4.1 被动运输课件（52张PPT)2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

(共52张PPT)
思考：为什么细胞膜具有选择透过性？
细胞膜怎样控制物质输入和输出？
糖链
膜蛋白
细胞质
第四章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
问题探讨
思考：水分子的扩散也是如此吗？
：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。
扩散作用
问题探讨
请同学们阅读书本62页问题探讨，思考问题：
1、什么是半透膜？
2、漏斗管内的液面为什么会升高？
如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
漏斗管内的液面不再升高，半透膜两侧的浓度大小一样吗？
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？
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？
问题探讨
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。过一段时间后，会出现如图所示现象。
思考1：什么是半透膜？
半透膜：一类小分子物质可以通过,而大分子物质不能通过的多孔性薄膜。如玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等
（物质能否通过半透膜与半透膜的孔径大小有关。）
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）
单位时间内水分子透过的数量：
烧杯→漏斗＞漏斗→烧杯
所以，漏斗液面升高
问题探讨
思考2：漏斗管内的液面为什么会升高？
【渗透作用】
（1）概念：水（或其它溶剂分子）透过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散的过程。
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
思考3：如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
思考4：漏斗管内的液面不再升高，半透膜两侧的浓度大小一样吗？
不会，水柱产生压力，加快水分子向漏斗外扩散的速度，最终分子进出达到平衡，液面将不再上升。
漏斗内溶液浓度>漏斗外溶液浓度
A
B
发生渗透作用的条件1:
具有半透膜
30%蔗糖溶液
纱布
清水
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
问题探讨
思考5：如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
A
C
发生渗透作用的条件2:
半透膜两侧的溶液具有浓度差
30%蔗糖溶液
玻璃纸
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
问题探讨
思考6：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？
低浓度溶液
渗透作用
1.渗透作用的概念：
②半透膜的两侧的溶液具有浓度差。
3.渗透作用发生的条件：
①具有半透膜。
2.水分子渗透方向：
水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散
高浓度溶液
让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称。
水分子数多
水分子水少
盐水
清水
结果：
最后达到渗透压平衡，浓度高的一侧浓度依然高。
一、渗透作用
拓展问题1：下图标注的均是质量分数，假设葡萄糖和蔗糖分子均不能通过半透膜，则一段时间后，液面高度会如何变化？
一段时间
注意：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。（n=m/M，物质的量等于质量除以相对分子质量）
拓展问题2：如图所示，A、B两个长颈漏斗中都是质量分数为10%的蔗糖溶液，烧杯中是清水，A漏斗口的玻璃纸面积大于B漏斗的，一段时间后，两个漏斗中的液面会发生怎样的变化？
一、渗透作用
1、如右图所示，在U形管中部C处装有半透膜，在a侧加入细胞色素d(一种蛋白质)分子的水溶液(红色)，b侧加入蒸馏水，并使a、b两侧液面高度一致，经一段时间后，实验结果将是(　　)。
D
A.a b侧液面一致，b侧无色
B.a b侧液面一致，b侧红色
C.a侧液面低于b侧，b侧红色
D.a侧液面高于b侧，b侧无色
随堂练习
2、如图中的渗透装置，若U形管中的a是质量分数为10%的蔗糖溶液，b是质量分数为10%的葡萄糖溶液，开始时的液面高度为一致，如果半透膜不允许葡萄糖、蔗糖通过，则玻璃管中a液面会发生怎样的变化：
A、上升 B、下降
C、上升后下降 D、下降后上升
E、不变（不上升也不下降）
B
随堂练习
[易错易混]
溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。
如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液的质量浓度相等，但10%的蔗糖溶液的物质的量浓度小。故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
质量分数为10%的蔗糖溶液
质量分数为10%的葡萄糖溶液
浓度低
浓度高
水的相对含量小
水的相对含量多
指溶液中溶质微粒对水分子的吸引力。
