4.1被动运输课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第1节 被动运输 第4章 细胞的物质输入与输出 1 探究动物细胞死亡的背后真相！ 水进出细胞的原理 问题探讨（课本P62） 蔗糖分子 水分子 一段时间后 问题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？ 问题2.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 问题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？ 3 水进出细胞的原理 问题探讨（课本P62） 问题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？ 渗透现象示意图 ①水分子运动方向如何？ 总体方向： 水分子的移动是双向的！ 清水 半透膜 蔗糖 水分子多 水分子少 多 少 ②液面高度不发生变化时，水分子会运动吗？ 达到渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子的移动达到动态平衡，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。 清水 半透膜 蔗糖 渗透平衡！ 4 水进出细胞的原理 问题探讨（课本P62） 问题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？ 由于单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量多于渗出的水分子数量，故液面上升。 渗透现象示意图 多 少 不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的重力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，当漏斗内渗透压 = 液柱的压力，最终达到平衡，液面将不再上升。 当存在液面高度差时，即使达到渗透平衡，半透膜两侧的溶液浓度也一定不相等。液面高的一侧溶液浓度大于液面低的一侧。 5 水进出细胞的原理 问题探讨（课本P62） 问题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。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。 渗透作用条件一 ：具有半透膜 问题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？ 不会。半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。 渗透作用条件二 ：（膜两侧）存在浓度差 半透膜：具有一定孔径，可以让小分子物质通过（如水分子），而大分子物质不能通过的一类多孔性薄膜，如玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等。 物质能否通过只与孔径大小有关。 6 低浓度溶液 渗透作用 ①渗透作用的概念： ②半透膜的两侧的溶液具有浓度差。 ③渗透作用发生条件： ①半透膜：玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等 ②渗透方向： 水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜， 从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散 高浓度溶液 水分子多 水分子少 水进出细胞的原理 物质的量浓度 选择透过性膜：是细胞膜等生物膜，具有生物活性。可以看做是一种功能完善的半透膜。 半透膜 选择透过性膜 7 生物细胞也能发生渗透作用吗？ 生物细胞结构也具备以下两个条件吗？ 1、具有半透膜。 2、半透膜两侧具有浓度差。 水进出细胞的原理 8 细胞失水皱缩 保持原正常形态 高浓度溶液 生理盐水 蒸馏水 外界溶液浓度 低于 细胞质浓度 外界溶液浓度 等于 细胞质浓度 外界溶液浓度 大于 细胞质浓度 细胞吸水涨破 动物细胞是一个渗透系统 细胞膜相当于半透膜 水分子进出动物细胞 9 　1、将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出 　2、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 水又是如何进出植物细胞的呢？ 水分子进出植物细胞 细胞壁（全透性） 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞液 （具有一定的浓度） 原生 质层 若是叶肉细胞在清水中吸水，一段时间后细胞体积增大，最终会像动物细胞一样涨破吗？ 不会，原因是植物细胞的细胞壁伸缩性较小，具有支持和保护作用。 问题探究 10 探究植物细胞的吸水和失水 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 记录结果 分析结果得出结论 原生质层是否相当于一层半透膜？ 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？ 原生质层相当于一层半透膜，水分进出植物细胞是通过渗透作用。 实验思路：将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液和清水中，用显微镜观察液泡大小、原生质层位置的变化。 预期结果：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 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 。 失水 吸水 水分子进出植物细胞 11 ②原生质层比细胞壁的伸缩性大 实验原理 细胞壁（全透性） 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞液 （具有一定的浓度） 原生质层 S1溶液 S2溶液 半透膜 ①成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 细胞液与外界环境具有一定的浓度差，能渗透吸水和失水 内因： 外因： 探究植物细胞的吸水和失水 水分子进出植物细胞 12 ②原生质层比细胞壁的伸缩性大 实验原理 ①成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 细胞液与外界环境具有一定的浓度差，能渗透吸水和失水 内因 外因 探究植物细胞的吸水和失水 水分子进出植物细胞 洋葱鳞片叶外表皮细胞 材料用具 ① 0.3g/mL的蔗糖溶液 ② 吸水纸 ③ 清水 引流法 洋葱鳞片叶外表皮细胞有大液泡 液泡中有紫色色素，便于观察 13 1.实验材料选取的注意事项有哪些？ 水分子进出植物细胞 问题探究 必须选活的、成熟的、有大液泡且有颜色的植物细胞，以便于在显微镜下观察。如洋葱鳞片叶外表皮细胞、黑藻细胞（可通过观察叶绿体分布状况来判断）。 