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1、第二单元第二单元 细胞的结构、细胞的结构、物质的输入和输出物质的输入和输出第一讲第一讲 细胞膜和细胞核细胞膜和细胞核考纲要求：考纲要求：细胞膜的结构和功能细胞膜的结构和功能 物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式 细胞核的结构和功能细胞核的结构和功能 线索：化学成分线索：化学成分 结构结构 功能功能一、细胞膜一、细胞膜细胞膜成分、结构的探究历程细胞膜成分、结构的探究历程1、欧文顿关于植物细胞通透性实验、欧文顿关于植物细胞通透性实验 实验现象：实验现象：实验结论：实验结论：相似相容相似相容2、科学家分离细胞膜，化学分析其成分、科学家分离细胞膜，化学分析其成分 实验材料：实验材料：分离方法：分离方法
2、：实验结论：实验结论：膜是由脂质组成的。膜是由脂质组成的。哺乳动物成熟的红细胞哺乳动物成熟的红细胞将其放入蒸馏水中，使其吸水涨破，将其放入蒸馏水中，使其吸水涨破，通过离心获取较纯净的细胞膜通过离心获取较纯净的细胞膜膜的主要成分是脂质和蛋白质膜的主要成分是脂质和蛋白质渗透作用渗透作用原理原理组成细胞膜的脂质有哪些？组成细胞膜的脂质有哪些？3、荷兰科学家的实验、荷兰科学家的实验 实验材料：实验材料：取材的原因：取材的原因：使用的试剂：使用的试剂：实验过程：实验过程：实验结果：实验结果：实验结论：实验结论：人的红细胞人的红细胞哺乳动物成熟的红细胞无哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和众多细胞器细胞核和众多
3、细胞器丙酮丙酮提取脂质，在空气提取脂质，在空气水界面上水界面上展成单分子层展成单分子层单分子层的面积恰为红细胞表面积单分子层的面积恰为红细胞表面积的的2倍倍细胞膜中的脂质排列为连续的两层细胞膜中的脂质排列为连续的两层思考：思考：若材料为鸡的红细胞，则实验结果会怎样？若材料为鸡的红细胞，则实验结果会怎样？还有什么材料会出现还有什么材料会出现“恰为恰为2倍倍”的结果？的结果？大于大于2倍倍细菌等原核细菌等原核细胞细胞相似相容相似相容4、罗伯特森在电镜下观察细胞膜、罗伯特森在电镜下观察细胞膜 现象：现象：结论：结论：暗暗亮亮暗三层结构暗三层结构生物膜的结构都是：生物膜的结构都是：蛋白质蛋白质脂质脂质
4、蛋白质蛋白质这一模型的这一模型的不足之处？不足之处？5、科学家运用新的技术手段发现、科学家运用新的技术手段发现 膜蛋白有的平铺在脂质的表面，有的镶嵌在膜蛋白有的平铺在脂质的表面，有的镶嵌在脂质双分子层中。脂质双分子层中。6、人、人鼠细胞融合实验鼠细胞融合实验实验材料：实验材料：被标记的物质：被标记的物质：实验现象：实验现象：实验结论实验结论：小鼠细胞、人细胞小鼠细胞、人细胞细胞膜上的蛋白质细胞膜上的蛋白质细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性常用的诱导方常用的诱导方法是什么？法是什么？该实验还有什么意义？该实验还有什么意义？7、桑格、尼克森提出细胞膜的、桑格、尼克森提出细胞膜的“流动镶嵌模型流动镶嵌
5、模型”基本内容：基本内容：基本骨架基本骨架磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子的分布蛋白质分子的分布镶镶在磷脂双分子层表面、在磷脂双分子层表面、嵌嵌于或于或贯穿贯穿于双分子层中于双分子层中糖类的存在形式糖类的存在形式糖蛋白或糖脂，糖蛋白或糖脂，存在于细胞膜的存在于细胞膜的外外表面表面细胞膜的细胞膜的结构特点结构特点是：具有一定的流动性是：具有一定的流动性 原因是：构成细胞膜的磷脂分子和原因是：构成细胞膜的磷脂分子和 大多数蛋白质分子是可以运动的。大多数蛋白质分子是可以运动的。请你举出说明细胞膜具有流动性的实例请你举出说明细胞膜具有流动性的实例影响细胞膜流动的影响细胞膜流动的主要因素是什么？主要因
