4.1被动运输课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第1节 被动运输 第4章 细胞的物质输入和输出 细胞在什么情况下吸水或失水？ 植物细胞的质壁分离与复原现象说明什么？ ◎本节聚焦 两种被动运输的方式有什么异同？ 思考：将一滴红墨水滴入一杯清水中，清水很快变成了红色。这是为什么？ 这是溶质分子在水中扩散的结果 扩散：指分子从高浓度区域向低浓度区域运动的现象 什么是渗透作用？ 与扩散有什么区别呢？ 1.渗透现象图示（P62问题探讨） 蔗糖分子 水分子 玻璃纸 (半透膜) 半透膜：一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的多孔性薄膜的总称 一、渗透作用 记 讨论： ①漏斗管内液面为什么会升高？ 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，导致漏斗中的水量增加，液面上升。 30%蔗糖溶液 清水 ③如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？ 不会，因为纱布不是半透膜，孔隙很大，水分子和蔗糖分子都能通过。 ④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。 30%蔗糖溶液 玻璃纸 纱布 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。 具有半透膜 膜两侧溶液具有浓度差 2.渗透发生的条件 记 漏斗管内的液面之所以会上升，是烧杯中的溶剂——水分子通过半透膜向漏斗内扩散的结果。 水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散，称为渗透作用。 半透膜 含水量高 含水量低 低浓度溶液 高浓度溶液 4.渗透的方向 水分子是顺相对含量梯度渗透的 渗透压低 渗透压高 3.渗透作用的概念 渗透作用特指水分子或其它溶剂分子的扩散，而且是通过半透膜的扩散，且由低浓度向高浓度，是扩散的特例。 此处的浓度是指物质的量浓度 （是单位体积中溶质微粒的多少） 渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力 （大小取决于单位体积中溶质微粒的数目） 记 核心归纳： 1.半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，液面变化是由水分子双向运动差异所导致的。 2.当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，只是进出达到平衡。 3.在达到渗透平衡后，只要存在液面差，内外溶液的浓度就不相等，液面高的一侧浓度高。 思考：水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？ 记 二、水进出细胞的原理 1.动物细胞的吸水和失水 （与外界溶液往往存在着浓度差） （相当于一层半透膜） 细胞膜 细胞核 细胞质 动物细胞的结构模式图 记 外界溶液浓度<细胞质浓度 外界溶液浓度>细胞质浓度 外界溶液浓度=细胞质浓度 吸水膨胀 低渗溶液（清水） 失水皱缩 高渗溶液 （20%的蔗糖溶液） 形态不变 等渗溶液 (0.9%NaCL溶液） 将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的溶液中，一段时间后，将会发生以下的变化： 红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于教材P62“问题探讨”所示装置中的什么物质？ 红细胞的细胞膜是不是相当于是“问题探讨”探讨中所说的半透膜? 当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 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。 是的 思考.讨论 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。 4.红细胞吸水和失水取决于什么条件？ 5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水？ 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。 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。 外界溶液浓度<细胞质的浓度→ 外界溶液浓度>细胞质的浓度→ 外界溶液浓度=细胞质的浓度→ 半透膜—细胞膜 浓度差—细胞质与外界溶液间存在浓度差 1.原理 归纳：动物细胞的吸水和失水 细胞吸水膨胀甚至涨破 细胞失水皱缩 水分子进出平衡，细胞形态不变 其他动物细胞的吸水和失水原理与红细胞是一样的 1.食物较咸时，口腔和唇粘膜有什么感觉？为什么？ 干燥难受的感觉，外界浓度高，口腔和唇粘膜细胞失水。 2.将食物用食盐腌制为什么可以达到防止食物腐烂变质的目的？ 在高浓度的溶液中，细菌等微生物会因为失水过多而死亡。 与生活的联系 联系生活 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。 植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？ 成熟植物细胞模式图 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞壁（全透性、伸缩性小） 原生质层是否相当于一层半透膜？ 细胞液与外界溶液之间存在浓度差 原生质层 （伸缩性大） 细胞液 是否满足发生 渗透作用的条件 具有半透膜 膜两侧溶液具有浓度差 成熟植物细胞有大液泡，占整个细胞很大比例，因此植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。 2.植物细胞的吸水和失水 记 实验：探究植物细胞的吸水和失水 1.提出问题： 原生质层是否相当于一层半透膜？ 2.作出假设： 原生质层相当于一层半透膜 3.设计实验： 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 。所以可以通过液泡体积的大小变化反映水分进出细胞的情况。 失水 缩小 吸水 增大 ②如何使细胞外溶液的浓度升高或降低？ 提供蔗糖溶液使细胞外溶液浓度升高，提供清水使细胞外溶液浓度降低。 ③如何看到细胞，需要借助到什么材料和用具？ 利用显微镜观察临时装片 （思路） 4.进行实验： ①选取新鲜洋葱鳞片叶，用刀片在外表皮上划一方框，用镊子撕下表皮。在洁净的载玻片上滴一滴清水，将撕下的表皮放在水滴中展平，盖上盖玻片，制成临时装片。 ②用低倍显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小，以及原生质层的位置。 ③从盖玻片一侧滴入质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮就浸润在蔗糖溶液中。 ④用低倍显微镜观察，看细胞的中央液泡是否逐渐变小，原生质层在什么位置，细胞大小是否变化。 ⑤在盖玻片一侧滴入清水 ，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮又浸润在清水中。 ⑥用低倍显微镜观察，看中央液泡是否逐渐变大，原生质层的位置有没有变化，细胞的大小有没有变化。 ①该实验过程共观察了3次，制作临时装片后观察，滴加蔗糖溶液后观察，再次滴加清水后观察。将结果记录在下表中： 第一次观察 滴加蔗糖溶液后观察 再次滴加清水溶液后观察 实验结果分析： 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 变小 变大 恢复原来位置 脱离细胞壁 基本不变 基本不变 质壁分离 质壁分离的复原 注：质壁分离后在原生质层和细胞壁之间充斥的液体为外界溶液。（如蔗糖溶液） 记 ②实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？ 观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的细胞状态形成对照。 ③紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后，该细胞的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？ 颜色逐渐变深。吸水能力逐渐增强。 ④有位同学错取了质量浓度为3g/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。 5.得出结论 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 6.交流讨论 记 归纳：植物细胞的吸水和失水 原理 半透膜—原生质层（伸缩性比细胞壁大） 浓度差—细胞液与外界溶液之间存在浓度差 细胞失水，发生质壁分离 细胞吸水，发生质壁分离的复原 外界溶液浓度>细胞液浓度→ 外界溶液浓度<细胞液浓度→ 外界溶液浓度=细胞液浓度→ 细胞吸水失水平衡，维持正常形态 植物细胞有细胞壁，韧性强、形变小，一般不会涨破 ①死细胞、动物细胞、原核细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象。 ②具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。 ③在高浓度溶液中，细胞可发生质壁分离现象，但细胞会因过度失水而死亡，不会再复原。 ④在一定浓度的，溶质能穿膜的溶液中，细胞先发生质壁分离，后自动复原，如甘油、葡萄糖、尿素、乙醇、KNO3溶液等。 细胞能否发生质壁分离及复原的判断： 记 拓展应用： 1.判断成熟植物细胞的死活 有生物活性 待测成熟植物细胞+一定浓度蔗糖溶液→镜检 发生质壁分离→ 不发生质壁分离→ 无生物活性 2.测定细胞液浓度范围 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蔗糖溶液的浓度之间 记 1.将洋葱表皮浸泡在7%的尿素溶液中，表皮细胞发生质壁分离，随后又自动发生质壁分离复原。出现这种现象的原因可能是（ ） A.细胞液浓度下降 B.尿素分子进入细胞 C.细胞壁受到破坏 D.细胞膜受到破坏 B 当堂检测 2.a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度> b细胞液浓度> c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（ ） a c b a c b a c b a c b a c b D C A B C 3.田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。其原因是（ ） A.根细胞从土壤中吸收的养分过多 B.根细胞不能从土壤中吸水 C.根系不能将水向上运输 D.根系被肥料分解释放的热能烧毁 B 4.下图是洋葱表皮细胞： （1）该细胞所处的生理状态叫做 __________，它是指________和 _______的分离。 （2）原生质层包括〔 〕和〔 〕 以及它们之间的〔 〕。 （3）〔1〕是__________， 它是由________和________组成 的。植物细胞质壁分离的发生是 由于外界溶液的浓度比细胞液的 浓度______，原生质层的_______ 性比细胞壁大。 （4）若将此细胞放入清水中，其液泡体 积______，细胞颜色_______，发生 ____ 现象。 质壁分离 原生质层 细胞膜 细胞壁 液泡膜 细胞质 细胞壁 纤维素 果胶 高 大 伸缩性 浅 质壁分离复原 像水分子这样，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，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输。 被动运输 自由扩散 协助扩散 三、被动运输 1.自由扩散 气体：O2、CO2等 细胞膜两侧的浓度差 高浓度→低浓度 概念： 顺浓度梯度、不需要转运蛋白、不消耗能量 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫做自由扩散。 方向： 特点： 实例 脂溶性小分子物质：甘油、乙醇、苯等 影响因素： （简单扩散） 此处的浓度指被研究对象的浓度，如O2浓度 记 2.协助扩散 概念： 方向： 特点： 实例： 影响因素： 借助细胞膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式叫做协助扩散。 （易化扩散） 高浓度→低浓度 顺浓度梯度、需要转运蛋白、不消耗能量 离子、葡萄糖、氨基酸、水分子等 水分子少量自由扩散，更多借助水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞 ①细胞膜两侧的浓度差 ②转运蛋白的种类和数量 记 受转运蛋白数量的限制 (1)定义：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顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。 (2)类型：分为 和 两种类型。 载体蛋白 通道蛋白 3.转运蛋白 名称 载体蛋白 通道蛋白 图示     转运对象 与自身 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、大小和电荷相适宜的分子或离子 特点 每次转运时都会发生自身_____的改变 转运分子不需要与通道蛋白_____ 结合 构象 结合 即自身构象不改变 记 课堂小结 作 业 完成课时评价作业（十三） Lavf58.28.100 $$