4.1 被动运输-高一上学期生物人教版2019必修1

生物学（分子与细胞）第四章细胞的物质输入和输出第1节被动运输第1课时

清水泡过的青菜盐腌制过的黄瓜导入新课生活中我们会观察到：盐腌制过的黄瓜皱皱巴巴，还会出很多水；而用清水泡过的青菜却很硬挺，这是为什么呢？问题探讨【资料】在一个长颈漏斗是漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如右图所示现象。玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。1.漏斗管内的液面为什么会升高？2.如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？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？【讨论】问题探讨问题探讨玻璃纸（半透膜）清水Q1.漏斗内的液面为什么会升高？单位时间从清水流入蔗糖溶液中的水分子数单位时间从蔗糖溶液流入清水中的水分子数半透膜水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散。渗透作用：半透膜：水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。半透膜：让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称。

(如：膀胱膜、玻璃纸、卵壳膜)蔗糖溶液蔗糖分子水分子蔗糖溶液渗透压＞清水渗透压溶液渗透压：

指溶液中溶质微粒对水的吸引力。玻璃纸（半透膜）清水蔗糖分子水分子半透膜蔗糖溶液问题探讨Q2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。漏斗内渗透压=液柱的压力水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散。渗透作用：溶液渗透压：

指溶液中溶质微粒对水的吸引力。

浓度越大对水的吸引力越大，渗透压越高思考1：B和C会发生渗透作用，液面会升高吗？问题探讨ABC(不会)发生渗透作用的条件是什么？①具有半透膜②半透膜两侧的溶液具有浓度差30%蔗糖溶液玻璃纸清水30%蔗糖溶液纱布清水30%蔗糖溶液玻璃纸30%蔗糖溶液一、水进出细胞的原理—渗透作用1渗透作用概念：水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散含水量高－－溶液浓度低－－渗透压低含水量低－－溶液浓度

－－渗透压

半透膜两侧的溶液具有浓度差。溶液浓度是指物质的量浓度(mol/ml)而非质量浓度水分子的运输是双向的，我们分析的是运输相对多的方向。2发生的条件3水渗透的方向：30%蔗糖溶液清水高高一、水进出细胞的原理—水进出动物细胞的原理

外界溶液浓度细胞质的浓度小于吸水膨胀大于失水皱缩低渗溶液高渗溶液等渗溶液0.9%NaCl溶液中20%的蔗糖溶液中清水中等于保持原状外界溶液细胞膜半透膜蔗糖溶液细胞质基质相当于相当于浓度差一个动物细胞能否构成一个渗透系统？

P63讨论2:动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统②动物细胞内溶液与外界溶液存在浓度差①动物细胞膜相当于一层半透膜一、水进出细胞的原理—水进出动物细胞的原理当外界浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？

P63讨论3:不一定，外界浓度不是很低时，细胞吸水细胞内液浓度降低后与外界浓度达到平衡，此时红细胞不在吸水一、水进出细胞的原理—水进出动物细胞的原理联系生活吃腌制的咸菜，连续嗑带盐瓜子会感觉口渴，这是为什么呢？口腔细胞失水一、水进出细胞的原理—水进出植物细胞的原理联系生活对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。盐腌制过的黄瓜,皱皱巴巴，还出水。植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？一、水进出细胞的原理—水进出植物细胞的原理细胞膜细胞质液泡膜细胞液细胞壁(全透性)①具有半透膜②半透膜两侧的溶液具有浓度差②细胞液与外界溶液

之间存在浓度差是否满足发生渗透作用的条件：原生质层伸缩性较小，主要作用是支持和保护作用。①相当于半透膜水分进出植物细胞经过细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡膜进出细胞主要是指水经过_________进出液泡。原生质层二、探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水阅读课本P64-P65，思考以下问题：1.质壁分离复原的“质”与“壁”分别指什么？2.要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？3.植物细胞发生质壁分离的内因和外因是什么？4.如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果有什么不同？滴加一定浓度的KNO3溶液呢？5.植物细胞的质壁分离及复原实验有哪些作用？二、探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水二、探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水提出问题作出假设设计实验进行实验实验结论表达与交流进一步探究水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是不是相当于一层半透膜？原生质层相当于一层半透膜设计方案：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；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。设计方案、预期结果…二、探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水质壁分离与复原实验：（1）选材：外界溶液：0.3g/mL蔗糖溶液（2）实验原理：清水制片0.3g/mL蔗糖清水①成熟植物细胞的原生质层相当于一层

