4.1被動運輸課件-高一上學期生物人教版必修1

第4章細胞的物質(zhì)輸入和輸出

第1節(jié)被動運輸閱讀P62、63、65嘗試完成以下問題：1、什么是滲透作用？滲透的方向？2、哺乳動物的紅細胞在不同濃度的氯化鈉溶液中的形態(tài)變化如何？3、什么是原生質(zhì)層？什么是質(zhì)壁分離？為什么會發(fā)生質(zhì)壁分離？長頸漏斗蔗糖溶液清水半透膜開始液面半透膜課本P62“選擇透過膜”【問題探討】Na+葡萄糖Na+葡萄糖水水蔗糖蛋白質(zhì)半透膜

半透膜是一類可以讓小分子（如：水/離子/葡萄糖）物質(zhì)通過，而較大分子（蔗糖）物質(zhì)不能通過的一類多孔性膜。

如：玻璃紙。1.漏斗管內(nèi)的液面為什么會升高？多少由于蔗糖溶液中水的相對含量（單位體積中的水分子數(shù)）比燒杯中的水的含量低，因此，燒杯中的水擴散到漏斗中的速率相對更快，導致漏斗中水量增加，液面上升。如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？為什么？不會，當管內(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向外擴散的速度，最終達到平衡，液面將不再上升。課本P62【問題探討】2.如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內(nèi)的液面還會升高嗎？3.如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會怎樣？不會。因為紗布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物質(zhì)都能夠自由通過，包括水分子和蔗糖分子都能通過。單位時間透過玻璃紙進出水分子量相同，故漏斗管液面不變條件一：半透膜條件二：濃度差課本P62【問題探討】1.滲透作用概念:2.滲透作用發(fā)生條件:①具有半透膜②半透膜兩側(cè)溶液存在濃度差3.滲透作用結(jié)果：溶液濃度低滲透壓低溶液濃度高滲透壓高含水量高含水量低4.滲透的方向半透膜水（溶劑）蔗糖（溶質(zhì)）水分子或其他溶劑分子透過半透膜的擴散水分子可以通過半透膜進行雙向擴散，直到水分子進出速率達到動態(tài)平衡。從溶質(zhì)的角度分析：低濃度溶液→高濃度溶液從水分子自身的角度分析：水含量高一側(cè)→含量低一側(cè)一、水進出細胞的原理滲透壓：溶質(zhì)微粒對水的吸引力（一）滲透作用水的相對含量低水的相對含量高細胞是個開放的生命系統(tǒng)一、水進出細胞的原理水分子通過細胞膜進出細胞，是否也是通過滲透作用？清水10%NaCl溶液①外界溶液的濃度<細胞質(zhì)濃度，細胞吸水膨脹現(xiàn)象:②外界溶液的濃度>細胞質(zhì)濃度，細胞失水皺縮

③外界溶液的濃度=細胞質(zhì)濃度，細胞形態(tài)不變（二）動物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理0.9%NaCl溶液（生理鹽水）是的。不能2．紅細胞的細胞膜是不是相當于“問題探討”中所說的半透膜？課本P63【思考與討論】處于外界溶液中的紅細胞相當于一個滲透裝置一、水進出細胞的原理（一）動物細胞的吸水和失水1．紅細胞內(nèi)的血紅蛋白等有機物能夠透過細胞膜嗎？這些有機物相當于“問題探討”所示裝置中的什么物質(zhì)？蔗糖分子外界溶液半透膜蔗糖溶液相當于相當于細胞膜細胞質(zhì)處于外界溶液中的動物細胞都相當于一個滲透裝置，水通過滲透作用進出動物細胞

3.當外界溶液的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？不一定！如果外界溶液濃度不是很低，有可能細胞質(zhì)濃度下降后與外界溶液的濃度達到平衡，紅細胞不再吸水主要取決于紅細胞內(nèi)外的濃度差，差值越大，吸水或失水越多。4．紅細胞吸水或失水的多少與什么有關？課本P63【思考與討論】一、水進出細胞的原理（一）動物細胞的吸水和失水外界溶液半透膜蔗糖溶液相當于相當于細胞膜細胞質(zhì)清水泡過的青菜鹽腌制過的黃瓜生活中我們會觀察到：鹽腌制過的黃瓜皺皺巴巴，還會出很多水；而用清水泡過的青菜卻很硬挺，這是為什么呢？問題探討水又是怎樣進出植物細胞呢？這些現(xiàn)象都說明，植物細胞也像動物細胞一樣，會發(fā)生吸水或者失水現(xiàn)象，吸水和失水同樣和外界濃度有關成熟的植物細胞模式圖細胞壁細胞膜細胞液細胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層1、細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是__________________2、___________________

