4.1被动运输（共59张ppt）生物人教版（2019）必修1

(共59张PPT)
第4章 细胞的物质输入和输出
第一节 被动运输
复习提问：
1、细胞核的功能？
2、细胞核的结构包括哪几部分？各部分的功能是什么？
3、原核细胞没有核膜、核仁、染色体、核孔。
4、核膜、核孔都具有选择性。哪些大分子物质可以通过核孔？哪些不可以？
5、代谢旺盛的细胞，核孔多、核仁大。
6、在细胞分裂中，周期性消失、重建的是细胞核的哪些结构？
7、染色质与染色体的关系？何时以染色质形式存在，何时以染色体形成存在？观察细胞的有丝分裂时常用什么试剂染色（染色体容易被哪些碱性染料着色）？
8、举例说明常见的物理模型、数学模型、概念模型？
前期知识：
半透膜:可以让小分子（如H2O）物质通过，而蔗糖等大分子物质不能通过的一类薄膜。例如，玻璃纸、膀胱膜、鸡蛋的壳膜。
渗透压:溶质微粒对水的吸引力。
注意：溶质微粒数目越多，对水的吸引力越大。
1、漏斗管内的液面为什么会升高？
多
少
单位时间内水分子数：渗入长颈漏斗＞渗出长颈漏斗
如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。
问题探讨
动画演示
动画演示
蔗糖分子 水分子
问题探讨
1、漏斗管内的液面为什么会升高？
单位时间内水分子数：渗入长颈漏斗＞渗出长颈漏斗
如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。
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？
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？
不会。因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。
单位时间透过玻璃纸进出水分子量相同，故漏斗管液面不变
条件一 ：半透膜
条件二：浓度差
4.如果将烧杯中的溶液与漏斗中的溶液互换，液面怎么变化？原因？
液面下降.因为烧杯中蔗糖浓度＞漏斗中溶液浓度，单位时间从漏斗中扩散到烧杯中的水分子数量比较多，所以液面下降。
2、渗透作用发生的条件
① 具有半透膜
② 半透膜两侧的溶液具有浓度差
3、渗透作用中水分子的移动方向？
C低 C高
含水量高 含水量低
水往高处流
1、渗透作用：
水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
渗透压低 渗透压高
一、水进出细胞的原理-----渗透作用
水分子是顺相对含量梯度跨膜运输
如图，a点的位置放了一块半透膜(只允许水分子通过，不允许葡萄糖和蔗糖分子通过),左边的液体是10%葡萄糖溶液,右边是10%蔗糖溶液,两者质量浓度相等,一开始两边液面相平.过一段时间后两边液面有何变化
a
葡萄糖溶液
蔗糖溶液
半透膜
思考
溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。如10%的葡萄糖溶液和10%的蔗糖溶液的质量浓度相等，但10%的蔗糖溶液的物质的量浓度小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
【检测】如图，在U形管中部c处装有半透膜(只允许水分子通过，不允许葡萄糖和蔗糖分子通过)在a侧加入质量分数为10％的葡萄糖溶液，b侧加入质量分数为10％的蔗糖溶液，并使a、b 两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是( )
A. a、b 两液面高度一致
B. a、b两液面高度无变化
C. a液面低于b液面
D. a液面高于b液面
D
[特别提醒]　
①渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。
②溶液浓度指物质的量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但10%蔗糖溶液的物质的量浓度小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化
(1)溶质不能通过半透膜的情况
①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度:
则单位时间内由S2→S1的水分子
数 由S1→S2的，外观上表
现为S1溶液液面 ；
若S1溶液浓度小于S2溶液浓度:
则情况 ，外观上表现为S1溶液液面 。
在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，
则S1溶液浓度 S2溶液浓度。
多于
上升
相反
下降
仍大于
注: S1、S2表示两种不同浓度的同一物质的溶液。
(2)溶质能通过半透膜的情况
若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数 由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度 ，外观上表现为S1溶液液面 ，最终S1和S2溶液液面 ；
