4.1 被动运输课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

本品为二氢吡啶类钙通道阻滞剂，抑制血管平滑肌和心肌细胞的跨膜钙离子内流，但以血管作用为主。本品引起冠状动脉、肾小动脉等全身血管的舒张，产生降压作用。许多药物都是针对细胞膜上物质运输通道研发的，你知道这是为什么吗？ 你值得拥有！ 联系生活 第四章 物质的输入和输出 第1节 被动运输 一、渗透作用的原理和条件 滴入清水中的墨滴，不仅会由于重力而从上往下扩散，还会从左右往四周扩散，经过一段时间，整个杯子中的水都将变成黑色。这是为什么？ 扩散作用： 物质分子由相对浓度高的区域向相对浓度低的区域转移的现象。 水分子的扩散可以说是从溶液浓度高的地方向溶液浓度低的地方转移吗？ 水进出细胞的原理 一、渗透作用的原理和条件 水分子的扩散可以说是从溶液浓度高的地方向溶液浓度低的地方转移吗？ 溶液浓度高的地方 溶液浓度低的地方 水往“高” 处流 水的相对含量高 水的相对含量低 “高”为溶液物质的量浓度高 问题探讨 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，会出现如右图所示现象。玻璃纸（又叫赛璐纷）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。 讨论 1.漏斗管内的液面为什么会升高？若漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 2.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 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？ 一段时间后 一、渗透作用的原理和条件 2.方向：水多→水少（低浓度→高浓度） 1.概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从低浓度溶液一侧向高浓度一侧扩散的现象 一段时间后 一、渗透作用的原理和条件 一段时间后 【思考】 漏斗管内的液面升高直接原因是什么？ 提示：单位时间内，从烧杯扩散到漏斗中的水分子数 ＞ 从漏斗中扩散到烧杯的水分子数。 一、渗透作用的原理和条件 【思考】液面升高时，水分子的扩散速度为什么会不一样（液面升高的间接原因）？ 1.半透膜两侧溶液的渗透压不同。 渗透压是指溶液中溶质微粒对水分子的吸引力。相同体积下，溶液中溶质颗粒越多，渗透压越大。 2.半透膜只允许水分子通过。 漏斗内水柱不断升高，水柱产生的压力也会加快水分子运出漏斗；随着水分子更多的进入漏斗，漏斗内外浓度差不断变小，水分子进入漏斗的速度也会不断变慢，最终，进出漏斗的水分子速度相等时，水柱将不再上升。达到平衡状态。 一、渗透作用的原理和条件 【思考】若漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 一、渗透作用的原理和条件 一段时间后 【思考】如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 提示：不会出现。因为纱布孔隙很大，可溶于水的物质如水分子和蔗糖分子都能够自由通过，现象相当于将蔗糖直接溶解与烧杯中。 一、渗透作用的原理和条件 一段时间后 【思考】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？ 提示：由于半透膜两侧溶液浓度相等,所以半透膜两侧水分子扩散速度相同，漏斗管中的液面将保持不变。 【任务】尝试总结发生渗透作用的基本条件。 一、渗透作用的原理和条件 3.发生渗透作用的条件——渗透装置 【思考】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？ a.半透膜 b.半透膜两侧具有浓度差 二、水进出细胞的原理 水进出哺乳动物红细胞的原理 外界溶液浓度 = 细胞的浓度 细胞形态不变 外界溶液浓度 ＞ 细胞的浓度 细胞吸水膨胀 外界溶液浓度 ＜ 细胞的浓度 细胞失水皱缩 二、水进出细胞的原理 水进出哺乳动物红细胞的原理 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？ 2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？ 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？ 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？ 【任务】与同学相互讨论解决以下问题，说说自己的看法。 水进出其他动物细胞的原理与进出红细胞的原理是一样的，都是通过渗透作用 植物细胞的吸水和失水 【思考】植物细胞的结构与动物细胞有什么明显的区别？水分子进出植物细胞的原理与动物细胞的是否相同吗？ 细胞壁 （全透性、支持、保护、伸缩性小） 二、水进出细胞的原理 细胞质 原生质层 ▲成熟植物细胞模式简图 植物细胞的吸水和失水 二、水进出细胞的原理 细胞壁 伸缩性较小，主要作用是支持和保护细胞。细胞壁是全透性的，即水分子和水溶性的物质都可以自由地通过细胞壁。 细胞膜 液泡膜 由于成熟植物细胞中央大液泡的存在，所以细胞内的液体环境主要是液泡中的液体，称之为细胞液。水分进出植物细胞，主要也指通过原生质层进出液泡。 细胞液 生活现象：①萎蔫的菜叶泡水一段时间后变得硬挺； ②白菜剁碎做馅，加入盐后一段时间会渗出水； ③农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 提出问题：水分子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？ 