第4章第1节被动运输(共36张PPT)-2023-2024学年高一生物人教版必修一课件

(共36张PPT)
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
1.漏斗管内的液面为什么会升
高？如果漏斗足够长，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.如果烧杯内不是清水，而是
同样浓度的蔗糖溶液，结果
会怎样？
半透膜：是可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。
(如：膀胱膜,玻璃纸,卵壳膜)
半透膜
小分子物质通过
讨论：
1.漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液体会无限升高吗？为什么？
玻璃纸(半透膜)的两侧由于存在浓度差，水分子就有由密度高的一侧向低的一侧渗透的趋势或者说压力，而漏斗内的液面不断升高，与清水的液面会产生一个压力，会使水分子从蔗糖溶液压向清水侧，这个压力随着液面不断升高而不断增大，压向清水侧的水分子会越来越多，会逐渐与因为密度差而渗透到漏斗的水分子的量保持平衡，这时，半透膜两侧水子进出达到动态平衡（渗透平衡），漏斗的液面不会再变化。
因为水分子能透过半透膜而蔗糖分子不能。烧杯中清水的水分子含量比蔗糖溶液中的水分子含量高，水透过半透膜进入漏斗内的速度比从漏斗中出来的速度快。
清水
清水
纱布
2.如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
不会，因纱布的孔隙很大，水和蔗糖分子都能通过且两者速率相等。
3.若内外都是清水或都是同样的蔗糖溶液，液面还会升高吗？
不会，因为水进出的速率相等。
半透膜
1.渗透作用的概念
水进出细胞的原理
2.渗透作用发生的条件
是指 分子通过半透膜的扩散。方向是从水相对含量高的一侧相对含量低的一侧扩散。
（1）具有半透膜
（2）膜两侧有浓度差
水分子或其他溶剂
一、渗透作用
3、渗透作用的原理
（1）当溶液浓度A>B时，单位时间内，水通过半透膜由B到A的的分子数多于由A到B的分子数。
（2）当溶液浓度A（3）当溶液浓度A=B时，水分子的移动处于动态平衡状态
水分子透过半透膜，水分子相对含量高→相对含量低
溶液：低浓度→高浓度
浓度越高越吸水，反之失水。“水往高处流”
类比推理
细胞膜
细胞内溶液
如果将装置中的漏斗换成动物细胞会发生什么现象？
提出问题：细胞膜相当于一层半透膜吗？
清水
相当于
浓度差
半透膜
蔗糖溶液
清水
细胞膜
细胞质
外界溶液
分析结果、得出结论：
红细胞的细胞膜相当于一层半透膜
其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似
外界溶液浓度
小于
细胞质浓度
外界溶液浓度
等于
细胞质浓度
外界溶液浓度
大于
细胞质浓度
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？
2、红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
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？
4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
浓度差越大细胞吸水或失水越多
水的进出方向——从水相对含量高到相对含量低进出动物细胞的
其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
保持原状态
低浓度溶液
生理盐水
高浓度溶液
换成植物细胞后现象是否也一样？
三. 植物细胞的吸水与失水
植物细胞内的液体环境主要是指____________
液泡中的细胞液
1.植物细胞中什么结构相当于半透膜？
作出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
提出问题
细胞液
液泡膜
细胞质
细胞膜
细胞壁（全透性）
提出问题
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
作出假设
原生质层相当于一层半透膜
提出问题
作出假设
实施实验
分析结果
得出结论
设计实验
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。
在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小， ；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，＿＿＿＿＿
设计
方案
预期结果
细胞皱缩
细胞膨胀
提出问题
作出假设
分析结果
得出结论
材料用具：紫色洋葱鳞片叶、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水、刀片、镊子、显微镜等。
外表皮细胞
内表皮细胞
设计实验
实施实验
提出问题
作出假设
设计实验
分析结果
得出结论
实施实验
1、滴清水
2、取材
3、平展
4、盖盖玻片
①制片
5、显微观察
6、滴0.3g/mL蔗糖溶液观察现象
　　7、滴清水再观察现象
②观察
提出问题
作出假设
设计实验
实施实验
外界溶液浓度 ＞细胞液的浓度，细胞失水
质壁分离
外界溶液浓度 ＜细胞液的浓度，细胞吸水
质壁分离的复原
分析结果
得出结论
紫色
细胞壁
质量浓度
为0.3g/mL
的蔗糖溶液
缩小
变深
原生质层
分离
清水
变大
变浅
贴近

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
实验结论？
要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？
思考与讨论：
有细胞壁（植物细胞）；
有中央液泡（颜色为深色）；
活细胞（原生质层相当于半透膜）
注：能发生质壁分离的细胞：成熟的植物细胞。
