4.1 被動運輸-高一上學(xué)期生物人教版2019必修1

生物學(xué)（分子與細胞）第四章細胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié)被動運輸?shù)?課時

清水泡過的青菜鹽腌制過的黃瓜導(dǎo)入新課生活中我們會觀察到：鹽腌制過的黃瓜皺皺巴巴，還會出很多水；而用清水泡過的青菜卻很硬挺，這是為什么呢？問題探討【資料】在一個長頸漏斗是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，使漏斗管內(nèi)外的液面高度相等。過一段時間后，會出現(xiàn)如右圖所示現(xiàn)象。玻璃紙（又叫賽璐玢）是一種半透膜，水分子可以自由透過它，而蔗糖分子則不能。1.漏斗管內(nèi)的液面為什么會升高？2.如果用一層紗布（全透性）代替玻璃紙，還會出現(xiàn)原來的現(xiàn)象嗎？3.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？【討論】問題探討問題探討玻璃紙（半透膜）清水Q1.漏斗內(nèi)的液面為什么會升高？單位時間從清水流入蔗糖溶液中的水分子數(shù)單位時間從蔗糖溶液流入清水中的水分子數(shù)半透膜水分子（或其它溶劑分子）通過半透膜的擴散。滲透作用：半透膜：水分子可以自由通過，而蔗糖分子不能通過。半透膜：讓小分子通過而大分子不能通過的一類多孔性薄膜的總稱。

(如：膀胱膜、玻璃紙、卵殼膜)蔗糖溶液蔗糖分子水分子蔗糖溶液滲透壓＞清水滲透壓溶液滲透壓：

指溶液中溶質(zhì)微粒對水的吸引力。玻璃紙（半透膜）清水蔗糖分子水分子半透膜蔗糖溶液問題探討Q2.如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？為什么？不會，當(dāng)管內(nèi)的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產(chǎn)生的壓力將加快漏斗中水分向外擴散的速度，最終達到平衡，液面將不再上升。漏斗內(nèi)滲透壓=液柱的壓力水分子（或其它溶劑分子）通過半透膜的擴散。滲透作用：溶液滲透壓：

指溶液中溶質(zhì)微粒對水的吸引力。

濃度越大對水的吸引力越大，滲透壓越高思考1：B和C會發(fā)生滲透作用，液面會升高嗎？問題探討ABC(不會)發(fā)生滲透作用的條件是什么？①具有半透膜②半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差30%蔗糖溶液玻璃紙清水30%蔗糖溶液紗布清水30%蔗糖溶液玻璃紙30%蔗糖溶液一、水進出細胞的原理—滲透作用1滲透作用概念：水分子（或其它溶劑分子）通過半透膜的擴散含水量高－－溶液濃度低－－滲透壓低含水量低－－溶液濃度

－－滲透壓

半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。溶液濃度是指物質(zhì)的量濃度(mol/ml)而非質(zhì)量濃度水分子的運輸是雙向的，我們分析的是運輸相對多的方向。2發(fā)生的條件3水滲透的方向：30%蔗糖溶液清水高高一、水進出細胞的原理—水進出動物細胞的原理

外界溶液濃度細胞質(zhì)的濃度小于吸水膨脹大于失水皺縮低滲溶液高滲溶液等滲溶液0.9%NaCl溶液中20%的蔗糖溶液中清水中等于保持原狀外界溶液細胞膜半透膜蔗糖溶液細胞質(zhì)基質(zhì)相當(dāng)于相當(dāng)于濃度差一個動物細胞能否構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)？

P63討論2:動物細胞與外界溶液組成了一個滲透系統(tǒng)②動物細胞內(nèi)溶液與外界溶液存在濃度差①動物細胞膜相當(dāng)于一層半透膜一、水進出細胞的原理—水進出動物細胞的原理當(dāng)外界濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？

P63討論3:不一定，外界濃度不是很低時，細胞吸水細胞內(nèi)液濃度降低后與外界濃度達到平衡，此時紅細胞不在吸水一、水進出細胞的原理—水進出動物細胞的原理聯(lián)系生活吃腌制的咸菜，連續(xù)嗑帶鹽瓜子會感覺口渴，這是為什么呢？口腔細胞失水一、水進出細胞的原理—水進出植物細胞的原理聯(lián)系生活對農(nóng)作物施肥過多，會造成“燒苗”現(xiàn)象。將有些萎蔫的菜葉浸泡在清水中，不久，菜葉就會變的硬挺。鹽腌制過的黃瓜,皺皺巴巴，還出水。植物細胞會出現(xiàn)滲透失水和吸水的情況嗎？一、水進出細胞的原理—水進出植物細胞的原理細胞膜細胞質(zhì)液泡膜細胞液細胞壁(全透性)①具有半透膜②半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差②細胞液與外界溶液

