生物人教版（2019）必修1 4.1被动运输（共42张ppt）

(共42张PPT)
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
指物质分子从相对含量多的地方向相对含
量少的地方自由运动直到均匀分布的现象。
溶质：
溶剂：
扩散作用：
将一滴紫墨水滴入一杯清水中
现象：整杯清水变成了均匀的淡紫色。
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
半透膜
蔗糖分子
水分子
清水
玻璃纸(半透膜)
蔗糖溶液
S2
S1
半透膜：是一种只允许离子和小分子自由通过的膜结构。
物质能否通过只与膜上孔径直径的大小有关。 比如：
玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等
一、渗透装置
半透膜
蔗糖分子
水分子
清水
玻璃纸(半透膜)
蔗糖溶液
S2
S1
单位时间内：
从烧杯扩散到漏斗中的水分子数 ＞ 从漏斗中扩散到烧杯的水分子数
水多
水少
讨论1漏斗管内的液面为什么会升高？
渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散
讨论2 如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
达到平衡还有水分子移动吗？
此时仍然有水分子进出半透膜
水分子进出速率相等（动态平衡）
不相等，
S1
S2
渗透平衡后，液面高的一侧溶液浓度也高（溶液浓度高的一侧液面高）；浓度差越大，液面高度差也越大。
S1
S2
此时，半透膜两侧溶液浓度相等吗？
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（静水压），最终达到平衡，液面将不再上升。
S1>S2（渗透压=静水压）
讨论3 如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
讨论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？
条件二：半透膜两侧的溶液具有浓度差
半透膜两侧的浓度差是指溶质颗粒的物质的量浓度，不是质量浓度。
发生渗透作用的条件一：半透膜
不会, 因为纱布的孔隙很大,蔗糖分子也可以自由透过。
漏斗管内的液面不会升高
一、渗透作用
1.定义
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。
S1溶液
S2溶液
2.渗透作用的原理
①液面上升的原因：
单位时间内：
从清水进入蔗糖溶液的水分子数 ＞ 从蔗糖溶液中进入清水的水分子数
②液面不会一直上升的原因：
液面升高时，液体产生的静水压也会随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时（静水压向下，渗透压向上），通过半透膜进出水分子数相等，因此液面不再升高
3.发生渗透现象的条件
4.水分子渗透的方向
①具有半透膜
半透膜
含水量___
含水量___
___浓度溶液
___浓度溶液
低
高
高
低
渗透平衡时水分子进出速率相等
是一种只允许离子和小分子自由通过的膜结构。
物质能否通过只与膜上孔径直径的大小有关。 比如：
例如：玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔，动物膀胱等
②半透膜两侧存在浓度差（相对分子数目）
浓度差是指溶质颗粒的物质的量浓度，不是质量浓度。
渗透平衡后，液面高的一侧溶液浓度也高（溶液浓度高的一侧液面高）；浓度差越大，液面高度差也越大。
10%蔗糖
10%葡萄糖
①若半透膜两侧分别为质量分数10%蔗糖、
10%葡萄糖溶液，会发生渗透作用吗？
②当烧杯中溶液为清水时，△h是否一直增大？
当液面静止时，S1浓度是否等于S2浓度
思考：
指溶质颗粒的物质的量浓度(摩尔浓度)而非质量浓度，只比较单位体积内溶质颗粒数，与溶质颗粒的大小与种类无关。
会，因为10%蔗糖溶液摩尔浓度 小于
葡萄糖溶液摩尔浓度 ，蔗糖溶液中的
水多于葡萄糖溶液。
10
342
——
10
180
——
不会一直增大。
S1
> S2
否。
溶液浓度：
① 溶质不能通过半透膜
10%
葡萄糖
10%
蔗糖
右侧液面先上升后下降，最终左侧液面高于右侧液面。
③葡萄糖能通过半透膜，蔗糖不能通过半透膜
蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由葡萄糖溶液→蔗糖溶液透过较多，则左侧液面升高，最终高于右侧。
若单糖能通过半透膜, 液面变化又如何呢？
② 溶质不能通过半透膜：加蔗糖酶，
一段时间
葡萄糖和蔗糖分子不能通过半透膜
物质的量
物质的量
2mol/L
2mol/L
2mol/L
2mol/L
液面不变
假设：半透膜只允许水分子透过
液面
等高
NaCl溶液在水中呈现离子状态，导致左侧浓度升高，水分子由2mol/L的葡萄糖溶液→2mol/L的NaCl溶液，则左侧液面升高，最终高于右侧。
假设：半透膜只允许水分子透过
2mol/L
葡萄糖溶液
2mol/L
NaCl溶液
半透膜
液面
等高
假设：半透膜只允许水分子透过
①溶液体积
漏斗内溶液体积大，吸收水多，液面高度大。
②半透膜面积
漏斗内溶液体积和浓度相同
↓
最终液面高度相同
A漏斗的半透膜面积大，吸水快
×
×
×
(1)渗透作用是扩散的一种特殊形式(　　)
√
(2)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(　　)
(3)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(　　)
(4)水分子进出达到平衡状态时，半透膜两侧的溶液浓度相同（ ）
