4.1 被动运输课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第1节 被动运输 第4章 细胞的物质输入和输出 问题探讨 在一个长颈漏斗的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。 因为烧杯中水的单位体积的水分子数多于漏斗中蔗糖溶液的单位体积的水分子数，所以单位时间内由烧杯进入漏斗的水多于由漏斗进入烧杯的水，漏斗中水量增加，所以漏斗液面上升。 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？ 问题探讨 在一个长颈漏斗的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。 不会。当漏斗管内的液面上升时，管中的液柱产生的压力会加快漏斗中水进入烧杯的速率，同时烧杯与漏斗中液体的浓度差减小会减慢烧杯中水进入漏斗的速率，最终水进出漏斗的速率相等，水进出漏斗达到动态平衡，液面不再上升。 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？ 问题探讨 在一个长颈漏斗的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。 不会，因为纱布孔隙很大，不是半透膜，可溶于水的物质都能够自由通过。 2.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 问题探讨 在一个长颈漏斗的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。 漏斗管中的液面将保持不变。 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？ ㈠渗透作用 1.扩散现象 一 水进出细胞的原理 例：将一滴红墨水滴入一杯清水中，清水很快就变成了红色，这是红墨水中的溶质分子在水中扩散的结果。 ㈠渗透作用 2.渗透作用 ⑴概念 一 水进出细胞的原理 水分子(或其他溶剂分子)透过半透膜的扩散，称为渗透作用。 ㈠渗透作用 2.渗透作用 ①具有半透膜 一 水进出细胞的原理 ⑵发生条件 ②半透膜两侧的溶液具有浓度差 ③低渗透压的一侧→高渗透压的一侧 ①水分子相对含量高(水分子数的多)的一侧→水分子相对含量低(水分子数的少)的一侧。 ②低浓度的一侧→高浓度的一侧(浓度是物质的量浓度) ㈠渗透作用 2.渗透作用 一 水进出细胞的原理 ⑶水分子的渗透方向 ①漏斗中液面不再上升时，半透膜两侧是否还有水分通过？ 有，水分由烧杯至漏斗的速率与水分由漏斗至烧杯的速率相等，处于一种动态平衡状态。 ㈠渗透作用 2.渗透作用 ⑷讨论 一 水进出细胞的原理 ②若初始时漏斗中是30%的蔗糖溶液、烧杯中是10%的蔗糖溶液，则漏斗中液面不再上升时，半透膜两侧的溶液的浓度是否相等？为什么？ 不相等，漏斗中溶液浓度高于烧杯中溶液浓度。平衡状态时，漏斗的液面与烧杯的液面有一定的高度差，会使水分由漏斗进入烧杯，需要有一个浓度差使水分由烧杯进入漏斗，才能使水分进出漏斗处于动态平衡状态。 ㈠渗透作用 2.渗透作用 ⑷讨论 一 水进出细胞的原理 【例】若下列装置中，半透膜只允许水分子通过，则①、②两个U型管左右两侧液面高低将怎样变化？ ②：右侧液面上升，左侧液面下降，平衡时右侧液面高于左侧液面。 液面 （等高） 10% 蔗糖 溶液 10% 葡萄糖 溶液 半透膜 ② 液面 （等高） 2 mol/L 蔗糖 溶液 2 mol/L 葡萄糖 溶液 半透膜 ① ①：左右两侧液面不变。 ㈡动物细胞的吸水和失水 1.水进出哺乳动物红细胞的实验 一 水进出细胞的原理 当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，细胞吸水膨胀。 当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，细胞失水皱缩。 当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时，细胞形态不变。(水分进出细胞处于动态平衡) ㈡动物细胞的吸水和失水 2.水进出动物细胞的原理 一 水进出细胞的原理 细胞膜(选择透过性) (相当于半透膜) 细胞质 浓度差 (具一定浓度) (具一定浓度) 外界溶液 所以，水分可以通过渗透作用进出动物细胞。 ㈡动物细胞的吸水和失水 2.水进出动物细胞的原理 一 水进出细胞的原理 ②外界溶液浓度＞细胞质浓度，细胞失水。 ③外界溶液浓度=细胞质浓度，水分进出细胞处于动态平衡。 ①外界溶液浓度＜细胞质浓度，细胞吸水。 ㈢植物细胞的吸水和失水 1.水进出植物细胞的原理 一 水进出细胞的原理 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞液 (具一定浓度) 原生质层 (选择透过性) 外界溶液 (具一定浓度) (全透性) (相当于半透膜) 浓度差 所以，水分可以通过渗透作用进出植物细胞。 ㈢植物细胞的吸水和失水 1.水进出植物细胞的原理 一 水进出细胞的原理 ②外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水。 ③外界溶液浓度=细胞液浓度，水分进出细胞处于动态平衡。 ①外界溶液浓度＜细胞液浓度，细胞吸水。 ㈢植物细胞的吸水和失水 2.探究植物细胞的吸水和失水 一 水进出细胞的原理 ⑴提出问题 ②水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？ ①植物细胞的原生质层是否相当于一层半透膜？ ㈢植物细胞的吸水和失水 2.探究植物细胞的吸水和失水 一 水进出细胞的原理 ⑵作出假设 ②水分是通过渗透作用进出植物细胞的。 ①植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 ㈢植物细胞的吸水和失水 2.探究植物细胞的吸水和失水 一 水进出细胞的原理 ⑶设计实验 ①选取新鲜洋葱鳞片叶，用刀片在外表皮上划一方框，用镊子撕下表皮。