稱為原生質(zhì)層3、水分子進出細胞主要指的是水分子通過________

進出____液泡里面的細胞液原生質(zhì)層液泡全透、伸縮性小半透、伸縮性大細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)（三）植物細胞的吸水與失水纖維素和果膠組成一、水進出細胞的原理處于外界溶液中的成熟植物細胞相當于完備的滲透系統(tǒng)，水通過滲透作用進出成熟的植物細胞滴加0.3g/L蔗糖溶液質(zhì)壁分離：原生質(zhì)層和細胞壁分離細胞壁細胞膜細胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層細胞壁細胞膜細胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層

將植物細胞放置于一濃度較高的溶液（0.3g/L蔗糖溶液）中，會有怎樣的變化？H2O少H2O多（三）植物細胞的吸水與失水一、水進出細胞的原理滴加清水細胞壁細胞膜細胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層細胞壁細胞膜細胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層

將質(zhì)壁分離的細胞放置于清水（濃度較比細胞液低）中，又會有怎樣的變化？質(zhì)壁分離復原：原生質(zhì)層恢復原狀，和細胞壁再次緊貼H2O多H2O少（三）植物細胞的吸水與失水一、水進出細胞的原理滴加蔗糖溶液滴加清水質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離復原歸納小結(jié)：1、對于成熟植物細胞來說，__________相當于半透膜，其伸縮性_____2、細胞壁是__________，溶于水的物質(zhì)都可以通過細胞壁，而且細胞壁的伸縮性________3、當細胞液的濃度

外界溶液的濃度時，細胞滲透失水，原生質(zhì)層縮小程度較細胞壁縮小程度____，發(fā)生________________

分離（）4、將質(zhì)壁分離的細胞置于低濃度溶液中，細胞滲透吸水，原生質(zhì)層恢復原狀，即發(fā)生______________原生質(zhì)層大全透的小大原生質(zhì)層與細胞壁質(zhì)壁分離的復原小于質(zhì)壁分離動物細胞植物細胞條件原理現(xiàn)象①___________相當于半透性膜②______________________具有濃度差①___________（由細胞膜、液泡膜和兩層之間的細胞質(zhì)組成）相當于半透膜②_________________具有濃度差滲透作用滲透作用當外界溶液濃度______細胞質(zhì)濃度，細胞吸水膨脹當外界溶液濃度______細胞質(zhì)濃度，細胞失水皺縮當外界溶液濃度_____細胞質(zhì)濃度，細胞維持正常形態(tài)當外界溶液濃度______細胞液濃度，細胞發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象當外界溶液濃度______細胞液濃度，細胞吸水膨脹，由于存在細胞壁，細胞不會漲破當外界溶液濃度______細胞液濃度，細胞維持正常形態(tài)細胞膜細胞質(zhì)與外界溶液小于小于大于大于等于等于原生質(zhì)層細胞液與外界溶液動植物細胞的吸水和失水滲透作用：水分子或其它的溶劑分子通過半透膜的擴散滲透的方向：水分子從水的相對含量高的一側(cè)向相對含量低的一側(cè)滲透提出問題作出假設設計實驗進行實驗分析結(jié)果表達與交流水分進出植物細胞是通過滲透作用嗎？原生質(zhì)層是否相當于半透膜？原生質(zhì)層相當于一層半透膜P64探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水設計實驗時要思考和討論哪些問題？實驗步驟？3次觀察，形成前后自身對照（引流法）（引流法）方法步驟探究植物細胞的吸水和失水實驗步驟蓋上蓋玻片，制成洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片1234滴清水撕取紫色洋蔥鱗片葉外表皮低倍鏡觀察撕取洋蔥鱗片葉時要不帶葉肉且不宜過大，避免制作裝片時出現(xiàn)重疊和氣泡，撕取后要放入載玻片上的清水中探究植物細胞的吸水和失水實驗步驟56低倍鏡觀察在蓋玻片的一側(cè)滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸水紙吸引，重復幾次（引流法），細胞就浸潤在蔗糖溶液中中央液泡逐漸變小，顏色變深,原生質(zhì)層與細胞壁逐漸分離;細胞大小基本不變。想一想：此刻外界溶液能不能進入細胞壁和原生質(zhì)層的間隙？為什么能，因為細胞壁是全透性的，原生質(zhì)層是選擇透過性發(fā)的探究植物細胞的吸水和失水實驗步驟56低倍鏡觀察在蓋玻片的一側(cè)滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸水紙吸引，重復幾次（引流法），細胞就浸潤在蔗糖溶液中中央液泡逐漸變小，顏色變深,原生質(zhì)層與細胞壁逐漸分離;細胞大小基本不變。78在蓋玻片的一側(cè)滴加清水，在另一側(cè)用吸水紙吸引，重復幾次（引流法），細胞又浸潤在清水中低倍鏡觀察中央液泡逐漸變大，顏色變淺,原生質(zhì)層逐漸恢復到貼近細胞壁;細胞大小基本不變。外界溶液濃度<細胞液的濃度，細胞

