被動(dòng)運(yùn)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(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出

第1節(jié)

被動(dòng)運(yùn)輸思考：水分子的擴(kuò)散也是如此嗎？

物質(zhì)分子從相對(duì)含量多的區(qū)域向相對(duì)含量低的區(qū)域轉(zhuǎn)移，直到均勻分布的現(xiàn)象。擴(kuò)散作用：?jiǎn)栴}探討問(wèn)題探討在一個(gè)長(zhǎng)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(guò)一段時(shí)間后，會(huì)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(guò)它，而蔗糖分子則不能。半透膜：一類小分子物質(zhì)可以通過(guò),而大分子物質(zhì)不能通過(guò)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(guò)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(guò)性膜：指具有活性的生物膜。對(duì)物質(zhì)的通過(guò)既具有半透膜的物理性質(zhì)，還具有主動(dòng)的選擇性。如玻璃紙、雞蛋的殼膜、魚鰾、動(dòng)物膀胱膜、腸衣等非生物膜生物膜選擇透過(guò)性膜相當(dāng)于半透膜，反之則不然。細(xì)胞、細(xì)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(xì)胞膜半透膜蔗糖分子水分子單位時(shí)間內(nèi)：從燒杯擴(kuò)散到漏斗中的水分子數(shù)＞從漏斗中擴(kuò)散到燒杯的水分子數(shù)水相對(duì)含量高水相對(duì)含量低滲透現(xiàn)象演示動(dòng)畫演示1、漏斗管內(nèi)的液面為什么會(huì)升高?問(wèn)題探討滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）通過(guò)半透膜從水的相對(duì)含量高（溶液濃度低）的一側(cè)向相對(duì)含量低（溶液濃度高）的一側(cè)擴(kuò)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(huì)，當(dāng)管內(nèi)的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產(chǎn)生的重力將加快漏斗中水分向外擴(kuò)散的速度，當(dāng)________________________水分子進(jìn)出速率相同，最終達(dá)到動(dòng)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(duì)水的吸引力。漏斗內(nèi)滲透壓=液柱的壓力問(wèn)題探討2、如果漏斗管足夠長(zhǎng)，管內(nèi)的液面會(huì)無(wú)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(wèn)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(huì)升高嗎？紗布的孔隙大，蔗糖分子也可通過(guò)，因而液面不會(huì)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(huì)怎樣？此時(shí)內(nèi)外濃度相等，液面不會(huì)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(xì)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(shí)間后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果將是()。DA.ab側(cè)液面一致，b側(cè)無(wú)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(wú)色即時(shí)訓(xùn)練2、如圖中的滲透裝置，若U形管中的a是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的蔗糖溶液，b是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的葡萄糖溶液，開始時(shí)的液面高度為一致，如果半透膜不允許葡萄糖、蔗糖通過(guò)，則玻璃管中a液面會(huì)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(shí)訓(xùn)練溶液濃度指物質(zhì)的量濃度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的葡萄糖溶液和質(zhì)量分?jǐn)?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(guò)半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移動(dòng)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的蔗糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的葡萄糖溶液濃度低濃度高水的相對(duì)含量少水的相對(duì)含量多水分子順相對(duì)含量的梯度擴(kuò)散3、如圖中的滲透裝置，若U形管中的a是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的蔗糖溶液，b是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的葡萄糖溶液，開始時(shí)的液面高度一致，如果半透膜允許葡萄糖，但通過(guò)不允許蔗糖通過(guò)，則玻璃管中a液面會(huì)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(shí)訓(xùn)練連續(xù)嗑帶鹽的瓜子，你的口腔會(huì)有什么感覺(jué)？

