4.1 被動運輸 課件 高一上學(xué)期生物人教版必修1

被動運輸（一）在一個長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。過一段時間后，會出現(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。討論1.漏斗管內(nèi)液面為什么會升高？2.如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？為什么？3.如果用一層紗布代替玻璃紙，還會出現(xiàn)原來的現(xiàn)象嗎？4.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？蔗糖溶液半透膜清水一、滲透現(xiàn)象及原理分析1.滲透作用的概念

水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴散，稱為滲透作用。如果半透膜兩側(cè)存在濃度差，滲透方向就是水分子從相對含量較高的一側(cè)向相對含量低的一側(cè)滲透。2.滲透作用具備的兩個條件（1）具有半透膜（2）膜兩側(cè)具有濃度差擴散作用的概念：物質(zhì)從相對含量高的地方向相對含量低的地方自由運動1.漏斗管內(nèi)液面為什么會升高？2.如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？為什么？3.如果用一層紗布代替玻璃紙，還會出現(xiàn)原來的現(xiàn)象嗎？4.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？1.水分子通過半透膜發(fā)生滲透作用，單位時間內(nèi)由清水進入蔗糖溶液的水分子數(shù)大于蔗糖溶液進入清水中的水分子數(shù)。所以漏斗中液面升高。2.上升水柱產(chǎn)生靜水壓將加快漏斗中的水分子向燒杯內(nèi)的擴散速度，最終液面達到一定高度時，使得水分子進出達到動態(tài)平衡。所以液面不會無限升高。當(dāng)液面不再發(fā)生變化時，膜兩側(cè)溶液濃度不相等，蔗糖溶液濃度高。液面不再發(fā)生變化時，膜兩側(cè)的溶液濃度相等嗎？3.不能，滲透作用出現(xiàn)的條件之一是半透膜4.沒有變化，滲透作用出現(xiàn)的條件之一是濃度差蔗糖溶液半透膜清水（1）水分子（溶劑分子）滲透速度：濃度差越大，滲透速度越快（2）水分子（溶劑分子）滲透方向：

水分子（溶劑分子）相對含量高的一側(cè)到低的一側(cè)滲透

溶液物質(zhì)的量濃度低的一側(cè)到高的一側(cè)滲透（3）兩溶液間的水分子進行雙向運動，實際觀察到的只是水分子的雙向運動差異所導(dǎo)致的液面變化。（4）當(dāng)液面高度不再變化時，水分子仍進出半透膜，但進出達到平衡。點石成金蔗糖溶液半透膜清水1.液面高度不再變化時，即達到滲透平衡狀態(tài)，此時水分子不再進出半透膜（）2.漏斗內(nèi)液面升高的原因是：水分子只能通過半透膜進入漏斗內(nèi)（）3.若將實驗裝置中的蔗糖溶液改為0.3g/ml的蔗糖溶液，清水改為0.5g/ml的蔗糖溶液，那么依然會出現(xiàn)漏斗中水柱升高的現(xiàn)象（）易錯提醒×××一、水進出細胞的原理1.動物細胞的吸水和失水（1）動物細胞的細胞膜相當(dāng)于半透膜;濃度差比較的是外界溶液濃度與細胞質(zhì)濃度（2）條件及現(xiàn)象外界溶液濃度＜細胞質(zhì)濃度細胞吸水膨脹或漲破外界溶液濃度＞細胞質(zhì)濃度細胞失水皺縮外界溶液濃度＝細胞質(zhì)濃度細胞保持正常形態(tài)2.植物細胞的吸水和失水（1）成熟植物細胞結(jié)構(gòu)（2）植物細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要是指液泡里的細胞液細胞膜細胞質(zhì)細胞壁：全透性、伸縮性小液泡膜細胞液：具有一定濃度原生質(zhì)層：具有選擇透過性

相當(dāng)于半透膜原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜呢？探究植物細胞的吸水和失水實驗（3）條件及現(xiàn)象外界溶液濃度＜細胞液濃度細胞吸水中央液泡體積變大，細胞堅挺外界溶液濃度＞細胞液濃度細胞失去水中央液泡體積變小，發(fā)生質(zhì)壁分離外界溶液濃度＝細胞液濃度細胞保持正常形態(tài)（4）植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原因①外界溶液濃度大于細胞液濃度。②原生質(zhì)層的收縮性大于細胞壁的伸縮性。（5）只有活的、具有中央大液泡的成熟植物細胞才可以發(fā)生質(zhì)壁分離，動物細胞和根尖分生區(qū)細胞不能發(fā)生質(zhì)壁分離。1.洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞不能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象（）2.動物細胞不能發(fā)生質(zhì)壁分離（）3.植物的導(dǎo)管細胞、洋蔥根尖分生區(qū)細胞也能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象（）易錯提醒×√×水進出細胞的原理水滲透作用的兩個條件：半透膜、濃度差

