4.1+被动运输-第2课时-课件-2025-2026学年高一上学期必修1（2019）

第1节 被动运输 第四章 细胞的物质输入和输出 1 第 2 课时 (一)教学目标 1.阐明细胞膜的选择透过性。 2.阐明被动运输的原理和特点。 (二)教学重点和难点 2.教学难点 1.教学重点 (1)探究植物细胞的吸水和失水。 (1)被动运输的原理和特点。 (2)探究植物细胞的吸水和失水。 (2)转运蛋白的种类和作用。 1.动物细胞的吸水与失水 当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时， 当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时， 当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时， 一.细胞的吸水和失水 将哺乳动物的红细胞方放入不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后，红细胞将会发生以下的变化。 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩 水分进出细胞处于动态平衡 ⑴.现象 蔗糖溶液 半透膜 清水 细胞质 细胞膜 外界溶液 ⑵.水进出哺乳动物红细胞的原理 相当 3．当＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿时，水分进出平衡。 2．当外界溶液浓度＞细胞质的浓度时，细胞＿＿＿。 1．当外界溶液浓度＜细胞质的浓度时，细胞＿＿＿。 吸水 失水 外界溶液浓度＝细胞质浓度 5 一.细胞的吸水和失水 ⑶.与生活的联系 ①你吃比较咸的食物时，例如你吃腌制的咸菜或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？ ②想一想临床上输液为什么要用生理盐水？ 水进出其他动物细胞的原理与进出红细胞的原理是一样的， 水又是怎样进出植物细胞的呢? 都是通过渗透作用 我们知道，植物细胞的结构与动物细胞有明显的区别。 细胞壁 研究表明，对于水分子来说，细胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通过细胞壁， 植物细胞的细胞膜外面有一层细胞壁。 细胞壁的作用主要是保护和支持细胞。 细胞壁伸缩性比较小。 细胞壁的特点： ①全透性 ②伸缩性比较小 2.植物细胞的吸水与失水 细胞壁 细胞膜 液泡膜 细胞质 （全透性，伸缩性小） 细胞液 ① ② ③ ④ ⑤ ⑴成熟植物细胞的结构 成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间， 将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。 （液泡里的液体） 细胞壁 细胞膜 液泡膜 细胞质 原生质层 细胞液 ① ② ③ ④ ⑤ 原生质层的细胞膜和液泡膜具有选择透过性，相当于一层半透膜。 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。 后文所说的水进出细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。 （液泡里的液体） （全透性，伸缩性小） ⑵.区分原生质、原生质体与原生质层 ③原生质层： ①原生质： ②原生质体： 指细胞内生命物质， 植物细胞工程中去掉植物细胞壁后剩余的部分， 包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 相当于一层半透膜。 原生质进一步分化为细胞膜、细胞质和细胞核等部分。 实质上是植物细胞的原生质。 ⑶原理和现象 ①外界溶液浓度大于细胞液浓度时， 细胞失水，发生质壁分离现象。 2.植物细胞的吸水与失水 质壁分离现象：原生层与细胞壁分离。 ⑶原理和现象 ②外界溶液浓度小于细胞液浓度时， 2.植物细胞的吸水与失水 质壁分离的原生质体恢复原状，即恢复细胞紧张状态的现象。 细胞吸水，发生质壁分离复原现象。 2.植物细胞的吸水与失水 ②内因： 细胞液浓度<外界溶液浓度， 细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。 ⑷质壁分离的原因 ①外因： 细胞通过渗透作用失水； ⑸常见的生活现象 ①当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，稍等一会儿就会可见有水分渗出。 2.植物细胞的吸水与失水 ②对农作物施肥过多时，会造成“烧苗”现象。 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 A 典型例题 二.观察植物细胞的质壁分离和复原实验 (1)成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。 1.实验原理 (2)当细胞液浓度 < 外界溶液浓度时， 当细胞液浓度>外界溶液浓度时， 细胞失水，发生质壁分离； 细胞吸水，发生质壁分离复原。 2.实验流程 二.观察植物细胞的质壁分离和复原 观看【教学实验】探究植物细胞的吸水和失水 2.实验流程 四.观察植物细胞的质壁分离和复原 洋葱表皮细胞 +0.3g/mL蔗糖溶液 细胞壁 一段时间后 质壁分离 原生质层 3.实验现象 正常状态 高浓度状态 低浓度状态 观察到的图像 液泡大小变化 原生质层位置 变小 原生质层脱离细胞壁 逐渐恢复原来大小 原生质层 恢复原来位置 大 原生质层 紧贴细胞壁 3.