4.1 被动运输(课件共50张PPT)

(共50张PPT)
第1节
被动运输
SW生老师
清水泡过的青菜
很硬挺
盐腌制过的黄瓜
皱皱巴巴，能挤出水
水是如何进出细胞的？
渗透作用
问题探讨
墨水滴入清水中，清水很快变紫—溶质分子在水中扩散的结果
扩散：物质分子从高浓度向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。
（从相对含量多的地方向相对含量少的地方自由运动）
渗透：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。
半透膜：
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
(如：膀胱膜、玻璃纸、卵壳膜等)
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，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现所示现象。
动画演示
一、渗透作用
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
1.漏斗内的液面为什么会升高？
单位时间
进入漏斗的水分子数量
单位时间
从漏斗渗出的水分子数量
水分子可以自由透过，
蔗糖分子不能
单位体积内的水分子数：
烧杯
（清水）
漏斗
（蔗糖溶液）
易错提醒1：水分子的移动是双向的，
但最终表现出由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子较多。
2.若漏斗管足够长，液面会无限升高吗？
不会，上升的水柱产生压力会加快漏斗中水分子向外扩散的速度，最终水分子进出达到动态平衡，液面将不再上升。
此时仍然有水分子进出半透膜；
不相等，漏斗内溶液浓度仍然大于烧杯内溶液浓度。
3.当漏斗管内的液面不再升高时，还有水分子移动吗？半透膜两侧溶液的浓度大小一样吗？
易错提醒2：有液面高度差就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。
4.如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
5.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，纱布不是半透膜，蔗糖分子和水分子都能通过。
漏斗管中的液面保持不变。
因为膜两侧浓度相同，单位时间内膜两侧水分子进出平衡。
小结：渗透作用的发生需要具备哪些条件？
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
1.渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
②半透膜的两侧的溶液具有浓度差
①具有半透膜
2.条件：
3.渗透作用结果：
水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡
物质的量浓度（mol/L）
低浓度溶液
（水多）
高浓度溶液
（水少）
4.方向：
溶液浓度低
渗透压低
溶液浓度高
渗透压高
含水量高
含水量低
半透膜
水（溶剂）
渗透压：溶质微粒对水的吸引力
与浓度成正比
与相对分子质量成反比
液面
（等高）
10%
蔗糖溶液
10%
葡萄糖
溶液
半透膜
②
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，右侧液面升高后不变
液面
（等高）
2 mol/L
蔗糖溶液
2 mol/L
葡萄糖
溶液
半透膜
①
液面不变
渗透装置的变式分析
半透膜只允许水分子通过
渗透作用原理：
当溶液浓度A>B时，水分子通过半透膜
当溶液浓度A当溶液浓度A＝B时，
A溶液
B溶液
漏斗管内的液面不再上升:
是烧杯中的水分子进出半透膜达到动态平衡的结果。
由B流向A的多于由A流向B；
由A流向B的多于由B流向A；
水分子进出半透膜达到动态平衡。
如果将装置中的漏斗换成细胞还会不会吸水？
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？细胞会发生什么样的变化？
等渗溶液
高渗溶液
低渗溶液
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
细胞形态不变
细胞质的浓度
外界溶液的浓度
＞
外界溶液的浓度
细胞质的浓度
＞
外界溶液的浓度
细胞质的浓度
=
二、水进出动物细胞的原理
1. 红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？这些有机物相当于
“问题探讨”所示装置中的什么物质？
不能，相当于蔗糖分子
2. 红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
相当
3. 当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
不一定，浓度差很大时会涨破，浓度差较小时不会涨破。
4. 红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
5. 想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
细胞内外溶液浓度差。浓度差越大细胞吸水或失水越多。
防止血细胞失水或吸水，维持细胞正常形态。
外界溶液
蔗糖溶液
细胞质
相当于
细胞膜
半透膜
相当于
①红细胞与外界溶液组成了一个渗透系统。
②红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，水分通过渗透作用进出红细胞。
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。
盐腌制过的黄瓜,皱皱巴巴，还出水。
与生活的联系：
水分进出植物细胞也是通过渗透作用吗？
三、水进出植物细胞的原理
成熟植物的细胞结构
请说出植物细胞和动物细胞在结构上的主要区别
叶绿体
细胞壁
大液泡
液泡膜
细胞质
原生质层
细胞壁
（全透性、伸缩性小）
细胞膜
细胞核
成熟的植物细胞的结构
植物细胞内的液体环境主要指的是液泡内的细胞液。
水进出植物细胞主要指水通过原生质层进出液泡
细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
（伸缩性大）
→半透膜
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是一层半透膜吗？
水分进出植物细胞是渗透作用，原生质层相当于一层半透膜
蔗糖溶液中细胞的液泡变小，细胞皱缩；清水中细胞的液泡变大，细胞膨胀。
预期结果：
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。
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
材料用具：紫色洋葱鳞片叶、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、
清水、刀片、镊子、滴管、盖玻片、吸水纸、显微镜等。
外表皮细胞
选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，是因为其具有中央大液泡，且细胞液呈紫色，易观察液泡的大小变化。
制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片
低倍显微镜下观察
0.3g/ml的蔗糖溶液
吸水纸引流
重复几次
低倍显微镜下观察
滴放清水
吸水纸引流
低倍显微镜下观察
重复几次
【实验步骤】
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
正常状态 高浓度状态 低浓度状态
图像
液泡变化
原生质层位置
正常大小
逐渐变小，颜色变深
恢复原来大小，颜色变浅
原生质层 紧贴细胞壁
原生质层逐渐脱离细胞壁
原生质层逐渐 贴近细胞壁
细胞体积基本不变
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
结论：
