸主講教師：zeg視頻見U盤該課件文件夾細胞界新聞30min《動物細胞游泳時裂開，搶救無效》1水進出細胞的原理問題探討在一個長頸漏斗的漏斗口外密封上一層玻璃紙，往漏斗內注入蔗糖溶液，然后將漏斗浸入盛有清水的燒杯中，使漏斗管內外的液面高度相等。過一段時間后，會出現如圖所示現象。玻璃紙（又叫賽璐玢）是一種半透膜，水分子可以自由透過它，而蔗糖分子則不能。討論：漏斗管內的液面為什么會升高？如果漏斗管足夠長，管內的液面會無限升高嗎？為什么？教材P62動畫演示動畫演示蔗糖分子滲透現象演示問題探討水分子半透膜問題探討燒杯內的溶劑——水分子通過半透膜向漏斗內擴散，導致漏斗內水柱升高，液面上升。討論：漏斗管內的液面為什么會升高？擴散：分子從高濃度一側向低濃度一側運動的現象。擴散教材+筆記P62問題探討滲透作用：水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散。滲透半透膜教材P62漏斗管內的液面升高過程中，漏斗內水分子會通過半透膜向燒杯內擴散嗎？問題探討會，半透膜兩側的水分子雙向運動。因為水分子可以自由透過半透膜，燒杯內清水中的水分子滲透到漏斗內蔗糖溶液的同時，漏斗內蔗糖溶液中的水分子也會滲透到燒杯內的清水中。但是清水中水分子的相對含量高于蔗糖溶液，所以從燒杯內滲透到漏斗內的水分子數多于從漏斗內滲透到燒杯內的水分子數，最終導致漏斗內液面升高；也就是單位時間從燒杯內滲透到漏斗內的水分子數大于從漏斗內滲透到燒杯內的水分子數，實際觀察到的是水分子滲透差異導致的結果。教材P62問題探討水分子滲透方向：從水的相對含量高的一側向水的含量相對低的一側滲透。滲透半透膜含水量低

含水量高溶液濃度低溶液濃度高從溶液濃度低的一側向溶液濃度高的一側滲透。教材P62問題探討液面不會升高。因為半透膜兩側含水量相同，水分子數進出平衡。討論：如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，液面高度如何變化？液面不會升高。因為紗布不是半透膜，孔隙很大，具有全透性，水分子和蔗糖分子都能通過，紗布兩側分子進出平衡。討論：如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內的液面還會升高嗎？滲透作用發生條件：半透膜+濃度差思考下面討論題，嘗試總結滲透作用發生的條件物質的量濃度，非質量濃度，實質上指滲透壓。筆記P62問題探討不會。當管內的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產生靜水壓（指液體在一個容器中因重力作用產生的壓強），加快漏斗中水分子向燒杯流動的速度，當水柱靜水壓與半透膜兩側滲透壓使水分子滲透達到平衡，液面將不再上升。討論：如果漏斗管足夠長，管內的液面無限升高嗎？此時半透膜兩側濃度相等嗎？不相等。正是半透膜兩側濃度不同，即存在濃度差，才能產生滲透壓與水柱產生的靜水壓相互作用，從而導致水分子滲透平衡。筆記P621.1水進出動物細胞原理水分子通過細胞膜進出動物細胞是通過滲透作用嗎？（提出問題）以哺乳動物紅細胞為例進行探究，怎樣設計實驗？探究·實踐做出假設：水分子通過細胞膜進出哺乳動物紅細胞原理是滲透作用。實驗原理：滲透作用（水分子通過半透膜的擴散）實驗材料：滲透裝置哺乳動物紅細胞哺乳動物紅細胞探究·實踐哺乳動物紅細胞滲透條件1：細胞膜相當于半透膜，是選擇性透過性膜。選擇透過性膜：指具有活性的生物膜。對物質的通過既具有半透膜的物理性質，還具有主動的選擇性，如細胞膜。選擇透過性膜一定是半透膜，半透膜不一定是選擇透過性膜。滲透條件2：紅細胞內部血紅蛋白相當于蔗糖分子，細胞質濃度為0.9%筆記P63探究·實踐外界溶液濃度小于細胞質濃度外界溶液濃度大于細胞質濃度外界溶液濃度

