4.1 被动运输-人教版2019必修1课件）(共33张PPT)

(共33张PPT)
第1节 被动运输
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，会出现如图所示现象。
玻璃纸是一种半透膜，水分子可以自由通过它，而蔗糖分子则不能。
讨论
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？
烧杯中的水分子进入漏斗中导致漏斗液面升高。事实上半透膜两侧的水分子都能够通过扩散作用自由进出，但由于蔗糖溶液中水的相对含量(单位体积中的水分子数)比烧杯中的水的相对含量低，因此烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快些，导致漏斗中水量增加，液面上升。
如果漏斗管足够长，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。
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，会出现如图所示现象。
玻璃纸是一种半透膜，水分子可以自由通过它，而蔗糖分子则不能。
讨论
2、如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
不会。
因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都可能自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。
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？
漏斗管中的液面将保持不变。
一、水进出细胞的原理
1、渗透作用
2、动物细胞的吸水和失水
3、植物细胞的吸水和失水
1、渗透作用
概念
水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散，称为渗透作用。
发生条件
①具有半透膜。
②半透膜两侧溶液存在浓度差。
1、渗透作用
水的运输方向
溶液物质的量浓度越大，渗透压越大，吸水能力越强；
溶液物质的量浓度越小，渗透压越小，失水能力越强。
从溶质的角度分析
从水分子自身的角度分析
顺着水的相对浓度运输，即水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
1、渗透作用
2、动物细胞的吸水和失水
（1）实例
（2）思考讨论
（3）动物细胞的吸水和失水
（1）实例：红细胞的吸水和失水
外界溶液<细胞质
外界溶液>细胞质
红细胞形态不变
外界溶液=细胞质
红细胞吸水膨胀
红细胞失水皱缩
水进出哺乳动物红细胞的原理
讨论：
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？
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。
分析图4-1所示水进出哺乳动物红细胞的现象。
2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
是。
但细胞膜具有生命活性，物质通过细胞膜的方式不只是简单扩散。
讨论：
3、当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
不一定。
因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。
分析图4-1所示水进出哺乳动物红细胞的现象。
4、红细胞吸水或失水取决于什么条件？
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。
水进出哺乳动物红细胞的原理
讨论：
5、想一想临床上输液为什么要用生理盐水。
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。
分析图4-1所示水进出哺乳动物红细胞的现象。
水进出哺乳动物红细胞的原理
3、动物细胞的吸水和失水
动物细胞膜是半透膜，动物细胞的细胞质具有一定浓度，能与胞外溶液建立浓度差，所以，动物细胞相当于一个渗透系统。
因此，动物细胞是通过渗透作用吸水和失水的。
3、植物细胞的吸水和失水
（1）原生质层
（2）探究植物细胞的吸水和失水
（3）植物细胞的吸水和失水
（4）质壁分离发生的条件
（5）质壁分离发生的原因
植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。
水进出植物细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞壁（全透性）
液泡
（1）原生质层
探究植物细胞的吸水和失水
放蔫的青菜用清水浸泡一会儿后，又恢复新鲜。在青菜上放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。这些现象都说明，植物细胞也像动物细胞一样，会发生吸水或失水现象，吸水或失水同样与外界溶液的浓度有关。
探究实验的一般步骤：提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流。
探究植物细胞的吸水和失水
提出问题
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一层半透膜？
作出假设
水分通过渗透作用进出植物细胞，原生质层相当于一层半透膜。
实验设计思路
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，细胞就会失水，原生质层收缩，液泡体积就会变小；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会吸水，原生质层扩张 ，液泡体积就会增大。
因此，通过改变外界溶液浓度，观察液泡大小和原生质层的位置来判断细胞的吸水和失水。
探究植物细胞的吸水和失水
进行实验
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
低倍镜观察液泡大小和原生质层的位置
6
低倍镜观察液泡大小和原生质层的位置
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
7
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流
8
低倍镜观察液泡大小和原生质层的位置
（三次观察，自身前后对照）
探究植物细胞的吸水和失水
分析结果，得出结论
外界溶液 中央液泡大小 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
逐渐脱离细胞壁
基本不变
逐渐变大颜色变浅
逐渐恢复
原来的位置
基本不变
高浓度溶液
0.3g/ml蔗糖溶液
低浓度溶液
清水
结果
探究植物细胞的吸水和失水
分析结果，得出结论
结论
①原生质层相当于半透膜。
②植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
外界溶液 中央液泡大小 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
逐渐脱离细胞壁
基本不变
逐渐变大颜色变浅
逐渐恢复
原来的位置
基本不变
结果
探究植物细胞的吸水和失水
原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定浓度，能与胞外溶液建立浓度差，所以，植物细胞相当于一个渗透系统。
因此，植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的。
（3）植物细胞的吸水和失水
质壁分离
质壁分离复原
质壁分离中的质是指原生质层，壁是指细胞壁。
①活的成熟的植物细胞，即具有细胞壁、原生质层和成熟大液泡；
②细胞外浓度＞细胞液浓度。
（4）质壁分离发生的条件
内因
细胞壁是全透的，原生质层相当于一层半透膜；
原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
外因
细胞外浓度＞细胞液浓度。
（5）质壁分离发生的原因
液泡（细胞液）
0.3g/mL的蔗糖溶液
（或外界溶液）
细胞壁
液泡（细胞液）
细胞壁
1、被动运输
2、自由扩散
3、协助扩散
4、转运蛋白
5、影响被动运输的因素
二、自由扩散和协助扩散
1、被动运输
像水分子这样，物质以扩散的方式进出细胞，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被称为被动运输。
概念
类型
自由扩散和协助扩散。
2、自由扩散
概念
物质通过简单扩散作用进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。
特点
从高浓度到低浓度（顺浓度梯度）
不需要转运蛋白的协助
不消耗能量
实例
①气体分子，如O2、CO2、N2等
②水等小分子
③脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇，苯、尿素 、固醇等
3、协助扩散
概念
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，称为协助扩散。
特点
从高浓度到低浓度（顺浓度梯度）；
需要转运蛋白的协助；
不需要能量
实例
水通过水通道蛋白进入细胞（水进出细胞的主要方式）
葡萄糖进入红细胞
部分离子通过离子通道的运输，例如，神经传导过程中，Na+内流，K+外流
4、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跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。
分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。转运蛋白都具有专一性，体现选择透过性。
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。（主动运输和协助扩散）
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离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。 （协助扩散）
被动运输模式图
高尔基体
4、影响被动运输的因素
①膜内外物质的浓度梯度。
②膜上的转运蛋白数量对协助扩散的速率有直接影响。
转运蛋白
运输速率
自由扩散
浓度差
运输速率
自由扩散
（转运蛋白数量或浓度差限制）
浓度差/转运蛋白
运输速率
P
协助扩散
帮范儿
再会