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 S z L w h 玻璃纸（半透膜） 清水 蔗糖分子 水分子 水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。 半透膜 蔗糖溶液 肠系膜、蛋壳膜鱼鳔、膀胱等 渗透现象及原理分析 一 1.漏斗内的液面为什么会升高？ 单位时间从清水流入蔗糖溶液中的水分子数 单位时间从蔗糖溶液流入清水中的水分子数 半透膜：指允许某些物质自由通过，而不允许另一些物质通过的多孔性薄膜。这种膜可以是生物膜，也可以物理性膜。 考点一 S z L w h 2 蔗糖溶液 玻璃纸（半透膜） 清水 蔗糖分子 水分子 半透膜 2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的重力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，当________________________ 最终达到平衡，液面将不再上升。 溶质对水的吸引力 = 液柱的重力， 渗透现象及原理分析 一 3.此时半透膜两侧的溶液浓度相同吗？ 不相同 渗透平衡 渗透平衡≠浓度相等 渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高(反之亦然，即液面高的一侧溶液浓度也高)；浓度差越大，液面高度差也越大。 考点一 S z L w h 3 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? 2.如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 1.漏斗管内液面为什么会升高? 如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 烧杯中的水扩散到长颈漏斗中的速度比长颈漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快，导致漏斗中的水量增加，液面上升。 不会，因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过，蔗糖分子也可以自由通过。 单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数等于渗出的水分子数，液面保持不变。 讨论 30%蔗糖溶液 纱布 清水 30%蔗糖溶液 玻璃纸 30%蔗糖溶液 水分子渗入长颈漏斗内使液面上升必须具备两个条件： ① 半透膜 ② 半透膜两侧溶液具有浓度差 得出结论 水进出细胞的原理 一 1. 渗透作用 :水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。 （1）概念 （2）条件 ①具有半透膜 （特指物质的量浓度） ② 半透膜两侧溶液具有浓度差 （3）渗透的方向: 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。 （水多向水少一侧） 溶液浓度高 溶液浓度低 考点一 S z L w h 外界溶液 细胞膜 半透膜 蔗糖溶液 细胞质 相当于 相当于 浓度差 动物细胞是一个渗透系统吗？ 讨论: 动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统 二 水进出动物细胞的原理 ①半透膜： ②浓度差： 细胞膜 细胞质与外界溶液之间的浓度差 S z L w h 外 界 溶 液 浓 度 细 胞 质 的 浓 度 ＜ ＞ 0.9% NaCl溶液中 20%的蔗糖溶液中 清水中 = 二 水进出动物细胞的原理 动物细胞 动物细胞 水分子进出处于 吸水膨胀 甚至涨破 失水皱缩 动态平衡 细胞形态不变 S z L w h 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. 红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？ 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？ 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？ 一般不能。大分子不能，小分子能。 是。 不一定。 正相关 问题交流： 蔗糖 二 水进出动物细胞的原理 浓度差。浓度差越大吸水或失水越多。 因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。 S z L w h 1.过年吃咸瓜子或平时吃话梅等较咸的东西，吃多了后 会有什么感觉？为什么会有这种感觉？ 3.白菜长时间放置在空气中会慢慢地萎蔫，但是将萎蔫的 白菜放进清水中，它又会恢复硬挺的形态? 与生活的联系 2.当你把白菜剁碎准备做饺子馅时，常常要放一些盐，一段时间后就可见有水分渗出，这些水分是从哪里来的？ 嘴唇比较干。因为嘴唇周围的细胞失水。 白菜细胞失去了水分，即水分的输出。 菜叶吸收水分，即水分的输入。 联系生活 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。 植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？ 三 水进出植物细胞的原理 考点三 S z L w h 图4-2成熟植物细胞模式图 细胞膜 细胞液 细胞质 液泡膜 细胞壁(全透性，伸缩性小) 原生质层 原生质层 ：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质 原生质层由细胞膜和液泡膜之间的细胞质组成。 