等于細胞質濃度實驗方法步驟0.09%NaCl溶液（低滲溶液）9%NaCl溶液（高滲溶液）0.9%NaCl溶液（等滲溶液）探究·實踐外界溶液濃度小于細胞質濃度外界溶液濃度大于細胞質濃度外界溶液濃度

等于細胞質濃度實驗方法步驟0.09%NaCl溶液（低滲溶液）9%NaCl溶液（高滲溶液）0.9%NaCl溶液（等滲溶液）細胞吸水膨脹細胞失水皺縮細胞形態不變實驗結論：水進出動物細胞原理是通過滲透作用探究·實踐1.2水進出植物細胞原理水分子進出植物細胞也是通過滲透作用嗎？（提出問題）植物細胞什么結構相當于半透膜？實驗如何設計？探究·實踐做出假設：水分子進出植物細胞原理是滲透作用。實驗原理：滲透作用（水分子通過半透膜的擴散）實驗材料：植物細胞成熟的植物細胞模式圖液泡膜細胞膜細胞壁細胞質內細胞液原生質層教材P63探究·實踐滲透條件1：原生質層相當于半透膜，是選擇性透過性膜。滲透條件2：液泡內的細胞液含有糖類、色素和蛋白質等相當于蔗糖分子，形成一定濃度的溶液。成熟的植物細胞模式圖液泡膜細胞膜細胞質原生質層探究·實踐實驗設計思路及預期結果外界溶液濃度小于細胞液濃度外界溶液濃度大于細胞液濃度細胞吸水，中央液泡體積變大，細胞堅挺細胞失水，中央液泡體積變小，質壁分離質壁分離：細胞失水過程中，由于原生質層伸縮性比細胞壁大，原生質層就會與細胞壁逐漸分離開的現象。教材P65.探究·實踐視頻見U盤該課件文件夾探究植物細胞吸水和失水教材P64探究·實踐材料用具實驗材料：紫色洋蔥鱗片葉外表皮實驗儀器：刀片，鑷子，滴管，載玻片，蓋玻片，吸水紙，顯微鏡等。實驗試劑：質量濃度為0.3g/mL蔗糖溶液、清水教材P64探究·實踐實驗方法步驟制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片低倍顯微鏡觀察紫色的中央大液泡原生質層緊貼細胞壁0.3g/mL蔗糖吸水紙吸引（重復幾次）教材P64探究·實踐實驗方法步驟清水吸水紙吸引（重復幾次）低倍顯微鏡觀察中央液泡逐漸變小，紫色逐漸加深原生質層與細胞壁逐漸分離質壁分離低倍顯微鏡觀察中央液泡逐漸變大，紫色逐漸變淺原生質層與細胞壁逐漸緊貼質壁分離復原教材+筆記P64探究·實踐實驗結論：水進出植物細胞原理是通過滲透作用原生質層相當于半透膜筆記P65注意事項：實驗材料的選擇(1)所選材料應盡量選擇帶有顏色的細胞(2)觀察的是同一區域細胞，因為實驗遵循自身前后對照使用的是低倍鏡觀察探究·實踐實驗拓展——實驗材料可否更換根尖分生區細胞？根尖成熟區細胞？幼嫩小葉黑藻葉肉細胞？成熟葉片黑藻葉肉細胞？探究·實踐????筆記P65實驗拓展——實驗材料可否更換幼嫩小葉黑藻葉肉細胞？成熟葉片黑藻葉肉細胞？探究·實踐??高倍顯微鏡下黑藻的葉綠體（幼嫩小葉）高倍顯微鏡下黑藻細胞質壁分離現象實驗拓展——細胞外液中的溶質分子可以進入細胞

滴加一定濃度的KNO3溶液，該濃度大于細胞液濃度但可維持正常細胞活性，KNO3可被細胞吸收。實驗現象：發生質壁分離，沒有滴加清水，會自動出現質壁分離復原現象。原因：外界溶液濃度較大，細胞發生質壁分離；但細胞會主動吸收K+、NO3-