之間存在濃度差是否滿足發(fā)生滲透作用的條件：原生質(zhì)層伸縮性較小，主要作用是支持和保護作用。①相當(dāng)于半透膜水分進出植物細胞經(jīng)過細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、液泡膜進出細胞主要是指水經(jīng)過_________進出液泡。原生質(zhì)層二、探究·實踐：探究植物細胞的吸水和失水閱讀課本P64-P65，思考以下問題：1.質(zhì)壁分離復(fù)原的“質(zhì)”與“壁”分別指什么？2.要觀察細胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原，對材料有哪些要求？3.植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的內(nèi)因和外因是什么？4.如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，實驗結(jié)果有什么不同？滴加一定濃度的KNO3溶液呢？5.植物細胞的質(zhì)壁分離及復(fù)原實驗有哪些作用？二、探究·實踐：探究植物細胞的吸水和失水二、探究·實踐：探究植物細胞的吸水和失水提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗進行實驗實驗結(jié)論表達與交流進一步探究水分進出植物細胞是通過滲透作用嗎？原生質(zhì)層是不是相當(dāng)于一層半透膜？原生質(zhì)層相當(dāng)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。設(shè)計方案、預(yù)期結(jié)果…二、探究·實踐：探究植物細胞的吸水和失水質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗：（1）選材：外界溶液：0.3g/mL蔗糖溶液（2）實驗原理：清水制片0.3g/mL蔗糖清水①成熟植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層

半透膜；②細胞液與外界環(huán)境具有一定的濃度差，能滲透吸水和失水。③原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大；有中央大液泡、最好有顏色二、探究·實踐：探究植物細胞的吸水和失水實驗現(xiàn)象：液泡大小液泡顏色原生質(zhì)層的位置細胞大小先0.3g/ml蔗糖溶液后清水變小逐漸恢復(fù)原來大小原生質(zhì)層恢復(fù)原來位置原生質(zhì)層與細胞壁分離基本不變基本不變變深重新變淺質(zhì)壁分離二、探究·實踐：探究植物細胞的吸水和失水自身對照：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第一次自身前后對照滴加蔗糖溶液滴加清水第二次自身前后對照失水：質(zhì)壁分離吸水：質(zhì)壁分離復(fù)原本實驗是否存在對照？如果存在有幾次對照？思考4:二、探究·實踐：探究植物細胞的吸水和失水1.質(zhì)壁分離復(fù)原的“質(zhì)”與“壁”分別指什么？2.要觀察細胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原，對材料有哪些要求？3.植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的內(nèi)因和外因是什么？小組討論，問題探究“質(zhì)”指原生質(zhì)層，“壁”指細胞壁。細胞壁（植物細胞）；有中央大液泡（顏色為深色）；活細胞（原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜）成熟的植物細胞內(nèi)因：原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大。外因：外界溶液濃度大于細胞液濃度；

二、探究·實踐：探究植物細胞的吸水和失水4.如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，實驗結(jié)果有什么不同？滴加一定濃度的KNO3溶液呢？5.植物細胞的質(zhì)壁分離及復(fù)原實驗有哪些作用？小組討論，問題探究0.5g/ml的蔗糖溶液中細胞失水過度，失去活性，質(zhì)壁分離后不能發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。

在一定濃度的KNO3溶液中質(zhì)壁分離后，會發(fā)生自動復(fù)原。（1）判斷細胞的死活、觀察植物細胞的細胞膜；（2）測定細胞液濃度范圍；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)壁分離和剛發(fā)生質(zhì)壁分離的兩蔗糖溶液濃度之間小結(jié)：質(zhì)壁分離與復(fù)原1.概念：指原生質(zhì)層和細胞壁發(fā)生分離的現(xiàn)象3.質(zhì)壁分離的原因：②外界溶液濃度大于細胞液的濃度，細胞失水①原生質(zhì)層伸縮性大于細胞壁伸縮性內(nèi)因外因4.①質(zhì)壁分離過程中，外界溶液溶質(zhì)的濃度

