被動運輸課件 【備課精講精研】 高一上學(xué)期生物人教版必修1

第四章細胞的物質(zhì)輸入和輸出

第1節(jié)

被動運輸思考：水分子的擴散也是如此嗎？

物質(zhì)分子從相對含量多的區(qū)域向相對含量低的區(qū)域轉(zhuǎn)移，直到均勻分布的現(xiàn)象。擴散作用：問題探討問題探討在一個長頸漏斗的漏斗口外密封上一層玻璃紙，往漏斗內(nèi)注入蔗糖溶液，然后將漏斗浸入盛有清水的燒杯中，使漏斗內(nèi)外的液面高度相等。過一段時間后，會出現(xiàn)如圖所示現(xiàn)象。玻璃紙（又稱賽璐玢）是一種半透膜，水分子可以自由透過它，而蔗糖分子則不能。半透膜：一類小分子物質(zhì)可以通過,而大分子物質(zhì)不能通過的多孔性薄膜。如玻璃紙，腸系膜，蛋殼膜，魚鰾等（物質(zhì)能否通過半透膜與半透膜的孔徑大小有關(guān)。）半透膜根據(jù)是否具有生命現(xiàn)象選擇透過性膜：指具有活性的生物膜。對物質(zhì)的通過既具有半透膜的物理性質(zhì)，還具有主動的選擇性。如玻璃紙、雞蛋的殼膜、魚鰾、動物膀胱膜、腸衣等非生物膜生物膜選擇透過性膜相當于半透膜，反之則不然。細胞、細胞器和其環(huán)境接界的所有膜結(jié)構(gòu)的總稱。指一些人工合成的具有一部分或者全部生物膜功能的化學(xué)合成品。如，細胞膜半透膜蔗糖分子水分子單位時間內(nèi)：從燒杯擴散到漏斗中的水分子數(shù)＞從漏斗中擴散到燒杯的水分子數(shù)水相對含量高水相對含量低滲透現(xiàn)象演示動畫演示1、漏斗管內(nèi)的液面為什么會升高?問題探討滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜從水的相對含量高（溶液濃度低）的一側(cè)向相對含量低（溶液濃度高）的一側(cè)擴散。蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水半透膜蔗糖分子水分子不會，當管內(nèi)的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產(chǎn)生的重力將加快漏斗中水分向外擴散的速度，當________________________水分子進出速率相同，最終達到動態(tài)平衡，液面將不再上升。溶液滲透壓：指溶液中溶質(zhì)微粒對水的吸引力。漏斗內(nèi)滲透壓=液柱的壓力問題探討2、如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？為什么？3、漏斗管內(nèi)的液面不再升高，半透膜兩側(cè)的濃度大小一樣嗎？漏斗內(nèi)溶液濃度>漏斗外溶液濃度問題探討0.6g/mL蔗糖溶液玻璃紙0.6g/mL蔗糖溶液0.6g/mL蔗糖溶液紗布清水4、如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內(nèi)的液面還會升高嗎？紗布的孔隙大，蔗糖分子也可通過，因而液面不會升高。5、如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會怎樣？此時內(nèi)外濃度相等，液面不會升高。滲透作用的條件：①具有半透膜②半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差1、如右圖所示，在U形管中部C處裝有半透膜，在a側(cè)加入細胞色素d(一種蛋白質(zhì))分子的水溶液(紅色)，b側(cè)加入蒸餾水，并使a、b兩側(cè)液面高度一致，經(jīng)一段時間后，實驗結(jié)果將是()。DA.ab側(cè)液面一致，b側(cè)無色B.ab側(cè)液面一致，b側(cè)紅色C.a側(cè)液面低于b側(cè)，b側(cè)紅色D.a側(cè)液面高于b側(cè)，b側(cè)無色即時訓(xùn)練2、如圖中的滲透裝置，若U形管中的a是質(zhì)量分數(shù)為10%的蔗糖溶液，b是質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液，開始時的液面高度為一致，如果半透膜不允許葡萄糖、蔗糖通過，則玻璃管中a液面會發(fā)生怎樣的變化：

