被动运输课件【备课精研+高效课堂】 高一上学期生物人教版必修1

“出淤泥而不染，濯清涟而不妖。”这句词是对莲的赞美。想一想：莲花生活于淤泥中，那它又是如何在这些淤泥中选择有用的物质吸收呢？新课导入第四章

细胞的物质输入和输出

第1节被动运输

学习目标1.探究动物细胞和植物细胞的吸水和失水，归纳出渗透作用的原理。2.掌握被动运输的原理和特点，知道转运蛋白的种类和作用。水往高处流？半透膜：水分子自由透过它，而蔗糖分子则不能玻璃纸、肠系膜、蛋壳膜、膀胱膜、鱼鳔等都属于半透膜。问题探讨123清水玻璃纸(半透膜)蔗糖溶液水分子54渗透装置单位时间从清水流入蔗糖溶液中的水分子数单位时间从蔗糖溶液流入清水中的水分子数蔗糖侧清水侧蔗糖分子1.渗透现象及原理分析

1.渗透现象及原理分析

蔗糖溶液初始液面玻璃纸(半透膜)最终液面溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。渗透装置清水1.渗透现象及原理分析

1.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？问题·探讨如果漏斗管足够长,

当漏斗内渗透压（浓度差）=漏斗液柱的静水压力（高度差），水分进出达到

平衡，液面维持稳定。P62讨论1上2、漏斗管液面不再升高时，水分子还移动吗？

水分子还会移动，只是进入的水分子数等于渗出的水分子数。（动态平衡）渗透平衡a.液面高度不发生变化，水分子双向运动速率相等，即动态平衡。b.渗透平衡时：溶液S1溶液S2平衡前：S2＞S1S表示溶液浓度渗透过程：S2↓

S1↑平衡后：S2＞S1水分移动是双向的，总结果是单向的，最后达到动态平衡。

P62图下1.渗透现象及原理分析

扩散扩散方向：分子从高浓度向低浓度。1.渗透现象及原理分析

半透膜渗透作用方向：水分子从水的相对含量高的一侧向水的相对含量低的一侧的扩散。渗透作用：水分子或（其它溶剂分子）通过半透膜的扩散。1.渗透现象及原理分析

ABC30%蔗糖溶液玻璃纸30%蔗糖溶液30%蔗糖溶液纱布清水30%蔗糖溶液玻璃纸清水思考：B和C的液面会升高吗？

(不会)发生渗透作用的条件是什么？①具有半透膜②半透膜两侧的溶液具有浓度差1.渗透现象及原理分析

1.渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。最后结果通过半透膜的溶剂分子达到动态平衡。②半透膜的两侧的溶液具有浓度差。①具有半透膜。3.方向：2.条件：低浓度溶液（水多）（渗透压低）高浓度溶液（水少）（渗透压高）水分子数多水分子数少P62左②从溶质的角度分析：①从水分子自身的角度分析：溶液浓度低渗透压低溶液浓度高渗透压高含水量高含水量低半透膜水（溶剂）蔗糖（溶质）“水往高处流”1.渗透现象及原理分析

EF0.1g/mL的蔗糖溶液

0.1g/mL的葡萄糖溶液0.1mol/L的蔗糖溶液0.1mol/L的葡萄糖溶液B液面上升摩尔浓度小摩尔浓度大两处液面等高想一想左右液面如何变化？提示：葡萄糖是单糖，而蔗糖是二糖溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。P62例1.（2013江苏高考题）图1为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：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，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为△h，此时S1和S2浓度大小关系为_________。S1>S2例2.如图，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素(相对分子质量为13000的蛋白质)的水溶液，b侧加入清水，并使a、b两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是（

）A．a、b两液面高度一致，b侧为无色B．a、b两液面高度一致，b侧为红色C．a液面低于b液面，b侧为红色

D．a液面高于b液面，b侧为无色D例3．植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

(

)解析：细胞液的浓度越高，则吸水能力越强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b细胞液浓度介于a、c细胞液浓度之间，水分的渗透方向是由c→b→a，以及由c→a。C实验现象：将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中。一段时间后，红细胞将会发生以下变化。低渗溶液等渗溶液高渗溶液外界溶液＜细胞质外界溶液=细胞质外界溶液＞细胞质吸水膨胀形态不变失水皱缩外界溶液细胞膜半透膜蔗糖溶液细胞质基质相当于相当于浓度差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P63图4--1下2.水进出动物细胞的原理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”装置中的什么物质？2.红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？

