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4章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 1 联系生活 清水泡过的青菜 很硬挺 盐腌制过的黄瓜 皱皱巴巴，还出水 吃比较咸或甜的食物，口腔和唇的黏膜会觉得比较干。 1 水进出细胞的原理 3 水进出细胞的原理 1.漏斗内的液面为什么会升高？ 2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 3.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 4.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果又会怎样？ 5.尝试概括渗透作用的发生需要具备怎样的条件？ 蔗糖溶液 玻璃纸（半透膜） 清水 半透膜 蔗糖分子 水分子 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 渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。 1.漏斗内的液面为什么会升高？ 扩散：是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。 渗透：是一种特殊的扩散。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。 渗透作用中水的运输方向 含水量高 半透膜 水（溶剂） 溶液浓度低 渗透压低 含水量低 溶液浓度高 渗透压高 水分子顺相对含量的梯度跨膜运动 溶液中溶质微粒对水的吸引力 总体方向： 水分子多 水分子少 蔗糖溶液 初始液面 清水 最终液面 2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 当漏斗内液面升到一定高度时，漏斗内的液面会对半透膜产生一定强度的静水压，当水柱静水压与半透膜两侧渗透压使水分子渗透达到平衡，液面将不再上升。 A B C 发生渗透作用的条件是什么？ ①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液具有浓度差 30%蔗糖溶液 玻璃纸 30%蔗糖溶液 30%蔗糖溶液 纱布 清水 30%蔗糖溶液 玻璃纸 清水 3.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 4.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果又会怎样？ 5.尝试概括渗透作用的发生需要具备怎样的条件？ 做出假设：水分子通过细胞膜进出哺乳动物红细胞原理是渗透作用。 实验原理：渗透作用（水分子通过半透膜的扩散） 实验材料： 哺乳动物红细胞 哺乳动物红细胞 1.1 水进出动物细胞原理 11 探究·实践 哺乳动物红细胞 渗透条件1：细胞膜相当于半透膜，是选择透过性膜。 选择透过性膜：指具有活性的生物膜。对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜。 选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜。 渗透条件2：红细胞内部血红蛋白相当于蔗糖分子，细胞质浓度为 0.9% 探究·实践 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 实验方法步骤 0.09%NaCl溶液 （低渗溶液） 9%NaCl溶液 （高渗溶液） 0.9%NaCl溶液 （等渗溶液） 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩 细胞形态不变 实验结论：水进出动物细胞原理是通过渗透作用 探究·实践 14 1.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？ 提示：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。 2.红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 提示：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。 做出假设：水分子进出植物细胞原理是渗透作用。 实验原理：渗透作用（水分子通过半透膜的扩散） 实验材料： 植物细胞 成熟的植物细胞模式图 液泡膜 细胞膜 细胞壁 细胞质 （细胞液） 1.2 水进出植物细胞原理 16 探究·实践 渗透条件1：原生质层相当于半透膜，是选择透过性膜。 渗透条件2：液泡内的细胞液含有糖类、色素和蛋白质等相当于蔗糖分子，形成一定浓度的溶液。 成熟的植物细胞模式图 液泡膜 细胞膜 细胞质 原生质层 探究·实践 实验设计思路及预期结果 外界溶液浓度小于细胞液浓度 外界溶液浓度大于细胞液浓度 细胞吸水，中央液泡体积变大，细胞坚挺 细胞失水，中央液泡体积变小，质壁分离 质壁分离：细胞失水过程中，由于原生质层伸缩性比细胞壁大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开的现象。 探究·实践 材料用具 实验材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮 实验仪器：刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜等。 