生物人教版（2019）必修1 4.1被动运输（共54张ppt）

(共54张PPT)
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
生活中我们会发现：
①你吃比较咸的食物时，例如你吃腌制的咸菜，连续嗑盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？
②糖拌西红柿放置一段时间后，会出现很多“汁”， “汁”中的水是哪来的？
问题探讨
水是如何进出细胞的？
渗透作用
一. 渗透作用
1. 渗透作用
扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。
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
一. 水进出细胞的原理
好香啊！
渗透现象演示
渗透现象动画演示
分子级别动画演示
蔗糖分子 水分子
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。
问题探究
渗透现象：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。
一. 水进出细胞的原理
渗透现象演示
分子级别演示
问题1： 漏斗内的液面为什么会升高？
(1) 渗透作用的现象
单位时间从清水流入蔗糖溶液中的水分子数
单位时间从蔗糖溶液流入清水中的水分子数
问题2： 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，管中的水柱产生的重力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，当_______________________________ 最终达到平衡，液面将不再上升。
漏斗内渗透压 = 液柱的压力,
1. 渗透作用
问题3：如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗内液面会升高吗？
不会，因为纱布空隙很大，水分子和蔗糖分子都能自由通过。
问题4：如果烧杯中不是清水？而是同样浓度 的蔗糖溶液，漏斗内液面会升高吗？
液面不会升高，膜两侧浓度相同，半透膜两侧水分子扩散速度相同。
30%蔗糖溶液
纱布
清水
30%蔗糖溶液
玻璃纸
30%蔗糖溶液
总结：发生渗透作用的条件是什么？
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
(2) 渗透作用的原理
1. 渗透作用
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
相对含量高 相对含量低
溶液浓度
水的含量
低浓度溶液 高浓度溶液
(3) 渗透作用中水分子运动的方向：
水在单位体积溶液中含量的多少
单位体积溶液中所含溶质的量
1. 渗透作用
课堂检测
1．下图表示某植物相邻的3个细胞，细胞液浓度依次为甲>乙>丙，正确表示它们之间水分子渗透方向的是(　　)
√
2．如图为渗透装置示意图，a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液，据图判断，下列叙述错误的是(　　)
A．若c为一层纱布，则不会发生此现象
B．实验开始时，c两侧的溶液浓度大小是a>b
C．实验过程中漏斗管内的液面先上升后保持稳定
D．当漏斗管内的液面停止上升时，水分子进出漏斗达到动态平衡
√
课堂检测
解析　如果c为纱布，漏斗内的蔗糖会扩散到外界溶液中，浓度差无法维持，液面不会上升，A正确；看图可知：漏斗液面上升，故实验开始时，c两侧的溶液浓度大小是b>a，B错误；实验过程中漏斗管内的溶液浓度较大，水分子进入漏斗内的多于从漏斗出来的，液面先上升，达到一定高度，当上升的液柱产生的静水压＝水分子进入漏斗的渗透压时，液面不再上升，水分子进出漏斗达到动态平衡，C、D正确。
3.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，漏斗内外起始液面一致，渗透平衡时的液面差为Δh。下列叙述错误的是
A.用纱布代替半透膜，蔗糖分子可自由通过
B.达到渗透平衡时，水分子不会透过半透膜
C.如果将S2的浓度适当降低，则渗透平衡时Δh会更大
D.实验开始时S1浓度大于S2，渗透平衡时S1浓度仍大于S2
√
课堂检测
解析　纱布是全透性的，代替半透膜后，蔗糖分子可自由通过，A正确；
达到渗透平衡时，水分子会透过半透膜，且进出半透膜的速率相同，B错误；
将S2的浓度适当降低，漏斗内外溶液的浓度差更大，则渗透平衡时Δh会更大，C正确；
实验开始时S1浓度大于S2，渗透平衡时由于有液面差Δh，所以S1浓度仍大于S2，D正确。
如果将装置中的漏斗换成动物细胞还会不会吸水？
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？
二. 水进出动物细胞
①外界溶液溶质的浓度 < 细胞质浓度
②外界溶液溶质的浓度 > 细胞质浓度
③外界溶液溶质的浓度 = 细胞质浓度
失水皱缩
形态不变
吸水膨胀
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，细胞的变化如下：
2. 水进出动物细胞的原理
外界溶液
细胞膜
半透膜
蔗糖溶液
细胞质基质
相当于
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。
2. 水进出动物细胞的原理
思考·讨论 P63
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？
