高中生物人教版（2019）必修1 4.1被动运输（共39张ppt）

(共39张PPT)
细胞是一个开放的系统，系统的边界—细胞膜不仅是将细胞内外隔开的屏障，也是控制物质进出细胞的门户。
细胞膜是怎样控制物质输入和输出的呢？不同的物质跨膜运输的方式一样吗？这与细胞膜的结构有什么关系呢？
第4章：细胞的物质输入和输出
被动运输
1.扩散作用与渗透作用
2.细胞的吸水与失水
3.被动运输的类型——自由扩散和协助扩散
本节目标
一、扩散作用与渗透作用
１、扩散作用
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。
扩散作用的最终结果是体系各处该物质浓度相等。
均一浓度
高浓度
低浓度
（1）漏斗管内液面为什么会升高？
单位时间内进入漏斗的水分子数多于从漏斗流出的水分子数
（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，最终水分子进出速率达到平衡，液面将不再上升。
注意：此时膜两侧浓度并不相等
一、扩散作用与渗透作用
2、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？
渗透装置
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。
一、扩散作用与渗透作用
2、渗透作用
一、扩散作用与渗透作用
2、渗透作用
指水分子等溶剂分子透过半透膜，从相对含量多的地方向相对含量少的地方扩散。
半透膜：小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称。如玻璃纸、蛋壳膜、肠系膜等。
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
半透膜
水（溶剂）
水相对含量高
水相对含量低
浓度低
浓度高
渗透压低
渗透压高
该浓度是指物质的量浓度（mol/L）而非质量浓度（g/L）
一、扩散作用与渗透作用
易错点提醒：水分子的渗透方向
溶液中溶质微粒对水的吸引力，渗透压高低取决于单位体积内的微粒数目，与微粒的大小与种类无关。
水分子的移动是双向的，但总体渗透方向是顺相对含量的梯度移动（从低浓度溶液向高浓度溶液移动）
半透膜
水（溶剂）
水相对含量高
水相对含量低
浓度低
浓度高
渗透压低
渗透压高
一、扩散作用与渗透作用
易错点提醒：水分子的渗透方向
液面不再上升时（渗透平衡），半透膜两侧水分子移动速率达到平衡状态，既不可以看作没有水分子移动，也不可看作半透膜两侧溶液浓度绝对相等。
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）
3.方向：
一、扩散作用与渗透作用
渗透作用小结
×
×
×
1、渗透作用是扩散的一种特殊形式　　
√
3、漏斗内液面升高的原因是水分子只能通过半透膜进入漏斗内　　
4、液面高度不再变化时，即达到渗透平衡状态，此时水分子不再进出半透膜　　
5、水分子进出达到平衡状态时，半透膜两侧的溶液浓度相同
2、具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用
×
6、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
×
7、某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中(　　)
A．液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定
B．水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率逐渐减慢
C．当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散
D．当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高
D
8、如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，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，则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是
A.a先降后升，b先升后降
B.a先升后降，b先降后升
C.当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D.当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
A
9、左图表示扩散作用实验装置，甲、乙两管的口径相同（初始液面高度相等），半透膜允许水分子和葡萄糖分子通过，淀粉分子则无法通过，当达到渗透平衡时 （　　）
A. 甲、乙两管中的液面高度相等
B. 甲、乙两管中的葡萄糖溶液的浓度几乎相等
C. 甲、乙两管中的淀粉溶液的浓度相等
D. 两管中葡萄糖溶液的质量分数皆为 8%，
淀粉溶液的质量分数皆为 4%
B
10、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
二、细胞的吸水和失水
实验：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，观察红细胞的变化。
低渗溶液:外界溶液浓度＜细胞质的浓度，细胞吸水膨胀
高渗溶液:外界溶液浓度＞细胞质的浓度，细胞失水皱缩
等渗溶液:外界溶液浓度=细胞质的浓度 ，细胞形态不变
半透膜
外界溶液
蔗糖溶液
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，细胞质与外界溶液可以具有浓度差，水分通过渗透作用进出红细胞。
二、细胞的吸水和失水
【探究】红细胞是否具有发生渗透作用的的条件？
细胞质
细胞膜
外界溶液
二、细胞的吸水和失水
如果将装置中的动物细胞换成植物细胞，会和动物细胞一样也会吸水或失水吗？
盐腌制过的黄瓜
清水泡过的青菜
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
（相当于一层半透膜）
二、细胞的吸水和失水
成熟植物细胞有大型液泡，将细胞质挤成一薄层，因此植物细胞内的液体环境主要指液泡中的细胞液。水进出植物细胞主要指水进出液泡。
水
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水
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、细胞的吸水和失水
水分子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？
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
滴清水
撕取洋葱鳞片叶外表皮
低倍镜观察
①有一个______的中央大液泡
②原生质层紧贴___________
紫色
细胞壁
二、细胞的吸水和失水
实验步骤
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