，細胞液濃度逐漸增大，細胞開始吸水，發生質壁分離復原現象。探究·實踐筆記P65實驗拓展——細胞外液中的溶質分子可以進入細胞

滴加一定濃度的KNO3溶液(該濃度大于細胞液濃度但可維持細胞活性，KNO3可被細胞吸收）其他溶液：較高濃度的葡萄糖溶液，尿素溶液，甘油溶液也會出現質壁分離復原現象。探究·實踐筆記P65實驗拓展——細胞外液中的溶質分子可以進入細胞嘗試用曲線圖表示該現象探究·實踐時間/min細胞失水量ab時間/min原生質體體積ABC筆記P65實驗拓展——細胞外液中的溶質分子可以進入細胞曲線解析：（1）a點之前：細胞失水（速率逐漸減小），質壁分離；細胞液濃度小于外界溶液濃度；（2）a點之后b點之前：細胞吸水，開始質壁分離復原；細胞液濃度大于外界溶液濃度；（3）b點：質壁分離完全復原，吸水量等于失水量；（4）a點：細胞失水量最大，細胞液濃度等于外界溶液濃度；探究·實踐筆記P65實驗拓展——細胞外液中的溶質分子可以進入細胞請用曲線圖表示該現象（5）細胞液濃度增大原因：細胞主動吸收外界溶液中的溶質分子；（6）細胞吸收溶質分子時間：a點以后細胞液濃度已經大于外液溶液濃度，故細胞主動吸收溶質分子發生在a點之前。（7）b點細胞濃度與初始細胞濃度大小比較：細胞失水量＝吸水量，但細胞主動吸收溶質分子，溶劑量不變，溶質增多，故b點細胞濃度大于初始細胞濃度。探究·實踐筆記P65實驗拓展——質壁分離的應用：判斷成熟植物細胞的死活探究·實踐一定濃度蔗糖溶液

