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4章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 学习目标： 1.结合渗透装置，掌握渗透作用的条件； 2.结合图示，理解动物细胞吸水和失水的原理； 3.通过探究“植物细胞的吸水和失水”实验理解原理； 1.扩散现象 分子从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧运动的现象。 经典渗透装置 半透膜：具有一定孔径，让某些小分子物质（如水分子）透过，而大分子物质不能通过（如蔗糖溶液）的多孔性薄膜。 1、漏斗管内的液面为什么会升高？ 1、漏斗管内的液面为什么会升高？ 多 少 2、如果漏斗管无限长，液面会无限升高吗？ 1.不会，当管内液体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子向外扩散的速度。 2.当半透膜两侧的水分子进出达到动态平衡时,液面将不再升高 水扩散速度（单位时间透过半透膜的水分子 数）：由烧杯到漏斗＞由漏斗到烧杯 水的相对含量（单位体积中的水分子数）： 烧杯＞漏斗 不会。蔗糖分子和水分子都可以透过纱布 单位时间通过半透膜进出水分子量相同，故漏斗管液面不变 3、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 条件一 ：半透膜 条件二：浓度差 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？ 发生渗透作用的条件？ （一）渗透作用P62 概念: 一、水进出细胞的原理 水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散 条件： 蔗糖溶液 清水 半透膜 含水量高 含水量低 溶液浓度低 溶液浓度高 渗透压低 渗透压高 半透膜 两侧的溶液具有浓度差 方向： 相对含量低的一侧 水的相对含量高的一侧 高浓度得水 低浓度失水 C为半透膜，一段时间后液面变化？ C为半透膜，一段时间后液面变化？ 半透膜允许水和单糖通过，不允许二糖通过 类比推理 如果把漏斗换成一个动物细胞，细胞会吸水吗？原理一样吗？ 二、 细胞的吸水和失水 动物细胞 (1)当外界溶液浓度＜细胞质浓度时，细胞 。 (2)当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞 。 (3)当 时，水分进出平衡，细胞维持正常形态。 正常形态 清水 10%盐水 0.9%生理盐水 吸水膨胀 失水皱缩 外界溶液浓度=细胞质浓度 结果说明：动物细胞发生了渗透作用。 临床上输液为什么要用0.9%生理盐水？ 防止血细胞失水或吸水，细胞形态改变影响细胞的功能。 细胞膜 细胞液 细胞质 液泡膜 细胞壁(全透性) 伸缩性比较小 原生质层 半透膜 液泡 成熟的植物细胞模式图 水进出植物细胞,主要是指水经过原生质层进出液泡。 提出问题 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 表达与交流 水分子是通过渗透作用进出植物细胞吗？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。 实施实验 设计实验 分析结果 表达与交流 提出问题 作出假设 设计实验 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。 作出假设 实施实验 分析结果 表达与交流 提出问题 外表皮细胞 实施实验 材料用具： 紫色洋葱鳞片叶、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水、刀片、镊子、显微镜等。 作出假设 设计实验 分析结果 表达与交流 提出问题 作出假设 设计实验 分析结果 表达与交流 提出问题 实施实验 实验步骤： 2.取材 3.平展 4.盖盖玻片 6.滴0.3g/mL蔗糖溶液观察现象 1.滴清水 ① 制 片 5.显微观察 ② 低倍镜观 察 7.滴清水再观察现象 高中阶段唯一一个全程使用低倍镜观察的实验 分析结果 正常状态 高浓度状态 低浓度状态 图像 液泡大小 变化 原生质层 位置 正常大小 逐渐变小 逐渐变大，恢复原来大小 原生质层紧贴细胞壁 原生质层逐渐脱离细胞壁 原生质层逐渐贴近细胞壁 作出假设 实施实验 设计实验 表达与交流 提出问题 表达与交流 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 提出问题 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 得出结论： 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 【注意事项】 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 ♦质壁分离产生的条件： ♦质壁分离产生的原因： （1）具有原生质层（半透膜） 和细胞壁 （2）活细胞 （3）大液泡（成熟植物细胞才有大液泡） 内因： 外因： 外界溶液浓度>细胞液浓度（细胞失水） 原生质层伸缩性>细胞壁伸缩性 1.