4.1 被動運輸課件高一上學期生物人教版（2019）必修1

第4章細胞的物質輸入和輸出

下面的文字摘自某高血壓治療藥物說明書：“本品為二氫吡啶類鈣通道阻滯劑，抑制血管平滑肌和心肌細胞的跨膜鈣離子內(nèi)流，但以血管作用為主。本品引起冠狀動脈、腎小動脈等全身血管的擴張，產(chǎn)生降壓作用?！?/p>

許多藥物都是針對細胞膜上物質運輸?shù)耐ǖ姥邪l(fā)的，你知道這是為什么嗎？

細胞是一個開放的系統(tǒng)，系統(tǒng)的邊界——細胞膜不僅是將細胞內(nèi)外隔開的屏障，也是控制物質進出細胞的門戶。

細胞膜是怎樣控制物質輸入和輸出的呢？不同的物質跨膜運輸?shù)姆绞揭粯訂幔窟@與細胞膜的結構有什么關系呢？

第1節(jié)被動運輸學習目標目標0102闡明被動運輸?shù)脑砗吞攸c。闡明細胞膜的選擇透過性。

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，使漏斗管內(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。問題探討半透膜動畫演示動畫演示蔗糖分子滲透現(xiàn)象演示水分子半透膜問題探討燒杯中的水分子進入漏斗中導致漏斗液面升高。事實上半透膜兩側的水分子都能夠通過擴散作用自由進出，但由于蔗糖溶液中水的相對含量（單位體積中的水分子數(shù)）比燒杯中水的相對含量低，因此，燒杯中的水擴散到漏斗中的速度比漏斗中的水擴散到燒杯中的速度相對更快些，導致漏斗中水量增加，液面上升。1、漏斗管內(nèi)的液面為什么會升高？問題探討討論：滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴散。含水量低

含水量高溶液濃度低溶液濃度高水分子的滲透方向：滲透壓高

滲透壓低溶液中溶質微粒對水的吸引力問題探討水分子從水的相對含量高的一側向相對含量低的一側滲透。濃度指物質的量濃度，非質量濃度，實質上指滲透壓?；蛴傻蜐舛热芤合蚋邼舛热芤簼B透。

1.a、b、c是三個相鄰的細胞，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

間關系的是（）acbacbacbacbABCD隨堂練習C

2.把體積與質量分數(shù)相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液用半透

膜(允許水分子通過，不允許葡萄糖和蔗糖分子通過)

隔開(如圖所示)，甲、乙兩側液面的關系是(

)A.甲側高于乙側B.甲側低于乙側C.甲、乙兩側液面高度不變D.先甲側高于乙側，后甲側低于乙側隨堂練習A

3.把體積與質量分數(shù)相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液用半透膜

(允許水分子和葡萄糖分子通過，不允許蔗糖分子通過)

隔開(如圖所示)，甲、乙兩側液面的變化情況是(

)A.甲側高于乙側B.先甲側高于乙側，后甲側低于乙側C.甲側低于乙側D.先甲側低于乙側，后甲側高于乙側隨堂練習B

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)生的靜水壓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。2、如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？不相等，漏斗內(nèi)溶液濃度大于燒杯中溶液濃度。正是半透膜兩側濃度不同，即存在濃度差，才能發(fā)生滲透作用，滲透壓與水柱產(chǎn)生的靜水壓共同作用，從而導致水分子滲透平衡。問題探討討論：3、達到滲透平衡時半透膜兩側溶液濃度相等嗎？如果漏斗內(nèi)是5mol/L的蔗糖溶液，燒杯中是2mol/L的蔗糖溶液呢？ΔHΔH問題探討

