被動(dòng)運(yùn)輸 高一上學(xué)期生物人教版必修1

4.1被動(dòng)運(yùn)輸本節(jié)聚焦：1.理解滲透作用（概念、方向、條件）。2.細(xì)胞在什么情況下吸水或失水。細(xì)胞吸水或失水的原理。3.植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原現(xiàn)象說明什么？4.被動(dòng)運(yùn)輸?shù)膬煞N類型是什么？其異同點(diǎn)是？半透膜1.漏斗管內(nèi)的液面為什么會(huì)升高？如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會(huì)無限升高嗎？為什么？2.如果用一層紗布（全透性）代替玻璃紙，還會(huì)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(huì)怎樣？半透膜1.漏斗管內(nèi)的液面為什么會(huì)升高？如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會(huì)無限升高嗎？為什么？2.如果用一層紗布（全透性）代替玻璃紙，還會(huì)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(huì)怎樣？答案：1.因?yàn)闊械乃肿舆M(jìn)入漏斗中導(dǎo)致漏斗管內(nèi)液面升高。燒杯中的水分子為什么向漏斗中擴(kuò)散呢？資料：滲透壓：溶液中溶質(zhì)微粒對(duì)水的吸引力，溶質(zhì)微粒數(shù)目越多，溶液濃度越高，溶液滲透壓越高，對(duì)水的吸引力越大.因?yàn)椋赫崽侨芤簼B透壓高，對(duì)水的吸引力大，這種吸引力使水分子進(jìn)入漏斗中。漏斗中的水分子有沒有向燒杯中擴(kuò)散呢？蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水蔗糖分子水分子水分子可以自由通過，而蔗糖分子不能通過。半透膜燒杯中的水分子為什么向漏斗中擴(kuò)散呢？資料：滲透壓：溶液中溶質(zhì)微粒對(duì)水的吸引力，溶質(zhì)微粒數(shù)目越多，溶液濃度越高，溶液滲透壓越高，對(duì)水的吸引力越大.因?yàn)椋赫崽侨芤簼B透壓高，對(duì)水的吸引力大，這種吸引力使水分子進(jìn)入漏斗中。漏斗中的水分子有沒有向燒杯中擴(kuò)散呢？實(shí)際上：半透膜兩側(cè)的水分子都能通過擴(kuò)散作用自由進(jìn)出，但由于蔗糖溶液中水的相對(duì)含量比燒杯中少，因此，燒杯中的水?dāng)U散到漏斗中的速度比漏斗中的水?dāng)U散到燒杯中的速度相對(duì)更快一些，導(dǎo)致漏斗中水量增加，液面上升。水分子（或其它溶劑分子）通過半透膜的擴(kuò)散。滲透作用：半透膜1.漏斗管內(nèi)的液面為什么會(huì)升高？如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會(huì)無限升高嗎？為什么？2.如果用一層紗布（全透性）代替玻璃紙，還會(huì)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(huì)怎樣？答案：1.不會(huì)。因?yàn)楫?dāng)管內(nèi)的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產(chǎn)生的壓力加快了漏斗中水分向外擴(kuò)散的速度，最終水分子的向漏斗內(nèi)外的擴(kuò)散達(dá)到平衡，液面將不再上升（此時(shí)的狀態(tài)：滲透平衡）。即：蔗糖溶液對(duì)燒杯中水分子的吸引力等于水柱產(chǎn)生的壓力時(shí)，漏斗管內(nèi)液面停止上升。追加問題1：當(dāng)漏斗管內(nèi)液面停止上升的時(shí)候，半透膜兩側(cè)溶液濃度是否相等？不相等。溶液S1溶液S2平衡前：S2＞S1S表示溶液濃度滲透過程：S2↓

