被动运输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【章首页分析】第4章细胞的物质输入和输出第1节被动运输(第1课时)磊磊落落，如日月皎然。【学习目标】课本P62旁栏1.细胞在什么情况下吸水或失水？2.植物细胞的质壁分离与复原现象说明了什么？3.两种被动运输的方式有什么异同？【问题探讨】情境导入：泳池“命案”

指某些物质可以通过，另一些物质不能通过的多孔性薄膜。物质能否通过半透膜取决于物质分子的大小。常见的半透膜还有蛋壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣和火棉胶膜等。半透膜蔗糖分子水分子

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，静置观察。过一段时间，会观察到什么现象？

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。观看视频现象：漏斗内的液面升高。问题探讨思考与讨论：1.漏斗内蔗糖溶液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.当液面不再上升时半透膜两侧的浓度相等吗?3.若用纱布或滤纸代替玻璃纸，液面还会升高吗？用塑料布代替呢呢？

4.若内外都是清水或都是同样的蔗糖溶液，液面还会升高吗？水分子进入漏斗。(因为水分子能透过半透膜而蔗糖分子不能。单位体积清水中水分子含量比蔗糖溶液中水分子含量高，水透过半透膜进入漏斗内的速度比从漏斗中出来的速度快。)不相等。当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。不会，因为水和蔗糖都能通过，且通过速率相等。不会，两侧浓度相等，所以水进出的速率相等。问题探讨一、渗透作用总结：渗透作用1.概念：2.发生条件：3.方向(水分子扩散方向)指水分子（或其他的溶剂分子）通过半透膜的扩散。水分子通过渗透作用进入漏斗内使液面上升必须具备两个条件

(渗透作用发生必须具备的两个条件)半透膜半透膜两侧溶液浓度差水分子透过半透膜，由相对含量高的一侧向相对含量低的一侧扩散单位体积水分子多单位体积水分子少低浓度溶液→高浓度溶液探究：水分子进出细胞的原理

二、动物细胞的吸水与失水将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，红细胞发生以下的变化。实验结果及结论分析：红细胞状态结论水分运输情况外界溶液浓度<细胞质浓度外界溶液浓度=细胞质浓度外界溶液浓度>细胞质浓度细胞吸水膨胀甚至涨破细胞失水皱缩水分进出平衡低渗溶液等渗溶液高渗溶液水分进出动物细胞的原理是渗透作用。思考与讨论：

课本P631.正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能过细胞膜吗？2.根据现象判断红细胞的细胞膜相当于一层什么膜？3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨破吗？4.红细胞吸水或失水的多少取决与什么？5.临床上输液为什么要用生理盐水？红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。红细胞的细胞膜相当于“问题探讨”中的半透膜。不一定，红细胞吸水后，细胞内液的浓度也会降低。如果外界溶液的浓度不是很低，细胞内液的浓度降低后可能与外界溶液浓度达到平衡，此时，红细胞就不再吸水。红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或失水较多。因为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。探究：水分子进出细胞的原理

二、动物细胞的吸水与失水探究：水分子进出细胞的原理

外界溶液浓度低于细胞质浓度，细胞吸水膨胀导致涨破。

泳池“命案”：

思考：为什么植物细胞没有胀破呢？植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？探究：水分子进出细胞的原理

三、植物细胞的吸水与失水思考：与动物细胞相类比，植物细胞与外界溶液形成渗透系统的基本条件有哪些？图4-2成熟植物细胞模式图细胞膜细胞液细胞质液泡膜细胞壁(全透性)细胞液与外界溶液之间存在浓度差原生质层伸缩性较小，主要作用是支持和保护作用植物细胞内的液体环境主要指的是液泡内的细胞液。水进出植物细胞主要指水通过原生质层进出液泡探究：水分子进出细胞的原理

三、植物细胞的吸水与失水探究实践：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观察并记录分析结果表达与交流(原生质层是一层半透膜吗？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，水分是通过渗透作用进出植物细胞的。）设计方案（按预定方案进行实验）（分析实验结果，得出结论：……）（总结，撰写实验报告并适当交流）预期结果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。在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。探究：水分子进出细胞的原理

三、植物细胞的吸水与失水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进一步探究科学探究的一般过程现象试剂中央液泡原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液

清水

逐渐变小，颜色变深逐渐变大，颜色变浅逐渐恢复原来位置基本不变逐渐脱离细胞壁基本不变探究实践：探究植物细胞的吸水和失水探究：水分子进出细胞的原理

三、植物细胞的吸水与失水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进一步探究科学探究的一般过程得出结论：(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，观察并记录结果分析结果，得出结论表达与交流进一步探究科学探究的一般过程(1)质壁分离的内因和外因：(2)观察质壁分离和复原，对材料的要求：(3)介于细胞膜与细胞壁之间的溶液：内因：原生质层具有选择透过性，相当于半透膜