(1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；
(2)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
细胞失水，原生质层与细胞壁分离开来
细胞吸水，与细胞壁分离的原生质层慢慢恢复原来的状态
当外界溶液浓度 > 细胞液浓度
当外界溶液浓度 < 细胞液浓度
质壁分离
质壁分离复原
①内因：原生质层伸缩性 细胞壁伸缩性
②外因：外界溶液浓度 细胞液浓度
2. 质壁分离产生原因：
1.“质壁分离”的“质”与“壁”分别指什么？
3. 现象
“质”指原生质层、“壁”指细胞壁
大于
大于
4. 注意事项：
活细胞
、有细胞壁
、有大液泡的成熟植物细胞
（根尖分生区细胞不发生）
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（可以加少量红墨水）
①材料选择：
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
盐酸、酒精、醋酸能杀死细胞，不适合
浓度过高会导致细胞失水过多而死亡
进一步探究
Q1:植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？
不会。（因为细胞壁具有保护和支持的作用）
Q2:实验中共涉及几次显微镜观察？其中第一次观察的目的是什么？
三次低倍镜观察；
观察细胞正常形态，与处理后形态对照。
Q3:本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法是什么？
自身前后对照。
你观察到了什么现象呢？细胞壁和原生质层之间的空隙充满的是什么？
第一次观察
a
滴加蔗糖溶液后观察
b
再次滴加清水溶液后观察
c
仅凭图b能否判断细胞正在发生质壁分离？
不能，也可能正在发生质壁分离的复原
质壁分离以及复原，稀释后的蔗糖溶液
四、被动运输
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_____________。
被动运输分为______________和_______________两类。
扩散方式
不需要
能量
被动运输
自由扩散
协助扩散
主要通过有氧呼吸产生
细胞外
细胞内
水分子
细胞膜
O2、CO2、水、N2
乙醇、甘油、苯
(也叫简单扩散)
1、自由扩散
（1）运输方向：
高浓度
低浓度（顺浓度梯度）
不需要转运蛋白协助，不需要消耗能量
（3）实例：
水，气体（O2 、CO2、N2）；
脂溶性物质（甘油、乙醇、苯等）；
脂质分子（胆固醇、性激素等）
（2）特点：
影响因素:
浓度差
温度
浓度差
运输速率
转运蛋白
运输速率
氧气/能量
运输速率
温度影响膜的流动性
浓度差越大，自由扩散速度越快
细胞外
细胞内
细胞膜
借助转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
(也叫易化扩散)
2、协助扩散
转运蛋白分为 蛋白和 蛋白两种。
载体蛋白只允许与自身结合部位 的分子或离子通过，每次转运时都会发生自身 的改变。
载体
相适应
构象
载体蛋白
通道
通道蛋白只容许与自身通道的直径和 相适配、大小和 相适宜的分子或离子通过。
分子或离子通过通道蛋白时， 与通道蛋白结合。
形状
电荷
不需要
通道蛋白只参与协助扩散，转运时构象不改变
通道蛋白
水通道蛋白
钾离子通道蛋白
载体蛋白 通道蛋白
转运特点
自身构象
是否与转运的分子结合
是否有特异性
实例
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
改变
不改变
不结合
结合
具有
具有
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
饱和性：细胞膜上的载体蛋白数量有限，在运输过程中当所有载体蛋白都已承担相应的运输任务时，运输的速率不再因其他条件而加快。
借助转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
（1）运输方向：
高浓度
低浓度
要转运蛋白协助，不需要能量
（3）实例：
红细胞吸收葡萄糖、
钠钾离子通道运输、
水通道蛋白运输等
（2）特点：
载体蛋白
通道蛋白
（顺浓度梯度）
影响因素:
浓度差
转运蛋白的数量
温度
氧气/能量
运输速率
P点前后的限制因素？
P
限制因素：浓度差
↓
限制因素：转运蛋白的数量
↓
转运蛋白
扩散速度
P
浓度差
运输速率
过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的
但从细胞膜的结构分析，由于__ __________________________，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。
磷脂双分子层内部具有疏水性
现在研究确认，水分子更多借助细胞膜上的水通道蛋白从低渗溶液向高渗溶液跨膜运输，这种水分子跨膜运输的方式是____________。
协助扩散
水通道蛋白模式图
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
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
课堂总结
课练练习
一、概念检测
1.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。
(1)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。( )
(2)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。( )
(3)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的。( )
√
×
×
2.基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是( )
A.成熟植物细胞的死活
B.原生质层比细胞壁的伸缩性大
C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水
D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞
D
3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测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.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原
C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D.甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
B
二、拓展应用
1.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。
可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液。将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。
2.温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗 请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。
假设：温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。
设计实验：可以借用本节问题探讨中的渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速率的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速率。实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验的准确性。