A、上升B、下降

C、上升后下降D、下降后上升E、不變（不上升也不下降）B即時訓(xùn)練溶液濃度指物質(zhì)的量濃度質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液和質(zhì)量分數(shù)為10%的蔗糖溶液的質(zhì)量濃度相等，但10%的蔗糖溶液的物質(zhì)的量濃度小。故水可通過半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移動。質(zhì)量分數(shù)為10%的蔗糖溶液質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液濃度低濃度高水的相對含量少水的相對含量多水分子順相對含量的梯度擴散3、如圖中的滲透裝置，若U形管中的a是質(zhì)量分數(shù)為10%的蔗糖溶液，b是質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液，開始時的液面高度一致，如果半透膜允許葡萄糖，但通過不允許蔗糖通過，則玻璃管中a液面會發(fā)生怎樣的變化()A、上升B、下降C、上升后下降D、下降后上升E、不變（不上升也不下降）D即時訓(xùn)練連續(xù)嗑帶鹽的瓜子，你的口腔會有什么感覺？

生物細胞也能發(fā)生滲透作用嗎？一水進出細胞的原理細胞失水皺縮外界溶液濃度

細胞質(zhì)濃度外界溶液濃度

細胞質(zhì)濃度

保持正常形態(tài)外界溶液濃度細胞質(zhì)濃度細胞吸水膨脹甚至漲破生理鹽水（質(zhì)量分數(shù)為0.9%NaCl）小于等于大于等滲溶液低滲溶液高滲溶液1、動物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理蔗糖溶液清水半透膜（玻璃紙）細胞質(zhì)細胞膜外界溶液（1）紅細胞內(nèi)的血紅蛋白等有機物能透過細胞膜嗎？這些有機物相當于“問題探討”所示裝置中的什么物質(zhì)？（2）紅細胞的細胞膜是不是相當于“問題探討”中所說的半透膜？不能。蔗糖分子。是。細胞膜是選擇透過性膜，選擇透過性膜相當于半透膜。一、水進出細胞的原理1、動物細胞的吸水和失水（3）當外界溶液的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？不一定，因為紅細胞吸水膨脹后細胞內(nèi)的溶液濃度也會下降，如果外界溶液濃度不是很低，有可能細胞內(nèi)的溶液濃度下降后與外界溶液的濃度達到平衡，此時，紅細胞將不再吸水。（4）紅細胞吸水或失水的多少取決于什么條件？（5）臨床上輸液為什么要用生理鹽水（質(zhì)量分數(shù)為0.9%的NaCl溶液）？濃度差。當外界溶液濃度大于細胞質(zhì)濃度時，紅細胞失水；反之，紅細胞吸水。濃度差越大細胞吸水或失水越多。防止血細胞失水或吸水，維持細胞正常的形態(tài)和功能。一、水進出細胞的原理1、動物細胞的吸水和失水外界溶液細胞膜半透膜蔗糖溶液細胞質(zhì)相當于相當于濃度差討論:一個動物細胞能否構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)？動物細胞與外界溶液組成了一個滲透系統(tǒng)

②細胞內(nèi)溶液與外界溶液存在濃度差①細胞膜相當于一層半透膜一、水進出細胞的原理1、三個相鄰細胞a、b、c，已知a細胞液濃度>b細胞液濃度>c細胞液濃度,如圖所示，能正確表示水分在三者之間關(guān)系的是（）acbacbacbacbABCDC即時訓(xùn)練農(nóng)作物施肥過多會造成“燒苗”糖拌西紅柿水分進出植物細胞是否也是發(fā)生滲透作用？2、植物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理成熟植物細胞模式圖細胞膜細胞液細胞質(zhì)液泡膜細胞壁原生質(zhì)層細胞膜和液泡膜都是生物膜，都具有選擇透過性？(全透性)作用：主要是保護和支持細胞細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)水進出植物細胞：主要是指水經(jīng)過__________進出液泡。原生質(zhì)層成熟植物細胞的中央液泡占據(jù)了細胞的大部分空間，將細胞質(zhì)擠成一薄層，所以細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是液泡里面的細胞液。提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗進行實驗分析結(jié)果表達與交流原生質(zhì)層是否相當于一層半透膜？原生質(zhì)層相當于一層半透膜設(shè)計方案將植物細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其大小的變化；再將細胞浸潤在清水中，觀察其大小的變化。預(yù)期結(jié)果在蔗糖溶液中植物細胞的中央液泡會變

