【生物】被动运输课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1.pptx

第4章 细胞的物质输入和输出第1节 被动运输行业PPT模板http:/hangye/本节聚焦1.探究“植物细胞的吸水和失水”，说明水分子进出植物细胞的原理。2.通过水分进出细胞方式的学习建构被动运输的概念，能比较自由扩散和协助扩散的异同点。3.阐释原生质层的选择透过性与质壁分离及其复原。4.理解转运蛋白的种类和作用。第1节被动运输问题探讨P62在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，【玻璃纸（又叫赛璐纷）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能】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，会看到什么现象？提示提示：过一段时间后，过一段时间后，漏斗管内的液面会升高。第1节被动运输问题探讨P621.漏斗管内液面为什么会升高？2如果用一层纱布替代玻璃纸，漏斗管内液面还会升高吗？提示提示：由于蔗糖溶液中水的相对含量由于蔗糖溶液中水的相对含量（单位体积中的水分子数）比烧杯中的水的含量比烧杯中的水的含量低，因此，烧杯中，因此，烧杯中的水的水进入进入到漏斗中的速度相对更快，导致漏斗中到漏斗中的速度相对更快，导致漏斗中水量增加，液面上升。水量增加，液面上升。提示提示：不会，因为不会，因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于，可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。子都能通过。第1节被动运输问题探讨P623.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？4.在该实验中，漏斗内的液面会不断升高吗？提示提示：单位时间透过玻璃纸单位时间透过玻璃纸进出水分子量相同，故漏斗，故漏斗管液面不变管液面不变。提示提示：不会。如果漏斗管足够长，当管内的液面上升到不会。如果漏斗管足够长，当管内的液面上升到一定高度之后，一定高度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面，液面将不再上升。将不再上升。细胞生活在一个液体环境，细胞与环境的物质交换必须通过细胞膜。细胞内外的物质含量有很大差别，这与细胞膜的功能控制物质进出密切相关。不同物质跨膜运输的方式相同？水是活细胞中含量最多的物质，水又是如何进出细胞？今天我们将深入学习被动运输。一、水进出细胞的原理第1节一、水进出细胞的原理被动运输扩散将一滴红墨水滴入一杯清水中，一段时间后清水很快就变成了红色。这是为什么？提示提示：这是这是溶质分子在水中扩散溶质分子在水中扩散的结果。的结果。物质从相对高浓度区域移动到低浓度区域的过物质从相对高浓度区域移动到低浓度区域的过程，称为扩散程，称为扩散。第1节一、水进出细胞的原理被动运输渗透作用“问题探讨”所展示的漏斗管内的液面在一段时间后会上升到一定高度停止，原因是烧杯中的水进入到漏斗中的速度相对更快，导致漏斗中水量增加，液面上升。提示提示：烧杯中的烧杯中的溶剂溶剂水水分子通过分子通过半透膜半透膜向漏斗内向漏斗内扩散扩散的结果。的结果。第1节一、水进出细胞的原理被动运输1.渗透作用水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用。概念半透膜；两侧存在浓度差；条件水分子的角度分析：【水的相对含量高】的一侧【水的相对含量低】的一侧。方向提示：提示：浓度差溶质颗粒的物物质的量浓度质的量浓度，不是质量浓度。微观微观水分子在水分子在半透膜两侧，半透膜两侧，双向运双向运动动。第1节一、水进出细胞的原理被动运输1.渗透作用水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用。概念半透膜；两侧存在浓度差；条件从溶质的角度分析：【低】浓度溶液【高】浓度溶液方向提示：提示：浓度差溶质颗粒的物物质的量浓度质的量浓度，不是质量浓度。第1节一、水进出细胞的原理被动运输1.渗透作用水分子可以通过半透膜进行双向运动，直到水分子进出速率达到动态平衡。结果提示提示：【渗透平衡【渗透平衡浓度相等】浓度相等】。渗透平衡前：渗透平衡前：S2溶液溶液 S1溶液；溶液；渗透过程中：渗透过程中：S2溶液溶液、S1溶液溶液；渗透平衡后：渗透平衡后：S2溶液溶液 S1溶液；溶液；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与与S2的浓度差越大，的浓度差越大，高度差就越大。高度差就越大。第1节一、水进出细胞的原理被动运输装置1.渗透作用渗透作用的三个误区(1)半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。(2)当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。