2021-2022学年高一上学期生物人教版必修1---4.1被动运输课件（49张PPT）

(共49张PPT)
复习回顾
2.细胞膜的成分
主要由_________和______ 组成，有少量的_______。
蛋白质
糖类
脂质
(磷脂)
3、细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
1.液泡的主要功能有哪些？
现象回顾
扩散现象
第四章 细胞的物质输入和输出
第一节 被动运输
细胞在什么情况下吸水或失水？
植物细胞的质壁分离与复原现象说明什么？
两种被动运输的方式有什么异同？
本节聚焦
问题探讨
长颈漏斗
蔗糖溶液
清水
半透膜
开始液面
半透膜
课本P62
某些物质可以通过,而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其分子直径与半透膜孔隙直径的大小关系。
“选择透过膜”
只允许水分子通过，蔗糖分子不能通过
玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔，膀胱等
问题探讨
讨论：
1. 漏斗管内的液面会如何变化？
3.漏斗管内的液面为什么会升高？
漏斗管的液面升高
单位时间内水分子数：渗入玻璃纸＞渗出玻璃纸
课本P62
2.水分子是只能从烧杯透过半透膜进入到漏斗中吗？
水分子是能够从半透膜进入或流出，但总的来说，透过半透膜进入漏斗内的数量比进入清水中的多，所以液面会出现升高的现象。
渗透作用
长颈漏斗
蔗糖溶液
清水
半透膜
开始液面
水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
问题探讨
讨论：
4.如果把漏斗口的玻璃纸换成塑料薄膜，液面会上升吗？
不会。塑料薄膜对水分子和蔗糖分子都不具有通透性，使得塑料膜两侧“滴水不穿”，液面高度不变。
课本P62
5.如果把漏斗口的玻璃纸换成纱布呢？
不会。纱布孔径较大，蔗糖分子也能透过纱布进入烧杯之中，液面不会上升。
渗透作用的条件1：
半透膜的存在
长颈漏斗
蔗糖溶液
清水
半透膜
开始液面
问题探讨
讨论：
6.如果将烧杯中的清水换成同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎么样？
半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内水分子数：渗入＝渗出 ，故液面不会升高
课本P62
渗透作用的条件2：
半透膜两侧的浓度差
长颈漏斗
蔗糖溶液
清水
半透膜
开始液面
渗透作用的分析
概念:
发生条件:
①具有半透膜
②半透膜两侧溶液存在浓度差
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
水的运输方向
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：
高含量一侧→低含量一侧
对渗透作用的深入思考
1.漏斗管内的液面会一直升高吗？为什么？
不会。液面差产生的压强与渗透压达到平衡时，半透膜两侧水分子的交换率相同,液面不再升高
2.如果漏斗管内的液面不再升高，半透膜两侧溶液的浓度大小一样吗？为什么？
不会, 漏斗内溶液浓度仍然高
长颈漏斗
蔗糖溶液
清水
半透膜
开始液面
对渗透作用的深入思考
3.如果将烧杯中的溶液与漏斗中的溶液互换，液面怎么变化？为什么？
液面下降。因为烧杯中蔗糖浓度＞漏斗中溶液浓度，单位时间内从漏斗中扩散到烧杯中的水分子数比较多，所以液面下降。
长颈漏斗
蔗糖溶液
清水
半透膜
开始液面
对渗透作用的深入思考
内部溶液浓度＞外侧溶液浓度
内部溶液浓度＜外侧溶液浓度
内部溶液浓度=外侧溶液浓度
水分子总体向内流
液面上升
水分子总体向外流
液面下降
水分子内外流动均衡
液面基本不变
扩散和渗透的区别
扩散：指物质从高浓度→低浓度的运动，可以通过半透膜，也可以不通过半透膜。如花香的飘散；蔗糖的溶解；氧气通过肺泡和毛细血管壁进入血液；甘油和脂肪酸被小肠上皮吸收等过程。一般相对于溶质而言。
渗透：是一种特殊的扩散。仅指水分子等溶剂分子透过半透膜，从相对含量多的地方向相对含量少的地方扩散。
挑战一下
下图是渗透装置示意图,关于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
D
解析:水分子在半透膜两侧进行双向运动,A项错误;在液面上升的过程中,漏斗两侧溶液的浓度差逐渐减小,则液面上升的速率起始最快,之后减慢最终维持稳定,B项错误;当长颈漏斗内液面最高时,半透膜两侧水分子进出速率相等,但是此时半透膜两侧的溶液浓度并不相等,漏斗内是稀释了的蔗糖溶液,烧杯内是清水,C项错误;半透膜两侧溶液的浓度差越大,进入漏斗内的水分子越多,液面上升的高度也越高,D项正确。
挑战一下
把体积与质量浓度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），一段时间后液面的情况是（ ）
A、甲侧高于乙侧
B、乙侧高于甲侧
C、先甲侧高于乙侧，后乙侧高于甲侧
D、先甲侧低于乙侧，后乙侧低于甲侧
C
解析:因为葡萄糖是单糖，蔗糖是二糖，所以在体积与质量浓度相同的情况下，葡萄糖分子数目多于蔗糖分子数目，即单位体积内甲侧的水分子数少于乙侧的，水分子整体表现为由乙侧向甲侧流动，导致甲侧液面升高；由于葡萄糖能通过半透膜而蔗糖不能，故乙侧溶液浓度逐渐增大，水分子整体表现为由甲侧流向乙侧，最终表现为乙侧液面高于甲侧液面。
