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1、第四章细胞的物质输入和输出第四章细胞的物质输入和输出 第第1 1节节 物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例一、渗透作用一、渗透作用半透膜：半透膜：半透膜半透膜是一类可以让小是一类可以让小分子物质通过而分子物质通过而大分子物质不能大分子物质不能通过的一类薄膜通过的一类薄膜的总称的总称渗透作用装置渗透作用装置分析实验现象分析实验现象1.1.第一组装置的第一组装置的 漏斗管内液面为什么会升高？漏斗管内液面为什么会升高？2.2.第二组装置，用纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面第二组装置，用纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面还会升高吗？还会升高吗？由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水由于单位时间内透过玻璃纸进入
2、长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。管内液面升高。用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。分析实验现象分析实验现象4.4.水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？（友情提醒）半透膜，水分子可以自由通过。（友情提醒）半透膜，水分子可以自由通过。不是的，水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中，不是的，水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中，也能从漏斗中扩散到烧杯中，只不过，在单位时间内，
3、也能从漏斗中扩散到烧杯中，只不过，在单位时间内，从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。3.3.第三组装置，清水换成同样浓度的蔗糖溶液，结第三组装置，清水换成同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？果会怎样？半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面也不会升高。分子数量，液面也不会升高。得出结论水渗入漏斗内使液面上升必须具备两个条件半透膜半透膜两侧溶液浓度差渗透作用渗透作用 ：水分子（或其他溶剂分子）透水分子（或其他溶剂分子
4、）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗透作用称为渗透作用条条 件件具有半透膜（主要）具有半透膜（主要）半透膜两侧的溶液浓度不同半透膜两侧的溶液浓度不同课题一课题一 水分子的跨膜运输水分子的跨膜运输问题：细胞是否会发生渗透作用呢？问题：细胞是否会发生渗透作用呢？（一）动物细胞的吸水和失水（一）动物细胞的吸水和失水 红细胞置于清水中红细胞置于清水中 分析右图，一段时间后红细分析右图，一段时间后红细胞会发生什么变化？胞会发生什么变化？放到清水中，细胞不断吸水放到清水中，细胞不断吸水膨胀直至胀破。膨胀直至胀破。疑问？红细胞是否也是发生渗透作用呢？疑问
5、？红细胞是否也是发生渗透作用呢？【探究探究】红细胞是否具有发生渗透作用的条件红细胞是否具有发生渗透作用的条件 问题一问题一 红细胞的红细胞的 相当于半透膜，为相当于半透膜，为什么？什么？因为，细胞膜同样具有有些物质可以通过，而有些因为，细胞膜同样具有有些物质可以通过，而有些物质不能通过的特点。物质不能通过的特点。问题二问题二 什么情况下，红细胞会发生吸水或失水？什么情况下，红细胞会发生吸水或失水？课题一课题一 水分子的跨膜运输水分子的跨膜运输细胞膜细胞膜当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，红细胞失水；红细胞失水；当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，当外界溶液浓度细胞质基
6、质浓度时，红细胞吸水。红细胞吸水。课题一课题一 水分子的跨膜运输水分子的跨膜运输1.1.细胞膜相当于半透膜细胞膜相当于半透膜 2.2.外界溶液与细胞质基质存在浓度差外界溶液与细胞质基质存在浓度差【总结总结】红细胞发生渗透作用的条件红细胞发生渗透作用的条件1 1红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。2 2当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化？原因当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化？原因 会发生吸水并且胀破会发生吸水并且胀破 ，因为外界溶液浓度