，細胞

；在清水中植物細胞的中央液泡會變

，細胞

。小大2、植物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理失水皺縮吸水膨脹提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗分析結(jié)果表達與交流進行實驗1.材料用具紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞黑藻葉片黑藻是高等植物細胞，含有大液泡和大而清晰的葉綠體。0.3g/ml的蔗糖溶液，清水刀片，鑷子，滴管，載玻片，蓋玻片，吸水紙，顯微鏡2、植物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理蓋上蓋玻片，制成洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片31滴清水2撕取洋蔥鱗片葉外表皮4低倍鏡觀察6低倍鏡觀察5在蓋玻片的一側(cè)滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸水紙引流7在蓋玻片的一側(cè)滴加清水，在另一側(cè)用吸水紙引流8低倍鏡觀察提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗分析結(jié)果表達與交流進行實驗2.實驗步驟2、植物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗表達與交流進行實驗分析結(jié)果2、植物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理自身對照是指對照組和實驗組在同一研究對象上進行，是實驗前后之間的對照提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗分析結(jié)果表達與交流進行實驗正常的洋蔥表皮細胞0.3g/mL的蔗糖溶液失水的洋蔥表皮細胞清水吸水恢復(fù)的洋蔥表皮細胞外界溶液中央液泡原生質(zhì)層的位置細胞大小蔗糖溶液清水逐漸變小，顏色加深逐漸變大，顏色變淺原生質(zhì)層脫離細胞壁原生質(zhì)層恢復(fù)原來位置基本不變基本不變1、成熟的植物細胞能與外界溶液發(fā)生滲透作用；原生質(zhì)層相當于半透膜。2、當外界溶液濃度>細胞液濃度時，，

當外界溶液濃度<細胞液濃度時，，細胞失水細胞吸水細胞壁中央液泡逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離；發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。2、植物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理三次觀察兩次對照成熟植物細胞外界溶液細胞膜細胞質(zhì)液泡膜細胞液原生質(zhì)層清水半透膜蔗糖溶液滲透裝置細胞壁討論:一個成熟的植物細胞能否構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)？2、植物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理思考：質(zhì)壁分離的原因？外因：外界溶液濃度>細胞液濃度內(nèi)因：原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性原生質(zhì)層相當于一層半透膜原因外界溶液2、植物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理介于細胞膜與細胞壁之間（質(zhì)壁間隙）的溶液：植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原的條件知識延伸1、活的成熟植物細胞（不可用死細胞、動物細胞、干種子細胞及根尖分生區(qū)細胞）2、細胞具有中央大液泡（最好含色素）3、外界溶液濃度大于/小于細胞液濃度洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞：含大液泡，能發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原；但液泡無色，直接觀察現(xiàn)象不明顯。洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞質(zhì)壁分離明顯的黑藻細胞黑藻是高等植物細胞，含有大液泡和大而清晰的葉綠體，能觀察到質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。知識延伸植物細胞吸水、失水幾種現(xiàn)象分析：（1）0.5g/ml的蔗糖溶液：質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯但不能復(fù)原。因為溶液濃度過高，細胞過度失水，導(dǎo)致死亡。（2）KNO3等無機鹽溶液：能質(zhì)壁分離，并能自動復(fù)原。因為細胞能主動吸收溶液中的K+和NO3-，使細胞液濃度增大，細胞滲透吸水。（3）醋酸溶液：無質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象，因為醋酸能殺死細胞，使原生質(zhì)層失去選擇透過性。（鹽酸、酒精溶液類似）2、植物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理（自動發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原的物質(zhì)：尿素、乙二醇、NaCl、甘油）植物細胞吸水的方式吸脹吸水滲透吸水實例：未成熟植物細胞、干種子原因：沒有形成大的中央液泡實例：成熟的植物細胞條件：有中央液泡機理：靠細胞內(nèi)的親水性物質(zhì)（蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素）吸收水分主要的吸水方式2、植物細胞的吸水和失水一、水進出細胞的原理1.判斷細胞的活性2.測定細胞液濃度的范圍待測成熟植物細胞鏡檢不發(fā)生質(zhì)壁分離活細胞死細胞一定濃度蔗糖溶液發(fā)生質(zhì)壁分離待測成熟植物細胞一系列濃度梯度的蔗糖溶液鏡檢細胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離的兩種外界溶液的濃度之間知識延伸判斷細胞的活性：染色排除法——細胞膜的選擇透過性（臺盼藍染色）細胞質(zhì)的流動——觀察葉綠體的流動1、將一塊新鮮馬鈴薯切成5塊，放在一定濃度的蔗糖溶液中，通過顯微鏡觀察細胞，結(jié)果是蔗糖濃度g/ml0.050.100.150.200.25質(zhì)壁分離情況不發(fā)生不發(fā)生剛發(fā)生發(fā)生發(fā)生則馬鈴薯的細胞液濃度大約為

