高中生物人教版（2019）必修1 4.1被动运输（共50张ppt）

(共50张PPT)
4.1 被动运输
生物必修一 分子与细胞
学习目标
目标
01
02
03
说出植物细胞质壁分离及复原过程。
对比被动运输的方式。
描述细胞失水、吸水情况
联系生活
清水泡过的青菜
很硬挺
盐腌制过的黄瓜
皱皱巴巴，能挤出水
水是如何进出细胞的？
渗透作用
Part 1 渗透作用
相关概念
墨水滴入清水中，清水很快变红—溶质分子在水中扩散的结果
扩散：
物质分子从高浓度向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。
思考：水分子的扩散也是如此吗？
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
渗透装置
渗透现象演示
动画演示
动画演示
蔗糖分子 水分子
单位体积内的水分子数：
烧杯（清水）＞漏斗（蔗糖溶液）
所以，漏斗液面升高
1.漏斗管内的液面为什么会升高
问题探讨—（渗透作用）
半透膜：是具有一定孔径让小分子(如水分子)通过而大分子（如蔗糖分子）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)
进入漏斗的水分子数
从漏斗流出的水分子数
单位时间内：
渗透现象演示
动画演示
动画演示
蔗糖分子 水分子
问题探讨—（渗透作用）
2.若漏斗管足够长，液面会无限升高吗？
不会，上升的水柱产生压力会加快漏斗中水分子向外扩散的速度，最终水分子进出达到动态平衡，液面将不再上升。
不相等,漏斗内溶液浓度仍然高；
漏斗内液柱有静水压
Q:当漏斗管内的液面不再升高时，半透膜两侧溶液的浓度大小一样吗？为什么？
问题探讨—（渗透作用）
3.如果用纱布代替玻璃纸，还会出现原来
的现象吗？
4.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, 纱布的孔隙大,
蔗糖分子也可以自由透过。
漏斗管内的液面不会升高, 单位时间内透过玻璃纸的水分子数等于渗出玻璃纸的水分子数量。
小结：渗透作用的发生需要具备哪些条件？
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
渗透现象演示
动画演示
动画演示
蔗糖分子 水分子
小结：渗透作用
1.渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
②半透膜的两侧的溶液具有浓度差
①具有半透膜
2.条件：
低浓度溶液
（水多）
高浓度溶液
（水少）
水相对含量高
水相对含量低
4.方向：
3.渗透作用结果：
水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡
溶液浓度低
渗透压低
溶液浓度高
渗透压高
含水量高
含水量低
半透膜
水（溶剂）
渗透压：溶质微粒对水的吸引力
物质的量浓度
水分子顺相对含量的梯度跨膜运动
1.渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
2.若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。
小试牛刀
下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以通过半透膜，而蔗糖分子不能。起始时漏斗内外液面相平，当渗透达到平衡时，液面高度差为 m。下列有关叙述正确的是 （　　）
A. 渗透平衡时，S1的浓度等于S2的浓度
B. 若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时 m 变小
C. 达到渗透平衡时，仍有水分子通过半透膜进出
D. 若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时 m 将增大
C
液面
（等高）
10%
蔗糖溶液
10%
葡萄糖
溶液
半透膜
②
10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液较多，右侧液面升高后不变
液面
（等高）
2 mol/L
蔗糖溶液
2 mol/L
葡萄糖
溶液
半透膜
①
液面不变
渗透装置的变式分析
1.半透膜只允许水分子通过
2.溶质能通过半透膜
①由于半透膜两侧存在浓度差，由左侧 →右侧的水分子数多于右侧 → 左侧的。导致右侧液面上升。
②由于葡萄糖也可透过半透膜，半透膜两侧的浓度差逐渐减小，最后左侧和右侧溶液浓度相等。
10%葡萄糖溶液
5%葡萄糖溶液
半透膜
现象：右侧液面先上升后下降至与左侧液面持平
渗透装置的变式分析
水和葡萄糖能透过半透膜
2.溶质能通过半透膜
水和葡萄糖能透过半透膜，蔗糖不能通过半透膜
①葡萄糖溶液浓度大于蔗糖溶液浓度
②葡萄糖溶液浓度小于蔗糖溶液浓度
葡萄糖溶液
蔗糖溶液
半透膜
右侧液面升高
现象：右侧液面始终低于左侧液面
右侧中的葡萄糖分子透过半透膜进入左侧，最终左侧溶液浓度＞右侧，右侧液面下降至低于左侧液面
渗透装置的变式分析
现象：右侧液面先上升后下降至低于左侧液面
如果将装置中的漏斗换成细胞还会不会吸水？
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？细胞会发生什么样的变化？
Part 2 水进出细胞的原理
一、水进出动物细胞的原理
等渗溶液
高渗溶液
低渗溶液
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
细胞形态不变
细胞质的浓度
外界溶液的浓度
＞
外界溶液的浓度
细胞质的浓度
＞
外界溶液的浓度
细胞质的浓度
=
一、水进出动物细胞的原理
1. 红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？这些有机物相当于
“问题探讨”所示装置中的什么物质？
不能，相当于蔗糖分子
2. 红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
相当
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？
不一定，浓度差很大时会涨破，浓度差较小时不会涨破。
4. 红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
5. 想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
细胞内外溶液浓度差。浓度差越大细胞吸水或失水越多。
防止血细胞失水或吸水，维持细胞正常形态。