滲透速度：與濃度差有關(guān)

滲透方向：看透膜物質(zhì)的相對含量由高到低動物細胞：植物細胞：半透膜：細胞膜濃度差：細胞質(zhì)的濃度與外界溶液濃度差吸水會膨脹，甚至漲破；失水會皺縮半透膜：原生質(zhì)層（具有選擇透過性）濃度差：細胞液與外界溶液的濃度差失水會發(fā)生質(zhì)壁分離吸水細胞不會漲破被動運輸（二）一、探究植物細胞的吸水和失水的實驗操作1.實驗流程低倍顯微鏡觀察（重復(fù)幾次）①有一個紫色中央大液泡②原生質(zhì)層緊貼細胞壁①中央液泡逐漸變?。ㄗ仙饾u加深）②原生質(zhì)層與細胞壁逐漸分離①中央液泡逐漸變大（紫色逐漸變淺）②原生質(zhì)層與細胞壁逐漸緊貼細胞壁低倍顯微鏡觀察（重復(fù)幾次）低倍顯微鏡觀察吸水紙引流0.3g/ml蔗糖溶液清水吸水紙引流制作洋蔥鱗片葉外表皮的臨時裝片取材時最好選用細胞液有顏色的，易于觀察2.實驗結(jié)論實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相同，說明“原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜”的假設(shè)是成立的。問題探究1.有位同學(xué)錯取了質(zhì)量濃度為3g/ml的蔗糖溶液，發(fā)現(xiàn)做完質(zhì)壁分離實驗操作步驟后，再做質(zhì)壁分離復(fù)原操作時幾乎沒有觀察到相關(guān)現(xiàn)象，分析原因可能是什么？2.實驗中共涉及三次顯微鏡觀察，其中第一次觀察的目的是什么？蔗糖溶液濃度過高，細胞過度失水而死亡，不能再發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原。為了觀察正常鱗片葉外表皮細胞形態(tài)以便于與處理后的細胞形態(tài)形成對照。1.質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象的應(yīng)用（1）判斷細胞的活性（2）測定細胞液濃度范圍待測細胞+系列濃度梯度的蔗糖溶液分別鏡檢，細胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離的兩種外界溶液濃度之間。（3）比較不同植物細胞的細胞液濃度不同植物細胞+同一濃度的蔗糖溶液鏡檢，比較剛發(fā)生質(zhì)壁分離的時所需時間的長短，以此判斷細胞液濃度的大小（時間越短，細胞液濃度越?。c石成金待測溶液+蔗糖溶液發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原→活細胞不發(fā)生質(zhì)壁分離→死細胞鏡檢2.若用適宜濃度的KNO3溶液進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細胞質(zhì)壁分離后，沒有滴加清水，自動出現(xiàn)了質(zhì)壁分離復(fù)原的現(xiàn)象，原因是？

開始外界溶液濃度較大，細胞發(fā)生質(zhì)壁分離；細胞主動吸收K+和NO3-后，隨著細胞液濃度增大，細胞吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原。點石成金