实验现象 正常状态 高浓度状态 低浓度状态 观察到的图像 液泡颜色深浅 细胞液的浓度 变深 变大 变浅 变小 正常 正常 3.实验现象 4.实验操作中注意的问题 (1)实验材料的选择： 选择实验材料是实验成功的关键之一。 要选取成熟的、有大的液泡的，带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象， 如紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。 (2)实验试剂： ①蔗糖溶液浓度适宜： a．若蔗糖溶液浓度过低， 4.实验操作中注意的问题 b．若蔗糖溶液浓度过高， 可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。 不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长。 (2)实验试剂： ②溶液种类得当： a.若使用质量浓度为1 mol/L的KNO3溶液，则细胞能发生质壁分离，并能自动复原。 4.实验操作中注意的问题 b.若使用质量浓度为1 mol/L的醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。 因为K＋和NO3-可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。 因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。 所以选择质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液。 (3)实验操作过程： ①滴加蔗糖溶液或清水时，因为在载物台上操作，故滴加液体不要太多，避免污染物镜镜头。 4.实验操作中注意的问题 ②观察质壁分离的时间不宜过长 以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响对质壁分离复原现象的观察。 (4)本实验采用了自身对照： 实验中选定某个细胞要用显微镜观察三次，进行两次对照。 ①质壁分离状态的细胞和正常植物细胞对比。 ②质壁分离复原之后的细胞和质壁分离状态的细胞对比。 4.实验操作中注意的问题 三.质壁分离实验的拓展应用 2.测定细胞液浓度范围 1.判断成熟植物细胞是否有生物活性 待测成熟植物细胞 待测细胞 发生质壁分离 + 一定浓度的蔗糖溶液 不发生质壁分离 有生物活性 无生物活性 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蔗糖溶液浓度之间 + 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 镜检 3.比较不同植物细胞的细胞液浓度 镜检 4.鉴别不同种类的溶液(如 KNO3和蔗糖溶液 发生质壁分离所需时间越短 不同植物细胞 细胞液浓度越大 细胞液浓度越小 发生质壁分离所需时间越长 + 不同种类溶液 只分生质壁分离 发生质壁分离后自动复原 成熟植物细胞 + 同一浓度的蔗糖溶液 蔗糖溶液 KNO3溶液 镜检 5.比较未知浓度溶液的浓度大小 镜检 判断溶液浓度的大小 同一植物的成熟细胞 刚刚发生质壁分离所需时间 + 未知浓度的溶液镜检 比较所用时间长短 实验单一变量: 时间越短，未知溶液的浓度越大 未知浓度的溶液 6.验证原生质层和细胞壁伸缩性大小 镜检 成熟植物细胞 不发生质壁分离 + 分离剂 发生质壁分离 细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性 实验单一变量: 细胞壁伸缩性大于或等于原生质层的伸缩性 植物细胞原生质层和细胞壁的伸缩性差异。 将某植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是（ ） A.0~4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内 B.0~1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等 C.2~3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压 D.0~1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压 典型例题 C 像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞， 这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 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， 水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗透作用。 被动运输 自由扩散 协助扩散 四.自由扩散和协助扩散 1.自由扩散 四.自由扩散和协助扩散 1.自由扩散 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 也叫简单扩散。 ⑴有些小分子物质，如氧和二氧化碳，很容易自由地通过细胞膜的磷脂双分子层。 ①当肺泡内氧的浓度大于肺泡细胞内部氧的浓度时，氧便通过扩散作用进入肺泡细胞内部。 ②细胞内由于呼吸作用使二氧化碳浓度升高时，二氧化碳便通过扩散作用排出细胞，进入细胞外液。 1.自由扩散 ⑵甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物也较易通过自由扩散进出细胞。 