7、过低，红，因为外界溶液浓度过低，红细胞不断吸水，而细胞膜的伸缩性是一定的，超过了这个细胞不断吸水，而细胞膜的伸缩性是一定的，超过了这个限度，细胞就会破裂。限度，细胞就会破裂。3 3红细胞吸水或失水的多少与什么有关？红细胞吸水或失水的多少与什么有关？红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外的浓红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外的浓度差，一般差值越大，吸水或失水越多。度差，一般差值越大，吸水或失水越多。课题一课题一 水分子的跨膜运输水分子的跨膜运输【思考思考】红细胞不吸水也不失水，保持细胞原有的形态。因红细胞不吸水也不失水，保持细胞原有的形态。因为外界溶液浓度为外界溶液浓度=细胞内浓度，
8、所以单位时间渗入的水分细胞内浓度，所以单位时间渗入的水分子数量等于渗出的水分子数量，水分子的运动达到动态子数量等于渗出的水分子数量，水分子的运动达到动态平衡，因此表现细胞既不吸水也不失水。平衡，因此表现细胞既不吸水也不失水。4.4.如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么变化？原因？变化？原因？课题一课题一 水分子的跨膜运输水分子的跨膜运输问 题1.1.植物细胞会出现失水的情况吗？植物细胞会出现失水的情况吗？2.2.植物细胞在什么情况下会失水？植物细胞在什么情况下会失水？3.3.原生质层是否相当与半透膜？原生质层是否相当与半透膜？当当细胞液的浓度小于
9、外界溶液的浓度时细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时2.植物细胞的吸水与失水【探究探究】植物细胞植物细胞 相当于半透膜相当于半透膜原生质层原生质层探究实验：植物细胞的吸水和失水提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验进行实验进行实验分析结果分析结果表达与交流表达与交流（原生质层是一层半透膜吗？）（原生质层是一层半透膜吗？）（原生质层相当于一层半透膜）（原生质层相当于一层半透膜）设计设计方案方案（按预定方案进行实验）（按预定方案进行实验）（分析实验结果，得出结论：（分析实验结果，得出结论：）（总结，写实验报告并适当交流）（总结，写实验报告并适当交流）预期预期结果结果将植物细胞浸润在较高浓度的
10、蔗糖溶液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。在清水中，观察其大小的变化。在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变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。央液泡会变大，细胞膨胀。植物细植物细胞的质胞的质壁分离壁分离及复原及复原实验现象实验现象：中央液中央液泡大小泡大小原生质层原生质层的位置的位置细胞细胞大小大小蔗糖蔗糖溶液溶液清水清水变变 小小逐渐恢复逐渐恢复原来大小原来大小原生质层恢原生质层恢复原来位置复原来位置原生质层脱
11、原生质层脱离细胞壁离细胞壁基本基本不变不变基本基本不变不变得出结论得出结论 植物细胞原生质层相当于一层半透膜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。与细胞外界溶液发生了渗透作用。2.2.质壁分离及复原现象质壁分离及复原现象初始浓度初始浓度0 Mg2 Ca2+Si4+离子离子培养液中的离子浓度培养液中的离子浓度水稻番茄物质跨膜运输的其他实例物质跨膜运输的其他实例 实例一实例一1.1.水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水 稻不吸收反
12、而向外排出呢？稻不吸收反而向外排出呢？2.2.不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？4.4.4.4.细胞对物质的吸收有选择吗细胞对物质的吸收有选择吗细胞对物质的吸收有选择吗细胞对物质的吸收有选择吗?如果有，这种选择性有如果有，这种选择性有如果有，这种选择性有如果有，这种选择性有普遍性吗？普遍性吗？普遍性吗？普遍性吗？3.3.3.3.水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样吗？跨膜运输也是这样吗？跨膜运输也是这样
13、吗？跨膜运输也是这样吗？水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，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。动的需要。细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。有普遍性。1.1.以下可以发生渗透作用的是（以下可以发生渗透作用的是（）A.A.煮熟的马铃薯条放入水中煮熟的马铃薯条放入水中 B.B.把干种子放在清水中把干种子放在清水中 C.C.烈日下菠菜叶子下垂烈日下菠菜叶子下垂 D.D.放在盐水中的萝卜变软放在盐水中的萝卜变软D巩固练习2.a2.a、b b、
14、c c是三个相邻的细胞，已知是三个相邻的细胞，已知a a细胞液浓度细胞液浓度 b b细胞液浓度细胞液浓度 c c细胞液浓度细胞液浓度,如图所示，能正确表示水如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（分在三者之间关系的是（）CacbacbacbacbABCD3.3.田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧烧苗苗”。其原因是（。其原因是（）A.A.根细胞从土壤中吸收的养分过多根细胞从土壤中吸收的养分过多 B.B.根细胞不能从土壤中吸水根细胞不能从土壤中吸水 C.C.根系不能将水向上运输根系不能将水向上运输 D.D.根系被肥料分解释放的热能烧毁根系被肥料