較高濃度的葡萄糖溶液、

KNO3溶液、甘油、尿素溶液為外界溶液時會自動發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原，原因是細胞會主動或被動的吸收外界溶液的溶質(zhì)。在實驗操作中，共涉及三次顯微鏡觀察，第一次用低倍鏡觀察，第二次、第三次用高倍鏡觀察（）在質(zhì)壁分離復(fù)原實驗后細胞液的濃度等于外界溶液的濃度（）3.質(zhì)壁分離分離過程中，洋蔥鱗片葉外表皮細胞的紫色區(qū)域逐漸變?。ǎ?.用質(zhì)量濃度為0.3g/ml的蔗糖溶液和質(zhì)量濃度為0.5g/ml的蔗糖溶液做質(zhì)壁分離實驗，結(jié)果相同（）易錯提醒××√×一、被動運輸1.概念物質(zhì)以擴散的方式進出細胞，不需要消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量。這種物質(zhì)的跨膜運輸方式稱為被動運輸。2.類型（1）自由擴散（簡單擴散）：物質(zhì)通過簡單的擴散進出細胞的方式。如①氣體：O2、CO2、NH3等；②甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子有機物。③少部分水。（2）協(xié)助擴散（易化擴散）：借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進出細胞的物質(zhì)擴散方式。如①離子和一些小分子有機物，如葡萄糖進入紅細胞；②大部分水。（順濃度梯度）借助濃度梯度勢能或電位差大多數(shù)動物細胞吸收葡萄糖為協(xié)助擴散，腎小管細胞、小腸上皮細胞吸收葡萄糖為主動運輸3.被動運輸?shù)奶攸c4.被動運輸?shù)挠绊懸蛩兀?）膜內(nèi)外物質(zhì)濃度梯度的大小。（2）某些物質(zhì)的運輸速率還與轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量有關(guān)。（3）溫度變化會影響分子的運動速率。一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)運蛋白可以分為載體蛋白和通道蛋白兩種類型。①載體蛋白：只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過，并且每次轉(zhuǎn)運時都會發(fā)生自身構(gòu)象的改變。點石成金細胞外細胞內(nèi)都是跨膜蛋白具有高度的選擇性②通道蛋白：通道蛋白分為水通道蛋白和離子通道蛋白。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，分子或離子通過時不與通道蛋白結(jié)合。物質(zhì)運輸時自身構(gòu)象一般不會發(fā)生改變。點石成金有選擇性（具有相對性沒有載體蛋白的選擇性高）轉(zhuǎn)運蛋白載體蛋白①只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的離子或分子通過（高度選擇性/專一性）①只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的離子或分子通過（高度選擇性/專一性）②發(fā)生物質(zhì)分子與載體蛋白的結(jié)合②發(fā)生物質(zhì)分子與載體蛋白的結(jié)合③運輸過程中自身構(gòu)象發(fā)生改變③運輸過程中自身構(gòu)象發(fā)生改變通道蛋白水通道蛋白①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離子和分子（選擇性）②不發(fā)生物質(zhì)分子與通道蛋白的結(jié)合離子通道蛋白③運輸過程中大多數(shù)自身構(gòu)象不發(fā)生改變（1）自由擴散的影響因素：主要取決于膜內(nèi)外物質(zhì)濃度梯度的大小，也與物質(zhì)分子大小和脂溶性有關(guān)。（2）協(xié)助擴散的影響因素：除了膜內(nèi)外物質(zhì)濃度梯度的大小外，還與膜上的轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)運蛋白達到飽和時，濃度差再增加，物質(zhì)運輸速率也不再增加。（3）被動運輸不需要能量，所以物質(zhì)運輸速率和細胞能量供應(yīng)無關(guān)。點石成金（1）（2）abc（3）細胞能量供應(yīng)同種物質(zhì)在不同情況下的運輸方式可能不同（）載體蛋白和通道蛋白在轉(zhuǎn)運分子和離子時，其作用機理是一樣的（）3.溫度變化會影響分子通過細胞膜的速率（）易錯提醒√×√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(guān)，判斷下列有關(guān)物質(zhì)跨膜運輸?shù)谋硎鍪欠裾_。（1）細胞膜和液泡膜都相當(dāng)于半透膜。（）（2）水分子進入細胞，是通過自由擴散方式進行的。（）（3）載體蛋白和通道蛋白在轉(zhuǎn)運分子和離子時，起作用機制是一樣的。（）即學(xué)即練√××2.假如將甲乙兩個植物細胞分別放入蔗糖溶液和甘油中，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(yù)測甲乙兩細胞的變化是（）A.甲乙兩細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，不發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)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)壁分離的復(fù)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(fù)原D.甲乙兩細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，隨后都很快發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原即學(xué)即練B3.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（）成熟植物細胞的死活B.原生質(zhì)層比細胞壁伸縮性大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即學(xué)即練D4.將發(fā)生質(zhì)壁分離的紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞置于清水中，發(fā)生的變化是（）液泡的顏色逐漸變淺B.細胞吸水直至漲破C.原生質(zhì)層逐漸增厚D.細胞體積明顯增大即學(xué)即練A5.紅莧菜的葉肉細胞中含有花青素，若將紅莧菜葉片放在清水中，水的顏色無明顯變化；若對其進行加熱，隨著水溫升高，水的顏色逐漸變成紅色，其原因是（）A.花青素在水等無機溶劑中難以溶解B.水溫升高使花青素的溶解度增大C.加熱使細胞壁失去了選擇透過性D.加熱使葉肉細胞的生物膜被破壞即學(xué)即練D探究植物細胞的吸水和失水實驗（用來證明植物細胞滲透作用發(fā)生時相當(dāng)于半透膜的是原生質(zhì)層）實驗材料：成熟的、活的植物細胞（最好是細胞液有顏色）實驗過程：①三次低倍鏡觀察，分別的目的②實驗過程中的現(xiàn)象：質(zhì)壁分離、質(zhì)壁分離復(fù)原（中央液泡的顏色的動態(tài)變化）質(zhì)壁分離自動復(fù)原質(zhì)壁分離現(xiàn)象的應(yīng)用運輸方式運輸方向是否需要轉(zhuǎn)運蛋白是否消耗能量圖例舉例影響因素被動運輸自由擴散順濃度梯度不需要不消耗①少部分水；②氣體；③甘油、苯等脂溶性小分子①膜內(nèi)外物質(zhì)濃度梯度的大小；②溫度；③物質(zhì)分子的大小和脂溶性協(xié)助擴散順濃度梯度需要載體蛋白或通道蛋白不消耗①大部分水②離子③及小分子物質(zhì)；葡萄糖進出紅細胞，大部分動物細胞吸收葡萄糖①膜內(nèi)外