在洁净的载玻片上滴一滴清水，将撕下的表皮放在水滴中展平，盖上盖玻片，制成临时装片。 ②用低倍显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小，以及原生质层的位置。 ㈢植物细胞的吸水和失水 2.探究植物细胞的吸水和失水 一 水进出细胞的原理 ⑶设计实验 ③从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮就浸润在蔗糖溶液中。 ④用低倍显微镜观察，看细胞的中央液泡是否逐渐变小，原生质层在什么位置，细胞大小是否变化。 ㈢植物细胞的吸水和失水 2.探究植物细胞的吸水和失水 一 水进出细胞的原理 ⑶设计实验 ⑤在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮又浸润在清水中。 ⑥用低倍显微镜观察，看中央液泡是否逐渐变大，原生质层的位置有没有变化，细胞的大小有没有变化。 ㈢植物细胞的吸水和失水 2.探究植物细胞的吸水和失水 一 水进出细胞的原理 ⑷进行实验 ㈢植物细胞的吸水和失水 2.探究植物细胞的吸水和失水 一 水进出细胞的原理 ⑸得出结论 ②水分是通过渗透作用进出植物细胞的。 ①植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 ㈢植物细胞的吸水和失水 2.探究植物细胞的吸水和失水 一 水进出细胞的原理 ⑹表达交流 ㈢植物细胞的吸水和失水 3.质壁分离与质壁分离复原 一 水进出细胞的原理 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞可以通过渗透作用吸水和失水。当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩，当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。 ⑴原理 ㈢植物细胞的吸水和失水 3.质壁分离与质壁分离复原 一 水进出细胞的原理 内因：①植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；②原生质层比细胞壁的伸缩性大。 ⑴原理 外因：细胞液与外界溶液之间存在浓度差。 注意：若用葡萄糖、尿素、乙二醇、甘油、NaCI、KNO3等能被细胞吸收的物质替代蔗糖做实验，发生质壁分离后会自动复原。 ㈢植物细胞的吸水和失水 一 水进出细胞的原理 ⑵发生质壁分离与复原的条件 ①细胞具生命活性(是活细胞)。 ③具大液泡：茎和根的分生区细胞、茎和根的形成层细胞、干种子细胞等都没有大液泡，不能发生质壁分离与复原。 ④细胞内外具适宜的浓度差。 ②具细胞壁(动物细胞和支原体没有细胞壁)。 3.质壁分离与质壁分离复原 ㈢植物细胞的吸水和失水 一 水进出细胞的原理 ⑶质壁分离与复原中的几种变化 质壁分离过程中，液泡体积逐渐变小，细胞液的浓度逐渐增加，细胞液的颜色逐渐加深，细胞吸水力逐渐增强；质壁分离复原过程中则相反。 3.质壁分离与质壁分离复原 A.具活性的干种子吸水膨胀 B.烘烤干的马铃薯条吸水膨胀 C.烈日下的菠菜叶萎焉下垂 D.放在盐水中的新鲜萝卜变软 【例】以下发生了渗透作用的是（ ） D ㈠概念 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，这种物质跨膜运输方 式称被动运输。 二 被动运输 ㈡特点 顺浓度梯度；不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。 1.自由扩散(简单扩散) ㈢类型 二 被动运输 ①实例 无机小分子(水、O2、CO2)；脂溶性的小分子有机物(甘油、乙醇、苯)。 ②概念 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫作自由扩散(简单扩散)。 ③特点 顺浓度梯度；不需要转运蛋白的协助；不消耗细胞内化学反应所释放的能量。 2.协助扩散(易化扩散) ①实例 水、离子和小分子有机物(葡萄糖、氨基酸等)。 ㈢类型 二 被动运输 ②概念 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方 式叫作协助扩散(易化扩散)。 ③特点 顺浓度梯度；需要转运蛋白的协助；不消耗 细胞内化学反应所释放的能量。 转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。 载体蛋白只允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改变；通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配，大小和电荷相适宜的分子或离子通过，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。 ㈢类型 二 被动运输 ㈢类型 二 被动运输 A.水既能进行自由扩散，又能进行协助扩散 B.葡萄糖进入人的红细胞的方式是协助扩散 C.被动运输的动力是物质的浓度差，而不是细胞内化学反应所释放的能量 D.转运蛋白转运物质时，都要与所转运的物质结合，且结合后都会发生构象变化 【例】下列关于被动运输的叙述不正确的是（ ） D 练习与应用 一 概念检测 1.⑴√ ⑵× ⑶× 2.D 3.B 练习与应用 二 拓展应用 1.可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液。将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。 练习与应用 二 拓展应用 2.假设：温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。实验方案：可以借用本节问题探讨中的渗透装置进行实验，将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速率。实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验的准确性。 $