6、素是什么？体现生物膜流动性的实例：体现生物膜流动性的实例：细胞融合、变形虫变形、白细胞吞噬细菌细胞融合、变形虫变形、白细胞吞噬细菌(胞吞胞吞)、分泌蛋白的分泌分泌蛋白的分泌(胞吐胞吐)、温度改变时膜的厚度改变、温度改变时膜的厚度改变、动物细胞吸水膨胀失水皱缩、细胞分裂等。动物细胞吸水膨胀失水皱缩、细胞分裂等。细胞膜的功能细胞膜的功能原理？意义？原理？意义？1、将细胞与外界环境分隔开、将细胞与外界环境分隔开2、控制物质进出细胞、控制物质进出细胞3、进行细胞间的信息交流、进行细胞间的信息交流误区修正：误区修正：物质跨膜运输的方式与物质进出细胞的方式相同物质跨膜运输的方式与物质进出细胞的方式相同物质
7、跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式被动运输被动运输主动运输主动运输自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散物质进出细胞的方式物质进出细胞的方式物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式胞吞、胞吐胞吞、胞吐两种方式在通透两种方式在通透膜的层数上有什膜的层数上有什么不同么不同？物物质质跨膜运跨膜运输输的方式的方式被被动动运运输输 主主动动运运输输 自由自由扩扩散散 协协助助扩扩散散 运运输输方向方向 高高浓浓度度低低浓浓度度 高高浓浓度度低低浓浓度度 低低浓浓度度 高高浓浓度度 是否需要是否需要载载体体不需要不需要需要需要需要需要是否消耗是否消耗ATPATP不消耗不消耗 不消耗不消耗 消耗消耗 图图 例例 实实
8、例例O2、CO2、H2O、甘油、甘油、乙醇、苯等乙醇、苯等出入出入细细胞胞 红细红细胞吸收葡胞吸收葡萄糖萄糖 小小肠肠吸收葡萄吸收葡萄糖、氨基酸、糖、氨基酸、无机无机盐盐等等 影响跨膜运输的影响跨膜运输的因素有哪些？因素有哪些？物物质质跨膜运跨膜运输输的方式的方式被被动动运运输输 主主动动运运输输 自由自由扩扩散散 协协助助扩扩散散 运运输输方向方向 高高浓浓度度低低浓浓度度 高高浓浓度度低低浓浓度度 低低浓浓度度 高高浓浓度度 是否需要是否需要载载体体不需要不需要需要需要需要需要是否消耗是否消耗ATPATP不消耗不消耗 不消耗不消耗 消耗消耗 图图 例例 实实 例例很小分子（很小分子（O2、
9、CO2、H2O、）、）脂脂类类、脂溶（甘、脂溶（甘油、乙醇、苯等）油、乙醇、苯等）出入出入细细胞胞 离子和一些离子和一些较较大的分子大的分子（红细红细胞吸收胞吸收葡萄糖）葡萄糖）小小肠肠吸收葡萄吸收葡萄糖、氨基酸、糖、氨基酸、无机无机盐盐等等 影响跨膜运输的因素影响跨膜运输的因素(1)影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。(2)影响协助扩散的因素：影响协助扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。细胞膜内外物质的浓度差。细胞膜上运载物质的细胞膜上运载物质的载体数量载体数量。(3)影响主动运输的因素：影响主动运输的因素：载体：是细胞膜上的一类蛋白质。载