15、分解释放的热能烧毁B4.4.利用高浓度盐水（利用高浓度盐水（NaClNaCl溶液）杀菌防腐的原理溶液）杀菌防腐的原理是（是（）A.A.盐水中的盐水中的ClCl有杀菌防腐的作用有杀菌防腐的作用 B.B.盐水中的盐水中的NaNa不利于细菌的生活不利于细菌的生活 C.C.盐水是中性的，不适于细菌的生活盐水是中性的，不适于细菌的生活 D.D.由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡D1.1.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或刀片在叶片外表皮划一0.5 cm0.5 cm
16、见方的见方的“井井”字。字。2.2.用尖嘴镊从用尖嘴镊从“井井”字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮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。撕下，平铺在载玻片中央。3.3.用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为30%30%的蔗糖溶液，盖上盖的蔗糖溶液，盖上盖 玻片。用吸水纸吸去多余液体。玻片。用吸水纸吸去多余液体。4.4.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。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。5.5.在
17、盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收，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。使清水置换蔗糖溶液。6.6.在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。进行实验进行实验1.1.实验结果与你与预期相吻合吗？它是否支持你所作出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？怎样的解释？2.2.如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？3.3.如果滴加的是如果滴加的是0.50.
18、5克克mlml的蔗糖溶液，实验结果会有什的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？么不同？交交 流流不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水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，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不可能发生质壁分离复原讨讨 论论1.1.正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能过细正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能过细 胞膜外吗？胞膜外吗？2.2.根据现象判断红细胞的细胞膜相当与什么膜？根据现象判断红细胞的细胞膜相当与什么膜？红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。红细胞内的血红蛋
19、白等有机物一般不能透过细胞膜。红细胞的细胞膜相当于红细胞的细胞膜相当于“问题探讨问题探讨”中的半透膜。中的半透膜。3.3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨破吗？破吗？当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红细胞一般会因持续吸水而涨破。细胞一般会因持续吸水而涨破。4.4.红细胞吸水或失水的多少取决与什么？红细胞吸水或失水的多少取决与什么？红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或失外浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或
20、失水较多。水较多。讨讨 论论细胞膜的主要成分脂质（磷脂最丰富）大约占50%蛋白质 大约占40%糖类 大约占2%10%动动脑动动脑筋筋细胞膜的组成成分中含有脂质细胞膜的组成成分中含有脂质材料一材料一18591859年，年，E.OertonE.Oerton选用选用500500多种化学物质对植物细胞多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿过膜。物质，也不容易穿过膜。18971897年，年，CrijinsCrijins和和