类比推理
一个动物细胞能否构成一个渗透系统？
动物细胞的吸水和失水
外界溶液<细胞质基质
外界溶液>细胞质基质
血浆中正常的红细胞
外界溶液=细胞质基质
吸水后的红细胞
失水后的红细胞
一个动物细胞就是一个渗透系统
细胞膜构成了半透膜
细胞内溶液与外界溶液存在浓度差
细胞外浓度 细胞内浓度
细胞外浓度 细胞内浓度
细胞失水皱缩
细胞吸水膨胀
课本P63
思考·讨论
课本P63
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？
2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜。相当于蔗糖分子
3、当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
红细胞的细胞膜相当于一层半透膜。
不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再不吸水。
思考·讨论
课本P63
4、红细胞吸水或失水取决于什么条件？
红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外溶液浓度的差值。一般情况，浓度差越大，红细胞吸水或失水越多。
生理盐水是质量分数为0.9%的NaCl溶液，与人体细胞质的浓度基本相同，可保证细胞在输液过程中形态不变。
6、食物较咸时，口腔和唇粘膜有什么感觉？为什么？
干燥难受的感觉，外界浓度高，口腔和唇粘膜细胞失水
在高浓度的溶液中，细菌等微生物会因为失水过多而死亡。
5、想想临床上输液为什么要用生理盐水。
7、将食物用食盐腌制为什么可以达到防止食物腐烂变质的目的？
水进出其他动物细胞的原理与进出红细胞的原理是一样的，都是通过
渗透作用
水又是怎么进出植物细胞的呢？
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡
（内含细胞液）
液泡膜
细胞核
植物细胞的吸水和失水
水分进出细胞要经过原生质层吗？
该细胞的哪些结构可能相当于半透膜？
问题：
(二)原生质层：细胞膜、液泡膜、及两膜之间的细胞质
(一)植物细胞内的液体环境主要是指________________
液泡中的细胞液
全透性，水分子可以自由通过
与经典渗透装置比较
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡
（内含细胞液）
液泡膜
细胞核
原生质层
内部溶液
外部溶液
？
问题：原生质层是否相当于一层半透膜？
探究植物细胞的吸水与失水
请阅读课本P64-65页的文字，完成以下任务:
1.尝试作出假设并说出作出假设的依据
2.设计实验验证假设是否正确（说出设计思路和预测结果）
3.探究实验的方法步骤，思考以下问题
（1）要观察的现象：
（2）使用观察工具：
（3）应选择的材料：
（4）选择外界溶液：
（5）该实验至少观察几次
探究植物细胞的吸水与失水
科学探究步骤:
提出问题
作出假设
设计实验
（原生质层是一层半透膜吗？）
（原生质层相当于一层半透膜）
（设计方案、预期结果…）
探究植物细胞的吸水与失水
设计方案:
将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液和清水溶液中，在显微镜下观察细胞的变化。
预期实验结果:
由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子则不能通过，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_____。
缩小
皱缩
变大
膨胀
探究植物细胞的吸水与失水
科学探究步骤:
提出问题
作出假设
设计实验
（原生质层是一层半透膜吗？）
（原生质层相当于一层半透膜）
（设计方案、预期结果…）
进行实验
（按预定方案进行实验）
探究植物细胞的吸水与失水
观察结果:
正常的洋葱表皮细胞
处理后的洋葱表皮细胞
质壁分离
0.3g/mL蔗糖溶液
探究植物细胞的吸水与失水
观察结果:
正常的洋葱表皮细胞
处理后的洋葱表皮细胞
质壁分离复原
清水
探究植物细胞的吸水与失水
记录实验结果:
探究植物细胞的吸水与失水
分析结果，得出结论:
原生质层相当于半透膜
成熟的植物细胞，能与外界溶液共同构成渗透系统，发生渗透作用。
①当细胞液的浓度<外界溶液浓度时，细胞失水，逐渐发生质壁分离；
②当细胞液浓度>外界溶液浓度时，细胞吸水，植物细胞逐渐发生质壁分离复原。
深入思考
1、你知道这里的“质”与“壁”分别指什么吗？
2、植物细胞发生质壁分离的内因和外因是什么？
3、在质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度的变化趋势如何？
“质”指原生质层，“壁”指细胞壁
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。
内因:由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分开，从而发生质壁分离。
质壁分离——细胞液浓度变大
复原——细胞液浓度变小
挑战一下
1.将甲乙两种不同植物的成熟活细胞置于0.3mol/l的蔗糖溶液中，用显微镜观察其形态，如图所示
