生物人教版（2019）必修1 4.1 被动运输（共41张ppt）

(共41张PPT)
4.1
4.1 被动运输
1.渗透作用发生的原理
2.探究细胞的吸水和失水
3.被动运输的方式
4.载体蛋白与通道蛋白的区别
ONE
背景导入
你吃过“火山飞雪”和
“盐渍乳黄瓜色拉配油醋汁及蒜醋汁”吗？
过一段时间，盘中往往会出现一些液体。
用糖拌西红柿，则细胞外的糖分多，液体的浓度大于细胞内部浓度，则西红柿细胞就会失水。盐渍是一样的道理。
ONE
背景导入
半透膜：是可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称，例如：玻璃纸等。
ONE
背景导入
2、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
纱布孔隙大，蔗糖可自由通过，液面不会升高。
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？
半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间进入长颈漏斗的水分子与渗出的水分子相等，因此液面不会上升。
1. 装置的漏斗管内液面为什么会升高？
单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量 从长颈漏斗渗出的水分子数量。
多于
TWO
渗透现象
渗透作用：水分子（或其他溶剂）通过 ，从 向 的溶液扩散的现象。
半透膜
浓度低
浓度高
烧杯内盛清水，
漏斗内盛蔗糖溶液
漏斗口密封半透膜
漏斗口密封纱布
漏斗液面上升
漏斗液面不上升
A组
B组
结论一：渗透作用的发生需要半透膜
漏斗口密封半透膜
烧杯内盛清水，
漏斗内盛蔗糖溶液
漏斗内和烧杯内盛
相同浓度的蔗糖溶液
漏斗液面上升
漏斗液面不上升
A组
B组
结论二：渗透作用的发生需要半透膜两边的溶液浓度差
原理
TWO
渗透现象
1、发生渗透作用的条件？
有半透膜
半透膜两侧的溶液存在浓度差
“水往低（相对含量）处流”
①液面变化：高浓度侧上升，低浓度侧下降；
②浓度差与液面变化的关系：
浓度差越大，平衡时液面差越大
浓度差越大，渗透速率越快，达到平衡所需的时间越短
③平衡时状态：高浓度侧的浓度下降，但仍然大于低浓度侧浓度；水分子进出速率相等（动态平衡）
判断：达到平衡状态时半透膜两侧的溶液浓度相同
判断：达到平衡状态时半透膜两侧的水分子不进不出
2、规律：
×
×
TWO
渗透现象
如果烧杯中是蔗糖溶液，漏斗中是清水，结果又会怎样呢？
漏斗中的水位下降
清水
蔗糖溶液
THREE
水分子的运输
（一）动物细胞的吸水和失水
0.9%NaCl
红细胞
清水
9%NaCl
1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？
2.红细胞处于低浓度溶液时，一定会吸水而涨破吗？
3.红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
4.红细胞的细胞膜是不是相当于半透膜？
外界溶液：
不能
细胞质与外界溶液的浓度差
一个动物细胞就是一个渗透系统
是
不一定，只有持续吸水才会涨破
（二）植物细胞的吸水和失水
用盐腌萝卜时会有水渗出，同时萝卜的体积会减少　
生活中观察到的现象：
（失水）
（吸水）
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象
置于空气中刚刚萎蔫的白菜叶片置于清水中又变得硬挺
一、 发现现象/提出问题
干涩的感觉
有水分渗出
施肥过多导致“烧苗”
THREE
水分子的运输
包水饺把白菜做馅时，放一些盐，过一会儿发现什么现象？
连续磕带盐的瓜子时，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉呢？
（失水）
1、植物细胞的失水和吸水需要的条件与动物细胞相同吗？
2、植物细胞是不是一个渗透系统？哪些结构相当于半透膜？
相同，半透膜和浓度差
是；（原生质层）
原生质层：细胞膜和液泡膜以及这两层膜之间的细胞质；
THREE
水分子的运输
细胞壁
细胞膜
液泡膜
细胞质
原生质层
细胞液
原生质体：除去细胞壁的被细胞膜包围的“裸露细胞”
二、做出假设
（原生质层相当于一层半透膜）
成熟的植物细胞由于液泡占据细胞的大部分空间，因此植物细胞内的液体环境主要指的是液泡内的细胞液。
① 选材
植物的根尖分生区细胞
以下几种细胞，你会选择哪种细胞作为本实验的材料，并说明理由。
植物筛管细胞
洋葱鳞片叶外表皮细胞
√
三、设计实验
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水、刀片、镊子、显微镜等。
THREE
水分子的运输
有中央大液泡
大液泡为紫色
② 实验步骤：
制片-观察-滴蔗糖溶液-观察-滴清水-观察
中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
