4.1被动运输 课件 （共25页PPT1份视频）2023—2024学年高一上学期生物人教版必修1

(共25张PPT)
第1节 被动运输
生物（人教版）
第四章
细胞的物质输入和输出
本节聚焦
细胞在什么情况下吸水或失水？
植物细胞的质壁分离与复原现象说明什么？
两种被动运输的方式有什么异同？
在一个长颈漏斗是漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，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。过一段时间后，会出现如右图所示现象。
玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。
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（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
3.如果烧杯中不是清水,而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
总体上，水分子进入漏斗导致水量增加，液面上升
不会，当管内的液面上升到一定高度后，管中的水柱产生的压力会加快漏斗中水分向外扩散的速度，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
漏斗管中的液面保持不变
问题探讨
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
水分子
水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。
漏斗内溶液体积增大，液面上升
蔗糖分子(太大)不能通过半透膜
水分子能透过半透膜
清水中水分子密度较大
单位时间进入漏斗的水分子数
多于出来的分子数
蔗糖分子
概念1：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
半透膜
膜两侧的溶液具有浓度差
条件
渗透的方向:
水多
水少
活动一：分析渗透装置，归纳渗透作用的原理及其发生的条件
导学案【学习任务一】
细胞生活在一个液体环境中，细胞与环境的物质交换必须经过细胞膜，我们知道细胞内外的物质含量有很大差别，这与细胞膜的功能有什么关系呢？不同物质的跨膜运输有什么不同的特点呢？
水是活细胞中含量最多的物质，让我们先来分析水怎样进出细胞的的？
一、水进出细胞的原理（动物细胞）
分析水进出动物细胞的原理
外界溶液浓度
外界溶液浓度
外界溶液浓度
细胞质的浓度
细胞质的浓度
细胞质的浓度
＞
＜
＝
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
细胞形态保持不变
低渗溶液
高渗溶液
等渗溶液
分析水进出动物细胞的原理
思考 讨论：
1. 红细胞吸水或者失水取决于什么条件？
2. 红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
3. 你认为水进出红细胞的方式是什么？
4.想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
取决于红细胞内外溶液的浓度差,一般情况下,浓度差越大时,细胞吸水或失水越多。
是
渗透作用。
一、水进出细胞的原理（动物细胞）
因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能的异常。
吃比较咸的食物，口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？
干燥口渴，外界浓度度高，口腔和唇粘膜失水
与生活的联系
一、水进出细胞的原理（动物细胞）
糖渍西红柿
细胞壁
原生质层
细胞液
②
③
④
成熟的植物细胞
细胞膜
液泡膜
细胞质
一、水进出细胞的原理（植物细胞）
醋拌黄瓜
水又是怎样进出植物细胞的呢？
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，观察并记录结果
分析结果,得出结论
表达与交流
进一步探究
原生质层是否相当于一层半透膜？
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层相当于一层半透膜，水分进出植物细胞是通过渗透作用。
科学探究的一般过程
提出问题
作出假设
设计实验
1.如果假设是正确的，当外界溶液的浓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浓度时，细胞就会 。
2.如何使细胞外溶液的浓度提高或降低？
3.如何看到细胞？需要用到什么材料和器具？
4.对实验结果做出预测——细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？
失水
吸水
一、水进出细胞的原理（植物细胞）
活动二：小组合作，探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
导学案【学习任务二】
实验思路：将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液
和清水中，用显微镜观察液泡、原生质层、
细胞大小的变化。
进行实验，观察并记录结果
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
现象 试剂 中央液泡 原生质层 的位置 细胞大小
蔗糖溶液
清水
逐渐变小，颜色变深
逐渐变大，颜色变浅
逐渐恢复原来位置
基本不变
逐渐脱离细胞壁
基本不变
三次观察 两次对照
探究植物细胞的吸水和失水
一、水进出细胞的原理（植物细胞）
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
结论：
(1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；
