4.1被动运输（教学课件）-高中生物学人教版（2019）必修一(共31张PPT)

(共31张PPT)
第4章 细 胞 的 物 质 输 入 和 输 出 第1节 被动运输
物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象
静置数分钟后， 蓝色的铜离子向 晶体周围扩散
数日甚至更长时 间后，蓝色会扩 散到全部溶液中
水分子有没有扩散呢
两天后，蓝色扩 散至较大范围
图3 - 3 硫酸铜在水中的扩散
将少许硫酸铜 晶体投入水中
扩散：
水分子通过膜的扩散——渗透
用盐腌黄瓜时会有水渗出
施肥过多，会造成 植物“烧苗”
萎蔫的植株浇水后，重新 焕发生机
①半透膜：
指可以让某些物质能透过，而
另外一些物质不能透过的多孔
一、水进出细胞的原理
1.渗透作用
高浓度
蔗糖分子
4
半透膜
5
水分子
低浓度
1、漏斗内液面为什么会升高 会无限升高吗
外观表现：漏斗液面上升，一段时间后达到渗 透平衡，液面不再升高。因为烧杯中的水通过 半透膜进入漏斗。
渗透系统装置
S
S
蔗糖溶液2
玻璃纸3
清 水 1
1、漏斗内液面为什么会升高 会无限升高吗
外观表现：漏斗液面上升，一段时间后达到渗透平衡， 液面不再升高。因为烧杯中的水通过半透膜进入漏斗。
2、液面升高时，水分子的运动方向是什么
半透膜
清水 半透膜 蔗糖溶液
溶液浓度：蔗糖>清水
单位体积水分子数：蔗糖<清水
单位时间内清水→蔗糖的水分子数 多于蔗糖→清水
水分子的移动是双 向的
总体方向：水分子多→水分子少
△h
蔗糖溶液
清水
动态平衡时，不等于没有水分 子移动，也不等于两侧溶液浓 度绝对相等
3、达到动态平衡后，水分子的运动方向是什么
蔗糖溶液
半透膜
清水
液体高度差△h水柱向半透膜产生向下 _的
重力压强，与漏斗内高浓度溶液对水分子
产生的向_上的渗透压相抵消，达到平
衡状态，进出漏斗的水分子数相等，液面
不再升高，此时漏斗内蔗糖溶液浓度
大于清水。
4、当液面上升到一定高度，不再升高的原因是什么 半透膜两侧溶液浓度是否相等
△h
半透膜
蔗糖溶液 清水
6、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
漏斗液面不变。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。
【渗透作用发生条件】
①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液有浓度差
5、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的 液面最终会升高吗
不会。因纱布不是半透膜，孔隙很 大，蔗糖分子也可以自由通过。
蔗糖溶液
清水
1.渗透作用p62
( 1 ) 概 念 ：水 分 子(或其他溶剂分子)从相对含量高的地方向相对 含量低的地方通过半透膜的扩散过程
一些物质(一般是水分子物质)能透过，
①半透膜 而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。
②浓度差 半透膜两侧的溶液具有浓度差
蔗糖溶液 半透膜 清水
(2)条件：
一段时间后
细胞吸水膨胀
外界溶液浓度小 于 _细胞质浓度
等于 _细胞质浓度
细胞 失水皱缩
外界溶液浓度大于细胞质浓度
细胞保持正常状态
外界溶液浓度
2.动物细胞的吸水和失水
细胞质一
一外界溶液—
—细胞膜(相当于半透膜)
浓度差
【思考与讨论】p63
1.红细胞中的有机物有的能通过细胞膜，有的不能。血红蛋白是有机 大分子物质，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。
2.是
3 .不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液 细胞膜(半透膜)
浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有 细胞质(蔗糖溶液)
可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度 氯化钠溶液
达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。
4.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。
5.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上的异常。
