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

第四章 细胞的物质输入和输出 第一节 被动运输 在清水中滴一滴红墨水，不需要搅拌，一段时间后，整瓶水都会变红。这是什么原因？ 这是因为墨水分子在水中不断运动的结果，这种现象称为扩散。 扩散：物质（包括气体、固体、液体）从高浓度处向低浓度处运动，直 到均匀分布的现象。 水分子通过半透膜的扩散的过程。 渗透作用： 问题探讨 一段时间后 蔗糖分子 水分子 （玻璃纸是一种半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子则不能） 问题一：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 无限升高吗？为什么？ 一、 渗透作用 问题二：如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 问题三：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？ 问题一：漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面无限升高吗？为什么？ 水分子通过半透膜扩散，蔗糖分子不行 单位时间内：由清水 → 蔗糖溶液的水分子数 蔗糖溶液→ 清水的水分子数。 > 漏斗中水量增加, 液面上升 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。——渗透平衡 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。 问1：液面停止升高时，水运动方向如何？ 清水 半透膜 蔗糖溶液 水分子进出漏斗的速率相等，达到平衡。 问2 ： 液面停止升高时漏斗内溶液浓度 漏斗外溶液浓度 > 注意！！！ 纱布的间隙很大，蔗糖分子可以通过 漏斗管内液面不会升高。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。 问题二：如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 渗透作用条件一 ：半透膜 问题三：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？ 水分子通过半透膜扩散，蔗糖分子不行 单位时间内：由清水 → 蔗糖溶液的水分子数 蔗糖溶液→ 清水的水分子数。 = 单位时间进出半透膜水分子量相同， 故漏斗管液面不变。 渗透作用条件二 ：浓度差 渗透作用 1.渗透作用: 2.渗透作用发生条件: ①具有半透膜（玻璃纸、肠系膜、蛋壳膜、鱼鳔） ②半透膜两侧溶液存在浓度差 3.渗透作用结果： 4.渗透作用中水的运输方向： 水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散。 水分子可以通过半透膜进行双向扩散,直到水分子进出速率达到动态平衡。 水往高处流 水分子多 水分子少 半透膜 水（溶剂） 蔗糖（溶质） 溶液浓度低 溶液浓度高 渗透压低 渗透压高 小结： 液面 （等高） 10%蔗糖溶液 10% 葡萄糖 溶液 半透膜 ②同质量分数 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同物质的量浓度 液面不变 假设溶质不能通过半透膜 拓展提升 图示渗透作用装置，装置溶液A、B、a、b浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，图2、图4分别表示一段时间后，图1、图3液面上升的高度h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA>MB，Ma=Mb>MA，则达到平衡后（ ）  D A．h1＞h2 Ma＞Mb B．h1＞h2 Ma＜Mb C．h1＜h2 Ma＜Mb D．h1＜h2 Ma＞Mb 课堂检测 半透膜两侧浓度差越大，△H越大 11 合作探究 二、水进出细胞的原理 一个动物细胞能否构成一个渗透系统？ 半透膜 外界溶液 蔗糖溶液 浓度差 细胞膜 细胞质 外界溶液 浓度差 是 例1：水进出哺乳动物红细胞的原理 低渗溶液 高渗 溶液 等渗 溶液 外 界 溶 液 浓 度 细 胞 质 的 浓 度 小于 大于 等于 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩 保持原状 例2：水进出成熟植物细胞的原理 细胞壁 (全透性、伸缩性小) 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞液 水进出细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。 原生质层 (选择透过性、伸缩性大) 提出问题 做出假设 设计实验 实施实验 分析结果 得出结论 表达交流 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是一层半透膜吗？ 水分进出植物细胞是渗透作用，原生质层相当于一层半透膜 蔗糖溶液中细胞的液泡变小，细胞皱缩；清水中细胞的液泡变大，细胞膨胀。 预期结果： 将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。 实 验 探究植物细胞的吸水和失水 0.3g/mL 蔗糖溶液 清水中 试剂 中央液泡变化 现象 细胞大小 0.3g/mL蔗糖溶液 清水 逐渐变小，颜色变深 质壁分离 基本不变 基本不变 质壁分离复原 逐渐恢复原来小，颜色变浅 分析结果，得出结论： 当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞 ； 当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞 。 失水 吸水 0.3g/ml蔗糖溶液 0.3g/ml蔗糖溶液 清水 清水 正常细胞 刚发生质壁分离 明显发生质壁分离 思考讨论： 1.当发生质壁分离时，液泡体积、细胞液的浓度和液泡的颜色如何变化？ 2.当发生质壁分离时，在细胞壁和原生质层之间充满的是什么溶液？ 充满了什么溶液？ 3.质壁分离的“质”和“壁”分别指的是什么？ 4.植物细胞能发生质壁分离的内因和外因是什么？ 5.质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度和吸水能力的变化趋势？ 1.当发生质壁分离时，液泡体积、细胞液的浓度和液泡的颜色如何变化？ 