4.1被动运输课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

第4章 细胞的物质输入与输出 第1节 被动运输 1 葱 花 实 验 1.液面上升的原因是什么？ 资料卡：单位体积溶液中溶质微粒越多，渗透压越高，对水吸引力越强。 渗透装置 漏斗内溶质微粒多，渗透压高于烧杯溶液，进入漏斗内的水分子数多余出漏斗的，所以液面上升。 2. 若漏斗管足够长，液面会无限升高吗？ 3. 当漏斗管内的液面不再升高时，半透膜两侧溶液的浓度大小一样吗？ 渗透装置 5. 如果用纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 6. 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? 不会，蔗糖分子也能通过纱布 液面保持不变 一、水进出细胞的原理 渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。 发生渗透作用的条件： ①半透膜 ②半透膜两侧存在浓度差 渗透的方向： 从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透（顺相对含量梯度） 拓展 1.若半透膜只允许水分子通过，a侧为1mol/L的葡萄糖溶液，b侧为1mol/L的麦芽糖溶液，液面会发生怎样的变化? 液面不变 a、b两侧浓度相等，渗透压相等，进出水分子数相等 拓展 2.若半透膜只允许水分子通过，a侧为10%的葡萄糖溶液，b侧为10%的麦芽糖溶液，液面会发生怎样的变化？ a侧液面上升 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度＞10%的麦芽糖 a渗透压＞b渗透压，进入a侧的水分子数多余出a侧 拓展 3.若半透膜允许水分子和单糖分子通过，a侧为10%的葡萄糖溶液，b侧为10%的麦芽糖溶液，液面会发生怎样的变化？ （已知水分子通过半透膜的速率大大高于单糖的速率） 初始： 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度＞10%的麦芽糖 a侧液面上升，b侧液面下降 单糖扩散阶段： a侧葡萄糖分子会透过半透膜向b侧扩散， 导致a侧溶质减少、浓度降低，b侧溶质增加、浓度升高。 a侧液面下降，b侧液面上升 最终平衡阶段: b侧总溶质微粒数（葡萄糖+麦芽糖）＞a侧（仅葡萄糖） b侧液面高于a侧 水分子能否通过渗透作用进出红细胞？ 水进出动物细胞 细胞状态： 原 因： 细胞吸水膨胀 细胞维持正常形态 细胞失水皱缩 细胞质溶质浓度＞外界溶液 细胞质溶质浓度＝外界溶液 细胞质溶质浓度＜外界溶液 在做肠胃镜之前，通常需要清理肠道，上方为清理肠道的具体过程，能否利用刚才所学知识进行理解？ 与生活联系 水分子能否通过渗透作用进出红细胞？ 水进出动物细胞 结论： 动物细胞的细胞膜相当于半透膜，水通过渗透作用进出细胞。 具有活性的生物膜 水进出植物细胞 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 水分子能否通过渗透作用进出植物细胞？ 探究植物细胞的吸水和失水 提出问题 做出假设 设计实验 实施实验 分析结果 得出结论 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是一层半透膜吗？ 水分进出植物细胞是渗透作用，原生质层相当于一层半透膜 当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ； 当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 。 失水 吸水 【材料用具】：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水、刀片、镊子、滴管、盖玻片、吸水纸、显微镜等。 选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，是因为其具有中央大液泡，且细胞液呈紫色，易观察液泡的大小变化。 1 2 3 4 滴清水 低倍镜观察 5 6 低倍镜观察 7 8 低倍镜观察 0.3g/mL的蔗糖 再滴清水 5 6 低倍镜观察 7 8 低倍镜观察 0.3g/mL的蔗糖 再滴清水 原生质层与细胞壁分离 质壁分离 原生质层逐渐与细胞壁紧贴 质壁分离复原 原 因？ 细胞液浓度＜外界溶液浓度 细胞液浓度＞外界溶液浓度 提出问题 做出假设 设计实验 实施实验 分析结果 得出结论 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是一层半透膜吗？ 水分进出植物细胞是渗透作用，原生质层相当于一层半透膜 0.3g/mL 蔗糖溶液 清水中 试剂 中央液泡变化 原生质层的位置 细胞大小 0.3g/mL蔗糖溶液 清水 逐渐变小， 颜色变深 原生质层脱离细胞壁 基本不变 基本不变 逐渐恢复原来位置 逐渐恢复原来大小，颜色变浅 水分进出植物细胞是渗透作用，原生质层相当于一层半透膜 解释生活中的现象 往萝卜块上洒一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。 对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 菜农往放蔫的青菜洒水，青菜很快恢复坚挺、新鲜 。 细胞液浓度小于外界溶液浓度，细胞失水 细胞液浓度大于外界溶液浓度，细胞吸水 细胞液浓度小于外界溶液浓度，细胞失水 水进出植物细胞 1.