被动运输高一上学期生物人教版必修1

第四章

细胞的物质输入和输出4.1被动运输0102基础知识：①扩散；②渗透作用水进出细胞的原理①动物细胞的吸水和失水②植物细胞的吸水和失水03被动运输①自由扩散（简单扩散）②协助扩散（易化扩散）掌控着道道闸门，驱动着各式舟车，输入输出中忙碌，被动主动间选择，生物大分子铸就，神奇的生命之膜。蔗糖溶液开始液面半透膜烧杯清水长颈漏斗扩散作用方向：扩散作用：指物质分子从相对含量多的地方向相对含量少的地方自由运动

直到均匀分布的现象。溶质：高浓度→低浓度

溶剂：低浓度→高浓度扩散作用现象：将一滴红墨水滴入一滴清水中，清水很快变成红色。渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散问题探讨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。渗透作用半透膜蔗糖分子水分子清水玻璃纸(半透膜)蔗糖溶液S2S1半透膜：是一种只允许离子和小分子自由通过的膜结构。物质能否通过只与膜上孔径直径的大小有关。

比如：玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等渗透作用问题探讨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】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。渗透作用半透膜蔗糖分子水分子清水玻璃纸(半透膜)蔗糖溶液S2S1单位时间内：从烧杯扩散到漏斗中的水分子数＞从漏斗中扩散到烧杯的水分子数水多水少渗透压：溶质微粒对水的吸引力讨论1

漏斗管内的液面为什么会升高？渗透作用渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目不会，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。液面不再上升时，还有水分子移动吗？半透膜两侧溶液浓度相等吗？此时仍然有水分子进出半透膜

半透膜两侧浓度不相等S1S2漏斗内溶液浓度S1>漏斗外溶液浓度S2渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力渗透作用讨论2

如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？判断：(1)漏斗内液面升高的原因是：水分子只能通过半透膜进入漏斗内(

)(2)液面高度不再变化时,即达到渗透平衡状态,此时水分子不再进出半透膜(

)(3)水分子进出达到平衡状态时，半透膜两侧的溶液浓度相同（

）×××当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高，液面高的一侧溶液浓度也高；浓度差越大，液面高度差也越大。渗透作用发生的条件讨论3

如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？讨论4

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。单位时间内玻璃纸两侧水分子进出平衡，漏斗中的液面将保持不变。①具有半透膜②半透膜两侧的溶液具有浓度差渗透作用溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目1.定义:2.发生渗透现象的条件:3.水分子渗透的方向:①具有半透膜②半透膜两侧存在浓度差（物质的量浓度）半透膜含水量___

含水量______浓度溶液___浓度溶液低高高低渗透平衡时水分子进出速率相等水分子或(其它溶剂分子)透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。S2溶液S1溶液半透膜U型管S1溶液S2溶液渗透作用渗透现象中液面变化的判断一段时间左侧液面下降右侧液面上升质量分数质量分数半透膜两侧的浓度差是指溶质颗粒的物质的量浓度，不是质量浓度。虽然质量浓度相同，但葡萄糖溶液的物质的量浓度大。相同体积下，溶液中溶质颗粒越多，浓度越大，渗透压越大。故水分子由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。假设：半透膜只允许水分子透过液面等高一段时间葡萄糖和蔗糖分子不能通过半透膜物质的量物质的量2mol/L2mol/L2mol/L2mol/L液面不变液面等高渗透现象中液面变化的判断假设：半透膜只允许水分子透过NaCl溶液在水中呈现离子状态，导致左侧浓度升高，水分子由2mol/L的葡萄糖溶液→2mol/L的NaCl溶液，则左侧液面升高，最终高于右侧。2mol/L葡萄糖溶液2mol/LNaCl溶液半透膜液面等高渗透现象中液面变化的判断假设：半透膜只允许水分子透过1.如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，a侧是质量分数为5%的蔗糖溶液，b侧是质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图，则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是（

）A.a先降后升，b先升后降

B.a先升后降，b先降后升C.当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等D.当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧AB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一.动物细胞的吸水与失水失水皱缩形态不变吸水膨胀

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讨论:一个动物细胞能否构成一个渗透系统？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一.动物细胞的吸水与失水如果将装置中的漏斗换成植物细胞将如何？和动物细胞一样也会吸水或失水吗？新课导入溶液浓度（g/ml）萝卜条长度（cm）长度变量（cm）蒸馏水6.15+0.150.15.90-0.10.155.80-0.20.25.75-0.230.255.70-0.300.35.69-0.31二、植物细胞的吸水与失水细胞膜细胞液外界溶液细胞质液泡膜原生质层渗透作用原理半透膜两测溶液存在浓度差具有半透膜二、植物细胞的吸水与失水细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质水进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。（3）外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞通过_____作用失水，

植物细胞发生质壁分离现象。渗透（1）当外界溶液浓度＜细胞液浓度，细胞吸水膨胀，

存在_______，细胞_____吸水涨破。（2）当外界溶液浓度＝细胞液浓度，细胞维持正常形态细胞壁不会处于外界溶液中成熟的植物细胞是一个渗透系统二、植物细胞的吸水与失水预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，因此在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会_____，细胞_________；在清水中植物细胞的液泡又会_______，细胞_________。水是怎样进出植物细胞的呢？原生质层是不是相当于一层半透膜？设计方案：将植物细胞浸润在