3、如图中的渗透装置，若U形管中的a是质量分数为10%的蔗糖溶液，b是质量分数为10%的葡萄糖溶液，开始时的液面高度一致，如果半透膜允许葡萄糖，但通过不允许蔗糖通过，则玻璃管中a液面会发生怎样的变化(　　)
A、上升 B、下降
C、上升后下降 D、下降后上升
E、不变（不上升也不下降）
D
随堂练习
2、下图装置的b中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。a中先加入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是（ ）
A.在b中会测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
B.a中液面开始时上升，加酶后继续上升
C.a中液面开始时上升，加酶后，再上升后又下降
D.a中液面开始时先上升，加酶后不上升直接下降
E.a中物质的总浓度一直在变小
蔗糖酶是大分子，不能通过半透膜
漏斗中物质的总浓度在加酶后变大
C
随堂练习
01
水进出细胞的原理
吃腌制的咸菜，连续嗑带盐瓜子会感觉口渴，这是为什么呢？
口腔细胞失水
1、水分子进出动物细胞
水进出细胞的原理
生物细胞也能发生渗透作用吗？
细胞失水皱缩
外界溶液浓度
细胞质浓度
外界溶液浓度
细胞质浓度
保持正常形态
外界溶液浓度
细胞质浓度
细胞吸水膨胀或涨破
生理盐水
（质量分数为0.9%NaCl）
小于
等于
大于
等渗溶液
低渗溶液
高渗溶液
1、水分子进出动物细胞
水进出细胞的原理
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗 细胞膜是否相当于一层半透膜呢 （案例：红细胞吸水）
1、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。
（1）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，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。
（2）红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
（3）临床上输液为什么要用生理盐水？
浓度差。当外界溶液浓度大于细胞质浓度时，红细胞失水；反之，红细胞吸水。浓度差越大细胞吸水或失水越多。
防止血细胞失水或吸水，细胞形态改变影响细胞的功能。
1、水分子进出动物细胞
水进出细胞的原理
1、三个相邻细胞a、b、c，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（ ）
a
c
b
a
c
b
a
c
b
a
c
b
A
B
C
D
C
随堂练习
清水泡过的青菜
盐腌制过的黄瓜
生活中我们会观察到：
盐腌制过的黄瓜皱皱巴巴，还会出很多水；
而用清水泡过的青菜却很硬挺，
这是为什么呢？
问题探讨
水又是怎样进出植物细胞呢？
2、水分子进出植物细胞
1、植物细胞在什么情况下会失水？什么情况下会吸水？
2、水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
提出问题：
　①白菜剁碎准备做馅时常常要放一些盐。稍等一会儿可见有水分渗出。
②农作物施肥过多会造成烧苗。
③蔫了的青菜放入清水中浸泡一会儿，菜叶变得硬挺起来。
观察现象：
3、植物细胞的哪个结构相当于一层半透膜呢？
水进出细胞的原理
细胞壁（全透性）
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞液
（具有一定的浓度）
原生质层
2、水分子进出植物细胞
水进出细胞的原理
原生质体
2、水分子进出植物细胞
水进出细胞的原理
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）。
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
原生质层是一层半透膜吗？
原生质层相当于一层半透膜
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。
预期结果
在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变 ，原生质体皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变 ，原生质体膨胀。
2、水分子进出植物细胞
小
大
水进出细胞的原理
思考：“原生质体”变化后会出现什么现象？
提出问题
作出假设
设计实验
分析结果
表达与交流
进行实验
2、水分子进出植物细胞
1. 材料用具
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
黑藻叶片
黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体。
0.3g/ml的蔗糖溶液，清水
刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜
水进出细胞的原理
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
3
1
滴清水
2
撕取洋葱鳞片叶外表皮
4
低倍镜观察
6
低倍镜观察
5
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流
7
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流
8
低倍镜观察
提出问题
作出假设
设计实验
分析结果
表达与交流
进行实验
2、水分子进出植物细胞
2. 实验步骤
水进出细胞的原理
0.3g/ml蔗糖溶液
