生物人教版（2019）必修1 4.1被动运输（共39张ppt）

(共39张PPT)
沈子杰-2020.12.15
第四章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
沈子杰-2020.12.15
水进出细胞
饺子馅中的青菜为何要先放盐再静置？
联系生活
被动运输
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
半透膜：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
Q:一段时间后会发生怎样的变化？
烧杯中的水净流入漏斗中，造成漏斗液面上升。
渗透装置
被动运输
水分子
溶质
半透膜
低渗环境
高渗环境
水的净运动方向:
拓展:渗透压
被动运输
渗透压(π)
定义：溶液中溶质微粒(离子/分子等)对水的吸引力。
π=cRT
c:溶质的物质的量浓度(mol/L)
R:常数
T:温度
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
渗透压
低渗环境 高渗环境
(在没有外界因素(物理屏障/压力差)抑制该过程的情况下，水分子的净运动会一直进行，直至半透膜两侧等渗)
扩散作用
被动运输
扩散作用
物质(水分子或任何其他分子)从高浓度区域向低浓度区域自然运动的现象。
（顺浓度梯度的自发过程,无需提供能量）
渗透作用专指溶剂分子的扩散
被动运输
渗透作用
水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜(或选择透过性膜)进行的扩散。
A
B
C
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
30%蔗糖溶液
玻璃纸
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
纱布
清水
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
Q3:B和C的液面会升高吗？
问题·探讨
被动运输
(1)半透膜两侧的水分子并不是单向运动。
问题:甲和乙分别为0.1g/ml的葡萄糖溶液和0.1g/ml的蔗糖溶液，问甲和乙溶液谁的渗透压高 若半透膜不允许葡萄糖和蔗糖分子通过，水分子净流向哪侧？
渗透作用需注意点
被动运输
(2)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。浓度是指物质的量浓度，是单位体积中溶质微粒的多少，不是质量分数。
Q:如果U型管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
理想情况下，甲液面会上升至甲乙管浓度相等为止。
但实际情况是，随着甲管液面上升，管中水柱产生的压力不断增大，将阻止水分子进一步上升。当__________________________水分子通过半透膜两侧的速率相等，达到平衡，液面将不再上升。
甲管渗透压 = 液柱差的压力,
问题·探讨
被动运输
问题:甲和乙分别为0.1g/ml的葡萄糖溶液和0.1g/ml的蔗糖溶液，问甲和乙溶液谁的渗透压高 若半透膜不允许葡萄糖和蔗糖分子通过，水分子净流向哪侧？
动物细胞的吸水与失水 (教材P63)
被动运输
讨论3.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？
讨论4.红细胞吸水或失水取决于什么条件？
讨论5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
讨论1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于渗透装置中的什么物质？
讨论2.细胞膜可否相当于半透膜？
动物细胞的吸水与失水 (教材P63)
被动运输
讨论5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
清水
10%NaCl溶液
0.9%NaCl溶液
①外界溶液溶质的浓度 < 细胞质浓度，细胞吸水膨胀
②外界溶液溶质的浓度 > 细胞质浓度，细胞失水皱缩
③外界溶液溶质的浓度 = 细胞质浓度，细胞形态不变
动物细胞的吸水与失水 (教材P63)
被动运输
讨论3.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？
不一定，当溶液浓度不那么低时，细胞吸收一定量的水分子后细胞内液的浓度与细胞外液相等，此时达到渗透平衡，细胞不再进一步膨胀。
细胞液与外界溶液的浓度差值。
讨论4.红细胞吸水和失水的多少取决什么条件？
动物细胞的吸水与失水 (教材P63)
被动运输
讨论1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于渗透装置中的什么物质？
血红蛋白不能透过细胞膜。这些物质相当于渗透装置的蔗糖分子。
动物细胞的吸水与失水 (教材P63)
被动运输
讨论2.细胞膜可否相当于半透膜？
外界溶液
细胞膜
半透膜
漏斗内溶液
细胞内液
相当于
相当于
探究植物细胞的吸水与失水
被动运输
水分如何进出成熟的植物细胞？
细胞壁
液泡膜
大液泡
（全透性，伸缩性小）
细胞液
典型的成熟植物细胞
探究植物细胞的吸水与失水:选择实验材料
被动运输
外表皮
内表皮
外表皮
内表皮
有细胞壁
有大液泡，且大液泡呈紫色
探究植物细胞的吸水与失水:实验步骤
被动运输
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
5
6
低倍镜观察
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流，重复几次。
1.通过引流，使细胞浸润在蔗糖溶液中。
2.始终在低倍镜下观察，在载物台中操作，不移动装片。
实验步骤
被动运输
实验现象
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
1. 中央大液泡逐渐变小，颜色变深；细胞壁由于伸缩性小，几乎保持不变。
2.水分子进出细胞的实质是进出液泡。
