被动运输 高一上学期生物人教版必修1

4.1被动运输本节聚焦：1.理解渗透作用（概念、方向、条件）。2.细胞在什么情况下吸水或失水。细胞吸水或失水的原理。3.植物细胞的质壁分离与复原现象说明什么？4.被动运输的两种类型是什么？其异同点是？半透膜1.漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？2.如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？3.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？半透膜1.漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？2.如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？3.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？答案：1.因为烧杯中的水分子进入漏斗中导致漏斗管内液面升高。烧杯中的水分子为什么向漏斗中扩散呢？资料：渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力，溶质微粒数目越多，溶液浓度越高，溶液渗透压越高，对水的吸引力越大.因为：蔗糖溶液渗透压高，对水的吸引力大，这种吸引力使水分子进入漏斗中。漏斗中的水分子有没有向烧杯中扩散呢？蔗糖溶液玻璃纸（半透膜）清水蔗糖分子水分子水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。半透膜烧杯中的水分子为什么向漏斗中扩散呢？资料：渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力，溶质微粒数目越多，溶液浓度越高，溶液渗透压越高，对水的吸引力越大.因为：蔗糖溶液渗透压高，对水的吸引力大，这种吸引力使水分子进入漏斗中。漏斗中的水分子有没有向烧杯中扩散呢？实际上：半透膜两侧的水分子都能通过扩散作用自由进出，但由于蔗糖溶液中水的相对含量比烧杯中少，因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快一些，导致漏斗中水量增加，液面上升。水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散。渗透作用：半透膜1.漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？2.如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？3.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？答案：1.不会。因为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加快了漏斗中水分向外扩散的速度，最终水分子的向漏斗内外的扩散达到平衡，液面将不再上升（此时的状态：渗透平衡）。即：蔗糖溶液对烧杯中水分子的吸引力等于水柱产生的压力时，漏斗管内液面停止上升。追加问题1：当漏斗管内液面停止上升的时候，半透膜两侧溶液浓度是否相等？不相等。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平衡后S1与S2的浓度差产生的吸水力与高度差（Δh）的重力相等，S1与S2的浓度差越大，高度差就越大。半透膜1.漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？2.如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？3.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？2.不会3.漏斗管内液面不会上升。一、渗透作用1.概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。3.方向：水分子相对含量高→水分子相对含量低；低浓度溶液→高浓度溶液；低渗透压溶液→高渗透压溶液。2.发生条件：①有半透膜；②半透膜两侧溶液具有浓度差。注意：渗透作用发生时，溶液浓度指物质的量浓度（摩尔浓度）而不是质量浓度。半透膜：只允许水分子自由透过。质量分数为0.3g/mL的葡萄糖溶液质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液思考：一段时间后，U型管左右两侧液面如何变化？为什么？若半透膜只允许水分子自由透过，一段时间后，U型管左右两侧液面如何变化？为什么？U型管两侧液面高度不变。因为半透膜两侧溶液渗透压相等，所以水分子通过半透膜向两侧的扩散速度相等。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一个动物细胞能否构成一个渗透系统？讨论: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一、渗透作用1.概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。2.发生条件：①有半透膜；②半透膜两侧溶液具有浓度差。二、水进出细胞的原理1.水进出动物细胞的原理是渗透作用。半透膜：细胞膜。3.方向：水分子相对含量高→水分子相对含量低；低浓度溶液→高浓度溶液；低渗透压溶液→高渗透压溶液。0.9%NaCl生理盐水10%NaCl清水细胞吸水膨胀外界溶液浓度_______细胞质浓度细胞失水皱缩外界溶液浓度_______细胞质浓度外界溶液浓度______细胞质浓度细胞形态不变小于等于大于如果把清水换成比细胞质浓度略低的溶液，红细胞还会吸水涨破吗？红细胞在低浓度溶液中一定会吸水涨破吗？红细胞吸水与失水取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大，细胞吸水或失水越多。联系生活对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。盐腌制过的黄瓜,皱皱巴巴，还出水。植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？2.探究植物细胞的吸水与失水全透性选择透过性选择透过性原生质层根据观察到的现象提出问题作出假设设计实验进行实验实验结论表达与交流进一步探究水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是不是相当于一层半透膜？原生质层相当于一层半透膜1.探究实验的步骤设计方案：将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。（设计方案、预期结果…）预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，因此在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会____，细胞_______；在清水中植物细胞的液泡又会______，细胞_____。

缩小皱缩变大膨胀活细胞、有细胞壁、有大液泡---颜色差异（紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞）易错警示：死细胞、未成熟的细胞（没有中央大液泡）、动物细胞均不能发生质壁分离洋葱鳞片叶内表皮细胞是成熟植物细胞，有大液泡，能发生质壁分离及复原，但液泡无色，直接观察现象不明显。

黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体，能观察到质壁分离及复原现象（1）实验材料：（2）实验原理：（1）成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜

（2）细胞液具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水

（3）原生质层比细胞壁的伸缩性大（3）实验过程：制作临时装片→低倍镜观察→“引流法”滴加蔗糖溶液→低倍镜观察→“引流法”滴加清水→低倍镜观察注：“引流法”示意图质壁分离质壁分离复原（4）实验现象制作黑藻临时装片在低倍镜下观察由于叶绿体的存在细胞质呈现绿色（液泡无色）原生质层紧贴细胞壁在低倍镜下观察在低倍镜下观察原生质（完整的植物细胞除去细胞壁之后的部分）缩小成球状原生质层与细胞壁分离开原生质（完整的植物细胞除去细胞壁之后的部分）恢复原来的大小原生质层又紧贴细胞壁（5）几点思考：1.发生质壁分离的原因？2.质壁分离中，“质”是指？3.细胞发生质壁分离后，原生质层与细胞壁之间充满了什么？4.没有中央大液泡的植物细胞会发生质壁分离现象吗？5.成熟植物细胞失水过多死亡后，再滴加清水，会发生质壁分离复原吗？①细胞外溶液浓度大于细胞液浓度；②细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性且原生质层具有选择透过性。原生质层外界溶液不会不会（6）质壁分离实验中的特殊情况质壁分离的自动复原在一些溶液，如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液中，细胞会自动发生质壁分离的复原。因为溶质分子能被细胞吸收。(7)质壁分离及复原现象的应用①判断细胞的活性待测细胞＋蔗糖溶液镜检(――→)不发生质壁分离→死细胞(发生质壁分离和复原→活细胞)②测定细胞液浓度的范围待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。③比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较刚发生质壁分离时所需时间的长短→判断细胞液浓度的大小(时间越短，细胞液浓度越小)。④比较未知溶液的浓度大小同一植物的相同成熟细胞＋未知浓度的溶液镜检，记录刚刚发生质壁分离所需时间的长短→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液浓度越大)。⑤证明了原生质层的伸缩性大于细胞壁⑥鉴别不同种类的溶液。成熟植物细胞+不同种类溶液→质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖溶液）质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液）（1）对农作物合理灌溉，既满足作物对水分的需要，同时也降低土壤溶液浓度，促进对水分的吸收。（2）盐碱地中植物因缺水不容易存活；一次施肥过多，会造成烧苗。（3）糖渍、盐渍食品不变质的原因。----食品外面形成很高浓度的溶液，使微生物失水过多而死亡，不能在上面生存。与生活中的联系被动运输第二课时渗透作用：水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散。方向：水分子相对含量高→水分子相对含量低顺相对含量（浓度）、扩散进出细胞→不需要能量被动运输：物质以扩散的方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。一、被动运输1.特点：顺浓度梯度、不需要能量2.类型：①自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。能进行自由扩散的物质：①水、②脂溶性小分子、③气体。自由扩散的特点：①顺浓度梯度、②不需要转运蛋白的协助、③不需要能量资料：科学家阿格雷在红细胞膜上发现了一种疏水性跨膜蛋白AQP1。他将这种蛋白镶嵌在人工合成的脂质体上，并将镶嵌有AQP1的脂质体和普通脂质体同时放入蒸馏水中，每隔一段时间观察，结果如图所示。由上述实验结果，你能得出什么推论？疏水性跨膜蛋白AQP1能够加快水分子进入细胞的速率。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。水通道蛋白结构模式图正常成年人每天产生的原尿约为180L，最终只有约1.5L的尿液排出。其他的水去哪了？被肾小管细胞吸收进入血液了。该过程需要水分子大量、快速通过细胞膜进入肾脏细胞，自由扩散的运输速率远不能满足生命活动的需要，而协助扩散能提高水的转运速率。尿的形成过程示意图一、被动运输1.特点：顺浓度梯度、不需要能量2.类型：②协助扩散：借助膜上的转运蛋白（载体蛋白/通道蛋白）进出细胞的物质扩散方式。能进行协助扩散的特例：葡萄糖进入红细胞、水分子通过水通道蛋白进出细胞。自由扩散的特点：①顺浓度梯度、②需要转运蛋白的协助、③不需要能量比较：载体蛋白和通道蛋白（课本）P66-67名称载体蛋白通道蛋白图示

转运对象与自身

部位相适应的分子或离子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特点每次转运时都会发生自身_____的改变转运分子不需要与通道蛋白_____结合构象结合3.影响因素（1）自由扩散：浓度差、温度（2）协助扩散：浓度差、转运蛋白数量自由扩散协助扩散P点后速率受转运蛋白数量限制如果横坐标是能量/转运蛋白数量，曲线图又该如何画？人体甲状腺分泌甲状腺激素需要碘作为原料，甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液高20-25倍，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？注意：渗透作用发生时，溶液浓度指物质的量浓度（摩尔浓度）而不是质量浓度。半透膜：允许水分子和单糖自由透过。质量分数为