4.1 被动运输课件高一上学期生物人教版必修1

4.1

被动运输（一）

水进出细胞的原理新章导入

我国的高血压一直居高不下，高血压已成为主要的健康杀手。治疗高血压有很多一线用药，其中一种是“钙通道阻滞剂”。看视频：课本P61内容

细胞膜是怎样控制物质输入和输出的呢？不同的物质跨膜运输的方式一样吗？这与细胞膜的结构有什么关系呢？【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。玻璃纸是一种半透膜，水分子（小分子）可以自由透过它，而蔗糖分子（大分子）则不能。（半透膜）玻璃纸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。【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。玻璃纸是一种半透膜，水分子（小分子）可以自由透过它，而蔗糖分子（大分子）则不能。1.漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？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Q1：漏斗内的液面为什么会升高？(1)A侧的水分子可不可以从A侧通过玻璃纸进入B侧？(2)B侧的水分子可不可以从B侧通过玻璃纸进入A侧？(3)A侧的蔗糖分子可不可以从A侧通过玻璃纸进入B侧？(4)水分子是双向移动的，A侧液面为何升高？✘✔✔单位时间内，由B进入A的水分子>由A进入B的水分子蔗糖溶液玻璃纸清水分解思考：ABH2O由清水进入蔗糖溶液的水分子>由蔗糖溶液进入清水的水分子水分子扩散的总趋势：从

到

。清水蔗糖溶液渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。情

境1

将一滴红墨水滴入一杯清水中，清水很快就变成了红色，这是溶质分子在水中

的结果。生活中的现象水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用。（分子）

多→少扩散蔗糖溶液玻璃纸（半透膜）清水半透膜

水分子溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。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，管中的水柱产生的重力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，当_________________________

时，半透膜两侧水分子的交换率相同时，液面不再升高。漏斗内渗透压=液柱的压力

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30%蔗糖溶液30%蔗糖溶液纱布清水30%蔗糖溶液玻璃纸清水问题探讨Q3：B和C的液面会升高？水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散半透膜两侧的溶液具有浓度差。3发生的条件2水的运输方向定义：1一、渗透现象及原理分析溶液浓度水的含量低浓度溶液高浓度溶液渗透压低渗透压

高渗透压水多水少水分子的移动是双向的情

境2感悟生活长时间侧含棒棒糖，或长时间嗑咸瓜子，有什么感觉？水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？细胞膜是否相当于一层半透膜呢？二、水进出动物细胞的原理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动物细胞膜是不是半透膜呢？一个动物细胞能否构成一个渗透系统？讨论:动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统

②细胞内溶液与外界溶液存在浓度差①细胞膜相当于一层半透膜细胞形态不变细胞吸水膨胀、局部涨破细胞失水皱缩二、水进出动物细胞的原理(1)外界溶液浓度低于细胞质浓度：细胞：(2)外界溶液浓度高于细胞质浓度，细胞：(3)外界溶液浓度等于细胞质浓度，水分进出：失水-皱缩吸水-膨胀动态平衡Q1.红细胞内的血红蛋白能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”装置中的什么物质？Q2.

红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？Q3.

当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？Q4.

红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？不能。血红蛋白是有机大分子物质，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。是。但细胞膜具有生命活性，物质通过细胞膜的方式不只是简单扩散。问题交流：不一定，如果浓度差较小，进入红细胞的水分少，细胞不会涨破。取决于红细胞内外溶液的浓度差，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。

