4.1 被动运输课件高一上学期生物人教版（2019）必修1VIP

第4章细胞的物质输入和输出

下面的文字摘自某高血压治疗药物说明书：“本品为二氢吡啶类钙通道阻滞剂，抑制血管平滑肌和心肌细胞的跨膜钙离子内流，但以血管作用为主。本品引起冠状动脉、肾小动脉等全身血管的扩张，产生降压作用。”

许多药物都是针对细胞膜上物质运输的通道研发的，你知道这是为什么吗？

细胞是一个开放的系统，系统的边界——细胞膜不仅是将细胞内外隔开的屏障，也是控制物质进出细胞的门户。

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？

第1节被动运输学习目标目标0102阐明被动运输的原理和特点。阐明细胞膜的选择透过性。

在一个长颈漏斗的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。问题探讨半透膜动画演示动画演示蔗糖分子渗透现象演示水分子半透膜问题探讨烧杯中的水分子进入漏斗中导致漏斗液面升高。事实上半透膜两侧的水分子都能够通过扩散作用自由进出，但由于蔗糖溶液中水的相对含量（单位体积中的水分子数）比烧杯中水的相对含量低，因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快些，导致漏斗中水量增加，液面上升。1、漏斗管内的液面为什么会升高？问题探讨讨论：渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。含水量低

含水量高溶液浓度低溶液浓度高水分子的渗透方向：渗透压高

渗透压低溶液中溶质微粒对水的吸引力问题探讨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。浓度指物质的量浓度，非质量浓度，实质上指渗透压。或由低浓度溶液向高浓度溶液渗透。

1.a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度>b细胞液

浓度>c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之

间关系的是（）acbacbacbacbABCD随堂练习C

2.把体积与质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液用半透

膜(允许水分子通过，不允许葡萄糖和蔗糖分子通过)

隔开(如图所示)，甲、乙两侧液面的关系是(

)A.甲侧高于乙侧B.甲侧低于乙侧C.甲、乙两侧液面高度不变D.先甲侧高于乙侧，后甲侧低于乙侧随堂练习A

3.把体积与质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液用半透膜

(允许水分子和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过)

隔开(如图所示)，甲、乙两侧液面的变化情况是(

)A.甲侧高于乙侧B.先甲侧高于乙侧，后甲侧低于乙侧C.甲侧低于乙侧D.先甲侧低于乙侧，后甲侧高于乙侧随堂练习B

不会。当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的静水压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。2、如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？不相等，漏斗内溶液浓度大于烧杯中溶液浓度。正是半透膜两侧浓度不同，即存在浓度差，才能发生渗透作用，渗透压与水柱产生的静水压共同作用，从而导致水分子渗透平衡。问题探讨讨论：3、达到渗透平衡时半透膜两侧溶液浓度相等吗？如果漏斗内是5mol/L的蔗糖溶液，烧杯中是2mol/L的蔗糖溶液呢？ΔHΔH问题探讨

4、下面是渗透装置示意图，下列在长颈漏斗管内液面上升过程中的

有关叙述，正确的是(

)A.水分子只能通过半透膜从烧杯进入漏斗

进行单向移动B.液面上升的速率先逐渐加快然后减慢最

终液面维持稳定C.当半透膜两侧水分子进出速率相等时，

两侧溶液浓度相等D.半透膜两侧溶液的浓度差越大，上升的高度越高随堂练习D漏斗管中的液面将保持不变。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。※渗透作用发生条件：问题探讨4、如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？讨论：5、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？①具有半透膜②半透膜两侧溶液存在浓度差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半透膜水（溶剂）蔗糖（溶质）4.渗透作用中水的运输方向水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散※水分子通过半透膜进行双向扩散②从溶质的角度分析：低浓度溶液→高浓度溶液①从水分子自身的角度分析：水含量高一侧→水含量低一侧渗透压：溶液中溶质微粒

对水的吸引力—渗透作用一、渗透作用水分子进出速率达到动态平衡

生物细胞也能发生渗透作用吗？生物细胞结构也具备以下两个条件吗？1、具有半透膜。2、半透膜两侧溶液具有浓度差。哺乳动物成熟的红细胞在不同浓度溶液中的形态变化二、水进出细胞的原理（一）水进出动物细胞的原理不能蔗糖分子是相当于不一定会红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。生理盐水(质量分数为0.9%的NaCl溶液)生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。二、水进出细胞的原理（一）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相当于相当于

