人教(2019)生物必修1课件：4.1被动运输(共23张PPT)

(共23张PPT)
4.1 被动运输
第4章 细胞的物质输入和输出
教学目标
1. 通过模拟实验探究膜的透性，阐明细胞膜的选择透过性，形成结构与功能相适应的生命观念；
2. 通过对渗透作用现象进行分析，理解渗透作用的原理及条件，提高分析与综合的科学思维能力。
3. 通过探究植物细胞的吸水和失水，培养设计实验、实施方案、分析结果、得出结论的科学探究能力。
4. 依据渗透作用原理，达成指导农业生产和选择低盐饮食的健康生活方式的社会责任。
在一个长颈漏斗的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，会出现漏斗液面升高的现象。
玻璃纸是一种半透膜，水分子可以透过它，而蔗糖分子则不能。
半透膜：一类小分子物质可以通过,而大分子物质不能通过的多孔性薄膜。
物质能否通过半透膜与半透膜的孔径大小有关
玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等
思考下列问题：
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、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
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？
1、漏斗管内的液面为什么会升高？
由于蔗糖溶液中水的相对含量（单位体积中的水分子数）比烧杯中的水的含量低，因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度相对更快，导致漏斗中水量增加，液面上升。
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，最终达到平衡，液面将不再上升。
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？
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？
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。
单位时间透过玻璃纸进出水分子量相同，故漏斗管液面不变
条件一 ：半透膜
条件二：浓度差
1、渗透作用的概念：
水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜 的扩散
3.渗透作用中水的运输方向
含水量高－－
半透膜
水（溶剂）
低浓度溶液－
－渗透压低
含水量低－－
高浓度溶液－
－渗透压高
水分子是顺相对含量梯度跨膜运输
一、水进出细胞的原理-----渗透作用
2、渗透作用发生的条件
半透膜
两侧的溶液具有浓度差。
渗透压：溶质微粒对水的吸引力
顺
一个动物细胞能否构成一个渗透系统？
思考
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
清水中
0.9%NaCl溶液中
20%的蔗糖溶液中
外 界 溶 液 浓 度
细 胞 质 的 浓 度
小于
吸水膨胀
大于
失水皱缩
等于
保持原状
二、动物细胞的吸水和失水
低渗溶液
高渗溶液
等渗溶液
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？
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？
4、红细胞吸水或失水取决于什么条件？
5、想一想临床上输液为什么要用生理盐水。
思考·讨论
红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”所示装置中的蔗糖分子。
是（相当于）。
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，此时红细胞将不再吸水。
取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。
因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。
1、在青菜上放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。
2、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
3、放蔫的青菜用清水浸泡一会儿后，又恢复新鲜。
生活现象：
植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？
成熟的植物细胞模式图
细胞壁
细胞膜
细胞液
细胞质
液泡膜
原生质层
1、、细胞内的液体环境主要指的是__________________
2、________________________组成原生质层
3、水分子进出细胞主要指的是水分子通过________进出______
细胞里面的细胞液
原生质层
液泡
全透、伸缩性小
半透、伸缩性大
细胞膜、细胞质、液泡膜
三、植物细胞的吸水与失水
滴加0.3 g/L
蔗糖溶液
质壁分离：原生质层和细胞壁分离
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
将植物细胞放置于一浓度较高的溶液（0.3 g/L蔗糖溶液）中，会有怎样的变化？
H2O少
H2O多
滴加清水
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
将质壁分离的细胞放置于清水（浓度较比细胞液低）中，又会有怎样的变化？
质壁分离复原：原生质层恢复原状，和细胞壁再次紧贴
H2O多
H2O少
滴加蔗糖溶液
滴加清水
质壁分离
质壁分离复原
归纳小结：
1、对于成熟植物细胞来说，____________相当于半透膜，其伸缩性_______
2、细胞壁是__________，溶于水的物质都可以通过细胞壁，而且细胞壁的伸缩性________
3、当外界溶液浓度大时，细胞渗透失水，原生质层缩小程度较细胞壁缩小程度____，发生_________________________分离
4、将质壁分离的细胞置于低浓度溶液中，液泡吸水，原生质层恢复原状，即发生________________________
原生质层
大
全透的
小
大
原生质层与细胞壁
质壁分离复原
小结：
质壁分离的概念：
指原生质层和细胞壁发生分离的现象
质壁分离的原因：
内因：
原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性
外因：
外界溶液浓度大于细胞液的浓度，细胞失水
自由扩散
协助扩散
被动运输
特点
不消耗细胞内化学反应释放的能量
顺浓度梯度：（高 低）
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两类。
物质通过简单的扩散作用进出细胞。
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
细胞外
细胞内
水分子
细胞膜
O2、CO2、
水、N2
四、自由扩散和协助扩散
1、自由扩散（简单扩散）：物质通过简单的扩散作用进出细胞。
脂溶性小分子：乙醇、甘油、苯
特点：
1、顺浓度梯度运输
2、不需要转运蛋白协助
3、不需要消耗细胞能量
自由扩散物质主要有三类：
①气体分子，如O2、CO2、N2等
②水等小分子
③脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇、苯等
2、协助扩散（易化扩散）：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
特点：
1、顺浓度梯度运输
2、需要转运蛋白参与
3、不需要消耗能量
实例:水分子*、离子、葡萄糖、氨基酸顺浓度梯度跨膜运输。
*研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。
载体蛋白 通道蛋白
转运特点 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
自身构象 改变 改变不明显
是否与转运的分子结合 结合 不结合
是否有特异性 具有（更强） 具有
实例 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
3.转运蛋白的类型
自由扩散
协助扩散
例：乙醇、甘油、 苯、性激素、
气(O2、 CO2)、水
载体蛋白：葡萄糖进红细胞
（需要与载体结合）
被动运输
通道蛋白：水和某些离子
（无需与通道蛋白结合）
特点
不消耗能量
顺浓度梯度：（高 低）
小结：