2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜。
是。且细胞膜具有生命活性。
3、若放在盐酸溶液中，红细胞是膨胀，皱缩，保持原状还是其他？
盐酸处理后，细胞膜通透性改变，细胞不会发生渗透作用。
总结动物细胞吸水或失水的条件？

①具有细胞膜，细胞必须保持活性，此时细胞膜才相当于半透膜。
②细胞膜两侧具有浓度差：
外界溶液浓度>细胞质浓度，失水；外界溶液浓<细胞质浓度，吸水；外界溶液浓度=细胞质浓度，细胞保持原状。
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。
生活现象：
思考：以下生活现象说明什么问题？
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
提出问题
三. 探究水进入植物细胞的原理
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
3. 水进入植物细胞的原理
成熟植物的细胞结构
细胞壁（全透性）
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
植物细胞壁对于水和大部分溶质是通透的，且伸缩性比较小
提示：水分进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡，这一点与动物细胞有所区别。
成熟的植物细胞模式图
外界溶液
思考：能否把整个原生质层看作是一层半透膜呢？
3. 水进入植物细胞的原理
(1)要观察的现象（观察几次）(2)使用观察工具 (3)应选择的材料 (4)选择外界溶液
自主学习：请自主阅读课本P64-65的内容，观看视频思考下列问题
实验：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
原生质层是否相当于半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
实验：探究植物细胞的吸水和失水
将植物细胞（洋葱外表皮细胞）浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。
预期结果
设计方案
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
原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。
外界溶液浓度小于细胞液浓度
外界溶液浓度大于细胞液浓度
细胞失水（质壁分离）
细胞吸水（质壁复原）
实验：探究植物细胞的吸水和失水
洋葱鳞片叶外表皮细胞
② 吸水纸
① 0.3g/mL的蔗糖溶液
③ 清水
材料用具
引流法
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
细胞具有紫色大液泡，便于观察。
选用化学试剂的条件：
1.对细胞无毒害
2.浓度适当
实验：探究植物细胞的吸水和失水
实验步骤
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
1
2
3
4
滴清水
撕取洋葱鳞片叶外表皮
低倍镜观察
撕取洋葱鳞片叶时要不带叶肉且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡，撕取后要放入载玻片上的清水中
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
实验：探究植物细胞的吸水和失水
实验步骤
5
6
低倍镜观察
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引
中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不变。
7
8
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引
低倍镜观察
中央液泡逐渐变大，颜色变浅,原生质层逐渐恢复到贴近细胞壁;细胞大小基本不变。
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
实验：探究植物细胞的吸水和失水
第一阶段 第二阶段
现象
试剂
中央液泡大小
原生质层位置
细胞大小
名称
原因
0.3g/mL蔗糖溶液
清水
缩小，颜色变深
质壁分离
通过渗透作用失水
逐渐脱离细胞壁
变大，颜色变浅
逐渐贴近细胞壁
质壁分离复原
通过渗透作用吸水
基本不变
基本不变
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
实验结果
实验：探究植物细胞的吸水和失水
②原生质层比细胞壁的伸缩性___
实验原理
①成熟植物细胞的原生质层相当于一层______
细胞液与外界环境具有一定的浓度差，能渗透吸水和失水
1.内因:
2.外因:
半透膜
大
中央液泡变小、颜色加深
逐渐恢复原来大小，颜色变浅
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

中央液
泡大小及颜色
原生质层
的位置
细胞
大小
蔗糖
溶液
清水
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
实验：探究植物细胞的吸水和失水
细胞壁的伸缩性
原生质层的伸缩性
＜
外因：
外界溶液浓度
细胞液浓度
＞
内因
原生质层相当于一层半透膜
细胞渗透失水
质壁分离
质壁分离总结
质壁分离的概念：指原生质层和细胞壁发生分离的现象
