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 一、渗透作用 生活中我们会发现： ①一杯水中滴入几滴红墨水，一段时间后整杯水都会变成红色 ②炒菜时的香味可以飘到别的地方 扩散作用：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象，自由运动直到均匀分布的现象(气体、溶质和溶剂分子等） 【问题探讨】 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，使漏斗内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如图所示现象。 玻璃纸(又叫赛璐玢)是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。 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：玻璃纸、鸡蛋的壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜等。 不具有选择透过性 讨论： 1.漏斗管内的液面为什么会升高？ 动画演示 动画演示 蔗糖分子 水分子 半透膜 水分子可以通过半透膜，而蔗糖分子不能通过半透膜。 单位体积清水中水分子含量______蔗糖溶液中的水分子含量, 因此单位时间内由烧杯进入漏斗的水分子数______由漏斗进入烧杯的水分子数。 多于 大于 【问题探讨】 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，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，半透膜两侧水分子进出速率相等，液面将不再上升。 F1= F2 渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力，大小取决于溶质微粒的数目，溶质微粒越多，对于水的吸引力越大，渗透压越大。 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) 5.液面不再升高时，半透膜两侧浓度相等吗? 3.如果用纱布代替半透膜，液面还会上升吗? 不会。水分子和蔗糖分子都可以自由通过，短时间就会导致进出半透膜速率相等，液面不会上升。 4.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，液面还会升高吗？ 半透膜两侧溶液浓度相同，渗透压相等，水分子进出半透膜速率相同，液面相平。 S1溶液 S2溶液 △H 平衡前： S表示溶液浓度 平衡后： S2与S1的浓度差越大，△h越大 S2＞S1 S2＞S1 1.概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散 2.发生的条件 ②膜两侧溶液具有浓度差 ①具有半透膜 注意：指物质的量浓度，不是质量浓度。 3.水分子渗透方向(双向) 水相对含量高 低浓度溶液 渗透压低 水相对含量低 高浓度溶液 渗透压高 ②溶质角度分析： 低浓度溶液→高浓度溶液 ①水分子角度分析： 相对含量高→相对含量低含量 （渗透压低） （渗透压高） 渗透作用小结 液面 （等高） 10%蔗糖溶液 10% 葡萄糖 溶液 半透膜 ②同质量分数 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大， 因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液较多，右侧液面升高 液面 （等高） 2 mol/L 蔗糖溶液 2 mol/L 葡萄糖溶液 半透膜 ①同物质的量浓度 液面不变 （1）半透膜只允许水分子通过 渗透装置的变式分析 （2）半透膜允许溶质分子通过 若物质的量浓度S1>物质的量浓度S2 若物质的量浓度S1<物质的量浓度S2 S1 S2 半透膜 S1液面先升高 S1液面始终低于S2液面 S1中的溶质透过半透膜进入S2 S2液面升高，最终高于S1 S1溶质可通过半透膜 渗透装置的变式分析 1.将水和一定浓度的淀粉溶液置于如图所示渗透装置。下列说法正确的是(　　) A.淀粉分子可以从乙侧扩散到甲侧 B.水分子只能从甲侧进入乙侧 C.甲侧液面下降,乙侧液面上升 D.液面静止时,甲、乙两侧的浓度相等 C 练一练 二、水进出细胞的原理 1.动物细胞的吸水和失水 等渗溶液 高渗溶液 低渗溶液 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩 细胞形态不变 细胞质的浓度 外界溶液的浓度 ＞ 外界溶液的浓度 细胞质的浓度 ＞ 外界溶液的浓度 细胞质的浓度 = 动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统 ②细胞内溶液与外界溶液存在浓度差 ①细胞膜相当于一层半透膜 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 1.动物细胞的吸水和失水 ①萎蔫的菜叶浸泡在清水中，菜叶会变硬挺。 ②白菜剁碎做馅时，常要放一些盐，稍会儿可见有水分渗出。 ③对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 这些现象都说明: 联系生活 植物细胞也像动物细胞一样，会发生吸水或失水现象，吸水或失水同样与外界溶液的浓度有关。 成熟的植物细胞模式图 细胞壁 细胞膜 细胞液 细胞质 液泡膜 (全透性、伸缩性小) 纤维素和果胶组成 2.水进出成熟植物细胞的原理 水进出细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。 原生质层 (选择透过性、伸缩性大) 【探究·实践】探究动植物细胞的吸水和失水 1.提出问题 ①水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？ ②原生质层是否相当于一层半透膜？ 2.作出假设 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。 3.实验设计思路 当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞就会失水，发生质壁分离； 当外界溶液浓度低于细胞液浓度时，细胞就会吸水，发生质壁分离复原。 4.实验步骤： 紫色 蔗糖溶液 逐渐变小 加深 逐渐分离 逐渐变大 变浅 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 原生质层与细胞壁分离 （质壁分离） 基本不变 基本不变 逐渐恢复原来位置 （质壁分离复原） 逐渐恢复原来大小，颜色变浅 0.3g/mL 蔗糖溶液 清水中 5.实验结果 ①是对照组；②是实验组 ②是对照组；③是实验组 ① 自身对照 自身对照 ② ③ 1.质壁分离的“质”与“壁”分别指什么？ “质”指原生质层，“壁”指细胞壁。 2.质壁分离的原因？ 原生质层相当于半透膜，原生质层比细胞壁的伸缩性大。 内因： 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞渗透失水。 3.哪些细胞可以发生质壁分离及复原？ 有细胞壁；有中央大液泡； 活细胞。即活的成熟植物细胞。 思考•讨论 4.质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度和吸水能力的变化趋势？ 质壁分离——细胞液浓度变大，吸水能力增强 复原——细胞液浓度变小，吸水能力减弱 质壁分离现象明显，但是不能复原，因为溶液浓度过高，细胞失水过度而死亡。 思考•讨论 5. 若使用浓度过高的蔗糖溶液做实验，会出现什么样的结果？ 质壁分离自动复原，因为乙二醇可以进入细胞，使细胞液浓度增大，细胞吸水。所以质壁分离后又自动复原。 甘油、尿素、KNO3溶液等。 6.若使用质量浓度为2mol/L的乙二醇溶液，又会出现什么样的结果？ 1.如图1为光学显微镜下观察到的某植物细胞质壁分离的实验结果图，图2为质壁分离及其复原实验流程图。下列说法正确的是(　　) A．图1细胞若继续发生质壁分离，则该细胞的吸水能力减弱 B．图1所示结果只能在图2中C处观察到 C．增大蔗糖溶液的浓度会使第二次观察(D)和第三次观察(F)实验效果更明显 D．该实验用显微镜主要观察原生质层的位置、液泡的颜色和大小等 D 练一练 知识点三： 被动运输 像水分子这样，物质以____________进出细胞，_________消耗细胞内化学反应所释放的_____，这种物质跨膜运输方式称为_____________。 被动运输分为______________和_______________两类。 扩散方式 不需要 能量 被动运输 自由扩散 协助扩散 载体蛋白 通道蛋白 自由扩散 协助扩散 协助扩散 三、被动运输 (1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞，也叫简单扩散。 ① 梯度运输 ②不需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 (2)特点 (3)实例： 水，气体（O2 、CO2、N2）；尿素、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子 顺浓度（高→低） 1.自由扩散 小分子物质 细胞外 细胞内 (4)影响因素： 膜两侧的浓度差 浓度差 扩散速度 (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 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、水分子通过水通道蛋白进出细胞、Na+通道等 膜两侧的浓度差、转运蛋白的数量 浓度差 扩散速度 (4)影响因素： 顺 2.协助扩散 . P P点后速率受转运蛋白数量限制 载体蛋白 通道蛋白 转运特点 自身构象 是否与转运的分子结合 是否有特异性 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 不改变 不结合 结合 具有 具有 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 水分子通过水通道蛋白进出细胞 载体蛋白和通道蛋白 水通道蛋白 少量水通过磷脂缝隙进细胞 　　“自由扩散” 大量水借助水通道蛋白进细胞 　　“协助扩散” 磷脂缝隙 总结：水分子更多的是以　　　　　　方式进出细胞。 　　 协助扩散 ★水分子进出细胞的方式 方式 自由扩散 协助扩散 运输方向 是否消耗能量（ATP） 是否需要转运蛋白 举例 图例 曲线图 （一定浓度范围内） 影响因素 高浓度低浓度（顺浓度梯度） 不消耗 不需要 需要 氧气、二氧化碳、乙醇、苯等 葡萄糖、钠钾离子、水等 膜两侧的浓度差 浓度差；转运蛋白的数量 1. 下图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是（ ） A、肺泡上皮细胞吸收氧气——①④ B、人的成熟红细胞吸收葡萄糖——②③ C、甘油进出细胞——①③ D、神经细胞吸收Na＋——①④ C 练一练 C 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 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。（ ） ✘ √ ✘ D 练习与应用 一、概念检测 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 2．下图表示葡萄糖跨膜运输的过程，据图分析正确的是(　　) A．该膜中的转运蛋白也能运输氨基酸 B．该方式发生在被转运物质从低浓度到高浓度时 C．该膜可能是哺乳动物的红细胞膜 D．与该过程有关的细胞器是线粒体和核糖体 $