高中生物人教版（2019）必修1 4.1被动运输（共31张ppt）

(共31张PPT)
第四章 细胞的物质输入和输出
第一节 被动运输
问题探讨
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，使漏斗内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如图所示现象。
玻璃纸(又叫赛璐玢)是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。
半透膜是指某些物质可以通过，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物质分子的大小。常见的半透膜还有蛋壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣和火棉胶膜等。
1.漏斗内的液面为什么升高？问题探讨水分子蔗糖半透膜水分子虽然双向通过半透膜，但最终是从相对含量高的一侧流向低的一侧。(1)半透膜：某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜(如动物的膀胱、肠衣、蛋壳膜及玻璃纸等)。能否透过半透膜往往取决于分子直径的大小和膜上小孔直径的大小。
（2）选择透过性膜：具有活性的生物膜(细胞膜、细胞器膜、核膜等生物膜)，属于特殊的半透膜。
区分半透膜和选择透过性膜
一、渗透作用
即水分子（或其它溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。
2、条件：
①具有半透膜；
1、定义：
单位体积水分子数多 单位体积水分子数少
低渗透压溶液 高渗透压溶液
低浓度溶液 高浓度溶液
3、渗透方向：
浓度：物质的量浓度（即单位体积的溶质的微粒数目）
②半透膜两侧的溶液具有浓度差。
葡萄糖和蔗糖分子不能通过半透膜
如图：一段时间后，U型管液面如何变化？
一段时间
左侧液面下降
右侧液面上升
质量分数
质量分数
细胞失水皱缩细胞吸水膨胀1.动物细胞的吸水和失水外界溶液浓度小于细胞质浓度保持原状态外界溶液浓度等于细胞质浓度外界溶液浓度大于细胞质浓度二、水进出细胞的原理
讨论
1.红细胞内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？
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？
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”中的蔗糖分子。
2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
是，是“相当于”而不是“等同”。
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，有可能细胞内液下降后外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。
讨论
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。
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。
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。
成熟的植物细胞模式图
①
②
③
④
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡
细胞液（具有一定浓度）
液泡膜
原生质层
2、水进出植物细胞的原理
（具有全透性，伸缩性小，不易变形）
（具有选择透过性，伸缩性大）
实验材料
活细胞、有细胞壁、有大液泡---颜色差异（紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞）
三、观察植物细胞的质壁分离和复原
试剂 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
0.3g/mL 蔗糖溶液
清水
变小
原生质层脱
离细胞壁
基本不变
逐渐恢复原来大小
逐渐恢复原来位置
基本不变
植物细胞质壁分离和复原：
内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大。
外因：细胞内外存在着浓度差。
条件
1、植物细胞是一个活细胞。
2、植物细胞中必须有大液泡。
拓展：④糖醋蒜中糖如何进入细胞内？③动物细胞能否发生质壁分离？腊肉为什么不易变质？②如果将蔗糖溶液换成浓度高于细胞液的KNO3、尿素、葡萄糖等溶液又会发生什么现象？①如果将蔗糖溶液换成0.5g/ml会发生什么变化？⑤盐碱土不利于植物生长的原因是什么？为什么有些植物能耐盐碱土？思考与讨论专题：质壁分离及其复原的应用
判断细胞死活
确定某一细胞的细胞液浓度的范围
比较不同植物细胞的细胞液浓度的大小
比较不同溶液的浓度大小
判断溶液的种类
①判断成熟植物细胞的死活
②测定细胞液浓度范围
待测成熟植物细胞
一定浓度
蔗糖溶液
镜检
发生质
壁分离
无质壁
分离
活细胞
死细胞
（细胞过度失水死亡将不能发生质壁分离复原）
待测成熟植物细胞
一系列浓度梯度的蔗糖溶液
镜检
细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间
③比较不同植物细胞的细胞液浓度
④比较未知浓度溶液的浓度大小
不同植物细胞
同一浓度蔗糖溶液
镜检
发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大
同一植物的
相同成熟细胞
未知
浓度的溶液
镜检
发生质壁分离所需时间越短，未知溶液的浓度越大，反之则未知溶液的浓度越小
⑤鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
成熟植
物细胞
不同种
类溶液
镜检
只发生
质壁分离
质壁分离
后自动复原
溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液）
溶质能透过半透膜（如KNO3溶液）
如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。
1.如图表示以紫色洋葱表皮细胞为实验材料，用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液、质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液、质量浓度为0.3 g/mL的尿素溶液及清水进行相关实验(时间m表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间n表示开始用清水处理洋葱表皮)，测得的该细胞原生质体体积的变化，图中代表尿素溶液处理结果的是(　　)
A．a
B．b
C．c
D．d
清水：细胞吸水，细胞壁支撑保护作用
0.5 g/mL蔗糖：细胞质壁分离，蔗糖浓度过高，细胞失活，滴加清水后不能复原
0.3g/mL蔗糖：细胞质壁分离，滴加清水后质壁分离复原
0.3g/mL尿素：细胞质壁分离，能发生自动质壁分离复原
√
B
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物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输
四 、被动运输
1
自由扩散
(1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。
(2)特点
①顺浓度梯度运输
②不需要转运蛋白协助
③不需要消耗能量
(3)实例：
气体、水、尿素、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子
细胞外
细胞内
(4)影响因素：
浓度差、温度
浓度差
扩散速度
转运蛋白
扩散速度
能量
扩散速度
2
协助扩散
(1)概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散，叫做协助扩散(易化扩散)。
载体蛋白
通道蛋白
(2)特点
①顺浓度梯度运输
② 需要转运蛋白协助
③不需要消耗能量
(3)实例：
红细胞吸收葡萄糖、水通道蛋白等
浓度差、转运蛋白种类和数量、温度
浓度差
扩散速度
能量
扩散速度
(4)影响因素：
比较载体蛋白和通道蛋白的异同
(1)载体蛋白
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。
(2)通道蛋白
只容许与自身通道直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过；不需要与分子或离子结合。
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。
实例：水进出细胞的原理
课堂小结：
练习与应用（P67）
一、概念检测
1. 物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。
（1）细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。（ ）
（2）水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。 （ ）
（3）载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的。 （ ）
2. 基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是（ ）
A.成熟植物细胞的死活
B.原生质层比细胞壁的伸缩性大
C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水
D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞
√
×
×
D
练习与应用（P67）
一、概念检测
3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是（ ）
A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原
C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D.甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
B
练习与应用（P67）
【提示】可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液,将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞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。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，据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。
二、拓展应用
1.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。