被動(dòng)運(yùn)輸課件 【知識(shí)建構(gòu)+精準(zhǔn)突破】高一上學(xué)期生物人教版必修1

4.1被動(dòng)運(yùn)輸1988年，美國(guó)科學(xué)家阿格雷從紅細(xì)胞和腎小管中分離出一種未知功能的新的膜蛋白。1991年，經(jīng)過N-端肽鏈測(cè)序和整個(gè)cDNA序列測(cè)定，阿格雷獲得了蛋白氨基酸序列結(jié)構(gòu)，此時(shí)的他敏銳地意識(shí)到，這很可能就是大家一直在尋找的“水通道”。并由此贏得了2003年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)(1)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)脑砗吞攸c(diǎn)(2)探究植物細(xì)胞的吸水和失水(1)探究植物細(xì)胞的吸水和失水(2)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白種類和作用教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)問題探討

在一個(gè)長(zhǎng)頸漏斗的漏斗口外密封上一層玻璃紙，往漏斗內(nèi)注入蔗糖溶液，然后將漏斗浸入盛有清水的燒杯中，使漏斗管內(nèi)外的液面高度相等。過一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)如右圖所示現(xiàn)象。

玻璃紙（又叫賽璐玢）是一種半透膜，水分子可以自由透過它，而蔗糖分子則不能。蔗糖分子水分子半透膜的透過原理：根據(jù)膜上孔的大小來(lái)選擇分子是否能通過滲透現(xiàn)象演示單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入漏斗的水分子數(shù)量多于從漏斗滲出的水分子數(shù)量，漏斗內(nèi)溶液體積增大，液面上升。不會(huì)，當(dāng)管內(nèi)的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產(chǎn)生的壓力將加快漏斗中水分子向外擴(kuò)散的速度，最終水分子進(jìn)出達(dá)到平衡，液面將不再上升。討論1.漏斗內(nèi)的液面為什么會(huì)升高？如果漏斗管足夠長(zhǎng)，管內(nèi)的液面會(huì)無(wú)限升高嗎？為什么？滲透現(xiàn)象擴(kuò)散：分子從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。滲透作用:指水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從水多(低濃度溶液)向水少（高濃度溶液）的擴(kuò)散，即水分子數(shù)多向水分子數(shù)少。10%蔗糖10%葡萄糖滲透的溶液濃度：①若半透膜兩側(cè)分別為質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%蔗糖、

10%葡萄糖溶液，會(huì)發(fā)生滲透作用嗎？②當(dāng)燒杯中溶液為清水時(shí)，△h是否一直增大？

當(dāng)液面靜止時(shí)，S1濃度是否等于S2濃度?指摩爾濃度而非質(zhì)量濃度，只比較單位體積內(nèi)的微粒數(shù)，與微粒的大小與種類無(wú)關(guān)。會(huì)，因?yàn)?0%蔗糖溶液摩爾濃度

小于葡萄糖溶液摩爾濃度

，蔗糖溶液中的水多于葡萄糖溶液。10342——10180——不會(huì)一直增大。

S1>S2否。10%葡萄糖10%蔗糖高濃度一側(cè)(右側(cè))液面升高；滲透平衡時(shí)，一般兩側(cè)溶液的濃度并不相等。右側(cè)液面先上升后下降，最終左側(cè)液面高于右側(cè)液面。①

溶質(zhì)不能通過半透膜②

葡萄糖能通過半透膜，蔗糖不能通過半透膜③

加蔗糖酶，溶質(zhì)不能通過半透膜蔗糖被水解為兩分子單糖，導(dǎo)致左側(cè)濃度升高，水分子由葡萄糖溶液→蔗糖溶液透過較多，則左側(cè)液面升高，最終高于右側(cè)。2.如果用用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管的液面還會(huì)升高嗎？3.如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，液面高度如何變化？不會(huì),因?yàn)榧啿嫉目紫逗艽?蔗糖分子也可以自由透過。漏斗管內(nèi)的液面不會(huì)升高,單位時(shí)間內(nèi)透過玻璃紙的水分子數(shù)等于滲出玻璃紙的水分子數(shù)量。發(fā)生滲透作用的條件一：半透膜發(fā)生滲透作用的條件二：膜兩側(cè)的溶液具有濃度差動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水外界溶液濃度=細(xì)胞質(zhì)濃度外界溶液濃度<細(xì)胞質(zhì)濃度外界溶液濃度>細(xì)胞質(zhì)濃度細(xì)胞失水皺縮保持正常形態(tài)細(xì)胞吸水膨漲高濃度溶液生理鹽水蒸餾水思考·討論1.紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白等有機(jī)物能透過細(xì)胞膜嗎？這些有機(jī)物相當(dāng)于

