4.1被动运输课件（共28页PPT）（共282023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

(共28张PPT)
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输（第1课时）
水分子进出细胞的原理？
一、水进出细胞的原理
渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散的过程。
一、水进出细胞的原理
根据教材P62“问题探讨”中的渗透现象示意图，回答下列问题：
升高原因：单位时间内进入漏斗中的水分子数量比出来的水分子数量多。
玻璃纸（半透膜）
清水
蔗糖溶液
半透膜
蔗糖分子
水分子
1.漏斗管内的液面为什么会升高
如果漏斗管足够长，液面会无限升高吗
30%蔗糖溶液
清水
2.如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
不会。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。
3.如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的
液面会不会升高？为什么？
不会。半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
30%蔗糖溶液
玻璃纸
纱布/不透水的塑料布
4.尝试概括渗透作用的发生需要具备怎样的条件？
①具有半透膜
②膜两侧溶液存在浓度差
一、水进出细胞的原理
一、水进出细胞的原理
水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
含水量高－－
低浓度溶液（低渗透压）
含水量低－－
高浓度溶液（高渗透压）
水分子是顺相对含量梯度扩散
1、 概念：
3、方向：
2、条件：
①具有半透膜；②膜两侧溶液存在浓度差
（一）动物细胞的吸水和失水
二、水分子的运输实例
蔗糖溶液
半透膜
清水
细胞质
细胞膜
外界溶液
动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统
②细胞内溶液与外界溶液存在浓度差
①细胞膜相当于一层半透膜
0.9% NaCl溶液中
9% NaCl溶液中
0.4% NaCl溶液中
（一）动物细胞的吸水和失水
二、水分子的运输实例
实验：
成熟植物细胞模式图
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞壁(全透性),伸缩性比较小
原生质层
植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。
水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。
二、水分子的运输实例
细胞液
水分进出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
提出问题
作出假设
实验设计
实验过程
实验结论
表达与交流
（二）探究植物细胞的吸水和失水
二、水分子的运输实例
①实验原理
②实验试剂
③实验用具
④观察指标
现象 试剂 中央液泡变化 原生质层位置变化 细胞大小
蔗糖溶液 脱离细胞壁
清水 逐渐恢复原来大小 恢复原位
思 考：
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
基本不变
基本不变
变小
质壁分离
归纳质壁分离产生的原因：
（1）原生质层相当于一层半透膜，外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞渗透失水；
（2）原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性
二、水分子的运输实例
（二）探究植物细胞的吸水和失水
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输（第2课时）
质壁分离
归纳质壁分离产生的原因：
（1）原生质层相当于一层半透膜，外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞渗透失水；
（2）原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性
二、水分子的运输实例
（二）探究植物细胞的吸水和失水
思维拓展
1.什么样的细胞适合观察质壁分离？
A.大蒜根尖分生区细胞
B.人的口腔上皮细胞
C.菠菜叶肉细胞
D.蛙的红细胞
E.洋葱鳞片叶外表皮细胞
F.洋葱鳞片叶内表皮细胞
CEF
思维拓展
2.若用60%的蔗糖溶液洋葱外表皮细胞能发生质壁分离吗？再将其放入清水能质壁分离复原吗？
细胞发生质壁分离，但过度失水死亡，在清水中不能复原。
思维拓展
3.如果溶液中的溶质可被细胞吸收，细胞会发生什么变化？
第一次观察
滴加KNO3溶液后观察
不作处理，继续观察
细胞发生质壁分离后自动复原。
（溶质进入细胞内，引起细胞液的浓度增大，细胞吸水使质壁分离自动复原）
例.用物质的量浓度为2 mol·L－1的乙二醇溶液和同物质的量浓度的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体(植物细胞除去细胞壁后剩余的部分)体积变化情况，如图所示。下列相关叙述正确的是
B
A.在蔗糖溶液中，植物细胞体积明显逐渐减小
B.在d点时，蔗糖溶液中仍有水分子进出植物细胞
C.在0～240 s内，乙二醇没有通过细胞膜进入细胞内
D.在c点与a点代表体积相等时，推测植物细胞液浓度相同
1.请分析气体和甘油是如何进出细胞的？
它们是通过扩散作用进出细胞的。
资料1：科学家比较生物膜和人工膜（只含有磷脂双分子层）对多种物质的通透性，结果如右图。
外侧
内侧
细胞膜
高浓度
低浓度
（一）自由扩散：
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。
类比
小球下滑
三、水分子的运输方式
特点：
①顺浓度梯度运输
②不需要转运蛋白参与
③不消耗能量
如：水、气体、脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯等）。
实例：
资料1：科学家比较生物膜和人工膜（只含有磷脂双分子层）对多种物质的通透性，结果如右图。
2.水分子是如何通过细胞膜的？
细胞膜上的蛋白质可能会促进水分子的运输
资料2：科学家阿格雷在红细胞膜上发现了一种疏水性跨膜蛋白AQP1。他将这种蛋白镶嵌在人工合成的脂质体上，并将镶嵌有AQP1的脂质体和普通脂质体同时放入蒸馏水中，每隔一段时间观察，结果如图所示。
1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出一种新的膜蛋白，后来经过实验获得了该蛋白的氨基酸序列结构，证实了水通道蛋白的存在。目前，人们已经从细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。
水通道蛋白结构模式图
（二）协助扩散：
进出细胞的物质借助转运蛋白的扩散。
三、水分子的运输方式
特点：
①顺浓度梯度运输
②需要转运蛋白参与
③不消耗能量
实例：
红细胞吸收葡萄糖、
大部分的水跨膜运输
（二）协助扩散：
类比
进出细胞的物质借助转运蛋白的扩散。
水
三、水分子的运输方式
载体蛋白
葡萄糖
通道蛋白
结合物质，构象改变
直接通过
载体蛋白
通道蛋白
葡萄糖进入红细胞
协助扩散
自由扩散
被动运输
相同点：
不同点：
都是顺浓度梯度运输,不消耗能量。
自由扩散不需要转运蛋白协助，协助扩散需要转运蛋白协助。
三、水分子的运输方式
①
②
运输速率
膜两侧的浓度差
运输速率
膜两侧的浓度差
判断：哪条曲线是自由扩散/协助扩散？
请说出判断依据。
影响自由扩散的因素：
膜两侧的浓度差
温度
影响协助扩散的因素：
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
温度
①
②
运输速率
膜两侧的浓度差
运输速率
膜两侧的浓度差
小 结：
实例：水进出细胞的原理