的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在

中，观察其大小的变化。设计方案（材料

处理）

预期结果缩小失水皱缩变大吸水膨胀较高浓度清水表达交流进一步探究作出假设设计实验提出问题分析结果得出结论水是以渗透作用的方式进出植物细胞的，原生质层相当于一层半透膜提出问题作出假设实验设计思路(一)实验:探究植物细胞的吸水与失水实验：探究植物细胞的吸水和失水(视频)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第一次观察①有一个______的中央大液泡②原生质层紧贴___________紫色细胞壁方法步骤(一)实验:探究植物细胞的吸水与失水6低倍镜观察实验步骤5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7在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引8低倍镜观察引流法第二次观察①中央液泡逐渐______，紫色逐渐______②原生质层与细胞壁逐渐______分离变小变深重复几次重复几次第三次观察①中央液泡逐渐_____，紫色逐渐_____②原生质层逐渐_____细胞壁紧贴变大变浅第一次处理第二次处理方法步骤(一)实验:探究植物细胞的吸水与失水实验步骤中央液泡大小及颜色原生质层位置变化细胞大小蔗糖溶液清水中央液泡变小颜色加深逐渐恢复原来大小颜色变浅原生质层恢复原位原生质层脱离细胞壁基本不变基本不变第一次对照滴加蔗糖溶液滴加清水第二次对照注：介于细胞膜与细胞壁之间（质壁间隙）的溶液：外界溶液实验结果质壁分离质壁分离复原(1)植物细胞的原生质层相当于一层________；(2)植物细胞是通过__________吸水和失水的。半透膜渗透作用2.原因内因外因①成熟植物细胞的原生质层相当于一层________②原生质层比细胞壁的伸缩性____细胞液与外界溶液之间存在________半透膜大浓度差质壁分离及复原现象发生的条件/原因1.质壁分离产生的条件：大液泡；细胞壁；活细胞；外界溶液浓度大于细胞液。实验结论1.活细胞（不可用死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞）2.细胞有大液泡（最好含色素）3.外界溶液浓度大于/小于细胞液浓度洋葱鳞片叶内表皮细胞：含大液泡，能发生质壁分离及复原；但液泡无色，直接观察现象不明显。洋葱鳞片叶内表皮细胞紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞观察质壁分离和复原-对材料的要求质壁分离明显的黑藻细胞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。1.判断细胞的活性2.测定细胞液浓度的范围待测成熟植物细胞镜检不发生质壁分离活细胞死细胞一定浓度蔗糖溶液发生质壁分离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刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间质壁分离及复原现象的拓展应用3.比较不同植物细胞的细胞液浓度4.比较未知浓度溶液的浓度大小不同植物细胞同一浓度蔗糖溶液镜检判断细胞液浓度的大小(时间越短，细胞液浓度越小)同一植物的相同成熟细胞未知浓度的溶液镜检比较刚发生质壁分离时所需时间的长短比较质壁分离所需时间的长短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质壁分离及复原现象的拓展应用乙溶液：细胞失水发生质壁分离后自动复原5.鉴别不同种类的溶液(如KNO3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）如一定浓度的甘油、尿素、葡萄糖、乙二醇、NaCl、KNO3溶液等，细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。质壁分离及复原现象的拓展应用人工合成的脂双层对物质的通透性氧气、氮气二氧化碳、苯水、甘油、乙醇氨基酸葡萄糖核苷酸H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、HCO_合成的脂双层1.什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？2.葡萄糖、氨基酸、无机盐都是生命活动所必需的，如何通过细胞膜呢？根据相似相溶原理,脂溶性的,以及分子量小的物质,气体等可以直接透过脂双层。较大的有机分子和带电荷的离子不能通过合成的脂双层。需要转运蛋白的帮助三.自由扩散和协助扩散1.概念：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，这种物质顺浓度梯度的扩散方式称为被动运输。2.特点：顺浓度梯度；不消耗细胞代谢产生的能量。3.种类：①自由扩散

②协助扩散(一)被动运输三.自由扩散和协助扩散(1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式(2)特点①顺浓度梯度运输②不需要转运蛋白协助③不需要消耗能量(3)实例：气体(O2/CO2/N2)脂溶性小分子(甘油/乙醇/苯)脂质分子(胆固醇/性激素等)细胞外细胞内(4)影响因素：浓度差、温度浓度差运输速率转运蛋白运输速率能量运输速率1.自由扩散(1)概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式载体蛋白通道蛋白(2)特点①顺浓度梯度运输②需要转运蛋白协助③不需要消耗能量(3)实例：

红细胞吸收葡萄糖等浓度差、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：2.协助扩散转运蛋白：镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助物质顺浓度梯度跨膜运输。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。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白相结合。特异性转运蛋白——载体蛋白通道蛋白转运特点自身构象是否与转运的分子结合是否有特异性实例图示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改变不改变不结合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特异性转运蛋白——38物质出入细胞膜的方式自由扩散协助扩散运输方向是否消耗能量（ATP）是否需要转运蛋白举例图例曲线图（一定浓度范围内）影响因素高浓度

低浓度（顺浓度梯度）不消耗不需要需要氧气、二氧化碳、乙醇、苯等葡萄糖、氨基酸、水等细胞膜内外物质浓度差浓度差；转运蛋白的数量被动运输的比较1.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.①②④

B.①③④

C.①④⑤

D.①②⑤实战训练

实战训练

2.下列关于物质跨膜运输的说法，错误的是（）A.温度会影响物质跨膜运输的速率B.甘油进入小肠绒毛上皮细胞不需要消耗ATPC.细胞膜对离子的吸收具有选择透过性D.红细胞中能贮存大量氧气分子，故氧气分子进入红细胞为主动运输3.下图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是（）

A.载体数量、能量

B.能量、载体数量