4.1被动运输课件-高一上学期生物人教版必修1

第4章细胞的物质输入和输出

第1节

被动运输

我国的高血压一直居高不下，高血压已成为主要的健康杀手。治疗高血压有很多一线用药，其中一种是“钙通道阻滞剂”。

钙通道阻滞剂”抑制血管平滑肌和心肌细胞的跨膜钙离子内流，但以血管作用为主。引起冠状动脉、肾小动脉等全身血管的扩张，产生降压作用。渗透现象及原理分析水进出植物细胞的原理水进出动物细胞的原理目

录123自由扩散和协助扩散4联系生活

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？一、渗透现象及原理分析

在一个长颈漏斗的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。蔗糖分子水分子半透膜

是具有一定孔径，可以让小分子物质通过（如水分子），而大分子物质不能通过的一类薄膜。物质能否通过只与孔径大小有关。一、渗透现象及原理分析问题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？

蔗糖溶液中水的相对含量比烧杯中低，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗扩散到烧杯更快,使漏斗中水量增加,液面上升。不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的重力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，当________________________最终达到平衡，液面将不再上升。漏斗内渗透压=液柱的压力，漏斗液面上升，一段时间后达到渗透平衡。一、渗透现象及原理分析问题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？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：半透膜问题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？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：半透膜两侧具有浓度差1.渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。②半透膜的两侧的溶液具有浓度差①具有半透膜2.条件：——渗透作用（物质的量浓度）低浓度溶液3.渗透方向：高浓度溶液水分子多水分子少归纳：水往高处流一、渗透现象及原理分析①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。②渗透平衡时：漏斗内渗透压=液柱的压力溶液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的重力相等，S1与S2的浓度差越大，高度差就越大。4.渗透平衡：一、渗透现象及原理分析（1）溶质不能通过半透膜的渗透装置5.渗透装置的拓展应用②10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液移动，右侧液面升高①液面不变渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力。渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。③蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液移动，则左侧液面升高，最终高于右侧一、渗透现象及原理分析（2）溶质能通过半透膜的渗透装置S1的物质的量浓度大于S2的物质的量浓度S1的物质的量浓度小于S2的物质的量浓度S1溶液S2溶液半透膜情况②情况①先S1液面升高S1液面始终低于S2液面S1中的溶质透过半透膜进入S2然后，S2液面升高，最终高于S15.渗透装置的拓展应用一、渗透现象及原理分析某同学设计的实验如下图所示，实验开始时，U形管两侧液面等高，图中半透膜允许单糖通过。据图分析，下列说法错误的是（）A.若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，当液面停止上升时，半透膜两侧溶液浓度一定是相等的B.若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，则实验现象为高浓度溶液一侧的液面上升C.若U形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液，则实验现象为高浓度溶液一侧液面先上升，随后另一侧液面上升，最后两侧液面持平D.若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，当液面停止上升时，半透膜两侧水分子移动达到平衡状态A

如图A所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如下表所示。图B中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是（）

装置编号甲乙丙半透膜面积SS/2S蔗糖溶液体积TT2TA.1—乙；2—甲；3—丙

B.1—丙；2—甲；3—乙C.1—甲；2—乙；3—丙

D.1—丙；2—乙；3—甲B二、水进出动物细胞的原理外界溶液浓度等于细胞质浓度外界溶液浓度低于细胞质浓度外界溶液浓度高于细胞质浓度细胞失水皱缩保持正常形态细胞吸水膨涨水的进出方向：---顺相对含量梯度（水多---水少）进出动物细胞结果分析：细胞膜相当于半透膜

细胞质与外界溶液可以具有浓度差高浓度溶液生理盐水蒸馏水实验说明：动物细胞可通过渗透作用吸水和失水1.红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？这些有机物相当于

“问题探讨”所示装置中的什么物质？不能，蔗糖分子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？相当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？不一定，浓度差很大时会涨破，浓度差较小时不会涨破。4.红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水？浓度差。浓度差越大细胞吸水或失水越多。防止血细胞失水或吸水，细胞形态改变影响细胞的功能。二、水进出动物细胞的原理三、水进出植物细胞

1.原生质层

2.探究植物细胞的吸水和失水

3.质壁分离和质壁分离的复原三、水进出植物细胞细胞壁（全透性）（选择透过性膜）细胞液外界溶液具有浓度差相当于半透膜

成熟植物细胞可通过渗透作用吸水和失水原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质细胞膜细胞质液泡膜原生质层结果分析：细胞膜相当于半透膜