g/mlA、0.05—0.10B、0.10-0.15C、0.15-0.20D、0.20-0.25B即時訓(xùn)練3.比較不同植物細胞的細胞液濃度4.比較未知濃度溶液的濃度大小不同植物細胞同一濃度蔗糖溶液鏡檢判斷細胞液濃度的大小(時間越短，細胞液濃度越小)同一植物的相同成熟細胞未知濃度的溶液鏡檢比較剛發(fā)生質(zhì)壁分離時所需時間的長短比較質(zhì)壁分離所需時間的長短發(fā)生質(zhì)壁分離所需時間越短，未知溶液的濃度越大，反之則未知溶液的濃度越小知識延伸5.鑒別不同種類的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)成熟植物細胞不同種類溶液鏡檢只發(fā)生質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離后自動復(fù)原溶質(zhì)不能透過半透膜（如蔗糖溶液）溶質(zhì)能透過半透膜（如KNO3溶液）知識延伸1、將同一植物細胞依次浸入清水、0.3g/mL的蔗糖溶液和0.4g/mL的KNO3溶液中，測得細胞的體積隨時間的變化曲線如圖所示，則曲線A、B、C分別代表細胞所處的溶液是（）A.清水、蔗糖溶液、KNO3溶液B.KNO3溶液、清水、蔗糖溶液C.清水、KNO3溶液、蔗糖溶液D.蔗糖溶液、KNO3溶液、清水C即時訓(xùn)練二自由擴散和協(xié)助擴散水進出細胞的原理水分子多水分子少二、自由擴散和協(xié)助擴散像水分子這樣，物質(zhì)以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量的物質(zhì)跨膜運輸方式稱為被動運輸。1、被動運輸?shù)亩x：被動運輸自由擴散（簡單擴散）協(xié)助擴散（易化擴散）2、被動運輸?shù)姆诸悾憾?、自由擴散和協(xié)助擴散氧氣分子1、自由擴散(簡單擴散):物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞。1.運輸方向？（濃度）2.是否需要能量？3.是否需要其他物質(zhì)協(xié)助？【思考】二、自由擴散和協(xié)助擴散1、自由擴散(簡單擴散):物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞。(1)特點：順濃度梯度運輸（高濃度→低濃度）1.2.不需要轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助3.不需要消耗能量(2)實例：

①氣體分子氧氣、二氧化碳

②水分子

③脂溶性小分子，如乙醇，甘油，苯二、自由擴散和協(xié)助擴散細胞外細胞內(nèi)(3)影響因素：濃度差、溫度濃度差運輸速率轉(zhuǎn)運蛋白運輸速率能量運輸速率1、自由擴散(簡單擴散):物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞。二、自由擴散和協(xié)助擴散借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進出細胞的物質(zhì)擴散方式2、協(xié)助擴散(易化擴散)1.運輸方向？（濃度）2.是否需要能量？