实验试剂：质量浓度为0.3 g/mL蔗糖溶液、清水 探究植物细胞吸水和失水 19 探究·实践 实验方法步骤 制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片 低倍显微镜观察 紫色的中央大液泡 原生质层紧贴细胞壁 0.3 g/mL 蔗糖 吸水纸吸引（重复几次） 20 探究·实践 实验方法步骤 清水 吸水纸吸引（重复几次） 低倍显微镜观察 中央液泡逐渐变小，紫色逐渐加深 原生质层与细胞壁逐渐分离 质壁分离 低倍显微镜观察 中央液泡逐渐变大，紫色逐渐变浅 原生质层与细胞壁逐渐紧贴 质壁分离复原 21 探究·实践 实验结论：水进出植物细胞原理是通过渗透作用 原生质层相当于半透膜 注意事项： 实验材料的选择 (1)所选材料应选择带有颜色的细胞 (2)观察的是同一区域细胞，因为实验遵循自身前后对照 使用的是低倍镜观察 探究·实践 实验拓展 如果滴加的是一定浓度的KNO3溶液(KNO3可被细胞吸收），发生质壁分离后，没有滴加清水，自动出现质壁分离复原现象。 原因是：外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞会主动吸收K+、NO3- ，细胞液浓度逐渐增大，细胞开始吸水，发生质壁分离复原现象。 较高浓度的葡萄糖溶液，KNO3溶液，尿素溶液，甘油溶液也会出现质壁分离复原现象。 探究·实践 （1）对农作物合理灌溉，既满足作物对水分的需要，同时也降低土壤溶液浓度，促进对水分的吸收。 （2）盐碱地中植物因缺水不容易存活；一次施肥过多，会造成烧苗。 （3）糖渍、盐渍食品不变质的原因。----食品外面形成很高浓度的溶液，使微生物失水过多而死亡，不能在上面生存。 与生活中的联系 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 2 自由扩散和协助扩散 27 细胞外 细胞内 水分子 细胞膜 物质通过简单的______________进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。 1.自由扩散（简单扩散）： 扩散作用 （1）运输方向： 高浓度 低浓度（顺浓度梯度） 不需要载体，不需要能量 （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： （4）影响因素： 浓度差 扩散速度 浓度差 1.自由扩散（简单扩散）： 细胞外 细胞内 细胞膜 借助膜上的____________进出细胞的物质扩散方式叫做协助扩散，也叫易化扩散。 2.协助扩散（易化扩散）： 转运蛋白 （1）运输方向： 高浓度 低浓度（顺浓度梯度） （3）实例： 红细胞吸收葡萄糖 （2）特点： 需膜上转运蛋白的协助，不需要能量 （4）影响因素： 浓度差和转运蛋白数量 P点后速率受转运蛋白数量限制 2.协助扩散（易化扩散） 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 1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？运输动力是什么？ 不需要。因为两者都是顺物质浓度梯度。浓度差。 共同点：都是顺物质浓度梯度，不需要细胞消耗能量。 不同点：前者不需要蛋白质的协助， 后者必须有蛋白质的协助。 2、自由扩散和协助扩散有什么异同？ 2.2 协助扩散 资料1：水分子比较小，在活细胞中含量最多，人们曾经认为它们以自由穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。 对比人工合成脂双层和生物膜对这些物质的通透性发现，人工合成膜对水分子的通透性却小于与生物膜对水分子的通透性，由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。 水分子以自由扩散还是协助扩散方式进出细胞呢？ 34 资料2: 1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出新的膜蛋白，疏水性跨膜蛋白，命名为“AQP1”。他将含有AQP1蛋白和不含有此蛋白的细胞进行了对比实验，放在同一水溶液中，发现有AQP1蛋白的细胞体积变大。后来经过实验获得了该蛋白的氨基酸序列结构，证实了水通道蛋白的存在。 2.2 协助扩散 含AQP1蛋白 不含AQP1蛋白 35 资料3: 为了进一步验证，科研人员将AQP1导入脂质体中进行重组脂质体实验，结果发现，重组脂质体对水的转运活性比普通脂质体高出了10倍。 目前，人们已经从细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。 2.2 协助扩散 36 水分子 水通道蛋白 2.2 协助扩散 水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。 37 3 课堂小结 38 3. 课堂小结 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 【检测】 （1） 达到渗透平衡时，半透膜两侧的水分子进行的是双向运动。(　　) （2） 动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破。(　　) （3） 植物细胞壁是全透性的，其作用是保护和支持细胞。(　　) （4） 原生质层由细胞壁、细胞膜、液泡膜及所有细胞质组成。(　　) （5） “质壁分离”指的是细胞质与细胞壁的分离。(　　) √ √ × × 判断题： × 随堂练习 $$