10、体：是细胞膜上的一类蛋白质。a载体具有特异性，运输不同物质的载体不同，不载体具有特异性，运输不同物质的载体不同，不 同生物细胞膜上的同生物细胞膜上的载体的种类和数目载体的种类和数目也不同。也不同。b载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与 物质的运输时，细胞吸收该载体运载的物质的速物质的运输时，细胞吸收该载体运载的物质的速 度不再随物质浓度的增大而增加。度不再随物质浓度的增大而增加。能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。主动运输，如氧气浓度、温度等。作用机理是作用机理是什
11、么？什么？影响物质运输速率的曲线分析影响物质运输速率的曲线分析若横坐标改为若横坐标改为“呼吸作用强呼吸作用强度度”，曲线会怎样变化？，曲线会怎样变化？例：某种植物细胞在浓度分别为例：某种植物细胞在浓度分别为200mmol/L和和400mmol/L的的M物质溶液物质溶液中，细胞吸收中，细胞吸收M的速率都是的速率都是10mmol/min。对此结果最合理的解释是对此结果最合理的解释是()A细胞吸收细胞吸收M的方式为自由扩散的方式为自由扩散 B细胞吸收细胞吸收M的方式为主动运输的方式为主动运输C细胞吸收细胞吸收M需要载体蛋白的参与需要载体蛋白的参与 D所需能量供应不足所需能量供应不足C胞吞、胞吐胞吞、
12、胞吐1、物质类型：大分子及颗粒性物质、物质类型：大分子及颗粒性物质2、特点：消耗、特点：消耗ATP3、体现了细胞膜的流动性、体现了细胞膜的流动性4、通透了、通透了0层膜层膜5、实例、实例 胞吞：变形虫吞噬食物、吞噬细胞吞噬细菌等胞吞：变形虫吞噬食物、吞噬细胞吞噬细菌等 胞吐：吞入食物细化后的残渣的排出、分泌蛋胞吐：吞入食物细化后的残渣的排出、分泌蛋 白的分泌等白的分泌等载体蛋白和通道蛋白的区别载体蛋白和通道蛋白的区别载体蛋白：载体蛋白：能够与特异性溶质结合，通过自身构能够与特异性溶质结合，通过自身构象的变化，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧。象的变化，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧。载体蛋白
13、有的需要能量，如：各类载体蛋白有的需要能量，如：各类ATP驱动的离驱动的离子泵；有的则不需要能量，以协助扩散的方式运子泵；有的则不需要能量，以协助扩散的方式运输物质，如：缬氨酶素。输物质，如：缬氨酶素。通道蛋白：通道蛋白：与所转运物质之间的结合较弱，它能与所转运物质之间的结合较弱，它能形成亲水的通道，当通道打开时能允许特定大小形成亲水的通道，当通道打开时能允许特定大小的溶质通过。的溶质通过。所有通道蛋白均以所有通道蛋白均以协助扩散协助扩散的方式运输溶质，不的方式运输溶质，不消耗能量。消耗能量。【总结提升总结提升】要确定某种物质的运输方式，要确定某种物质的运输方式，必须抓三个关键：必须抓三个关键
14、：分析被运输的物质是否通过细胞膜；分析被运输的物质是否通过细胞膜；明确被运输物质微粒的性质明确被运输物质微粒的性质(大分子、小大分子、小分子、离子分子、离子)；分析物质通过细胞膜的转运方向分析物质通过细胞膜的转运方向(高浓度高浓度低浓度，低浓度低浓度，低浓度高浓度高浓度)、是否需要载、是否需要载体协助、是否需要消耗体协助、是否需要消耗ATP。细胞膜的细胞膜的功能特性功能特性是：具有选择透过性是：具有选择透过性主要原因是膜上载体蛋白的种类和数量不同。主要原因是膜上载体蛋白的种类和数量不同。细胞膜上的细胞膜上的蛋白质蛋白质的种类和数量决的种类和数量决定其功能的复杂程度定其功能的复杂程度它具有的特点