干种子的细胞、根尖分生区等处在发育过程的植物细胞以及动物细胞不能发生质壁分离。
通过上面的探究活动可以看出：
植物细胞的 相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
当细胞液的浓度 外界溶液的浓度时，细胞液中的水就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。当细胞不断失水时， ，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。
当细胞液的浓度 外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生 。
原生质层
小于
由于原生质层比细胞壁的伸缩性大
大于
质壁分离的复原
思考
1、你知道这里的“质”与“壁”分别指什么吗？
2、植物细胞发生质壁分离的内在因素和外在因素是什么？
3、在质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度的变化趋势如何？
“质”指原生质层，“壁”指细胞壁
外在因素：外界溶液浓度大于细胞液浓度。
内在因素:由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时， 原生质层就会与细胞壁逐渐分开，从而发生质壁分离。
质壁分离——细胞液浓度变大
复原——细胞液浓度变小
4.在质壁分离和复原的实验中，如果没有细胞壁，结果会有什么不同吗？
不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水
质壁分离及其复原实验的应用
（1）判断细胞的死活。
（2）测定细胞液浓度范围。
（3）验证细胞壁和原生质层的伸缩性大小。
（4）比较不同植物细胞的细胞液浓度。
（5）农业生产中的水肥管理
（6）生活中杀菌、防腐、腌制食品
（7）鉴别不同种类的溶液。
成熟植物细胞+不同种类溶液→质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖溶液）
质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液）
像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞， ，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
被动运输包括 和 。
二、自由扩散和协助扩散
不需要消耗细胞内化学反应
自由扩散
协助扩散
所释放的能量，
自由扩散（简单扩散）：物质通过简单的扩散作用进出细胞。自由扩散（简单扩散）：（1）特点：①从高浓度到低浓度；②不需要转运蛋白的协助；③不消耗细胞内化学反应产生的能量。（2）实例：气体（氧气、二氧化碳）、少部分水、脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯等）。甘油、乙醇、少部分水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出入细胞。（相似相溶原理）少部分水可经磷脂分子之间的间隙，出入细胞。协助扩散（易化扩散）：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。协助扩散（易化扩散）：（1）特点：①从高浓度到低浓度；②需要转运蛋白的协助；③不消耗细胞内化学反应产生的能量。（2）实例：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。 载体蛋白 通道蛋白
转运特点
自身构象
是否与转运的分子结合
是否有特异性
实例
（3）转运蛋白的类型
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
改变
不改变
结合
不结合
具有
具有
葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
水分子通过水通道蛋白进出细胞
1.自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？
不需要。因为两者都是顺物质的浓度梯度。
共同点：都是顺物质的浓度梯度，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。
2.自由扩散和协助扩散有什么异同？
思考·讨论
3.影响被动运输的因素
（1）影响自由扩散的因素
细胞膜内、外物质的浓度差
物质浓度差
运输速率
（2）影响协助扩散的因素
①细胞膜内、外物质的浓度差
②细胞膜上转运蛋白的种类和数量
物质浓度差
运输速率
被动运输
自由扩散
协助扩散
特征：顺浓度梯度运输
典例：气体分子、脂溶性小分子
特征：顺浓度梯度运输，需要转运蛋白
典例：离子和小分子有机物
水分子
动物细胞
植物细胞
吸水会膨胀，甚至胀破；
失水皱缩
失水会发生质壁分离；
吸水会发生质壁分离复原
实验
实验材料：成熟的植物细胞
实验原理：植物细胞的原生质层相当于半透膜；细胞壁的伸缩性比原生质层小
课堂小结
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.田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。其原因是（ ）
A.根细胞从土壤中吸收的养分过多
B.根细胞不能从土壤中吸水
C.根系不能将水向上运输
D.根系被肥料分解释放的热能烧毁
B
3.利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（ ）
A.盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用
B.盐水中的Na＋不利于细菌的生活
C.盐水是中性的，不适于细菌的生活
D.由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡
D
THANKS