思考·讨论 P63
小结：水进出动物细胞的原理
外界溶液
蔗糖溶液
细胞质
相当于
细胞膜
半透膜
相当于
①红细胞与外界溶液组成了一个渗透系统。
②红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，水分通过渗透作用进出红细胞。
(1)半透膜
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
具有选择透过性的膜(细胞膜、细胞器膜等生物膜)，只有被选择的小分子和离子才能通过。
1．当外界溶液浓度＜细胞质的浓度时，细胞＿＿＿。
吸水
失水
外界溶液浓度＝细胞质浓度
2．当外界溶液浓度＞细胞质的浓度时，细胞＿＿＿。
3．当＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿时，水分进出平衡。
水进出动物细胞
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。
盐腌制过的黄瓜,皱皱巴巴，还出水。
与生活的联系：
水分进出植物细胞也是通过渗透作用吗？
成熟植物的细胞结构
请说出植物细胞和动物细胞在结构上的主要区别
叶绿体
细胞壁
大液泡
二、水进出植物细胞的原理
液泡膜
细胞质
原生质层
细胞壁
（全透性、伸缩性小）
细胞膜
细胞核
成熟的植物细胞的结构
植物细胞内的液体环境主要指的是液泡内的细胞液。
水进出植物细胞主要指 水通过原生质层进出液泡
细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
（伸缩性大）
1.原生质体：
动物细胞
脱去细胞壁的细胞
2.原生质层：
成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜之间的细胞质（不包括细胞核）。
二、水进出植物细胞的原理
二、水进出植物细胞的原理
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水（P64）
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是一层半透膜吗？
水分进出植物细胞是渗透作用，原生质层相当于一层半透膜
蔗糖溶液中细胞的液泡变小，细胞皱缩；清水中细胞的液泡变大，细胞膨胀。
预期结果：
将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。
二、水进出植物细胞的原理
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水（P64）
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
材料用具：紫色洋葱鳞片叶、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、
清水、刀片、镊子、滴管、盖玻片、吸水纸、显微镜等。
外表皮细胞
选择紫色洋葱鳞片叶外表皮，是因为其细胞液呈紫色，易观察液泡的大小变化。
二、水进出植物细胞的原理
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水（P64）
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
材料用具：紫色洋葱鳞片叶、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、
清水、刀片、镊子、滴管、盖玻片、吸水纸、显微镜等。
方法步骤：
（1）制片：滴清水-取材-展平-盖盖玻片
（2）低倍镜观察
（3）滴0.3g/mL的蔗糖溶液
（4）低倍镜观察
（6）低倍镜观察
（5）滴清水
二、水进出植物细胞的原理
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水（P64）
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
正常状态 高浓度状态 低浓度状态
图像
液泡变化
原生质层位置
正常大小
逐渐变小，颜色变深
恢复原来大小，颜色变浅
原生质层 紧贴细胞壁
原生质层逐渐脱离细胞壁
原生质层逐渐 贴近细胞壁
细胞体积基本不变
二、水进出植物细胞的原理
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水（P64）
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
结论：
(1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；
(2)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
细胞失水，原生质层与细胞壁分离开来
细胞吸水，与细胞壁分离的原生质层慢慢恢复原来的状态
当外界溶液浓度 > 细胞液浓度
当外界溶液浓度 < 细胞液浓度
质壁分离
质壁分离复原
实验：探究植物细胞的吸水和失水(视频)
①内因：原生质层伸缩性 细胞壁伸缩性
②外因：外界溶液浓度 细胞液浓度
二、水进出植物细胞的原理
2. 质壁分离产生原因：
1.“质壁分离”的“质”与“壁”分别指什么？
3. 现象
“质”指原生质层
“壁”指细胞壁
大于
大于
你观察到了什么现象呢？细胞壁内侧的溶液是什么？
第一次观察
a
滴加蔗糖溶液后观察
b
再次滴加清水溶液后观察
c
仅凭图c能否判断细胞细胞正在发生质壁分离？
不能，也可能正在发生质壁分离的复原
质壁分离以及复原，稀释后的蔗糖溶液
[注意]　细胞质壁分离及复原的有关问题
(1)实验材料的选择
a、成熟植物活细胞（有大液泡）
b、细胞液中含有色素（便于实验现象观察）
c、细胞液与外界溶液必须有浓度差(外界溶液浓度 > 细胞液浓度 )
(2)实验试剂的使用
①使用浓度过高的蔗糖溶液(如0.8 g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，使细胞因过度失水而死亡。
②使用质量浓度为1 mol·L－1的KNO3溶液，因为K＋和NO3－可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离，后又自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等溶液的现象同上)
③醋酸溶液：无质壁分离及复原现象，因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。（盐酸、酒精溶液类似）
