生物人教版（2019）必修1 4.1被动运输（共39张ppt）

(共39张PPT)
第4章细胞的物质输入和输出
第1节被动运输
掌控着道道阀门，驱动着各式舟车。
输入输出中忙碌，被动主动间选择。
生物大分子铸就，神奇的生命之膜。
问题探讨
讨论：
1.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？
2.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
3.如果烧杯中的水不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
蔗糖溶液中水的相对含量比烧杯中低，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗扩散到烧杯更快, 使漏斗中水量增加, 液面上升。
管内液面升高到一定高度后，水柱产生的压力加快漏斗中水分向外扩散的速速，最终达到平衡，液面将不再上升。
不会，纱布不是半透膜，蔗糖分子和水分子都能通过。
单位时间进出半透膜水分子量相同，故漏斗管液面不变。
一、水进出细胞的原理——渗透作用
1、概念：
3、发生渗透作用的条件：
①有半透膜
②半透膜两侧存在浓度差
2、水分子渗透方向：
①从溶质的角度分析：
②从水分子自身的角度分析：
低浓度溶液→高浓度溶液
高含量一侧→低含量一侧
水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡
4.渗透作用结果：
水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
1、如图实验装置，半透膜允许单糖透过，烧杯和倒置的长颈漏斗中分别装入不同浓度的蔗糖溶液，实验开始时漏斗内外液面相平，达到渗透平衡时液面差为 h，下列说法错误的是( )
A.达到渗透平衡时，S1和S2溶液浓度的大小关系为S1>S2
B.若此时在漏斗管内加入少量蔗糖酶（蔗糖酶数量对实验的影响忽略不计），则漏斗管内液面先上升后又下降
C.若吸出漏斗管内 h以内的液体，则重新平衡时， h的高度不变
D.内外液面达到平衡时，水分子从S1到S2与从S2到S1的扩散速率相等
小试牛刀
C
2、如图为渗透作用实验，实验开始时如图甲所示，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液。一段时间以后，当漏斗内的液面不再变化时（如图乙所示），h1、h2分别表示两个漏斗液面与烧杯液面的高度差。下列说法错误的是( )
A.图甲中B的浓度高于C的浓度
B.图乙中B的浓度等于C的浓度
C.图甲中A的水分子扩散到B中的速度大于A中的水分子扩散到C中的速度，即使达到渗透平衡，B的浓度仍高于A
D.图乙中A的水分子扩散到B中的速度等于B中的水分子扩散到A中的速度
B
3、某同学设计的实验装置如图所示，开始向U型管两侧分别加人等量的1mol/L的蔗糖溶液和lmol/L的麦芽糖溶液，平衡后分别加入等量的蔗糖酶溶液（对U型管中溶液浓度和体积的影响可忽略），图中膀胱膜允许单糖分子通过。下列分析正确的是( )
A.该装置不能发生渗透作用 B.加酶前两侧的渗透压不等
C.最终右侧渗透压高于左侧 D.最终平衡后液面左高于右
C
（一）、水进出哺乳动物红细胞的原理
思考讨论
1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过半透膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？
2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜。它相当于装置中的蔗糖分子。
是
3.当外界溶液浓度低时，红细胞一定会由于吸水涨破吗？
主要取决于红细胞内外浓度的差值，一般情况下，浓度差越大，细胞吸水或失水越多。
生理盐水浓度与血浆浓度基本一致，可以维持血细胞正常形态。
不一定。
4.红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
5.临床输液为什么用生理盐水？
①外界溶液溶质的浓度 < 细胞质浓度
②外界溶液溶质的浓度 > 细胞质浓度
③外界溶液溶质的浓度 = 细胞质浓度
失水皱缩
形态不变
吸水膨胀
动物细胞与外界溶液构成一个渗透系统
①半透膜：细胞膜
②浓度差：细胞质与外界溶液
水分又是怎样进出植物细胞的呢？
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞壁
成熟植物细胞模式图
原生质层
能否把整个原生质层看作是一层半透膜呢？
（全透性）
（二）、水进出植物细胞的原理
成熟的植物细胞中央液泡占据了细胞大部分空间，那么这个细胞中的液体环境主要是指？
细胞液
（二）、水进出植物细胞的原理
探究实践
提出问题
作出假设
实施实验
设计实验
表达交流
分析结果
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是否相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