21、HedinHedin用红细胞做实验，同样也用红细胞做实验，同样也证明分子的通透性与其在脂质中的溶解度有关证明分子的通透性与其在脂质中的溶解度有关,且溶解且溶解度越大越容易通过。度越大越容易通过。你从以上实验中能得出什么你从以上实验中能得出什么结论结论？并说明理由。？并说明理由。1925192519251925年荷兰科学家年荷兰科学家年荷兰科学家年荷兰科学家GorterGorterGorterGorter和和和和GrendelGrendelGrendelGrendel从细胞膜中从细胞膜中从细胞膜中从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，提取脂质，铺成单层分子，提取脂质，铺成单层分子，提取脂质，铺成单层
22、分子，发现面积是细胞膜发现面积是细胞膜发现面积是细胞膜发现面积是细胞膜的的的的2 2 2 2倍倍倍倍 结论：结论：结论：结论：细胞膜中的磷脂是双层的细胞膜中的磷脂是双层的细胞膜中的磷脂是双层的细胞膜中的磷脂是双层的磷磷脂脂分分子子材料二材料二电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”结构图像你从以上实验中能得出什么你从以上实验中能得出什么结论结论？动动动动脑筋脑筋 科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在会被蛋白酶分解（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在的的只只对蛋白质分解起催化作用的物质）。对蛋白质分解起催化作用的物
23、质）。猜想：猜想：细胞膜的组成成分中还含有其它物质细胞膜的组成成分中还含有其它物质细胞膜的组成成分中还含有蛋白质细胞膜的组成成分中还含有蛋白质材料三材料三材料四材料四蛋白质分子蛋白质分子磷脂双分子层磷脂双分子层糖类糖类细胞膜结构示意图细胞膜结构示意图亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部 磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，的分子，“头头”部是亲水的，部是亲水的，“尾尾”部是疏水部是疏水的。的。（二）思考与讨论（二）思考与讨论1 13.提示：因为磷脂分子的提示：因为磷脂分子的“头部头部”亲水，所以亲水，所以在水在水空气界面上磷脂分子是空气界面上磷脂分子是“
24、头部头部”向下向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。两层这一结论。流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容：1.1.磷脂双分子层构成膜的基本支架。磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）尾部朝向内侧）2.2.蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或
25、全部嵌入磷脂双分子层中，有的有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）体现了膜结构内外的不对称性）3.3.磷脂分子是可以运动的，具有流动性。磷脂分子是可以运动的，具有流动性。（其分子的运动有多种形式）（其分子的运动有多种形式）4.4.大多数的蛋白质分子也是可以运动的。大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了膜的流动性）（也体现了膜的流动性）5.5.细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。结合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密
26、切联系）（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）想象空间想象空间 发挥空间发挥空间想象力，想象想象力，想象一个近似球型一个近似球型的细胞，其细的细胞，其细胞膜的磷脂双胞膜的磷脂双分子层的三维分子层的三维立体结构！立体结构！胆 碱磷 酸甘 油脂肪酸不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜细胞膜白细胞吞噬病毒的过程白细胞吞噬病毒的过程附：附：磷脂（膜脂）的运动有多种形式：磷脂（膜脂）的运动有多种形式：1.1.侧向扩散；侧向扩散；2.2.旋转运动；旋转运动；3.3.摆动运动；摆动运动；4.4.伸缩运动；伸缩运动；5.5.翻转运动；翻转运动；6.6.旋转异构旋转异构被动运
27、输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。自由扩散：自由扩散：协助扩散：协助扩散：物质通过简单的扩散作用进物质通过简单的扩散作用进出细胞。出细胞。进出细胞的物质借助载体进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。蛋白的扩散。一、被动运输1 1.自由扩散：自由扩散：特征：1.1.顺浓度梯度运输顺浓度梯度运输2.2.不需要载体不需要载体3.3.不需要消耗能量不需要消耗能量自由扩散自由扩散2 2.协助扩散：协助扩散：特征：特征：1.1.顺浓度梯度运输顺浓度梯度运输2.2.需要载体参与需要载体参与3.3.不需要消耗能量不需要消耗能量（二）思考与讨论（二）思考与讨论1.