A、甲细胞液浓度较高不适应盐碱地栽培
B、甲细胞液浓度较高更适应盐碱地栽培
C、乙细胞液浓度较高更适应盐碱地栽培
D、乙细胞液浓度较高不适应盐碱地栽培
甲
乙
B
思考与讨论
要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？
有细胞壁（植物细胞）
有中央液泡（颜色最好为深色）
活细胞（原生质层相当于半透膜）
你觉得植物细胞会过多吸水涨破吗？
注：能发生质壁分离的细胞：成熟的植物细胞
动物细胞、根尖分生区等处在发育过程的植物细胞、干种 子的细胞不能发生质壁分离。
不会。有细胞壁的防护,可以防止植物细胞会因过多吸水而涨破
思考与讨论
（1）判断细胞的死活；
（2）测定细胞液的浓度范围；
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度。
(4) 比较未知溶液浓度的大小
(5) 验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小
你觉得植物细胞的质壁分离能用于说明那些问题？
思考与讨论
待测细胞+蔗糖溶液
发生质壁分离和复原
不发生质壁分离
（活细胞）
（死细胞）
（1）判断细胞的死活；
（2）测定细胞液的浓度范围
待测细胞 + 一系列浓度梯度的蔗糖溶液——
细胞液浓度范围 = 未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围之间。
挑战一下
1、将一块新鲜马铃薯切成5块，放在一定浓度的蔗糖溶液中，通过显微镜观察细胞，结果是
则马铃薯的细胞液浓度大约为（ ） g/ml
A、0.05—0.10 B、0.10-0.15
C、0.15-0.20 D、0.20-0.25
B
蔗糖浓度g/ml 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
质壁分离情况 不发生 不发生 刚发生 发生 发生
挑战一下
2.食醋中的醋酸分子是活细胞不需要的小分子物质，蔗糖是活细胞需要的大分子物质，用食醋和蔗糖可将新鲜的大蒜腌制成糖醋蒜，其原因是（ ）
A、醋酸和蔗糖分子均能被活细胞选择吸收
B、因腌制时间过久两种物质慢慢进入活细胞
C、醋酸将活细胞杀死后使细胞膜失去了选择性
D、两种物质通过细胞壁，附着在细胞膜的外表面
C
思考与讨论
将洋葱鳞片叶表皮细胞分别放入一定浓度的蔗糖溶液和硝酸钾溶液中,二者均发生了质壁分离,过一段时间后观察发现,放入硝酸钾溶液中的细胞则自动发生了质壁分离复原,而放入蔗糖溶液中的细胞无此现象,请解释。
像水分子这样，物质以扩散的方式进出细胞，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。
被动运输
自由扩散
协助扩散
自由扩散
（1）概念：
（2）实例：
水
O2、CO2、甘油、乙醇、苯
（3）特征：
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
高浓度
低浓度
协助扩散
（1）概念：
高浓度
（2）实例：
葡萄糖、氨基酸等进入红细胞
血浆中Na+进入神经细胞；水等
（3）特征：
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
低浓度
转运蛋白
转运蛋白
课本P66 图4-4
定义：镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助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。
类型
载体蛋白
通道蛋白
只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过
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
不发生构象的改变
思考与讨论
影响自由扩散和协助扩散的直接因素可能有哪些？
1.膜内外物质的浓度梯度
2.膜上的转运蛋白数量对协助扩散的速率有直接影响

被动运输——自由扩散
浓度差（Mmol/L） 5 10 15 20 25 30
运输速度 （离子/秒） 2.4 4.7 7.3 9.5 12.2 14.4
结论：物质的运输速度与物质浓度差成______关系，自由扩散过程只受_______影响。
正比
浓度差

被动运输——协助扩散
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
蛋白质
浓度差 （Mmol/L） 1.5 3 4.5 6 7.5 9
速率 （离子/秒） 8 15 24 30 31 31
挑战一下
1、将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是（ ）
A、红细胞膜具有水溶性
B、红细胞的液泡体积增大
C、蒸馏水大量进入红细胞
D、低温时，红细胞膜流动性增大
C
挑战一下
2、一个成熟的植物细胞可以看成是一个渗透装置，是因为（ ）
①细胞膜是选择通过性膜
②细胞质具有一定浓度
③原生质层类同于半透膜
④细胞液具有一定浓度
A、①② B、①④ C、②③ D、③④
D
挑战一下
3、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
C