若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况 。
多于
相等
先上升后下降
持平
相反
注: S1、S2表示两种不同浓度的同一物质的溶液。
【检测】如图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽,两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶,在加入麦芽糖酶前后M、N两侧液面的变化是( )
A.加酶前M侧液面上升，加酶后N侧液面上升并高于M侧液面
B.加酶前M侧液面上升，加酶后N侧液面上升并等于M侧液面
C.加酶前后M、N两侧液面不变
D.加酶前M、N两侧液面不变，加酶后N侧液面上升并高于M侧液面
D
半透膜与选择透过性膜
　　
半透膜： 不具有选择性和生物活性，即能透过时，则可透过
选择透过性膜：具有选择性和生物活性，即能透过时未必透过
选择透过性膜相当于半透膜，反之则不然
二.动物细胞的吸水和失水
低渗溶液：外界溶液浓度＜细胞质浓度
细胞失水皱缩
保持原状态（动态平衡）
细胞吸水膨胀
高渗溶液：外界溶液浓度＞细胞质浓度
等渗溶液：外界溶液浓度＝细胞质浓度
复习提问
1、高尔基体、溶酶体、液泡作用分别是什么？
2、生物膜系统的功能？
3、细胞核的功能？
4、渗透作用发生的条件？水分子的流动方向？
渗透作用达到平衡之后，膜两侧浓度一定相等吗？
5、渗透作用达到平衡之后，如果膜两侧液面存在高度差，那么哪一侧浓度高？
6、原生质层的概念？ 原生质层不包括细胞的哪些结构？
7、原生质体的概念？
细胞壁（全透性）
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞液（具有一定的浓度）
原生质层
水进出植物细胞,主要是指水经过原生质层进出液泡。
三、植物细胞的吸水和失水
半透膜:
原生质层
浓度差:
细胞液与外界溶液有浓度差
科学探究步骤
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）
植物细胞的吸水和失水
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
要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？
选材：有细胞壁、有大液泡、有颜色的活的植物细胞
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
黑藻叶片
紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞
紫色洋葱鳞片叶内表皮是成熟的植物细胞，含有大液泡，能发生质壁分离及复原，但液泡无色，直接观察现象不明显
探究植物细胞的失水和吸水
探究植物细胞的吸水和失水
实验结果
自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照
第一次对照
滴加蔗糖溶液
滴加清水
第二次对照
质壁分离
质壁分离复原
植物细胞的吸水和失水
细胞液浓度小于外界溶液浓度时
细胞液浓度大于外界溶液浓度时
质壁分离
质壁分离复原
—细胞失水
—细胞吸水
洋葱紫色表皮
液 泡
原生质层与细胞壁之间的间隙
（充满了蔗糖溶液）
质壁分离
质壁分离复原
实验现象

液泡大小
颜色变化
原生质层
的位置
细胞
大小
蔗糖
溶液
清水
变小 变深
恢复原来大小 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
质壁分离产生的原因？
分析？
外因：细胞液浓度＜外界溶液浓度
内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大
如果把蔗糖溶液换成NaCl或者KNO3，会出现什么现象？
先发生质壁分离然后自动复原——细胞膜因吸收钠离子、氯离子、钾离子而使外界溶液浓度降低出现自动复原。
成熟植物细胞
结论：成熟的植物细胞是一个完整的渗透系统
　　　一个成熟的植物细胞是不是一个渗透系统？
问题：
对比分析植物细胞的结构与渗透吸水装置
外界溶液
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞液
原生质层
清水
半透膜
蔗糖溶液
渗透装置
细胞壁
原生质层：细胞膜、液泡膜、及两膜之间的细胞质
植物吸水方式有两种：
渗透作用(有中央大液泡)
吸胀作用（未形成液泡）如：干种子、根尖分生区（亲水性物质吸水。如蛋白质、淀粉、纤维素）
半透膜 内外两侧溶液 现 象 水分子方向
渗透 装置 半透膜 膜内蔗糖溶液 膜外清水 漏斗液面升高 顺相对含量
植物 细胞 失水
吸水 动物 细胞 失水
吸水 原生质层
细胞液
外界溶液
质壁分离
质壁分离复原
细胞膜
细胞质
外界溶液
皱缩
膨胀 甚至涨破
小结
顺相对含量
顺相对含量
质壁分离与复原实验的拓展
判断成熟植物细胞的死活
