4.1 被动运输 课件 (共31张PPT)2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修1

(共31张PPT)
被动运输
第1节
1.说出渗透作用的概念，阐明细胞吸水和失水的条件
2.结合植物细胞的失水和吸水，描述质壁分离与复原过程，并利用其原理解释相关的生活现象
3.归纳自由扩散和协助扩散的异同
红墨水在水中扩散现象
扩散：物质从高浓度一侧向低浓度一侧运动，直到均匀分布的现象。
水进出细胞的原理
半透膜： 一类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。
在一个长颈漏斗的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，使漏斗内外的液面高度相等。
过一段时间后，会出现什么现象。
玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等
水分子能自由透过，而蔗糖分子则不能透过
水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
讨论1：漏斗内的液面为什么会升高？
水多
水少
由于蔗糖溶液中水的相对含量（单位体积中的水分子数）比烧杯中的水的含量低，因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度相对更快，导致漏斗中水量增加，液面上升。
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，最终达到动态平衡，液面将不再上升。
仔细观察：水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？
水分子的移动是双向的
讨论2：如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管的液面还会升高吗？
讨论3：如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，液面高度如何变化？
不会；纱布孔隙大，蔗糖分子可自由通过。
液面不会升高，膜两侧浓度相同，水分子进出平衡。
条件一 ：半透膜
条件二：半透膜两侧存在浓度差
表明
液面升高的条件：
2.水分渗透方向：
1.渗透作用发生的条件：
低浓度溶液
高浓度溶液
水分子数多
水分子水少
一、渗透作用
②半透膜的两侧的溶液具有浓度差。
①具有半透膜。
渗透作用：是一种特殊的扩散。仅指水分子等溶剂分子透过半透膜，从相对含量多的地方向相对含量少的地方扩散。
扩散：指物质从相对含量多的→相对含量少的运动，可以通过半透膜，也可以不通过半透膜。如花香的飘散；蔗糖的溶解；氧气通过肺泡和毛细血管壁进入血液等过程。一般相对于溶质而言。
怎样区分扩散与渗透作用
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
保持原状态
二、动物细胞的的失水与吸水
细胞形态不变
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
③当外界溶液浓度＞细胞质浓度时
①当外界溶液浓度＜细胞质浓度时
②当外界溶液浓度＝细胞质浓度时
1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？
2.红细胞处于低浓度溶液时，一定会吸水而涨破吗？
3.红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
不能
不一定
细胞质与外界溶液的浓度差
思考讨论：
红细胞与渗透装置的比较
动物红细胞的细胞膜相当于半透膜，当细胞膜两侧存在浓度差，细胞会发生渗透吸水或失水。
细胞质
管内溶液
外界溶液
细胞膜
半透膜
1.在青菜上放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。
　
2.放蔫的青菜用清水浸泡一会儿后，又恢复新鲜 。
生活现象：
植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？
那么水是如何进出植物细胞？
植物细胞发生了渗透失水
植物细胞发生了渗透吸水
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞液
（具有一定的浓度）
原生质层
（全透性，且伸缩性小）
提示：
水分主要存在于成熟植物细胞的液泡中。因此我们说的水分进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡
探究植物细胞的失水与吸水
原生质层相当于一层半透膜吗？
1.提出问题
假设原生质层相当于一层半透膜
2.作出假设
3.设计实验
预期结果
在高浓度溶液中细胞失水，中央液泡会变小，细胞皱缩。
在清水中失水后的细胞吸水，中央液泡会变大，细胞膨胀。
先将细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其形态变化；
再将细胞浸润在清水中，观察其大小变化。
思 路
探究实践
探究植物细胞的吸水和失水
细胞壁
紫色
蔗糖溶液
逐渐变小
逐渐分离
逐渐变大
变浅
第一次观察
第二次观察
第三次观察
4.实验过程
0.3g/ml
蔗糖溶液
清水
质壁分离
质壁分离复原
试剂 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
0.3g/mL 蔗糖溶液
清水
变小
原生质层脱
离细胞壁
基本不变
逐渐恢复原来大小
逐渐恢复原来位置
基本不变
5.实验现象
植物细胞的原生质层相当于半透膜，当原生质层两侧存在浓度差，植物细胞会发生渗透吸水或失水。
当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞失水；反之，植物细胞吸水。浓度差越大细胞吸水或失水越多。
6.实验结论
注意事项
1.材料选择
活细胞
有细胞壁
有大液泡
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
洋葱鳞片叶外表皮细胞有大液泡液泡中有紫色色素，便于观察
引流时要重复几次，目的是使盖玻片下面的洋葱鳞片叶表皮细胞完全浸入在加入的液体。
2.引流
3.观察时间
加入蔗糖溶液后不宜停留过长时间，防止细胞长时间处于高渗溶液中，因过度失水而死亡。
如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。
4.外部溶液浓度
5.质壁分离的自动复原
0.3g/mL的蔗糖溶液
选择对细胞无毒害作用，浓度适中的外界溶液，浓度过高会导致细胞失水过多而死亡
1.植物细胞发生质壁分离的条件
1）细胞是活的
2）细胞有大液泡
3）细胞外溶液的浓度大于细胞液浓度
内因：原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
2.质壁分离产生的原因
自由扩散和协助扩散
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，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
被动运输分为自由扩散和协助扩散两类。
自由扩散：
物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。
自由扩散（简单扩散）
特征：
（1）顺浓度梯度运输
（2）不需要转运蛋白
（3）不需要消耗能量
顺浓度梯度
细胞膜
如：水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等。
物质浓度差
运输速率
运输速度与物质浓度差呈正比关系
转运蛋白
镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助离子和一些小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。
转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。
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，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适配、大小电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道结合。
协助扩散：
进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散，叫做协助扩散，也叫易化扩散。
协助扩散（易化扩散）
特征：
（1）顺浓度梯度运输
（2）需要转运蛋白参与
（3）不需要消耗能量
如：葡萄糖进入红细胞；
水分子更多的是借助水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的
物质浓度差
运输速率
受转运蛋白数量的限制
顺浓度梯度
细胞膜
载体
项 目 自由扩散 协助扩散
运输方向
是否需要载体
是否消耗细胞内的能量
举例 水通过水通道蛋白
不需要
需要
不消耗
不消耗
O2、H2O、CO2、尿素、甘油、乙醇等
葡萄糖通过红细胞膜
高浓度
低浓度
高浓度
低浓度
两种被动运输方式的比较