观察
制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片
低倍镜下观察（紫色的中央液泡，原生质层紧贴细胞壁）
滴加蔗糖溶液
低倍镜下观察液泡大小和原生质层位置
滴加清水
低倍镜下观察液泡大小和原生质层位置
THREE
水分子的运输
四、结果预期
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_____。
皱缩
皱缩
膨胀
膨胀
五、进行实验
（按预定方案进行实验）
THREE
水分子的运输
六、整理分析实验现象
中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
第一次观察 /
较大
原生质层紧贴细胞壁
中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
0.3g/mL 蔗糖溶液
逐渐变小
原生质层脱离细胞壁
基本不变
中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
清水
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
基本不变
外界溶液浓度
细胞液的浓度
细胞渗透吸水
质壁分离复原
质壁分离
细胞渗透失水
细胞液的浓度
外界溶液浓度
THREE
水分子的运输
七、得出结论
中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
第一次观察 较大 原生质层紧贴细胞壁 /
0.3g/mL蔗糖溶液
逐渐变小
原生质层脱离细胞壁
基本不变
清水
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
基本不变
原生质层相当于半透膜，有大液泡的植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的。
实验结论：
THREE
水分子的运输
植物细胞的质壁分离及复原现象
原因：
原理：当外界溶液的浓度>细胞液浓度时，
细胞 水分，发生 现象；
当外界溶液的浓度<细胞液浓度时，
细胞 水分，发生 现象；
内因：
外因：细胞内外存在浓度差
失去
吸收
质壁分离
质壁分离复原
原生质层比细胞壁的伸缩性大
八、实验总结，形成实验报告
质指的是原生质层
壁指的是细胞壁
注
意
THREE
水分子的运输
不同，动物细胞没有细胞壁，因此不会有质壁分离现象。
植物细胞由于有细胞壁的保护和限制，不会因为持续吸水而涨破。
1、把植物细胞和动物细胞放到清水里，结果是否相同，请说明理由。
八、联系实际，进一步探究思考
（植物细胞会过多吸水涨破吗？）
2、如果把0.3 g/ml的蔗糖溶液换成0.5 g/ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？
高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡，能发生质壁分离，不可能发生质壁分离复原。
THREE
水分子的运输
拓展：未形成液泡植物细胞主要的吸水方式：吸胀吸水；
液泡形成后，主要靠渗透作用吸水。
风干种子的吸水就是靠吸胀作用
八、联系实际，进一步探究思考
3、你认为植物细胞发生质壁分离的条件有哪些？
（1）活细胞；
（2）有大的液泡；
（3）细胞壁的伸缩性比原生质层小；
（4）外界溶液的浓度大于细胞液的。
4、食醋中的醋酸分子是活细胞不会选择的小分子物质，蔗糖是活细胞不会选择的大分子物质，为什么用醋酸和蔗糖可以腌制糖醋蒜？
醋酸能将细胞杀死，细胞死了，原生质层就无法执行“控制物质进出细胞”的功能，成了全透性的，因此醋酸和蔗糖进入了细胞
THREE
水分子的运输
凉拌黄瓜、糖拌番茄会出水
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜吗？
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
植物细胞的质壁分离以及质壁分离的复原实验
将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小变化；再将其浸润在清水中，观察其大小变化
观察中央液泡的大小、原生质层的位置、细胞的大小
原生质层相当于一层半透膜
植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？
如果将植物细胞放在很高浓度的溶液中处理，还能在清水中复原吗？
THREE
水分子的运输
科学探究过程
FOUR
渗透作用在生活中的运用
注意控制单一变量
观察细胞质壁分离的情况，即可测定该细胞的浓度范围。
只有活的，成熟植物细胞才能发生质壁分离
（1）判断成熟植物细胞的死活
（2）测定植物细胞的细胞液浓度范围
待测细胞+一系列浓度梯度的外界溶液