發生質壁分離

不發生質壁分離實驗拓展——質壁分離的應用：比較不同植物細胞的細胞液濃度大小探究·實踐同一濃度蔗糖溶液發生質壁分離所需時間越短，細胞液濃度越小；小結：物質以擴散的方式進出細胞，不消耗細胞內化學反應釋放的能量，這種跨膜運輸方式稱為被動運輸。教材P652自由擴散和協助擴散教材P652.自由擴散和協助擴散解決以下問題，展示學習成果：什么是自由擴散？舉例說明物質以自由擴散方式進出細胞的實例協助擴散？舉例說明物質以協助擴散方式進出細胞的實例水分子進出細胞的方式？轉運蛋白種類及其作用方式？2.1自由擴散自由擴散：物質通過簡單的擴散作用進出細胞，也叫簡單擴散。舉例：O2、CO2小分子物質；甘油、脂肪酸、乙醇、苯、性激素等脂溶性小分子物質；濃度高濃度低分子運輸方向：高濃度一側運輸到低濃度一側分子運輸動力：兩側濃度差教材P662.2協助擴散人工脂雙層膜對不同分子的通透性葡萄糖小分子有機物以及離子等物質以什么方式進出細胞呢？親水“頭部”疏水“尾部”2.2協助擴散構成細胞膜的脂雙層中多出了一些物質，這就是膜蛋白。膜蛋白的種類很多，其中可以協助極性的小分子、帶電的離子等進行跨膜運輸的膜蛋白稱為轉運蛋白。教材P662.2協助擴散協助擴散：離子和一些小分子有機物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通過細胞膜，需要借助膜上的轉運蛋白進出細胞擴散，叫做協助擴散，也叫易化擴散。舉例：葡萄糖進入紅細胞分子運輸方向：高濃度一側運輸到低濃度一側分子運輸動力：兩側濃度差教材P66物質跨膜運輸的方式濃度梯度是否需要轉運蛋白是否消耗能量被動運輸自由擴散協助擴散順濃度梯度不需要需要不消耗不消耗順濃度梯度小結：自由擴散與協助擴散特征筆記P662.2協助擴散資料1：水分子比較小，在活細胞中含量最多，人們曾經認為它們以自由穿過細胞膜磷脂分子的間隙而進出細胞。對比人工合成脂雙層和生物膜對這些物質的通透性發現，人工合成膜對水分子的通透性卻小于與生物膜對水分子的通透性，由此推斷細胞膜上可能存在特殊的輸送水分子的通道。水分子以自由擴散還是協助擴散方式進出細胞呢？理解資料2：1988年，美國科學家阿格雷從紅細胞和腎小管細胞中分離出新的膜蛋白，疏水性跨膜蛋白，命名為“AQP1”。他將含有AQP1蛋白和不含有此蛋白的細胞進行了對比實驗，放在同一水溶液中，發現有AQP1蛋白的細胞體積變大。后來經過實驗獲得了該蛋白的氨基酸序列結構，證實了水通道蛋白的存在。2.2協助擴散含AQP1蛋白不含AQP1蛋白資料3：為了進一步驗證，科研人員將AQP1導入脂質體中進行重組脂質體實驗，結果發現，重組脂質體對水的轉運活性比普通脂質體高出了10倍。目前，人們已經從細菌、酵母菌、植物、動物的細胞中分離出多種水通道蛋白。2.2協助擴散水分子水通道蛋白2.2協助擴散水分子很小，不帶電荷但具有極性，盡管能夠以自由擴散過膜，但是更多的是借助細胞膜上的水通道蛋白以協助擴散的方式進出細胞。2.3轉運蛋白載體蛋白：只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都會發生自身構象的改變。通道蛋白：只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小電荷相適宜的分子或離子通過。分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道結合。教材P66-67概念辨析滲透作用：水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散。被動運輸：物質以擴散的方式進出細胞，不消耗細胞內化學反應釋放的能量，這種跨膜運輸方式稱為被動運輸。被動運輸又分為自由擴散和協助擴散。以擴散方式通過細胞膜的是物質，可以是溶劑分子也可以是溶質微粒。自由擴散或者協助擴散指的是物質進出細胞的方式，滲透作用中的擴散指的是溶劑通過半透膜，不能等同為協助擴散或者自由擴散。以擴散方式通過半透膜的一定是溶劑分子。半透膜包括生物膜（選擇透過性膜）但是不僅限于生物膜，如玻璃紙。隨堂練習概念理解葡萄糖通過滲透作用進出細胞。（

）水分子通過滲透作用進出細胞。（

）??葡萄糖不是溶劑分子水分子是溶劑3課堂小結3.課堂小結4練習與應用

1.物質跨膜運輸的方式與物質的特點和細胞膜的結構有關。判斷下列有關物質跨膜運輸的表述是否正確。（1）細胞膜和液泡膜都相當于半透膜。（

）（2）水分子進入細胞，是通過自由擴散方式進行的。（

）（3）載體蛋白和通道蛋白在轉運分子和離子時，其作用機制是一樣的。（

）4.1概念檢測√××

2.基于對植物細胞質壁分離原理的理解判斷，下列各項無法通過質壁分離實驗證明的是

（

）A.成熟植物細胞的死活B.原生質層比細胞壁的伸縮性大C.成熟的植物細胞能進行滲透吸水D.水分子可以通過通道蛋白進入細胞D4.1概念檢測

2.假如將甲乙兩個植物細胞分別放入蔗糖溶液和甘油溶液中，兩種溶液的濃度均比細胞液的濃度高，在顯微鏡下連續觀察，可以預測甲乙兩細胞的變化是

（

）A.甲乙兩細胞發生質壁分離后，不發生質壁分離復原B.甲乙兩細胞都發生質壁分離，但乙細胞很快發生質壁分離復原C.只有乙細胞發生質壁分離，但不會發生質壁分離復原D.甲乙兩細胞發生質壁分離，隨后都很快發生質壁分離復原B4.1概念檢測

4.2拓展應用1.細胞液中物質的濃度對于維持細胞的生命活動非常重要。現提供紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞，請設計實驗，測定該細胞的細胞液的濃度相當于多少質量分數的蔗糖溶液。寫出你的實驗思路，并分析其中的基本原理。可以配制出一系列濃度梯度的蔗糖溶液,將紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞置于配好的各種濃度的蔗糖溶液中，適當時間后用顯微鏡觀察細胞質壁分離情況。記錄剛好發生質壁分離的細胞所用的蔗糖溶液濃度，以及剛好尚未發生質壁分離的細胞所用的蔗糖溶液濃度，據此推算出細胞液溶質濃度應介于這兩個濃度之間。.

