4.1被动运输课件(共41张PPT2个视频) 高一上学期生物 人教版 必修1

(共41张PPT)
4.1 被动运输
细胞是一个开放的系统，系统的边界---细胞膜不仅将细胞内外分隔开，也控制着物质进出细胞。细胞如何控制物质进出呢？
渗透经典实验
半透膜：可以让小分子物质自由通过（如H2O），而大分子物质不能通过的一类薄膜。
半透膜
1、漏斗管内的液面为什么会升高？
扩散：分子从相对含量高一侧向相对含量低一侧运动的现象
渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散
讨论：
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
注意：在半透膜上水分子是双向运动的
水的流动是单向还是双向？
单位体积蔗糖溶液中水的含量 。
单位体积清水中水的含量 。
溶液浓度低
溶液浓度高
含水量高
含水量低
水的运输方向
半透膜
水（溶剂）
蔗糖（溶质）
①从溶质的角度分析：
低浓度溶液→高浓度溶液
②从水分子自身的角度分析：
高含量一侧→低含量一侧
2.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，管中的水柱产生的静水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。
4.如果用用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管的液面还会升高吗？
不会；纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。
发生渗透作用的条件一 ：半透膜
3.渗透装置中，当漏斗内的溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度是否相同？为什么？
不相同。由于漏斗管内液面升高形成的静水压会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故漏斗内溶液浓度 烧杯中清水的浓度。
液面高的一侧浓度？
讨论5.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？
液面不会升高，膜两侧浓度相同，水分子进出平衡。
发生渗透作用的条件二：膜两侧的溶液具有浓度差
浓度差越大，液面高度差越？
1.某科研小组设计如图所示的渗透装置，其中蔗糖不能透过半透膜，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，液面不动(渗透平衡)时液面差为Δh。下列说法正确的是
A.渗透平衡后S1和S2浓度的大小关系为S1＝S2
B.渗透平衡后无水分子通过半透膜
C.漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快
D.向漏斗内加适量清水Δh将变小
√
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？细胞膜是否相当于一层半透膜呢？
外界溶液浓度
小于
细胞质浓度
外界溶液浓度
大于
细胞质浓度
外界溶液浓度
等于
细胞质浓度
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
细胞形态不变
0.09%NaCl溶液
9%NaCl溶液
0.9%NaCl溶液
二、水进出动物细胞的原理
思考：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。
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？
小组讨论，问题探究：
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.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
是。
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。
半透膜是物理性薄膜，物质能否通过取决于__________；选择透过性膜是_________的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于_________，还与_________有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。
微粒大小
具有活性
微粒大小
细胞需求
总结归纳：
外界溶液
细胞膜
半透膜
蔗糖溶液
细胞质基质
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.水进出动物细胞的原理——渗透作用
成熟的植物细胞模式图
细胞壁
细胞膜
细胞液
两层膜之间的细胞质
液泡膜
原生质层
1、_______________________________组成原生质层
2、细胞内的液体环境主要指的是__________________
3、水分子进出细胞主要指的是水分子通过__________进出______
液泡里面的细胞液
原生质层
液泡
全透性、伸缩性小
选择透过性、伸缩性大
细胞膜和液泡膜以及
两层膜之间的细胞质
纤维素和果胶组成
三、水进出植物细胞的原理
主要成分：
细胞液与外界溶液之间存在浓度差
哪里相当于半透膜？
1.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 ，液泡体积就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 。