28、1.自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因为二者自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因为二者都是顺物质的浓度梯度进行的。都是顺物质的浓度梯度进行的。2.2.自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞消自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞消耗能量。不同之处是：前者不需要蛋白质的协助，耗能量。不同之处是：前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。后者必须有蛋白质的协助才能实现。3.3.因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以统称为被动运输。行的，不需要细胞消耗能量，所以统称为被动运输。二、主动运输：物
29、质从物质从低浓度一侧运输到高浓度的一侧低浓度一侧运输到高浓度的一侧，需要，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。所释放的能量，这种方式叫做主动运输。主动运输主动运输特征：特征：1.1.逆浓度梯度运输逆浓度梯度运输2.2.需要载体需要载体3.3.需要消耗能量需要消耗能量主动运输主动运输主动运输的意义：主动运输的意义：保证了保证了活细胞活细胞能够按照生命活动的需要，能够按照生命活动的需要，主动主动选择吸收选择吸收所需要的营养物质，所需要的营养物质，排出排出代谢废物和对细代谢废物和对细胞有害的物质。胞有害的物质
30、。注意：注意：主动运输主动运输:能够体现对矿质离子选择性能够体现对矿质离子选择性对比对比比较三种物质运输方式的异同：比较三种物质运输方式的异同：项项 目目自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散主动运输主动运输运输方向运输方向是否需要载是否需要载体蛋白体蛋白是否消耗细是否消耗细胞内的能量胞内的能量代表例子代表例子顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度梯度逆浓度梯度不需要不需要需要需要需要需要不消耗不消耗不消耗不消耗需要消耗需要消耗氧气、水、氧气、水、二氧化碳等二氧化碳等通过细胞膜通过细胞膜葡萄糖通葡萄糖通过红细胞过红细胞葡萄糖、氨基酸通葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；过小肠上皮细胞膜；离子通
31、过细胞膜等离子通过细胞膜等三、胞吞和胞吐三、胞吞和胞吐 一些大分子或物质团块的运输，是通过胞吞一些大分子或物质团块的运输，是通过胞吞和胞吐作用来实现的。和胞吐作用来实现的。胞吞：胞吞：物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜，从细胞物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜，从细胞外进入细胞内的过程。（如果进入的是固态物质，外进入细胞内的过程。（如果进入的是固态物质，称为吞噬；如果进入的是液态物质，称为胞饮。）称为吞噬；如果进入的是液态物质，称为胞饮。）胞吐：胞吐：物质以囊泡的形式通过细胞膜，从细胞内排物质以囊泡的形式通过细胞膜，从细胞内排到细胞外的过程。到细胞外的过程。运运输输速速率率浓度差浓度差运运输输速速率率
32、耗氧量耗氧量运运输输速速率率浓度差浓度差 上面几幅坐标图中所表示的分别上面几幅坐标图中所表示的分别是哪种物质运输方式？为什么？是哪种物质运输方式？为什么？思考！思考！运运输输速速率率浓度差浓度差时间时间细细胞胞内内浓浓度度（细胞外浓度）（细胞外浓度）（四）技能训练（四）技能训练1.K1.K+和和Mg Mg 2+2+是通过主动运输进入细胞的。是通过主动运输进入细胞的。2.Na 2.Na+和和ClCl -是通过主动运输排出细胞的。是通过主动运输排出细胞的。3.3.提示：因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较提示：因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。大，细胞只