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
思考：质壁分离中“质”和”壁”分别指什么？
实验：探究植物细胞的吸水和失水
质指原生质层，壁指细胞壁。
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
实验：探究植物细胞的吸水和失水
知识延伸
植物细胞吸水、失水几种现象分析：
（1）0.5g/ml的蔗糖溶液：质壁分离现象明显但不能复原。因为溶液浓度过高，细胞过度失水，导致死亡。
（2）KNO3等无机盐溶液：能质壁分离，并能自动复原。因为细胞能主动吸收溶液中 的K+和NO3-，使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。
（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. 水进入植物细胞的原理
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
4. 质壁分离与复原实验的拓展应用
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）
4. 质壁分离与复原实验的拓展应用
3.将甲乙两种不同植物的成熟活细胞置于0.3mol/l的蔗糖溶液中，用显微镜观察其形态，如图所示( )
A.甲细胞液浓度较高不适应盐碱地栽培
B.甲细胞液浓度较高更适应盐碱地栽培
C.乙细胞液浓度较高更适应盐碱地栽培
D.乙细胞液浓度较高不适应盐碱地栽培
甲
乙
课堂检测
四. 被动运输
动物细胞
植物细胞
条件
原理
现象
①___________相当于半透性膜
②______________________具有浓度差
①___________（由细胞膜、液泡膜和两层之间的细胞质组成）相当于半透膜
②_________________具有浓度差
渗透作用
渗透作用
当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞吸水膨胀
当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞失水皱缩
当外界溶液浓度_____细胞质浓度，细胞维持正常形态
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞发生质壁分离现象
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞维持正常形态
细胞膜
细胞质与外界溶液
小于
小于
大于
大于
等于
等于
原生质层
细胞液与外界溶液
温故知新：动植物细胞的吸水和失水
思考： 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物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为什么呢？
自主学习
通过对水进出动、植物细胞原理的学习。请阅读课本P65，总结像水分子这样的运输方式被称为什么？分为几类？
自由扩散
协助扩散
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，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
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。
(1) 被动运输的概念
4. 被动运输
活动1：观看视频，结合课本P66,回答下列问题。
问题①：总结自由扩散的特征有哪些？
问题②：举例说明哪些物质是通过自由扩散这种方式穿过细胞膜？
(2) 自由扩散（简单扩散）：物质通过简单的扩散作用进出细胞
细胞外
细胞内
①特点：
①顺浓度梯度（高浓度→低浓度）
②不需要转运蛋白协助
③不需要消耗能量
(2). 自由扩散（简单扩散）：物质通过简单的扩散作用进出细胞
动力：浓度差
②实例：
1.气体分子，如O2、CO2、N2等
2.水、尿素等小分子
3.脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇、苯等
4.脂质分子（胆固醇、性激素等）
(3) 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
活动2：观看视频，结合课本P66,回答下列问题。
问题①：总结协助扩散的特征有哪些？
问题②：举例说明哪些物质是通过协助扩散这种方式穿过细胞膜？
①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
②实例：
①葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
②钠钾离子通过离子通道蛋白运输
③水分子通过水通道蛋白运输
(3) 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
动力：浓度差
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
(4)转运蛋白的分类
1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？运输动力是什么？
不需要。因为两者都是顺物质浓度梯度。浓度差。
共同点：都是顺物质浓度梯度，不需要细胞消耗能量。
不同点：前者不需要蛋白质的协助， 后者必须有蛋白质的协助。
2、自由扩散和协助扩散有什么异同？
思考：
自由扩散演示按钮
协助扩散演示按钮
自由扩散和协助扩散：
请判断①和②分别是哪一种被动运输方式？请说明判断理由。