(3)水分子通过半透膜由低浓度溶液高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。渗透作用发生条件的验证课 堂 练 习1.1.如图，在如图，在U U形管中部形管中部c c处装有半透膜，在处装有半透膜，在a a侧加入红色的细胞色侧加入红色的细胞色素素(相对分子质量为相对分子质量为1300013000的蛋白质的蛋白质)的水溶液，的水溶液，b b侧加入清水，侧加入清水，并使并使a a、b b 两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是 ()()A Aa a、b b两液面高度一致，两液面高度一致，b b侧为无色侧为无色 B Ba a、b b两液面高度一致，两液面高度一致，b b侧为红色侧为红色 C Ca a液面低于液面低于b b液面，液面，b b侧为红色侧为红色 D Da a液面高于液面高于b b液面，液面，b b侧为无色侧为无色D课 堂 练 习2.2.如图，甲、乙为两个渗透装置。甲图是发生渗透作用时的初如图，甲、乙为两个渗透装置。甲图是发生渗透作用时的初始状态，乙图是较长时间之后，根据漏斗内外的水分子达到动始状态，乙图是较长时间之后，根据漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。判断下列有关叙述，错误的是态平衡时的状态。判断下列有关叙述，错误的是()A A图甲中图甲中为半透膜，水分子能自由通过为半透膜，水分子能自由通过B B图甲中溶液图甲中溶液的浓度大于溶液的浓度大于溶液的浓度的浓度C C图乙中溶液图乙中溶液的浓度与溶液的浓度与溶液的浓度相等的浓度相等D D图甲中溶液图甲中溶液和和浓度差越大，则图乙中的水柱越高浓度差越大，则图乙中的水柱越高C第1节一、水进出细胞的原理被动运输2.水进出动物细胞实验探究哺乳动物的红细胞。材料哺乳动物的红细胞呈两面凹的圆饼状，吸水膨张和失水皱缩现象明显。原因将哺 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的变化。过程第1节一、水进出细胞的原理被动运输2.水进出动物细胞实验探究现象外界溶液浓度外界溶液浓度细胞质浓度细胞质浓度细胞吸水膨胀外界溶液浓度外界溶液浓度细胞质浓度细胞质浓度细胞失水皱缩外界溶液浓度外界溶液浓度=细胞质浓度细胞质浓度细胞形态不变第1节一、水进出细胞的原理被动运输提示提示：红细胞中的有机物有的能通过细胞膜，有红细胞中的有机物有的能通过细胞膜，有的不能。血红蛋白是有机大分子物质，不的不能。血红蛋白是有机大分子物质，不能透过细胞膜，它相当于能透过细胞膜，它相当于“问题探讨问题探讨”中的中的蔗糖分子。蔗糖分子。水进出动物细胞实验讨论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”所示装置中的什么物质？第1节一、水进出细胞的原理被动运输提示提示：所有的动物细胞都相当于一个渗透装置，所有的动物细胞都相当于一个渗透装置，细胞膜相当于半透膜。水进出动物细胞实验讨论2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？3.当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？提示提示：不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内浓度也不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，细胞内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。此时，红细胞将不再吸水。第1节一、水进出细胞的原理被动运输水进出动物细胞实验讨论4.红细胞吸水或失水取决于什么条件？5.想一想临床上输液为什么要用0.9%生理盐水？提示提示：因为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。功能上的异常。提示提示：取决于取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。第1节一、水进出细胞的原理被动运输2.水进出动物细胞实验探究结论外界溶液浓度外界溶液浓度细胞质浓度细胞质浓度细胞吸水膨胀外界溶液浓度外界溶液浓度细胞质浓度细胞质浓度细胞失水皱缩外界溶液浓度外界溶液浓度=细胞质浓度细胞质浓度细胞形态不变水进出其他动物细胞的原理水进出其他动物细胞的原理与进出红细胞原与进出红细胞原理是一样的理是一样的渗透作用渗透作用。二、探究植物细胞的吸水和失水日常生活中我们会发现：在青菜上放一些盐，一会儿后就可看到水分渗出；对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象；放蔫的青菜用清水浸泡一会儿后，又恢复新鲜。植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？