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

4.1 被动运输 物质要如何离开和进入？ 一、渗透作用及其原理 在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，漏斗内注入蔗糖溶液。 将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗内外的液面高度相等。 过一段时间后，会出现如图所示现象。 你看到了什么现象？ 漏斗管内的液面升高 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。 一、渗透作用及其原理 思考：为什么液柱会升高？ 半透膜：指允许一些分子通过，不允许其他分子通过的薄膜。 将一杯清水与一杯蔗糖水同时倒入同一个容器中 清水 糖水 容器 一、渗透作用及其原理 将一杯清水与一杯蔗糖水同时倒入同一个容器中 一、渗透作用及其原理 容 器 清水 糖水 在液体还未完全混合均匀的极短时间内，一侧主要是清水，一侧主要是蔗糖溶液 混合均匀的蔗糖溶液 在两种液体混合的过程中，请从分子运动的角度，解释混合的过程？ 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 将一杯清水与一杯蔗糖水同时倒入同一个容器中 一、渗透作用及其原理 容 器 物质总是自发的从高浓度一侧扩散向低浓度一侧 扩散是能够自发进行的，不需要额外消耗能量 两种相互接触的液体总有统一浓度的趋势 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 容 器 将一杯清水与一杯蔗糖水同时倒入同一个容器中 一、渗透作用及其原理 玻璃纸（半透膜） 在玻璃纸的相隔下，由于水分子可以自由通过，所以两种液体仍然是相互接触的 两种相互接触的液体总有统一浓度的趋势 如何统一两侧的浓度？ 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 蔗糖 玻璃纸（半透膜） 如何统一两侧的浓度？ 将一杯清水与一杯蔗糖水同时倒入同一个容器中 一、渗透作用及其原理 蔗糖浓度为0 浓度大于0 H2O 水分子会自发地从左侧流向右侧，使右侧蔗糖浓度降低，也能达到统一两侧浓度的效果 浓度下降↓ 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。 一、渗透作用及其原理 思考：为什么液柱会升高？ 半透膜：指允许一些分子通过，不允许其他分子通过的薄膜。 烧杯中的水分子进入漏斗中导致漏斗液面升高。 准确的说，应当是：烧杯中的水扩散到漏斗中的速度，比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快。 一、渗透现象及其原理 思考1：为什么液柱会升高？ 烧杯中的水扩散到漏斗中的速度，比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快。 思考2：如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生向下的压力，与装置向上的“吸水力”达到平衡，此时液面将不再上升。 思考3：如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现液柱升高的现象吗？ 一、渗透现象及其原理 不会，因为纱布不是半透膜，空隙很大，水分子和蔗糖分子都能通过。两种溶液会迅速混匀。 思考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？ 由于没有了浓度差，渗透作用不发生，漏斗中的液面将保持不变 一、渗透现象及其原理 渗透作用：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散 1.渗透作用的对象？ 3.渗透作用发生的条件？ 2.渗透作用的方向？ 阅读教材62页内容，请回答： 水分子（或溶剂分子） 从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧 溶质浓度低的一侧向浓度高的一侧 有半透膜的存在 半透膜两侧存在浓度差 一、渗透现象及其原理 渗透作用：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散 4.渗透平衡 指水分子在半透膜双向运动速率相等，达到动态平衡的状态 液体压力（向下）= 漏斗中溶液的吸水力（向上） 烧杯内外的浓度差越大，高度差就越大 此时液柱高度就不再发生变化 思考：渗透平衡时，烧杯内外浓度相等了吗？ 不可看作没有水分子移动！！ 仍然不相等！ 一、渗透现象及其原理 渗透作用：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散 5.常见的渗透装置 清水 蔗糖溶液 一、渗透现象及其原理 思考1：若S1为清水，S2为蔗糖溶液，请问一段时间后，两侧的液柱高度如何变化？ S1液柱下降，S2液柱升高 思考2：S2的液柱会一直升高吗？为什么？ 不会，当“吸水力”与水柱向下的压力平衡时，液柱高度将维持不变 一、渗透现象及其原理 分别将10g的蔗糖和葡萄糖溶解进90g的水，就能得到质量分数10%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液 请思考：半透膜两侧液面高度是否会发生变化？ 10%葡萄糖溶液的浓度更大，因此右侧液面升高 当两种溶液在半透膜两侧比较时，分子数量更多的一侧浓度高，分子数量更少的一侧浓度低 水分子会从低浓度一侧流向高浓度一侧 二、水分进入动物细胞 观察现象：将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中。一段时间后，红细胞将会发生什么变化？ NaCl浓度＜细胞质浓度 NaCl浓度=细胞质浓度 NaCl浓度＞细胞质浓度 在低渗溶液 等渗溶液 高渗溶液 我们将与细胞质浓度相等的盐水称作生理盐水（0.9%NaCl） 二、水分进入动物细胞 思考：结合渗透作用相关内容，为什么会发生这三种变化？ 红细胞 清水或淡盐水（低渗溶液） 红细胞的细胞膜相当于一层半透膜 H2O 表现为吸水膨胀，若吸水过多，将会胀破 二、水分进入动物细胞 思考：结合渗透作用相关内容，为什么会发生这三种变化？ 红细胞 生理盐水 （等渗溶液） 红细胞的细胞膜相当于一层半透膜 H2O H2O 表现为基本不变 二、水分进入动物细胞 思考：结合渗透作用相关内容，为什么会发生这三种变化？ 红细胞 浓盐水 （高渗溶液） 红细胞的细胞膜相当于一层半透膜 H2O 表现为失水皱缩，细胞体积显著减小 二、水分进入动物细胞 思考：为什么说红细胞的细胞膜相当于一层半透膜？ 红细胞中的血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜，但水分子可以自由通过细胞膜 注意：是“相当于”而不是“等同” 普通的半透膜（如玻璃纸）的半透性是只由分子孔径决定的， 而活的细胞膜有选择透过性，可以选择部分物质通过细胞膜， 所以二者有相似之处，但不能完全等同！ 二、水分进入动物细胞 思考：红细胞在低渗溶液下一定会胀破吗？这取决于什么？ 不一定。 因为红细胞吸水膨胀后细胞内浓度也下降 细胞内液下降后，有可能与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水，就不会胀破。 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。 二、水分进入动物细胞 思考：结合所学内容，解释为什么输液要用生理盐水配制药液？ 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。 三、水分进入植物细胞 细胞壁是全透的，任何分子都可以自由通过 植物细胞也能够发生渗透作用 植物细胞由什么结构充当半透膜呢？ 植物细胞中，由原生质层充当半透膜 三、水分进入植物细胞 原生质层： 由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成。 不包括细胞核和液泡内的细胞液。 原生质层仅存在于成熟植物细胞中。 当我们用高渗溶液、等渗溶液、低渗溶液分别处理植物细胞时，植物细胞会发生什么变化呢？ 三、水分进入植物细胞 实验：探究水分进出植物细胞的方式 选材：新鲜洋葱外表皮细胞 原因：洋葱外表皮的液泡呈紫色，便于观察 操作： 1、用镊子撕取新鲜洋葱外表皮 2、盖上盖玻片在低倍镜下观察 细胞足够大，不需要使用高倍镜观察 观察结果：新鲜的洋葱外表皮细胞，细胞坚挺充盈，细胞膜紧贴着细胞壁 三、水分进入植物细胞 实验：探究水分进出植物细胞的方式 选材：新鲜洋葱外表皮细胞 操作： 1、用镊子撕取新鲜洋葱外表皮 2、盖上盖玻片在低倍镜下观察 观察结果：中央液泡逐渐变小，颜色加深，原生质层与细胞壁逐渐分离 3、向盖玻片一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液（高渗溶液），另一侧用吸水纸吸引，再进行观察 目的：将细胞所处的环境更换为高渗溶液 将原生质层与细胞壁分离的现象称作质壁分离 三、水分进入植物细胞 实验：探究水分进出植物细胞的方式 选材：新鲜洋葱外表皮细胞 操作： 1、用镊子撕取新鲜洋葱外表皮 2、盖上盖玻片在低倍镜下观察 观察结果：中央液泡逐渐增大，颜色变浅，原生质层逐渐恢复到紧贴细胞壁 3、向盖玻片一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液（高渗溶液），另一侧用吸水纸吸引，再进行观察 目的：将细胞所处的环境更换为低渗溶液 质壁分离的原生质层重新恢复紧贴细胞壁的现象称作质壁分离复原 4、向盖玻片一侧滴加清水（低渗溶液），另一侧用吸水纸吸引，再进行观察 滴加蔗糖溶液 质壁分离 滴加清水 质壁分离复原 由于植物细胞大小由细胞壁决定，而细胞壁伸缩性很差，因此质壁分离到复原的全过程，原生质层的大小在改变，而植物细胞的大小几乎是不变的 三、水分进入植物细胞 实验：探究水分进出植物细胞的方式 选材： 操作： 结论： 1、植物细胞与动物细胞一样，在高渗溶液和低渗溶液中也会发生渗透现象 2、植物细胞的原生质层相当于半透膜 三、水分进入植物细胞 实验：探究水分进出植物细胞的方式 总结与补充： 1、质壁分离发生的原因？ 