4.1 被动运输（教学课件）（人教版2019必修1）(共31张PPT)

(共31张PPT)
第1节 被动运输
高中生物学
第四章 细胞的物质输入和输出
人教版 2019
目录
课堂小结
04
课堂练习
情境导入
02
03
素养目标
01
05
探究新知
一、渗透作用
二、水进出细胞的原理
三、自由扩散和协助扩散
学习目标 核心素养
1.阐明渗透作用的条件及原理。 2.结合探究实验，分析理解细胞吸水和失水的过程及应用。 3.细胞的结构决定细胞通过渗透作用吸水或失水。 4.进行关于植物细胞吸水和失水的实验操作，分析植物细胞的吸水和失水。 5.建构被动运输的概念，比较自由扩散和协助扩散的异同点。 1.感悟正常的物质进出对细胞代谢的重要意义，认同生物体的结构和功能相适应的特点。
（生命观念）
2.分析比较不同细胞在不同浓度溶液中吸水、失水的情况。（科学思维）
3.通过对“探究植物细胞的吸水和失水”实验的设计和操作，进一步掌握探究类实验的设计思路，提升实验操作能力。（科学探究）
4.构建模型，深人理解自由扩散和协助扩散 的机理，识记相关实例。（科学思维）
素养目标
情境导入
思考
什么是扩散作用？
分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。
渗透作用
什么是渗透作用呢？
如果在烧杯中间添加一块半透膜后会出现什么现象呢？
一、渗透作用
让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称。
漏斗管内的液面为什么会升高
单位时间内水分子数：
渗入玻璃纸＞渗出玻璃纸
玻璃纸
半透膜
不会。纱布是全透性的，蔗糖分子也能通过。
不会。没有浓度差，水分子进出平衡，液面不会升高。
如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？
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
渗透装置
1
1.概念:
2.条件:
①具有半透膜
②半透膜两侧溶液存在浓度差
3.结果：
溶液浓度高
渗透压高
溶液浓度低
渗透压低
含水量低
含水量高
4.渗透作用中水的运输方向
水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散
水分子通过半透膜进行双向扩散，直到进出速率达到动态平衡
渗透压：溶质微粒对水的吸引力
半透膜
清水
蔗糖溶液
一、渗透作用
渗透作用
2
物质的量的浓度(mol/l)
（玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等）
一、渗透作用
渗透作用
2
拓展
液面
（等高）
10%
蔗糖溶液
10%
葡萄糖溶液
半透膜
②同质量分数
液面
（等高）
2 mol/L
蔗糖溶液
2 mol/L
葡萄糖溶液
半透膜
①同物质的量浓度
液面不变
溶质不能通过半透膜的渗透装置
半透膜两侧的浓度差是指溶质颗粒的 ，不是 。
物质的量浓度
质量浓度
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。
一、渗透作用
渗透作用
2
拓展
渗透平衡
液面高度不发生变化，水分子双向运动速率相等，即动态平衡。
溶液S1
溶液S2
平衡前：S2 S1
S表示溶液浓度
渗透过程：S2 S1
平衡后：S2 S1
S1与S2的浓度差越大，高度差就越大,渗透速率越快，达到平衡所需的时间越短。只要存在浓度差，就存在高度差，液面更高一侧的溶液浓度更大。
≠
浓度相等
>
≥
如果将漏斗换成细胞会发生渗透作用吗？
外界溶液
细胞质基质
蔗糖溶液
细胞膜
半透膜
相当于
相当于
浓度差
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
二、水进出细胞的原理
动物细胞的吸水和失水
1
二、水进出细胞的原理
外 界 溶 液 浓 度
细 胞 质 的 浓 度
吸水膨胀
失水皱缩
保持原状
小于
大于
等于
植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？
动物细胞的吸水和失水
1
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
相当于半透膜？
细胞液与外界溶液之间存在浓度差
原生质层
细胞液
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、水进出细胞的原理
植物细胞的吸水和失水
2
选择透过性
选择透过性
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是不是相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
