4.1被动运输课件-高一上学期生物人教版必修1

第4章细胞的物质输入和输出

第1节被动运输阅读P62、63、65尝试完成以下问题：1、什么是渗透作用？渗透的方向？2、哺乳动物的红细胞在不同浓度的氯化钠溶液中的形态变化如何？3、什么是原生质层？什么是质壁分离？为什么会发生质壁分离？长颈漏斗蔗糖溶液清水半透膜开始液面半透膜课本P62“选择透过膜”【问题探讨】Na+葡萄糖Na+葡萄糖水水蔗糖蛋白质半透膜

半透膜是一类可以让小分子（如：水/离子/葡萄糖）物质通过，而较大分子（蔗糖）物质不能通过的一类多孔性膜。

如：玻璃纸。1.漏斗管内的液面为什么会升高？多少由于蔗糖溶液中水的相对含量（单位体积中的水分子数）比烧杯中的水的含量低，因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速率相对更快，导致漏斗中水量增加，液面上升。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。课本P62【问题探讨】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？不会。因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。单位时间透过玻璃纸进出水分子量相同，故漏斗管液面不变条件一：半透膜条件二：浓度差课本P62【问题探讨】1.渗透作用概念:2.渗透作用发生条件:①具有半透膜②半透膜两侧溶液存在浓度差3.渗透作用结果：溶液浓度低渗透压低溶液浓度高渗透压高含水量高含水量低4.渗透的方向半透膜水（溶剂）蔗糖（溶质）水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡。从溶质的角度分析：低浓度溶液→高浓度溶液从水分子自身的角度分析：水含量高一侧→含量低一侧一、水进出细胞的原理渗透压：溶质微粒对水的吸引力（一）渗透作用水的相对含量低水的相对含量高细胞是个开放的生命系统一、水进出细胞的原理水分子通过细胞膜进出细胞，是否也是通过渗透作用？清水10%NaCl溶液①外界溶液的浓度<细胞质浓度，细胞吸水膨胀现象:②外界溶液的浓度>细胞质浓度，细胞失水皱缩

③外界溶液的浓度=细胞质浓度，细胞形态不变（二）动物细胞的吸水和失水一、水进出细胞的原理0.9%NaCl溶液（生理盐水）是的。不能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？课本P63【思考与讨论】处于外界溶液中的红细胞相当于一个渗透装置一、水进出细胞的原理（一）动物细胞的吸水和失水1．红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？蔗糖分子外界溶液半透膜蔗糖溶液相当于相当于细胞膜细胞质处于外界溶液中的动物细胞都相当于一个渗透装置，水通过渗透作用进出动物细胞

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？不一定！如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞质浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，红细胞不再吸水主要取决于红细胞内外的浓度差，差值越大，吸水或失水越多。4．红细胞吸水或失水的多少与什么有关？课本P63【思考与讨论】一、水进出细胞的原理（一）动物细胞的吸水和失水外界溶液半透膜蔗糖溶液相当于相当于细胞膜细胞质清水泡过的青菜盐腌制过的黄瓜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？问题探讨水又是怎样进出植物细胞呢？这些现象都说明，植物细胞也像动物细胞一样，会发生吸水或者失水现象，吸水和失水同样和外界浓度有关成熟的植物细胞模式图细胞壁细胞膜细胞液细胞质液泡膜原生质层1、细胞内的液体环境主要指的是__________________2、___________________

称为原生质层3、水分子进出细胞主要指的是水分子通过________

进出____液泡里面的细胞液原生质层液泡全透、伸缩性小半透、伸缩性大细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质（三）植物细胞的吸水与失水纤维素和果胶组成一、水进出细胞的原理处于外界溶液中的成熟植物细胞相当于完备的渗透系统，水通过渗透作用进出成熟的植物细胞滴加0.3g/L蔗糖溶液质壁分离：原生质层和细胞壁分离细胞壁细胞膜细胞质液泡膜原生质层细胞壁细胞膜细胞质液泡膜原生质层

