41被动运输课件高一上学期生物人教版必修13

4.1被动运输学习目标：1.理解渗透作用的概念及发生的条件。2.认同动物的细胞膜、植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。3.通过观察动物细胞吸水和失水实验、植物细胞质壁分离和复原实验，总结各实验现象发生的条件、原因，明确原生质层具有选择透过性。4.掌握被动运输的类型（自由扩散、协助扩散）、特点、异同点。生长在污泥中的莲能“出淤泥而不染”。推知：细胞膜能控制物质运输思考：物质分子是通过什么方式进出细胞的呢？扩散：是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。二氧化氮空气问题探讨

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。蔗糖侧清水侧

是一种特殊的扩散。指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从相对含量多的地方向相对含量少的地方扩散。渗透作用：水进出细胞的原理半透膜半透膜是一些小分子物质（如水）能透过，而另一些较大物质则不能透过的多孔性薄膜。它包括物理性的过滤膜和生物性的选择透过性膜。

①过滤膜：膜上有一些小孔，若分子的直径小于小孔直径，就能通过，否则不能通过。如玻璃纸（赛璐玢）、膀胱膜、鸡蛋的壳膜、鱼鳔等

②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、细胞器膜、核膜。细胞膜玻璃纸（赛璐玢）注意：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。思考：1.漏斗内的液面为什么会升高？2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？3.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？4.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果又会怎样？5.尝试概括渗透作用的发生需要具备哪些条件？分析渗透作用中水的运输方向蔗糖溶液玻璃纸（半透膜）清水半透膜蔗糖分子水分子1.漏斗内的液面为什么会升高？半透膜：是让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称(如：膀胱膜、玻璃纸、卵壳膜)单位时间由清水进入蔗糖溶液的水分子数量单位时间由蔗糖溶液进入清水的水分子数量含水量低溶液浓度高渗透压高含水量高溶液浓度低渗透压低总结：渗透作用中水的运输方向2.漏斗内的液面会无限升高吗？半透膜

不会，由于液面逐渐升高，形成的压力导致单位时间内，透过半透膜进入烧杯的水分子数量逐渐增多，最终水柱产生的压力=渗透压差，水分子进出达到动态平衡，液面将不再上升。此时仍然有水分子进出半透膜，且漏斗内外浓度并不相等，漏斗内溶液浓度>漏斗外溶液浓度总体方向：即水分子从相对含量多的一侧向相对含量少的一侧渗透（是顺相对含量梯度跨膜运输）蔗糖溶液清水水分子思考：平衡后有水分子通过半透膜吗？

平衡后漏斗内外浓度相等吗？注意：

浓度差越大，高度差越大。清水清水清水蔗糖溶液清水蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液半透膜半透膜半透膜纱布3.若是同样浓度的溶液，漏斗液面如何变化？4.若用一层纱布代替玻璃纸，漏斗液面还会升高吗？为什么？渗透作用发生的条件：①具有半透膜

②半透膜两侧存在浓度差提问：1.渗透作用的概念？发生的条件？方向？结果？2.渗透压指的是什么？2.渗透装置中，漏斗内液面升高的原因？3.漏斗内液面不能无限升高的原因？渗透装置的变式分析（1）若半透膜只允许水分子通过由于质量分数10%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%葡萄糖溶液较多，右侧液面升高。注意：半透膜两侧的浓度差是指溶质颗粒的物质的量浓度，不是质量浓度。一段时间葡萄糖和蔗糖分子不能通过半透膜2mol/L2mol/L2mol/L2mol/L液面不变液面等高渗透装置的变式分析（1）若半透膜只允许水分子通过液面（等高）质量分数10%蔗糖溶液质量分数10%葡萄糖溶液半透膜（2）若半透膜允许单糖和水分子通过，不允许二糖通过渗透装置的变式分析右侧液面先升高在降低，最终左侧液面高于右侧液面。

【解析：质量分数相同，葡萄糖物质的量浓度大于蔗糖，因此右侧液面先升高，右侧葡萄糖通过半透膜进入左侧，最终两侧葡萄糖浓度相等，左侧有蔗糖，左侧渗透压高于右侧。最终左侧液面高于右侧。】渗透装置的变式分析B液面更高，因溶液体积大，吸收水多，液面高度大。A、B两个漏斗中液体体积和浓度相同，所以最终液面高度相同，但是A漏斗的半透膜面积大，吸水快，A先于B平衡。（4）若半透膜的面积不同（3）若漏斗的体积不同AB小试牛刀下图为研究渗透作用的实验装置，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，水分子可以通过半透膜，而蔗糖分子不能。起始时漏斗内外液面相平，当渗透达到平衡时，液面高度差为m。下列有关叙述正确的是（）A.渗透平衡时，S1的浓度等于S2的浓度B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小C.达到渗透平衡时，仍有水分子通过半透膜进出D.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将增大