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

細(xì)胞質(zhì)濃度外界溶液濃度

細(xì)胞質(zhì)濃度

保持正常形態(tài)外界溶液濃度細(xì)胞質(zhì)濃度細(xì)胞吸水膨脹甚至漲破生理鹽水（質(zhì)量分?jǐn)?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(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理蔗糖溶液清水半透膜（玻璃紙）細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞膜外界溶液（1）紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白等有機(jī)物能透過(guò)細(xì)胞膜嗎？這些有機(jī)物相當(dāng)于“問(wèn)題探討”所示裝置中的什么物質(zhì)？（2）紅細(xì)胞的細(xì)胞膜是不是相當(dāng)于“問(wèn)題探討”中所說(shuō)的半透膜？不能。蔗糖分子。是。細(xì)胞膜是選擇透過(guò)性膜，選擇透過(guò)性膜相當(dāng)于半透膜。一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理1、動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水（3）當(dāng)外界溶液的濃度低時(shí)，紅細(xì)胞一定會(huì)由于吸水而漲破嗎？不一定，因?yàn)榧t細(xì)胞吸水膨脹后細(xì)胞內(nèi)的溶液濃度也會(huì)下降，如果外界溶液濃度不是很低，有可能細(xì)胞內(nèi)的溶液濃度下降后與外界溶液的濃度達(dá)到平衡，此時(shí)，紅細(xì)胞將不再吸水。（4）紅細(xì)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?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl溶液）？濃度差。當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，紅細(xì)胞失水；反之，紅細(xì)胞吸水。濃度差越大細(xì)胞吸水或失水越多。防止血細(xì)胞失水或吸水，維持細(xì)胞正常的形態(tài)和功能。一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理1、動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水外界溶液細(xì)胞膜半透膜蔗糖溶液細(xì)胞質(zhì)相當(dāng)于相當(dāng)于濃度差討論:一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞能否構(gòu)成一個(gè)滲透系統(tǒng)？動(dòng)物細(xì)胞與外界溶液組成了一個(gè)滲透系統(tǒng)

②細(xì)胞內(nèi)溶液與外界溶液存在濃度差①細(xì)胞膜相當(dāng)于一層半透膜一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理1、三個(gè)相鄰細(xì)胞a、b、c，已知a細(xì)胞液濃度>b細(xì)胞液濃度>c細(xì)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(shí)訓(xùn)練農(nóng)作物施肥過(guò)多會(huì)造成“燒苗”糖拌西紅柿水分進(jìn)出植物細(xì)胞是否也是發(fā)生滲透作用？2、植物細(xì)胞的吸水和失水一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理成熟植物細(xì)胞模式圖細(xì)胞膜細(xì)胞液細(xì)胞質(zhì)液泡膜細(xì)胞壁原生質(zhì)層細(xì)胞膜和液泡膜都是生物膜，都具有選擇透過(guò)性？(全透性)作用：主要是保護(hù)和支持細(xì)胞細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)水進(jìn)出植物細(xì)胞：主要是指水經(jīng)過(guò)__________進(jìn)出液泡。原生質(zhì)層成熟植物細(xì)胞的中央液泡占據(jù)了細(xì)胞的大部分空間，將細(xì)胞質(zhì)擠成一薄層，所以細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是液泡里面的細(xì)胞液。提出問(wèn)題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表達(dá)與交流原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜設(shè)計(jì)方案將植物細(xì)胞浸潤(rùn)在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其大小的變化；再將細(xì)胞浸潤(rùn)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(xì)胞的中央液泡會(huì)變

，細(xì)胞

；在清水中植物細(xì)胞的中央液泡會(huì)變

，細(xì)胞

。小大2、植物細(xì)胞的吸水和失水一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理失水皺縮吸水膨脹提出問(wèn)題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表達(dá)與交流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1.材料用具紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞黑藻葉片黑藻是高等植物細(xì)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(xì)胞的吸水和失水一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理蓋上蓋玻片，制成洋蔥鱗片葉外表皮臨時(shí)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(wèn)題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表達(dá)與交流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)2.實(shí)驗(yàn)步驟2、植物細(xì)胞的吸水和失水一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理提出問(wèn)題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表達(dá)與交流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果2、植物細(xì)胞的吸水和失水一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理自身對(duì)照是指對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組在同一研究對(duì)象上進(jìn)行，是實(shí)驗(yàn)前后之間的對(duì)照提出問(wèn)題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表達(dá)與交流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)正常的洋蔥表皮細(xì)胞0.3g/mL的蔗糖溶液失水的洋蔥表皮細(xì)胞清水吸水恢復(fù)的洋蔥表皮細(xì)胞外界溶液中央液泡原生質(zhì)層的位置細(xì)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(xì)胞壁原生質(zhì)層恢復(fù)原來(lái)位置基本不變基本不變1、成熟的植物細(xì)胞能與外界溶液發(fā)生滲透作用；原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜。2、當(dāng)外界溶液濃度>細(xì)胞液濃度時(shí)，，