设计思路：如果原生质层相当于一层半透膜，当外界溶液的溶度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的溶度时，细胞就会 。
失水
吸水
方案：
①制作临时装片, 观察植物细胞中紫色的中央液泡的大小、原生质层的位置
②将植物细胞浸润在适宜浓度的蔗糖溶液中，观察其大小变化；
③再将植物细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。
探究植物细胞的吸水和失水
分析结果
中央液泡变小、颜色加深
逐渐恢复原来大小，颜色变浅
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

中央液
泡大小及颜色
原生质层
的位置
细胞
大小
蔗糖
溶液
清水
①细胞的正常形态
②在蔗糖溶液中
③在清水中
外界溶液
外因：
外界溶液浓度
细胞液浓度
＞
内因
原生质层相当于一层半透膜
细胞渗透失水
质壁分离
质壁分离的概念：指原生质层和细胞壁发生分离的现象
植物细胞与外界溶液构成一个渗透系统
①半透膜：原生质层
②浓度差：细胞液与外界溶液
细胞壁的伸缩性
原生质层的伸缩性
＜
原生质层相当于半透膜；植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的。
实验结论
1、洋葱鳞片叶表皮细胞放入一定浓度的KNO3或乙二醇溶液中，请分析表皮细胞会发生哪些变化？
联系生活实践，解决实际问题
2、在课外科技实验园地里，张明同学不慎一次追肥过多，造成了“烧苗”现象。请根据本实验的原理加以解释？
3、萝卜凹槽里放置等量的不同溶液，如图，一段时间后浓盐水会变多 还是变少呢？
1、下列四项中，除了哪项外，其余都是一个植物细胞组成渗透系统的理由( )
A.纤维素分子和果胶构成的细胞壁是全透性的
B.由细胞膜、细胞质、液泡膜构成的原生质层相当于半透膜
C.细胞液具有一定的浓度
D.细胞液的浓度大于（或小于）外界溶液的浓度
小试牛刀
A
2、下列关于植物细胞质壁分离的实验过程的叙述，错误的是( )
A.细胞壁的伸缩性较大，原生质层的伸缩性较小，是发生质壁分离的原因之一
B.紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位，细胞的质壁分离程度可能不同
C.与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
D.用低倍显微镜观察，可看到细胞的中央液泡逐渐变小
3、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.原生质层的伸缩性比细胞壁大
C.成熟植物细胞能进行渗透吸水 D.水分子通过通道蛋白进入细胞
A
D
4、将某植物细胞浸入一定浓度的KNO3溶液中，其原生质体的体积发生如图所示变化。下列分析正确的是( )
A. 0～1h细胞吸水，出现质壁分离现象
B. 0～1.5hK+和NO3-不能通过细胞膜进入细胞
C. 2～4h细胞吸水能力逐渐减弱
D. 2～4h细胞液浓度小于外界溶液浓度
C
5、植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是( )
A.水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B.水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c
C.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度
D.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
C
第4章细胞的物质输入和输出
第1节被动运输
掌控着道道阀门，驱动着各式舟车。
输入输出中忙碌，被动主动间选择。
生物大分子铸就，神奇的生命之膜。
（2）
1、要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？
活的成熟（有大液泡）植物细胞：如叶表皮细胞等
2、植物细胞会吸水涨破吗？
不会，有细胞壁
3、发生质壁分离后的植物细胞都能复原吗？
不一定，①若细胞失水过多，细胞死亡，则死亡细胞不会再发生质壁分离复原；②若未放在低于细胞液浓度的溶液中，细胞也不会复原。
4、洋葱内表皮细胞能发生质壁分离吗？在显微镜下能观察到吗？
能。但由于洋葱内表皮细胞中不含色素，不易在显微镜下观察到质壁分离现象。
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
质壁分离和复原实验的应用
实验拓展:
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）
1、将洋葱鳞片叶放在0.45 mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在0.35 mol/L的蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势，放在0.4 mol/L的蔗糖溶液中，细胞几乎不发生变化，这表明( )
A.洋葱表皮细胞已经死亡 B.细胞膜不允许水分子自由通过