“問題探討”所示裝置中的什么物質(zhì)？不能，蔗糖分子2.紅細(xì)胞的細(xì)胞膜是不是相當(dāng)于“問題探討”中所說(shuō)的半透膜？相當(dāng)3.當(dāng)外界溶液的濃度低時(shí)，紅細(xì)胞一定會(huì)由于吸水而漲破嗎？不一定，濃度差很大時(shí)會(huì)漲破，濃度差較小時(shí)不會(huì)漲破。4.紅細(xì)胞吸水或失水的多少取決于什么條件？5.想一想臨床上輸液為什么要用生理鹽水？濃度差。濃度差越大細(xì)胞吸水或失水越多。防止血細(xì)胞失水或吸水，細(xì)胞形態(tài)改變影響細(xì)胞的功能。水進(jìn)出哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的原理水進(jìn)出動(dòng)物細(xì)胞的原理外界溶液半透膜蔗糖溶液細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)相當(dāng)于相當(dāng)于細(xì)胞膜實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：動(dòng)物細(xì)胞可通過滲透作用吸水和失水社會(huì)實(shí)踐聯(lián)系（吸水）燒苗（失水）植物細(xì)胞吸水和失水是否也是發(fā)生了滲透作用呢？植物細(xì)胞的吸水和失水細(xì)胞液外界溶液具有濃度差細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層細(xì)胞壁選擇透過性膜特點(diǎn)：作用：保護(hù)和支持細(xì)胞成熟植物細(xì)胞內(nèi)主要的液體環(huán)境(相當(dāng)于一層半透膜)伸縮性比較大全透性（水分子可以自由通過）伸縮性比較小注意：水分子進(jìn)出成熟植物細(xì)胞，主要指水經(jīng)過原生質(zhì)層進(jìn)出液泡。植物細(xì)胞的吸水和失水可通過質(zhì)壁分離及復(fù)原的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二、探究·實(shí)踐：探究植物細(xì)胞的吸水和失水探究植物細(xì)胞的吸水和失水水分進(jìn)出細(xì)胞是通過滲透作用嗎？原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？水分通過滲透作用進(jìn)出植物細(xì)胞，原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜探究·實(shí)踐探究水分是否通過滲透作用進(jìn)出植物細(xì)胞提出問題：做出假設(shè)：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)材料選擇：活細(xì)胞、有細(xì)胞壁、有大液泡,如：紫色洋蔥鱗片葉（液泡中有紫色花青素，便于觀察）、黑藻(有大液泡和大而清晰的葉綠體，便于觀察)等。黑藻(2)實(shí)驗(yàn)步驟：制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時(shí)裝片低倍鏡下觀察液泡大小和原生質(zhì)層位置低倍鏡下觀察液泡大小和原生質(zhì)層位置滴蔗糖溶液制片觀察觀察滴清水觀察滴加清水，吸水紙引流一側(cè)滴加0.3g/mL蔗糖溶液，另側(cè)用吸水紙引流低倍鏡下觀察（紫色的中央液泡大小，原生質(zhì)層位置）滴加蔗糖溶液質(zhì)壁分離滴加清水質(zhì)壁分離復(fù)原液泡大小液泡顏色原生質(zhì)層的位置細(xì)胞大小0.3g/ml蔗糖溶液清水變小逐漸恢復(fù)原來(lái)大小原生質(zhì)層恢復(fù)原來(lái)位置原生質(zhì)層脫離細(xì)胞壁基本不變基本不變變深重新變淺(4)結(jié)果分析：---質(zhì)壁分離與復(fù)原1.取材是什么？為什么？2.用什么顯微鏡觀察？3.滴0.3g/ml的蔗糖溶液時(shí)，看到什么現(xiàn)象？液泡的體積與顏色有什么變化？原因是什么？4.再滴清水時(shí)，看到什么現(xiàn)象？液泡的體積與顏色有什么變化？原因是什么？5.若放入0.5g/ml的蔗糖溶液時(shí)，會(huì)怎樣？再放清水中如何？為什么？6.此實(shí)驗(yàn)要求細(xì)胞始終處于什么狀態(tài)？紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞，有顏色、易觀察光學(xué)、低倍鏡觀察質(zhì)壁分離液泡變小，顏色加深；細(xì)胞因?yàn)闈B透作用失水。質(zhì)壁分離復(fù)原液泡變大，顏色變淺；細(xì)胞因?yàn)闈B透作用吸水。嚴(yán)重質(zhì)壁分離不會(huì)復(fù)原；過度失水死亡?；罴?xì)胞基礎(chǔ)問答7.植物細(xì)胞的哪個(gè)結(jié)構(gòu)可相當(dāng)于半透膜？它由什么組成？