C例题1.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例题3（学以致用）

如图中的渗透装置，若每次停止上升后都将玻璃管中高出液面的部分吸出，则ab液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是(

)B例6（触类旁通）下图装置的b中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。a中先加入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是（）A.在b中会测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶B.a中液面开始时上升，加酶后继续上升C.a中液面开始时上升，加酶后，再上升后又下降D.a中液面开始时先上升，加酶后不上升直接下降E.a中物质的总浓度一直在变小蔗糖酶是大分子，不能通过半透膜漏斗中物质的总浓度在加酶后变大C思考：水分子是以渗透作用通过细胞膜进出动物细胞吗？探究动物细胞的吸水和失水实验，设计思路：将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的NaCl溶液中，一段时间后，观察细胞形态变化。19外界溶液浓度细胞质浓度外界溶液浓度细胞质浓度外界溶液浓度细胞质浓度<细胞吸水膨胀>细胞失水皱缩=细胞形态不变低渗溶液等渗溶液高渗溶液20思考·讨论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？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？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？5、临床上输液为什么要用生理盐水？

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”所示装置中的蔗糖分子。是。细胞膜是选择透过性膜

不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞质浓度会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞质浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时红细胞将不再吸水。取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。小结：水进出动物细胞的原理外界溶液蔗糖溶液细胞质相当于细胞膜半透膜相当于①红细胞与外界溶液组成了一个渗透系统。②红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，水分子通过渗透作用进出红细胞。实验结论：思考：水分子进出植物细胞也是通过渗透作用吗？植物细胞什么结构相当于半透膜？实验如何设计？成熟的植物细胞的结构

探究植物细胞的吸水和失水，设计思路：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。原生质层相当于半透膜。请阅读课本64页，小组合作探讨！当外界溶液浓度___细胞液浓度时，细胞发生质壁分离现象当外界溶液浓度___细胞液浓度时，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___细胞液浓度时，细胞维持正常形态><=具半透膜：具浓度差：原生质层细胞液与外界溶液之间的浓度差植物细胞通过渗透作用吸水和失水。实验原理：实验----探究植物细胞的吸水和失水思考：植物细胞质壁分离的原因和表现？半透膜大宏观上：植物由坚挺→萎蔫微观上：质壁分离液泡（大→小）细胞液颜色（浅→深）原生质层与细胞壁分离表现植物细胞发生质壁分离的原因和表现：实验----探究植物细胞的吸水和失水①选择成熟的植物活细胞，并具有中央大液泡和原生质层。（不可以选用死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞、种子、根尖分生区的细胞）②细胞液或细胞质应具有颜色。如：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察。

也可选用黑藻细胞直接观察，因为原生质层是绿色的！

若选用洋葱鳞片叶内表皮，由于细胞液无色，观察时可在外界溶液中加染料，或者将视野调暗。1.实验材料的选择要求：2.外界溶液的选择应选择对细胞无害的溶液，不能选用盐酸、酒精、醋酸等溶液作实验试剂。（因为能杀死细胞）

常选用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液作为外界溶液。（原因是该浓度的蔗糖溶液既能使细胞发生明显的质壁分离，

又不会导致细胞过快死亡）思考：本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？实验----探究植物细胞的吸水和失水①若蔗糖溶液浓度过高（如0.5g/mL的蔗糖溶液），原生质层分离的速率虽快，但细胞会失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原实验；②若蔗糖溶液浓度过低，则不易观察到细胞的质壁分离现象或质壁分离速率较慢。实验步骤:1.分析:本实验有没有对照？2.本实验使用低倍显微镜观察几次？目的分别是什么？3.本实验中央液泡大小和颜色、原生质层的位置、细胞大小如何变化？

实验结果：外界溶液中央液泡大小原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液清水逐渐变小逐渐变大，恢复原来大小逐渐脱离细胞壁逐渐贴近细胞壁基本不变基本不变

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。

P65第一段实验----探究植物细胞的吸水和失水思考：1.只要外界溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞就会发生质壁分离吗？2.发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？3.若用适宜浓度的KNO3（或甘油、尿素、乙二醇等）溶液进行该实验，实验结果会发生质壁分离与复原吗？请简述原因。4.动物细胞和植物细胞吸水和失水后的状态相同吗？试分析原因。实验----探究植物细胞的吸水和失水不一定如：未成熟的植物细胞和动物细胞不会发生质壁分离现象。外界溶液不同，动物细胞吸水较多时可涨破，植物细胞则不会涨破，因为植物细胞壁具有保护作用。另外，失水后的动物细胞皱缩，植物细胞则发生质壁分离。会。开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动运输形式吸收K+和NO3-后，随着细胞液浓度增大，质壁分离又会自动复原。2、质壁分离结束时，水分子进出细胞数量相等此时达到渗透平衡，细胞液浓度

外界溶液浓度此时细胞可能处于

状态

1、在实验过程中显