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 学习目标 目标 01 02 03 分析比较不同细胞在不同浓度溶液中吸水、失水的情况。归纳概括两种被动运输方式的异同。 （科学思维） 通过对“探究植物细胞的吸水和失水”实验的设计和操作，进一步掌握探究类实验的设计思路，提升实验操作能力。（科学探究） 感悟正常的物质进出对细胞代谢的重要意义，认同生物体的结构和功能相适应的特点。（生命观念） 2 在一个长颈漏斗是漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如右图所示现象。玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。 渗透经典实验 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？为什么？ 2.如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 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？ 任务一：观看视频，思考讨论教材P62问题探讨部分的3个问题。5min。 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？为什么？ 蔗糖溶液中水的相对含量比烧杯中低，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗扩散到烧杯更快, 使漏斗中水量增加, 液面上升。 不会。 渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。 2.如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 不会，纱布不是半透膜，蔗糖分子和水分子都能通过。 渗透作用条件一 ：半透膜 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？ 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 1.渗透作用概念: 2.渗透作用发生条件: ①具有半透膜 ②半透膜两侧溶液存在浓度差 3.渗透作用结果： 溶液浓度低 溶液浓度高 含水量高 含水量低 4.渗透作用中水的运输方向 半透膜 水（溶剂） 蔗糖（溶质） 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 ①从溶质的角度分析： 低浓度溶液→高浓度溶液 ②从水分子自身的角度分析： 高含量一侧→低含量一侧 水进出细胞的原理 —渗透作用 联系生活 盐腌制过的黄瓜皱皱巴巴，还会出很多水；而用清水泡过的青菜却很硬挺，这是为什么呢？ 吃比较咸的食物时，例如吃腌制的咸菜，连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？ 以上两个实例说明动物细胞与植物细胞都能发生渗透作用。 ①外界溶液溶质的浓度 < 细胞质浓度 ②外界溶液溶质的浓度 > 细胞质浓度 ③外界溶液溶质的浓度 = 细胞质浓度 失水皱缩 形态不变 吸水膨胀 动物细胞与外界溶液构成一个渗透系统 ①半透膜：细胞膜 ②浓度差：细胞质与外界溶液 水进出细胞的原理 任务二：思考并小组讨论教材P63中间的5个问题，时间3min。 1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？ 2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？ 3.红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 4.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 5.临床上输液为什么要用生理盐水？ 水进出细胞的原理 任务二：思考并小组讨论教材P63中间的5个问题，时间3min。 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。 1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？ 2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？ 3.红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜；相当于蔗糖分子。 是（是“相当于”，不是“等同”） 水进出细胞的原理 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，有可能细胞内液下降后外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。 任务二：思考并小组讨论教材P63中间的5个问题，时间3min。 因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。 4.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 5.临床上输液为什么要用生理盐水？ 水进出细胞的原理 如果将装置中的漏斗换成植物细胞会如何？和动物细胞一样也会吸水或失水吗？ 观察植物细胞的质壁分离与复原 细胞壁（全透性） 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 植物细胞壁对于水和大部分溶质是通透的，且伸缩性比较小 提示：水分进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡，这一点与动物细胞有所区别。 成熟的植物细胞模式图 外界溶液 能否把整个原生质层看作是一层半透膜呢？ 观察植物细胞的质壁分离与复原 任务三：自主阅读课本P64-65的内容，结合视频，梳理该实验的原理、操作、现象及结论。6 min。 ②原生质层比细胞壁的伸缩性___ 1.实验原理 ①成熟植物细胞的原生质层相当于一层______ 细胞液与外界环境具有一定的浓度差，能渗透吸水和失水 （1）内因: （2）外因: 半透膜 大 2.实验操作: 将植物细胞（洋葱外表皮细胞）浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。 全程使用低倍镜观察！ 未成熟的植物细胞无液泡 观察植物细胞的质壁分离与复原 3.现象: 中央液泡变小、颜色加深 逐渐恢复原来大小，颜色变浅 原生质层恢复原来位置（质壁分离的复原） 原生质层脱离细胞壁（质壁分离） 基本不变 基本不变     中央液 泡大小及颜色 原生质层 的位置 细胞 大小 蔗糖 溶液 清水 质壁分离后，细胞壁和细胞膜之间是什么物质呢？ 外界溶液 正常情况下的细胞 发生质壁分离 观察植物细胞的质壁分离与复原 　实战训练　 1.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液（细胞会主动吸收甘油）中，两种溶液溶质的浓度均比细胞液溶质的浓度高，在显微镜下连续观察甲乙两细胞的变化是（　　） A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原 B.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原 C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原 D.甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原 能够被细胞吸收的物质，会导致细胞液浓度增大，细胞吸水，发生质壁分离的自动复原。如：KNO3、甘油、乙二醇 细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液浓度大致相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出实验思路。 设置一系列浓度梯度的蔗糖溶液处理待测细胞，制作临时装片，显微镜下观察细胞形态。