(5)动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破(　　)
×
二、动物细胞的吸水与失水
①外界溶液的浓度 < 细胞质浓度
②外界溶液的浓度 > 细胞质浓度
③外界溶液溶质的浓度 = 细胞质浓度
细胞失水皱缩
细胞形态不变
细胞吸水膨胀
1、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。
吸水到什么程度？达到动态平衡时，红细胞不再吸水。当外界溶液浓度很低例如清水时，红细胞会吸水涨破。
2、实验现象：
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
3、实验结论：
结果分析：细胞膜相当于半透膜
细胞质与外界溶液之间具有浓度差
实验说明：动物细胞可通过渗透作用吸水和失水
思考·讨论
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，血红蛋白属于大分子，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？
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，与外界溶液浓度相等时就不吸水了
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？
浓度差。正相关
水进出哺乳动物红细胞的原理
红细胞的细胞膜有选择透过性，相当于半透膜
使红细胞既不吸水涨破，也不失水皱缩，维持细胞正常的形态和功能。
生物膜是选择透过性膜，对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性。如细胞膜
选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜
半透膜：物质能否通过只与膜上孔径直径的大小有关。
多孔性薄膜，不具有选择性
注意：
探究·实践
探究植物细胞的吸水和失水
生活中观察到的现象：
（失水）
（吸水）
（有水分渗出）
用盐腌萝卜时会有水渗出，同时萝卜的体积会减少　
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象
有些萎蔫的白菜叶片置于清水中又变得硬挺
包水饺把白菜做馅时，放一些盐，过一会儿发现什么现象？
（失水）
细胞壁（全透性，伸缩
性小）
三、植物细胞的吸水和失水
（选择透过性膜，伸缩性大）
细胞液
外界溶液
具有浓度差
相当于半透膜
成熟植物细胞可通过渗透作用吸水和失水
原生质层包括细胞膜和液泡膜
以及两层膜之间的细胞质
注意：水分子进出成熟植物细胞，主要指水经过原生质层进出液泡。
植物细胞的吸水和失水可通过质壁分离及复原的实验验证
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，因此在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会_____，细胞_________；在清水中植物细胞的液泡又会_______，细胞_________。
水是怎样进出植物细胞的呢？原生质层是不是相当于一层半透膜？
设计方案：将植物细胞浸润在 的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在 中，观察其大小的变化。
设计方案（材料 处理） 预期结果
缩小
失水皱缩
变大
吸水膨胀
较高浓度
清水
四、实验 探究植物细胞的吸水与失水
表达交流
进一步探究
作出假设
设计实验
进行实验
提出问题
分析结果得出结论
水是以渗透作用的方式进出植物细胞的，原生质层相当于一层半透膜
提出问题
作出假设
设计实验
质壁分离
质壁分离复原
紫色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
实验 探究植物细胞的吸水与失水
外表皮细胞
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
实验 探究植物细胞的吸水与失水
第一次观察
①有一个______的中央大液泡
②原生质层紧贴___________
紫色
细胞壁
6
低倍镜观察
实验步骤
5
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
7
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引
8
低倍镜观察
实验 探究植物细胞的吸水与失水
引流法
第二次观察
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
重复几次
重复几次
第三次观察
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
第一次处理
第二次处理
实验步骤
3、实验结果
中央液泡大小及颜色 原生质层位置变化 细胞大小
蔗糖溶液
清水
逐渐恢复原来大小颜色变浅
基本不变
基本不变
第一次对照
滴加蔗糖溶液
滴加清水
第二次对照
质壁分离
质壁分离复原
逐渐变小颜色加深
原生质层与细胞壁逐渐分离
原生质层与细胞壁逐渐紧贴
1、实验材料：
紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞
质壁分离明显的黑藻细胞
活细胞成熟的植物细胞
①不可用死细胞，保证细胞膜具有选择透过性
②有大液泡，最好选液泡有颜色或者含叶绿体，现象明显
黑藻细胞
2、实验原理
原理
内因
外因
①成熟植物细胞的原生质层相当于一层________
②原生质层比细胞壁的伸缩性____
细胞液与外界溶液之间存在________
半透膜
大
浓度差
