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 主题一 渗透作用 水进出细胞的原因 水进出细胞的原因 是具有一定孔径，可以让______物质通过（如水分子），而大分子物质不能通过的一类薄膜。物质能否通过只与孔径大小有关。 玻璃纸，肠系膜， 蛋壳膜，鱼鳔等都是半透膜 小分子 蔗糖分子 水分子 半透膜 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 讨论1：漏斗管内的页面为什么会升高？ 水分子的运动是双向的 水进出细胞的原因 清水 半透膜 蔗糖溶液 不会。当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生静水压，加快漏斗中水分子向烧杯流动的速度，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。达到渗透平衡。 水进出细胞的原因 讨论2：当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因？ 达到动态平衡后的状态？ 清水 半透膜 蔗糖 水进出细胞的原因 蔗糖溶液 玻璃纸（半透膜） 清水 讨论3: 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？ 渗透作用条件一 ：半透膜 不会，纱布不是半透膜，蔗糖分子和水分子都能通过。 讨论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？ 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 水进出细胞的原因 1.渗透作用的概念： 水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散 具有半透膜 1 半透膜两侧溶液存在浓度差 2 3.渗透结果： 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 4.水的运输方向： 溶液浓度低 渗透压低 溶液浓度高 渗透压高 含水量高 含水量低 半透膜 水（溶剂） 蔗糖（溶质） 渗透压：溶质微粒对水的吸引力 水进出细胞的原因-渗透作用 2.渗透条件： 结论语句辨一辨 (1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。(　　) (2)如果半透膜两侧存在浓度差,渗透的方向就是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。(　　) (3)在渗透作用中,当半透膜两侧溶液浓度相等时,水分子不再通过半透膜。 (　　) × √ × 对点应用•突破 突破点 渗透作用 1.如图为研究渗透作用的实验装置,漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液,水分子可以透过半透膜,而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时,液面差为m。下列叙述正确的是(　　) A.渗透平衡时,溶液S1的浓度等于溶液S2的浓度 B.若向漏斗中加入蔗糖分子,则平衡时m变小 C.达到渗透平衡时,仍有水分子透过半透膜进出 D.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,再次平衡时m将增大 C 主题二 水进出细胞的原理 相当于 浓度差 半透膜 蔗糖溶液 清水 细胞膜 细胞质 外界溶液 红细胞的细胞膜相当于一层半透膜 其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似，原理都是通过渗透作用。 水进出细胞的原因-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 水进出细胞的原因-渗透作用 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。 水进出植物细胞 水又是如何进出植物细胞的呢？ 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 水进出植物细胞 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 表达与交流 原生质层是否相当于半透膜？ 原生质层相当于一层半透膜 将植物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。 预期结果 实验方案 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 表达与交流 原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。 提出问题 材料用具 实验材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮 实验试剂：质量浓度为0.3 g/mL蔗糖溶液、清水 植物细胞的质壁分离与复原实验 注意： 1.不能用未成熟的细胞， 如根尖分生区细胞 没有大液泡 2.可以用绿色植物的叶肉细胞，如黑藻叶片 盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片 1 2 3 4 滴清水 撕取洋葱鳞片叶外表皮 低倍镜观察 撕取洋葱鳞片叶时要不带叶肉且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡，撕取后要放入载玻片上的清水中 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 表达与交流 5 6 低倍镜观察 在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引 中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不变。 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 表达与交流 5 6 低倍镜观察 在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引 中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不变。 7 8 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引 低倍镜观察 中央液泡逐渐变大，颜色变浅,原生质层逐渐恢复到贴近细胞壁;细胞大小基本不变。 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 表达与交流 第一阶段 第二阶段 现象 试剂 中央液泡大小 原生质层位置 细胞大小 名称 原因 0.3g/mL蔗糖溶液 清水 缩小，颜色变深 质壁分离 通过渗透作用失水 逐渐脱离细胞壁 变大，颜色变浅 逐渐贴近细胞壁 质壁分离复原 通过渗透作用吸水 基本不变 基本不变 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 表达与交流 细胞壁的伸缩性 原生质层的伸缩性 ＜ 外因： 外界溶液浓度 细胞液浓度 ＞ 内因 原生质层相当于一层半透膜 细胞渗透失水 质壁分离 质壁分离的概念：指原生质层和细胞壁发生分离的现象 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 表达与交流 问题: 质壁分离中“质”和”壁”分别指什么？ 