15、是：它具有的特点是：水分子可以自由通过。水分子可以自由通过。一些一些需要的需要的离子和小分子也可以通过。离子和小分子也可以通过。其他的其他的离子、小分子和大分子则不能通过。离子、小分子和大分子则不能通过。你能设计实验验证细胞膜具有选择透过性吗？你能设计实验验证细胞膜具有选择透过性吗？膜蛋白的功能有哪些？膜蛋白的功能有哪些？物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例1、水分子的跨膜运输、水分子的跨膜运输 2、离子的跨膜运输、离子的跨膜运输细胞的吸水和失水细胞的吸水和失水渗透装置渗透装置动物细胞的吸水和失水动物细胞的吸水和失水成熟植物细胞的吸水和失水成熟植物细胞的吸水和失水分析：分析：1、漏斗液面为什么
16、上升？、漏斗液面为什么上升？2、发生渗透作用的条件？、发生渗透作用的条件？3、设计实验验证以上条件、设计实验验证以上条件4、当达到渗透平衡时，、当达到渗透平衡时，半透膜两侧的溶液浓度是半透膜两侧的溶液浓度是否相等？否相等？5、渗透系统的应用。、渗透系统的应用。分析：分析：1、细胞的特点？、细胞的特点？2、吸水和失水的条件、吸水和失水的条件3、细胞吸水和失水的应用、细胞吸水和失水的应用概念辨析：概念辨析：1、半透膜与选择透过性膜、半透膜与选择透过性膜2、原生质、原生质层与原生质体、原生质、原生质层与原生质体 细胞膜细胞膜（选择透过性膜）（选择透过性膜）细胞内液细胞内液（有一定浓度）（有一定浓度）
17、细胞壁细胞壁（全透性）（全透性）细胞膜细胞膜两膜间的两膜间的细胞质细胞质液泡膜液泡膜原生质层原生质层（具有选择（具有选择透过性）透过性）细胞液细胞液（有一定浓度）（有一定浓度）(1)半透膜、选择透过性膜半透膜、选择透过性膜区别：区别：半透膜是无生命的物理性膜，是指某些物质可以透过而另半透膜是无生命的物理性膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜
18、载体蛋白失活后，其选择透物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。过性丧失。共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。(2)原生质层、原生质体、原生质原生质层、原生质体、原生质原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞不包括细胞核和液泡内的细胞液。液。此结构仅存在于成熟植物细胞中。此结构仅存在于成熟植物细胞中。原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有
19、生物活性的植物细原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分（胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分（三部分构成的完整三部分构成的完整结构结构），常用作植物细胞融合的材料。），常用作植物细胞融合的材料。原生质是指细胞内的生命物质，包括细胞膜、细胞质和细胞核原生质是指细胞内的生命物质，包括细胞膜、细胞质和细胞核（每一部分都属于原生质）。（每一部分都属于原生质）。实验实验探究探究：植物细胞的吸水和失水：植物细胞的吸水和失水流程：流程：提出问题提出问题提出假设提出假设 预期结果预期结果设计设计实验验证假设实验验证假设实验流程实验流程分析结果分析结