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
低倍镜观察
①中央液泡逐渐______，紫色逐渐______
②原生质层与细胞壁逐渐______
分离
变小
变深
①中央液泡逐渐_____，紫色逐渐_____
②原生质层逐渐_____细胞壁
紧贴
变大
变浅
二、细胞的吸水和失水
正常状态 高浓度状态 低浓度状态
图像
液泡大小变化
原生质层位置
细胞大小 /
正常大小
逐渐变小
恢复原来大小
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
二、细胞的吸水和失水
基本不变
基本不变
细胞失水，原生质层与细胞壁分离
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
二、细胞的吸水和失水
结论：
(1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
(2)植物细胞通过渗透作用吸水和失水的。
二、细胞的吸水和失水
2.质壁分离产生原因：
1.植物细胞发生质壁分离复原的条件？
1、植物细胞必须是活细胞
2、必须有大液泡（成熟的植物细胞）
3、细胞液与外界溶液必须有浓度差
外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，原生质层和细胞壁都出现一定程度的收缩，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开，从而发生质壁分离。
1.如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？
只发生质壁分离，滴加清水后不复原。（活细胞失水太多死亡）
2.若将洋葱外表皮细胞放入较高浓度的KNO3溶液（KNO3可被细胞吸收）中，结果发现细胞质壁分离后，没有滴加清水，出现了质壁分离复原现象，原因是？
除KNO3溶液外，较高浓度的葡萄糖、NaCl、尿素、甘油、乙二醇等溶液均可使植物细胞质壁分离并自动复原
二、细胞的吸水和失水
开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；后因细胞吸收K+和NO3-而使细胞液浓度增大，细胞吸水，发生质壁分离自动复原。
A
1、以下可以发生渗透作用的（ ）
A.煮熟的马铃薯条放入水中
B.把干种子放在清水中
C.烈日下菠菜叶子下垂
D.放在盐水中的萝卜变软
D
2、将发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中心发生的变化是( )
A.液泡的颜色逐渐变浅
B.细胞吸水直至涨破
C.原生质层逐渐增厚
D.细胞体积明显增大
3、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
4、将洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中,制成装片,放在显微镜下观察，有3种状态的细胞，这3个细胞在未发生上述情况之前,其细胞液的浓度依次是( )
A
A．A﹥B>C B．AA>C D．B5、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液的浓度高，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
6、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
7、下图是植物质壁分离与复原过程中某时期的图像，关于该图说法正确的是（ ）
①此时细胞液浓度小于外界溶液浓度②2、3、4、5共同构成原生质层③此时细胞液浓度比质壁分离之前大④结构1具有全透性，所以不能对植物细胞起支持和保护作用
A．①② B．①③④ C．③ D．③④
C
8、在紫色洋葱表皮细胞临时装片的盖玻片一侧滴加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液后，出现了如图所示的情形：
(1)此细胞发生了____________现象，是细胞________的结果。
(2)图中②的结构名称是________，②④⑤共同构成了________。
(3)图中⑦充满了________，其浓度____________。
(4)将此细胞置于清水中，⑥的体积会________，是由于细胞____________的结果。
质壁分离
渗透失水
细胞膜
原生质层
蔗糖溶液
略小于0.3 g/mL
变大
渗透吸水
二、细胞的吸水和失水
三、被动运输的类型——自由扩散和协助扩散
物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输分为自由扩散和协助扩散两类。
(1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。
自由扩散
(2)特点
顺浓度梯度运输
不需要转运蛋白协助
不需要消耗能量
(3)实例：
气体、脂质分子（胆固醇、性激素等）、脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯等）
(4)影响因素：
浓度差、温度
三、被动运输的类型——自由扩散和协助扩散
载体蛋白
通道蛋白
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。
(1)概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
三、被动运输的类型——自由扩散和协助扩散
载体蛋白
通道蛋白
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。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白相结合。
(1)概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
三、被动运输的类型——自由扩散和协助扩散
载体蛋白
通道蛋白
(2)特点
顺浓度梯度运输
需要转运蛋白协助
不需要消耗能量
(3)实例：
红细胞吸收葡萄糖、水通过水通道蛋白进入细胞等
(4)影响因素：
浓度差、转运蛋白数量、温度
运输速率
膜两侧浓度差
运输速率
膜两侧浓度差
判断：哪条曲线是自由扩散/协助扩散？
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
影响因素
不消耗
不需要
需要
氧气、二氧化碳、乙醇、苯等
葡萄糖进入红细胞、水经水通道蛋白进入细胞
细胞膜内外物质的浓度差
浓度差；转运蛋白的数量
高浓度 低浓度
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
√
×
×
6、根据图示判断下列说法错误的是（ ）
A
A.由甲图可以判断物质的跨膜运输方式是协助扩散B.甲图中随着细胞外物质浓度的降低,运输速率会变慢C.甲图中箭头表示当细胞外物质浓度高于细胞内时,物质从细胞膜外向细胞膜内扩散D.乙图说明自由扩散过程受物质浓度的影响