33、有通过主动运输才能维持这种状况。第一节第一节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶一酶的作用和本质一酶的作用和本质斯帕兰扎尼实验斯帕兰扎尼实验过程：过程：现象：现象：推测：推测：证明：证明：本实验能证明：本实验能证明：问题探讨问题探讨肉块放入小金属笼内，让鹰吞下肉块放入小金属笼内，让鹰吞下肉块消失了肉块消失了是胃内的化学物质将肉块分解了是胃内的化学物质将肉块分解了收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解否也能将肉块分解胃具有化学消化的作用胃具有化学消化的作用一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质1.1.细胞代谢细胞代谢：细胞中每时每
34、刻都进行着许多：细胞中每时每刻都进行着许多 化学化学反应，统称为细胞代谢是反应，统称为细胞代谢是生命活动的基础。生命活动的基础。2.2.酶在代谢中的作用酶在代谢中的作用 合成合成代谢（代谢（同化同化作用）作用）分解分解代谢（代谢（异化异化作用）作用）酶在细胞代谢中的作用2 H2O2 2 H2O +O21.1.常温下反应常温下反应2.2.加热加热3.Fe3.Fe3+3+做催化剂做催化剂4.4.过氧化氢酶过氧化氢酶猪肝研磨液猪肝研磨液加入试管直接观察加入试管直接观察酒精灯加热酒精灯加热滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液步骤步骤步骤步骤试管编号试管编号试管编号试管编号 说明说明说明说明1 1 1
35、 12 2 2 23 3 3 34 4 4 4 一一一一 H H H H2 2O O O O2 2 浓度浓度剂量剂量剂量剂量二二二二剂量剂量剂量剂量结结结结果果果果气泡产生气泡产生气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧卫生香燃烧卫生香燃烧结论结论结论结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%3%3%3%3%常温常温常温常温9090FeClFeCl3 3肝脏研肝脏研肝脏研肝脏研磨液磨液磨液磨液2 2 2 2滴清水滴清水滴清水滴清水 2 2 2 2滴清水滴清水滴清水滴清水2 2 2 2滴滴滴滴2 2 2 2滴滴滴滴不明显不明显不明显不明显少
36、量少量少量少量较多较多较多较多大量大量大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃 不复燃不复燃不复燃不复燃变亮变亮变亮变亮复燃复燃复燃复燃过氧化氢在不同条件下的分解过氧化氢在不同条件下的分解过氧化氢在不同条件下的分解过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样速率不一样速率不一样速率不一样反应条件反应条件反应条件反应条件自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量y=y=k kx xy=y=kx+zkx+z8 8 8 8滴滴滴滴大量大量大量大量复燃复燃复燃复燃变量变量步骤步骤试管编号试管编号说明说明1 12 23 34 4 一一 HH2OO2 浓度剂量剂量二二剂量剂量结结果果气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧结论
37、结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温90FeCl3肝脏研肝脏研磨液磨液2 2滴清水滴清水 2 2滴清水滴清水2 2滴滴2 2滴滴不明显不明显不明显不明显少量少量少量少量较多较多较多较多大量大量大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃 不复燃不复燃不复燃不复燃变亮变亮变亮变亮复燃复燃复燃复燃过氧化氢在不同条件下的分解过氧化氢在不同条件下的分解过氧化氢在不同条件下的分解过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样速率不一样速率不一样速率不一样反应条件反应条件自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量对照组对照组实验组实验组对照实验对
38、照实验酶在细胞代谢中的作用 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。和的条件下快速进行。各条件使反应加快的本质：各条件使反应加快的本质：加热：加热：FeFe3+3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能 分子从常态转变为容易发生化学反应的活分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所跃状态所需要的能量需要的能量称为称为活化能活化能活化能活化能反应物反应物反应物反应物产物产物产物产物活活活活化化化化能能能能反应进程反应进程反应进程反应进程能能能能
