生物人教版2019必修1 4.1 被动运输（共54张ppt）

(共54张PPT)
问题导学
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什么？
3、两种被动运输的方式有什么异同？
细胞是个开放的生命系统
思考：为什么细胞膜具有选择透过性？
细胞膜怎样控制物质输入和输出？
糖链
膜蛋白
细胞质
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
一、水进出细胞的原理
（一）渗透现象
1、渗透作用：
水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
图1 扩 散
图2 渗 透
半透膜
2、渗透的方向：
单位时间内分子数少
单位时间内分子数多
水相对含量高 → 水相对含量低
（一）渗透现象
讨论：
（1）如果用纱布或不透水的塑料布
代替玻璃纸，漏斗管内的液面会升高吗？
（2）如果将烧杯中的清水换成与漏斗中等浓度的蔗糖溶液，
结果会怎样？
3、发生渗透作用的条件：
① 半透膜
② 膜两侧的溶液具有浓度差
4、渗透装置的分析——渗透平衡
a.液面高度不发生变化，水分子双向运动速率相等，即动态平衡。
b.渗透平衡时：
溶液S1
溶液S2
平衡前：S2＞S1
S表示溶液浓度
渗透过程：S2↓ S1↑
平衡后：S2＞S1
（二）水进出动物细胞
为什么以哺乳动物的成熟红细胞为实验材料？
1.哺乳动物的成熟红细胞，没有细胞核及细胞器，避免细胞核及各种具膜的细胞器对细胞吸水、失水的影响；
2.哺乳动物的红细胞具有运输氧气的功能，其内部有大量的血红蛋白。
（二）水进出动物细胞
——渗透作用
思考·讨论
（二）水进出动物细胞
——渗透作用
原理：
① 细胞膜相当于一层半透膜；
② 细胞质与外界溶液形成浓度差
（三）水进出植物细胞
液泡
叶绿体
细胞壁
请说出植物细胞和动物细胞在结构上的主要区别
成熟植物细胞
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞核
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
分析结果
表达与交流
1、植物细胞会出现失水的情况吗？
2、植物细胞在什么情况下会失水？
3、原生质层是否相当于一层半透膜？
提出问题：
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
分析结果
表达与交流
原生质层是一层半透膜吗？
原生质层相当于半透膜
作出假设：
理由是：植物细胞膜和液泡膜都是生物膜,他们具有与红细胞的细胞膜基本相同的化学组成和结构。上述的事例与红细胞的失水和吸水很相似。
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
分析结果
表达与交流
原生质层是一层半透膜吗？
原生质层相当于一层半透膜
原生质层相当于半透膜
作出假设：
原生质层是细胞层次的结构，要观察它，我们必须借助于什么工具？
那么我们应该选用什么样的实验材料才能使实验成功呢？
液泡和细胞体积、大小的变化
白色洋葱鳞片叶？黑藻？
将植物细胞先浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，再浸润在清水中，观察其细胞大小、液泡的大小和颜色、原生质层的位置变化。
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
设计方案：
预期实验结果：
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
分析结果
表达与交流
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…）
（按预定方案进行实验）
进行实验：
思 考：
该实验过程共观察了3次，制作临时装片后观察，滴加蔗糖溶液后观察，再次滴加清水后观察。每一次是什么样的实验现象呢？
第一次观察
滴加蔗糖溶液后观察
再次滴加清水溶液后观察
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
分析结果
表达与交流
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…）
（按预定方案进行实验）
（分析实验结果，得出结论：……）
实验结果：

中央液泡
大小
原生质层
的位置
细胞
大小
蔗糖
溶液
清水
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层
恢复原来位置
原生质层
脱离细胞壁
基本不变
基本
不变
实验结论：
原生质层相当于半透膜
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
分析结果
表达与交流
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…）
（按预定方案进行实验）
（分析实验结果，得出结论：……）