将植物细胞放置于一浓度较高的溶液（0.3g/L蔗糖溶液）中，会有怎样的变化？H2O少H2O多（三）植物细胞的吸水与失水一、水进出细胞的原理滴加清水细胞壁细胞膜细胞质液泡膜原生质层细胞壁细胞膜细胞质液泡膜原生质层

将质壁分离的细胞放置于清水（浓度较比细胞液低）中，又会有怎样的变化？质壁分离复原：原生质层恢复原状，和细胞壁再次紧贴H2O多H2O少（三）植物细胞的吸水与失水一、水进出细胞的原理滴加蔗糖溶液滴加清水质壁分离质壁分离复原归纳小结：1、对于成熟植物细胞来说，__________相当于半透膜，其伸缩性_____2、细胞壁是__________，溶于水的物质都可以通过细胞壁，而且细胞壁的伸缩性________3、当细胞液的浓度

外界溶液的浓度时，细胞渗透失水，原生质层缩小程度较细胞壁缩小程度____，发生________________

分离（）4、将质壁分离的细胞置于低浓度溶液中，细胞渗透吸水，原生质层恢复原状，即发生______________原生质层大全透的小大原生质层与细胞壁质壁分离的复原小于质壁分离动物细胞植物细胞条件原理现象①___________相当于半透性膜②______________________具有浓度差①___________（由细胞膜、液泡膜和两层之间的细胞质组成）相当于半透膜②_________________具有浓度差渗透作用渗透作用当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞吸水膨胀当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞失水皱缩当外界溶液浓度_____细胞质浓度，细胞维持正常形态当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞发生质壁分离现象当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞维持正常形态细胞膜细胞质与外界溶液小于小于大于大于等于等于原生质层细胞液与外界溶液动植物细胞的吸水和失水渗透作用：水分子或其它的溶剂分子通过半透膜的扩散渗透的方向：水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是否相当于半透膜？原生质层相当于一层半透膜P64探究·实践探究植物细胞的吸水和失水设计实验时要思考和讨论哪些问题？实验步骤？3次观察，形成前后自身对照（引流法）（引流法）方法步骤探究植物细胞的吸水和失水实验步骤盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片1234滴清水撕取紫色洋葱鳞片叶外表皮低倍镜观察撕取洋葱鳞片叶时要不带叶肉且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡，撕取后要放入载玻片上的清水中探究植物细胞的吸水和失水实验步骤56低倍镜观察在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次（引流法），细胞就浸润在蔗糖溶液中中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不变。想一想：此刻外界溶液能不能进入细胞壁和原生质层的间隙？为什么能，因为细胞壁是全透性的，原生质层是选择透过性发的探究植物细胞的吸水和失水实验步骤56低倍镜观察在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次（引流法），细胞就浸润在蔗糖溶液中中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不变。78在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次（引流法），细胞又浸润在清水中低倍镜观察中央液泡逐渐变大，颜色变浅,原生质层逐渐恢复到贴近细胞壁;细胞大小基本不变。外界溶液浓度<细胞液的浓度，细胞

而出现

;外界溶液浓度>细胞液的浓度，细胞

而出现

;失水吸水液泡大小原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液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①在清水中：细胞的正常形态③在清水中：质壁分离复原②高浓度蔗糖溶液中:

质壁分离实验结果①是对照组②是实验组②是对照组③是实验组自身对照自身对照质壁分离质壁分离复原解释（8）实验结论:

.原生质层相当于一层半透膜植物细胞质壁分离与复原条件①活的成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜②原生质层的伸缩性＞细胞壁的伸缩性③外界溶液浓度与细胞液存在浓度差内因:外因:细胞壁（全透性）细胞膜细胞质液泡膜细胞液