所以可以通过 反映水分进出细胞的情况。
水分进出细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是否相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜，水分通过渗透作用进出植物细胞
提出问题
作出假设
实验设计思路
进行实验
记录结果
分析结果
得出结论
表达和交流
失水皱缩
缩小
吸水膨胀
增大
探究植物细胞的吸水和失水
探究·实践
液泡体积的大小变化
0.3g/ml的蔗糖溶液
清水
2.选择的材料：
提出问题
作出假设
实验设计思路
进行实验，
记录结果
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
探究·实践
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
具有___________，细胞液呈_____，便于观察。
中央大液泡
紫色
盖上盖玻片
制成临时装片
滴清水
撕取洋葱鳞片叶外表皮
制片
观察（第一次）
第一次处理
观察（第二次）
一侧滴加
蔗糖溶液
另一侧用吸水纸吸引
浸润在蔗糖溶液中
重复几次
低倍镜观察
第二次处理
观察（第三次）
一侧滴加清水
另一侧用吸水纸吸引
浸润在清水中
重复几次
低倍镜观察
实验过程
思考：吸水纸的作用？观察几次？用什么显微镜观察？
三次低倍镜观察 液泡大小 液泡颜色 原生质层的位置 细胞大小
原始状态
滴蔗糖溶液后
滴清水后
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
原生质层与细胞壁分离
基本不变
基本不变
变深
变浅
大、充盈
紫色
原生质层紧贴细胞壁
正常大小
质壁分离
质壁分离复原
第一次
第二次
第三次
质壁分离：原生质层和细胞壁分离
判断：质壁分离首先发生在细胞的角隅处（）
不同部位观察到的质壁分离程度可能不同（）
细胞大小基本不变的原因？
水分进出细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是否相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜，水分通过渗透作用进出植物细胞
提出问题
作出假设
实验设计思路
进行实验
记录结果
分析结果
得出结论
表达和交流
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
浓度差
外界溶液
相当于一层半透膜并且具有选择透过性
水分能进出原生质层，蔗糖能否进入？
思考1植物细胞发生质壁分离的原因：
外因：
内因：
细胞液的浓度小于外界溶液的浓度
原生质层相当于一层半透膜
原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性
第一次滴加清水观察
滴加蔗糖溶液后观察
再次滴加清水溶液后观察
质壁分离复原
质壁分离
实验中共涉及三次低倍显微镜观察
思考2：该实验有几次对照？属于什么对照？
思考3：下列材料中能用于本次实验的是__________。
A.大蒜根尖分生区细胞
B.人的口腔上皮细胞
C.洋葱鳞片叶外表皮细胞
D.洋葱鳞片叶内表皮细胞
E.菠菜或黑藻叶肉细胞
CDE
活的成熟的植物细胞，要有中央大液泡和细胞壁，液泡最好有颜色
无大液泡
如果细胞无色，可在外界溶液中加染料，便于观察
有大液泡,液泡有紫色色素，便于观察
判断：叶绿体的存在会干扰实验现象
叶绿体的存在使原生质层呈现绿色，通过观察原生质层的变化判断质壁分离的状态
因为细胞壁具有全透性
4.加入蔗糖溶液后，发生质壁分离的细胞，细胞壁和原生质层之间的溶液是什么？判断依据是什么？
蔗糖溶液（外界溶液）
5、正在发生质壁分离的细胞，其细胞的吸水能力会越来越？
判断：右图细胞正在发生质壁分离
无法判断
6.有位同学错取了质量浓度为3 g/mL的蔗糖溶液，发现细胞发生了质壁分离，给临时装片滴加清水并引流后几乎没有观察到质壁分离复原现象，分析原因可能是什么？
蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原。
7.将洋葱表皮细胞浸入浓度为一定浓度的KNO3溶液中，细胞发生质壁分离。但过一段时间，自动发生质壁分离复原，表皮细胞又恢复到原来状态。请分析原因？
由于细胞可选择性地吸收K＋和NO3－，导致细胞液浓度大于外界溶液的浓度，细胞开始吸水，从而发生质壁分离自动复原。
注意：只要细胞能吸收该溶质，都能发生质壁分离自动复原，如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等
液泡体积相对值
以上曲线分别代表加入0.3g/mL蔗糖溶液，KNO3溶液后液泡的体积，请判断分别是哪条曲线
3.质壁分离及复原现象的拓展应用
(1)判断细胞的活性
①台盼蓝染色鉴定法
②质壁分离现象观察法：
思考：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浓度的蔗糖溶液，并写出实验思路。
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。
(2)测定细胞液浓度的范围
0.1g/mL
0.15g/mL
0.2g/mL
0.25g/mL
0.3g/mL
分析：将三个生理状况基本相似（细胞液浓度相同）的植物细胞，分别放置在A、B、C的三种蔗糖溶液中。一段时间后发现变化如下，请分析A、B、C三种蔗糖溶液浓度的大小：
C＞A＞B
若此时立刻将A、B、C三个细胞放置在清水中，请问哪个的吸水能力更强？
C
吸水能力与细胞液的浓度有关
细胞吸水和吸水能力的关系
质壁分离过程中，细胞 ，
但吸水能力逐渐变 .
