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

4.1 被动运输 目标一 渗透作用 渗透作用的概念、发生条件、运输方向 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，漏斗内液面升高。 玻璃纸是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。 教材P62 半透膜：一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类多孔性薄膜的总称。 如鱼鳔，鸡蛋膜，花生种皮、玻璃纸 是否具有选择透过性？ 半透膜不具有选择透过性。 只要分子比半透膜孔径小就能自由通过 葡萄糖化学式C6H12O6, 蔗糖相对分子量是342,半透膜的孔小到不能让蔗糖这样的二糖分子通过。 1.漏斗管内的液面升高的原因？ 由于单位体积中，清水中含有的水分子数比蔗糖溶液中的水分子 ； 多 因此单位时间内由 透过半透膜进入 中的水分子数多于由 进入 中的水分子数，从而使得漏斗管内的液面升高。 清水 蔗糖溶液 蔗糖溶液 清水 蔗糖溶液 清水 蔗糖溶液对清水的渗透压（F1) 水柱产生的静水压（F2) 随着液面上升，水柱产生的静水压F2逐渐增大，当F2=F1时,该渗透系统（即该装置）达到渗透平衡，此时半透膜两侧水分子交换速率相等，液面不再升高。 2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 动态(渗透)平衡 5 清水 蔗糖溶液 3.当漏斗内溶液不再上升（即渗透平衡）时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗? 不相同 漏斗内溶液浓度仍然高 由于漏斗管内液面升高形成的静水压会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故半透膜两侧溶液浓度关系仍是漏斗内溶液浓度高于烧杯中清水的浓度。 6 4.如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？ 5.如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？ 条件一、具有半透膜 条件二、膜两侧溶液存在浓度差 不会。蔗糖分子和水分子都可以透过纱布 不会。单位时间透过玻璃纸进出水分子量相同，故漏斗管液面不变 【核心归纳】渗透平衡≠浓度相等 ①渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态，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。 ②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。 3、渗透作用中水的运输方向 2、渗透作用发生的条件 半透膜 两侧的溶液具有浓度差。 总结 一、水进出的原理——渗透作用 1、渗透作用的概念： 水分子（或其他溶剂分子）经过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液的扩散过程。 含水量高－－ 低浓度溶液－ －渗透压低 含水量低－－ 高浓度溶液－ －渗透压高 浓度是指：物质的量浓度，单位体积中溶质分子的微粒数，微粒数多的溶液渗透压越大，吸水力强。与微粒的大小与种类无关。 水分子由相对含量多的一侧向少的一侧移动 板书+学生做笔记：渗透作用发生的条件 半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向分子运动差别导致的液面改变。 水分子通过半透膜由低溶液浓度向高浓度溶液扩散，此处的浓度是指物质的量的浓度，是单位体积微粒的多少，不是质量分数。 若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。 当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。 渗透作用现象分析： A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题： ①A图中渗透达到平衡，半透膜两侧____(填“有”或“没有”)水分子的进出。 ②A图中Δh不变时，S1、S2溶液浓度的大小关系为：S1____S2(填“>”“<”或“＝”；S1、S2中溶质不能通过半透膜)。 有 > 【典题应用】 ③在B图所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。 a.一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面_____，右管液面_____。(填“升高”“降低”或“不变”) b.液面高度稳定后再同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液面_____，右管液面_____，最后_______________。 升高 降低 下降 上升 稳定在一定高度 请比较S2、S1溶液的物质的量浓度： S2＞S1 葡萄糖 麦芽糖 浓度是指摩尔浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小。 2．某科研小组设计如图所示的渗透装置，其中蔗糖不能透过半透膜，漏斗内溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）为两种不同浓度的蔗糖溶液，液面不动（渗透平衡）时液面差为Δh。下列说法正确的是 （ 　　） D A．渗透平衡后S1和S2浓度的大小， 关系 为S1＝S2 B．渗透平衡后无水分子通过半透膜 C．漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快 D．向漏斗内加适量清水Δh将变小 目标二 水进出细胞的原理 水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？ 细胞膜是否相当于一层半透膜？ 细胞吸水膨胀 外界溶液浓度_______细胞质浓度 细胞___________ 外界溶液浓度 _______细胞质浓度 外界溶液浓度 大于细胞质浓度 细胞保持正常状态 小于 失水皱缩 等于 1.水进出动物细胞的原理 为什么以哺乳动物的成熟红细胞为实验材料？1 哺乳动物的成熟红细胞，没有细胞核及细胞器，避免细胞核及各种具膜的细胞器对细胞吸水、失水的影响； 2 哺乳动物的红细胞具有运输氧气的功能，其内部有大量的血红蛋白。 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”所示装置中的什么物质？ 