①制作临时装片, 观察植物细胞 正常形态 ；
②将植物细胞浸润在 较高浓度的蔗糖溶液 中，观察其大小变化；③再将植物细胞浸润在 清水 中，观察其大小的变化。
二、水进出细胞的原理
探究植物细胞的吸水和失水
3
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
结论
1.材料选择：
二、水进出细胞的原理
探究植物细胞的吸水和失水
3
活的、成熟的植物细胞
（液泡有一定颜色便于观察，若无，也可使用较多叶绿体的材料， 如观察黑藻叶绿体分布情况判断细胞是否发生质壁分离现象）
②黑藻叶片细胞
①紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
3
1
滴清水
2
撕取洋葱鳞片叶外表皮
4
低倍镜观察
6
低倍镜观察
5
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流，重复几次。
7
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流，重复几次。
8
低倍镜观察
不带叶肉且不宜过大
③细胞大小基本不变
①表皮细胞有个紫色的中央
大液泡②原生质层紧贴细胞壁
①紫色中央大液泡逐渐变小，颜色变深
②原生质层与细胞壁逐渐分离
③细胞大小基本不变
①紫色中央大液泡逐渐变大，颜色变浅
②原生质层逐渐贴近细胞壁
二、水进出细胞的原理
探究植物细胞的吸水和失水
3
2.实验流程
三次观察均在低倍显微镜下
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
二、水进出细胞的原理
探究植物细胞的吸水和失水
3
3.实验结果
外界溶液浓度 < 细胞液的浓度，细胞 而出现 ;
外界溶液浓度 > 细胞液的浓度，细胞 而出现 ;
失水
吸水
质壁分离
质壁分离复原
自身对照
外因：
外界溶液浓度
细胞液浓度
＞
内因
细胞壁的伸缩性
原生质层的伸缩性
＜
原生质层相当于一层半透膜
细胞渗透失水
质壁分离
植物细胞发生质壁分离与复原的原因：
质—— 壁——
二、水进出细胞的原理
探究植物细胞的吸水和失水
3
发生质壁分离后，细胞膜与细胞壁之间的是什么溶液？
外界溶液
原生质层
细胞壁
1.如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？
只发生质壁分离，滴加清水后不能质壁分离复原。（活细胞失水太多死亡）
溶质可透→质壁分离+质壁分离自动复原（如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等）
溶质不可透→只发生质壁分离（如蔗糖、淀粉等）
二、水进出细胞的原理
探究植物细胞的吸水和失水
3
2.用一定浓度的KNO3溶液（NaCl、乙二醇等）进行实验，结果发现植物细胞质壁分离后，没有滴加清水，竟然出现了质壁分离自动复原现象。
拓展
开始时，由于KNO3等这些外界溶液的浓度高，所以发生质壁分离。
后来，由于细胞能吸收KNO3等这些物质，导致细胞内浓度升高，所以将吸水发生自动复原。
(1)测定细胞液浓度范围
待测成熟植物细胞
系列浓度梯度的蔗糖溶液
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
镜检
(2)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
不同成熟植物细胞
同一浓度的蔗糖溶液
发生质壁分离所需时间 ,细胞液浓度越小,反之，则细胞液浓度越大
镜检
(3)比较未知浓度溶液的浓度大小
同一植物相同成熟细胞
未知浓度的溶液
发生质壁分离所需时间 ,未知溶液的浓度越大，反之，未知溶液的浓度越小
镜检
二、水进出细胞的原理
探究植物细胞的吸水和失水
3
质壁分离和复原实验的应用有哪些？
越短
越短
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
待测成熟植物细胞
镜检
不同种类的溶液
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)
（5）判断细胞的死活。
（发生质壁分离和复原的是活细胞；不发生质壁分离或复原的是死细胞）
二、水进出细胞的原理
探究植物细胞的吸水和失水
3
(1)概念:
像水分子这样，物质以 进出细胞, 消耗细胞内
化学反应所释放的 ,这种物质跨膜运输方式称为 。
扩散方式
不需要
能量
被动运输
(2)类型:
自由扩散
协助扩散
三、自由扩散和协助扩散
被动运输
(1)概念:
(3)特点：
①顺浓度梯度运输