运输速率
膜两侧的浓度差
①
②
P点
（转运蛋白饱和点）
膜两侧的浓度差
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
协助扩散
自由扩散
(5)影响被动运输的因素
影响协助扩散的因素：
影响自由扩散的因素：
膜两侧的浓度差
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
温度
温度
温度
生物膜的流动性
酶活性
呼吸速率
影响
影响
影响
影响
物质运输速率
温度对被动运输的影响
(5)影响被动运输的因素
被动运输 自由扩散 协助扩散
图例
运输方向
特点
影响因素
举例
高浓度→低浓度(顺浓度梯度)
不需要载体，不消耗能量
需要载体，不消耗能量
膜两侧的浓度差、温度
膜两侧的浓度差、转运蛋白的数量、温度
O2,CO2,H2O,甘油，乙醇，苯等
水通道运输水、红细胞吸收葡萄糖神经纤维上K+外流、Na+内流
课堂小结
题组二　自由扩散和协助扩散
1.如图表示物质进入细胞膜的两种方式，从图解可以看出(　　)
A．甲、乙两种物质都能够自由出入细胞膜
B．细胞对甲、乙两种物质都能够主动吸收
C．甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输
D．甲、乙两种物质都是细胞代谢所必需的物质
√
课堂检测
解析　细胞膜具有选择透过性，甲、乙两种物质不能够自由出入细胞，A错误；甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输，属于被动运输，不是细胞主动吸收，B错误，C正确；甲物质以自由扩散的方式进入细胞，乙物质以协助扩散的方式进入细胞，不能说明两种物质是细胞代谢必需的物质，D错误。
2.下列物质中，通过自由扩散进入组织细胞的是(　　)
A．K＋和Na＋ B．氨基酸和葡萄糖 C．O2和甘油 D．苯和蛋白质
√
3.下列关于通道蛋白的说法，错误的是
A.一种离子通道一般只允许一种离子通过
B.水通道蛋白是覆盖在细胞膜表面的蛋白质
C.细胞膜上的Na＋通道蛋白与水通道蛋白在空间结构上有差异
D.物质通过通道蛋白的运输属于被动运输，不消耗能量
解析　水通道蛋白是一类贯穿于细胞膜磷脂双分子层的蛋白质，B错误。
√
4．下列有关被动运输的说法正确的是(　　)
A．水分子主要是通过自由扩散方式进入细胞的
B．协助某些离子和小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输的蛋白质，称为载体蛋白
C．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
D．影响协助扩散的运输速率除膜内外物质浓度梯度外，还与转运蛋白数量有关
√
课堂检测
解析　水分子主要是以协助扩散的方式借助水通道蛋白进入细胞的，A错误；协助某些离子和小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输的蛋白质称为转运蛋白，转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种，B错误；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，通道蛋白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，二者作用机制不同，C错误。
5.洋葱表皮细胞质壁分离和复原实验过程中，液泡的体积会随外界溶液浓度的变化而改变，如图所示。图中①②两处滴加的溶液分别是
A.清水、清水
B.清水、质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液
C.质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液、清水
D.质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液、质量
浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液
√
课堂检测
解析　质壁分离的现象：液泡由大变小，细胞液颜色由浅变深。因此①处滴加溶液后，液泡的体积逐渐变小，细胞发生渗透失水，因此该处细胞外液浓度大于细胞液的浓度，即滴加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液；②处滴加溶液后，液泡的体积逐渐变大，细胞发生渗透吸水，因此该处滴加清水。C正确，A、B、D错误。
6.下列对质壁分离与复原实验的实验材料及外界溶液有关的叙述正确的分别是
①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞
②细胞液最好有颜色，便于观察和判断细胞质壁分离和复原的程度
③细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原
④外界溶液的浓度应适中，不能过低或过高
⑤外界溶液必须对细胞无毒害
⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可以
A.①②，④⑤ B.①③，④⑤
C.①②，⑤⑥ D.①③，⑤⑥
√
解析　质壁分离最好用有颜色的植物成熟的活细胞，故①②正确；
细胞液没有颜色也会发生质壁分离，但不容易观察，③错误；
外界溶液浓度必须高于细胞液浓度，不然不会发生质壁分离，但也不能太高，因为会导致细胞因失水过多而死亡，④正确、⑥错误；
外界溶液不能对细胞有毒害，否则细胞会死亡，⑤正确。
下节课见！