（金版学案P70）思考：给患者输液时，医生一般会将药物溶解在生理盐水或质量分数为5%的葡萄糖溶液中，这是为什么？

这两种溶液都是血浆的等渗溶液，其目的是维持细胞的正常形态和生命活动。与生活联系1

输液时所用的生理盐水情

境3缺水的玫瑰放入清水中不久后会变得坚挺这说明什么？植物细胞也能发生吸水和失水现象，吸水或失水同样与外界溶液的浓度有关！联系生活看视频水又是怎样进出植物细胞的呢？用蔗糖拌萝卜时，会出现什么现象？水又是如何进出植物细胞的呢？成熟植物细胞的结构细胞膜细胞质液泡膜细胞壁三、水进出植物细胞的原理Q1:水分子进出细胞是指水进出植物细胞的什么结构呢？主要指水进出液泡Q2:什么结构相当于一层半透膜？原生质层半透膜,且伸缩性大相当于细胞液（细胞内液体环境）外界溶液浓度差提出问题作出假设设计实验进行实验观察并记录结果分析结果得出结论表达与交流原生质层是否相当于一层半透膜？水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层相当于一层半透膜，水分进出植物细胞是通过渗透作用。四、探究植物细胞的吸水和失水科学探究的一般过程进一步探究1.如何使细胞外溶液的浓度提高或降低？2.如何看到细胞？需要用到什么材料和器具？2.对实验结果做出预测——细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？提出问题作出假设设计实验进行实验观察并记录结果分析结果得出结论表达与交流原生质层是否相当于一层半透膜？水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层相当于一层半透膜，水分进出植物细胞是通过渗透作用。四、探究植物细胞的吸水和失水科学探究的一般过程进一步探究实验思路：将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液和清水中，用显微镜观察液泡大小、原生质层位置的变化。预期结果：如果假设是正确的，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会

；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会

。失水吸水进行实验探究植物细胞的吸水和失水探究·实践(一)选择材料下列材料中能用于本次实验的是

。A.大蒜根尖分生区细胞B.人的口腔上皮细胞C.菠菜或黑藻叶肉细胞D.蛙的红细胞E.洋葱鳞片叶外表皮细胞F.洋葱鳞片叶内表皮细胞CEF材料要有大液泡！实验步骤盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片1234滴清水撕取洋葱鳞片叶外表皮低倍镜观察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78在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引低倍镜观察进行实验探究植物细胞的吸水和失水探究·实践(二)方法步骤提出问题作出假设设计实验进行实验观察并记录结果分析结果得出结论表达与交流脱离细胞壁科学探究的一般过程进一步探究中央液泡原生质层位置细胞大小蔗糖溶液清水逐渐变小颜色加深逐渐恢复颜色变浅恢复原位基本不变基本不变提出问题作出假设设计实验进行实验观察并记录结果分析结果得出结论表达与交流四、探究植物细胞的吸水和失水科学探究的一般过程进一步探究结论：(1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；(2)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。细胞失水，原生质层与细胞壁分离开来细胞吸水，与细胞壁分离的原生质层慢慢恢复原来的状态当外界溶液浓度>细胞液浓度当外界溶液浓度<细胞液浓度质壁分离质壁分离复原提出问题作出假设设计实验进行实验观察并记录结果分析结果得出结论表达与交流四、探究植物细胞的吸水和失水科学探究的一般过程进一步探究2.质壁分离的内因和外因：3.观察质壁分离和复原，对材料的要求：外因：外界溶液浓度>细胞液浓度活细胞细胞有大液泡和细胞壁浓度差内因：原生质层的伸缩性>细胞壁的伸缩性1.质壁分离中的“质”和“壁”分别指什么？“质”原生质层；“壁”细胞壁提出问题作出假设设计实验进行实验观察并记录结果分析结果得出结论表达与交流四、探究植物细胞的吸水和失水科学探究的一般过程进一步探究Q2:本实验所用的实验材料是什么？为什么？Q1:植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？不会。（因为细胞壁具有保护和支持的作用）Q3:可以选用洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验吗？它是成熟植物细胞，能发生质壁分离。但大液泡是无色，不易观察紫色洋葱鳞片叶外表皮。有大液泡，并且液泡有颜色，容易观察提出问题作出假设设计实验进行实验观察并记录结果分析结果得出结论表达与交流四、探究植物细胞的吸水和失水科学探究的一般过程进一步探究Q4:实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？观察洋葱鳞片叶外表皮细胞在清水中的正常状态，以此来判断滴加蔗糖溶液后细胞是否发生质壁分离，起到对照作用。Q5:质壁分离后，细胞壁和原生质层之间的空隙充满的是什么？0.3g/ml的蔗糖溶液处理充满的是外界溶液（蔗糖溶液）提出问题作出假设设计实验进行实验观察并记录结果分析结果得出结论表达与交流四、探究植物细胞的吸水和失水科学探究的一般过程进一步探究Q6:根尖分生区细胞会不会出现质壁分离？Q7: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？不会，不是成熟的植物细胞，没有大液泡。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。对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。与生活联系2