原生质层的伸缩性>细胞壁的伸缩性外因：外界溶液浓度>细胞液浓度活细胞成熟的植物细胞(细胞中具有大液泡)最好具有颜色浓度降低的外界溶液探究：水分子进出细胞的原理

三、植物细胞的吸水与失水探究实践：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，观察并记录结果分析结果，得出结论表达与交流进一步探究科学探究的一般过程2.如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果如何？1.植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？发生质壁分离，但可能不会发生质壁分离复原。（因为细胞已经严重失水而死亡了)不会。（因为细胞壁具有保护和支持的作用）3.可以选用黑藻或者洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验吗？探究：水分子进出细胞的原理

三、植物细胞的吸水与失水探究实践：探究植物细胞的吸水和失水思考讨论：1.本实验设置了几次观察？为何要这样设置？2.假如将实验材料换为人的口腔上皮细胞，实验结果又将如何？3.试分析实验成功的关键因素并说明原因：4.在质壁分离过程中，由于细胞失水,细胞液渗透压(浓度)如何变化？细胞吸水能力如何变化？5.质壁分离复原过程中，细胞液渗透压(浓度)如何变化？细胞吸水能力如何变化？探究：水分子进出细胞的原理

三、植物细胞的吸水与失水三次观察，为了进行对照。①加入蔗糖溶液后失水皱缩；②加入清水后吸水膨胀→恢复原来大小；继续吸水→涨破①材料的选择：临时装片的制作、存货状态、液泡有颜色等②处理溶液的选择：无毒、浓度适宜...6.干种子的细胞，根尖分生区等未成熟的植物细胞能否发生质壁分离？7.植物细胞的吸水和失水在实践中的应用如何？不能，他们主要通过吸胀作用吸水(1)判断植物细胞的生活状况(细胞的死活)(2)测定细胞液浓度范围(3)比较不同植物细胞的细胞液(比较不同未知浓度溶液)浓度大小(4)鉴别不同种类的溶液。(5)农业生产中的水肥管理(6)生活中杀菌、防腐、腌制食品总结：植物细胞的吸水方式：吸胀吸水(吸胀作用)渗透吸水(渗透作用)实例：未成熟植物细胞、干种子原因：没有形成大的中央液泡实例：成熟的植物细胞条件：有中央液泡机理：靠细胞内的亲水性物质(例：蛋白质、淀粉等)吸收水分主要的吸水方式探究：水分子进出细胞的原理

三、植物细胞的吸水与失水分析盐碱地不利于植物生长的原因？为什么有些植物耐盐碱？盐碱地耐盐碱植物-刺槐与生活的联系

课堂小结：一、渗透作用1.概念：溶液中的溶剂通过半透膜进行的顺浓度梯度的扩散。2.条件：有半透膜，半透膜两侧有浓度差。3.方向；相对含量高的一侧→相对含量低的一侧二、动物细胞的吸水和失水红细胞膜相当于半透膜，细胞内液与外界溶液具有浓度差，动物细胞通过渗透作用吸水或失水。三、植物细胞的吸水和失水的实验探究质壁分离的原因分析内因外因细胞壁的伸缩性小，是全透性的；原生质层的伸缩性大，具有选择透过性，是半透膜；细胞液具有一定的浓度，可与外界溶液构成渗透系统。外界溶液浓度与细胞液的浓度之间存在浓度差。(条件)评价反馈：随堂检测1.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)，最终甲、乙两侧液面的情况及浓度关系是(

)A.甲侧低于乙侧，且乙侧溶液浓度较高B.甲侧高于乙侧，且乙侧溶液浓度较低C.甲侧高于乙侧，且甲、乙两侧溶液浓度相等D.甲侧低于乙侧，且甲、乙两侧溶液浓度相等A评价反馈：2.如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。下列判断错误的是(

)A.如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升B.如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会上升，液面b会下降C.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度不一定相等D.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等D评价反馈：3.某兴趣小组用图甲研究渗透作用，a和b均为蔗糖溶液，c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是(

)A.烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度B.若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶，则Δh最终将变小C.t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同D.若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶，则Δh将先变大后变小D4.质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是(

)A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B.质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C.质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低D.1mol/LNaCl溶液和1mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等D评价反馈：5.将胡萝卜块茎切成4根粗细相同、长度均为5cm的条，再将这4根胡萝卜条分别放在不同浓度的KNO3溶液中，于30min和4h后分别测量胡萝卜条的长度，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(