（3）判断不同植物细胞的细胞液浓度
不同细胞+同一外界溶液
质壁分离所需时间越短，浓度差越大，细胞液浓度越小
FOUR
渗透作用在生活中的运用
<施肥要适度>
①成熟植物细胞 + 不同种类溶液 →质壁分离
→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖溶液）
②成熟植物细胞 + 不同种类溶液→质壁分离后又自动复原
→ 溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等）
（4）鉴别不同种类的溶液（如KNO3和蔗糖溶液）
（5）比较原生质层与细胞壁伸缩性大小
（7）生活中杀菌、防腐、腌制食品
<过高浓度杀死细胞>
（6）农业生产中的水肥管理
FIVE
物质跨膜运输的其他实例
初始浓度
0 Mg2＋ Ca2+ SiO44+ 离子
培养液中的离子浓度
实例一
番茄
水稻
区别：培养液溶度与细胞内的浓度
区别：离子浓度与 离子数量
看曲线先看横纵坐标，再看曲线形态
1.水稻里的Ca2+、Mg2＋ 浓度如何变化了？为什么会产生这种变化
水稻吸收SiO44+离子和水分较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液中Ca2+、Mg2+浓度升高
有
2、不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？
区别：培养液溶度与细胞内的浓度
看曲线先看横纵坐标，再看曲线形态
1.不同植物对同一无机盐离子吸收量不同
2.同一植物对不同的无机盐离子吸收量不同
具选择性
细胞膜上运输离子的载体的种类和数量不同
结论:
细胞对离子的吸收具有选择性的原因:
区别：离子浓度与 离子数量
FIVE
物质跨膜运输的其他实例
初始浓度
0 Mg2＋ Ca2+ SiO44+ 离子
培养液中的离子浓度
实例一
番茄
水稻
8/9
实例二
20 —25倍
人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力
250mg/L
血液中碘的浓度
I－
水的跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样的吗？由此你能得出什么结论？
物质的跨膜运输并不都是和水一样顺相对含量梯度的运输，
也可以逆相对含量梯度运输，取决于细胞生活的需要。
结论：
FIVE
物质跨膜运输的其他实例
物质跨膜运输具有选择性是普遍存在的
细胞对于物质的输出和输入有选择性
结论：
FIVE
物质跨膜运输的其他实例
综上所述：
物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，
而且细胞对物质的输入和输出具有选择性
所以，细胞膜及其他生物膜都是选择透过性膜
拓展： 选择透过性——细胞膜的功能特点，
与细胞膜上的载体蛋白种类和数量有关
选择透过性的表现
1.水分子自由通过
2.需要的离子和小分子也可通过
3.不需要的离子、小分子和大分子则不能通过
选择透过性与细胞的生命活动密切相关，是活细胞的一个重要特征
FIVE
物质跨膜运输的其他实例
区分：溶液浓度与质量浓度
质量浓度：溶质的质量占全部溶液质量的百分率表示，用符号%表示。例 如，25%的葡萄糖注射液就是指100g注射液中含葡萄糖25克。
质量百分浓度（%）=溶质质量/溶液质量100%
溶液浓度【物质的量浓度】：溶液中溶质B的物质的量除以混合物的体积，简称浓度，用符号c(B)表示，即：
式中，Cb代表溶质的物质的量浓度，n代表溶质的物质的量，V代表溶液的体积
如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液，质量浓度相同，但10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大。
溶液浓度指的是质量浓度吗？
SIX
随堂练习
SIX
随堂练习
1、关于选择透过性膜与半透膜的关系，正确的说法是(　)
A．具有半透性就必须具有选择透过性
B．具有选择透过性就必须具有半透性
C．活的生物膜才具有选择透过性
D．只有活的生物膜才具有半透性
BC
选择透过性膜一定具有半透性，
半透膜不一定具有选择透过性
半透膜与选择透过性膜有什么区别？
半透膜 选择透过性膜
概念
物质透过的原理
特点
① 允许小分子物质通过
② 不具生物活性
半透膜上孔径大小控制物质出入
根据生命活动的需要，决定物质分子是否通过的生物膜
① 具选择透过性
② 具生物活性
生物膜上蛋白质的种类和数量不同
允许一部分物质通过，不允许另一部分物质通过的多孔性膜
SIX
随堂练习
2. 用蔗糖淹渍萝卜条，能使萝卜条变甜，这是因为（ ）
A.蔗糖分子通过渗透作用进入细胞
B.蔗糖分子通过主动运输进入细胞
C.蔗糖分子进入细胞间隙
D.细胞脱水死亡，膜失去了选择透过性
√
3.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