(2)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
细胞失水，原生质层与细胞壁分离开来
细胞吸水，与细胞壁分离的原生质层慢慢恢复原来的状态
当外界溶液浓度 > 细胞液浓度
当外界溶液浓度 < 细胞液浓度
质壁分离
质壁分离复原
探究植物细胞的吸水和失水
一、水进出细胞的原理（植物细胞）
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
(1) 质壁分离的内因和外因：
(2) 观察质壁分离和复原，对材料的要求：
(3) 介于细胞膜与细胞壁之间的溶液：
内因：原生质层具有选择透过性
原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性
外因：外界溶液浓度 > 细胞液浓度
活细胞
细胞有大液泡
外界溶液浓度 > 细胞液浓度
外界溶液
探究植物细胞的吸水和失水
一、水进出细胞的原理（植物细胞）
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
2. 如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液， 实验结果如何？
3. 将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3，
实验结果如何？
1. 植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？
发生质壁分离，但不能质壁分离复原。
（因为细胞已经严重失水而死亡了)
先质壁分离，后质壁分离自动复原。
（因为细胞能主动吸收KNO3分子）
不会。（因为细胞壁具有保护和支持的作用）
3. 可以选用黑藻或者洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验吗？
1.质壁分离的细胞中“质”和“壁”分别指什么？
质指原生质层，壁指细胞壁
质壁分离及复原的应用
判断植物细胞的死活。
测定细胞液的浓度范围。
鉴别不同种类的溶液。
对农作物的合理灌溉。
盐碱地作物不易存活，或一次施肥过多造成“烧苗”现象。
生活中杀菌、防腐、腌制食品。
探究植物细胞的吸水和失水
一、水进出细胞的原理（植物细胞）
二、被动运输
活动四：1.阅读课本，归纳被动运输的概念、类型及特点
二、被动运输
导学案【学习任务二】
概念2：像水分子这样，物质以进出细胞，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
自由扩散（简单扩散）
协助扩散（易化扩散）
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式
2.比较自由扩散和协助扩散，并完成下列表格。
二、被动运输
物质的跨膜运输的方式 浓度梯度 是否需要转运蛋白 是否消耗细胞内的能量 举例
被动运输 自由扩散
协助扩散
高浓度
低浓度
（顺浓度梯度）
高浓度
低浓度
（顺浓度梯度）
不需要
需要
不消耗
不消耗
O2、CO2、尿素、甘油、乙醇等
葡萄糖通过红细胞膜，水通过细胞膜
影响被动运输的因素有哪些呢？
影响因素
自由扩散
协助扩散
细胞内外物质的浓度差
②细胞上转运蛋白的数量
①细胞内外物质的浓度差
载体蛋白 通道蛋白
图示
区别
二、被动运输
扩展延伸：阅读比较载体蛋白和通道蛋白
载体蛋白只容许与自身结合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匹配、大小和电荷相适应的分子或离子通过，不需要与通道蛋白结合。
活动五：下图是被动运输示意图，请据图回答：
二、被动运输
b的运输方式为___________，如：______________________等物质可通过；
c和d的运输方式都为__________，均需要A__________的帮助，不同的是c通道需要的是（A左）________，如_______等物质可通过；
d通道需要的是（A右）__________，如：__________等物质可通过；
转运蛋白
载体蛋白
通道蛋白
自由扩散
O2,CO2,尿素,甘油,乙醇
协助扩散
红细胞
水分子
资料1：水分子比较小，在活细胞中含量最多，人们曾经认为它们以自由穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。
后来的研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜，由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。
水分子从水多的一侧向水少的一侧扩散，属于哪种方式的扩散？
二、被动运输
深入思考
资料2: 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、被动运输
钾离子通道模式图
资料3：20世纪80年代，科学家又从蚕豆保卫细胞中检测出K+的通道。1998年，美国科学家麦金农（R.Mackinon）解析了K+通道蛋白的立体结构。
二、被动运输
水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。
水分子
水通道蛋白
二、被动运输
绝大部分保湿防冻产品中都有油脂类物质（如：甘油），想一想，这是为什么呢？
油脂类物质通过自由扩散的方式被细胞吸收，能吸收一部分空气的水分，同时它可以使一部分自由水转化为结合水，减少水分的散失，降低结冰点；从而可以防干燥，还能一定程度上防冻。
润肤霜
二、被动运输
与生活的联系
被动运输
自由扩散
协助扩散
磷脂双分子层
载体蛋白
转运蛋白
通道蛋白
水通道蛋白
水分子进出细胞
属于
包括
穿过
借助
包括
渗透装置
渗透作用原理
动物细胞
植物细胞
细胞膜
原生质层
半透膜
实例：
洋葱细胞
渗透吸水或失水
实例：哺乳
动物红细胞
浓度差
课堂小结
如
构建概念