（总结，写实验报告并适当交流）
知识拓展：
1、质壁分离过程中，细胞的失水能力在不断 ，吸水能力 。
2、质壁分离复原过程中，随细胞的吸水，其细胞液浓度在逐渐 ，吸水能力在 ，失水能力在 。
3、液泡体积变化时，颜色在也不断变化：体积增大时，颜色
，体积减小时，颜色 。
4、质壁分离时，细胞壁与原生质层中间是 。
减小
增强
减小
下降
变浅
变深
外界溶液
上升
（三）水进出植物细胞
1、原生质层：
2、质壁分离：
质壁分离复原：
植物细胞失水时，原生质层与细胞壁逐渐分离的现象。
发生质壁分离的植物细胞吸水时，原生质层逐渐恢复原来状态的现象。
——渗透作用
3、原理：
① 原生质层相当于一层半透膜；
② 细胞液与外界溶液存在浓度差
（三）水进出植物细胞
4、能发生质壁分离的细胞：
活的、成熟的植物细胞
5、质壁分离的原因：
外因：外界溶液浓度＞细胞液浓度
内因：①原生质层相当于半透膜
②伸缩性：原生质层＞细胞壁
1、在适宜浓度（溶质不穿膜）的溶液中，发生 ，如：0.3g/ml的蔗糖溶液；
在适宜浓度（溶质可穿膜）的溶液中，发生 ，
如：甘油、尿素、乙醇、KNO3、NaCl、葡萄糖等；
在高浓度溶液中，可发生 但不 ，
如：0.5g/ml的蔗糖溶液。
质壁分离
质壁分离后自动复原
质壁分离
复原
植物细胞质壁分离与复原实验的拓展应用
2、判断成熟植物细胞的死活
待测成熟植物细胞＋较高浓度的蔗糖溶液
3、测定细胞液浓度范围
4、比较不同植物细胞的细胞液浓度
5、鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
请同学们解释以下现象：
1.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？
2.临床上为什么使用0.9%NaCl即生理盐水输液
盐碱地
耐盐碱植物-刺槐
人工合成的脂双层对物质的通透性
人工合成脂双层
细胞膜示意图
协助扩散：
离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜，需要借助膜上的转运蛋白进出细胞扩散，叫做协助扩散，也叫易化扩散。
细胞膜
物质浓度
高
低
自由扩散：
O2、CO2以及甘油、乙醇、苯等，通过简单的扩散作用进出细胞的方式，称为自由扩散，也叫简单扩散。
高浓度
低浓度
自由扩散对于所有细胞都很重要
气管、支气管不断分支，最终形成肺泡
O2在肺泡中与血液的交换
1. 物质均以扩散的方式进出细胞
2. 都是顺浓度梯度的跨膜运输
3. 均不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
归纳：自由扩散和协助扩散有哪些共性
归纳：自由扩散和协助扩散有哪些共性
被动运输：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。
二、被动运输
（一）自由扩散（简单扩散）
二、被动运输
（一）自由扩散（简单扩散）
——顺梯度运输
运输速率
膜两侧的浓度差
1、定义：
2、特点：
①高浓度→低浓度
②不需要转运蛋白、不需要能量
3、影响运输速率的因素：
膜内外物质浓度梯度的大小
4、举例：
O2、CO2以及甘油、乙醇、苯、
（二）协助扩散（易化扩散）
载体蛋白 通道蛋白
图示
区别 载体蛋白需要与被运输的物质结合，每次转运时都会发生自身构象的改变 分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。
比较载体蛋白和通道蛋白的异同
（二）协助扩散（易化扩散）
1、定义：
2、特点：
①高浓度→低浓度
②需要转运蛋白、不需要能量
3、影响运输速率的因素：
膜内外物质浓度梯度的大小、转运蛋白的数量
4、举例：
离子和一些小分子有机物，如葡萄糖、氨基酸等（葡萄糖进入红细胞）
运输速率
膜两侧的浓度差
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穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。
思考：水分子从水多的一侧向水少的一侧扩散，属于哪种方式的扩散？
后来的研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜，由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。
资料2: 1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出一种新的膜蛋白，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。
水通道蛋白结构模式图
思考：水分子从水多的一侧向水少的一侧扩散，属于哪种方式的扩散？
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。
水分子
水通道蛋白
钾离子通道模式图
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。