②不需要转运蛋白协助
③不消耗能量
(2)实例:
水、气体(O2、CO2)、脂溶性小分子(尿素、甘油、乙醇、苯)
(4)影响因素:
浓度差、温度
(高浓度
低浓度)
浓度差
扩散速度
转运蛋白/能量
扩散速度
三、自由扩散和协助扩散
① 自由扩散
O2（能量）
扩散速度
膜两侧的分子浓度差越大，扩散速率越快
物质通过简单的扩散作用进出细胞。也叫简单扩散。
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散，也叫易化扩散。
(1)概念：
（2）特点：
（3）举例：
①顺浓度梯度运输
②需要转运蛋白
③不需要消耗能量
①葡萄糖进入红细胞——载体蛋白
②大部分水分子进出——水通道蛋白
③神经纤维上Na+内流，K+外流——离子通道蛋白
三、自由扩散和协助扩散
② 协助扩散
载体蛋白
2.饱和性（所有载体蛋白都已承担相应运输任务时，运输的速度不再因其他条件而加快）；
细胞膜
三、自由扩散和协助扩散
转运蛋白——①载体蛋白
1.专一性（一种载体蛋白在对物质运输时只能对应地运送一种或性质非常相似的一类物质）
3.可重复利用。
1.专一性（特异性） 2.具有极高的转运速率
3.没有饱和值 4.并非连续性开放
细胞膜
通道蛋白
三、自由扩散和协助扩散
转运蛋白——②通道蛋白
通道蛋白：
水通道蛋白；离子通道蛋白
水通道蛋白模式图
钾离子通道模式图
研究表明，水分子更多借助细胞膜上的水通道蛋白以 方式进出细胞。
协助扩散
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、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 不一定
是否与被转运物质结合
是否有特异性 具有 具有
图解
不结合
结合
改变
三、自由扩散和协助扩散
载体蛋白与通道蛋白比较
二、协助扩散
O2（能量）
扩散速度
转运蛋白
扩散速度
拐点前：看横坐标
拐点后：除横坐标外其他影响因素
①温度（转运蛋白的活性）
②膜内外两侧物质浓度差
③转运蛋白的数量
（4）影响扩散速率的因素：
浓度差
扩散速度
P
P点后速率受转运蛋白数量限制
P点后速率受转运蛋白数量限制
三、自由扩散和协助扩散
② 协助扩散
物质出入细胞膜的方式 自由扩散 协助扩散
运输方向 是否消耗能量（ATP） 是否需要转运蛋白
举例
图例
曲线图 （一定浓度范围内）
影响因素
(高浓度 低浓度)
顺浓度梯度
不消耗
不需要
需要
氧气、二氧化碳、乙醇、苯等
葡萄糖、氨基酸、水等
细胞膜内外物质的浓度差
浓度差；转运蛋白的数量
三、自由扩散和协助扩散
细胞的物质输入和输出
细胞的吸水和失水
自由扩散
渗透作用的两个条件
动物细胞
特点：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量
植物细胞
1、半透膜。
2、浓度差。
外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞吸水
外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞失水
外界溶液浓度=细胞液浓度 细胞形态不变
外界溶液浓度＜细胞液浓度 质壁分离
外界溶液浓度>细胞液浓度 质壁分离复原
质壁分离超过一定限度不能复原。
例子：气体分子；甘油、乙醇、苯等脂溶性物质
协助扩散
特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量
例子：红细胞吸收葡萄糖
转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白
课堂小结
课堂练习
B
1. 某学生用紫色洋葱鳞片叶外表皮为实验材料，制成临时装片后，利用质量浓度
为0.3 g/mL蔗糖溶液和清水，进行植物细胞吸水和失水的观察。下列叙述不正确
的是（　　）
A. 图乙所示细胞出现质壁分离，b处充满蔗糖溶液
B. 图甲到图乙的变化是由于细胞周围溶液浓度低于细胞液浓度
C. 发生质壁分离和复原，说明原生质层的伸缩性大于细胞壁
D. 原生质层相当于半透膜，植物细胞通过渗透作用吸水和失水
图甲到图乙发生了细胞的渗透失水，是由于细胞液浓度低于细胞周围溶液浓度
课堂练习
B
2.水是一种极性小分子，研究发现水分子通过细胞膜的方式有两种（如图所示），
下列相关叙述错误的是（　　）
A. 结构a分子的尾部有屏障细胞内外环境作用
B. 方式1是水进出细胞的主要方式
C. 方式2中，水分子不与通道蛋白结合
D. 水通道蛋白障碍的植物细胞在高渗溶液中仍能发生质壁分离
目前发现，水分子主要通过通道蛋白进行协助扩散，因此方式2是水分子进出细胞的主要方式。
谢谢您的聆听
人教版 2019