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

第四章 第一节 被动运输 1.结合渗透作用装置，掌握渗透作用的条件 2.理解动物细胞吸水和失水的原理 3.理解植物细胞吸水和失水的原理 核心问题 一、渗透装置与渗透现象 P62问题探讨 首先请看到本节的问题探讨，这里给大家介绍了在渗透装置中，由于水分子运动而引起的一种现象——渗透现象，那渗透装置是如何形成的，什么又是渗透现象，以及讨论1、2、3怎么解释，1分钟时间请阅读思考。 一、渗透装置与渗透现象 渗透装置的组成： 两个溶液体系以及两者中间的半透膜 小分子能物质通过（如水分子），而一些较大分子不能通过（如蔗糖）的多孔性膜。 如玻璃纸、膀胱膜、蛋壳膜、鱼泡膜；分为生物膜和非生物膜 Na+ 葡萄糖 Na+ 葡萄糖 水 水 蔗糖 蛋白质 半透膜 渗透现象： 一段时间后漏斗管内的液面逐渐上升 一、渗透装置与渗透现象 结合渗透现象发生过程讨论思考下列问题： 1.水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？ 2.漏斗管内的液面为什么会升高？ 不是的，水分子运动是双向的 （既可渗出漏斗，也能进入漏斗） 单位体积的清水中水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数 ↓ 单位时间内渗入漏斗的水分子数多于渗出漏斗的水分子数 一、渗透装置与渗透现象 结合渗透现象发生过程讨论思考下列问题： 3.用纱布代替半透膜，会发生渗透现象吗?为什么？ 4.将烧杯中的清水换成等浓度的蔗糖溶液，会发生渗透现象吗？为什么？ 不会。因为纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由透过。 无半透膜 不会。因为半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内渗入漏斗的水分子数等于渗出漏斗的水分子数，水分子进出处于动态平衡。 无浓度差 2.发生条件： 有半透膜 半透膜两侧的溶液存在浓度差 3.方向： 低浓度溶液 → 高浓度溶液 水的相对含量： 高 低 溶液浓度： 顺相对含量梯度 水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散 小结：渗透作用 1.定义： 物质（溶质或溶剂）从高浓度 到低浓度的运动 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） 渗透压：溶质微粒对水的吸引力 物质的量浓度： 单位体积溶液中所含溶质的物质的量 物质的量：含一定数目粒子的集合 ☆（可简单认为“浓度越大，渗透压越大”） 一、渗透装置与渗透现象 延伸思考： 1.液面高度差会一直升高吗？为什么？ 不会 随液面差升高，液体所产生的压强（静水压）也随之变大，当压强使水分子渗出漏斗的速度与渗透压差使水分子渗入漏斗的速度相等，液面就不再升高。 2.当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？为什么？ 平衡时是水分子进出速率相等而非浓度相等 液面高的一侧浓度大 由于漏斗管内液面升高形成的压强会阻止水分 子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散 一、渗透装置与渗透现象 3.若增加蔗糖溶液的浓度，最终形成的液面高度差会如何变化？为什么？ 会增加 液面高度差取决于半透膜两侧溶液浓度差 4.若半透膜面积增大一倍，其他条件不变，液面高度差会不会变化？达到平衡的时间会不会变化？ 不会。因为半透膜两侧溶液浓度差未变 时间变短。因为半透膜面积增大，单位时间内进入水分子数增多 半透膜面积改变，影响达平衡的时间 课堂检测1 有一只U形试管，底部有一半透膜将两侧溶液隔开。U形管左侧装有质量浓度10％的葡萄糖溶液，右侧装有质量浓度10％的蔗糖溶液。请分析： 半透膜只允许水分子通过，不允许葡萄糖与蔗糖通过，液面如何变化？ 左侧液面上升 特别说明： 溶液浓度指物质的量的浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但蔗糖的相对分子质量大于葡萄糖，所以物质的量的浓度是10%蔗糖溶液的小，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。 二、动物细胞的吸水和失水 0.5%NaCl溶液 （低渗溶液） 13%NaCl溶液 （高渗溶液） 0.9%NaCl溶液 （等渗溶液） 外界溶液浓度 小于 细胞质浓度 外界溶液浓度 大于 细胞质浓度 外界溶液浓度 等于 细胞质浓度 细胞吸水膨胀（甚至吸水涨破） 细胞失水皱缩 保持原状态 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？ 不能，血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，相当于问题探讨中的蔗糖分子。 是 3、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 不一定，浓度差很大时会涨破，浓度差不是很大时不会涨破 二、动物细胞的吸水和失水 4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？ 5、想一想临床上输液为什么要用生理盐水？ 浓度差，外界溶液浓度远大于细胞液浓度时，红细胞失水多 外界溶液浓度远小于细胞液浓度时，红细胞吸水多 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 二、动物细胞的吸水和失水 渗透装置与红细胞的比较 动物红细胞的细胞膜相当于半透膜，当细胞膜两侧存在浓度差，细胞会发生渗透吸水或失水。 细胞质 蔗糖溶液 外界溶液 细胞膜 半透膜 选择透过性膜：指具有活性的生物膜。对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜。 选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜 1、萎蔫的叶片浸泡在水中，不久菜叶就变的硬挺。 2、将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出 3、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 1、植物细胞失水和吸水是通过渗透作用吗？ 