血红蛋白属于大分子，不能透过细胞膜。红细胞的细胞膜有选择透过性，相当于半透膜思考﹡讨论相当于蔗糖分子选择透过性膜：指具有活性的生物膜。对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜。选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜P63上3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？4.红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？不一定，红细胞吸水后，细胞质浓度也降低，当与外界溶液浓度相等时就不吸水了，如果细胞质浓度还没降到与外界溶液浓度相等就涨破了，那么红细胞就因吸水而涨破。决于细胞内外液体的浓度差

2.水进出动物细胞的原理给蔬菜洒水保鲜糖渍西红柿植物细胞一样也会吸水或失水细胞壁：纤维素和果胶组成具有全透性，伸缩性小，不影响水分的运输。3.水进出植物细胞的原理成熟植物细胞模式图细胞膜细胞液细胞质液泡膜细胞壁原生质层植物细胞中的水大部分储存在细胞的什么结构中？水原生质体：植物细胞中特指除去细胞壁后剩余部分。（包括细胞膜、细胞质和细胞核）。一个动物细胞即一团原生质体。P64下3.水进出植物细胞的原理细胞壁细胞膜液泡膜细胞质原生质层（半透膜）细胞液成熟的植物细胞的结构外界溶液三、探究植物细胞的吸水和失水水分进出植物细胞经过细胞壁、原生质层（细胞膜、细胞质、液泡膜）进出液泡，主要是指水经过原生质层进出液泡。水细胞液(全透性)3.水进出植物细胞的原理细胞壁细胞膜液泡膜细胞质原生质层（选择透过性，伸缩性大）由纤维素和果胶组成，全透性，伸缩性小）细胞液（具有一定的浓度）?类比学习（内层紧贴细胞膜，原生质层相当于一层半透膜(具有选择透过性)已知：细胞膜和液泡膜都是生物膜，都具有选择透过性。细胞液滴加0.3g/L蔗糖溶液质壁分离：原生质层和细胞壁分离细胞壁细胞膜细胞质液泡膜原生质层细胞壁细胞膜细胞质液泡膜原生质层

将植物细胞放置于一浓度较高的溶液（0.3g/L蔗糖溶液）中，会有怎样的变化？H2O少H2O多滴加清水细胞壁细胞膜细胞质液泡膜原生质层细胞壁细胞膜细胞质液泡膜原生质层

将质壁分离的细胞放置于清水（浓度较比细胞液低）中，又会有怎样的变化？质壁分离复原：原生质层恢复原状，和细胞壁再次紧贴H2O多H2O少材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮、0.3g/mL的蔗糖溶液、清水

实验探究——观察植物细胞吸水和失水

可以选用黑藻

或者洋葱鳞片叶内表皮细胞

进行实验吗？有紫色大液泡，便于观察。选用化学试剂的条件：1.对细胞无毒害2.浓度适当P64盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片31滴清水2撕取洋葱鳞片叶外表皮4低倍镜观察6低倍镜观察5在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流7在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流8低倍镜观察三次观察方法步骤：实验：探究植物细胞的吸水和失水(视频)3.水进出植物细胞的原理自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照第一次对照滴加蔗糖溶液滴加清水第二次对照质壁分离质壁分离复原3.水进出植物细胞的原理制作紫色洋葱外表皮临时装片↓低倍镜下观察↓用引流法加0.3g/mL蔗糖溶液↓低倍镜下观察↓用引流法加清水↓低倍镜下观察实验步骤自身对照，观察3次实验方法：引流法P64左侧高中唯一只用低倍镜3.水进出植物细胞的原理2023/1/18中央液泡变小、颜色加深逐渐恢复原来大小，颜色变浅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

中央液泡大小及颜色原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液清水

实验结果质壁分离质壁分离复原细胞壁正常状态P64表格填写细胞液蔗糖溶液外界溶液液泡膜半透膜渗透装置与植物细胞的比较细胞质细胞膜原生质层质壁分离的原因外因：①原生质层相当于一层半透膜，具有选择透过性②细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性外界溶液浓度大于细胞液浓度内因：(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。P65教材画出实验现象正常的洋葱表皮细胞0.3g/mL的蔗糖溶液失水的洋葱表皮细胞质壁分离质壁分离中的质和壁分别指的什么结构？质----原生质层壁----细胞壁P65图4--3外界溶液0.3g/mL的蔗糖溶液颜色变深3.水进出植物细胞的原理实验材料的选择①一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。②不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。③未成熟的植物细胞无大液泡，不能发生质壁分离现象。实验材料：活的、具有细胞壁和大液泡的成熟植物细胞，P64上质----原生质层壁----细胞壁3.水进出植物细胞的原理实验现象失水的洋葱表皮细胞清水吸水恢复的洋葱表皮细胞质壁分离复原3.水进出植物细胞的原理曲线分析(P64下)