农民伯伯施肥有讲究细胞过度失水可能导致死亡，可采用“灌溉法”进行缓解。联系生活Q1:在萎靡的青菜上洒水，为什么可使其坚挺？Q2：用糖腌制番茄时，为什么番茄会渗出水分？Q3：农作物施肥过多时，为什么会造成烧苗？

在青菜上洒水，外界溶液浓度低于细胞液浓度，植物细胞吸水，宏观表现为植物坚挺。用蜂蜜腌制番茄时，外界溶液浓度高于细胞液浓度，细胞失水，所以番茄会渗出水分。农作物施肥过多时，外界土壤溶液浓度高于根毛细胞液浓度，细胞失水，导致农作物烧苗。1.下列关于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离实验的叙述，错误的是A.细胞壁比原生质层的伸缩性小是发生质壁分离的结构基础B.实验中选用的蔗糖溶液浓度不可过高或过低C.用低倍显微镜观察质壁分离过程，可看到细胞的中央液泡逐渐变小、

颜色加深D.发生质壁分离的外因是外界溶液中水分子相对含量比细胞液高对点训练√2.在探究植物细胞质壁分离及复原实验中，某同学绘制的显微镜下紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞示意图如图。下列叙述错误的是A.图中阴影部分不呈现紫色B.a/b值可作为细胞失水程度的指标C.实验初始浓度大小：外界溶液浓度大于细胞液浓度D.图示时刻浓度大小：外界溶液浓度等于细胞液浓度√4.1被动运输（二）

自由扩散和协助扩散定义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称为被动运输。高浓度低浓度自由扩散协助扩散方式12(一）自由扩散物质通过简单扩散作用进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。顺浓度梯度运输（高→低）不需要转运蛋白协助不消耗细胞代谢的能量浓度差扩散速率

①

气体分子，如O2、CO2、N2等②

水等小分子③

脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇，

苯、尿素、固醇等2.特点：1.概念：3.实例：4.影响因素

:细胞内外浓度差扩散速率

O2浓度/氧分压以自由扩散的方式1.O2是怎样进入血液以及组织细胞？2.O2从肺泡腔进入血液需要穿过几层生物膜？3.O2从肺泡腔进入组织细胞需要穿过几层生物膜？9层生物膜、磷脂分子层、磷脂双分子层思考∙讨论（肺泡壁、毛细血管壁为单细胞层）4层肺泡O2O2细胞外细胞内协助扩散2方式定义：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，也叫易化扩散。举例：离子的顺浓度梯度跨膜运输一些小分子有机物的顺浓度梯度跨膜运输，如葡萄糖、氨基酸载体蛋白通道蛋白高浓度低浓度转运蛋白扩散易化扩散协助扩散2方式转运蛋白的种类：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。分子或离子不与通道蛋白结合。协助扩散2方式载体蛋白：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。转运蛋白的种类：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。分子或离子不与通道蛋白结合。影响因素膜内外物质浓度梯度的大小。协助扩散：还与转运蛋白的数量有关。两种运输方式的比较方式自由扩散(简单扩散)协助扩散(易化扩散)示意图

运输方向顺浓度梯度转运蛋白不需要需要两种运输方式的比较能量不消耗不消耗曲线模型

举例①气体：O2、CO2、NH3等②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物③少部分水①离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞②大部分水方式自由扩散(简单扩散)协助扩散(易化扩散)某同学将初始长度相同的萝卜条甲、乙放置在不同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后，萝卜条的最终长度如下图所示。下列叙述错误的是（）A．甲的初始细胞液浓度小于乙B．若蔗糖溶液浓度为a，则甲的吸水量多C．若蔗糖溶液浓度为d，则渗透平衡时甲的重量小于乙D．根据图示可知，植物的细胞壁也具有一定的伸缩性B实验小组从新鲜的紫色洋葱鳞片叶外表皮上选取初始液泡体积相等的甲、乙、丙三个