4、下面是滲透裝置示意圖，下列在長頸漏斗管內(nèi)液面上升過程中的

有關敘述，正確的是(

)A.水分子只能通過半透膜從燒杯進入漏斗

進行單向移動B.液面上升的速率先逐漸加快然后減慢最

終液面維持穩(wěn)定C.當半透膜兩側水分子進出速率相等時，

兩側溶液濃度相等D.半透膜兩側溶液的濃度差越大，上升的高度越高隨堂練習D漏斗管中的液面將保持不變。不會。因為紗布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物質都能夠自由通過，包括水分子和蔗糖分子都能通過?！鶟B透作用發(fā)生條件：問題探討4、如果用一層紗布代替玻璃紙，還會出現(xiàn)原來的現(xiàn)象嗎？討論：5、如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結果會怎樣？①具有半透膜②半透膜兩側溶液存在濃度差1.滲透作用概念:2.滲透作用發(fā)生條件:①具有半透膜②半透膜兩側溶液存在濃度差3.滲透作用結果：溶液濃度低滲透壓低溶液濃度高滲透壓高含水量高含水量低半透膜水（溶劑）蔗糖（溶質）4.滲透作用中水的運輸方向水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴散※水分子通過半透膜進行雙向擴散②從溶質的角度分析：低濃度溶液→高濃度溶液①從水分子自身的角度分析：水含量高一側→水含量低一側滲透壓：溶液中溶質微粒

對水的吸引力—滲透作用一、滲透作用水分子進出速率達到動態(tài)平衡

生物細胞也能發(fā)生滲透作用嗎？生物細胞結構也具備以下兩個條件嗎？1、具有半透膜。2、半透膜兩側溶液具有濃度差。哺乳動物成熟的紅細胞在不同濃度溶液中的形態(tài)變化二、水進出細胞的原理（一）水進出動物細胞的原理不能蔗糖分子是相當于不一定會紅細胞內(nèi)外溶液的濃度差，一般情況下，濃度差越大時，細胞吸水或失水越多。生理鹽水(質量分數(shù)為0.9%的NaCl溶液)生理鹽水的濃度與血漿的濃度基本一致，血細胞不會因為過度吸水或失水而出現(xiàn)形態(tài)和功能上的異常。二、水進出細胞的原理（一）水進出動物細胞的原理外界溶液細胞膜半透膜蔗糖溶液細胞質相當于相當于

基于紅細胞的結構特點及圖示結果，你認為水進出紅細胞的方式是什么？請說明原因。二、水進出細胞的原理水分進出紅細胞的方式是

。滲透作用（一）水進出動物細胞的原理細胞膜細胞質與外界溶液之間的濃度差半透膜濃度差半透膜細胞膜濃度差細胞質與外界溶液間具有濃度差1.原理②當外界溶液濃度＞細胞質濃度時細胞形態(tài)不變①當外界溶液濃度＜細胞質濃度時2.現(xiàn)象細胞吸水膨脹細胞失水皺縮③當外界溶液濃度＝細胞質濃度時二、水進出細胞的原理（一）水進出動物細胞的原理1、將有些萎蔫的菜葉浸泡在清水中，不久，菜葉

就會變得硬挺。2、將白菜剁碎做餡時，常放一些鹽,稍過一會兒就

可看到有水分滲出。

3、對農(nóng)作物施肥過多，會造成“燒苗”現(xiàn)象。生活現(xiàn)象：植物細胞會出現(xiàn)滲透失水和吸水的情況嗎？植物細胞吸水和失水是否也是發(fā)生了滲透作用呢？是否滿足發(fā)生滲透作用的條件：①具有半透膜

②半透膜兩側的溶液具有濃度差二、水進出細胞的原理（二）水進出植物細胞的原理植物細胞二、水進出細胞的原理②③④原生質層已知：細胞膜和液泡膜都是生物膜，

都具有選擇透過性。能否把整個原生質層看作是一層半透膜呢？？細胞壁細胞膜細胞質液泡膜細胞液成熟的植物細胞模式圖二、水進出細胞的原理（二）水進出植物細胞的原理（具有全透性，伸縮性比較?。┨崾荆核诌M出植物細胞主要是指水經(jīng)過原生質層

