4.1被动运输第1课时课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

知识回顾 将细胞与外界分隔开; 控制物质进出细胞; 进行细胞间的信息交流； 那么,细胞膜是怎样控制物质进出细胞的呢?这是本章探讨的主要内容。 细胞膜被称为系统的边界。作为边界，细胞膜具有哪些作用? 第四章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输（第一课时） 干涩的感觉 有水分渗出 1、连续嗑带盐的瓜子时，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉呢？ 2、包水饺用白菜做馅时，放一些盐，过一会儿发现什么现象？ 情境导入 3 1.被动运输的原理和特点 2.探究植物细胞的吸水和失水 3.转运蛋白的种类和作用 本节目标 本节重点 本节重难点 本节难点 分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。 一段 时间 扩散作用 染料分子 水分子 什么是扩散作用？ 半透膜：一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的薄膜的总称 30%蔗糖溶液 清水 玻璃纸 （半透膜） 5 观察渗透现象，分析原因： 蔗糖分子 水分子 蔗糖溶液 清水 半透膜 一、渗透作用 根据教材“问题探讨”中的渗透现象示意图，回答下列问题： 玻璃纸（半透膜） 清水 半透膜 蔗糖分子 水分子 蔗糖溶液 (1)漏斗管内的液面为什么会升高? 由于单位体积的清水中水分子数 蔗糖溶液中的水分子数，因此单位时间内由清水进入 蔗糖溶液的水分子数 由 蔗糖溶液进入清水的水分子数。 多于 多于 渗透作用发生的条件 一、渗透作用 (2)漏斗管内的液面会不会一直升高？ 不会。 管内的水柱产生的压力会加快漏斗中的水分子向___________扩散的速度，最终膜两侧水分子扩散的速度达到_______，液面不再上升。 烧杯中 平衡 30%蔗糖溶液 清水 玻璃纸 一、渗透作用 渗透作用发生的条件 不相同。 30%蔗糖溶液 清水 玻璃纸 (3)渗透装置中，当漏斗内的溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度是否相同？为什么？ 不相同。 漏斗内溶液浓度仍然高，由于漏斗管内液面升高，形成的水柱产生的压力会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。 故半透膜两侧溶液浓度关系仍是漏斗内溶液浓度高于烧杯中清水的浓度。 一、渗透作用 渗透作用发生的条件 蔗糖溶液 鸡蛋膜 (半透膜) 蔗糖溶液 鸡蛋膜 (半透膜) 蔗糖溶液 气球膜 (不透膜) 蔗糖溶液 多层纱布(全透膜) 小 组 合 作 探 究 向烧杯内加清水至液面与漏斗内平齐 向烧杯内加等浓度蔗糖液至液面与漏斗内平齐 向长颈漏斗内加入蔗糖液 向烧杯内加清水至液面与漏斗内平齐 组号 第一组 第二组 第三组 第四组 实验操作 探究实验装置 实验现象 液面上升 液面不变 液面不变 蔗糖液漏出 一、渗透作用 10 一、渗透作用 半透膜 半透膜两侧具有浓度差 条件： 概念： 水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 含水量高 低浓度溶液 含水量低 高浓度溶液 渗透的方向： 水的相对含量高→相对含量低(水分子是顺相对含量梯度跨膜运输) 11 分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。 扩散： 图1 扩 散 图2 渗 透 半透膜 渗透作用特指水分子或其它溶剂分子的扩散，而且是通过半透膜的扩散 从扩散和渗透作用的示意图中，可以看出两种方式有什么异同吗？ 一、渗透作用 半透膜 选择透过性膜 概念 特点 材料 指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜 指水分子能自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的生物膜 透过的依据是分子或离子的大小，不具有选择性 膜上的蛋白质决定了一些分子可以通过，另一些分子不能通过，具有选择透过性 玻璃纸、动物膀胱、鱼鳔、花生种皮等 细胞膜、液泡膜和由其构成的原生质层等 半透膜和选择透过性膜 蔗糖分子 半透膜 水分子 13 二、水进出细胞的原理 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？ 细胞内液 细胞膜 蔗糖溶液 半透膜 清水 类比推理 14 二、水进出细胞的原理 1.动物细胞的吸水和失水 1.哺乳动物的成熟红细胞，没有细胞核及细胞器，避免细胞核及各种具膜的细胞器对细胞吸水、失水的影响； 2.哺乳动物的红细胞具有运输氧气的功能，其内部有大量的血红蛋白。 为什么以哺乳动物的成熟红细胞为实验材料？ 15 水进出哺乳动物红细胞的示意图 思考讨论 结合图示分析P63思考讨论的问题: 外界溶液浓度<细胞质浓度 细胞吸水膨胀 外界溶液浓度=细胞质浓度 细胞形态不变 细胞失水皱缩 外界溶液浓度>细胞质浓度 清水 生理盐水 蔗糖溶液 16 1.正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能过细胞膜外吗？ 2.根据现象判断红细胞的细胞膜相当与什么膜？ 3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨破吗？ 4.红细胞吸水或失水的多少取决与什么？ 红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜。 红细胞的细胞膜相当于一层半透膜。 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。 红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或失水较多。 讨论 17 二、水进出细胞的原理 1.动物细胞的吸水和失水 1 细胞膜是选择透过性膜，相当于半透膜 红细胞中富含大分子的血红蛋白等有机物，不能透过细胞膜，当将其置于低浓度溶液中时，膜两侧存在浓度差。 半透膜 浓度差 基于红细胞的结构特点及图示结果，你认为水进出红细胞的方式是什么？请说明原因。 渗透作用 18 联系生活 对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。 盐腌制过的黄瓜,皱皱巴巴，还出水。 植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？ 成熟植物细胞模式图 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞壁(全透性),伸缩性比较小 细胞液与外界溶液之间存在浓度差 是否满足发生 渗透作用的条件 原生质层 细胞液 半透膜 两侧的溶液具有浓度差。 (1)成熟植物细胞的结构 植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。 水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。 