2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1-4.1被动运输课件（42张ppt）

(共42张PPT)
细胞外
细胞内
b
c
d
e
a
代表各种物质分子或离子
能量
能量
4.1 被动运输
第四章 细胞的物质输入和输出
4.1 被动运输
第四章 细胞的物质输入和输出
问题探讨
一段时间后
漏斗管中的液面为什么会升高？
渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
教室前排同学用了花露水，一会后排的同学能闻到花露水的味道，这是什么现象？
扩散：物质从高浓度到低浓度的运动
让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称(如：膀胱膜、玻璃纸、卵壳膜)
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
问题探讨
1.漏斗内的液面为什么会升高？
①水分子可以通过半透膜，而蔗糖不能
②烧杯内水分子相对含量(数量)高于漏斗内
③烧杯内的水分子扩散进入漏斗的速度更快，漏斗内水量增加，因而液面升高
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
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，当达到平衡时，液面不再上升。
平衡：水分子扩散速度相等，液面不上升，但有水分子的进出。
问题探讨
平衡时，两侧浓度是否相等？
不等
A
B
C
蔗糖溶液
玻璃纸
蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
纱布
清水
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
2.当装置的玻璃纸换成纱布，或者烧杯中清水换成同样浓度的蔗糖溶液，实验结果会怎样？ 总结渗透作用发生的条件。
条件： （1）半透膜
（2）膜两层有浓度差
低浓度溶液 高浓度溶液
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
渗透的方向：
相对含量高 相对含量低
溶液浓度
水的含量
【例1】如图为渗透作用实验，此半透膜只允许水分子和单糖分子通过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图，则b侧液面变化为：
先上升后下降，最终a高于b
蔗糖
葡萄糖
a b
类比推理
如果将装置中的漏斗换成细胞还会不会吸水？
半透膜：细胞膜
膜两侧的浓度差：细胞内外浓度差（细胞质与外界溶液的浓度差）
水进出哺乳动物红细胞
将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后，红细胞将会发生以下的变化：
一、水进出细胞的原理
低渗溶液
高渗溶液
等渗溶液
细胞吸水（水分子进＞出）
细胞失水（水分子进＜出）
维持原状（水分子进=出）
2、红细胞的细胞膜是不是相当于半透膜？
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？
3、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
思考：
水进出哺乳动物红细胞
不能 蔗糖分子
红细胞的细胞膜相当于一层半透膜。等于？（×）
不一定，浓度差不是很大时，吸水达到平衡就不再吸水。
取决于红细胞内外浓度的差值。差值较大时吸水或失水较多。
5、临床上输液为什么要用生理盐水？
生理盐水浓度与血浆基本一致，避免血细胞吸水或失水引起结构、功能异常。
细胞膜（相当于半透膜）
细胞质溶液
外界溶液
浓度差
渗透作用条件：1.具有半透膜、
2.细胞内外存在浓度差
农作物施肥过多会造成烧苗。（失水）
渗透作用-植物细胞
盐拌萝卜
蔫了的青菜放入清水中浸泡一会儿，菜叶变得硬挺起来。（吸水）
白菜剁碎准备做馅时常常要放一些盐，用盐腌渍萝卜时，稍等一会儿可见有水分渗出。（失水）
植物细胞也会发生吸水或失水现象
细胞壁
全透性
伸缩性比较小
伸缩性较大
细
胞
液
渗透作用-植物细胞
动手画一个成熟植物细胞的结构模式图
原生质层
渗透作用条件：
半透膜：原生质层
膜两侧的浓度差：细胞液与外界溶液的浓度差
分析结果得出结论
实验验证
设计实验
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
作出假设
提出问题
观察现象
植物细胞会发生吸水或失水的现象，
且与外界溶液浓度有关
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吗？
原生质层相当于一层半透膜
实验设计思路分析：
1.如果假设正确，当外界溶液浓度高时？
当外界溶液浓度低时？