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
1
2
3
比较不同植物细胞的细胞液浓度
比较未知浓度溶液的浓度大小
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
同一植物的
相同成熟细胞
未知
浓度的溶液
镜检
发生质壁分离所需时间越短，未知溶液的浓度越大，反之则未知溶液的浓度越小
4
质壁分离与复原实验的拓展
质壁分离与复原实验的拓展
5
鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
成熟植
物细胞
不同种
类溶液
镜检
只发生
质壁分离
质壁分离
后自动复原
溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液）
溶质能透过半透膜（如KNO3溶液）
四、自由扩散和协助扩散
自由扩散
特点:
(2)不需要转运蛋白的协助
(3)不需要能量
实例：水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇、苯、尿素等。
(1)从高浓度到低浓度
物质跨膜运输中易混概念的比较
扩散、自由扩散和渗透
(1)概念比较:
①扩散：指物质从高浓度区域向低浓度区域自然运动的现象。
②自由扩散：指物质通过半透膜的顺浓度梯度的扩散，
如细胞吸收氧气和排出二氧化碳的现象。
③渗透：指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散，
如细胞的渗透吸水或失水。
概念图比较:
a：扩散 b：自由扩散 c：渗透
a
c
b
四、自由扩散和协助扩散
协助扩散
特点:
(2)需要转运蛋白的协助
(3)不需要能量
实例：葡萄糖进入红细胞、水分子借助水通道蛋白进出细胞、钾离子通道蛋白。
(1)从高浓度到低浓度
载体蛋白 通道蛋白
转运特点 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
自身构象 改变 改变
是否与转运的分子结合 结合 不结合
是否有特异性 具有 具有
实例 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
转运蛋白的类型
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，自身的构型会发生变化，并且会移动。如运输糖、氨基酸、核苷酸等水溶性物质的载体蛋白。有专一性和饱和性。
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，不会移动，物质不需要与通道蛋白结合。如水通道、钾离子通道。有专一性和快速性。
通道蛋白转运速率与物质浓度成比例，且比载体蛋白介导的转运速度更快（1000倍以上）。
协助扩散运输速率与转运蛋白数量有关。
3.转运蛋白质
转运蛋白质分为载体蛋白和通道蛋白两种类型
协助扩散
载体蛋白：葡萄糖进红细胞
（需要与载体结合）
通道蛋白：水和某些离子
（无需与通道蛋白结合）
水分子的运输方式
主要为协助扩散（水通道蛋白）
少数为自由扩散（磷脂分子的缝隙）
物质跨膜运输的方式及影响因素
1.物质跨膜方式图解
2、影响跨膜运输的因素
自由扩散的影响因素：
浓度差
温度
浓度差
运输速率
转运蛋白
运输速率
O2浓度
运输速率
2、影响跨膜运输的因素
协助扩散的影响因素：
膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度
浓度差
运输速率
P
P点后速率受转运蛋白数量限制
拐点前：看横坐标
拐点后：除横坐标外其他影响因素
转运蛋白
运输速率
O2浓度
运输速率
自由扩散
协助扩散
2、影响跨膜运输的因素
影响自由扩散的因素:主要取决于膜内外物质的浓度差。
影响协助扩散的因素:膜内外物质的浓度差、 转运蛋白的种类和数量。
P点后速率受转运蛋白数量限制
(1)物质浓度：
2、影响跨膜运输的因素
协助扩散的影响因素：
膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度
温度
生物膜的流动性
酶活性
呼吸速率
影响
影响
影响
影响
物质运输速率
温度对被动运输的影响
复习提问
1、质壁分离的概念？质壁分离发生的外因、内因？质壁分离后间隙里面充满的液体是什么？
2、观察细胞的质壁分离时如何选材？
3、观察植物细胞的质壁分离和复原实验是教材中唯一的一个“只在低倍镜下”观察(不曾换“高倍镜”)的实验
4、根尖的成熟区细胞能发生质壁分离吗？
5、在何种溶液中可能先发生质壁分离，再发生质壁分离的复原
6、植物吸水方式主要有两种：
渗透吸水：成熟的植物细胞具有大液泡，依靠渗透作用吸水，如根尖成熟区细胞。
吸胀吸水：在未形成大液泡之前的主要吸水方式，如：干种子吸水萌发、根尖分生区细胞。（依靠亲水性物质吸水，如蛋白质、淀粉）
7、自由扩散的特点？实例？影响因素？
8、协助扩散的特点？实例？影响因素？
9、转运蛋白的特性：具有专一性、饱和性、可重复利用性。