基于红细胞的结构特点及图示结果，你认为水进出红细胞的方式是什么？请说明原因。二、水进出细胞的原理水分进出红细胞的方式是

。渗透作用（一）水进出动物细胞的原理细胞膜细胞质与外界溶液之间的浓度差半透膜浓度差半透膜细胞膜浓度差细胞质与外界溶液间具有浓度差1.原理②当外界溶液浓度＞细胞质浓度时细胞形态不变①当外界溶液浓度＜细胞质浓度时2.现象细胞吸水膨胀细胞失水皱缩③当外界溶液浓度＝细胞质浓度时二、水进出细胞的原理（一）水进出动物细胞的原理1、将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶

就会变得硬挺。2、将白菜剁碎做馅时，常放一些盐,稍过一会儿就

可看到有水分渗出。

3、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。生活现象：植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？植物细胞吸水和失水是否也是发生了渗透作用呢？是否满足发生渗透作用的条件：①具有半透膜

②半透膜两侧的溶液具有浓度差二、水进出细胞的原理（二）水进出植物细胞的原理植物细胞二、水进出细胞的原理②③④原生质层已知：细胞膜和液泡膜都是生物膜，

都具有选择透过性。能否把整个原生质层看作是一层半透膜呢？？细胞壁细胞膜细胞质液泡膜细胞液成熟的植物细胞模式图二、水进出细胞的原理（二）水进出植物细胞的原理（具有全透性，伸缩性比较小）提示：水分进出植物细胞主要是指水经过原生质层

进出液泡，这一点与动物细胞有所区别。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一层半透膜？水分进出植物细胞是渗透作用，原生质层相当于一层半透膜探究·实践探究植物细胞的吸水和失水分析结果得出结论进行实验，记录结果设计实验表达与交流提出问题作出假设表达与交流进行实验，记录结果将成熟的植物细胞（洋葱麟叶外表皮细胞）浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。设计方案预期结果外界溶液浓度大于细胞液浓度外界溶液浓度小于细胞液浓度细胞________,发生____________细胞________,发生____________失水质壁分离吸水质壁分离复原探究·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分析结果得出结论探究·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记录结果表达与交流分析结果得出结论正常状态高浓度状态低浓度状态图像细胞大小中央液泡原生质层位置正常大小逐渐变小颜色变深逐渐变大颜色变浅原生质层紧贴细胞壁原生质层逐渐脱离细胞壁原生质层逐渐贴近细胞壁质壁分离质壁分离复原正常大小略变小略变大探究·实践探究植物细胞的吸水和失水设计实验表达与交流提出问题作出假设进行实验记录结果分析结果得出结论进行实验，记录结果分析结果得出结论设计实验表达与交流提出问题作出假设探究·实践探究植物细胞的吸水和失水结论：(1)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水。(2)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；细胞失水，原生质层与细胞壁分离开细胞吸水，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思考：

质壁分离的“质”和“壁”分别指什么？“质”指原生质层，“壁”指细胞壁探究·实践探究植物细胞的吸水和失水进行实验，记录结果设计实验提出问题作出假设分析结果得出结论表达与交流1.质壁分离的原因:原生质层的伸缩性细胞壁的伸缩性＞外因：外界溶液浓度细胞液浓度＞内因原生质层相当于一层半透膜细胞渗透失水质壁分离2.质壁分离后，介于细胞膜与细胞壁之间的溶液是：外界溶液3.质壁分离发生的条件：(1)具有细胞壁(2)具有大液泡(3)活细胞4.实验中共涉及三次显微镜观察，两次对照，其中第一

次观察的目的是什么？探究·实践探究植物细胞的吸水和失水

观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。滴加蔗糖溶液滴加清水第二次对照质壁分离质壁分离复原第一次对照自身对照是指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进行实验，记录结果设计实验提出问题作出假设分析结果得出结论表达与交流5.为什么用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料？探究·实践探究植物细胞的吸水和失水

紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。进行实验，记录结果设计实验提出问题作出假设分析结果得出结论表达与交流6.本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高

或过低对实验有何影响？探究·实践探究植物细胞的吸水和失水

选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离现象，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度过快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。进行实验，记录结果设计实验提出问题作出假设分析结果得出结论表达与交流7.若用合适浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生

质壁分离与复原吗？※在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原的溶液有：KNO3、甘油、尿素、乙二醇溶液等。

开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动吸收K＋和NO3-后，随着细胞液浓度增大，质壁分离又会自动复原。半透膜原生质层浓度差细胞液与外界溶液间具有浓度差1.原理②当外界溶液浓度＜细胞液浓度时水分进出平衡，细胞形态不变①当外界溶液浓度＞细胞液浓度时2.现象细胞失水、发生质壁分离细胞吸水、发生质壁分离复原③当外界溶液浓度＝细胞液浓度时二、水进出细胞的原理（一）水进出植物细胞的原理A.结构①②③构成原生质层B.①内液体为红色，②内液体为紫色C.该图所示细胞可能正在发生质壁分离，也可