思考、讨论：（课本P63） 不能。蔗糖。 2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？ 是。 3.当外界溶液溶质的浓度低时，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，浓度差较小时不会涨破。 4.红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水。 浓度差。浓度差越大，吸水或失水越多。 生理盐水的浓度与血浆一致，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。 15 细胞膜 液泡膜 细胞质 细胞壁 原生质层 （全透性，伸缩性较小） 细胞液 水进出植物细胞,主要是指水经过原生质层进出液泡。 思考：水又是怎样进出植物细胞的呢？ 是否相当于一层半透膜？ 对细胞的吸水和失水有没有影响？ 成熟的植物细胞模式图 植物细胞内的液体环境主要指的是液泡内的细胞液。 可以版图，把液泡画大，标注原生质层 16 加盐的蔬菜水从哪里来？ 萎蔫的青菜，浸泡清水后，为什么能恢复坚挺？ 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 农作物施肥过多会为什么会有“烧苗”现象？ 原生质层相当于半透膜：水分通过渗透作用进出植物细胞! 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 如果假设是正确的 提出问题 作出假设 当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 。所以可以通过液泡的大小变化反映水分进出细胞。 失水 缩小 吸水 增大 提供蔗糖溶液使细胞外溶液浓度升高，提供清水使细胞外溶液浓度降低。 利用显微镜观察临时装片。 如何使细胞外溶液的浓度升高或降低？ 如何看到细胞，需要借助于什么材料和器具？ 水分子运输方向：低浓度 高浓度 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 液泡 大小 液泡 颜色 原生质层 的位置 细胞大小 细胞的吸水能力 0.3g/ml 蔗糖溶液 清水 变小 逐渐恢复原来大小 原生质层恢复原来位置 原生质层脱离细胞壁 基本 不变 基本 不变 变深 重新变浅 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 实验过程共观察了 次，其中第一次观察的目的是什么？ 形成对照 3 第一次观察 第二次观察 第三次观察 逐渐增强 逐渐减弱 都在低倍镜 下观察 结论： 细胞失水，原生质层与细胞壁分离开来 细胞吸水，与细胞壁分离的原生质层慢慢恢复原来的状态 质壁分离 质壁分离复原 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 (1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜； (2)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 当外界溶液浓度 > 细胞液浓度 当外界溶液浓度 < 细胞液浓度 1.实验中的质壁分离，“质”和“壁”分别指的是什么？ 2.质壁分离的内因和外因： 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 “质”指原生质层，“壁”指细胞壁 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度 内因： 原生质层伸缩性大，具有选择透过性 细胞壁伸缩性小，具有全透性 3.能发生质壁分离现象的条件？ ①植物细胞是活细胞 ②有大的液泡（最好有颜色） ③细胞液与外界溶液必须有浓度差 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 外界溶液 4.介于细胞膜与细胞壁之间的溶液： 6. 如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液， 实验结果如何？ 5. 植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？ 7. 可以选用黑藻或者洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验吗？ 不会。（因为细胞壁具有保护和支持的作用） 发生质壁分离，但不能质壁分离复原。（因为细胞已经严重失水而死亡了) 选材要求：活的成熟的植物细胞 24 因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。 探究植物的吸水和失水 探究实验 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 实验现象 表达交流 进一步探究 将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的甘油/乙二醇溶液/尿素溶液KNO3溶液，实验结果会有什么不同？ 如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。 补充：质壁分离的自动复原 (1)1 mol·L－1 NaCl溶液和1 mol·L－1蔗糖溶液的渗透压大小相等。( ) (2)为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液。( ) (3)观察植物细胞吸水和失水时，可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮。( ) (4)质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。( ) × × 电离成Na+和Cl- √ × (5)可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。( ) (6)需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。( ) (7)用黑藻叶片进行质壁分离实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。( ) × 没有大液泡 × × 有利于，黑藻叶肉细胞液泡无颜色 【典题应用】 8、物体内有三个相邻的细胞 a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是（ ） C 9.