4.2拓展應用2.溫度變化會影響水分通過半透膜的擴散速率嗎？請你提出假設，并設計檢驗該假設的實驗方案。假設：溫度變化會影響水分通過半透膜的擴散速率。設計實驗：可以借用本節問題探討中的滲透裝置進行實驗。將該滲透裝置置于不同溫度的環境中，通過比較不同溫度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定溫度是否影響水分子的擴散速度，實驗中要注意排除各種無關變量的干擾，如置于不同溫度中的漏斗內的蔗糖溶液的量和濃度必須相等，以確保實驗的準確性。第2節主動運輸與胞吞、胞吐主講教師：zeg問題探討人體甲狀腺分泌的甲狀腺激素，在生命活動中起著重要作用。碘是合成甲狀腺激素的重要原料。甲狀腺濾泡上皮細胞內碘的濃度比血液中高20-25倍。討論：甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是通過被動運輸嗎？不是甲狀腺甲狀腺濾泡上皮細胞碘濃度低碘濃度高教材+筆記P69問題探討人體甲狀腺分泌的甲狀腺激素，在生命活動中起著重要作用。碘是合成甲狀腺激素的重要原料。甲狀腺濾泡上皮細胞內碘的濃度比血液中高20-25倍。討論：聯想逆水行舟的情形，甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是否需要細胞提供能量？需要細胞提供能量。討論：這在各種物質的跨膜運輸中是特例還是有一定的普遍性？具有普遍性。教材+筆記P69問題探討實例1：小腸液中氨基酸、葡萄糖的濃度遠遠低于它們在小腸上皮細胞中的濃度，但它們仍然可以被小腸上皮細胞吸收。實例2：人紅細胞中K+的濃度比血漿高30倍。實例3：輪藻細胞中K+的濃度比周圍水環境高63倍。主動運輸普遍存在為什么這些物質能逆濃度梯度運輸？教材P691主動運輸1.1主動運輸解決以下問題，展示學習成果：什么是主動運輸？嘗試概括主動運輸過程主動運輸對于細胞生活有何意義？視頻見U盤該課件文件夾教材P68-691.1主動運輸主動運輸：物質逆濃度梯度進行跨膜運輸，需要載體蛋白的協助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。

能量教材P691.1主動運輸舉例：K+、Na+、Ca2+等離子逆濃度梯度跨膜運輸；小腸上皮細胞從小腸液中吸收氨基酸、葡萄糖；腎小管細胞吸收葡萄糖。分子運輸方向：低濃度一側運輸到高濃度一側分子運輸動力：細胞內化學反應釋放的能量意義：主動運輸普遍存在于動植物和微生物細胞中，通過主動運輸來選擇吸收所需要的物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質，從而保證細胞和個體生命活動的需要。教材P69+701.1主動運輸小結：主動運輸與被動運輸特征物質出入細胞的方式被動運輸主動運輸自由擴散協助擴散物質運輸方向是否需要轉運蛋白是否需要消耗能量舉例相同點