濃度差是指哪兩個(gè)溶液之間的濃度？8.植物細(xì)胞放于清水中什么現(xiàn)象？為什么與動(dòng)物細(xì)胞不一樣？

放于高濃度溶液中什么現(xiàn)象？

質(zhì)壁分離指誰(shuí)與誰(shuí)的分離？

再放到清水中會(huì)怎樣？9.哪些植物細(xì)胞能發(fā)生質(zhì)壁分離？10.質(zhì)壁分離時(shí)細(xì)胞壁與細(xì)胞膜之間是什么？原生質(zhì)層；包括細(xì)胞膜、液泡膜及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。外界溶液和細(xì)胞液略微膨脹，但不會(huì)漲破，因?yàn)橛屑?xì)胞壁的支持和保護(hù)。質(zhì)壁分離原生質(zhì)層與細(xì)胞壁質(zhì)壁分離復(fù)原有中央大液泡的

活的外界溶液“質(zhì)”指原生質(zhì)層，“壁”指細(xì)胞壁思考?討論1、你知道質(zhì)壁分離的的“質(zhì)”與“壁”分別指什么嗎？2、在質(zhì)壁分離及復(fù)原的過程中，細(xì)胞液濃度及細(xì)胞吸水力的變化趨勢(shì)如何？質(zhì)壁分離——質(zhì)壁分離復(fù)原——3、若用KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等溶液做實(shí)驗(yàn)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

4、本實(shí)驗(yàn)是如何設(shè)置對(duì)照的細(xì)胞液濃度變大，細(xì)胞吸水力變大細(xì)胞液濃度變小，細(xì)胞吸水力變小KNO3等溶液的濃度大于細(xì)胞液的濃度，細(xì)胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離，質(zhì)壁分離后因細(xì)胞主動(dòng)吸收K+和NO3_等溶質(zhì)微粒，而使細(xì)胞液濃度增大，植物細(xì)胞又會(huì)吸水，引起質(zhì)壁分離后的自動(dòng)復(fù)原。同一實(shí)驗(yàn)組在實(shí)驗(yàn)前后形成自身對(duì)照(5)質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用拓展1、判斷成熟植物細(xì)胞的死活2、測(cè)定細(xì)胞液濃度范圍待測(cè)成熟植物細(xì)胞一定濃度蔗糖溶液鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離無(wú)質(zhì)壁分離活細(xì)胞死細(xì)胞待測(cè)成熟植物細(xì)胞一系列濃度梯度的蔗糖溶液鏡檢細(xì)胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛發(fā)生質(zhì)壁分離的兩蔗糖溶液濃度之間3、比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度4、比較未知濃度溶液的濃度大小不同植物細(xì)胞同一濃度蔗糖溶液鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間越短，細(xì)胞液濃度越小，反之則細(xì)胞液濃度越大同一植物的相同成熟細(xì)胞未知濃度的溶液鏡檢

發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間越短，未知溶液的濃度越大，反之則未知溶液的濃度越小(5)質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用拓展6、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水肥管理7、生活中殺菌、防腐、腌制食品5、鑒別不同種類的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）成熟植物細(xì)胞不同種類溶液鏡檢只發(fā)生質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原溶質(zhì)不能透過半透膜（如蔗糖溶液）溶質(zhì)能透過半透膜（如KNO3溶液）(5)質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用拓展細(xì)胞類型動(dòng)物細(xì)胞植物細(xì)胞原理?xiàng)l件半透膜半透膜兩側(cè)有濃度差現(xiàn)象a>ba=ba<b滲透作用細(xì)胞膜原生質(zhì)層細(xì)胞質(zhì)與外界溶液有濃度差（濃度分別為a、b）細(xì)胞液與外界溶液有濃度差吸水膨脹甚至漲破吸水膨脹但不會(huì)漲破細(xì)胞形態(tài)不變（動(dòng)態(tài)平衡）細(xì)胞皺縮知識(shí)回顧二、自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散被動(dòng)運(yùn)輸：自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散2.被動(dòng)運(yùn)輸分為自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散兩類。1.像水分子這樣，物質(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化