2.当发生质壁分离时，在细胞壁和原生质层之间充满的是什么溶液？ 3.质壁分离的“质”和“壁”分别指的是什么？ 4.植物细胞能发生质壁分离的内因和外因是什么？ 5.质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度和吸水能力的变化趋势？ 答 液泡的体积变小、细胞液的浓度增大、液泡的颜色变深。 浓度降低了的外界溶液 （浓度降低了的蔗糖溶液） 质指原生质层，壁指细胞壁 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度 内因：原生质层相当于半透膜，原生质层比细胞壁的伸缩性大。 质壁分离——细胞液浓度变大，吸水能力增强 复原——细胞液浓度变小，吸水能力减弱 思维转换 1.如果蔗糖溶液的浓度为0.8g/ml时，则实验的可能现象是什么？ 2.当外界溶液为1 mol/L KNO3溶液时（比细胞液浓度大），可能的实验现象是什么？ 3.当外界溶液为1 mol/L 醋酸溶液时，可能的实验现象是什么？ 质壁分离现象明显，但置于清水中不能发生质壁分离复原现象。因为细胞失水过多死亡。 先发生质壁分离，然后自动发生质壁分离复原。 类似溶液有：尿素溶液、乙二醇溶液、甘油溶液等 不能发生质壁分离，因为醋酸溶液能杀死细胞 1.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 （ ） C a c b a c b a c b a c b A B C D 课堂检测 2.将人的红细胞置于不同浓度的食盐溶液中浸泡，结果如图所示，依照红细胞外形的变化判断食盐溶液的浓度，下列正确的是( ) A．甲>乙>丙>丁 B．丁>甲>乙>丙 C．丙>丁>甲>乙 D．丙>乙>丁>甲 D 3.如图甲为“探究植物细胞的吸水和失水”实验中某一时刻的洋葱鳞片叶外表皮细胞图像，图乙是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请回答下列问题。 (1)图甲中构成原生质层的是 （填序号），作为系统边界的是 （填序号），此时细胞的外界溶液为 （填“质量浓度为0．3g/mL的蔗糖溶液”或“清水”或“无法判断”）。 课堂检测 (2)若图甲外界溶液为0．3g/mL蔗糖溶液，某同学将其换成浓度略大于细胞液浓度的KNO3溶液中，用显微镜持续观察，图甲细胞表现出的现象是 。 2、4、5 2 无法判断 先出现质壁分离，后出现质壁分离的复原 (3)某兴趣小组用一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别处理相同生理状况的某种植物的根部细胞，用显微镜观察不同浓度蔗糖溶液下根部细胞质壁分离的情况，实验结果如下表所示。据此分析回答下列问题： 具一定浓度梯度的蔗糖溶液（g/ml） a b c d e f g h 实验结果 - - - - - + ++ +++ 注：“-”表示未发生质壁分离，“+”表示有质壁分离。“+”越多表示分离程度越高①该种植物的根部细胞液浓度范围约为 g/ml。②满足该植物生长需求的土壤相对含水量应 （填“大于”“小于”“等于”）刚好使根部细胞发生质壁分离的蔗糖溶液的相对含水量。 e~f 大于 细胞液浓度介于: 未质壁分离与刚质壁分离 的浓度之间 自主学习 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_____________。 2方式：被动运输分为______________和_______________两类。 3.特点： 扩散方式 不需要 能量 被动运输 自由扩散 协助扩散 不需要消耗能量。 1.自由扩散（简单扩散） 定义：物质通过 进出细胞的方式，也叫简单扩散。 简单的扩散作用 运输方向： 实例： 特点： 影响自由扩散的因素： 浓度 浓度 转运蛋白， 能量 水分子；气体分子；甘油、乙醇、苯等脂溶性物质 浓度差 高 低 不需要 不需要 顺浓度梯度 浓度差 扩散速度 浓度差越大，自由扩散速度越快 2.协助扩散（易化扩散） 定义： 进出细胞的物质扩散方式。 借助膜上的转运蛋白 运输方向： 实例： 特点： 影响自由扩散的因素： 浓度 浓度 转运蛋白， 能量 ①葡萄糖进入红细胞②钠钾离子通道运输③水分子通过水通道蛋白进出细胞 膜两侧的浓度差、转运蛋白的数量 高 低 需要 不需要 顺浓度梯度 浓度差 扩散速度 P点后受转运蛋白数量影响 自由扩散 协助扩散 转运蛋白（载体蛋白） 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。（包括载体蛋白和通道蛋白） 载体蛋白 通道蛋白 自由扩散 协助扩散 协助扩散 被动运输的特点： 顺浓度梯度、 不需要能量。 思考：载体蛋白与通道蛋白之间的区分 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 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、通道的大小和电荷相适宜” 的分子或离子通过 改变 不改变 结合 不结合 具有特异性 具有特异性 葡萄糖进入红细胞 水分子进出细胞 少量水通过磷脂缝隙进细胞 　　“自由扩散” 大量水借助水通道蛋白进细胞 　　“协助扩散” 总结：水分子更多的是以　　　　　　方式进出细胞。 　　 协助扩散 ★水分子进出细胞的方式 水通道蛋白结构模式图 K+ 离子通道结构模式图 课堂检测 1.（不定项）图Ⅰ、图Ⅱ为细胞中由转运蛋白介导的物质跨膜运输的示意图。下列叙述正确的是（     ） ABD A．图Ⅰ中的载体蛋白每次转运时都会发生自身构象的改变 B．图Ⅰ中的载体蛋白只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 C．图Ⅱ中的通道蛋白每次运输时分子或离子均需要与通道蛋白结合 D．图Ⅱ中的通道蛋白只允许与自身通道的直径和形状相适配的物质通过 2.下图表示某生物膜结构，图中A、B、C、D、E、F表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式。请据图回答下列问题： (1)图示中细胞膜主要由[　] 和[　] 组成。(2)葡萄糖和甘油进入红细胞的方式依次是 、 。(3)人们设计出一种膜结构，这种膜结构能将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低污水中的有毒重金属离子对水的污染，这是模拟生物膜的 。(4)若上图为胃黏膜上皮细胞的细胞膜，人在饮酒时，酒精是通过 [　] 。 课堂检测 B 磷脂双分子层 A 蛋白质 协助扩散 自由扩散 选择透过性 b 自由扩散 $$