生物人教版（2019）必修1 4.1被动运输 课件 （共46张ppt）

(共46张PPT)
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？
当你连续嗑带盐的瓜子时，你的口腔和唇的黏膜会有什么感觉？
思考
被 动 运 输
—水进出细胞的原理
第4章　细胞的物质输入和输出
1
阐明渗透作用的条件及原理。
2
结合探究实验，分析理解细胞吸水和失水的过程及应用。
水进出细胞的原理
半透膜
蔗糖分子
水分子
1.漏斗管内的液面为什么会升高
问题探讨
由于蔗糖溶液中水的相对含量（单位体积中的水分子数）比烧杯中的水的含量低，因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度相对更快，导致漏斗中水量增加，液面上升。
2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
蔗糖溶液
清水
问题探讨
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，最终达到平衡，液面将不再上升。
蔗糖溶液
清水
3.当漏斗内溶液不再上升（即渗透平衡）时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗
不相同。漏斗内溶液浓度仍然高，由于漏斗管内液面升高形成的静水压会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故半透膜两侧溶液浓度关系仍是漏斗内溶液浓度高于烧杯中清水的浓度。
问题探讨
4.如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
不会。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。
5.如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
不会。半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
问题探讨
1、概念：
一、水进出细胞的原理——渗透作用
水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。
2、条件：
具有半透膜
膜两侧溶液存在浓度差
3、水分子的运动规律
(1)水的运输方向：
(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
(3)渗透平衡≠浓度相等
低浓度溶液→高浓度溶液
渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高(反之亦然，即液面高的一侧溶液浓度也高)
从含水量高的一侧向含水量低的一侧运输。
一、水进出细胞的原理
一个动物细胞能否构成一个渗透系统？
一个动物细胞就是一个渗透系统
细胞膜构成了半透膜
细胞内溶液与外界溶液存在浓度差
一、水进出细胞的原理
——动物细胞的吸水和失水
清水中
0.9%NaCl溶液中
20%的蔗糖溶液中
外 界 溶 液 浓 度
细 胞 质 的 浓 度
小于
吸水膨胀
大于
失水皱缩
等于
保持原状
低渗溶液
高渗溶液
等渗溶液
红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于教材P62“问题探讨”所示装置中的什么物质？
红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
血红蛋白是有机大分子物质，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。
是
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，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。
思考讨论
4.红细胞吸水和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？
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。
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。
思考讨论
一、水进出细胞的原理
——植物细胞的吸水和失水
1、在青菜上放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。
2、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
3、放蔫的青菜用清水浸泡一会儿后，又恢复新鲜。
生活现象：
植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？
细胞壁：纤维素和果胶组成
具有全透性，伸缩性小，不影响水分的运输。
一、水进出细胞的原理
——植物细胞的吸水和失水
成熟植物细胞
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞核
细胞液
细胞壁
1、细胞内的液体环境主要指的是__________________
2、______________________组成原生质层
3、水分子进出细胞主要指的是水分子通过________进出______
细胞里面的细胞液
细胞膜、细胞质、液泡膜
原生质层
液泡
半透膜
一、水进出细胞的原理
——植物细胞的吸水和失水
实验目的：
做出假设：
设计实验：
探究水分进出植物细胞是否通过渗透作用
水分通过渗透作用进出植物细胞
探究·实践
1.如果假设是正确的，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 。所以可以通过液泡的大小变化反映水分进出细胞。
失水
缩小
吸水
增大
2.如何使细胞外溶液的浓度升高或降低？
提供蔗糖溶液使细胞外溶液浓度升高，提供清水使细胞外溶液浓度降低。
3.如何看到细胞，需要借助于什么材料和器具？
利用显微镜观察临时装片。
设计实验：
探究·实践
4.对实验结果作出预测：细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？
由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过；因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离；
加入清水后，细胞液浓度大于外界溶液的浓度，外界溶液中的水会透过原生质层进入细胞液，发生质壁分离的复原。
探究·实践
进行实验：
设计方案：将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。
实验材料：紫色洋葱鳞片叶、0.3g/mL的蔗糖溶液、清水
实验原理：
内因：原生质层相当于一层半透膜，原生质层比细胞壁的伸缩性大
外因：外界溶液与细胞液存在浓度差
有中央大液泡，最好有颜色
实验过程
1.该实验过程共观察了3次，制作临时装片后观察，滴加蔗糖溶液后观察，再次滴加清水后观察。将结果记录在下表中。
第一次观察
滴加蔗糖溶液后观察
再次滴加清水溶液后观察
现象 试剂 中央液泡变化 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 恢复原位
基本不变
基本不变
变小
实验结果分析：
探究·实践
脱离细胞壁
3.紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后，该细胞的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？
2.实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的细胞状态形成对照。
第一次观察
滴加蔗糖溶液后观察
再次滴加清水溶液后观察
实验结果分析：
探究·实践
颜色逐渐变深。吸水能力逐渐增强。
4.有位同学错取了质量浓度为3 g/mL的蔗糖溶液，发现细胞发生了质壁分离，给临时装片滴加清水并引流后几乎没有观察到质壁分离复原现象，分析原因可能是什么？
蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原。
第一次观察
滴加蔗糖溶液后观察
再次滴加清水溶液后观察
实验结果分析：
探究·实践
滴加蔗糖溶液
滴加清水
质壁分离
质壁分离复原
归纳小结：
1、对于成熟植物细胞来说，____________相当于半透膜，其伸缩性_______