進出液泡，這一點與動物細胞有所區(qū)別。水分進出植物細胞是通過滲透作用嗎？原生質層是否相當于一層半透膜？水分進出植物細胞是滲透作用，原生質層相當于一層半透膜探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水分析結果得出結論進行實驗，記錄結果設計實驗表達與交流提出問題作出假設表達與交流進行實驗，記錄結果將成熟的植物細胞（洋蔥麟葉外表皮細胞）浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察液泡、原生質層及細胞大小的變化；再浸潤在清水中，觀察其大小的變化。原生質層相當于一層半透膜，水分子可以自由通過，而蔗糖分子不能通過。設計方案預期結果外界溶液濃度大于細胞液濃度外界溶液濃度小于細胞液濃度細胞________,發(fā)生____________細胞________,發(fā)生____________失水質壁分離吸水質壁分離復原探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水提出問題作出假設設計實驗分析結果得出結論探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水提出問題作出假設設計實驗進行實驗記錄結果表達與交流分析結果得出結論正常狀態(tài)高濃度狀態(tài)低濃度狀態(tài)圖像細胞大小中央液泡原生質層位置正常大小逐漸變小顏色變深逐漸變大顏色變淺原生質層緊貼細胞壁原生質層逐漸脫離細胞壁原生質層逐漸貼近細胞壁質壁分離質壁分離復原正常大小略變小略變大探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水設計實驗表達與交流提出問題作出假設進行實驗記錄結果分析結果得出結論進行實驗，記錄結果分析結果得出結論設計實驗表達與交流提出問題作出假設探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水結論：(1)植物細胞也是通過滲透作用吸水和失水。(2)植物細胞的原生質層相當于一層半透膜；細胞失水，原生質層與細胞壁分離開細胞吸水，與細胞壁分離的原生質層慢慢恢復原來的狀態(tài)當外界溶液濃度>細胞液濃度當外界溶液濃度<細胞液濃度質壁分離質壁分離復原思考：

質壁分離的“質”和“壁”分別指什么？“質”指原生質層，“壁”指細胞壁探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水進行實驗，記錄結果設計實驗提出問題作出假設分析結果得出結論表達與交流1.質壁分離的原因:原生質層的伸縮性細胞壁的伸縮性＞外因：外界溶液濃度細胞液濃度＞內(nèi)因原生質層相當于一層半透膜細胞滲透失水質壁分離2.質壁分離后，介于細胞膜與細胞壁之間的溶液是：外界溶液3.質壁分離發(fā)生的條件：(1)具有細胞壁(2)具有大液泡(3)活細胞4.實驗中共涉及三次顯微鏡觀察，兩次對照，其中第一

次觀察的目的是什么？探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水

觀察正常洋蔥鱗片葉外表皮細胞的狀態(tài)，以便與處理后的狀態(tài)形成對照。滴加蔗糖溶液滴加清水第二次對照質壁分離質壁分離復原第一次對照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進行實驗，記錄結果設計實驗提出問題作出假設分析結果得出結論表達與交流5.為什么用紫色洋蔥鱗片葉外表皮作為實驗材料？探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水

紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液中有花青素，使液泡中的細胞液呈紫色，有利于觀察。進行實驗，記錄結果設計實驗提出問題作出假設分析結果得出結論表達與交流6.本實驗選用0.3g/mL的蔗糖溶液作試劑，若濃度過高

或過低對實驗有何影響？探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水

選用0.3g/mL的蔗糖溶液作試劑，既明顯出現(xiàn)質壁分離現(xiàn)象，又不會殺死細胞。若濃度過高，質壁分離速度過快，細胞會因失水過多而死亡，不能再進行質壁分離復原；若濃度過低，不能引起質壁分離或質壁分離速度太慢。進行實驗，記錄結果設計實驗提出問題作出假設分析結果得出結論表達與交流7.若用合適濃度的KNO3溶液進行該實驗，結果會發(fā)生

質壁分離與復原嗎？※在一定濃度的溶液(溶質可透過膜)中發(fā)生質壁分離后可自動復原的溶液有：KNO3、甘油、尿素、乙二醇溶液等。

開始外界溶液濃度較大，細胞發(fā)生質壁分離；細胞主動吸收K＋和NO3-后，隨著細胞液濃度增大，質壁分離又會自動復原。半透膜原生質層濃度差細胞液與外界溶液間具有濃度差1.原理②當外界溶液濃度＜細胞液濃度時水分進出平衡，細胞形態(tài)不變①當外界溶液濃度＞細胞液濃度時2.現(xiàn)象細胞失水、發(fā)生質壁分離細胞吸水、發(fā)生質壁分離復原③當外界溶液濃度＝細胞液濃度時二、水進出細胞的原理（一）水進出植物細胞的原理A.結構①②③構成原生質層B.①內(nèi)液體為紅色，②內(nèi)液體為紫色C.該圖所示細胞可能正在發(fā)生質壁分離，也可