順濃度梯度高濃度低濃度

順濃度梯度高濃度低濃度

逆濃度梯度低濃度高濃度不需要需要需要（載體蛋白）不消耗消耗

水分子、氣體（氧氣、二氧化碳）、脂溶性小分子水分子、離子、葡萄糖進入紅細胞、葡萄糖進入小腸上皮細胞/腎小管細胞不消耗小分子、離子運輸方式理解1.2被動運輸與主動運輸曲線分析判斷：下圖對應哪種跨膜運輸方式？請說出判斷依據。該跨膜運輸方式運輸速率的主要影響因素是什么？運輸速率濃度差運輸速率轉運蛋白數量/能量自由擴散影響因素：溫度膜兩側的濃度差筆記P691.2被動運輸與主動運輸曲線分析判斷：下圖對應哪種跨膜運輸方式？主要影響因素是什么？協助擴散影響因素：溫度膜兩側的濃度差轉運蛋白的數量運輸速率濃度差運輸速率轉運蛋白數量運輸速率能量協助擴散筆記P691.2被動運輸與主動運輸曲線分析判斷：下圖對應哪種跨膜運輸方式？主要影響因素是什么？主動運輸影響因素：溫度能量轉運蛋白的數量運輸速率能量運輸速率轉運蛋白數量運輸速率濃度差主動運輸筆記P691.2被動運輸與主動運輸曲線分析判斷：下圖對應哪種跨膜運輸方式？主要影響因素是什么？主動運輸或者協助擴散運輸速率物質濃度筆記P691.2被動運輸與主動運輸曲線分析O2濃度：筆記P69溫度：1.2被動運輸與主動運輸曲線分析囊性纖維化發生的一種主要原因是，患者肺部支氣管上皮細胞轉運氯離子的載體蛋白的功能發生異常，導致患者支氣管中黏液增多，造成細菌感染。這一發現給囊性纖維化的治療帶來了希望。請搜集資料，了解與物質跨膜運輸有關的疾病研究進展。與社會的聯系肺黏液阻塞了氣道教材P70變形蟲攝取水中的有機物顆粒，就需要解決大分子物質進入細胞的問題。2胞吞與胞吐2.胞吞與胞吐思考以下問題，展示學習成果：什么是胞吞、胞吐？嘗試概括胞吞以及胞吐過程。胞吐與胞吐對細胞生活有何意義？教材P712.胞吞與胞吐胞吞過程與膜上的蛋白質結合細胞膜內陷從細胞膜分離大分子物質包圍著大分子小囊進入細胞接觸（選擇性）包圍凹陷分離需要能量囊泡教材P712.1胞吞與胞吐舉例：變形蟲吞食細菌等食物顆粒；白細胞吞噬病菌。2.1胞吞與胞吐胞吐過程大分子物質在細胞內形成囊泡排出移動到細胞膜處與細胞膜融合需要能量教材P712.1胞吞與胞吐舉例：內分泌腺細胞合成的蛋白質類激素；消化腺細胞分泌的消化酶等。大分子胞吞、胞吐特征：需要細胞內化學反應釋放的能量；與膜蛋白結合（選擇性）意義：通過胞吐細胞向外分泌分泌蛋白和激素，通過胞吞消滅細菌、癌細胞、及衰老的紅細胞、細胞碎片保證生命活動的正常進行。胞吞、胞吐發生的結構基礎：細胞膜的流動性。教材+筆記P71討論以下問題，展示學習成果：胞吞、胞吐過程的實現與生物膜的特性有什么關系？游離于細胞質基質中的核糖體合成的蛋白質多是供細胞自身使用，而附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質能夠分泌到細胞外。試分析其中的道理。思考·討論教材P71胞吞、胞吐過程的實現與生物膜的特性有什么關系？細胞膜結構特性流動性是胞吞、胞吐的基礎；胞吞、胞吐過程中膜形態、結構的變化也體現了膜的流動性。思考·討論因為游離于細胞質基質中的核糖體，所合成的蛋白質也只能游離于細胞質基質中，由于蛋白質是大分子有機物，無法直接通過被動運輸或主動運輸穿過細胞膜運輸到細胞外，所以一般只能留在細胞內供細胞自身使用。而附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質能夠進入內質網腔中，并借助囊泡移動進入高爾基體，經加工包裝后，包裹在囊泡中的蛋白質就能以胞吐的方式分泌到細胞外。思考·討論游離于細胞質基質中的核糖體合成的蛋白質多是供細胞自身使用，而附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質能夠分泌到細胞外。試分析其中的道理。教材P71小結：在物質的跨膜運輸中，胞吞、胞吐普遍存在，需要消耗能量。提示：

胞吞、胞吐屬于跨膜運輸，但穿過的膜層數為0層。教材P71主動運輸（如a、e）協助擴散（如c、d）自由擴散（如b）細胞外細胞內bc