2、细胞壁是__________，溶于水的物质都可以通过细胞壁，而且细胞壁的伸缩性________
3、当外界溶液浓度大时，细胞渗透失水，原生质层缩小程度较细胞壁缩小程度____，发生_________________________分离
4、将质壁分离的细胞置于低浓度溶液中，液泡吸水，原生质层恢复原状，即发生________________________
原生质层
大
全透的
小
大
原生质层与细胞壁
质壁分离复原
植物细胞发生质壁分离的原因：
内因：
外因：
原生质层相当于一层半透膜
原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性
外界溶液浓度 > 细胞液浓度
(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。
实验结论：
探究·实践
1.U形管中装有两种不同的溶液R和S(溶液R为质量分数为10%的蔗糖溶液，溶液S为质量分数为10%的葡萄糖溶液，两种溶质均不能透过半透膜X)，两溶液被一半透膜X隔开，如图所示。当U形管内达到平衡时，液面与浓度的关系应是
A.右侧较高，且平衡时两溶液浓度相等
B.两侧高度相等，浓度相等
C.右侧较高，且平衡时右侧浓度较大
D.左侧较高，且平衡时左侧浓度较大
渗透作用时溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓度：如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液，质量浓度相同，但葡萄糖溶液的物质的量浓度大，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
C
1.a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度> b细胞液浓度> c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（ ）
C
a
c
b
a
c
b
a
c
b
a
c
b
A
B
C
D
2.图1为光学显微镜下观察到的某植物细胞质壁分离的实验结果图，图2为质壁分离及其复原实验流程图，下列说法正确的是(　　)
A
A．图1细胞若继续发生质壁分离，则该细胞的吸水能力增强
B．图1所示结果只能在图2中C处观察到
C．图1若视野比较暗，则只能通过调节反光镜使视野变亮
D．图2实验没有设置对照
3、下列各项不可以通过质壁分离实验加以证明的是（ ）
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. 细胞液浓度大小的测定
C
4.质壁分离及复原实验中，用质量浓度为2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的原生质体体积变化情况如下图所示。下列叙述正确的是
A.曲线甲、乙分别表示蔗糖和乙二醇溶液中细胞出现的结果
B.曲线ab段的变化说明细胞外液浓度大于细胞液浓度
C.该种植物细胞可能是洋葱的根尖分生区细胞
D.质壁分离的细胞壁和原生质层之间充满了细胞液
B
在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等
a.在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
b.在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。
c.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现象，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。
d.盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合做质壁分离实验的溶液。
题后归纳
网络构建
自由扩散
协助扩散
被动运输
特点
不消耗细胞内化学反应释放的能量
顺浓度梯度：（高 低）
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。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。
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
阐明被动运输的原理和特点。
2
转运蛋白的种类和作用。
自由扩散和协助扩散
高浓度
低浓度
二、 自由扩散和协助扩散
像O2、CO2以及甘油、乙醇、苯等，通过简单的扩散作用进出细胞的方式，称为自由扩散，也叫简单扩散。
自由扩散
甘油、乙醇等都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层进出细胞。
二、 自由扩散和协助扩散
自由扩散
特点：
实例：
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
①气体分子，如O2、CO2、N2等
②水等小分子
③脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇、苯等
水分子
水通道蛋白
细胞膜
物质浓度
高
低
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫做协助扩散，也叫易化扩散。
协助扩散
二、 自由扩散和协助扩散
载体蛋白 通道蛋白
图示
区别
相同点
载体蛋白需要与被运输的物质结合，每次转运时都会发生自身构象的改变
分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。
化学本质均为蛋白质、均分布在细胞膜上、都对被运输的物质具有高度的特异性或选择性
比较通道蛋白和载体蛋白的异同
被动运输
通道蛋白
载体蛋白
转运蛋白
协助扩散
二、 自由扩散和协助扩散
协助扩散
特点：
实例：
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
水分子*、离子、葡萄糖、氨基酸顺浓度梯度跨膜运输。
*研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。
判断：哪条曲线是自由扩散/协助扩散？请说出判断依据。
自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行跨膜运输，不需要消耗细胞内化学反应产生的能量，因此膜内外物质浓度差的大小会直接影响运输速率，自由扩散的物质可以自由通过细胞膜，不需要膜上的转运蛋白协助，所以膜两侧的浓度差越大，其运输速率越大。
分析被动运输的影响因素
自由扩散
协助扩散
通过载体蛋白的协助扩散具饱和性
影响被动运输的因素：
二、 自由扩散和协助扩散
①温度
②膜内外物质浓度梯度的大小
③某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量有关。
课堂小结
被动运输
自由扩散
协助扩散
磷脂双分子层
载体蛋白
转运蛋白
通道蛋白
水通道蛋白
水分子进出细胞
属于
包括
穿过
借助
包括
如
1.下列关于物质跨膜运输的叙述，正确的是(　　)
A．水分子进入细胞，都是通过自由扩散方式进行的
B．分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合
C．被动运输不消耗能量，也不需要借助膜上的转运蛋白
D．载体蛋白在转运物质时自身构象不会发生改变
B
2.如图为人体成熟红细胞运输葡萄糖分子的示意图。下列相关叙述错误的是
A.人体成熟红细胞吸收葡萄糖分子时不消耗能量
B.载体蛋白在运输葡萄糖的过程中空间构象会发生改变
C.该载体蛋白不能运输氨基酸说明其具有特异性
D.载体蛋白的数量与转运葡萄糖的速率无关
D
2.肝细胞和细菌都能以协助扩散的方式吸收葡萄糖，其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1，肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2，其运输的速率和葡萄糖浓度的关系如图所示，下列推测错误的是
A.协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差
B.a点与b点相比，制约葡萄糖转运速率的因素是GLUT1数量
C.c点与a点相比，c点葡萄糖转运速率低的原因可能是肝细胞GLUT2少
D.载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率
B