20、果得得出结论出结论本实验应注意的问题本实验应注意的问题(1)实验材料必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察现象。实验材料必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察现象。(2)蔗糖溶液浓度不宜过高，否则会引起植物细胞过度失水而死亡蔗糖溶液浓度不宜过高，否则会引起植物细胞过度失水而死亡(如用如用50%的蔗的蔗糖溶液做实验糖溶液做实验)。(3)若用葡萄糖、若用葡萄糖、NaCl、KNO3、尿素、乙二醇等做实验，发生质壁分离后，会、尿素、乙二醇等做实验，发生质壁分离后，会自动复原，其原因是上述物质都可转运到细胞内，致使细胞液浓度升高，外界溶自动复原，其原因是上述物质都可转运到
21、细胞内，致使细胞液浓度升高，外界溶液浓度降低，重新吸水而复原。液浓度降低，重新吸水而复原。(4)质壁分离时，在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低了的外界溶液，因为质壁分离时，在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低了的外界溶液，因为细胞壁是全透性的。细胞壁是全透性的。质壁分离及其复原实验的应用质壁分离及其复原实验的应用 P30“方法体验方法体验”细胞通讯的四要素细胞通讯的四要素信号分子信号分子受体受体信号传递信号传递生物学效应生物学效应细胞间信息交流的主要结构基础是：细胞间信息交流的主要结构基础是：细胞膜细胞膜上的上的 糖被（化学本质糖被（化学本质糖蛋白）糖蛋白）通过体液的作用来完成的通过体液的作
22、用来完成的间接间接交流交流某细胞分泌信号分子某细胞分泌信号分子 经体液运输经体液运输 与靶细胞与靶细胞膜上的受体结合膜上的受体结合 靶细胞产生特定的生物学效应靶细胞产生特定的生物学效应受体都位于细胞受体都位于细胞膜上吗？膜上吗？此类的信号分子主要包括：此类的信号分子主要包括：激素、神经递质、淋巴因子等激素、神经递质、淋巴因子等胰岛素胰岛素促甲状腺激素促甲状腺激素神经递质神经递质胰岛胰岛B细胞细胞 肝细胞肝细胞 合成肝糖原合成肝糖原垂体垂体 甲状腺甲状腺 增加甲状腺激素的合成和分泌增加甲状腺激素的合成和分泌神经细胞神经细胞1 神经细胞神经细胞2 膜电位变化（兴奋或抑制）膜电位变化（兴奋或抑制）传
23、出神经细胞传出神经细胞 骨骼肌细胞骨骼肌细胞 肌肉收缩或舒张肌肉收缩或舒张T淋巴细胞淋巴细胞 B淋巴细胞淋巴细胞 促进其增殖分化促进其增殖分化实例：实例：神经递质神经递质淋巴因子淋巴因子受体的化学本质：受体的化学本质：糖蛋白或脂蛋白糖蛋白或脂蛋白细胞间信息交流主要有三种方式：细胞间信息交流主要有三种方式：分为亲脂性的和亲分为亲脂性的和亲水性的两类水性的两类位于细胞膜上或细胞核内位于细胞膜上或细胞核内通过通过通道通道使细胞相互沟通使细胞相互沟通通过相邻细胞细胞膜的接触完成通过相邻细胞细胞膜的接触完成直接直接交流交流 某细胞膜上某细胞膜上 与靶细胞膜上与靶细胞膜上 引起靶细胞内的引起靶细胞内的发出
24、信号分子发出信号分子 受体结合受体结合 生理变化生理变化细胞膜上的信号分子：细胞膜上的信号分子：抗原、凝集原等抗原、凝集原等实例：实例：细胞细胞 细胞细胞 通通 道道（信息分子）（信息分子）实例：实例：高等植物细胞之间的胞间连丝高等植物细胞之间的胞间连丝精子精子 卵细胞卵细胞 吞噬细胞吞噬细胞 T细胞细胞病原体病原体 吞噬细胞吞噬细胞 靶细胞靶细胞 效应效应T细胞细胞移植器官移植器官 效应效应T细胞细胞精子入卵，且防止多精入卵精子入卵，且防止多精入卵T细胞增殖分化、分泌淋巴因子细胞增殖分化、分泌淋巴因子吞噬细胞吞噬处理暴露抗原吞噬细胞吞噬处理暴露抗原靶细胞裂解死亡靶细胞裂解死亡移植器官脱落移植器官脱落化学本质化学本质：主要主要是糖蛋白是糖蛋白