學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式稱為被動(dòng)運(yùn)輸。觀察物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式的相同和差異？(一）自由擴(kuò)散物質(zhì)通過簡(jiǎn)單擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞，叫做自由擴(kuò)散，也叫簡(jiǎn)單擴(kuò)散。順濃度梯度運(yùn)輸（高→低）不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助不消耗細(xì)胞代謝的能量濃度差擴(kuò)散速率

①

氣體分子，如O2、CO2、N2等②

水等小分子③

脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇，

苯、尿素、固醇等2.特點(diǎn)：1.概念：3.實(shí)例：4.影響因素

:細(xì)胞內(nèi)外濃度差擴(kuò)散速率

O2濃度/氧分壓以自由擴(kuò)散的方式1.O2是怎樣進(jìn)入血液以及組織細(xì)胞？2.O2從肺泡腔進(jìn)入血液需要穿過幾層生物膜？3.O2從肺泡腔進(jìn)入組織細(xì)胞需要穿過幾層生物膜？9層生物膜、磷脂分子層、磷脂雙分子層思考?討論（肺泡壁、毛細(xì)血管壁為單細(xì)胞層）4層肺泡O2O2協(xié)助擴(kuò)散離子和一些小分子有機(jī)物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通過細(xì)胞膜，需要借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)出細(xì)胞擴(kuò)散，叫做協(xié)助擴(kuò)散，也叫易化擴(kuò)散。Na+內(nèi)流葡萄糖進(jìn)入普通細(xì)胞神經(jīng)纖維上Na+內(nèi)流或K+外流轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質(zhì)，能夠協(xié)助離子和一些小分子有機(jī)物順濃度梯度跨膜運(yùn)輸，這些蛋白質(zhì)稱為轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。載體蛋白通道蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)特點(diǎn)只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過只容許與自身通道的直徑和形狀相適配，大小和電荷相適宜的分子或離子通過自身構(gòu)象是否與轉(zhuǎn)運(yùn)的分子結(jié)合有無(wú)特異性實(shí)例改變結(jié)合具有不改變不結(jié)合具有葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞水分子通過水通道蛋白進(jìn)出細(xì)胞（二）協(xié)助擴(kuò)散2.特點(diǎn)：3.實(shí)例：1.概念：借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)擴(kuò)散方式。順濃度梯度運(yùn)輸需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助不消耗能量葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞，鈉鉀離子通道運(yùn)輸，水通道蛋白運(yùn)輸0濃度差運(yùn)輸速度A曲線分析

(1)OA段：限制因素為濃度差。(2)A點(diǎn)以后：達(dá)到飽和，此時(shí)

限制因素為轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量?！举Y料1】水分子比較小，在活細(xì)胞中含量最多，人們?cè)?jīng)認(rèn)為它們以自由穿過細(xì)胞膜磷脂分子的間隙而進(jìn)出細(xì)胞。后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，水分子在通過細(xì)胞膜時(shí)的速率高過人工膜。由此推斷細(xì)胞膜上可能存在特殊的輸送水分子的通道。關(guān)于水分子過膜方式問題的討論：過去人們普遍認(rèn)為，水分子都是通過自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞的，但后來(lái)的研究表明，水分子更多的是借助細(xì)胞膜上的水通道蛋白以協(xié)助擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞的。

本節(jié)內(nèi)容中水分子進(jìn)出紅細(xì)胞和成熟植物細(xì)胞的方式當(dāng)以自由擴(kuò)散為主，對(duì)于腎小管重吸收及小腸上皮細(xì)胞吸水等則以協(xié)助擴(kuò)散為主。水通道蛋白在不同細(xì)胞含量不同，吸水方式必然不同，不應(yīng)一概而論。阿格雷的實(shí)驗(yàn)：用爪蟾屬卵母細(xì)胞放入低滲溶液中觀察被動(dòng)運(yùn)輸自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散圖例運(yùn)輸方向特點(diǎn)影響因素舉例高濃度→低濃度(順濃度梯度)不需要載體，不消耗能量需要載體，不消耗能量膜兩側(cè)的濃度差、溫度膜兩側(cè)的濃度差、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量、溫度O2,CO2,H2O,甘油，乙醇，苯等水通道運(yùn)輸水、紅細(xì)胞吸收葡萄糖神經(jīng)