（具有一定的浓度）原生质层S1溶液S2溶液半透膜分析结果被动运输①方向：顺浓度梯度分子多分子少扩散②不需要能量自由扩散协助扩散转运蛋白像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式被称为被动运输。概念特点运输动力：浓度差自学课本P66-67，回答以下问题：1、自由扩散的概念？自由扩散进出细胞的物质实例？2、协助扩散的概念？协助扩散的实例？3、转运蛋白的类型？二者的比较？4、影响自由扩散和协助扩散的因素？（一）自由扩散（1）概念：（2）实例：水O2、CO2、甘油、乙醇、苯（3）特点：①顺浓度梯度运输②不需要转运蛋白③不需要消耗能量课本P66二.自由扩散和协助扩散物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫做自由扩散。（二）协助扩散（1）概念：（2）实例：如：葡萄糖进入红细胞Na+进入神经细胞（3）特点：①顺浓度梯度运输②需要转运蛋白③不需要消耗能量课本P66二、自由扩散和协助扩散借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。*研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。二、自由扩散和协助扩散水、离子和一些小分子有机物载体蛋白通道蛋白转运特点只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，每次转运时都会发生自身构象的改变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是否与转运的物质结合是否有特异性实例结合不结合具有具有葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞水分子通过水通道蛋白进出细胞（三）转运蛋白二、自由扩散和协助扩散定义：镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助这些物质（如离子和一些小分子有机物）顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。（四）影响被动运输的因素￫浓度差（Mmol/L）51015202530运输速率2.44.77.39.512.214.4结论：物质的运输速率与物质浓度差成______关系，自由扩散过程只受_______影响。正比浓度差这是某种物质自由扩散通过膜时，扩散速率与浓度差的实验结果：影响自由扩散的因素：浓度差（膜内外物质浓度梯度的大小）（四）、影响被动运输的因素￫结论：在一定浓度范围内，物质的运输速率与物质浓度差成______关系，超过一定的浓度后，协助扩散中物质运输速率受_______

_限制。正比转运蛋白质数量浓度差（Mmol/L）1.534.567.59速率81524303131这是某种物质协助扩散通过膜时，扩散速率与浓度差的实验结果：协助扩散的影响因素：浓度差和转运蛋白的数量项目自由扩散协助扩散运输方向是否需要转运蛋白是否消耗细胞内的能量举例不需要需要不消耗不消耗H2O、O2、CO2、甘油、乙醇、苯、尿素葡萄糖进入红细胞，氨基酸、离子、水等高浓度低浓度高浓度低浓度两种被动运输方式的比较小结细胞的物质输入和输出水进出细胞的原理自由扩散渗透作用的两个条件水进出动物细胞特点：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量植物细胞吸水失水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

失水而质壁分离外界溶液浓度＜细胞液浓度

吸水质壁分离复原探究植物细胞吸水和失水实验例子：水，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：葡萄糖进入红细胞，水，离子，一些小分子有机物等进出细胞转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白影响因素：膜两侧浓度差被动运输影响因素：膜两侧浓度差和转运蛋白的数量1.材料选择活细胞，有细胞壁，有大液泡。如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞（1）紫色洋葱鳞片叶内表皮，液泡无色，直接观察现象不明显（如果在外界溶液中添加植物细胞不吸收的色素分子，则可以观察到明显现象）（2）黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体，能观察到质壁分离及复原现象注意事项探究植物细胞的吸水和失水想一想：为什么不用紫色洋葱鳞片叶内表皮？想一想：用黑藻叶片细胞可以不？（1）.本试验选用0.3g/mL的蔗糖溶液，若改用较高浓度的蔗糖溶液作为试剂，会发生质壁分离的现象吗？如若发生质壁分离，滴加清水后会发生质壁分离的复原吗？会发生质壁分离，但浓度过高会引起植物过度失水而死，将不能再发生质壁分离复原现象。（2）.用一定浓度的KNO3溶液（甘油、葡萄糖等溶液）进行实验，结果发现植物细胞质壁分离后，没有滴加清水，出现了质壁分离自动复原现象。为什么？开始时，由于KNO3等这些外界溶液的浓度高，所以发生质壁分离后来，由于细胞能吸收KNO3等这些物质，导致细胞内浓度升高，所以将吸水发生自动复原。探究植物细胞的吸水和失水注意事项2、所用试剂的浓度和溶质的要求一、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。(x)(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。(x)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(D)A.成熟植物细胞的死活B.原生质层比细胞壁的伸缩性大C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是(B)A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原B.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质璧分离复原C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原