細胞液溶質(zhì)濃度，植物細胞滲透

，隨著質(zhì)壁分離復(fù)原的進行，植物細胞吸水能力逐漸

。②質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，外界溶液溶質(zhì)的濃度

細胞液溶質(zhì)濃度，植物細胞滲透

，隨著質(zhì)壁分離復(fù)原的進行，植物細胞吸水能力逐漸

。小于減弱2.條件：①成熟植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜；②細胞液與外界環(huán)境具有一定的濃度差，能滲透吸水和失水大于增強失水吸水（1）對農(nóng)作物合理灌溉，既滿足作物對水分的需要，同時也降低土壤溶液濃度，促進對水分的吸收。（2）鹽堿地中植物因缺水不容易存活；一次施肥過多，會造成燒苗。（3）糖漬、鹽漬食品不變質(zhì)的原因。----食品外面形成很高濃度的溶液，使微生物失水過多而死亡，不能在上面生存。與生活中的聯(lián)系1.質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗可以說明或證明下列中的()①植物細胞的死活②原生質(zhì)層的伸縮性比細胞壁的伸縮性大③當(dāng)外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞滲透失水；反之，細胞則滲透吸水④原生質(zhì)層具有選擇透過性⑤細胞壁的主要成分是纖維素A．①③④⑤ B．①②③④C．②③④⑤ D．①④⑤√?1.（2022·浙江6月選考）觀察洋蔥表皮細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原實驗中，用顯微鏡觀察到的結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是（）A.由實驗結(jié)果推知，甲圖細胞是有活性的B.與甲圖細胞相比，乙圖細胞的細胞液濃度較低C.丙圖細胞的體積將持續(xù)增大，最終漲破D.若選用根尖分生區(qū)細胞為材料，質(zhì)壁分離現(xiàn)象更明顯√3.將細胞液濃度相同的某種植物細胞(如下圖所示)，置于不同濃度的蔗糖溶液中，出現(xiàn)如圖a～d四種細胞狀態(tài)，則細胞液濃度位于下列哪兩個細胞之間A．c～b B．a(chǎn)～cC．a(chǎn)～d D．d～c根據(jù)質(zhì)壁分離狀態(tài)判斷濃度大小a液泡變大，細胞吸水d液泡變小，剛剛失水c已經(jīng)發(fā)生質(zhì)壁分離b質(zhì)壁分離特別明顯√蔗糖溶液濃度大小a<d<c<b生物學(xué)（分子與細胞）第四章細胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié)被動運輸?shù)?課時復(fù)習(xí)鞏固：質(zhì)壁分離與復(fù)原1.概念：指原生質(zhì)層和細胞壁發(fā)生分離的現(xiàn)象3.質(zhì)壁分離的原因：②外界溶液濃度大于細胞液的濃度，細胞失水①原生質(zhì)層伸縮性大于細胞壁伸縮性內(nèi)因外因4.①質(zhì)壁分離過程中，外界溶液溶質(zhì)的濃度

細胞液溶質(zhì)濃度，植物細胞滲透

，隨著質(zhì)壁分離復(fù)原的進行，植物細胞吸水能力逐漸

。②質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，外界溶液溶質(zhì)的濃度

細胞液溶質(zhì)濃度，植物細胞滲透

，隨著質(zhì)壁分離復(fù)原的進行，植物細胞吸水能力逐漸

。小于減弱2.條件：①成熟植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜；②細胞液與外界環(huán)境具有一定的濃度差，能滲透吸水和失水大于增強失水吸水三、被動運輸—自由擴散和協(xié)助擴散像水分子這樣，物質(zhì)以

