4.1被动运输【知识精研+能力提升】高一上学期生物人教版（2019）必修1

第4章

细胞的物质输入和输出

第1节被动运输

（第1课时）联系生活情景材料一

盐腌制过的黄瓜皱皱巴巴，还会出很多水；而用清水泡过的青菜却很硬挺，这是为什么呢？

你吃比较咸的食物时，例如你吃腌制的咸菜，连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？合作探究一：以上两个实例都与水进出细胞有关，那么水是如何进出细胞的呢？

在一个长颈漏斗是漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如右图所示现象。玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。情景视频一合作探究二：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？情景视频一渗透经典实验(视频)合作探究三：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？不会，纱布不是半透膜，蔗糖分子和水分子都能通过。渗透作用条件一：半透膜注意：半透膜

选择透过性膜选择透过性膜具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过；选择透过性膜可以看成是一类功能完善的半透膜。情景视频一渗透经典实验(视频)合作探究四：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？单位时间进出半透膜水分子量相同，故漏斗管液面不变。渗透作用条件二：浓度差合作探究五：通过以上的学习，你能总结渗透的概念及特点吗？1.渗透作用概念:2.渗透作用发生条件:①具有半透膜②半透膜两侧溶液存在浓度差3.渗透作用结果：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4.渗透作用中水的运输方向半透膜水（溶剂）蔗糖（溶质）水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡

①从溶质的角度分析：低浓度溶液→高浓度溶液②从水分子自身的角度分析：水含量高→水低含量低渗透压：溶质微粒对水的吸引力一水进出细胞的原理—渗透作用半透膜管内溶液外界溶液细胞质溶液细胞膜？二水进出动物细胞的原理合作探究六：细胞是个开放的生命系统，如果将装置中的漏斗换成动物细胞还会不会吸水？如果发生现象能说明什么？①外界溶液溶质的浓度<

细胞质浓度②外界溶液溶质的浓度>

细胞质浓度③外界溶液溶质的浓度=

细胞质浓度失水皱缩形态不变吸水膨胀

动物细胞与外界溶液构成一个渗透系统二水进出动物细胞的原理①半透膜：细胞膜②浓度差：细胞质与外界溶液二水进出动物细胞的原理合作探究七：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”所示装置中的什么物质？是（是“相当于”，不是“等同”）红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。合作探究八：红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？合作探究九：当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？二水进出动物细胞的原理合作探究九：当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？

不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液下降后外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。合作探究十：红细胞吸水或失水取决于什么条件？

取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。合作探究十一：想一想临床上输液为什么要用生理盐水？

因为生理盐水和细胞内液是等渗溶液，不会使血细胞吸水膨胀或失水皱缩，不会影响细胞的形态和功能。如果将装置中的漏斗换成植物细胞将如何？和动物细胞一样也会吸水或失水吗？三水进出植物细胞的原理对农作物施肥过多，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。生活现象：三水进出植物细胞的原理合作探究十二：以下生活现象说明什么问题？细胞壁（全透性）细胞膜细胞质液泡膜原生质层伸缩性小提示：水分进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡，这一点与动物细胞有所区别。成熟的植物细胞模式图外界溶液三水进出植物细胞的原理当外界溶液＞细胞液，细胞失水（质壁分离：原生质层和细胞壁发生分离的现象）当外界溶液＜细胞液，细胞吸水（质壁分离复原）1.尝试作出假设并说出作出假设的依据2.设计实验验证假设是否正确（说出设计思路和预测结果）3.方法步骤，思考以下问题（1）要观察的现象（观察几次）：（2）使用观察工具：（3）应选择的材料：（4）选择外界溶液：三水进出植物细胞的原理合作探究十四：请自主阅读课本P64-65的内容，小组合作完成以下任务。实验：探究植物细胞的吸水和失水提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流原生质层是否相当于半透膜？原生质层相当于一层半透膜三水进出植物细胞的原理将植物细胞（洋葱外表皮细胞）浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。预期结果设计方案提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流三水进出植物细胞的原理原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。外界溶液浓度小于细胞液浓度外界溶液浓度大于细胞液浓度细胞失水（质壁分离）细胞吸水（质壁复原）洋葱鳞片叶外表皮细胞②吸水纸①