2.怎样观察植物细胞？如何通过观察区分吸水细胞、失水细胞和正常细胞？
3.怎样改变外界溶液的浓度？
细胞失水
细胞吸水
设计实验
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
作出假设
实验设计思路分析：
2.怎样观察植物细胞？如何通过观察区分吸水细胞、失水细胞和正常细胞？
细胞壁伸缩性比较小
→原生质层与细胞壁分离
细胞液或原生质层或外界溶液有颜色
3.怎样改变外界溶液的浓度？
颜色
实验验证
设计实验
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
作出假设
实验材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮
实验步骤：1.制备临时装片
2.用低倍显微镜观察
实验验证
设计实验
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
作出假设
原生质层相当于一层半透膜
实验材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮
实验步骤：1.制备临时装片
2.用低倍显微镜观察
3.改变外界溶液浓度，观察
0.3g/mL的蔗糖溶液
清水
前后自身对照
对照：
分析结果得出结论
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
质壁分离的原因：
1.原生质层相当于一层半透膜，
2.外界溶液浓度大于细胞液时，细胞渗透失水；
3.原生质层比细胞壁的伸缩性大，出现质壁分离
质壁分离
复原
质壁分离及复原现象
实验材料的选择：
活细胞、有细胞壁、有大液泡
（有颜色或可染色的外界溶液）
外界溶液的选择
无毒害、浓度适中
（浓度过高，细胞失水过多→死亡）
0.3g/mL的蔗糖溶液
实验现象
液泡大小 液泡颜色 原生质层的位置 细胞大小
0.3 g/ml 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
变深
重新变浅
质壁分离
实验结论：
1.原生质层相当于半透膜
2.植物细胞通过渗透作用吸水和失水。
探究植物细胞的吸水和失水
植物细胞发生质壁分离的条件：
3、细胞外溶液的浓度高于细胞液
1、细胞是活的
2、细胞有大液泡
小结：
细胞在以下溶液中可以自动发生质壁分离复原现象:(一定浓度的情况下)
硝酸钾溶液、硝酸铵溶液、尿素溶液等。
植物细胞发生质壁分离的原因：
1、内因：细胞壁伸缩性小
原生质层伸缩性大
原生质层相当于半透膜
2、外因：细胞内外存在浓度差
（1）对农作物合理灌溉，既满足作物对水分的需要，同时也降低土壤溶液浓度，促进对水分的吸收。
（2）盐碱地中植物因缺水不容易存活；一次施肥过多，会造成烧苗。
（3）糖渍、盐渍食品不变质的原因。----食品外面形成很高浓度的溶液，使微生物失水过多而死亡，不能在上面生存。
与生活中的联系
渗透作用的应用
设计实验练习：
利用植物细胞的渗透作用
鉴别KNO3溶液与蔗糖溶液
质壁分离的自动复原
2.判断细胞死活
是否发生质壁分离的复原
3.测定黑藻叶肉细胞液浓度范围 P67
一系列浓度梯度的蔗糖溶液
(1)此图所表示洋葱细胞发生的
现象叫 _______________
(2)图中1所示的空间充满的液体
是_________________
例1、图中示置于30%蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞。
①细胞外溶液的浓度比（ ）的浓度大(外因)
②细胞壁的伸缩性比（ ）的伸缩性小(内因)
(3)细胞发生质壁分离的原因是：
质壁分离
浓度小于30%蔗糖溶液
细胞液
原生质层
（4）.质壁分离及复原的质指 ，壁指 。细胞发生质壁分离复原时吸水能力怎么变化？
若换用人的口腔上皮细胞_________出现以上现象,植物细胞________由于过多的吸水而涨破
（5）.将洋葱表皮细胞放入50%的蔗糖溶液中，很快发生了质壁现象，换成清水后却不能发生质壁分离复原现象，原因是什么？
（6）.把成熟的植物细胞放在0.3g/mL的KNO3溶液中，很快发生了质壁分离现象，一会又发生了质壁分离复原现象，原因？
不会
不会
50%的蔗糖溶液浓度太高，使细胞失水过多而死亡，因此只能发生质壁分离，而不能发生质壁分离复原。
原生质层
细胞壁
逐渐下降
植物细胞的吸水和失水与动物细胞有何区别？
这是因为植物细胞能主动的吸收KNO3进入细胞液，使细胞液浓度增大，而从外界溶液中吸水。
【例2】下表为甲同学用某浓度KNO3溶液进行质壁分离实验时所测得的数据。下图为乙同学用另一浓度的KNO3溶液进行质壁分离实验时所绘制的曲线图。下列分析正确的是（ ）
A.甲同学实验进行到8分钟时质壁分离
达到平衡，滴加清水后发生质壁分离复原
B.甲同学所用溶液浓度要大于乙同学
C.乙同学在8min时可观察到质壁分离现象，