质壁分离复原的过程中，细胞 .
但吸水能力逐渐变 .
强
弱
吸水
失水
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞
同一浓度蔗糖溶液
镜检
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
（4）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
成熟植物细胞
不同种类溶液
镜检
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）
分析：
（5）当细胞处于质壁分离状态时，细胞内外浓度比较：
（1）正在发生质壁分离，
（2）正在发生质壁分离复原，
（3）处于动态平衡，
b＞a
a＞b
a＝b
三、被动运输
(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
思考：
从物理的角度解释一下，被动运输中物质的扩散运动是完全不需要能量吗？
消耗分子势能
（2）分类：
自由扩散、
协助扩散
资料1：科研人员对同种物质在人工膜（只含有磷脂双分子层）和生物膜中的通透性做了比较，结果如下图。
1.请猜测气体和甘油是如何进出细胞的？
它们可以通过磷脂双分子层运动产生的空隙，简单扩散进出细胞。
2.（P66旁栏思考）甘油、乙醇等分子为什么能以简单的扩散作用进出细胞？
脂溶性物质与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层进出细胞。
(1)概念：
细胞外
细胞内
物质通过简单的扩散作用进出细胞。
(2)特点：
①顺浓度梯度运输
②不需要转运蛋白协助
③不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
(3)实例：
气体、水、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子
1.自由扩散
(4)影响因素：
1.自由扩散
浓度差
浓度差越大，自由扩散速度越快
浓度差
扩散速度
温度
转运蛋白
扩散速度
能量
扩散速度
资料1：科研人员对同种物质在人工膜（只含有磷脂双分子层）和生物膜中的通透性做了比较，结果如下图。
后来的研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜。
细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。
由此推断：
水通道蛋白
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。
(1)概念：
(2)特点：
①顺浓度梯度运输
②需要转运蛋白协助
③不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
2.协助扩散
(3)实例：
①葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
②钠钾离子通过离子通道蛋白运输
③水分子通过水通道蛋白运输
载体蛋白 通道蛋白
转运特点
构象 是否改变
是否与 被转运分子结合
是否有特异性
实例
与自身“结合部位相适应”的分子或离子
与自身“通道的直径和形状相适配、通道的大小和电荷相适宜”的分子或离子。
改变
/
结合
不结合
具有特异性
具有特异性
葡萄糖进入红细胞
水分子通过水通道蛋白、K+通过钾离子通道蛋白进出细胞
膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度（转运蛋白的活性）
(4)影响因素：
浓度差
扩散速度
P
P点后运输速率受____________制约
转运蛋白数量
O2（能量）
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
壁
肾脏近曲小管上皮细胞
A
B
思考：
1.Na＋通过载体蛋白A从肾小管管壁进入肾脏近曲小管上皮细胞是什么运输方式？
协助扩散
2.Na＋通过载体蛋白B从肾脏近曲小管上皮细胞出去肾小管管壁是什么运输方式？
逆浓度
消耗能量
ATP是细胞代谢产生的直接能源物质
需要载体蛋白
主动运输