质壁分离 ①概念： 指 和 发生分离的现象 ②产生的原因： ②外界溶液浓度大于细胞液的浓度，细胞失水 ①原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性 2.质壁分离复原 ①概念： 发生质壁分离的植物细胞因吸水，恢复为原来的状态。 ②产生的原因： 内因 外界溶液浓度小于细胞液的浓度，细胞吸水 3.发生质壁分离或复原的条件有哪些？ ①具有细胞壁 ②具有大液泡 ③活细胞 外因 原生质层 细胞壁 洋葱鳞片叶内表皮 在高渗溶液中能发生质壁分离吗？ 黑藻 有大液泡，细胞质中有叶绿体，呈绿色 问题思考 1.所有的植物细胞都能发生质壁分离吗？ 3.发生质壁分离后的植物细胞都能复原吗？ 2.发生质壁分离过程中细胞液的浓度发生了什么变化？细胞的吸水能力有什么变化？ 不是，需要有中央大液泡的植物细胞。 根尖分生区细胞无中央大液泡 细胞液浓度增加 细胞吸水能力增强 不一定，若细胞失水过多死亡，则不能复原 用物质的量浓度为2 mol·L-1 的乙二醇溶液 和2 mol·L-1 的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如下图所示。 质壁分离自动复原 溶质分子（KNO₃）或小分子（如尿素、甘油）会通过细胞膜进入细胞液。 拓展 3.若半透膜允许水分子和单糖分子通过，a侧为10%的葡萄糖溶液，b侧为10%的麦芽糖溶液，液面会发生怎样的变化？ （已知水分子通过半透膜的速率大大高于单糖的速率） 初始： 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度＞10%的麦芽糖 a侧液面上升，b侧液面下降 单糖扩散阶段： a侧葡萄糖分子会透过半透膜向b侧扩散， 导致a侧溶质减少、浓度降低，b侧溶质增加、浓度升高。 a侧液面下降，b侧液面上升 最终平衡阶段: b侧总溶质微粒数（葡萄糖+麦芽糖）＞a侧（仅葡萄糖） b侧液面高于a侧 30%蔗糖溶液 半透膜 清水 当漏斗管内的液面不再升高时，半透膜两侧溶液的浓度大小一样吗？ 当动物细胞在低浓度外界溶液中不再发生吸水时，细胞液浓度 外界溶液浓度。 等于 渗透平衡 当植物细胞在低浓度外界溶液中不再发生吸水时，细胞液浓度 外界溶液浓度。 等于或大于 水通过渗透作用进出细胞 水分子跨质膜的具体方式是怎样的？（结合细胞膜的结构思考） 被动运输 水分子很小，从相邻磷脂分子之间的间隙穿过。 自由扩散：物质可以通过简单的扩散作用穿过质膜，从高浓度一侧到达低浓度一侧的跨膜运输的方式。 气体分子：CO2、O2等 脂溶性小分子：甘油、苯、乙醇等 水、尿素 资料2:1988年，美国科学家阿格雷在分离纯化多种红细胞膜上的蛋白质时，发现了个疏水性跨膜蛋白(命名为“AQP1”)，他将含有AQP1蛋白和不含有此蛋白的细胞进行了对比实验，将这2种细胞放在同一水溶液中，结果如图。 含AQP1蛋白的细胞 不含AQP1蛋白的细胞 为了进一步验证，科研人员将AQP1导入脂质体中进行重组脂质体实验，结果发现，重组脂质体对水的转运活性比普通脂质体高出了10倍。 协助扩散：物质借助与质膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。 通道蛋白: 载体蛋白 : 允许与自身通道直径和形状适配、大小和电荷适宜的分子或离子通过 ：容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 被动运输 【归纳】自由扩散与协助扩散比较 自由扩散 协助扩散 运输方向 转运蛋白 能量 举例 顺浓度梯度 不需要 不消耗 O2、H2O、甘油等 顺浓度梯度 载体蛋白或通道蛋白 不消耗 H2O、葡萄糖等 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为被动运输。 被动运输 影响物质运输速率的因素 1.自由扩散 2.协助扩散 浓度差、温度 浓度差、温度 、转运蛋白数量 浓度差 运输速率 浓度差 运输速率 练习与应用 1.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。 (1)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。（ ） (2)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。（ ） (3)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的。（ ） 2.基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，各项无法通过质壁分离实验证明的是（ ） A.成熟植物细胞的死活 B.原生质层比细胞壁的伸缩性大 C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水 D.水分子可以通过通道蛋白进人细胞 √ × × D 练习与应用 3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是（ ） A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质璧分离复原 B.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原 C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质璧分离复原 D.甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原 B Lavf58.46.101 $