0.3g/mL的蔗糖溶液③清水材料用具提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流三水进出植物细胞的原理选材要求：有大液泡并有颜色的成熟的植物细胞。细胞具有紫色大液泡，便于观察。质壁分离黑藻叶片细胞调低视野亮度鳞片叶内表皮细胞叶绿体的存在使原生质层呈现绿色实验步骤三水进出植物细胞的原理提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流实验步骤盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片1234滴清水撕取洋葱鳞片叶外表皮低倍镜观察三水进出植物细胞的原理提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流56低倍镜观察在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引

中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不变。78在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引低倍镜观察

中央液泡逐渐变大，颜色变浅,原生质层逐渐恢复到贴近细胞壁;细胞大小基本不变。三水进出植物细胞的原理提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流0.3g/mL蔗糖清水实验组对照组实验组对照组第一次对照第二次对照本实验有无对照？前后自身对照三水进出植物细胞的原理提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流思考：质壁分离后，在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗透出来。①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层_________②原生质层比细胞壁的伸缩性_____细胞液和外界溶液具有浓度差质壁分离的内因质壁分离的外因半透膜大原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。（仅存在于成熟的植物细胞中，不包括细胞核和液泡中的细胞液）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。三水进出植物细胞的原理合作探究十五：质壁分离中“质”和”壁”分别指什么？合作探究十六：原生质层和原生质体的区别？质指原生质层，壁指细胞壁补充：（1）对于植物来说发生质壁分离即失水达到平衡时，细胞液浓度

外界溶液浓度（但前提条件是细胞是活的）（2）植物细胞质壁分离复原达到平衡时，细胞液浓度与外界溶液浓度有三种情况

，细胞液浓度

外界溶液

（3）植物细胞质壁分离和复原实验中，用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的颜色会干扰实验现象的观察，你认为正确吗？请说出依据不正确。黑藻叶片的叶肉细胞中液泡无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察。(4)活的、成熟的、具有中央大液泡的植物细胞能发生质壁分离，根尖分生区细胞、干种子靠

吸水，不是渗透作用吸水。＝＞或

＜或

＝

吸胀作用1.判断成熟植物细胞的死活2.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三质壁分离与复原实验的拓展应用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4.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、尿素、乙二醇、NaCl)

三质壁分离与复原实验的拓展应用实战训练

1.利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（）

A.盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用

B.盐水中的Na＋不利于细菌的生活

C.盐水是中性的，不适于细菌的生活

D.由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡

第1节被动运输

（第2课时）动物细胞植物细胞条件原理现象①___________相当于半透性膜②______________________具有浓度差①___________（由细胞膜、液泡膜和两层之间的细胞质组成）相当于半透膜②_________________具有浓度差渗透作用渗透作用当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞吸水膨胀当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞失水皱缩当外界溶液浓度_____细胞质浓度，细胞维持正常形态当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞发生质壁分离现象当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞维持正常形态细胞膜细胞质与外界溶液小于小于大于大于等于等于原生质层细胞液与外界溶液温故知新：动植物细胞的吸水和失水合作探究一：像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为什么呢？像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输。一自由扩散和协助扩散被动运输自由扩散（简单扩散）协助扩散（易化扩散）(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：①气体、②水、③脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯）二自由扩散（简单扩散）合作探究二：哪些因素会影响自由扩散？(4)影响因素：浓度差扩散速度转运蛋白扩散速度能量扩散速度浓度差温度合作探究三：水分子进出细胞的方式一定是自由扩散的吗？二自由扩散（简单扩散）三协助扩散（易化扩散）协助扩散（易化扩散）过程（视频）借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。三协助扩散（易化扩散）(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①红细胞吸收葡萄糖②肾小管重吸收水③神经细胞排K+、吸Na+(3)例子：载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。通道蛋白只容许与自身通道直径和形状相匹配、大小和