C.蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡 D.细胞液浓度为0.4 mol/L左右
D
2、将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如下图。则有关各细胞实验前细胞液浓度的判断，正确的是( )
A.甲>乙>丙　　B.乙>甲>丙
C.乙>丙>甲　 D.丙>甲>乙
B
小试牛刀
3、质壁分离和复原实验可以说明或证明下列中的(　 　)
①植物细胞的死活　
②原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大　
③当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水；反之，细胞则渗透吸水
④原生质层具有选择透过性　
⑤细胞壁的主要成分是纤维素
A．①③④⑤ B．①②③④
C．②③④⑤ D．①④⑤
B
阅读教材P65-67页，思考以下问题：
1.被动运输的概念？
2.举例说明被动运输的分类，分类依据是什么？
3.载体蛋白的类型？
4.水分子进出细胞的方式有哪些？
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，这种物质的跨膜运输方式称为被动运输。
二、自由扩散和协助扩散
自由扩散
协助扩散
（1）概念：
物质通过简单的扩散作用进出细胞。
自由扩散
(2)特征：
①顺浓度梯度运输
②不需要载体蛋白协助
③不需要消耗细胞能量
（3）举例：①气体分子，如O2、CO2、NO2等
②水等小分子
③脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇，苯等
P66页旁栏思考题：甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？
因为甘油、乙醇等是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层出入细胞
（1）概念：
物质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
协助扩散
(2)特征：
①顺浓度梯度运输
②需要载体参与
③不需要消耗能量
（3）举例：离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由通过细胞膜，如葡萄糖、氨基酸等进入红细胞；血浆中Na+进入神经细胞；水等
思考？
1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？
2、自由扩散和协助扩散有什么异同？
3、为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？
不需要。因为两者都是顺物质的浓度梯度。
共同点：都不需要细胞消耗能量。
不同点：前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助。
因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量。
运输速率
自由扩散
运输速率
协助扩散
转运蛋白数量有限
浓度差
浓度差
P
思考？
4、被动运输的影响因素有哪些？
①膜内外物质浓度梯度的大小
② 膜上的转运蛋白数量对协助扩散的速率也有直接影响
载体蛋白和通道蛋白都是转运蛋白，它们有何区别？
钾离子通道模式图
水通道蛋白结构模式图
两种转运蛋白的比较
载体蛋白 通道蛋白
物质是否与转运蛋白结合
运输特点
实例
结合
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
只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过每次转运时都会发生自身构象的改变。
不结合
水、钾离子、钠离子
红细胞吸收葡萄糖
课堂小结
1、下列关于扩散和渗透作用的叙述，错误的是( )
A.分子的热运动是无规则的，而分子的扩散是有方向的
B.红墨水将一杯清水染红是溶质分子在水中扩散的结果
C.半透膜两侧溶液的浓度差决定了渗透作用的速率
D.水分子通过细胞膜和细胞壁的扩散都可称为渗透作用
2、下列关于自由扩散和协助扩散的叙述，错误的是( )
A.二者都是由高浓度向低浓度扩散
B.二者都不需要转运蛋白
C.二者都不需要能量
D.二者的动力都是物质的浓度差
小试牛刀
D
B
3、通道蛋白和载体蛋白均为转运物质的膜蛋白，关于二者的共性叙述正确的是( )
A.转运物质时自身构象均发生改变
B.转运物质时都是从高浓度到低浓度
C.转运物质时均需要与转运的物质特异性结合
D.转运物质时不一定都需要细胞供能
4、植物细胞膜磷脂双分子层对水有一定的通透性，但研究发现大量的水通过细胞膜上的水通道蛋白进出细胞。下列关于水通道蛋白与植物体内水分代谢关系的叙述，错误的是( )
A.水通道蛋白活性增强的植物叶片气孔更易开放
B.水通道蛋白活性减弱的植物细胞在高渗溶液中不发生质壁分离
C.水通道蛋白活性增强的植物在缺水条件下更易发生萎蔫
D.水通道蛋白活性减弱的植物细胞生长速率降低
D
B