1.自由扩散 ⑴特征： a.顺浓度梯度运输； ⑵例子： b.不需要载体； c.不需要消耗能量（ATP） a.气体分子，如氧气、二氧化碳、氮气的运输； ⑶影响物质运输速率的因素: a.物质在细胞内外的浓度差 c.脂溶性小分子，如乙醇、甘油、苯的运输。 b.水分子的运输； b.温度 细胞内化学反应所释放的能量 （在一定温度范围内） 37 2.协助扩散 2.协助扩散 这种借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式， 也叫易化扩散。 离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜。 镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输， 这些蛋白质称为转运蛋白。 葡萄糖进入红细胞 a.顺浓度梯度运输 b.需要转运蛋白 2.协助扩散 ⑴特征： ⑶影响运输速率的因素: a.物质在细胞内外的浓度差 b.载体数量 ⑵典型例子： c.不需要消耗能量（ATP） c.温度 此点之后运输速率不变原因是: 膜上载体蛋白数量有限 （在一定温度范围内） 40 3.转运蛋白 载体蛋白 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， 通道蛋白 ①载体蛋白 而且每次转运时都会发生自身构象的改变。 3.转运蛋白 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。 载体蛋白 通道蛋白 ②通道蛋白 钾离子通道模式图 分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。 3.转运蛋白 载体蛋白 通道蛋白 过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的， 但后来的研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。 五.自由扩散和协助扩散的比较 由于自由扩散与协助扩散都是顺浓度梯度进行跨膜运输的， 不需要消耗细胞内化学反应产生的能量， 膜内外物质浓度梯度的大小会直接影响物质运输的速率， 但协助扩散需要转运蛋白，因而某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量有关。 1.自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？ 不需要。 共同点： 2.自由扩散和协助扩散有什么异同？ 3.为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？ 两者都是顺物质浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量， 思考与讨论 不同点： 因为两者都是顺物质的浓度梯度。 都是顺物质的浓度梯度，不需要细胞消耗能量。 前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助。 所以统称为被动运输。 科学家将水稻和番茄分别放在相同的含Ca2+、Mg2+和SiO44-的培养液中培养，相同条件下培养一段时间后，培养液中的离子浓度变化情况如下图所示。下列分析正确的是（ ） A. 水稻吸收Ca2+、Mg2+的速度与吸水的速度相同 B. 番茄从培养液中吸收Ca2+，而从体内排出SiO44- C. 最可能水稻根细胞膜上运输SiO44-的载体数量明显多于番茄的Ca2+和Mg2+的跨膜运输可以是逆相对含量梯度的 D. 水稻和番茄对Mg2+离子的吸收没有体现细胞膜的选择透过性 C 典型例题 课堂总结 1. 浓盐水有杀菌防腐的作用，其原因是（ ） A.浓盐水中含有较多的氯离子，使细菌毒素失效 B.浓盐水中没有细菌所需要的酶，细菌不能产生毒素 C.由于渗透作用，使细菌失水死亡 D.浓盐水中含养料少，细菌迅速死亡 C 课堂练习 2.将人体口腔上皮细胞转移至不同浓度(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的三种盐溶液中，结果如图所示。这三种溶液的浓度是(　　 ) A.Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ B.Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ C.Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ D.Ⅰ<Ⅲ<Ⅱ B 3.一学生做质壁分离和复原实验时，显微镜下只有一个细胞没有发生质壁分离，其他细胞都出现了明显的质壁分离现象，这可能是因为(　　) A.该细胞是正在发育过程中的细胞 B.该细胞是死细胞 C.蔗糖溶液浓度太小 D.实验操作不正确 B 4.田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”，其原因是（ ） A.根细胞从土壤中吸收的养分过多 B.根细胞不能从土壤中吸收足够的水 C.根系不能将水向上运输 D.根系被肥料分解释放的热能烧毁 B 5. 下列关于物质跨膜运输实例的说法中，不正确的是 (　 　) A.细胞膜、核膜等生物膜都是选择透过性膜 B.水分子进出细胞，取决于细胞内外液体的浓度差 C.小分子物质都能通过细胞膜，大分子物质则不能 D.细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程 C 再 见 Lavf58.29.100 Lavf58.12.100 $