能正在发生质壁分离复原D.若将该图所示细胞放于清水中，可能会发生

质壁分离复原

5.某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、滴加了红墨水的蔗糖溶液

（质量浓度为0.3g/mL)、蒸馏水等材料，制成观察植物细胞质壁分

离和复原实验的临时装片。下图是该同学根据所观察到的图像绘

制而成。下列分析中，不正确的是（

）随堂练习A判断成熟植物细胞的死活测定细胞液浓度范围待测成熟植物细胞一定浓度蔗糖溶液镜检发生质壁分离无质壁分离活细胞死细胞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12实验拓展——质壁分离复原实验的应用：探究·实践6.为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物研究性学习小组通

过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证

植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应(

)A.≤0.15mol/L B．≤0.2mol/LC．≥0.15mol/L D．≥0.2mol/L浓度(mol/L)0.150.20.250.3质壁分离状态不分离刚分离显著分离显著分离随堂练习A3比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞同一浓度蔗糖溶液镜检发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大实验拓展——质壁分离复原实验的应用：探究·实践

7.将不同洋葱鳞片叶放在同一浓度的蔗糖溶液中，制成装片，

放在显微镜下观察，有3种状态的细胞，如图所示。则这3

个细胞在实验前，其细胞液的浓度大小依次是（）A．A>B>CB．A<B<CC．B>A>CD．B<A<C随堂练习A比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物的相同成熟细胞未知浓度的溶液镜检发生质壁分离所需时间越短，未知溶液的浓度越大，反之则未知溶液的浓度越小4实验拓展——质壁分离复原实验的应用：探究·实践5鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）成熟植物细胞不同种类溶液镜检只发生质壁分离质壁分离后自动复原溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液）溶质能透过半透膜（如KNO3溶液）实验拓展——质壁分离复原实验的应用：探究·实践

8.将相同的两个植物细胞分别放置在A、B两种溶液中，对细胞失

水量进行统计后绘制出如下曲线。下列叙述正确的是（）A.A、B两溶液的溶质相同，只是浓度不同B.a点之前，B溶液中的溶质已经开始进入细胞C.在0～4min内两条曲线有差异，说明A溶液浓度大于B溶液D.处理到10min时，两溶液中的细胞液浓度都等于外界溶液浓度随堂练习B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

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称为被动运输。1、定义：像水分子这样，物质以进出细胞，细胞内化学反应所释放的，这种物质跨膜运输方式被称为。不需要消耗扩散的方式能量被动运输三、被动运输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自由扩散(简单扩散)：协助扩散(易化扩散)：三、被动运输2、类型：转运蛋白①概念：细胞外细胞内物质通过简单的扩散作用进出细胞。②特点：a物质顺浓度梯度运输b不需要转运蛋白协助c不消耗能量③实例：O2、CO2、水和甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？(1)自由扩散（简单扩散）三、被动运输

因为甘油、乙醇等都是脂溶性的物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层出入细胞。④影响因素：浓度差扩散速度转运蛋白扩散速度能量扩散速度细胞内外的浓度差①概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。②特点：a物质顺浓度梯度运输b需要转运蛋白协助c不消耗能量③实例：三、被动运输④影响因素：能量扩散速度a细胞内外的浓度差通道蛋白载体蛋白(2)协助扩散（易化扩散）a葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞b钠钾离子通过离子通道蛋白运输c水分子通过水通道蛋白运输浓度差扩散速度b转运蛋白的数量P•P点前限制因素：

细胞内外的浓度差P点后限制因素：

转运蛋白的数量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直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过；不需要与分子或离子结合。葡萄糖转运蛋白K+、Na+离子、水分子三、被动运输(2)协助扩散（易化扩散）项目载体蛋白通道蛋白

转运特点转运蛋白构象是否改变是否与被转运分子结合是否有特异性实例只容许与自身“结合部位相适应”的分子或离子通过。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。载体蛋白构象改变通道蛋白构象不改变载体蛋白与被转运分子结合通道蛋白与被转运分子不结合具有特异性具有特异性葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞水分子通过水通道蛋白、K+通过钾离子通道蛋白进出细胞三、被动运输(2)协助扩散（易化扩散）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O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等葡萄糖进入红细胞，水进出细胞等高浓度低浓度高浓度低浓度小结

9.下列关于自由扩散和协助扩散的叙述，正确的是（

）①都不消耗能量②都不需要转运蛋白③自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度，

也可以逆浓度梯度④都是被动运输⑤葡萄糖有时候可以通过协助扩散顺浓度梯度运输A.①②④B.①③④C.①④⑤D.①②⑤随堂练习C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

质壁分离复原质壁分离超过一定限度不能复原。例子：O2、CO2、H2O；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，水进出细胞等转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白课堂小结练习与应用.

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