第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 物质跨膜运输的实例
溶液
浓度
高
低
水分流动方向
水势
高
低
讨论：
1.漏斗管内的液面为什么会升高？
2.如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
3.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？
原理
条件
渗透作用
水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，称为渗透作用。
一些物质（一般是水分子物质）能透过，而另一
些物质不能透过的多孔性薄膜。
一、细胞的吸水和失水：
1.动物细胞的吸水和失水：
外界溶液浓度
∨
细胞质浓度
外界溶液浓度
=
细胞质浓度
外界溶液浓度
∧
细胞质浓度
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？
2、红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
动物细胞的吸水和失水
3、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
浓度差越大细胞吸水或失水越多
水的进出方向——顺相对含量的梯度进出动物细胞的
与生活的联系
吃比较咸的食物，口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？
植物细胞与动物细胞的区别
(细胞壁是全透性的)
成熟的植物细胞
细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层
2.植物细胞的吸水和失水：
讨论：
1.原生质层是不是相当于一层半透膜呢？
2.植物细胞的细胞壁对细胞的吸水和失水有无影响呢？
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，细胞膜与细胞壁 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，
二、物质跨膜运输的其它实例：
资料分析
P63
讨论：
1.水稻培养液里的Ca+2和Mg+2浓度为什么会增高？
2. 不同作物对无机盐的吸收有差异吗？
3.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？
4.细胞对物质的吸收有选择吗?如果有，这种选择性有普遍性吗？
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。
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
时间：19世纪末 1895年
人物：欧文顿（E.Overton）
实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透
性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。
提出假说：
资料一
时间：1925年
人物：荷兰科学家Gorter和Grendel
实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面
积是细胞膜的2倍
提出假说：
资料二
细胞膜中的磷脂是双层的
磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。
时间：1959年
人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）
实验：在电镜下看到细胞膜由“蛋白质—脂质—蛋白
质”的三层结构构成
提出假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”
的三层结构构成的静态统一结构
资料三
思考
“三明治”结构模型有什么不足？
把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜
功能的多样性相矛盾。
静态的蛋白质—脂质—蛋白质三层结构受到质疑
?
细胞膜是静止的，变形虫为什么会运动？细胞为什么会生长？细胞之间为什么会发生融合？
推论：细胞膜应该是流动的
变形虫正在吞噬草履虫
时间：1970年
人物：Larry Frye等
实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，
让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半
发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布
提出假说：细胞膜具有流动性
资料四
时间：1972年
人物：桑格和 尼克森
提出：流动镶嵌模型
对生物膜结构的探索历程
19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成的；
20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由 和 组成；
1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由 三层结构；
1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有 ；
1972年，桑格和 提出了 。
脂质
脂质
蛋白质
蛋白质－脂质－蛋白质
流动性
尼克森
流动镶嵌模型
小结
二、流动镶嵌模型的基本内容
流动镶嵌模型的基本内容：
1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）
2、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，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。（体现了膜结构内外的不对称性）
3、磷脂分子是可以运动的，具有流动性
4、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）
5、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。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）
1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ）
A 细胞膜具有一定流动性
B 细胞膜是选择透过性
C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架
D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子
课堂练习
2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（ ）
A 细胞膜 B 核膜
C 线粒体膜 C 叶绿体膜
3、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（ ）
A 5 B 6 C 7 D 8
4、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（ ）
A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸
5、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（ ）
A 保护作用 B 一定的流动性 C 主动运输 D 选择透过性
6、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是（ ）
A 维生素D和性激素 B 水和尿素
C 氨基酸和葡萄糖 D 酶和胰岛素
第3节物质跨膜运输的方式
自由扩散
特征：
顺浓度梯度运输
1、自由扩散：
协助扩散
特征：
顺浓度梯度运输
需要载体参与
2、协助扩散：
一、被动运输
被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。
自由扩散：
协助扩散：
物质通过简单的扩散作用进出细胞。
进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。
主动运输
特征：
逆浓度梯度运输
1.
需要载体
2.
需要消耗能量
3.
主动运输
二、主动运输：
物质从低浓度一侧运输到高浓度的一侧，需要载体蛋白的协助，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。
对比
比较三种物质运输方式的异同：
顺浓度梯度
顺浓度梯度
逆浓度梯度
不需要
需要
需要
不消耗
不消耗
需要消耗
氧气、水、二氧化碳、乙醇、甘油等通过细胞膜
葡萄糖通过红细胞
葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜等
三、胞吞和胞吐
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。
胞吞：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，称为吞噬；如果进入的是液态物质，称为胞饮。）
胞吐：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。
1、红细胞吸收无机盐和葡萄糖得共同点是（ ）
A、都可以从低浓度的一边到高浓度的一边
B、都需要供给ATP
C、都需要载体协助
D、既需要载体协助又需要消耗能量
C
巩固练习
2、若用呼吸酶抑制剂处理小肠绒毛上皮，则会明显影响其细胞吸收的物质是（ ）
A、氧气
B、脂肪酸、水
C、葡萄糖、水
D、钾离子、氨基酸
D
巩固练习
乙
主动运输
甲
自由扩散
载体
能量
3、下图为物质进入细胞的两种方式示意图，据图回答（【 】内填上代号，横线上填上相应的文字）
（1）小肠绒毛的上皮细胞吸收葡萄糖的方式是 【 】 。
（2）氧气分子从肺泡扩散到血液中的方式是【 】 。
（3）甲和乙的不同点是甲不需要
和 。