2.可选用洋葱鳞片叶内表皮细胞吗？细菌呢？ 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。（如果在外界溶液中添加植物细胞不吸收的色素分子，则可以观察到明显现象） 细菌和真菌细胞也有细胞壁和原生质体，在高渗溶液中也会发生渗透作用失水进而发生质壁分离，同理，由于细胞失水较慢，质壁分离缓慢难以用显微镜观察到。 在高浓度溶液中发生质壁分离 14 实验步骤 盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片 1 2 3 4 滴清水 撕取洋葱鳞片叶外表皮 低倍镜观察 撕取洋葱鳞片叶时要不带叶肉且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡，撕取后要放入载玻片上的清水中 探究植物细胞的吸水和失水 水分子进出植物细胞 15 5 6 低倍镜观察 在盖玻片的一侧滴0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引 7 8 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引 低倍镜观察 中央液泡逐渐变大，颜色变浅,原生质层逐渐恢复到贴近细胞壁；细胞大小基本不变。 探究植物细胞的吸水和失水 实验步骤 中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不变 水分子进出植物细胞 16 实验结果 自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照 第一次对照 滴加蔗糖溶液 滴加清水 第二次对照 质壁分离 质壁分离复原 探究植物细胞的吸水和失水 水分子进出植物细胞 17 实验结果 探究植物细胞的吸水和失水 结论： 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 质壁分离 质壁分离复原 (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。 当外界溶液浓度 > 细胞液浓度 当外界溶液浓度 < 细胞液浓度 水分子进出植物细胞 18 水分子进出植物细胞 4.如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液，实验结果如何？ 问题探究 会发生质壁分离，但浓度过高会引起植物过度失水而死，将不能再发生质壁分离复原现象。 5.将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的甘油\乙二醇溶液\尿素溶液\KNO3溶液，实验结果会有什么不同？？ 细胞会主动或被动地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。 3.细胞质壁分离与复原过程中， 细胞失水量变化趋势？ 19 1.判断成熟植物细胞的死活 2.测定细胞液浓度范围 待测成熟植物细胞 一定浓度的蔗糖溶液 镜检 发生质壁分离 不发生质壁分离 活细胞 死细胞 待测成熟植物细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 镜检 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间 质壁分离和复原实验的拓展应用 20 3.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) 溶质可以透过半透膜 (如KNO3溶液) 质壁分离和复原实验的拓展应用 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.比较未知浓度溶液的浓度大小 同一植物的 相同成熟细胞 未知浓度 的溶液 镜检 发生质壁分离所需时间越短，未知溶液的浓度越大，反之则未知溶液的浓度越小 能发生质壁分离自动复原的溶液： KNO3 、葡萄糖、尿素、 乙二醇、 NaCl 物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输包括自由扩散和协助扩散。 自由扩散 指物质通过简单的扩散进出细胞的方式，又称简单扩散。 特点： 实例： 影响因素： 从高浓度到低浓度（顺浓度梯度） 不需要载体蛋白的协助 不需能量 水、氧气、二氧化碳、苯、甘油、脂肪酸、尿素、固醇、乙醇。 细胞内外浓度差 被动运输 协助扩散 指物质在转运蛋白的协助下进出细胞的方式，又称易化扩散。 特点： 实例： 影响因素： 从高浓度到低浓度（顺浓度梯度） 需要转运蛋白的协助 不需能量 葡萄糖进入红细胞、Na+进入神经细胞等 细胞内外浓度差 转运蛋白的种类和数量 通道蛋白 载体蛋白 需与被运输的物质结合，会发生自身构象的改变 不需要与通道蛋白结合 被动运输 研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。 7.请分析影响自由扩散和协助扩散的因素分别有哪些？ ① ② 运输速率 膜两侧的浓度差 运输速率 膜两侧的浓度差 P P点后受载体蛋白数量制约 扩散速率 (V) O2浓度/氧分压 ③ 被动运输 影响自由 扩散的因素 温度 膜两侧的浓度差 影响协助扩散的因素 温度 膜两侧的浓度差 转运蛋白的数量 S1溶液 S2溶液 半透膜 S1溶液 S2溶液 半透膜 渗透装置的变式分析 25 1、半透膜只允许水分子通过 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 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 26 1、半透膜只允许水分子通过 加蔗糖酶 液面 （等高） 10% 蔗糖溶液 10% 葡萄糖 溶液 半透膜 ④ 蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液较多，则左侧液面升高，最终高于右侧 液面 （等高） 10% 蔗糖溶液 10% 葡萄糖 溶液 半透膜 ③ 若液面稳定后，将右侧液面高出部分吸走，会如何变化？ 右侧液面继续升高并达到新的平衡 渗透装置的变式分析 27 2、溶质能通过半透膜的渗透装置 S1和S2是两种不同的溶质 且只有水和S1能透过半透膜 S1的物质的量浓度大于S2的物质的量浓度 S1的物质的量浓度小于S2的物质的量浓度 S1溶液 S2溶液 半透膜 ② ① S1液面升高 S1液面始终低于S2液面 S1中的溶质透过半透膜进入S2 S2液面升高，最终高于S1 渗透装置的变式分析 28 渗透装置的变式分析 2、溶质能通过半透膜的渗透装置 S1和S2是同种溶质，且能透过半透膜， S1溶液浓度大于S2溶液浓度 由于半透膜两侧存在浓度差，由S2 → S1的水分子数多于S1 → S2的。导致S1 液面上升。 随后S1中的溶质透过半透膜进入S2，半透膜两侧的浓度差逐渐减小， S1 和S2的溶液浓度相等。 S1溶液 S2溶液 半透膜 ② ① S1 下降，最终S1 和S2溶液液面持平 29 被动运输 自由扩散 协助扩散 磷脂双分子层 载体蛋白 转运蛋白 通道蛋白 水通道蛋白 水分子进出细胞 属于 包括 穿过 借助 包括 如 课堂小结 $$