质指原生质层，壁指细胞壁 问题: 原生质体与原生质层有什么不同？ 原生质体 植物细胞中特指除去细胞壁后剩余部分。（包括细胞膜、细胞质和细胞核）。一个动物细胞 即 一团原生质体。 原生质层 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。（仅存在于成熟的植物细胞中，不包括细胞核和液泡中的细胞液） 植物细胞的质壁分离与复原实验 结论语句辨一辨 (1)动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破。(　　) (2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。(　　) (3)“观察植物细胞质壁分离与复原”实验中,至少需要对装片进行三次观察。 (　　) (4)质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(　　) (5)质壁分离过程中,原生质层先在角隅处脱离细胞壁。(　　) × × √ × √ 对点应用•突破 突破点1 细胞的吸水和失水 1.下列有关动植物细胞渗透作用的叙述,正确的是(　　) A.发生渗透作用时,水分子只能单方向运动 B.动物细胞在质量分数为1.2%的氯化钠溶液中不能发生渗透作用 C.半透膜和膜两侧的浓度差是发生渗透作用的必要条件 D.在含有红墨水的质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中,洋葱鳞片叶内表皮细胞的液泡显红色 C 主题三 被动运输 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 被动运输 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。 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式 被动运输 自由扩散 协助扩散 细胞外 细胞内 水分子 细胞膜 概念：物质通过简单的_________进出细胞，叫做自由扩散。 1.自由扩散（简单扩散）： 扩散作用 顺浓度 被动运输-自由扩散 （1）运输方向： 高浓度 低浓度（顺浓度梯度） 被动运输-自由扩散 细胞外 细胞内 2.特点： 顺浓度梯度运输 1 不需要转运蛋白协助 2 不需要消耗能量 3 如：O2、CO2 毛细血管壁 红细胞 肺泡壁 空气 氧气 15.8 氧气 5.6 氧气 14.5 O2在肺泡中与血液的交换 、水（部分）甘油、乙醇、苯、维生素等。 被动运输-自由扩散 3.影响因素： 浓度差 温度 浓度差 扩散速度 细胞外 细胞内 细胞膜 概念：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 顺浓度 被动运输-协助扩散 被动运输-协助扩散 2.特点： 顺浓度梯度运输 1 需要转运蛋白协助 2 不需要消耗能量 3 （1）运输方向： 高浓度 低浓度（顺浓度梯度） 名称 载体蛋白 通道蛋白 图示     转运对象 与自身 的分子或离子 与自身通道的 相适配、 相适宜的分子或离子 特点 每次转运时都会发生自身 。 转运分子 与通道蛋白结合 构象的改变 不需要 结合部位相适应 直径和形状 大小和电荷 被动运输-协助扩散 （1）运输方向： 高浓度 低浓度（顺浓度梯度） P点后速率受 转运蛋白数量限制 2.协助扩散（易化扩散） 被动运输-协助扩散 3.影响因素： 膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度（转运蛋白的活性） 拐点前：看横坐标 拐点后：除横坐标外其他影响因素 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。 协助扩散 特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量 例子：水分子进出细胞（水通道蛋白）、葡萄糖进入红细胞（载体蛋白）、 K+外流和Na+内流（离子通道蛋白）等P68：肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收 转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白 例子：水、尿素、气体（O2 、CO2、N2）、 脂溶性小分子（甘油、脂肪酸、乙醇、苯）、 脂质分子（胆固醇、性激素等） 经典图示 a.自由扩散:少部分水、气体及脂溶性小分子物质以自由扩散方式进行运输。 b.载体蛋白介导的协助扩散:例如哺乳动物成熟红细胞吸收葡萄糖。 c.通道蛋白介导的协助扩散:例如大部分水通过水通道蛋白进出细胞。 结论语句辨一辨 (1)甘油是极性分子,以自由扩散的方式通过细胞膜。(　　) (2)自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量。(　　) (3)同种物质在不同情况下的运输方式可能不同。(　　) (4)温度变化会影响分子通过细胞膜的速率。(　　) (5)协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比。(　　) √ × √ √ × 对点应用•突破 突破点1 被动运输 1.图中①②③表示物质进入细胞的方式,a、b为膜上的蛋白质。下列叙述错误的是(　　) A.b对转运物质的大小、形状、电荷等没有选择性 B.②③的物质运输速率分别与a、b的数量有关 C.图中①②③代表的运输方式均为被动运输 D.a与运输的物质结合后,通过自身构象的改变来转运物质 A 突破点2 被动运输的影响因素 2.两种溶质分子进入肾小管细胞的方式如图所示,其中甲、乙为两种不同的转运蛋白。下列说法错误的是(　　) A.溶质分子b的运输速率取决于膜两侧的浓度差和乙的数量 B.溶质分子a可能是Na+,溶质分子b可能是乙醇 C.水分子进入某些细胞的过程可能需要甲的协助 D.若溶质分子b是葡萄糖,则该细胞可能为哺乳动物的成熟红细胞 B 3.协助扩散有通道蛋白介导和载体蛋白介导两种方式,其中通道蛋白介导的物质运输速率比载体蛋白介导的物质运输速率快1 000倍以上。下列叙述正确的是(　　) A.通道蛋白介导的物质运输速率较快可能是因为消耗能量 B.载体蛋白在运输物质过程中其空间结构会发生改变 C.载体蛋白介导的物质运输速率不受载体蛋白数量的限制 D.载体蛋白具有一定的特异性而通道蛋白不具特异性 B 解析　通道蛋白介导的运输方式属于协助扩散,而协助扩散不需要消耗能量,A项错误;载体蛋白在运输物质的过程中其空间结构会发生改变,完成转运后,其空间结构能恢复,B项正确;载体蛋白介导的物质运输速率会受到载体蛋白数量的限制,C项错误;载体蛋白和通道蛋白都运输特定的物质,都具有一定的特异性,D项错误。 Lavf58.46.101 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$