半透膜；②细胞液与外界环境具有一定的浓度差，能渗透吸水和失水。③原生质层比细胞壁的伸缩性大；有中央大液泡、最好有颜色二、探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水实验现象：液泡大小液泡颜色原生质层的位置细胞大小先0.3g/ml蔗糖溶液后清水变小逐渐恢复原来大小原生质层恢复原来位置原生质层与细胞壁分离基本不变基本不变变深重新变浅质壁分离二、探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水自身对照：对照组和实验组在同一研究对象上进行，

是实验前后之间的对照第一次自身前后对照滴加蔗糖溶液滴加清水第二次自身前后对照失水：质壁分离吸水：质壁分离复原本实验是否存在对照？如果存在有几次对照？思考4:二、探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水1.质壁分离复原的“质”与“壁”分别指什么？2.要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？3.植物细胞发生质壁分离的内因和外因是什么？小组讨论，问题探究“质”指原生质层，“壁”指细胞壁。细胞壁（植物细胞）；有中央大液泡（颜色为深色）；活细胞（原生质层相当于半透膜）成熟的植物细胞内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大。外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度；

二、探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水4.如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果有什么不同？滴加一定浓度的KNO3溶液呢？5.植物细胞的质壁分离及复原实验有哪些作用？小组讨论，问题探究0.5g/ml的蔗糖溶液中细胞失水过度，失去活性，质壁分离后不能发生质壁分离复原。

在一定浓度的KNO3溶液中质壁分离后，会发生自动复原。（1）判断细胞的死活、观察植物细胞的细胞膜；（2）测定细胞液浓度范围；待测成熟植物细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液镜检细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间小结：质壁分离与复原1.概念：指原生质层和细胞壁发生分离的现象3.质壁分离的原因：②外界溶液浓度大于细胞液的浓度，细胞失水①原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性内因外因4.①质壁分离过程中，外界溶液溶质的浓度

细胞液溶质浓度，植物细胞渗透

，随着质壁分离复原的进行，植物细胞吸水能力逐渐

。②质壁分离复原过程中，外界溶液溶质的浓度

细胞液溶质浓度，植物细胞渗透

，随着质壁分离复原的进行，植物细胞吸水能力逐渐

。小于减弱2.条件：①成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；②细胞液与外界环境具有一定的浓度差，能渗透吸水和失水大于增强失水吸水（1）对农作物合理灌溉，既满足作物对水分的需要，同时也降低土壤溶液浓度，促进对水分的吸收。（2）盐碱地中植物因缺水不容易存活；一次施肥过多，会造成烧苗。（3）糖渍、盐渍食品不变质的原因。----食品外面形成很高浓度的溶液，使微生物失水过多而死亡，不能在上面生存。与生活中的联系1.质壁分离和复原实验可以说明或证明下列中的()①植物细胞的死活②原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大③当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水；反之，细胞则渗透吸水④原生质层具有选择透过性⑤细胞壁的主要成分是纤维素A．①③④⑤ B．①②③④C．②③④⑤ D．①④⑤√⁠1.（2022·浙江6月选考）观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是（）A.由实验结果推知，甲图细胞是有活性的B.与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液浓度较低C.丙图细胞的体积将持续增大，最终涨破D.若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显√3.将细胞液浓度相同的某种植物细胞(如下图所示)，置于不同浓度的蔗糖溶液中，出现如图a～d四种细胞状态，则细胞液浓度位于下列哪两个细胞之间A．c～b B．a～cC．a～d D．d～c根据质壁分离状态判断浓度大小a液泡变大，细胞吸水d液泡变小，刚刚失水c已经发生质壁分离b质壁分离特别明显√蔗糖溶液浓度大小a<d<c<b生物学（分子与细胞）第四章细胞的物质输入和输出第1节被动运输第2课时复习巩固：质壁分离与复原1.概念：指原生质层和细胞壁发生分离的现象3.质壁分离的原因：②外界溶液浓度大于细胞液的浓度，细胞失水①原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性内因外因4.①质壁分离过程中，外界溶液溶质的浓度