而出現(xiàn)

;外界溶液濃度>細胞液的濃度，細胞

而出現(xiàn)

;失水吸水液泡大小原生質(zhì)層的位置細胞大小蔗糖溶液清水變小逐漸恢復原來大小原生質(zhì)層恢復原來位置原生質(zhì)層與細胞壁分離基本不變基本不變①在清水中：細胞的正常形態(tài)③在清水中：質(zhì)壁分離復原②高濃度蔗糖溶液中:

質(zhì)壁分離實驗結(jié)果①是對照組②是實驗組②是對照組③是實驗組自身對照自身對照質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離復原解釋（8）實驗結(jié)論:

.原生質(zhì)層相當于一層半透膜植物細胞質(zhì)壁分離與復原條件①活的成熟植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜②原生質(zhì)層的伸縮性＞細胞壁的伸縮性③外界溶液濃度與細胞液存在濃度差內(nèi)因:外因:細胞壁（全透性）細胞膜細胞質(zhì)液泡膜細胞液

（具有一定的濃度）原生質(zhì)層S1溶液S2溶液半透膜分析結(jié)果被動運輸①方向：順濃度梯度分子多分子少擴散②不需要能量自由擴散協(xié)助擴散轉(zhuǎn)運蛋白像水分子這樣，物質(zhì)以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量，這種物質(zhì)跨膜運輸方式被稱為被動運輸。概念特點運輸動力：濃度差自學課本P66-67，回答以下問題：1、自由擴散的概念？自由擴散進出細胞的物質(zhì)實例？2、協(xié)助擴散的概念？協(xié)助擴散的實例？3、轉(zhuǎn)運蛋白的類型？二者的比較？4、影響自由擴散和協(xié)助擴散的因素？（一）自由擴散（1）概念：（2）實例：水O2、CO2、甘油、乙醇、苯（3）特點：①順濃度梯度運輸②不需要轉(zhuǎn)運蛋白③不需要消耗能量課本P66二.自由擴散和協(xié)助擴散物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞的方式，叫做自由擴散。（二）協(xié)助擴散（1）概念：（2）實例：如：葡萄糖進入紅細胞Na+進入神經(jīng)細胞（3）特點：①順濃度梯度運輸②需要轉(zhuǎn)運蛋白③不需要消耗能量課本P66二、自由擴散和協(xié)助擴散借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進出細胞的物質(zhì)擴散方式。*研究表明，水分子更多的是借助細胞膜上的水通道蛋白以協(xié)助擴散方式進出細胞的。二、自由擴散和協(xié)助擴散水、離子和一些小分子有機物載體蛋白通道蛋白轉(zhuǎn)運特點只容許與自身結(jié)合部位相適應的分子或離子通過，每次轉(zhuǎn)運時都會發(fā)生自身構(gòu)象的改變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是否與轉(zhuǎn)運的物質(zhì)結(jié)合是否有特異性實例結(jié)合不結(jié)合具有具有葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞水分子通過水通道蛋白進出細胞（三）轉(zhuǎn)運蛋白二、自由擴散和協(xié)助擴散定義：鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質(zhì)，能夠協(xié)助這些物質(zhì)（如離子和一些小分子有機物）順濃度梯度跨膜運輸，這些蛋白質(zhì)稱為轉(zhuǎn)運蛋白。（四）影響被動運輸?shù)囊蛩?濃度差（Mmol/L）51015202530運輸速率2.44.77.39.512.214.4結(jié)論：物質(zhì)的運輸速率與物質(zhì)濃度差成______關系，自由擴散過程只受_______影響。正比濃度差這是某種物質(zhì)自由擴散通過膜時，擴散速率與濃度差的實驗結(jié)果：影響自由擴散的因素：濃度差（膜內(nèi)外物質(zhì)濃度梯度的大?。ㄋ模?、影響被動運輸?shù)囊蛩?結(jié)論：在一定濃度范圍內(nèi)，物質(zhì)的運輸速率與物質(zhì)濃度差成______關系，超過一定的濃度后，協(xié)助擴散中物質(zhì)運輸速率受_______