2、什么结构相当于一层半透膜？ 提出问题： 三、植物细胞的吸水和失水 14 水分进出植物细胞经过细胞壁、原生质层（细胞膜、细胞质、液泡膜）进出液泡，主要是指水经过原生质层进出液泡。 的 探究植物细胞的吸水和失水 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 实验结论 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？ 原生质层是不是相当于一层半透膜？ 原生质层相当于一层半透膜 ①制作临时装片, 观察植物细胞 正常形态 ； ②将植物细胞浸润在 较高浓度的蔗糖溶液 中，观察其大小变化；③再将植物细胞浸润在 清水 中，观察其大小的变化。 16 1、材料选择： 有大液泡 有颜色区分 ①紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 （紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞、细胞能发生质壁分离及复原，但液泡无色，可滴加染料显色观察） 洋葱鳞片叶外表皮细胞有大液泡 液泡中有紫色色素，便于观察 ②黑藻叶片 黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体，能观察到质壁分离及复原现象 探究植物细胞的吸水和失水 17 2、方法步骤： 探究植物细胞的吸水和失水 盖上盖玻片制成临时装片 3 1 滴清水 2 撕取洋葱鳞片叶外表皮 4 低倍镜观察 6 低倍镜观察 5 在盖玻片一侧滴0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流 7 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流 8 低倍镜观察 引流法 液泡大小 原生质层的位置 细胞大小 吸水能力 蔗糖溶液 清水 变小 变大 原生质层恢复原来位置 原生质层与细胞壁分离 基本不变 基本不变 ①在清水中： 细胞的正常形态 ③在清水中： 质壁分离复原 ②高浓度蔗糖溶液中: 质壁分离 3、实验结果 自身对照 自身对照 探究植物细胞的吸水和失水 外界溶液 变强 变弱 ②原生质层比细胞壁的伸缩性__ 细胞壁（全透性） 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞液 （一定浓度） 原生质层 S1溶液 S2溶液 半透膜 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 内因 外因 半透膜 大 5、实验结论: 植物细胞通过渗透作用吸水；原生质层相当于一层半透膜 4、实验原理 探究植物细胞的吸水和失水 20 质壁分离及其复原实验的应用 1.判断成熟的植物细胞的死活 只有活细胞的原生质层才具有选择透过性，才能发生质壁分离和复原 2.测定细胞液浓度的大小 待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离蔗糖溶液浓度之间。 (1)原理 当外界溶液>细胞液浓度时，细胞失水发生质壁分离； 当外界溶液浓度≦细胞液浓度时，细胞不发生质壁分离。 (2)方法 质壁分离及其复原实验的应用 3.比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞 +同一浓度的蔗糖溶液 镜检 ① 比较刚刚发生质壁分离所需的时间长短： 时间越短，程度越大，细胞液的浓度越小。 (1)原理 不同植物细胞的细胞液浓度不同，在同一蔗糖溶液中发生质壁分离的速率和程度不同 (2)方法 4.区分不同种类的溶液（如蔗糖溶液、KNO3溶液） 成熟植物细胞+不同种类溶液 ①质壁分离→溶质不能通过原生质层的溶液（如蔗糖溶液） ②质壁分离后又自动复原→溶质能通过原生质层的溶液（如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液） 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反应所释放的能量，这种跨膜运输方式称为被动运输。 被动运输 自由扩散 协助扩散 O2、CO2、 水、N2 乙醇、甘油 苯 葡萄糖 氨基酸 核苷酸 H+、K+ Na+、Ga2+ Mg2+、HCO3ˉ 细胞膜 （一）自由扩散 氧气 CO2、O2、N2 乙醇、甘油、苯 思考： 氧气分子进入细胞过程中： 1.转运方向是什么？ 2.需要转运蛋白吗？ 3.还有哪些物质跨膜运输也是这样？ 转运蛋白 自由扩散特点： 1.从高浓度向低浓度 2.不需要转运蛋白 3.不需要消耗能量 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式,叫作自由扩散。 细胞膜 转运蛋白 葡萄糖 （2） 协助扩散 思考：葡萄糖分子进入红细胞过程中1.转运方向是什么？ 2.需要转运蛋白吗？ 3.还有哪些物质跨膜运输也是这样？ 葡萄糖进入红细胞（载体蛋白）， K+流出神经细胞，Na+流入神经细胞 （离子通道蛋白） 水通过水通道蛋白进出细胞 协助扩散特点： 1.从高浓度向低浓度 2.需要转运蛋白（载体蛋白或者通道蛋白） 3.不需要消耗能量 借助膜上转运蛋白进出细胞的物质扩散方式,叫做协助扩散。 转 运蛋白 通道 蛋白 载体 蛋白 1.转运蛋白分为那两类？各有什么特点 水通道蛋白 K+离子通道蛋白 载体蛋白的特点： 1.与被转运的离子或分子结合 2.转运过程中空间结构改变，随后恢复 3.具有特异性（一种载体只转运一类物质） 4.可重复利用 5.具有饱和现象 通道蛋白的特点： 1.不与被转运的离子或分子结合 2.具有特异性（弱于载体蛋白） 3.可重复利用 4.具有饱和现象 (1)、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？ 不需要。 都是顺浓度梯度的跨膜运输 (2)、自由扩散与协助扩散有什么异同？ 相同点：都是顺浓度的梯度跨膜运输，不需要消耗能量。 不同点：自由扩散不需要转运蛋白的参与； 　　　　协助扩散需要转运蛋白的参与。　 (3)、哪些因素会影响到被动运输的运输速率？ （1）膜内外物质的浓度差的大小 （2）温度 （3）转运蛋白的数量（只影响协助扩散） 2.自由扩散与协助扩散的比较 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.29.100 学科网版权所有 $