4.1被动运输(共42张PPT)

(共42张PPT)
第四章 物质跨膜运输的方式
第1节 被动运输
“莲出淤泥而不染，濯清涟而不妖”。莲藕生长在污浊的泥土中，却能从环境中获取莲藕细胞生命活动需要的营养物质，如水、氧气、无机盐离子等，而莲藕细胞不需要的物质分子则不能进入。到底是什么控制物质进出细胞？
细胞膜
物质分子是如何跨越细胞膜是如何输出细胞的？
一、水进出细胞的原理
在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注射蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间出现如图所示现象
玻璃纸是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能
讨论：
1、漏斗内的液面为什么会升高？
单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量
如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
不会
当管内液面上升到一定高度之后，管中水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到动态平衡
2、如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
不会
纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过
3、如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的清水，结果会怎样？
漏斗管中的液面将保持不变
漏斗内的液面上升，是烧杯中的溶剂——水分子通过半透膜向漏斗内扩散的结果
水分子或其它溶剂分子通过半透膜的扩散，称为渗透作用
溶液浓度
30%蔗糖溶液
清水
高
低
水分流动方向
请思考：
渗透作用的方向是什么？
渗透作用发生的条件是什么？
1、具有半透膜
2、膜两侧溶液具有浓度差
溶液A浓度﹥溶液B，总体上水分子从B向A移动（Ａ中水分子的浓度小于Ｂ中水分子的浓度）
溶液A浓度﹤溶液B，总体上水分子从A B移动（Ａ中水分子的浓度大于Ｂ中水分子的浓度）
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？
二、动物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度
细胞质浓度
细胞吸水膨胀
外界溶液浓度
细胞质浓度
保持原状态
外界溶液浓度
细胞质浓度
细胞失水皱缩
小于
大于
等于
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？细胞的膨胀与皱缩主要由什么物质引起？
一般不能透过
蔗糖分子
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？
2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
是
不一定，只有外界溶液浓度很低时，才会不断吸水而涨破
红细胞内外浓度的差值
5、想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
维持人体细胞正常形态
动物细胞水的进出方向——顺着水的相对含量的梯度
进出动物细胞
浓度差越大，细胞吸水或失水越多
其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似
动物细胞膜相当于半透膜！
水分子通过渗透作用进出动物细胞！
那么水是怎样进出植物细胞的呢？
三、植物细胞的吸水和失水
1.水进出植物细胞的原理
液泡
叶绿体
细胞壁
植物细胞的结构与动物细胞有明显区别，
植物细胞的细胞膜外面有一层细胞壁，水分子可以自由通过细胞，作用主要是保护和支持细胞。
植物细胞的特点
（1）细胞壁是全透的
（2）细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层
（3）大液泡里面的液体称为细胞液，具有一定的渗透压
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
水进出细胞主要指水经过原生质层进出液泡
细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液
将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变得硬挺。将白菜剁碎做馅时，常常要放一些盐，稍过一会儿就可见到有水分渗出。对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。这些现象都说明，植物细胞也像动物细胞一样，会发生吸水或失水现象，吸水或失水同样与外界溶液的浓度有关。
请思考：
植物细胞在什么情况下会吸水和失水？植物细胞是不是一个渗透系统？哪些结构相当于半透膜？
2、探究植物细胞的吸水和失水
探究实验步骤：
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、预期结果…）
（按预定方案进行实验）
（分析实验结果，得出结论：……）
（总结，写实验报告并适当交流）
设计方案：
将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。
预期实验的结果 ：
由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子则不能通过，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_____。
缩小
皱缩
变大
膨胀
材料用具：
紫色的洋葱鳞片叶
刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜
质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，清水
材料选取时要注意：
①植物成熟的活细胞
②细胞液应具有颜色，或者用具有较多叶绿体的材料
方法步骤
P64
思 考：
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。每一次是什么样的实验现象呢？
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

中央液
泡大小
原生质层
的位置
细胞
大小
蔗糖
溶液
清水
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
原生质层脱离细胞壁
基本不变
基本不变
原生质层相当于半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水
实验结论
思考：
1、为什么要用0.3g/mL的蔗糖溶液，用0.2g/mL的蔗糖溶液能发生质壁分离吗？
用0.3g/mL的蔗糖溶液，观察时间短，用0.2g/mL的蔗糖溶液能发生质壁分离，但时间很长
2、如果将0.3g/mL的蔗糖溶液换成0.5g/mL的蔗糖溶液发生质壁分离后再加清水还能复原吗？为什么？
不能。植物细胞因失水过多而死亡
3、如果换成0.3g/mL的KNO3溶液会发生什么现象？
发生质壁分离后自动复原
什么是质壁分离？什么是质壁分离复原
质壁分离：植物细胞的原生质层与
细胞壁分离开来的现象。
质壁分离复原：植物细胞的原生质层与细胞壁重新贴在一起的现象。
总结
①细胞液浓度<外界溶液浓度：细胞失水，中央液泡体积变小，质壁分离
②细胞液浓度>外界溶液浓度：细胞吸水，中央大液泡体积变大，质壁分离复原
③细胞液浓度=外界溶液浓度：细胞的水分子进出达动态平衡
质壁分离发生的原因
内因：
原生质层比细胞壁的伸缩性大
外因：
细胞液和外界溶液的浓度差
细胞发生质壁分离需要同时具备三个条件：
①必须是植物细胞；
②必须具备中央液泡，细胞液与外界溶液形成浓度差；
③必须是活细胞，原生质层才具有选择透过性。
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。
被动运输特点：
①不消耗能量
②顺浓度梯度运输
四、自由扩散和协助扩散
1、自由扩散
膜外
膜内
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫做自由扩散，也叫简单扩散
特点：
从高浓度到低浓度；
不需要载体蛋白的协助；
不消耗能量。
如：水、氧气、二氧化碳、
甘油、乙醇等。
2、协助扩散
镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助离子和葡萄糖、氨基酸等小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白
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
特点：
从高浓度到低浓度；
需要载体蛋白的协助；
不需要能量。
转运蛋白
分为载体蛋白和通道蛋白
载体蛋白:
只容许与自身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
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
水分子借助水通道蛋白进出细胞
由于自由扩散与协助扩散都是顺浓度梯度进行跨膜运输的， 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梯度的大小会直接影响物质运输的速率，但协助扩散需要转运蛋白，因而某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量有关
自由扩散与协助扩散的比较
自由扩散 协助扩散
运输方向
载体
能量
举例
不消耗
O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯
葡萄糖进入红细胞
不需要
需要
不消耗
顺浓度梯度
高浓度 低浓度
顺浓度梯度
高浓度 低浓度
课后总结
课后练习
1.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。
(1)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。（ ）
(2)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。（ ）
(3)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。（ ）
√
X
X
2.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.原生质层比细胞壁的伸缩性大
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
3. 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