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。 　实战训练　 2.测定细胞液浓度范围 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 四 质壁分离与复原实验的拓展应用 1.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） 溶质能透过半透膜（如KNO3溶液） 20 4.比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞 同一浓度蔗糖溶液 镜检 发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大 四 质壁分离与复原实验的拓展应用 3.判断成熟植物细胞的死活 待测成熟植物细胞 一定浓度 蔗糖溶液 镜检 发生质 壁分离 无质壁 分离 活细胞 死细胞 21 　实战训练　 2.某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、滴加了红墨水的蔗糖溶液（质量浓度为0.3g/mL)、蒸馏水等材料，制成观察植物细胞质壁分离和复原实验的临时装片。下图是该同学根据所观察到的图像绘制而成。下列分析中，不正确的是（ ） A. 结构①②③构成原生质层 B. ①内液体为红色，②内液体为紫色 C. 该图所示细胞可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原 D. 若将该图所示细胞放于清水中，可能会发生质壁分离复原 　实战训练　 3.在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是 A.为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤 B.质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐减弱 C.该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞的位置关系、液泡的颜色和大小等 D.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头 动物细胞 植物细胞 条件 原理 现象 ①___________相当于半透性膜 ②______________________具有浓度差 ①___________（由细胞膜、液泡膜和两层之间的细胞质组成）相当于半透膜 ②_________________具有浓度差 渗透作用 渗透作用 当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞吸水膨胀 当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞失水皱缩 当外界溶液浓度_____细胞质浓度，细胞维持正常形态 当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞发生质壁分离现象 当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破 当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞维持正常形态 细胞膜 细胞质与外界溶液 小于 小于 大于 大于 等于 等于 原生质层 细胞液与外界溶液 像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为什么呢？ 24 像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输。 被动运输 被动运输 自由扩散（简单扩散） 协助扩散（易化扩散） 项 目 自由扩散 协助扩散 运输方向 是否需要转运蛋白 是否消耗细胞内的能量 举例 影响因素 任务一： 自主阅读课本P66相关内容，列表比较自由扩散和协助扩散。时间5min。 1.自由扩散（简单扩散）过程（视频） 被动运输 (1)概念： 细胞外 细胞内 物质通过简单的扩散作用进出细胞。 (2)特点： ①顺浓度梯度运输 ②不需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 (3)实例： 气体、水、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子 1.自由扩散 甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？ 甘油、乙醇等都是脂溶性的物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂分子层出入细胞。 (4)影响因素： 浓度差 扩散速度 转运蛋白 扩散速度 能量 扩散速度 浓度差 温度 磷脂双分子层内部疏水，水分子自由扩散的速率很慢，细胞如何快速进行 水分交换呢？ 2.协助扩散（易化扩散）过程（视频） 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。 (1)概念： (2)特点： ①顺浓度梯度运输 ②需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 (3)实例： ①葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 ②钠钾离子通过离子通道蛋白运输 ③水分子通过水通道蛋白运输 2.协助扩散 31 自由扩散演示按钮 协助扩散演示按钮 (4)影响因素： 浓度差 温度 浓度差 扩散速度 能量 扩散速度 转运蛋白种类和数量 (5)自由扩散和协助扩散： 载体蛋白数量的限制 A 任务二：转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白，阅读教材P66-67，比较它们的异同，并完成下表。时间3min。 项 目 载体蛋白 通道蛋白 能运输的物质 构象是否改变 是否与被转运分子结合 是否有特异性 实例 项 目 载体蛋白 通道蛋白 能运输的物质 构象是否改变 是否与被转运分子结合 是否有特异性 实例 与自身“结合部位相适应”的分子或离子 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。 改变 不改变 结合 不结合 有 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、K+通过钾离子通道蛋白进出细胞 载体蛋白 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。 通道蛋白 只容许与自身通道直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过；不需要与分子或离子结合。 葡萄糖 转运蛋白 K+、Na+离子、水分子 细胞的物质输入和输出 细胞的吸水和失水 自由扩散 渗透作用的两个条件 动物细胞 特点：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量 植物细胞 1.半透膜 2.浓度差 外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞吸水 外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞失水 外界溶液浓度=细胞液浓度 细胞形态不变 外界溶液浓度＜细胞液浓度 质壁分离 外界溶液浓度>细胞液浓度 质壁分离复原 质壁分离超过一定限度不能复原。 例子：气体分子；甘油、乙醇、苯等脂溶性物质 协助扩散 特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量 例子：红细胞吸收葡萄糖 转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白 课堂小结　 Lavf52.78.5 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.30.100 $$