三 水进出植物细胞的原理 考点三 S z L w h 图4-2成熟植物细胞模式图 细胞膜 细胞液 细胞质 液泡膜 细胞壁(全透性) 原生质层 原生质层 ：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质 三 水进出植物细胞的原理 相当于半透膜？ 细胞液与外界溶液之间存在浓度差 渗透条件 ①半透膜： ②浓度差： 原生质层 细胞液与外界溶液之间的浓度差 考点三 S z L w h 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？ 原生质层是否相当于一层半透膜？ 水分进出植物细胞是通过渗透作用，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；再将细胞浸润在清水中，观察。 在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会_____，细胞_____；在清水中植物细胞的中央液泡会_____，细胞_____。 提出问题 做出假设 设计实验 进行实验 分析结果 表达与交流 预期结果 设计方案 实验选材： 活的成熟的植物细胞，液泡含色素 紫色洋葱鳞片叶外表皮 缩小 失水 变大 吸水 探究植物细胞的吸水和失水 考点一 四 S z L w h 2 实验步骤 实验步骤 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 探究植物细胞的吸水和失水 考点一 四 S z L w h 实验步骤 5 6 低倍镜观察 在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流 液泡大小逐渐变_____ 液泡颜色逐渐变_____ 细胞液浓度逐渐变_____ 细胞吸水能力逐渐_____ 原生质层逐渐_____细胞壁 细胞大小__________ 2 实验步骤 质壁分离 小 深 大 增强 植物细胞失水，原生质层与细胞壁发生分离的现象 基本不变 脱离 外界溶液浓度>细胞液的浓度 探究植物细胞的吸水和失水 考点一 四 S z L w h 实验步骤 7 8 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流 低倍镜观察 液泡大小逐渐变_____ 液泡颜色逐渐变_____ 细胞液浓度逐渐变_____ 细胞吸水能力逐渐_____ 原生质层逐渐_____细胞壁 细胞大小__________ 2 实验步骤 大 浅 小 减弱 质壁分离复原 发生质壁分离的植物细胞因吸水，恢复成原来的状态。 贴近 基本不变 外界溶液浓度＜细胞液的浓度 探究植物细胞的吸水和失水 考点一 四 S z L w h 3 实验现象与结论 (1)现象 （2）实验结果     中央液泡的大小 原生质层的位置 细胞大小 蔗糖溶液 清水 逐渐变小 逐渐变大， 恢复原来大小 原生质层逐渐贴近原来位置 原生质层逐渐 脱离细胞壁 基本不变 基本不变 外界溶液 （3）实验结论： 水分进出植物细胞是通过渗透作用，原生质层相当于一层半透膜。 0.3g/ml蔗糖溶液处理 清水处理 三低两处理 从里往外数 （自身对照） 探究植物细胞的吸水和失水 考点一 四 S z L w h ①外界溶液﹥细胞液浓度： 细胞吸水， ②外界溶液﹤细胞液浓度： 细胞失水， ③外界溶液﹦细胞液浓度： 动态平衡 质壁分离 水分子进出处于 质壁分离复原 （4）质壁分离的原因 （1）外因： 外界溶液浓度大于细胞液浓度 （2）内因： 原生质层比细胞壁的伸缩性大 探究植物细胞的吸水和失水 考点一 四 S z L w h 特别提醒 ①实验选材：应为紫色洋葱鳞片叶外表皮 ②实验试剂：为0.3g/mL的蔗糖溶液，若用0.5g/mL蔗糖 溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原 （细胞过度失水死亡）， 浓度也不宜过低。 ③若用尿素、葡萄糖、乙二醇、KNO3、NaCl、甘油等会出现 自动复原现象。 ④质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液。 可被细胞选择性地吸收 探究植物细胞的吸水和失水 考点一 四 S z L w h 20 2.将洋葱表皮细胞浸入浓度为1mol/L的KNO3溶液中，细胞 发生质壁分离。但过一段时间后，自动发生质壁分离 复原，表皮细胞又恢复到原来状态。分析 （1）发生质壁分离的原因是 。 （2）自动发生质壁分离复原的原因是 。 洋葱表皮细胞液的浓度小于外界溶液浓度，细胞渗透失水；又因细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，从而导致质壁分离。 由于细胞可选择性地吸收K＋和NO3－，导致细胞液浓度增加直至大于外界溶液浓度，细胞开始吸水，从而发生质壁分离复原。 质壁分离过程 外界溶液 细胞液浓度 质壁分离状态 外界溶液 细胞液浓度 探究植物细胞的吸水和失水 考点一 四 S z L w h 22 渗透作用原理的应用 （3）测定细胞液的浓度范围 （1）鉴定植物细胞的死活（死细胞不发生质壁分离及复原） （2）验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小 （4）比较不同植物细胞细胞液的浓度 （5）比较不同溶液的浓度大小 （6）鉴别不同种类的溶液 待测成熟植物细胞 + 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的蔗糖溶液浓度之间 不同成熟植物细胞 + 同一浓度的蔗糖溶液 发生质壁分离时间越短，分离程度越大，细胞液浓度越小，反之越大 （1）溶质分子不能通过半透膜（如蔗糖） ①当S1浓度﹥S2浓度时， S1液面先上升，后维持稳定。 ②当S1浓度﹤S2浓度时， S1液面下降。 （2）溶质分子能通过半透膜（如K+） 当S1浓度﹥S2浓度时， S1液面先上升，后下降，最后两侧持平。 水分移动方向是双向的，达到渗透平衡后，只要存在液面差，则内外浓度不相等。 S1浓度 S2浓度 渗透作用规律 探究植物细胞的吸水和失水 考点一 四 S z L w h 噬菌体等大多数病毒只含DNA；少数病毒只含RNA，如：HIV、SARS（新冠）病毒、烟草花叶病毒、流感病毒等。 24 葡萄糖和蔗糖分子不能通过半透膜 如图：一段时间后，U型管液面如何变化？ 一段时间 只比较单位体积内的微粒数，与微粒的大小与种类无关。 左侧液面下降 右侧液面上升 葡萄糖分子可通过半透膜而蔗糖分子不能通过半透膜。 如图，一段时间后，U型管液面如何变化？ 右侧液面先上升后下降，最终左侧液面高于右侧液面。 大部分水分子 大部分水分子和葡萄糖分子 物质从相对含量多的地方到相对含量少的地方的自由运动，称为扩散作用。 条件： 两处物质相对含量不相等 结果： 两处物质相对含量相等 渗透作用是扩散作用的一种特殊形式。 扩散作用 考点一 S z L w h 物质以扩散的方式进出细胞，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为被动运输。 2.类型 1.概念： 被动运输 协助扩散 自由扩散 被动运输 S z L w h 1 （也叫简单扩散） 细胞外 细胞内 自由扩散和协助扩散 （2）特点 （1）概念： 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 甘油、乙醇、苯、胆固醇、性激素、尿素等脂溶性物质 水 、O2、 CO2 等气体分子 顺浓度梯度运输 （3）实例 （4）影响因素： 细胞膜内外物质的浓度差 自由扩散 不需要转运蛋白 不需要能量 S z L w h 2 （也叫易化扩散） 载体蛋白 通道蛋白 协助扩散 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式 （1）概念： （2）特点 顺浓度梯度运输 转运蛋白 载体蛋白 通道蛋白 水通道蛋白 离子通道蛋白 需要转运蛋白 不需要能量 自由扩散和协助扩散 S z L w h 30 项目 载体蛋白 通道蛋白 转运特点 自身构像 是否与转运分子结合 实例 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 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 改变 改变 结合 不结合 葡萄糖进入红细胞 水通过水通道蛋白进出细胞 ①专一性 ②饱和性 一种转运蛋白只运送一种或性质相近的一类物质，不同细胞膜上转运蛋白的种类和数量也不同。 细胞膜上的转运蛋白数量有限,当所有转运蛋白都已承担相应的运输任务时,物质运输速率不再随物质浓度的增大而增大。 2 （也叫易化扩散） 载体蛋白 通道蛋白 协助扩散 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式 （1）概念： （2）特点 顺浓度梯度运输 需要转运蛋白，不需要能量 葡萄糖进入红细胞 （3）实例 水借助水通道蛋白进出细胞 （4）影响因素： 浓度差 Na+、K+借助离子通道蛋白进、出神经细胞 转运蛋白的数量 自由扩散和协助扩散 S z L w h 32 曲线图 膜上转运蛋白的数量有限 浓度差 运输速率 0 . P 运输速率 浓度差 0 自由扩散 协助扩散 运输速率 能量 0 自由扩散或协助扩散 自由扩散和协助扩散 S z L w h 33 二、拓展应用 2.温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗?请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。 假设:温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率 设计实验: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度,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。 （1）动物细胞和植物细胞放在清水中会吸水涨破( ) （2）质壁分离指植物细胞质和细胞壁发生分离的现象( ) （3）当细胞内外存在浓度差时，细胞就会发生质壁分离或复原( ) （4）质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行( ) （5）植物细胞吸水时，细胞大小基本不变( ) （6）成熟植物细胞在高浓度溶液中发生质壁分离是因为细胞壁具有选择透过性( ) （7）自由扩散的速率与物质分子的大小、脂溶性程度有关( ) （8）同种物质在不同情况下的运输方式可能不同( ) （9）温度变化会影响分子通过细胞膜的速率( ) 考向突破 S z L w h 课堂小结 被动运输 水进出细胞的原理 被动运输 自由扩散 协助扩散 半透膜 膜两侧溶液存在浓度差 质壁分离 质壁分离复原 水进出动物细胞 水进出植物细胞 渗透作用 需要转运蛋白，不需要能量 不需要转运蛋白，不需要能量 S z L w h $