Key words
探究植物细胞的吸水与失水:实验现象
被动运输
Key words
（全透性，伸缩性小）
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞液
原生质层
成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。
（伸缩性大）
原生质层是指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
原生质层与质壁分离
被动运输
原生质层与质壁分离
质壁分离
质壁分离的质是指原生质层，壁是指细胞壁。
质壁分离的条件
①活细胞（死细胞的细胞膜具有全透性），具有细胞壁(其伸缩性小于原生质层)
②细胞有中央大液泡（成熟植物细胞）
③细胞外溶液的浓度高于细胞液浓度（细胞失水）
活的成熟植物细胞
以下细胞可发生质壁分离吗？
1.红细胞
2.根尖分生区细胞
3.大肠杆菌
4.黑藻叶肉细胞
探究植物细胞的吸水与失水:实验步骤
被动运输
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
5
6
低倍镜观察
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流，重复几次。
7
8
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流
低倍镜观察
探究植物细胞的吸水与失水:实验总结
被动运输
滴加蔗糖溶液
滴加清水
质壁分离
质壁分离复原
1. 本实验需要几次观察？
3次
探究植物细胞的吸水与失水:实验结果
被动运输
外界溶液 液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
蔗糖溶液
清水
变小
原生质层与细胞壁分离开
原生质层恢复原来位置
逐渐恢复原来大小
基本不变
基本不变
质壁分离
质壁分离复原
探究植物细胞的吸水与失水:应用与例子
被动运输
质壁分离的例子
农作物施肥过多，造成“烧苗” 现象。
白菜剁碎加盐
沈子杰-2020.12.15
被动运输
被动运输
被动运输
被动运输
像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不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。
（1）特点：
①不消耗能量；②顺浓度梯度运输。
（2）运输动力：
来自细胞内外物质的浓度差（被动一词的由来）。
（3）种类：自由扩散和协助扩散
特点
不需要转运蛋白的协助
不需消耗能量
顺浓度梯度（高→低）
脂溶性分子：甘油、苯、乙醇、
脂质（常考的是性激素）
气体分子（普遍较小）：CO2、O2
水
自由扩散
被动运输
例子
自由扩散
物质通过简单的扩散进出细胞的方式，又称简单扩散。
速率影响因素
细胞内外浓度差，温度
协助扩散
被动运输
协助扩散
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，也叫易化扩散。
特点：
需要转运蛋白的协助
不需要能量
顺浓度梯度（高→低）
例子：
速率影响因素:
细胞内外浓度差 温度
转运蛋白的种类和数量
离子：K+，Na+
有机小分子：葡萄糖、氨基酸等
水
葡萄糖进入红细胞
蔗糖一般情况下无法进入细胞，因为膜上缺少了相应的转运蛋白
协助扩散
被动运输
协助扩散:转运蛋白种类
被动运输
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 某些离子/水进出细胞
水通道蛋白
离子通道蛋白
水通道蛋白
被动运输
扩散速率 (V)
细胞外浓度
0
自由扩散与协助扩散的速率
被动运输
扩散速率 (V)
细胞外浓度
0
P
Q
P点后运输速率受______________制约
转运蛋白数量
饱和性
被动运输总结
被动运输
被动运输
自由扩散
协助扩散
磷脂双分子层
载体蛋白
膜转运蛋白
通道蛋白
水通道蛋白
渗透作用
水分进出细胞
质壁分离与复原
属于
原理是
会导致成熟
植物细胞
包括
穿过
借助
包括
如
1.材料选择
2.引流
引流时要重复几次，使叶表皮细胞完全浸润在加入的液体。
4.外部溶液浓度
0.3g/mL的蔗糖溶液
选择对细胞无毒害作用，浓度适中的外界溶液，浓度过高会导致细胞失水过多而死亡
探究植物细胞的吸水与失水:实验总结
被动运输
3.低倍镜观察
实验过程需观察同一个细胞的变化，因此盖玻片不能移动，低倍镜下有利于操作
活细胞
有细胞壁
有大液泡，且最好有颜色
实验成功的关键
（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，滴加清水后不分离。（活细胞失水太多死亡）
（2）将成熟植物细胞放在高浓度的盐酸或酒精溶液中，无法观察到质壁分离现象，为什么？
高浓度的盐酸或酒精会杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。
探究植物细胞的吸水与失水:拓展
被动运输
探究植物细胞的吸水与失水:应用与例子
被动运输
质壁分离的应用
判断成熟植物细胞的死活
测定细胞液浓度范围(P67拓展应用T2)
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
1
2
1.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
有大液泡，液泡中有紫色色素，便于观察
2.紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞
有大液泡，但液泡无色，直接观察现象不明显；可通过滴加红墨水到溶液中，便于观察
探究植物细胞的吸水与失水:拓展
被动运输
实验材料
3.黑澡叶肉细胞
有大液泡，但液泡无色，可借助叶绿体的位置观察质壁分离
如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、甘油等，且大于细胞液浓度，观察到的现象会不同吗？（P67 T3）
质壁分离的自动复原
先质壁分离，然后会自动复原
探究植物细胞的吸水与失水:拓展
被动运输