液泡体积

细胞液的浓度(吸水能力）30%蔗糖清水清水30%蔗糖3.水进出植物细胞的原理1.如果滴加的是①0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？只发生质壁分离，滴加清水后不复原，活细胞失水太多死亡。2.如果滴加的是②一定浓度的KNO3溶液(K+和NO3-可被细胞吸收，细胞液浓度变大），实验结果又会有什么不同？质壁分离后自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)

。3.将成熟植物细胞放在③高浓度的盐酸或酒精溶液中，无法观察到质壁分离现象，为什么？高浓度的盐酸或酒精会杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。延伸拓展蓝字和红字P65下例4.下图表示以洋葱表皮为材料及清水、0.3g/mL蔗糖溶液、0.5g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL尿素溶液进行相关实验（时间1表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间2表示开始用清水处理洋葱表皮），测得该细胞原生质体体积变化，图中代表尿素溶液处理结果的是（）A.a

B.b

C.c

D.dB清水0.3g/mL蔗糖溶液0.5g/mL蔗糖溶液0.3g/mL尿素溶液或者KNO3溶液清水处理溶液处理图画在P65右上

例5.在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是A.为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤B.质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐减弱C.该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞的位置关系、液泡的颜色和大小等D.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头本实验在时间上形成了前后自身对照，不需要另外设立对照实验引流法细胞失水，细胞液浓度升高，吸水能力增强例6．在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。

下列有关叙述正确的是(

)

A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤√判断成熟植物细胞的死活测定细胞液浓度范围待测成熟植物细胞一定浓度蔗糖溶液镜检发生质壁分离无质壁分离活细胞死细胞待测成熟植物细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液镜检细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间123.水进出植物细胞的原理3比较不同植物细胞的细胞液浓度比较未知浓度溶液的浓度大小不同植物细胞同一浓度蔗糖溶液镜检发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大同一植物的相同成熟细胞未知浓度的溶液镜检

发生质壁分离所需时间越短，未知溶液的浓度越大，反之则未知溶液的浓度越小43.水进出植物细胞的原理5鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）成熟植物细胞不同种类溶液镜检只发生质壁分离质壁分离后自动复原溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液）溶质能透过半透膜（如KNO3溶液）3.水进出植物细胞的原理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4.被动运输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被动运输自由扩散（简单扩散）协助扩散（易化扩散）4.被动运输2023/1/18

甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？

因为甘油、乙醇等都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层出入细胞。P66左上4.被动运输自由扩散（简单扩散）过程（视频）比喻：球往低处滚自由扩散（简单扩散）(1)概念：细胞外细胞内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：O2、CO2、NH3等甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子少部分水自由扩散（简单扩散）比喻：球往低处滚P66左中上自由扩散对于所有细胞都很重要气管、支气管不断分支，最终形成肺泡

O2在肺泡中与血液的交换扩散速率(V)细胞外浓度扩散速率(V)O2浓度/氧分压00自由扩散（4）自由扩散的影响因素：①温度②膜两侧的浓度差P66下左自由扩散P66下中P66图上资料:1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出一种新的膜蛋白，后来经过实验获得了该蛋白的氨基酸序列结构，证实了水通道蛋白的存在。目前，人们已经从细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。水分子水通道蛋白

水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。钾离子通道模式图

20世纪80年代，科学家又从蚕豆保卫细胞中检测出K+的通道。1998年，美国科学家麦金农（R.Mackinon）解析了K+通道蛋白的立体结构。钾离子通道模式图RoderickMacKinnon通道蛋白水通道蛋白模式图PeterAgre载体蛋白细胞膜物质浓度高低交替开放模型

载体蛋白①只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且②每次转运时都会发生自身构象的改变。

通道蛋白①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；在运输过程中②不与被运输的物质结合，也不移动，而是形成极小的亲水孔，溶质能扩散通过该孔。

水通道蛋白转运蛋白：钠离子通道

钾离子通道葡萄糖进入红细胞通道蛋白与载体蛋白的区别P67中开门方向构像变化转运速度特异性是否与转运底物结合通道蛋白载体蛋白单向自身慢强是双向门控快弱否协助扩散（易化扩散）过程（视频）协助扩散（异化扩散）比喻：卡车载货下坡借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。(1)概念：(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：①葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞②钠钾离子通过离子通道蛋白运输③水分子通过水通道蛋白运输协助扩散（异化扩散）P66左中比喻：卡车载货下坡P66图高浓度

低浓度扩散速率(V)细胞外浓度扩散速率(V)O2浓度/氧分压0P0QP点后运输速率受______________制约转运蛋白数量协助扩散(4)协助扩散的影响因素：①温度②膜两侧的浓度差③转运蛋白的种类和数量P66下右协助扩散P66下