10、分子或离子通过载体蛋白进行跨膜运输时，是否与载体蛋白结合？自身构象是否发生改变？
11、分子或离子通过通道蛋白进行跨膜运输时，是否与通道蛋白结合？自身构象是否发生改变？
12、水分子进出细胞的方式？更多的是哪一种？
课堂检测
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
B
2、植物细胞的质壁分离是指 ( )
A．原生质层与细胞膜分离 B．原生质层与细胞壁分离
C．细胞质与细胞壁分离 D．细胞质与细胞膜分离
3、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
4、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
一次施肥过多，作物会变得枯萎发黄，俗称“烧苗”，其原因是（ ）
A、根系细胞呼吸过强，影响根对水分的吸收
B、土壤溶液浓度大于细胞液浓度
C、土壤溶液浓度小于细胞液浓度
D、土壤溶液浓度等于细胞液浓度
一个成熟的植物细胞的原生质层包括
A．细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的原生质
B．细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质
C．细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质
D．细胞膜和液泡膜之间的细胞质
将新鲜的绿色苔藓植物叶片，放入其中加有少量红墨水的质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到苔藓细胞的状态如右图所示。此时，部位①和部位②的颜色分别是
A、无色、绿色
B、红色、绿色
C、红色、无色
D、红色、红色
将洋葱鳞片叶的表皮细胞浸入1mol／L的尿素溶液中，表皮细胞会发生质壁分离，一段时间后，表皮细胞会自动复原，复原后细胞液的浓度与质壁分离前细胞液的浓度相比较
Ａ．一样大 　　　　　　　　　　
B．复原后细胞液浓度大
Ｃ．质壁分离前的细胞液浓度大
D．无法比较
将一植物细胞放入KNO3溶液中，一段时间后发生了质壁分离，下列说法不正确的是
A．此细胞是活细胞
B．原生质层具有选择透过性
C．发生质壁分离的细胞一段时间后可自动质壁分离复原
D．原生质层两侧溶液存在浓度差，KN03溶液浓度低于细胞液浓度
食醋中的醋酸分子是活细胞不需要的小分子物质，蔗糖是活细胞需要的大分子物质，用食醋和蔗糖可将新鲜的大蒜腌制成糖醋蒜，其原因是：
A、醋酸和蔗糖分子均能被活细胞选择吸收
B、因腌制时间过久两种物质慢慢进入活细胞
C、醋酸将活细胞杀死后使细胞膜失去了选择性
D、两种物质通过细胞壁，附着在细胞膜的外表面
1、人的红细胞中能维持细胞中高浓度的钾离子和低浓度的钠离子的状态，是因为这两种物质进出细胞的特点是（ ）
①低浓度到高浓度②高浓度到低浓度
③消耗能量④不消耗能量
A. ① ③ B ② ③
C ① ④ D ② ④
A
课堂检测
2、下列哪些物质进出细胞时与细胞中的蛋白质和ATP密切相关（ ）
D ①②③④
B
①
尿素通过细胞膜
②
人的红细胞从血浆中吸收葡萄糖
③
肾小管上皮细胞吸收原尿中的Na+
④
小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸
A ①②
B ③④
C ②③
自由扩散
协助扩散
主动运输
主动运输
脂质物质能够优先通过细胞膜，这是因为(　　)
A．细胞膜以磷脂双分子层为基本骨架
B．细胞膜上有搬运脂类物质的载体蛋白质
C．细胞膜外表有一层糖蛋白
D．磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动
答案：A
2.下列与细胞膜有关的四个选择项中，能说明细胞膜具有流动性的是（ ）。
A．选择性 B．主动运输 C．保护作用 D．胞吞和胞吐
3．下列跨膜运输的生理活动中，属于主动运输的是（ ）。
A．酒精进入胃黏膜细胞
B．由静脉血进入肺泡内
C．原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞
D．水分子进出细胞
D
C
4．若对离体的心肌细胞施用某种毒素，可使心肌细胞对钾吸收量明显减少，而对钠吸收则不受影响。这种毒素的作用是（ ）。
A．抑制呼吸酶的活性 B．抑制载体的活动
C．改变了细胞膜的结构 D．改变了细胞膜两侧的浓度
B
5、假定将甲、乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油中，两种溶液均比细胞液的浓度高，蔗糖分子不能透过细胞膜，甘油分子可以较快地透过细胞膜，在显微镜下连续观察甲、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、乙两细胞发生质壁分离后，乙细胞随后又发生质壁分离复原
C甲、乙两细胞发生质壁分离，随后甲发生质壁分离复原
D甲、乙两细胞发生质壁分离，后均又发生质壁分离复原
B