将同一植物的相同细胞分别浸在蒸馏水、质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液和质量浓度为0.4g/mL的KNO3溶液中，测得原生质体的体积随时间的变化曲线如下图所示，则曲线a、b、c代表细胞所处的溶液分别是（ ） A. 蒸馏水、蔗糖溶液、 KNO3溶液 B. KNO3溶液、蒸馏水、蔗糖溶液 C. 蒸馏水、 KNO3溶液、蔗糖溶液 D. 蔗糖溶液、 KNO3溶液、蒸馏水 C 目标三 被动运输 两种被动运输方式的异同 一、概念：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学物质所释放的能量的物质跨膜运输方式 被动运输： 被动运输 自由扩散（简单扩散） 协助扩散（易化扩散） 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式 1 自由扩散 (1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。 (2)特点 ①顺浓度梯度运输 ②不需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 (3)实例： 气体、水、尿素、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子 细胞外 细胞内 (4)影响因素： 浓度差、温度 浓度差 扩散速度 转运蛋白 扩散速度 能量 扩散速度 相似相溶原理 为什么？ 类比 借助转运蛋白的扩散 水 载体蛋白 葡萄糖 通道蛋白 结合物质，构象改变 直接通过 载体蛋白 通道蛋白 葡萄糖进入红细胞 2 协助扩散 (1)概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散，叫做协助扩散(易化扩散)。 (2)特点 ①顺浓度梯度运输 ② 需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 (3)实例： 红细胞吸收葡萄糖、水通道蛋白等 浓度差、转运蛋白种类和数量、温度 浓度差 扩散速度 能量 扩散速度 (4)影响因素： 34 3 比较载体蛋白和通道蛋白的异同 (1)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，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。 (2)通道蛋白 只容许与自身通道直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过；不需要与分子或离子结合。 运输方式名称 运输方向 是否需要 转运蛋白 是否消耗能量 举例 影响因素 被动运输 自由扩散 协助扩散 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 不需要 需要 载体蛋白 通道蛋白 不消耗 不消耗 气体分子、 脂溶性小分子 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 水通过通道蛋白进出细胞 浓度差 浓度差、转运蛋白的种类和数量 与生活的联系 绝大部分保湿防冻产品中都有油脂类物质（如：甘油），想一想，这是为什么呢？ 油脂类物质通过自由扩散的方式被细胞吸收，能吸收一部分空气的水分，同时它可以使一部分自由水转化为结合水，减少水分的散失，降低结冰点；从而可以防干燥，还能一定程度上防冻。 润肤霜 1.将细胞液浓度相同的某种植物细胞(如下图所示)，置于不同浓度的蔗糖溶液中，出现如图a～d四种细胞状态，则细胞液浓度位于下列哪两个细胞之间 A．c～b B．a～c C．a～d D．d～c 根据质壁分离状态判断浓度大小 a 液泡变大，细胞吸水 d 液泡变小，刚刚失水 c 已经发生质壁分离 b 质壁分离特别明显 √ 蔗糖溶液浓度大小 a < d < c <b 【典题应用】 考向突破 落实必备知识 强化关键能力 S z L w h 答案　C 解析　根据四个细胞失水程度的大小，可以判断细胞质壁分离的程度，细胞液的浓度介于刚刚分离和未分离的两种蔗糖溶液的浓度之间，a液泡变大，细胞吸水，d的液泡有所变小，质壁分离刚刚发生，b、c的质壁分离明显。 38 2.如图表示以紫色洋葱表皮细胞为实验材料，用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液、质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液、质量浓度为0.3 g/mL的尿素溶液及清水进行相关实验(m：开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；n：开始用清水处理洋葱表皮)，测得的该细胞原生质体体积的变化，图中代表尿素溶液处理结果的是(　　) A．a B．b C．c D．d 清水：细胞吸水，细胞壁支撑保护作用 0.5 g/mL蔗糖：细胞质壁分离，蔗糖浓度过高，细胞失活，滴加清水后不能复原 0.3g/mL蔗糖：细胞质壁分离，滴加清水后质壁分离复原 0.3g/mL尿素：细胞质壁分离，能发生自动质壁分离复原 √ 考向突破 落实必备知识 强化关键能力 S z L w h 答答案　B 解析　m点开始用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，细胞失水发生质壁分离，n点后开始用清水处理洋葱表皮细胞，开始吸水，发生质壁分离复原，如曲线c；但浓度过大(如质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液)，会导致失水过多，细胞死亡，质壁分离后，用清水处理不再发生质壁分离复原，如曲线d；尿素进入细胞液，可以先发生质壁分离后发生质壁分离自动复原，如曲线b；曲线a表示的是清水处理洋葱表皮不断吸水胀大的过程。 39 一、概念检测 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.下列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入细胞 D 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，两种溶液溶质的浓度均比细胞液溶质的浓度高，在显微镜下连续观察甲乙两细胞的变化是（ ） A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原 B.甲乙两细胞发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原 C.甲乙两细胞发生质壁分离，但甲细胞随后又发生质壁分离复原 D.甲乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原 B Lavf58.28.100 $