此时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度
D.乙同学在10min时观察不到质壁分离现象，
此时细胞液浓度一定等于外界溶液浓度
2分钟 4分钟 6分钟 8分钟 10分钟
原生质体相对大小 90% 60% 30% 30% 30%
10 时间
（min）
B
死亡
大于
失水
吸水
≥
植物细胞
被动运输：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的物质跨膜运输方式。
被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类
二、自由扩散和协助扩散
细胞外
细胞内
水分子
细胞膜
水、
O2、CO2、N2
乙醇、
甘油、苯
1.自由扩散
(也叫简单扩散)
（1）运输方向：
高浓度
低浓度（顺浓度梯度）
不需要转运蛋白，不需要能量
（3）实例：
水，
气体（O2 、CO2、N2）；
脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯、胆固醇、性激素等）
（2）特点：
（4）影响因素：
浓度差
扩散速度
浓度差
1.自由扩散（简单扩散）：
细胞外
细胞内
细胞膜
借助转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
2 .协助扩散（易化扩散）
转运蛋白分为 蛋白和 蛋白两种。
载体蛋白只允许与自身结合部位 的分子或离子通过，每次转运时都会发生自身 的改变。（蛋白质变性？）
载体
相适应
构象
通道
通道蛋白只容许与自身通道的直径和 相适配、大小和 相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时， 与通道蛋白结合。（通道蛋白构型不变）
形状
电荷
不需要
通道蛋白
水通道蛋白
钾离子通道蛋白
2 .协助扩散
（1）运输方向：
高浓度
低浓度（顺浓度梯度）
要转运蛋白，不需要能量
（3）实例：
红细胞吸收葡萄糖(载体蛋白)，
神经细胞吸钠排钾（通道蛋白）、水通道蛋白
（2）特点：
（4）影响因素：
浓度差
扩散速度
浓度差、载体数量
转运蛋白的数量有限
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
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
二、自由扩散和协助扩散
自由扩散 协助扩散
方向 顺浓度梯度
能量 不耗能
转运蛋白 不需要
实例 气体、水、 。 通道、 通道
示意图
曲线
影响因素 膜内外物质浓度梯度 膜内外物质浓度梯度
和 数量
顺浓度梯度
不耗能
需要
转运蛋白
钾离子
水
脂溶性小分子
水
气体
脂溶性小分子
葡萄糖进去红细胞
水通道
神经细胞钠、钾离子通道
练习与应用（答案）
1.√×× 2.D 3.B
二、拓展应用
1.①配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液
②将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞分别置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况
③记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，
以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，
④据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。
2.假设：温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率
将该装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速率。
注意：排除无关变量的干扰，
如漏斗内蔗糖溶液的量和浓度必须相等
应用示例
在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测(　　)
A.a>b，细胞渗透吸水
B.a＝b，渗透系统保持动态平衡
C.aD.上述三种情况都有可能
把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后，取蚕豆叶下表皮制作临时装片，先在清水中观察，然后用0.3 g/mL蔗糖溶液取代清水，继续观察，结果如下图，试解释气孔开闭的原因：
保卫细胞吸水→气孔开放
保卫细胞失水→气孔关闭
外侧
细胞壁薄
伸缩性强
内侧
细胞壁厚
伸缩性弱
细胞吸水
细胞失水
被动运输
自由扩散
协助扩散
磷脂双分子层
载体蛋白
转运蛋白
通道蛋白
水通道蛋白
水分子进出细胞
属于
包括
穿过
借助
包括
如
课堂小结
实例：水进出细胞的原理
课堂小结