)A.胡萝卜细胞从溶液中吸收水与K＋的方式不同B.KNO3溶液的浓度是该实验的自变量

C.能观察到细胞的质壁分离与复原过程的是a组和d组D.4h后，d组胡萝卜的细胞可能不能主动吸收K＋C评价反馈：6.保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是(

)A.比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后>①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③评价反馈：A评价反馈：7.如图1为光学显微镜下观察到的某植物细胞质壁分离的实验结果图，图2为质壁分离及其复原实验流程图。下列说法正确的是()A.图1细胞若继续发生质壁分离，则该细胞的吸水能力减弱B.图1所示结果只能在图2中C处观察到C.增大蔗糖溶液的浓度会使第二次观察(D)和第三次观察(F)实验效果更明显D.该实验用显微镜主要观察原生质层的位置、液泡的颜色和大小等D第4章细胞的物质输入和输出第1节被动运输(第2课时)武乡中学校生物组复习导课：引导学生复习上节所学内容，1.渗透作用及发生条件：2.水分子进出细胞的方向：3.探究实验的一般步骤：4.植物细胞质壁分离和复原的过程及原因：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。四、被动运输1.概念：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。2.特点：①不消耗能量

②顺浓度梯度运输3.运输动力：来自细胞内外物质的浓度差4.种类：自由扩散:协助扩散:物质借助膜上的转运蛋白，进出细胞的扩散方式，叫作协助扩散，也叫异化扩散。物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散。四、被动运输比较项目自由扩散协助扩散运输方向是否消耗能量运输动力是否需要转运蛋白举例请同学们回忆刚才所学知识，对自由扩散和协助扩散进行比较，并完成下表：高浓度→低浓度高浓度→低浓度不需要需要浓度差提供的势能浓度差提供的势能不消耗不消耗葡萄糖进入红细胞①气体：O2、CO2、NH3

；②小分子脂质：固醇、甘油、脂肪酸等；③脂溶性小分子：乙醇、苯等思考：水分子跨膜属于那种方式？四、被动运输资料1：水分子比较小，在活细胞中含量最多，人们曾经认为它们以自由扩散的方式穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。后来的研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率远高于人工膜。由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。四、被动运输资料2:1988年，美国科学家阿格雷在分离纯化多种红细胞膜上的蛋白质时，发现了个疏水性跨膜蛋白(命名为“AQP1”)，他将含有AQP1蛋白和不含有此蛋白的细胞进行了对比实验，将这2种细胞放在同一水溶液中，结果如图。含AQP1蛋白的细胞不含AQP1蛋白的细胞为了进一步验证，科研人员将AQP1导入脂质体中进行重组脂质体实验，结果发现，重组脂质体对水的转运活性比普通脂质体高出了10倍。四、被动运输水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。资料3:正常成年人每天产生的原尿约为180L，最终只有约1.5L的尿液排出,其他的水去哪了？血管激素激素受体被肾小管细胞吸收进入血液了。该过程需要水分子大量、快速通过细胞膜进入肾脏细胞，自由扩散的运输速率远不能满足生命活动的需要，而协助扩散能提高水的转运速率。四、被动运输阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出膜蛋白AQP1，后来经过实验获得了该蛋白的氨基酸序列结构，证实了水通道蛋白的存在。目前，人们已经从细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。人体细胞中已发现13种通道蛋白，拟南芥细胞中已发现35种......资料4:20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。钾离子通道模式图2003年10月8日，阿格雷与麦金农共同分享了诺贝尔化学奖四、被动运输5.认识两类转运蛋白，并列表比较其异同项目载体蛋白通道蛋白转运特点参与的运输方式是否与转运的分子结合共同点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协助扩散或主动运输协助扩散结合不结合①均为蛋白质；②均分布在细胞的膜结构中；③均控制特定物质的跨膜运输，具有特异性。

一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子、分子结合。四、被动运输6.影响被动运输的因素(1)膜内外

梯度的大小。(2)某些物质的运输速率还与

的数量有关。(3)

变化会影响物质运输速率。物质浓度转运蛋白温度四、被动运输影响自由扩散速率的因素

影响协助扩散速率的因素细胞内外浓度差自由扩散速率细胞内外浓度差协助扩散速率①膜两侧物质的浓度差；②膜上转运蛋白的种类和数量当转运蛋白达到饱和时，随物质浓度增加，物质的运输速率不再增加。影响因素影响趋势膜两侧物质浓度差与膜两侧物质浓度差呈正比与生活的联系

绝大部分保湿防冻产品中都有油脂类物质（如：甘油），想一想，这是为什么呢？油脂类物质通过自由扩散的方式被细胞吸收，能吸收一部分空气的水分，同时它可以使一部分自由水转化为结合水，减少水分的散失，降低结冰点；从而可以防干燥，还能一定程度上防冻。润肤霜内容小结评价反馈：P67练习与应用一、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)