4.1 细胞通过质膜与外界进行物质交换（教学课件）生物沪科版2020必修1

细胞通过质膜与外界进行物质交换 第一节 第四章 细胞的代谢 高一生物 必修一 细胞是生命活动的基本单位 一份营养早餐通常含有蛋白质、糖类、脂质等营养成分。这些营养物质经过口腔的咀嚼和胃、肠的消化，分解为氨基酸、葡萄糖和脂肪酸等小分子后，由小肠上皮细胞吸收。食物为何需要被消化分解成小分子？这与细胞质膜的结构有何关系？ 细胞质膜透性的模拟实验 思考与讨论： 1. 你的预测和实际结果是否相同？请对结果加以说明。 2. 根据实验结果，尝试解释细胞质膜具有选择透过性。 透析袋是一种半透膜，我们可以用透析袋模拟细胞质膜，直观认识其对物质的选择透过性。 取两个15cm长的透析袋，向透析袋A中加入5%可溶性淀粉溶液至距顶端5cm 处。向透析袋 B 中加入等量蒸馏水。在流水中冲洗除去透析袋外表面的淀粉。 1．细胞质膜具有选择透过性 ①N2、O2、CO2 等疏水性小分子物质容易从磷脂分子间透过； ②乙醇、甘油等亲水性小分子以及水也可以透过； ③氨基酸、葡萄糖等亲水性有机分子和离子均被阻挡（要借助质膜上的转运蛋白才能穿过细胞质膜）。 自由扩散：小分子物质通常是以扩散的方式透过细胞质膜。细胞质膜两侧的小分子物质由高浓度向低浓度的一侧扩散。 2．小分子物质经被动或主动运输进出细胞 滴加蔗糖溶液 滴加清水 质壁分离复原 质壁分离 水分子多 水分子少 植物细胞的吸水和失水 O2、CO2以及乙醇等以自由扩散的方式直接透过细胞质膜。 2．小分子物质经被动或主动运输进出细胞 总结：自由扩散 运输方向：顺浓度梯度（高→低） 特点：不需要载体蛋白的协助、不需能量 实例：①气体：O2、CO2、NH3等； ② 乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物； ③少部分水（通过由于磷脂分子运 动而产生的间隙） 影响因素：细胞内外浓度差 浓度差 扩散速度 协助扩散 协助扩散：葡萄糖、氨基酸以及一些离子等，借助质膜上的转运蛋白顺浓度梯度运输方式。 比较通道蛋白和载体蛋白 载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。 通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。 总结：协助扩散 运输方向：顺浓度梯度（高→低） 特点：需要载体蛋白的协助、不需能量 实例：①葡萄糖、氨基酸以及一些离子等；葡萄糖进入红细胞、肌细胞； 浓度差 运输速度 ②大部分水（细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过细胞膜） 影响因素：细胞内外浓度差和转运蛋白的数量 水分子也是以被动运输的方式透过质膜，从溶液浓度低的一侧（水分子多）渗入溶液浓度高的一侧（水分子少），这一现象称为渗透。 渗透作用条件：半透膜；半透膜两侧的溶液存在浓度差 渗透现象 主动运输 为满足正常生理活动的需要，细胞也会逆浓度梯度从细胞外吸收或向细胞外排出一些物质。例如，典型哺乳动物细胞胞外 Na+ 浓度比胞内高，而 K+ 浓度比胞内低，细胞需要不断地逆浓度梯度吸收 K+、排出 Na+，以维持正常的生命活动。 主动运输：物质逆浓度梯度进出细胞需借助质膜上的载体蛋白，还需要细胞提供能量的方式。 总结：主动运输 运输方向：逆浓度梯度（低→高） 特点：需要载体蛋白的协助、需要能量 实例：小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基 酸、无机盐等，植物吸收矿质元素等。 影响因素：载体蛋白的种类和数量、能量供应。 运输速率 O 细胞外浓度 总结：主动运输与被动运输比较 物质跨膜运输的方式 被动运输 主动运输 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 是否需要转运蛋白 不需要 需要 需要 是否消耗能量（ATP） 不消耗 消耗 实例 ①气体：O2、CO2、NH3等； ②乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物； ③少部分水（通过由于磷脂分子运动而产生的间隙） ①葡萄糖、氨基酸以及一些离子等；葡萄糖进入红细胞、肌细胞； ②大部分水（细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过细胞膜） K＋、Ca2＋、Na＋（钠钾泵，泵就是需要能量）等离子通过细胞；人的红细胞吸收葡萄糖。 胞吞：细胞还需要摄取一些大分子或颗粒物。 举例：①变形虫等单细胞生物从外界环境中摄取食物②白细胞吞噬人侵的细菌和病毒,细胞从血液中吸收脂蛋白 3．大分子物质通过胞吞和胞吐进出细胞 胞吞过程：大分子或颗粒物与质膜上的受体结合，引起质膜内陷，将大分子或颗粒物包围起来形成小囊泡；随后