進出細胞，

消耗細胞內(nèi)化學(xué)物質(zhì)所釋放的能量，這種物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞椒Q為被動運輸。擴散方式不需要被動運輸自由擴散（簡單擴散）協(xié)助擴散（易化擴散）物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞的方式物質(zhì)借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進出細胞的擴散方式三、被動運輸—自由擴散和協(xié)助擴散1自由擴散(1)概念：(2)特點①順濃度梯度運輸(高濃度→低濃度)③不需要轉(zhuǎn)運蛋白協(xié)助(直接通過磷脂雙分子層)(3)實例：氣體、水、尿素，甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子細胞外細胞內(nèi)(4)影響因素：濃度差濃度差擴散速度轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量擴散速度能量擴散速度物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞。②不需要消耗能量三、被動運輸—自由擴散和協(xié)助擴散2協(xié)助擴散三、被動運輸—自由擴散和協(xié)助擴散2協(xié)助擴散(1)概念：(2)特點①順濃度梯度運輸(高濃度→低濃度)②不需要消耗能量③需要轉(zhuǎn)運蛋白協(xié)助(3)實例：(4)影響因素：借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進出細胞的物質(zhì)擴散，叫做協(xié)助擴散(易化擴散)。載體蛋白通道蛋白三、被動運輸—自由擴散和協(xié)助擴散圖4-5鉀離子通道模式圖RoderickMacKinnon水通道蛋白模式圖(P68)PeterAgre(2)通道蛋白20世紀80年代，科學(xué)家又從蠶豆保衛(wèi)細胞中檢測出K+的通道。1998年，美國科學(xué)家麥金農(nóng)（R.Mackinon）解析了K+通道蛋白的立體結(jié)構(gòu)。1988年，美國科學(xué)家阿格雷從紅細胞和腎小管細胞中分離出一種新的膜蛋白，后來證實了水通道蛋白的存在。三、被動運輸—自由擴散和協(xié)助擴散轉(zhuǎn)運蛋白種類：②載體蛋白：①通道蛋白：a.只允許與自身通道直徑和性狀相適配、大小和電荷相適宜的離子或分子從中通過a.只允許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子和離子通過通道蛋白特點--具有特異性（專一性）載體蛋白b.運輸?shù)奈镔|(zhì)不需要與通道蛋白結(jié)合。只參與協(xié)助擴散b.運輸物質(zhì)需要和載體蛋白特定部位結(jié)合，引起載體蛋白空間結(jié)構(gòu)改變；包括協(xié)助擴散、主動運輸三、被動運輸—自由擴散和協(xié)助擴散2協(xié)助擴散(1)概念：(2)特點①順濃度梯度運輸(高濃度→低濃度)②需要轉(zhuǎn)運蛋白協(xié)助③不需要消耗能量(3)實例：離子、氨基酸、紅細胞吸收葡萄糖、水經(jīng)過通道蛋白等濃度差、轉(zhuǎn)運蛋白種類和數(shù)量、溫度濃度差擴散速度能量擴散速度(4)影響因素：借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進出細胞的物質(zhì)擴散，叫做協(xié)助擴散(易化擴散)。載體蛋白通道蛋白P？轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量限制1、自由擴散和協(xié)助擴散需要消耗能量嗎？為什么？運輸動力是什么？不需要。因為兩者都是順物質(zhì)濃度梯度。濃度差。共同點：不同點：2、自由擴散和協(xié)助擴散有什么異同？問題探究都是順物質(zhì)濃度梯度，不需要細胞消耗能量。前者不需要蛋白質(zhì)的協(xié)助，后者必須有轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助。四、總結(jié)歸納細胞的物質(zhì)輸入和輸出細胞的吸水和失水自由擴散滲透作用的兩個條件動物細胞特點：順濃度梯度，不需要轉(zhuǎn)運蛋白，不需要能量植物細胞1、半透膜。2、濃度差。外界溶液濃度＜細胞液濃度

細胞吸水外界溶液濃度＜細胞液濃度

細胞失水外界溶液濃度=細胞液濃度

細胞形態(tài)不變外界溶液濃度＜細胞液濃度

質(zhì)壁分離外界溶液濃度>細胞液濃度

質(zhì)壁復(fù)原質(zhì)壁分離超過一定限度不能復(fù)原。例子：氣體分子；甘油、乙醇、苯等脂溶性物質(zhì)協(xié)助擴散特點：順濃度梯度，需要轉(zhuǎn)運蛋白，不需要能量例子：紅細胞吸收葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白：載體蛋白和通道蛋白練習(xí)與應(yīng)用（P67）一、概念檢測1.物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞脚c物質(zhì)的特點和細胞膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)。判斷下列有關(guān)物質(zhì)跨膜運輸?shù)谋硎鍪欠裾_。（1）細胞膜和液泡膜都相當(dāng)于半透膜。（）（2）水分子進入細胞，是通過自由擴散方式進行的。（）（3）載體蛋白和通道蛋白在轉(zhuǎn)運分子和離子時，其作用機制是一樣的。（）2.基于對植物細胞質(zhì)壁分離原理的理解判斷，下列各項無法通過質(zhì)壁分離實驗證明的是（）A.成熟植物細胞的死活B.原生質(zhì)層比