相当于半透膜？ 二、水进出细胞的原理 2.植物细胞的吸水和失水 成熟植物细胞一般只具有一个中央大液泡，其体积能够占据到细胞体积的90%以上，所以细胞质及其中的各种细胞器，就被挤成一薄层，挤到了细胞的边边角角，所以细胞内的液体主要指的是？液泡中的细胞液。我们把细胞膜、细胞质、液泡膜统称为原生质层（动画）。实际上，植物与外界环境进行水分交换，指的是水分通过原生质层在细胞液与外界环境之间的交换。 20 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。 盐腌制过的黄瓜,皱皱巴巴，还出水。 探究植物的吸水和失水 探究实验 21 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吗？ 原生质层相当于半透膜：水分通过渗透作用进出植物细胞! 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞壁(全透性),伸缩性比较小 原生质层 细胞液 22 观察现象 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 如果假设是正确的 提出问题 作出假设 当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 。所以可以通过液泡的大小变化反映水分进出细胞。 失水 缩小 吸水 增大 提供蔗糖溶液使细胞外溶液浓度升高， 提供清水使细胞外溶液浓度降低。 利用显微镜观察临时装片。 如何使细胞外溶液的浓度升高或降低？ 如何看到细胞，需要借助于什么材料和器具？ 探究植物的吸水和失水 探究实验 23 观察现象 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 对实验结果作出预测：细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？ 提出问题 作出假设 由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过； 加入蔗糖溶液后，细胞液浓度小于外界溶液的浓度，单位时间内由细胞渗出的水分子数多于进入细胞的水分子数。因此在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离； 加入清水后，细胞液浓度大于外界溶液的浓度，单位时间内进入细胞的水分子数多于由细胞渗出的水分子数。因此在清水中植物细胞的中央液泡会变大，发生质壁分离复原。 探究植物的吸水和失水 探究实验 24 制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片 低倍显微镜下观察 ①表皮细胞中有个紫色的中央大液泡 ②原生质层紧贴细胞壁 0.3g/ml蔗糖溶液 吸水纸吸引 重复几次 低倍显微镜下观察 ②原生质层与细胞壁逐渐分离 滴清水 吸水纸吸引 低倍显微镜下观察 ②原生质层逐渐贴近细胞壁 重复几次 ①紫色中央大液泡逐渐变小（紫色加深） ①表皮细胞中紫色中央大液泡逐渐变大 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 实验遵循了前后对照原则 探究植物的吸水和失水 探究实验 25 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 观察 次数 观察现象 中央液泡 原生质层位置 细胞大小 第一次 第二次 第三次 有一个紫色的中央液泡 逐渐变小(紫色变深) 逐渐变大(紫色变浅) 紧贴细胞壁 与细胞壁逐渐分离 逐渐贴近细胞壁 质壁分离 质壁分离复原 不变 基本不变 基本不变 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 26 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 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 (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 27 质壁分离的内因和外因： 介于细胞膜与细胞壁之间的溶液： 内因： 外因： 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 外界溶液 原生质层相当一层半透膜 原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性 存在浓度差 28 发生质壁分离，但不能质壁分离复原。 （因为细胞已经严重失水而死亡了) 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液，实验结果如何？ 29 发生质壁分离，但不能质壁分离复原。 （因为细胞已经严重失水而死亡了) 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。 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液，实验结果如何？ 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？ 30 要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？ ①成熟植物的活细胞（有细胞壁） （动物细胞无细胞壁，不可能发生质壁分离）； ②有中央大液泡（颜色为深色或者 有较明显的参照物） ③外界溶液与细胞液存在浓度差； 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 绿色植物叶肉细胞 思考 31 渗透作用 半透膜 半透膜两侧存在浓度差 低浓度溶液向高浓度溶液 (水的相对含量高→相对含量低) 方向 探究植物细胞的吸水和失水 提出问题 条件 原生质层 细胞膜 植物 动物 验证 实验设计 实验过程 实验现象 实验结论 作出假设 课堂小结 1、如图，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素(相对分子质量13000的蛋白质)的水溶液，b侧加入清水，并使a、b 两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是 ( ) A．a、b两液面高度一致，b侧为无色 B．a、b两液面高度一致，b侧为红色 C．a液面低于b液面，b侧为红色 D．a液面高于b液面，b侧为无色 D 跟踪训练 33 2、上图示处于不同生理状态的三个洋葱鳞片叶表皮细胞，请回答： （1）图A细胞处于何种生理状态？           。 （3）如是洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离实验中观察到的图，先后观察到的图示顺序为     →   →  。 （4）图中标号①指的物质是            。 （2）如上图是同一细胞处于不同浓度的溶液中，则A、B细胞所处外界溶液浓度是     >    。 质壁分离 外界溶液 A B B A C 跟踪训练 34 谢谢同学们！ $$