3.植物细胞的吸水和失水
细胞液1
类比学习
液泡膜 2-
细胞质 3-
细胞膜
选择透过性
5
细胞壁 全透性
清 水(外界液体)
原生质层
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
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗 原生质层是否相当于半透膜
原生质层相当于一层半透膜
细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞壁
外界溶液
蔗糖溶液
原生 质层
半透膜
细胞液
相当于
相当于
设计方案
将植物细胞(洋葱麟叶外表皮细胞)浸润在较 高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再浸润 在清水中，观察其大小的变化。
预期结果
原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过， 而蔗糖分子不能通过。
外界溶液浓度大于细胞液浓度细胞_失水_,发生 质壁分离
外界溶液浓度_小于细胞液浓度 细胞_吸水_ , 发生质壁分离复原
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
制作 洋葱鳞片叶外表皮_的临时装片
有 一 个紫 色 _的中央大液泡，原生质 层紧贴细胞壁
在盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液，在
另一侧用_吸水纸 _吸引(引流法)
观察液泡大小和 原生质层 的位置
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一 侧用 吸水纸 吸引
观察_ 液泡 大小和原生质层的位置
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
制作装片
低倍镜观察
滴加蔗糖溶液
低倍镜观察
滴加清水
低倍镜观察
质壁分离 试 剂 质指原生 的细胞中“质”和“ 质层中央液泡变 化壁指细胞壁 壁”分别指什么 原生质层位置变化
细胞大小
分析结果 2.所省质壁 分离的细胞都可以 脱离m晌壁 复原吗
基本不变
严童炎水 或奚激悔原速长会导 致 细 鬼 愿 位无 法
质壁分离复原 。
表达与交流
0.3g/mL的 质壁分离的 清水 蔗糖溶液 洋葱表皮细胞
提出问题 实验现象： 三次观察两次对照
设计实验
进行实验
质壁分离复原的 洋葱表皮细胞
正常的洋葱
外表皮细胞
作出假设
4.将植物细胞浸泡在浓度大于细胞液的KNO 溶液中， 一段时间后细胞会 发生什么样的变化
细胞先失水，发生质壁分离；一段时间后，随着KNO 进入细胞，细胞液浓 度上升，细胞开始吸水，发生质壁分离自动复原现象。
葡萄糖、KNO 、NaCl、尿素、
5.为什么植物细胞放在清水中不会吸收涨破 使植
植物细胞的细胞壁具有支持与保护作用
。
，
物细胞质壁分离自动复原
乙二醇等可以被细胞吸收
液泡膜细胞膜
3.上图是植物细胞置于蔗糖溶液中的图像， 原生质层和细胞壁之间是纯水吗
原生质层和细胞壁之间充满蔗糖溶液
①活的成熟的植物细胞的原生质层 相当于一层半透膜
②原生质层的伸缩性>细胞壁的伸缩性
③外界溶液浓度与细胞液存在浓度差
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
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
细胞壁
植物细胞壁对于水和大部 分溶质是通透的，且伸缩 性比较小
植物细胞质壁
分离与复原条件
原生质层
细胞液
细胞膜
液泡膜
细胞质
二、自由扩散和协助扩散
被动运输 物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学物
质所释放的能量的物质跨膜运输方式
被动运输分为自由扩散和协助扩散两类
自由扩散 协助扩散 协助扩散
1.自由扩散
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫自由扩散，
也叫简单扩散。 V
方向：从高浓度→低浓度侧；
浓度差
动 力 ：细胞膜内外的浓度差；(顺浓度梯度)
特 点 ：不需要载体蛋白、不消耗能量
实例：某些 小分子和脂 溶 _性物质，如O 、CO 、 甘油、苯、乙醇
2.协助扩散
V
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式， 叫协助扩散，也叫易化扩散。