原生质层相当于一张半透膜 外界溶液浓度大于细胞液的浓度（有浓度差） 原生质层的伸缩性远大于细胞壁的伸缩性 内因： 外因： 2、细胞发生质壁分离要具备的条件？ 1、活的成熟植物细胞 （不可用死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞） 2、有完整的中央大液泡（有原生质层的前提） 三、水分进入植物细胞 实验：探究水分进出植物细胞的方式 总结与补充： 3、为什么植物细胞不会吸水胀破？ 有细胞壁限制，植物细胞不能无限吸水膨胀 4、用清水使质壁分离发生复原后，细胞液浓度和外界溶液平衡了吗？ 没有！细胞液浓度仍然大于清水！ 质壁分离复原后，植物细胞仍然还有吸水的趋势，但由于细胞壁限制，不能继续吸水膨胀。 三、水分进入植物细胞 实验：探究水分进出植物细胞的方式 总结与补充： 5、若溶质也能通过半透膜（速率不如水分子），则在高渗溶液中会发生什么现象？ 由于外界是高渗溶液，植物细胞先发生质壁分离； 由于溶质可以转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞吸水，从而发生自动复原 补充：能让质壁分离发生自动复原的溶质： K＋、NO3-、尿素、乙二醇等 若浓度过高，细胞过分脱水，会杀死细胞 若细胞死亡，不会发生质壁分离复原现象 溶质可穿透→质壁分离+质壁分离自动复原 （如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等） 溶质不可穿透→只发生质壁分离（如蔗糖、淀粉等） （前提是溶液浓度不能过高） 三、水分进入植物细胞 植物细胞质壁分离现象的应用： 判断细胞死活 确定某一细胞的细胞液浓度的范围 比较不同植物细胞的细胞液浓度的大小 比较不同溶液的浓度大小 判断溶液的种类 三、水分进入植物细胞 植物细胞质壁分离现象的应用： 判断细胞死活 能发生质壁分离——活细胞 不能发生质壁分离——死细胞 cue：用台盼蓝染液也可以判断细胞的死活 ② 确定某一细胞的细胞液浓度的范围 10%蔗糖溶液 15%蔗糖溶液 没有发生质壁分离 发生质壁分离 结论：该植物细胞细胞液的浓度介于10%蔗糖溶液和15%蔗糖溶液之间 三、水分进入植物细胞 植物细胞质壁分离现象的应用： ③ 比较不同植物细胞的细胞液浓度的大小 A B 15%蔗糖溶液 没有发生质壁分离 发生质壁分离 将不同植物细胞置于相同浓度的溶液中 情况1：若一个发生质壁分离，另一个不发生，则细胞A的细胞液浓度大于细胞B。 情况2：若二者均发生质壁分离，则可以观察质壁分离的速度（程度）是否不同，质壁分离程度大的，细胞液浓度更低。 三、水分进入植物细胞 植物细胞质壁分离现象的应用： ④ 比较不同溶液的浓度大小 A%蔗糖溶液 B%蔗糖溶液 没有发生质壁分离 发生质壁分离 将同一植物细胞置于未知浓度的溶液中 情况1：若一个发生质壁分离，另一个不发生，则B浓度比A浓度更大。 情况2：若二者均发生质壁分离，则可以观察质壁分离的速度（程度）是否不同，质壁分离程度大的，外界溶液浓度更高。 三、水分进入植物细胞 植物细胞质壁分离现象的应用： ⑤ 判断溶液种类 通过是否发生自动质壁分离复原，判断溶质是否能够自由穿过原生质层。 K＋、NO3-、尿素、乙二醇等 无论是植物细胞的吸（失）水，还是动物细胞的吸（失）水，都是在浓度差的作用下自发地发生的。 四、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 被动运输又分为 自由扩散 和 协助扩散 两类 四、被动运输 1.自由扩散 （1）方向： 高浓度→低浓度 （2）动力： 浓度差 （3）实例： 氧气、二氧化碳、氮气、水、尿素、甘油、乙醇、苯等 （气体、水、脂溶性小分子） 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫做自由扩散，也叫简单扩散。 思考：甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？ 因为甘油、乙醇等都是脂溶性的物质，容易通过磷脂分子层出入细胞。 四、被动运输 2.协助扩散 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫做协助扩散，也叫易化扩散。 ①膜转运蛋白分为两类： 载体蛋白和通道蛋白。 载体蛋白 通道蛋白 每次转运时都会发生自身构象的改变。 每次转运时自身构象通常不改变，但也有开闭性。 四、被动运输 2.协助扩散 （2）方向： 高浓度→低浓度 （3）动力： 浓度差 载体数量限制 （4）案例： ①红细胞吸收葡萄糖 ②水分子通过水通道蛋白 四、被动运输 总结： 1.顺浓度梯度运输 2.自发进行，不需额外消耗细胞内的能量 区分方式：有无蛋白参与运输 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$