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
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
SIX
随堂练习
√
4. a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞,它们的细胞
液浓度为 a>b>c,它们之间的水分渗透方向应该是（ ）
√
5．将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口扎紧后浸于蒸馏水中，下图表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系，正确的是( )
√
SIX
随堂练习
SEVEN
课堂总结
物质跨膜运输的实例
渗透作用
概念：
条件
方向
水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。
溶液：低浓度溶液→高浓度溶液。
水：顺相对含量梯度
有半透膜
半透膜两侧的溶液存在浓度差
水的运输
外界溶液浓度 细胞质浓度，细胞吸水膨胀。
外界溶液浓度 细胞质浓度，细胞失水皱缩。
外界溶液浓度 细胞质浓度，水进出处动态平衡。
原理：
渗透作用
现象
吸失水的量取决于：
细胞膜内外的浓度差
＝
＜
＞
动物细胞
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，细胞吸水。
外界溶液浓度=细胞液浓度，水进出处动态平衡。
原理：
渗透作用
现象
植物细胞
发生质壁分离
质壁分离复原
→原生质层相当于一层半透膜
→细胞质相当于一层半透膜
物质跨膜运输的实例
其他实例
碘：
运输方向是逆相对含量梯度。
同一植物、不同植物对离子的吸收有差异。
Ca2+和Mg2+的吸收
细胞膜上蛋白质的种类和数量不同。
生物膜
选择透过性膜
原因
功能特点：
与半透膜的区别
半透膜允许小分子通过；不具生物活性
生物膜具有生物活性和选择透过性
SEVEN
课堂总结
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。
被动运输又分为自由扩散和协助扩散。
（1）特点：①不消耗能量；②顺浓度梯度运输。
（2）运输动力：来自细胞内外物质的浓度差。
（3）种类：自由扩散和协助扩散
SIX
被动运输
自由扩散：
物质通过简单的扩散作用进出细胞
从 浓度到 浓度，
载体蛋白，
能量（ATP） 。
特点：
高
低
不需要
不消耗
举例：
①小分子物质：如氧气、二氧化碳、氮气、水、尿素
②脂溶性物质：如乙醇，甘油，苯、脂肪酸、胆固醇
3.水溶性物质：尿素
比喻：球往低处滚
SIX
被动运输
SIX
被动运输
扩散速率 (V)
细胞内外浓度差
扩散速率 (V)
O2浓度 / 氧分压
O
O
自由扩散（简单扩散）
协助扩散：
进出细胞的物质借助转运蛋白协助的扩散
从 浓度到 浓度，
转运蛋白，
能量（ATP） 。
特点：
高
低
需要
不消耗
举例：
葡萄糖进入红细胞；
钠离子进入神经细胞；
钾离子出去神经细胞；
比喻：卡车载货下坡
SIX
被动运输
协助扩散（易化扩散）
转运蛋白
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，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。如运输糖、氨基酸、核苷酸等水溶性物质的载体蛋白，有专一性和饱和性。
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离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。如水通道、钾离子通道，有专一性和快速性。
SIX
被动运输
SIX
被动运输
扩散速率 (V)
细胞内外浓度差
扩散速率 (V)
O2浓度/氧分压
O
P
O
Q
协助扩散（易化扩散）
P点后，运输速率受载体蛋白数量限制
1.自由扩散和协助扩散的动力是什么？
2.自由扩散与协助扩散有什么异同？
浓度差；
同：
异：
都是顺浓度梯度进行
后者需要蛋白质的协助才能实现。
因为都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量所以被统称为被动运输。
物质跨膜运输都是顺浓度梯度吗？
都不需要。因为二者都是顺物质浓度梯度跨膜运输。
1.自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗 为什么？
2
小分子物质跨膜运输方式
SIX
被动运输
载体蛋白 通道蛋白
构像和移动
运输的物质
运输方式
能量
举例
会改变，会移动
不改变，不移动
能与自身部位结合
与通道直径和形状相配
协助扩散或主动运输
协助扩散
不消耗或消耗
不消耗
葡萄糖载体蛋白
水通道蛋白
SIX
被动运输