细胞质与外界溶液可以具有浓度差

1.原生质层植物细胞吸水与失水的实例三、水进出植物细胞a.将萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变得硬挺；b.将白菜剁碎做馅时，常常放一些盐，过一会儿就可见到有水分渗出。（糖拌西红柿也是如此）c.对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。探究·实践探究植物细胞的吸水和失水水分进出细胞是通过渗透作用吗？原生质层是否相当于一层半透膜？水分通过渗透作用进出植物细胞，原生质层相当于一层半透膜①制作临时装片,观察植物细胞正常形态；②将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小变化；③再将植物细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。提出问题：实验设计：做出假设：进行实验:观察现象:植物细胞吸水与失水的实例分析结果，得出结论表达交流实验过程

2.探究植物细胞的吸水和失水实验过程①选材：a.选择成熟有颜色的植物组织紫色洋葱鳞片叶外表皮。b实验过程中在形成了自身对照c实验中使用的是0.3g/mL的蔗糖溶液，没有颜色的成熟组织(如：紫色洋葱鳞片叶内表皮)也可以观察到质壁分离，需要将视野调暗。探究植物细胞的吸水和失水

如果换成0.5g/mL的蔗糖溶液，植物细胞会失水过多而死亡，无法完成质壁分离后的复原。细胞具有紫色大液泡，便于观察。实验过程②方法步骤：探究植物细胞的吸水和失水盖上盖玻片，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

撕取洋葱鳞片叶时要不带叶肉且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡，撕取后要放入载玻片上的清水中观察液泡的大小及颜色原生质层的位置细胞的大小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。实验过程②方法步骤：探究植物细胞的吸水和失水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。质壁分离的复原外界溶液浓度＞细胞液浓度清水质壁分离外界溶液浓度＜细胞液浓度水通过渗透作用进出植物细胞。中央液泡的大小原生质层的位置细胞大小起始状态0.3g/mL蔗糖溶液第一次对照第二次对照试剂中央液泡大小原生质层的位置细胞大小0.3g/mL蔗糖溶液清水变小,颜色变深原生质层脱离细胞壁基本不变逐渐恢复原来大小，颜色变浅逐渐恢复原来位置基本不变探究植物细胞的吸水和失水⑤实验结论：

植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。细胞壁的伸缩性原生质层的伸缩性＜外因：外界溶液浓度细胞液浓度＞内因原生质层相当于一层半透膜细胞渗透失水质壁分离质壁分离的概念：指原生质层和细胞壁发生分离的现象三、水进出植物细胞的原理3.质壁分离和质壁分离的复原外界溶液浓度细胞液浓度＜细胞吸水细胞壁的伸缩性原生质层的伸缩性＜质壁分离复原三、水进出植物细胞的原理3.质壁分离的自动复原

如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。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。问题1：质壁分离中“质”和”壁”分别指什么？问题2：原生质层和原生质体的区别？质指原生质层，壁指细胞壁三、水进出植物细胞的原理三、水进出植物细胞的原理4.应用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、水进出植物细胞的原理4.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溶液）四、被动运输像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输。

被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。(一)概念：自由扩散：指物质通过简单的扩散进出细胞的方式，又称简单扩散。特点：从高浓度到低浓度不需要载体蛋白的协助不需能量（顺浓度梯度）例如：影响因素:细胞内外浓度差水、氧气、二氧化碳、苯、甘油、脂肪酸、尿素、固醇、乙醇等物质透过细胞膜。浓度差扩散速度四、被动运输协助扩散：指物质在转运蛋白的协助下进出细胞的方式，又称易化扩散。特点：从高浓度到低浓度需要转运蛋白的协助（载体蛋白和通道蛋白）不需要能量（顺浓度梯度）举例：葡萄糖进入红细胞等影响因素:细胞内外浓度差转运蛋白的种类和数量（专一性、饱和性）P点后运输速率受转运蛋白的制约四、被动运输四、被动运输转运蛋白的类型通道蛋白载体蛋白只容许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通过只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过转运特点不改变自身构象不结合是否与转运的分子结合具有具有是否有特异性水分子通过水通道蛋白进出细胞葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞实例改变结合

过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。四、被动运输水分子进出细胞的方式一、概念检测1.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。（1）细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。（）（2）水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。（）（3）载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的。（）2.基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是（）A.成熟植物细胞的死活

B.原生质层比细胞壁的伸缩性大C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水

D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是（）A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原B.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原D.甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原√××DB二、拓展应用1.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。

可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液，将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。2.温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。假设：温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率。设计实验提示：可以借用本节问题探讨中的渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速度，实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验的准确性。

假设将标号为甲、乙、丙的同一种植物的细胞（细胞液浓度相同）分别放在a、b、c三种不同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后得到如下图所示状态（原生质层不再变化）。据图分析下列说法不正确的是（）A.实验前蔗糖溶液浓度：c>b>aB.实验后蔗糖溶液浓度：c=b≥aC.实验后细胞的吸水能