當(dāng)外界溶液濃度<細(xì)胞液濃度時(shí)，，細(xì)胞失水細(xì)胞吸水細(xì)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(xì)胞的吸水和失水一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理三次觀察兩次對(duì)照成熟植物細(xì)胞外界溶液細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡膜細(xì)胞液原生質(zhì)層清水半透膜蔗糖溶液滲透裝置細(xì)胞壁討論:一個(gè)成熟的植物細(xì)胞能否構(gòu)成一個(gè)滲透系統(tǒng)？2、植物細(xì)胞的吸水和失水一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理思考：質(zhì)壁分離的原因？外因：外界溶液濃度>細(xì)胞液濃度內(nèi)因：原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁的伸縮性原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜原因外界溶液2、植物細(xì)胞的吸水和失水一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理介于細(xì)胞膜與細(xì)胞壁之間（質(zhì)壁間隙）的溶液：植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原的條件知識(shí)延伸1、活的成熟植物細(xì)胞（不可用死細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞、干種子細(xì)胞及根尖分生區(qū)細(xì)胞）2、細(xì)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(xì)胞液濃度洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞：含大液泡，能發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原；但液泡無(wú)色，直接觀察現(xiàn)象不明顯。洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離明顯的黑藻細(xì)胞黑藻是高等植物細(xì)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(shí)延伸植物細(xì)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?yàn)槿芤簼舛冗^(guò)高，細(xì)胞過(guò)度失水，導(dǎo)致死亡。（2）KNO3等無(wú)機(jī)鹽溶液：能質(zhì)壁分離，并能自動(dòng)復(fù)原。因?yàn)榧?xì)胞能主動(dòng)吸收溶液中的K+和NO3-，使細(xì)胞液濃度增大，細(xì)胞滲透吸水。（3）醋酸溶液：無(wú)質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象，因?yàn)榇姿崮軞⑺兰?xì)胞，使原生質(zhì)層失去選擇透過(guò)性。（鹽酸、酒精溶液類似）2、植物細(xì)胞的吸水和失水一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理（自動(dòng)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(xì)胞吸水的方式吸脹吸水滲透吸水實(shí)例：未成熟植物細(xì)胞、干種子原因：沒(méi)有形成大的中央液泡實(shí)例：成熟的植物細(xì)胞條件：有中央液泡機(jī)理：靠細(xì)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(xì)胞的吸水和失水一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理1.判斷細(xì)胞的活性2.測(cè)定細(xì)胞液濃度的范圍待測(cè)成熟植物細(xì)胞鏡檢不發(fā)生質(zhì)壁分離活細(xì)胞死細(xì)胞一定濃度蔗糖溶液發(fā)生質(zhì)壁分離待測(cè)成熟植物細(xì)胞一系列濃度梯度的蔗糖溶液鏡檢細(xì)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(shí)延伸判斷細(xì)胞的活性：染色排除法——細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性（臺(tái)盼藍(lán)染色）細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)——觀察葉綠體的流動(dòng)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(guò)顯微鏡觀察細(xì)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(xì)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(shí)訓(xùn)練3.比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度4.比較未知濃度溶液的濃度大小不同植物細(xì)胞同一濃度蔗糖溶液鏡檢判斷細(xì)胞液濃度的大小(時(shí)間越短，細(xì)胞液濃度越小)同一植物的相同成熟細(xì)胞未知濃度的溶液鏡檢比較剛發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí)所需時(shí)間的長(zhǎng)短比較質(zhì)壁分離所需時(shí)間的長(zhǎng)短發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)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(shí)延伸5.鑒別不同種類的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)成熟植物細(xì)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(dòng)復(fù)原溶質(zhì)不能透過(guò)半透膜（如蔗糖溶液）溶質(zhì)能透過(guò)半透膜（如KNO3溶液）知識(shí)延伸1、將同一植物細(xì)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(cè)得細(xì)胞的體積隨時(shí)間的變化曲線如圖所示，則曲線A、B、C分別代表細(xì)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(shí)訓(xùn)練二自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散水進(jìn)出細(xì)胞的原理水分子多水分子少二、自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散像水分子這樣，物質(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式稱為被動(dòng)運(yùn)輸。1、被動(dòng)運(yùn)輸?shù)亩x：被動(dòng)運(yùn)輸自由擴(kuò)散（簡(jiǎn)單擴(kuò)散）協(xié)助擴(kuò)散（易化擴(kuò)散）2、被動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆诸悾憾⒆杂蓴U(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散氧氣分子1、自由擴(kuò)散(簡(jiǎn)單擴(kuò)散):物質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞。1.運(yùn)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(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散1、自由擴(kuò)散(簡(jiǎn)單擴(kuò)散):物質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞。(1)特點(diǎn)：順濃度梯度運(yùn)輸（高濃度→低濃度）1.2.不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助3.不需要消耗能量(2)實(shí)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(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)(3)影響因素：濃度差、溫度濃度差運(yùn)輸速率轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白運(yùn)輸速率能量運(yùn)輸速率1、自由擴(kuò)散(簡(jiǎn)單擴(kuò)散):物質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞。二、自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)擴(kuò)散方式2、協(xié)助擴(kuò)散(易化擴(kuò)散)1.運(yùn)輸方向？（濃度）2.是否需要能量？