方 向 ：从高 浓 度 →低浓度侧；
动力：细胞膜内外的浓度差；(顺浓度梯度)
特 点 ：需要转运蛋白、不消耗能量
实例：葡萄糖进入红细胞，水通道蛋白介导水运输
转运蛋白
数量限制
浓度差
特点：只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过
构 象：改变(载体蛋白与物质结合)
[种类：离子通道和水通道
特点：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
构 象：不改变(通道蛋白与物质不结合)
载体蛋白
转运蛋白
具有特异性
通道蛋白
—Bilayer membrane
- Membrane protein
Extracellular fluid
Membrane protein
被转运的物质
乙
d
细胞内①
甲
细胞外
甲表示磷脂双分子层，乙表示 载 体 蛋 白， b 、d 分别表示
协助扩散 和自由扩散，水进出细胞的方式是_b、c ( 填 字 母 )
下图是物质跨膜运输方式的示意图，其中a-d 表示运输方式，甲、乙 表示物质，回答下列问题：
离子通道
co ②
2 mol/L
蔗糖溶液
半透膜
液面不变
渗透装置的变式分析
1、半透膜只允许水分子通过
10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由 10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液较多，右侧液面升高
10%
蔗糖溶液
半透膜
2 mol/L
葡萄糖
溶液
液面
(等高)
液面
(等高)
②
①
渗透装置的变式分析
1、半透膜只允许水分子通过
液面稳定后，将右侧液面高出部分吸走
右侧液面继续升高并达到新的平衡
蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高， 水分子由10%的葡萄糖溶液→ 10%的蔗糖溶液较 多，则左侧液面升高，最终高于右侧
10%
蔗糖溶液
半透膜
10%
蔗糖溶液
加蔗糖酶
10%
葡萄糖
溶液
液面 (等高)
液面 (等高)
半透膜
③
④
①
S1的物质的量浓度大于S2的物质的量浓度
S1液面升高
S1中的溶质透过半透膜进入S2
S2液面升高，最终高于S1
②
S1的物质的量浓度小于S2的物质的量浓度
S1液面始终低于S2液面
渗透装置的变式分析
溶质能通过半透膜的渗透装置
S1和S2是两种不同的溶质
且只有水和S1能透过半透膜
①
由于半透膜两侧存在浓度差，由S2→ S1 的水分子数多于S1→ S2 的。导致S1液 面上升。
②
随后S1中的溶质透过半透膜进入S2, 半透 膜两侧的浓度差逐渐减小， S1 和S2的溶 液浓度相等。
S1 下降，最终S1 和S2溶液液面持平
渗透装置的变式分析
2、溶质能通过半透膜的渗透装置
S1和S2是同种溶质，且能透过半透 膜 ，S1 溶液浓度大于S2溶液浓度
质壁分离与复原实验的拓展
判断成熟植物细胞的死活
待测成熟植 发生质
物细胞 壁分离
一定浓度 无质壁
蔗糖溶液 分离
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
待测成熟 植物细胞
一系列浓度梯 度的蔗糖溶液
② 测定细胞液浓度范围
活细胞
死细胞
镜检
镜检
质壁分离与复原实验的拓展
③ 比较不同植物细胞的细胞液浓度
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
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
④ 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
镜检
质壁分离与复原实验的拓展
⑤ 鉴别不同种类的溶液(如KNO 溶液和蔗糖溶液)
只发生 质壁分离
镜检
质壁分离 后自动复原
6 农业生产中的水肥管理
⑦ 生活中杀菌、防腐、腌制食品
溶质不能透过 半透膜(如蔗 糖溶液)
溶质能透过半
透膜(如
KNO 溶液)
成熟植 物细胞
不同种 类溶液
下图表示以洋葱表皮为材料及清水、0.3 g/mL蔗糖溶液、0.5 g/mL蔗糖溶
液、0.3 g/mL 尿素溶液进行相关实验(时间1表示开始用四种溶液分别处 理洋葱表皮；时间2表示开始用清水处理洋葱表皮),测得该细胞原生质 体体积变化，图中代表尿素溶液处理结果的是( ) B
A.a B.b C.c D.d