_限制。正比轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)數(shù)量濃度差（Mmol/L）1.534.567.59速率81524303131這是某種物質(zhì)協(xié)助擴散通過膜時，擴散速率與濃度差的實驗結(jié)果：協(xié)助擴散的影響因素：濃度差和轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量項目自由擴散協(xié)助擴散運輸方向是否需要轉(zhuǎn)運蛋白是否消耗細胞內(nèi)的能量舉例不需要需要不消耗不消耗H2O、O2、CO2、甘油、乙醇、苯、尿素葡萄糖進入紅細胞，氨基酸、離子、水等高濃度低濃度高濃度低濃度兩種被動運輸方式的比較小結(jié)細胞的物質(zhì)輸入和輸出水進出細胞的原理自由擴散滲透作用的兩個條件水進出動物細胞特點：順濃度梯度，不需要轉(zhuǎn)運蛋白，不需要能量植物細胞吸水失水1、半透膜。2、濃度差。外界溶液濃度＜細胞液濃度

細胞吸水外界溶液濃度>細胞液濃度

細胞失水外界溶液濃度=細胞液濃度

細胞形態(tài)不變外界溶液濃度>細胞液濃度

失水而質(zhì)壁分離外界溶液濃度＜細胞液濃度

吸水質(zhì)壁分離復原探究植物細胞吸水和失水實驗例子：水，氣體分子；甘油、乙醇、苯等脂溶性物質(zhì)協(xié)助擴散特點：順濃度梯度，需要轉(zhuǎn)運蛋白，不需要能量例子：葡萄糖進入紅細胞，水，離子，一些小分子有機物等進出細胞轉(zhuǎn)運蛋白：載體蛋白和通道蛋白影響因素：膜兩側(cè)濃度差被動運輸影響因素：膜兩側(cè)濃度差和轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量1.材料選擇活細胞，有細胞壁，有大液泡。如紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞（1）紫色洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮，液泡無色，直接觀察現(xiàn)象不明顯（如果在外界溶液中添加植物細胞不吸收的色素分子，則可以觀察到明顯現(xiàn)象）（2）黑藻是高等植物細胞，含有大液泡和大而清晰的葉綠體，能觀察到質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象注意事項探究植物細胞的吸水和失水想一想：為什么不用紫色洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮？想一想：用黑藻葉片細胞可以不？（1）.本試驗選用0.3g/mL的蔗糖溶液，若改用較高濃度的蔗糖溶液作為試劑，會發(fā)生質(zhì)壁分離的現(xiàn)象嗎？如若發(fā)生質(zhì)壁分離，滴加清水后會發(fā)生質(zhì)壁分離的復原嗎？會發(fā)生質(zhì)壁分離，但濃度過高會引起植物過度失水而死，將不能再發(fā)生質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象。（2）.用一定濃度的KNO3溶液（甘油、葡萄糖等溶液）進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)植物細胞質(zhì)壁分離后，沒有滴加清水，出現(xiàn)了質(zhì)壁分離自動復原現(xiàn)象。為什么？開始時，由于KNO3等這些外界溶液的濃度高，所以發(fā)生質(zhì)壁分離后來，由于細胞能吸收KNO3等這些物質(zhì)，導致細胞內(nèi)濃度升高，所以將吸水發(fā)生自動復原。探究植物細胞的吸水和失水注意事項2、所用試劑的濃度和溶質(zhì)的要求一、概念檢測1.物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞脚c物質(zhì)的特點和細胞膜的結(jié)構(gòu)有關。判斷下列有關物質(zhì)跨膜運輸?shù)谋硎鍪欠裾_。(1)細胞膜和液泡膜都相當于半透膜。(√)(2)水分子進入細胞，是通過自由擴散方式進行的。(x)(3)載體蛋白和通道蛋白在轉(zhuǎn)運分子和離子時，其作用機制是一樣的。(x)2.基于對植物細胞質(zhì)壁分離原理的理解判斷，下列各項無法通過質(zhì)壁分離實驗證明的是(D)A.成熟植物細胞的死活B.原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大C.成熟的植物細胞能進行滲透吸水D.水分子可以通過通道蛋白進入細胞3.假如將甲乙兩個植物細胞分別放入蔗糖溶液和甘油溶液中，兩種溶液的濃度均比細胞液的濃度高，在顯微鏡下連續(xù)觀察，可以預測甲乙兩細胞的變化是(B)A.甲乙兩細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，不發(fā)生質(zhì)壁分離復原B.甲乙兩細胞都發(fā)生質(zhì)壁分離，但乙細胞很快發(fā)生質(zhì)璧分離復原C.只有乙細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，但不會發(fā)生質(zhì)壁分離復原