清水
水进出细胞的原理
提出问题
作出假设
设计实验
表达与交流
进行实验
2、水分子进出植物细胞
水进出细胞的原理
质：原生质层
分析结果
提出问题
作出假设
设计实验
分析结果
表达与交流
进行实验
2、水分子进出植物细胞
正常的洋葱
表皮细胞
0.3g/mL的
蔗糖溶液
失水的洋
葱表皮细胞
清水
吸水恢复的洋葱表皮细胞
外界溶液 中央液泡 原生质层的位置 液泡颜色
蔗糖溶液
清水
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层脱离细胞壁
原生质层恢复原来位置
变深
变浅
1、成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用；原生质层相当于半透膜。
2、当外界溶液浓度>细胞液浓度时， ，
当外界溶液浓度<细胞液浓度时， ，
细胞失水
细胞吸水
细胞壁
中央液泡
逐渐发生质壁分离；
发生质壁分离复原。
水进出细胞的原理
探究植物细胞的吸水和失水
实验结果
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
该细胞为什么不发生质壁分离
思考：要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？
3、具有细胞壁（植物细胞）
1、细胞是活的，原生质层才具有选择透过性
2、具备中央大液泡（颜色为深色），细胞液与外界溶液形成浓度差
2、水分子进出植物细胞
水进出细胞的原理
10g/mL的
蔗糖溶液？
思考：发生质壁分离的原因有哪些？
外因：外界溶液浓度>细胞液浓度
内因：
细胞壁伸缩性小，具有全透性
原生质层伸缩性大，具有选择透过性
＋
原因
2、水分子进出植物细胞
水进出细胞的原理
拓展：质壁分离自动复原：
因为外界溶质可以进入到细胞内而引起细胞液浓度升高。
尿素、乙二醇、KNO3等溶液做实验
外界溶液
植物细胞的吸水和失水的应用
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
植物细胞的吸水和失水的应用
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）
02
自由扩散和协助扩散
水进出细胞的原理
水分子多
水分子少
自由扩散和协助扩散
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的物质跨膜运输方式称为被动运输。
1、被动运输的定义：
被动运输
自由扩散（简单扩散）
协助扩散（易化扩散）
2、被动运输的分类：
自由扩散和协助扩散
氧气分子
1）自由扩散(简单扩散): 物质通过简单的扩散作用进出细胞。
1. 运输方向？（浓度）
2. 是否需要能量？
3. 是否需要其他物质协助？
【思考】
自由扩散和协助扩散
1）自由扩散(简单扩散): 物质通过简单的扩散作用进出细胞。
特点：
顺浓度梯度运输（高浓度→低浓度）
1.
2.
不需要转运蛋白
3.
不需要消耗能量
自由扩散的例子：
①气体分子氧气、二氧化碳
②水分子
③脂溶性小分子，如乙醇，甘油，苯
比方:球往低处滚：
自由扩散和协助扩散
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
2）协助扩散(易化扩散)
1. 运输方向？（浓度）
2. 是否需要能量？
3. 是否需要其他物质协助？
【思考】
葡萄糖
自由扩散和协助扩散
特点：
顺浓度梯度运输
1.
需要转运蛋白参与
2.
不需要消耗能量
3.
实例如：葡萄糖进入红细胞
水通道蛋白运输水
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
2）协助扩散(易化扩散)
比方：车载货下坡
自由扩散和协助扩散
载体蛋白 通道蛋白
转运特点
构象是否改变
是否与转运的分子结合
是否有特异性
不改变
改变
只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过
结合
具有
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
不结合
具有
转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型（阅读教材P66-67）
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
通道蛋白
自由扩散和协助扩散
项 目 自由扩散 协助扩散
运输方向
是否需要转运蛋白
是否消耗细胞内的能量
举例
不需要
需要
不消耗
不消耗
O2、H2O、CO2、尿素、甘油、乙醇
葡萄糖进入红细胞
水通道蛋白运输水
高浓度
低浓度
高浓度
低浓度
水子进行细胞的方式为自由扩散和协助扩散（主要方式）
这里的浓度是指运输对象本身的浓度，而不是其所处溶液的浓度。
自由扩散和协助扩散
哪些因素会影响到被动运输的运输速率？
1.自由扩散（简单扩散）：
浓度差
扩散速度
（1）浓度差
（2）温度
浓度差
扩散速度
P点后速率受
转运蛋白数量限制
（1）浓度差和转运蛋白数量
（2）温度
2.协助扩散（易化扩散）：
P
3、影响被动运输速率的因素
自由扩散和协助扩散
【检测】
如图所示为物质跨膜运输的一种方式，下列相关叙述正确的是( )
A.脂肪酸以该方式进入细胞
B.该过程需要消耗能量
C.运输该物质的蛋白质难以运输其他物质
D.该过程的运输速率与膜两侧浓度差完全成正比
C
随堂练习
水分子进出细胞
渗透作用
原理是
的条件
有半透膜
有浓度差
导致成熟植物细胞
质壁分离与复原
原理是
细胞失水和吸水，原生质层收缩性较细胞壁大
属于
被动运输
包括
协助扩散
自由扩散
借助
穿过
膜转运蛋白
磷脂双分子层
包括
载体蛋白
通道蛋白
小结：