(3)发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。
(4)质壁分离与复原过程中水分子移动均是双向的，总结果是单向的。
(5)质壁分离过程中，细胞液浓度逐渐增大，吸水能力增强。质壁分离复原过程则相反。
(6)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。
本实验存在两组对照实验
细胞类型 动物细胞 成熟植物细胞
原理
条件 半透膜
半透膜两侧有浓度差
现象 a>b
a=b
a渗透作用
细胞膜
原生质层
细胞质与外界溶液有浓度差（浓度分别为a、b）
细胞液与外界溶液有浓度差
（浓度分别为a、b）
吸水膨胀甚至涨破
吸水膨胀但不会涨破
细胞形态不变（动态平衡）
细胞皱缩
质壁分离
动植物细胞的吸水和失水比较
注意：分生区细胞和干种子细胞因无大液泡，不能发生渗透作用（吸胀作用），无质壁分离和复原现象。
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
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
拓展应用
拓展应用
3.比较不同植物细胞的细胞液浓度
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
4.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）
比较不同浓度的蔗糖溶液？
3、将动物细胞放入一定的浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用（ ）
当堂检测
5、物体内有三个相邻的细胞 a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小
关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是（ ）
C
1、具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。（ ）
2、在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，
水分子不再通过半透膜。 （ ）
4、细胞吸水和失水是水分子 相对含量的梯度跨膜运输的过程。
顺
Part 3 被动运输
四、被动运输
像水分子这样，物质以____________进出细胞，_________消耗细胞内化学反应所释放的_____，这种物质跨膜运输方式称为_____________。
被动运输分为______________和_______________两类。
扩散方式
不需要
能量
被动运输
自由扩散
协助扩散
四、被动运输
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（高→低）
②不需要转运蛋白协助
③不需要消耗能量
(3)实例：
气体、水、脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯、尿素等）
浓度差
扩散速度
(4)影响因素：
浓度差、温度
四、被动运输
协助扩散（易化扩散）
载体蛋白
通道蛋白
(1)概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。
(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、钠钾离子通道运输、水通道蛋白运输等
浓度差、转运蛋白种类和数量、温度
浓度差
扩散速度
(4)影响因素：
P点后受转运蛋白
数量影响
专一性
饱和性
四、被动运输
方式 自由扩散 协助扩散
运输方向
是否消耗能量（ATP）
是否需要转运蛋白
举例
图例
曲线图 （一定浓度范围内）
影响因素
高浓度 低浓度
不消耗
不需要
需要
氧气、二氧化碳、乙醇、苯等
葡萄糖、氨基酸、水等
细胞膜内外物质的浓度差
浓度差；转运蛋白的数量
四、被动运输
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，转运时与被转运分子结合，自身构象改变。
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。
四、被动运输
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
图示
只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过
容许与自身通道的直径、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
当堂检测
1、相对分子质量小的物质或离子都可通过自由扩散进入细胞内。（ ）
2、葡萄糖进入红细胞需载体蛋白，不需要消耗能量，属于协助扩散（ ）
3、水分进入细胞,是通过自由扩散方式进行的。（ ）
4、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。（ ）
5、目前发现人类细胞 13 种水通道蛋白。
下列关于水通道蛋白的叙述，正确的是（ ）
A、水分子与水通道蛋白结合进出细胞
B、水通道蛋白是覆盖在细胞膜表面的蛋白质
C、肾小管重吸收作用与水通道蛋白的结构和功能有关
D、水通道蛋白在转运水分时会发生自身构象的改变
C
当堂检测
6.研究发现，水分子进入植物细胞的两种方式如下图所示。下列叙述错误的是 （　　）
A. 根毛细胞吸水能力与其细胞液中水的相对含量有关
B. 土壤溶液浓度过高时，植物细胞吸水需要消耗能量
C. 水分子通过水通道蛋白是顺浓度梯度运输的
D. 水分子通过水通道蛋白的跨膜运输方式为协助扩散
B
7. 下图①→③表示葡萄糖跨膜运输的过程，据图分析正确的是 （　　）
A. 该膜中的转运蛋白也能运输氨基酸
B. 该膜可能是哺乳动物的红细胞膜
C. 该方式发生在葡萄糖以被动运输的方式从低浓度到高浓度运输时
D. 影响该过程进行的细胞器有线粒体和核糖体
当堂检测
B
8、协助物质顺浓度梯度跨膜运输的转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白
两种（如图，其中通道蛋白的转运速率比载体蛋白快得多。）下列
叙述正确的是（ ）
A、载体蛋白转运物质时自身构象不发生变化
B、载体蛋白转运物质具有专一性，而通道蛋白没有
C、载运蛋白的数量会限制其转运物质的速率
D、通道蛋白的转运速率越快，推测其转运物质耗能更多
C
当堂检测