39、量量量量加热加热主要特点主要特点参与反应，不提供能量参与反应，不提供能量降低反应所需的活化能降低反应所需的活化能本身的量与本身的量与化学性质化学性质不变不变催化剂在化学反应中的作用催化剂在化学反应中的作用反应物反应物反应物反应物产物产物产物产物活活活活化化化化能能能能反应进程反应进程反应进程反应进程能能能能量量量量75无催化剂催化无催化剂催化29过氧化氢酶过氧化氢酶54用胶态铂催化用胶态铂催化活化能活化能/kJ.mol-1条件条件.无机无机催化剂催化剂酶的作用：酶的作用：同无机催化剂相比，酶同无机催化剂相比，酶降低活化能的作降低活化能的作用更显著用更显著，因而，因而催化效率更高催化效率更高。3
40、.3.酶的本质酶的本质A.A.酶本质的探索：酶本质的探索：（1 1）18571857年，法国年，法国 巴斯德巴斯德 通过显微镜观察，提出酿酒中发酵是由于酵通过显微镜观察，提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在母细胞的存在结论：结论：没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的精的(2)(2)德国德国 李比希李比希结论：结论：发酵是酵母细胞中的某些物质，但这些物发酵是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用（3 3）德国）德国 毕希纳毕希纳过程：过程：结论：将酵母细胞中引起发酵的物质称为结论：将酵母
41、细胞中引起发酵的物质称为 酿酶酿酶（4 4）美国）美国 萨姆纳萨姆纳 19261926年，从刀豆种子中提出年，从刀豆种子中提出脲酶结晶，脲酶是脲酶结晶，脲酶是一种蛋白酶一种蛋白酶 2020世纪世纪3030年代年代,相继提出了相继提出了多种酶的蛋白结晶多种酶的蛋白结晶结论：结论：酶是一类具有催化作用的蛋白质酶是一类具有催化作用的蛋白质（5 5）2020世纪世纪8080年代年代 切赫、奥特曼切赫、奥特曼发现发现少数少数RNARNA也具有生物催化作用也具有生物催化作用结论：结论：酶是具有催化作用的有机物，其中绝大多数是酶是具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是蛋白质，少数是RNARNAB
42、.B.酶的定义酶的定义：酶：酶：是是活细胞活细胞产生的具有生物产生的具有生物催化作用催化作用的的有机物有机物。绝大多数的酶是绝大多数的酶是蛋白质蛋白质，少数的酶是，少数的酶是RNARNA怎样验证酶的存在？怎样验证酶的存在？与双缩脲反应与双缩脲反应催化脂肪酶水解的酶是？主要的合成部位？催化脂肪酶水解的酶是？主要的合成部位？判断：酶是蛋白质判断：酶是蛋白质所有的细胞都能产生酶所有的细胞都能产生酶酶在细胞代谢中的作用 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。和的条件下快速进行。各条件使反应加快的本质：各条件使反应加快的本质：加热：加热：FeFe
43、3+3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能 为了验证加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更为了验证加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更强的去污力，有一个生物实验小组把同样的脏布强的去污力，有一个生物实验小组把同样的脏布条放在不同的烧杯内浸泡条放在不同的烧杯内浸泡烧杯烧杯条件条件水量水量水温水温浸泡时浸泡时间间1 1加酶洗加酶洗衣粉衣粉500mL4020min2 2普通洗普通洗衣粉衣粉500mL6020min课堂练习课堂练习1.1.1.1.请设计实验来验证加酶洗衣粉对何种污渍起作请设计实验来验证加酶洗衣粉对何种
44、污渍起作请设计实验来验证加酶洗衣粉对何种污渍起作请设计实验来验证加酶洗衣粉对何种污渍起作 用。用。用。用。2.2.2.2.请设计一则加酶洗衣粉的商业广告，广告时间请设计一则加酶洗衣粉的商业广告，广告时间请设计一则加酶洗衣粉的商业广告，广告时间请设计一则加酶洗衣粉的商业广告，广告时间 为一分钟。设计广告时要注意用语的科学性和为一分钟。设计广告时要注意用语的科学性和为一分钟。设计广告时要注意用语的科学性和为一分钟。设计广告时要注意用语的科学性和 艺术性，既反映产品的科技含量，又有浓郁的艺术性，既反映产品的科技含量，又有浓郁的艺术性，既反映产品的科技含量，又有浓郁的艺术性，既反映产品的科技含量，又有