第1节二、探究植物细胞的吸水和失水被动运输成熟植物细胞的结构原生质层细胞膜细胞膜细胞质细胞质液泡膜液泡膜细胞壁细胞壁提示提示：(1)细胞壁细胞壁全透性、伸缩性小全透性、伸缩性小；(2)原生质层原生质层细胞膜、液泡膜细胞膜、液泡膜以及两层膜之以及两层膜之间的间的细胞质细胞质称为原生质层；称为原生质层；(3)液泡液泡成熟的植物细胞中央液泡占据细胞成熟的植物细胞中央液泡占据细胞的大部分空间；水分子进出细胞主要指的是的大部分空间；水分子进出细胞主要指的是水水分子通过【原生质层】进出液泡分子通过【原生质层】进出液泡。(4)细胞液细胞液液泡液泡里面的里面的液体，具有一定的浓液体，具有一定的浓度；度；第1节二、探究植物细胞的吸水和失水被动运输植物细胞与渗透装置的比较提示提示：(1)原生质层原生质层具有选择透过性，具有选择透过性，相当于半透膜。(2)浓度差浓度差细胞液与外界溶液细胞液与外界溶液之间具有浓度差。之间具有浓度差。探究植物细胞吸水和失水实验第1节被动运输二、探究植物细胞的吸水和失水实验操作步骤及现象第1节被动运输二、探究植物细胞的吸水和失水实验操作步骤及现象【思考1】为什么要用紫色洋葱外表皮作为实验材料？提示提示：紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有色素色素，细胞细胞液呈紫色，有利于观察液呈紫色，有利于观察。第1节被动运输二、探究植物细胞的吸水和失水实验操作步骤及现象【思考2】若用0.5g/mL蔗糖溶液做实验会怎样？提示提示：溶液浓度太高，溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡细胞过度失水而死亡第1节被动运输二、探究植物细胞的吸水和失水实验操作步骤及现象【思考3】发生质壁分离时，液泡的颜色如何变化？吸水能力又如何变化？提示提示：颜色颜色变深变深，吸水能力逐渐，吸水能力逐渐增强增强。第1节被动运输二、探究植物细胞的吸水和失水实验操作步骤及现象【思考4】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？提示提示：细胞壁是全透性的细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞，所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液蔗糖溶液。第1节被动运输二、探究植物细胞的吸水和失水实验操作步骤及现象第1节被动运输二、探究植物细胞的吸水和失水实验操作步骤及现象【思考5】实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？提示提示：观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与态，以便与处理后的状态形成对照处理后的状态形成对照。第1节被动运输二、探究植物细胞的吸水和失水实验操作步骤及现象【思考6】此实验中如果将0.3g/mL蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3溶液或尿素溶液，会出现什么现象？提示提示：若用尿素若用尿素、KNO3等溶液等溶液做实验会出现做实验会出现自动复原现象自动复原现象【不用滴加清水】【不用滴加清水】，因，因外界外界溶液的溶质（如尿素、溶液的溶质（如尿素、K K+、NO3NO3-）会转移到细胞内会转移到细胞内而引起细胞液而引起细胞液浓度升高。浓度升高。第1节被动运输二、探究植物细胞的吸水和失水分析结果、得出结论水分子进出细胞的方向取决于生物膜两边溶液的浓度，细胞吸水和失水是水分子顺相对含量梯度进行跨膜运输的过程。n当外界溶液溶质的浓度大于细胞液溶质的浓度时，植物细胞会失水。n当外界溶液溶质的浓度小于细胞液溶质的浓度时，植物细胞会吸水。第1节被动运输质壁分离的原因及表现细胞能否发生质壁分离及复原的判断(1)从细胞角度分析：死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。(2)从溶液角度分析：一定浓度、溶质(如蔗糖)不能穿膜的溶液中，发生质壁分离。一定浓度、溶质(如葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等)可穿膜的溶液中，先发生质壁分离后自动复原。在高浓度溶液(如0.5 g/mL的蔗糖溶液)中，可发生质壁分离，但不会发生复原。质壁分离及复原实验的应用(1)判断细胞的死活：发生质壁分离，活细胞；不发生，死细胞。(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)。动植物细胞的失水与吸水第1节被动运输课 堂 练 习3.3.将新鲜的苔藓植物叶片，放入其中加有少量红墨水的质量浓将新鲜的苔藓植物叶片，放入其中加有少量红墨水的质量浓度为度为0.3g/mL0.3g/mL的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到苔藓细的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到苔藓细胞的状态如图所示。此时，部位胞的状态如图所示。此时，部位和和的颜色分别是（的颜色分别是（）。）