质壁分离的细胞中“质”和“壁”分别指什么？ 质指原生质层，壁指细胞壁 2.所有质壁分离的细胞都可以复原吗？ 严重失水或失水时间过长会导致细胞死亡，无法质壁分离复原。 思考： 原生质层和细胞壁之间充满蔗糖溶液 3.右图是植物细胞置于蔗糖溶液中的图像，原生质层和细胞壁之间是纯水吗？ a 4.将植物细胞浸泡在浓度大于细胞液的KNO3溶液中，一段时间后细胞会发生什么样的变化？ 细胞先失水，发生质壁分离；一段时间后，随着KNO3进入细胞，细胞液浓度上升，细胞开始吸水，发生质壁分离自动复原现象。 葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇、脂肪酸、甘油等可以被细胞吸收，使植物细胞质壁分离自动复原。 像水分子这样，物质以扩散的方式进出细胞，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被称为被动运输。被动运输分为 和 两类 自由扩散 协助扩散 ：物质通过简单的扩散作用进出细胞，也叫简单扩散 运输方向： 顺浓度梯度（高→低） 特点： 不需要转运蛋白的协助； 不需能量 影响因素: 细胞内外浓度差、温度 1.被动运输 自由扩散 水分子 低浓度 氧气、二氧化碳、氮气、苯 甘油、乙醇 氨基酸、葡萄糖、核苷酸 氢离子、钠离子、钾离子、钙离子、氯离子、镁离子 碳酸氢根 合成的脂双层 左图所示为人工的无蛋白的脂双层对不同分子的通透性。 1.什么样的分子能够通过脂双层？ 推测红细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。 ①气体分子 ②脂溶性小分子 1.被动运输-协助扩散：物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式叫做协助扩散，也叫易化扩散。 运输方向： 顺浓度梯度（高→低） 特点： 需膜上转运蛋白的协助； 不需能量 实例：红细胞吸收葡萄糖 影响因素: 细胞内外浓度差、转运蛋白的数量 P点后速率受载体蛋白数量限制 葡萄糖 低浓度 转运蛋白 自由扩散 协助扩散 共同点 顺浓度梯度；不消耗能量 不同点 协助扩散需要转运蛋白协助，自由扩散不需要 甲 乙 丙 2.转运蛋白的种类及作用机理 转运蛋白 载体蛋白：所转运的物质与载体蛋白结合， 转运时发生自身构象改变 通道蛋白：所转运物质与通道蛋白不结合， 构象不改变 具有特异性 现象： 水分子跨膜运输速率大于自由扩散速率 研究结果： 水分子通过自由扩散和水通道蛋白进出细胞，其中以水通道蛋白介导为主 问题与假设： 水分子除自由扩散外，还存在其它运输方式 水通道蛋白 研究表明：水分子更多是借助水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞 H2O H2O H2O H2O 练一练 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 2．将一张洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中,制成装片,放在显微镜下观察,有3种状态的细胞,如图1－3,你认为这3个细胞在未发生上述情况之前,其细胞液的浓度依次是( ) A．A﹥B>C B．A<B<C C．B>A>C D．B<A<C 3.下列一定属于自由扩散的是(　　) A．动物肺泡细胞释放CO2 B．血液中葡萄糖进入红细胞 C．K＋通过离子通道进行的运输 D．水分子通过水通道蛋白进入细胞 4．研究表明，水分子可以较快通过水通道蛋白出入细胞且不需要消耗能量，而甘油分子难以通过水通道蛋白。下列相关叙述错误的是(　　) A．水通道蛋白对物质具有选择性 B．一种物质可能有多种跨膜运输方式 C．水通道蛋白作用时所需的能量主要来自线粒体 D．水通道蛋白结构改变后功能也可能发生改变 A C 5.如图表示物质出入细胞的方式，下列有关叙述正确的是(　　) A．图中①③代表自由扩散 B．①与②③的区别是②③需要转运蛋白的协助，故②③物质运输速率只与转运蛋白数量有关 C．通道蛋白对物质的大小、形状、电荷等没有选择性 D．载体蛋白与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质，离子或分子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合 D 15.如图是某同学用洋葱紫色鳞片的外表皮做“探究植物细胞的吸水与失水”实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是（ ） A．图中①②⑥组成了细胞的原生质层 B．图中细胞处于质壁分离状态，此时⑥处的浓度一定大于⑦处的浓度 C．图中①是细胞壁，⑥中充满了外界溶液 D．图中⑦是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅 11.某同学利用如图所示的渗透装置来比较蔗糖溶液甲、乙的浓度大小。刚开始时漏斗内外液面等高，一段时间后漏斗内液面上升的高度为h。当液面不再上升时两者浓度大小为( ) A．甲＝乙 B．甲>乙 C．甲<乙 D．甲≥乙 Lavf57.62.100 UTC 2022-12-09 15:20:06 Lavf58.29.100 $$