拓展：没有中央液泡植物细胞（干种子、根尖分生区）主要的吸水方式：吸胀吸水（靠亲水性物质吸水）
实验步骤
3、实验结果
中央液泡大小及颜色 原生质层位置变化 细胞大小
蔗糖溶液
清水
逐渐变小颜色加深
逐渐恢复原来大小颜色变浅
原生质层与细胞壁逐渐紧贴
原生质层与细胞壁逐渐分离
基本不变
基本不变
第一次对照
滴加蔗糖溶液
滴加清水
第二次对照
质壁分离
质壁分离复原
质壁分离及复原现象发生的条件
(1)植物细胞的原生质层相当于一层________；
(2)植物细胞是通过__________吸水和失水的。
4、实验结论：
半透膜
渗透作用
外界溶液浓度＞细胞液浓度
外界溶液浓度＜细胞液浓度
外界溶液浓度＝细胞液浓度
细胞失水→发生质壁分离
细胞吸水→发生质壁分离复原
水分进出平衡，细胞保持原态。
1、洋葱鳞片叶内表皮细胞是成熟的植物细胞，含有大液泡，能发生质壁分离及复原，但液泡无色，直接观察现象不明显。
滴加有颜色的外界溶液
洋葱鳞片叶内表皮细胞
3、细胞正在失水吗？
2、质壁分离后，细胞壁和原生质层之间的空隙充满的是什么？
充满的是外界溶液（蔗糖溶液）
4、如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液，会发生质壁分离的现象吗？
注意①会发生质壁分离，但蔗糖溶液浓度过高会引起植物过度失水而死，将不能再发生质壁分离复原现象。
5、用一定浓度的KNO3溶液（NaCl等）进行实验，会有什么实验现象？
注意②由于KNO3等这些外界溶液的浓度高，所以发生质壁分离
后来，由于细胞能吸收KNO3等这些物质，导致细胞内浓度升高，所以将吸水发生自动复原。
6、那植物细胞会出现像动物细胞的吸水涨破吗？
注意③质壁分离过程中，细胞液的浓度增大，植物细胞吸水能力增强；质壁分离复原过程中，细胞液的浓度变小，植物细胞吸水能力减弱。
五、质壁分离及复原现象的拓展应用
1.判断细胞的活性
2.测定细胞液浓度的范围
待测成熟植物细胞
镜检
不发生
质壁分离
活细胞
死细胞
一定浓度蔗糖溶液
发生
质壁分离
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刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间
3.比较不同植物细胞的细胞液浓度
4.比较几种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
判断细胞液浓度的大小
(时间越短，细胞液浓度越小)
同一植物的
相同成熟细胞
几种未知浓度的溶液
镜检
比较刚发生质壁分离时所需时间的长短、程度
比较质壁分离所需时间的长短、程度
发生质壁分离所需时间越短，程度越大未知溶液的浓度越大，反之则未知溶液的浓度越小
乙溶液：细胞失水发生质壁分离后自动复原
5.鉴别不同种类的溶液(如KNO3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
溶质不能透过原生质层（如蔗糖溶液）
溶质能透过原生质层被吸收（如KNO3溶液）
如一定浓度的甘油、尿素、葡萄糖、乙二醇、NaCl、KNO3溶液等，细胞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。
盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离实验的溶液。
质壁分离实验要选择对细胞无毒害作用，浓度适中的外界溶液；
在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。
(1)在实验操作中，共涉及三次显微镜观察，第一次用低倍镜观察，第二、三次用高倍镜观察(　　)
(2)当质壁分离复原后，细胞液的浓度等于外界溶液浓度(　　)
(3)质壁分离过程中，洋葱鳞片叶外表皮细胞的紫色区域逐渐变小(　　)
(4)滴加盐酸可以观察到质壁分离自动复原实验(　　)
×
×
√
细胞壁具有保护和支持的作用
×
扩散
不需要
化学反应
自由扩散和协助扩散
分子多
分子少
扩散
自由扩散
协助扩散
转运蛋白
载体蛋白
通道蛋白
（1）自由扩散
①概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
②特点
①高浓度→低浓度
（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：
水（少数）、气体（O2 、CO2、N2）、 脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯）、脂质分子（胆固醇、性激素等）
细胞外
细胞内
④影响因素：
浓度差、温度
浓度差
运输速率
转运蛋白
运输速率
能量
运输速率
（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方式
载体蛋白
通道蛋白
②特点
①高浓度→低浓度
(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：
转运蛋白数量限制
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 不改变
是否与转运的分子结合 结合 不结合
是否有特异性 具有 具有
实例 葡萄糖进入红细胞 水（大多数）进出细胞（水通道蛋白）K+外流（钾离子通道蛋白）
Na+内流（钠离子通道蛋白）
转运蛋白类型
注意
水进出细胞的方式可能是自由扩散也可能是协助扩散，但更多的是以协助扩散方式（水通道蛋白）进出细胞。
(1)同种物质在不同情况下的运输方式可能不同(　　)
(2)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机理是一样的(　　)
(3)温度变化会影响分子通过细胞膜的速率(　　)
√
×
√