45、浓郁的 生活气息，还要符合广告法。生活气息，还要符合广告法。生活气息，还要符合广告法。生活气息，还要符合广告法。第一节第一节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶一酶的特性一酶的特性1.1.高效性高效性 （意义）（意义）2.2.专一性专一性一中酶只能催化一种或一类化学反应一中酶只能催化一种或一类化学反应3.3.多样性多样性4.4.作用条件比较温和作用条件比较温和二、酶的特性二、酶的特性酶酶活性活性：酶对化学反应的催化效率酶对化学反应的催化效率 最适最适的温度和的温度和PHPH条件下，条件下，酶的活性最高酶的活性最高不同的酶具有不同的不同的酶具有不同的最适最适的温度和最适的温度和最适PH
46、PH过酸、过碱或温度过高，会使酶的过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到空间结构遭到破坏破坏，使酶，使酶永久失活永久失活。（不可逆不可逆）低温，不破坏酶的空间结构，只是低温，不破坏酶的空间结构，只是降低酶的活性降低酶的活性。（可恢复可恢复）总结酶总结酶1.1.产生部位和作用部位：产生部位和作用部位：所有的所有的活细胞活细胞 细胞内、细胞外、体外细胞内、细胞外、体外2.2.作用：作用：催化作用催化作用 降低活化能降低活化能3.3.本质：有机物（绝大多数、少数）本质：有机物（绝大多数、少数）具备蛋白质的性质具备蛋白质的性质（合成受遗传物质的控制、与双缩脲反应为紫色、（合成受遗传物质的控制、与双
47、缩脲反应为紫色、可水解为氨基酸）可水解为氨基酸）4.4.同无机催化剂一样，同无机催化剂一样，只改变反应速率只改变反应速率，不能改变反应方向和终产，不能改变反应方向和终产物的浓度，在物的浓度，在化学反应前后本身不发生改变化学反应前后本身不发生改变。高效性高效性专一性专一性多样性多样性作用条件比较温和作用条件比较温和5.5.酶的特性酶的特性（1 1）细胞中主要是由什么细胞器来产生能量的？）细胞中主要是由什么细胞器来产生能量的？（2 2）细胞中有哪些生理过程在不断地消耗着能量？）细胞中有哪些生理过程在不断地消耗着能量？（3 3）细胞内存在有糖类、脂肪等有机物，这些有机）细胞内存在有糖类、脂肪等有机物
48、，这些有机 物含有大量且稳定的能量，但某项生命活动可能物含有大量且稳定的能量，但某项生命活动可能 不用大量的能量就足以进行，而且糖类、脂肪中不用大量的能量就足以进行，而且糖类、脂肪中 储存的能量又过于稳定，不易被生物体利用，细储存的能量又过于稳定，不易被生物体利用，细 胞又是怎样解决这一矛盾的呢？胞又是怎样解决这一矛盾的呢？1.1.萤火虫发光的生物学意义是什么萤火虫发光的生物学意义是什么？2.2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗萤火虫体内有特殊的发光物质吗？3.3.萤火虫发光的过程有能量的转换吗萤火虫发光的过程有能量的转换吗？讨论：讨论：用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取三等份
49、分别装入三支试管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失萤火虫发光器萤火虫发光器 AB医用葡萄医用葡萄糖溶液糖溶液2mlATP注射注射液液2ml蒸馏水蒸馏水2mlCBA萤火虫发光器萤火虫发光器的经典实验的经典实验 C问题思考：问题思考：1.1.选择萤火虫的发光器为实验材料的优点。选择萤火虫的发光器为实验材料的优点。（参考答案：主要是它发光的现象容易观察等）（参考答案：主要是它发光的现象容易观察等）2.2.将发光器捣碎的目的：将发光器捣碎的目的：（参考答案：增大发光细胞与溶液接触面积，加快化学反（参考答案：增大发光细胞与溶液接触面积，加快化学反应速度。）
50、应速度。）3.3.本实验的原理是：本实验的原理是：（参考答案：蒸馏水不是能源物质，葡萄糖不是直接的能（参考答案：蒸馏水不是能源物质，葡萄糖不是直接的能源物质，他们都不会使熄灭的离体发光器重新发光，而源物质，他们都不会使熄灭的离体发光器重新发光，而ATPATP能使离体的发光器重新发光）能使离体的发光器重新发光）具有改善肌体代谢的作用，同时又是具有改善肌体代谢的作用，同时又是体内能量的体内能量的主要来源主要来源。目前普遍用于心力衰竭、心肌梗塞、脑动。目前普遍用于心力衰竭、心肌梗塞、脑动脉硬化、冠状动脉硬化等等，并发现其具有抗癌作用，脉硬化、冠状动脉硬化等等，并发现其具有抗癌作用，可望成为有前景的抑