能正在發(fā)生質壁分離復原D.若將該圖所示細胞放于清水中，可能會發(fā)生

質壁分離復原

5.某同學用紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞、滴加了紅墨水的蔗糖溶液

（質量濃度為0.3g/mL)、蒸餾水等材料，制成觀察植物細胞質壁分

離和復原實驗的臨時裝片。下圖是該同學根據(jù)所觀察到的圖像繪

制而成。下列分析中，不正確的是（

）隨堂練習A判斷成熟植物細胞的死活測定細胞液濃度范圍待測成熟植物細胞一定濃度蔗糖溶液鏡檢發(fā)生質壁分離無質壁分離活細胞死細胞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)生質壁分離和剛發(fā)生質壁分離的兩蔗糖溶液濃度之間12實驗拓展——質壁分離復原實驗的應用：探究·實踐6.為探究植物A能否移植到甲地生長，某生物研究性學習小組通

過實驗測定了植物A細胞液的濃度，實驗結果如下表。為保證

植物A移植后能正常生存，則甲地土壤溶液的濃度應(

)A.≤0.15mol/L B．≤0.2mol/LC．≥0.15mol/L D．≥0.2mol/L濃度(mol/L)0.150.20.250.3質壁分離狀態(tài)不分離剛分離顯著分離顯著分離隨堂練習A3比較不同植物細胞的細胞液濃度不同植物細胞同一濃度蔗糖溶液鏡檢發(fā)生質壁分離所需時間越短，細胞液濃度越小，反之則細胞液濃度越大實驗拓展——質壁分離復原實驗的應用：探究·實踐

7.將不同洋蔥鱗片葉放在同一濃度的蔗糖溶液中，制成裝片，

放在顯微鏡下觀察，有3種狀態(tài)的細胞，如圖所示。則這3

個細胞在實驗前，其細胞液的濃度大小依次是（）A．A>B>CB．A<B<CC．B>A>CD．B<A<C隨堂練習A比較未知濃度溶液的濃度大小同一植物的相同成熟細胞未知濃度的溶液鏡檢發(fā)生質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4實驗拓展——質壁分離復原實驗的應用：探究·實踐5鑒別不同種類的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）成熟植物細胞不同種類溶液鏡檢只發(fā)生質壁分離質壁分離后自動復原溶質不能透過半透膜（如蔗糖溶液）溶質能透過半透膜（如KNO3溶液）實驗拓展——質壁分離復原實驗的應用：探究·實踐

8.將相同的兩個植物細胞分別放置在A、B兩種溶液中，對細胞失

水量進行統(tǒng)計后繪制出如下曲線。下列敘述正確的是（）A.A、B兩溶液的溶質相同，只是濃度不同B.a點之前，B溶液中的溶質已經(jīng)開始進入細胞C.在0～4min內(nèi)兩條曲線有差異，說明A溶液濃度大于B溶液D.處理到10min時，兩溶液中的細胞液濃度都等于外界溶液濃度隨堂練習B動物細胞植物細胞條件原理現(xiàn)象①___________相當于半透性膜②____________________具有濃度差①___________（由細胞膜、液泡膜和兩

層之間的細胞質組成）相當于半透膜②_________________具有濃度差滲透作用滲透作用當外界溶液濃度______細胞質濃度，細胞吸水膨脹當外界溶液濃度______細胞質濃度，細胞失水皺縮當外界溶液濃度_____細胞質濃度，細胞維持正常形態(tài)當外界溶液濃度______細胞液濃度，細胞發(fā)生質壁分離現(xiàn)象當外界溶液濃度______細胞液濃度，細胞吸水膨脹，由于存在細胞壁，細胞不會漲破當外界溶液濃度______細胞液濃度，細胞維持正常形態(tài)細胞膜細胞質與外界溶液小于小于大于大于等于等于原生質層細胞液與外界溶液動植物細胞的吸水和失水