。A A无色、无色、绿色绿色 B B红色、红色、绿色绿色C C红色、红色、无色无色 D D红色、红色、红色红色B课 堂 练 习4.4.植物体内有三个相邻的细胞植物体内有三个相邻的细胞a a、b b、c c，已知它们的细胞液浓度，已知它们的细胞液浓度大小关系是大小关系是abcabc，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是的是()C课 堂 练 习5.5.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a a、b b表表示该部位的溶液浓度。由此可推测示该部位的溶液浓度。由此可推测()A Aabab，细胞渗透吸水，细胞渗透吸水B Ba ab b，渗透系统保持动态平衡，渗透系统保持动态平衡C Cabab，细胞渗透失水，细胞渗透失水D D上述三种情况都有可能上述三种情况都有可能D课 堂 练 习6.6.下图表示以洋葱表皮为材料及清水、下图表示以洋葱表皮为材料及清水、0.3 g/mL0.3 g/mL蔗糖溶液、蔗糖溶液、0.5 0.5 g/mLg/mL蔗糖溶液、蔗糖溶液、0.3 g/mL0.3 g/mL尿素溶液进行相关实验（时间尿素溶液进行相关实验（时间1 1表示开表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间2 2表示开始用清水处理洋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（处理结果的是（）A.a A.a B.b B.b C.c C.c D.dD.dB 像水分子那样，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，这种物质跨膜运输方式称为【被动运输】第1节被动运输三、自由扩散和协助扩散自由扩散视频资料第1节三、自由扩散和协助扩散被动运输1.自由扩散物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式（简单扩散）。概念O2、CO2等气体、水、脂溶性小分子（如甘油、乙醇、脂肪酸、苯）物质等。举例高浓度低浓度；【不需要】细胞膜上特殊蛋白质协助；动力源于浓度差，不消耗能量。特点协助扩散视频资料第1节三、自由扩散和协助扩散被动运输2.协助扩散物质借助膜上的【转运蛋白】进出细胞的物质扩散（易化扩散）。概念如葡萄糖进入红细胞需要特殊蛋白质的协助，部分离子跨膜运输等。举例高浓度低浓度；【需要】转运蛋白协助；动力源于浓度差，不消耗能量。特点载体蛋白载体蛋白通道蛋白通道蛋白第1节三、自由扩散和协助扩散被动运输转运蛋白的种类载体蛋白载体蛋白通道蛋白通道蛋白提示提示：【载体蛋白载体蛋白】只容许与自身结合部位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。提示提示：【通道【通道蛋白蛋白】只容许与自身通道的直只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。的分子或离子通过。分子或离子不与通道蛋白结合。第1节被动运输被动运输的特点提示提示：1.【顺浓度梯度顺浓度梯度】运输运输；2.不消耗不消耗细胞内化学物质所释放的细胞内化学物质所释放的能量能量。第1节被动运输影响被动运输的因素提示提示：1.膜内外物质浓度梯度的大小膜内外物质浓度梯度的大小；2.协助扩散需要转运蛋白，协助扩散需要转运蛋白，还与转还与转运蛋白的数量有关运蛋白的数量有关 协助扩散协助扩散 自由扩散自由扩散课 堂 练 习7.7.甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散方式进入细胞，甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散方式进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则他条件不变，则()A A甲物质的运输被促进甲物质的运输被促进 B B乙物质的运输被促进乙物质的运输被促进C C甲物质的运输被抑制甲物质的运输被抑制 D D乙物质的运输被抑制乙物质的运输被抑制D知识总结第1节被动运输实例：水进出细胞的原理练习与应用P671.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一、概念检测Dxx3.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液的浓度高，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一、概念检测B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。【提示】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。【提示】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。THANKS敬请批评指正！