细胞液溶质浓度，植物细胞渗透

，随着质壁分离复原的进行，植物细胞吸水能力逐渐

。②质壁分离复原过程中，外界溶液溶质的浓度

细胞液溶质浓度，植物细胞渗透

，随着质壁分离复原的进行，植物细胞吸水能力逐渐

。小于减弱2.条件：①成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；②细胞液与外界环境具有一定的浓度差，能渗透吸水和失水大于增强失水吸水三、被动运输—自由扩散和协助扩散像水分子这样，物质以

进出细胞，

消耗细胞内化学物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输。扩散方式不需要被动运输自由扩散（简单扩散）协助扩散（易化扩散）物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式三、被动运输—自由扩散和协助扩散1自由扩散(1)概念：(2)特点①顺浓度梯度运输(高浓度→低浓度)③不需要转运蛋白协助(直接通过磷脂双分子层)(3)实例：气体、水、尿素，甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子细胞外细胞内(4)影响因素：浓度差浓度差扩散速度转运蛋白数量扩散速度能量扩散速度物质通过简单的扩散作用进出细胞。②不需要消耗能量三、被动运输—自由扩散和协助扩散2协助扩散三、被动运输—自由扩散和协助扩散2协助扩散(1)概念：(2)特点①顺浓度梯度运输(高浓度→低浓度)②不需要消耗能量③需要转运蛋白协助(3)实例：(4)影响因素：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散，叫做协助扩散(易化扩散)。载体蛋白通道蛋白三、被动运输—自由扩散和协助扩散图4-5钾离子通道模式图RoderickMacKinnon水通道蛋白模式图(P68)PeterAgre(2)通道蛋白20世纪80年代，科学家又从蚕豆保卫细胞中检测出K+的通道。1998年，美国科学家麦金农（R.Mackinon）解析了K+通道蛋白的立体结构。1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出一种新的膜蛋白，后来证实了水通道蛋白的存在。三、被动运输—自由扩散和协助扩散转运蛋白种类：②载体蛋白：①通道蛋白：a.只允许与自身通道直径和性状相适配、大小和电荷相适宜的离子或分子从中通过a.只允许与自身结合部位相适应的分子和离子通过通道蛋白特点--具有特异性（专一性）载体蛋白b.运输的物质不需要与通道蛋白结合。只参与协助扩散b.运输物质需要和载体蛋白特定部位结合，引起载体蛋白空间结构改变；包括协助扩散、主动运输三、被动运输—自由扩散和协助扩散2协助扩散(1)概念：(2)特点①顺浓度梯度运输(高浓度→低浓度)②需要转运蛋白协助③不需要消耗能量(3)实例：离子、氨基酸、红细胞吸收葡萄糖、水经过通道蛋白等浓度差、转运蛋白种类和数量、温度浓度差扩散速度能量扩散速度(4)影响因素：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散，叫做协助扩散(易化扩散)。载体蛋白通道蛋白P？转运蛋白数量限制1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？运输动力是什么？不需要。因为两者都是顺物质浓度梯度。浓度差。共同点：不同点：2、自由扩散和协助扩散有什么异同？问题探究都是顺物质浓度梯度，不需要细胞消耗能量。前者不需要蛋白质的协助，后者必须有转运蛋白的协助。四、总结归纳细胞的物质输入和输出细胞的吸水和失水自由扩散渗透作用的两个条件动物细胞特点：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量植物细胞1、半透膜。2、浓度差。外界溶液浓度＜细胞液浓度

细胞吸水外界溶液浓度＜细胞液浓度

细胞失水外界溶液浓度=细胞液浓度

细胞形态不变外界溶液浓度＜细胞液浓度

质壁分离外界溶液浓度>细胞液浓度

质壁复原质壁分离超过一定限度不能复原。例子：气体分子；甘油、乙醇、苯等脂溶性物质协助扩散特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量例子：红细胞吸收葡萄糖转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白练习与应用（P67）一、概念检测1.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。（1）细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。（）（2）水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。（）（3）载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的。（）2.基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是（）A.成熟植物细胞的死活B.原生质层比