像水分子這樣，物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量，這種物質跨膜運輸方式稱為被動運輸。1、定義：像水分子這樣，物質以進出細胞，細胞內(nèi)化學反應所釋放的，這種物質跨膜運輸方式被稱為。不需要消耗擴散的方式能量被動運輸三、被動運輸物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式物質借助膜上的轉運蛋白進出細胞的擴散方式自由擴散(簡單擴散)：協(xié)助擴散(易化擴散)：三、被動運輸2、類型：轉運蛋白①概念：細胞外細胞內(nèi)物質通過簡單的擴散作用進出細胞。②特點：a物質順濃度梯度運輸b不需要轉運蛋白協(xié)助c不消耗能量③實例：O2、CO2、水和甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。甘油、乙醇等分子為什么能以自由擴散的方式進出細胞？(1)自由擴散（簡單擴散）三、被動運輸

因為甘油、乙醇等都是脂溶性的物質，與磷脂分子有較強的親和力，容易通過磷脂雙分子層出入細胞。④影響因素：濃度差擴散速度轉運蛋白擴散速度能量擴散速度細胞內(nèi)外的濃度差①概念：借助膜上的轉運蛋白進出細胞的物質擴散方式。②特點：a物質順濃度梯度運輸b需要轉運蛋白協(xié)助c不消耗能量③實例：三、被動運輸④影響因素：能量擴散速度a細胞內(nèi)外的濃度差通道蛋白載體蛋白(2)協(xié)助擴散（易化擴散）a葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞b鈉鉀離子通過離子通道蛋白運輸c水分子通過水通道蛋白運輸濃度差擴散速度b轉運蛋白的數(shù)量P?P點前限制因素：

細胞內(nèi)外的濃度差P點后限制因素：

轉運蛋白的數(shù)量載體蛋白只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都會發(fā)生自身構象的改變。通道蛋白只容許與自身通道直徑和形狀相匹配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過；不需要與分子或離子結合。葡萄糖轉運蛋白K+、Na+離子、水分子三、被動運輸(2)協(xié)助擴散（易化擴散）項目載體蛋白通道蛋白

轉運特點轉運蛋白構象是否改變是否與被轉運分子結合是否有特異性實例只容許與自身“結合部位相適應”的分子或離子通過。只容許與自身“通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜”的分子或離子通過。載體蛋白構象改變通道蛋白構象不改變載體蛋白與被轉運分子結合通道蛋白與被轉運分子不結合具有特異性具有特異性葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞水分子通過水通道蛋白、K+通過鉀離子通道蛋白進出細胞三、被動運輸(2)協(xié)助擴散（易化擴散）項目自由擴散協(xié)助擴散運輸方向是否需要轉運蛋白是否消耗細胞內(nèi)的能量舉例不需要需要不消耗不消耗O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等葡萄糖進入紅細胞，水進出細胞等高濃度低濃度高濃度低濃度小結

9.下列關于自由擴散和協(xié)助擴散的敘述，正確的是（

）①都不消耗能量②都不需要轉運蛋白③自由擴散只能順濃度梯度，而協(xié)助擴散既可以順濃度梯度，

也可以逆濃度梯度④都是被動運輸⑤葡萄糖有時候可以通過協(xié)助擴散順濃度梯度運輸A.①②④B.①③④C.①④⑤D.①②⑤隨堂練習C細胞的物質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

質壁分離外界溶液濃度＜細胞液濃度

質壁分離復原質壁分離超過一定限度不能復原。例子：O2、CO2、H2O；甘油、乙醇、苯等脂溶性物質協(xié)助擴散特點：順濃度梯度，需要轉運蛋白，不需要能量例子：紅細胞吸收葡萄糖，水進出細胞等轉運蛋白：載體蛋白和通道蛋白課堂小結練習與應用.

1.物質跨膜運輸?shù)姆绞脚c物質的特點和細胞膜的結構有關。判斷下列有關物質跨膜