探究植物细胞的吸水和失水 说明植物也像动物细胞一样，会发生吸水或失水现象，吸水或失水同样与外界浓度有关 做出假设：水分子进出植物细胞是通过渗透作用。原生质层 相当于一层半透膜。 下面哪些植物可能比较适合用来做这个实验？具体哪个部位最好呢？ 洋葱 山药 土豆 马齿苋 探究植物细胞的吸水和失水 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 绿色植物叶肉细胞 探究植物细胞的吸水和失水 探究植物细胞的吸水和失水 质壁分离 质壁分离复原 外界溶液 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小 0.3 g/ml 蔗糖溶液 清水 变小 颜色变深 逐渐与细胞壁分离 基本不变 逐渐恢复原来大小，颜色变淡 逐渐与细胞壁接近，恢复原来的位置 基本不变 结论：1.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；P65 2.植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的 探究植物细胞的吸水和失水 ☆质壁分离的外因：外界溶液浓度 ＞ 细胞液浓度； 内因：原生质层的伸缩性 ＞ 细胞壁。 思考： 1.整个实验几次低倍镜观察？有使用到高倍镜吗？ 2.本实验需要设置空白对照吗？ 3.本实验的观察指标是什么？ 4.质壁分离中的“质”和“壁”分别指什么？ 探究植物细胞的吸水和失水 1.以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是（ ） A.在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小 B.滴加溶质质量分数为30%的蔗糖溶液比溶质质量分数为10%的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短 C.发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞仍然保持活性 D.用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离 【小试牛刀】 当肺泡内O2的浓度大于肺泡细胞内部O2的浓度时，O2便通过扩散作用进入肺泡细胞内部；同样的，细胞内由于呼吸作用使CO2浓度升高时， CO2便通过扩散作用排出细胞，进入肺泡腔中，随呼气排出。 【思考】像O2和CO2等气体是通过什么方式进出细胞的？ 联系生活 二. 自由扩散和协助扩散 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反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称之为被动运输。 被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。 通道蛋白 载体蛋白 自由扩散 通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫做自由扩散，也叫简单扩散。 相对含量低 相对含量高 实例： O2、CO2等气体、水分子(少数)、脂质、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。 特点： 顺浓度梯度（高浓度→低浓度）； 不需要载体； 不消耗能量 。 影响因素：膜内外浓度差 二. 自由扩散和协助扩散 协助扩散 通道蛋白 载体蛋白 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，也叫易化扩散。 二. 自由扩散和协助扩散 通道蛋白 载体蛋白 特点： 顺浓度梯度（高→低）； 需要转运蛋白； 不消耗能量。 影响因素： 膜内外浓度差; 膜上转运蛋白的数量 协助扩散 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，也叫易化扩散。 二. 自由扩散和协助扩散 实例： ①葡萄糖进入红细胞； ②水借助水通道蛋白进入细胞 通道蛋白 载体蛋白 协助扩散 二. 自由扩散和协助扩散 【说一说】据图分析，这两种转运蛋白的区别是什么？ 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顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。 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。 通道蛋白： 只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小电荷相适宜的分子或离子通过。分子可离子通过通道蛋白时，不需要与通道结合。 ▲钾离子通道模式图 ▲某种载体蛋白模式图 水子进行细胞的方式为自由扩散和协助扩散（主要方式） 特别提醒 水通道蛋白 相对含量低 相对含量高 模型构建 尝试用坐标图（构建数学模型）表示自由扩散和协助扩散速率随膜内外浓度差变化的影响？ 运输速率 浓度差 自由扩散 协助扩散 【小试牛刀】 A.肺泡上皮细胞吸收氧气—①④ B.人的成熟红细胞吸收葡萄糖—②③ C.甘油进出细胞--①③ D.肌肉细胞吸收水--②④ 2.如图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是（ ） 3.水分子以简单渗透方式通过细胞膜,但扩散速度非常缓慢,科学研究证明水分子跨越细胞膜的快速运输是通过细胞膜上的一种水通道蛋白实现的，下列说法错误的是（ ） A.水分子可以以协助扩散的方式进入细胞 B.水通道蛋白可以使双缩脲试剂变蓝，原因是其具有氨基 C.哺乳动物肾小管、集合管细胞应分布较多的水通道蛋白 D.水通道蛋白可以使水分子通过，但其他分子或离子则不能通过 【小试牛刀】 $$