S1↑平衡后：S2＞S1平衡后S1與S2的濃度差產(chǎn)生的吸水力與高度差（Δh）的重力相等，S1與S2的濃度差越大，高度差就越大。半透膜1.漏斗管內(nèi)的液面為什么會(huì)升高？如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會(huì)無限升高嗎？為什么？2.如果用一層紗布（全透性）代替玻璃紙，還會(huì)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(huì)怎樣？2.不會(huì)3.漏斗管內(nèi)液面不會(huì)上升。一、滲透作用1.概念：水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴(kuò)散。3.方向：水分子相對(duì)含量高→水分子相對(duì)含量低；低濃度溶液→高濃度溶液；低滲透壓溶液→高滲透壓溶液。2.發(fā)生條件：①有半透膜；②半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差。注意：滲透作用發(fā)生時(shí)，溶液濃度指物質(zhì)的量濃度（摩爾濃度）而不是質(zhì)量濃度。半透膜：只允許水分子自由透過。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3g/mL的葡萄糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3g/mL的蔗糖溶液思考：一段時(shí)間后，U型管左右兩側(cè)液面如何變化？為什么？若半透膜只允許水分子自由透過，一段時(shí)間后，U型管左右兩側(cè)液面如何變化？為什么？U型管兩側(cè)液面高度不變。因?yàn)榘胪改蓚?cè)溶液滲透壓相等，所以水分子通過半透膜向兩側(cè)的擴(kuò)散速度相等。外界溶液細(xì)胞膜半透膜蔗糖溶液細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)相當(dāng)于相當(dāng)于濃度差一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞能否構(gòu)成一個(gè)滲透系統(tǒng)？討論: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、滲透作用1.概念：水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴(kuò)散。2.發(fā)生條件：①有半透膜；②半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差。二、水進(jìn)出細(xì)胞的原理1.水進(jìn)出動(dòng)物細(xì)胞的原理是滲透作用。半透膜：細(xì)胞膜。3.方向：水分子相對(duì)含量高→水分子相對(duì)含量低；低濃度溶液→高濃度溶液；低滲透壓溶液→高滲透壓溶液。0.9%NaCl生理鹽水10%NaCl清水細(xì)胞吸水膨脹外界溶液濃度_______細(xì)胞質(zhì)濃度細(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)濃度細(xì)胞形態(tài)不變小于等于大于如果把清水換成比細(xì)胞質(zhì)濃度略低的溶液，紅細(xì)胞還會(huì)吸水漲破嗎？紅細(xì)胞在低濃度溶液中一定會(huì)吸水漲破嗎？紅細(xì)胞吸水與失水取決于紅細(xì)胞內(nèi)外溶液的濃度差，一般情況下，濃度差越大，細(xì)胞吸水或失水越多。聯(lián)系生活對(duì)農(nóng)作物施肥過多，會(huì)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(huì)變的硬挺。鹽腌制過的黃瓜,皺皺巴巴，還出水。植物細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)滲透失水和吸水的情況嗎？2.探究植物細(xì)胞的吸水與失水全透性選擇透過性選擇透過性原生質(zhì)層根據(jù)觀察到的現(xiàn)象提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論表達(dá)與交流進(jìn)一步探究水分進(jìn)出植物細(xì)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1.探究實(shí)驗(yàn)的步驟設(shè)計(jì)方案：將植物細(xì)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(xì)胞浸潤在清水中，觀察其大小的變化。（設(shè)計(jì)方案、預(yù)期結(jié)果…）預(yù)期結(jié)果：由于原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，因此在蔗糖溶液中，植物細(xì)胞的中央液泡會(huì)____，細(xì)胞_______；在清水中植物細(xì)胞的液泡又會(huì)______，細(xì)胞_____。

縮小皺縮變大膨脹活細(xì)胞、有細(xì)胞壁、有大液泡---顏色差異（紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞）易錯(cuò)警示：死細(xì)胞、未成熟的細(xì)胞（沒有中央大液泡）、動(dòng)物細(xì)胞均不能發(fā)生質(zhì)壁分離洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞是成熟植物細(xì)胞，有大液泡，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。

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（1）實(shí)驗(yàn)材料：（2）實(shí)驗(yàn)原理：（1）成熟的植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜

（2）細(xì)胞液具有一定的濃度，細(xì)胞能滲透吸水和失水

（3）原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性大（3）實(shí)驗(yàn)過程：制作臨時(shí)裝片→低倍鏡觀察→“引流法”滴加蔗糖溶液→低倍鏡觀察→“引流法”滴加清水→低倍鏡觀察注：“引流法”示意圖質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離復(fù)原（4）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象制作黑藻臨時(shí)裝片在低倍鏡下觀察由于葉綠體的存在細(xì)胞質(zhì)呈現(xiàn)綠色（液泡無色）原生質(zhì)層緊貼細(xì)胞壁在低倍鏡下觀察在低倍鏡下觀察原生質(zhì)（完整的植物細(xì)胞除去細(xì)胞壁之后的部分）縮小成球狀原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離開原生質(zhì)（完整的植物細(xì)胞除去細(xì)胞壁之后的部分）恢復(fù)原來的大小原生質(zhì)層又緊貼細(xì)胞壁（5）幾點(diǎn)思考：1.發(fā)生質(zhì)壁分離的原因？2.質(zhì)壁分離中，“質(zhì)”是指？3.細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間充滿了什么？4.沒有中央大液泡的植物細(xì)胞會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象嗎？5.成熟植物細(xì)胞失水過多死亡后，再滴加清水，會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原嗎？①細(xì)胞外溶液濃度大于細(xì)胞液濃度；②細(xì)胞壁的伸縮性小于原生質(zhì)層的伸縮性且原生質(zhì)層具有選擇透過性。原生質(zhì)層外界溶液不會(huì)不會(huì)（6）質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)中的特殊情況質(zhì)壁分離的自動(dòng)復(fù)原在一些溶液，如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液中，細(xì)胞會(huì)自動(dòng)發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原。因?yàn)槿苜|(zhì)分子能被細(xì)胞吸收。(7)質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象的應(yīng)用①判斷細(xì)胞的活性待測細(xì)胞＋蔗糖溶液鏡檢(――→)不發(fā)生質(zhì)壁分離→死細(xì)胞(發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原→活細(xì)胞)②測定細(xì)胞液濃度的范圍待測細(xì)胞＋一系列濃度梯度的蔗糖溶液分別鏡檢，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。③比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度不同植物細(xì)胞＋同一濃度的蔗糖溶液鏡檢，比較剛發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí)所需時(shí)間的長短→判斷細(xì)胞液濃度的大小(時(shí)間越短，細(xì)胞液濃度越小)。④比較未知溶液的濃度大小同一植物的相同成熟細(xì)胞＋未知濃度的溶液鏡檢，記錄剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間的長短→判斷溶液濃度的大小(時(shí)間越短，未知溶液濃度越大)。⑤證明了原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁⑥鑒別不同種類的溶液。成熟植物細(xì)胞+不同種類溶液→質(zhì)壁分離→溶質(zhì)不能通過半透膜的溶液（如蔗糖溶液）質(zhì)壁分離后又自動(dòng)復(fù)原→溶質(zhì)能通過半透膜的溶液（如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液）（1）對(duì)農(nóng)作物合理灌溉，既滿足作物對(duì)水分的需要，同時(shí)也降低土壤溶液濃度，促進(jìn)對(duì)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(huì)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)系被動(dòng)運(yùn)輸?shù)诙n時(shí)滲透作用：水分子或其他溶劑分子透過半透膜的擴(kuò)散。方向：水分子相對(duì)含量高→水分子相對(duì)含量低順相對(duì)含量（濃度）、擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞→不需要能量被動(dòng)運(yùn)輸：物質(zhì)以擴(kuò)散的方式進(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，這種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式稱為被動(dòng)運(yùn)輸。一、被動(dòng)運(yùn)輸1.特點(diǎn)：順濃度梯度、不需要能量2.類型：①自由擴(kuò)散：物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式。能進(jìn)行自由擴(kuò)散的物質(zhì)：①水、②脂溶性小分子、③氣體。自由擴(kuò)散的特點(diǎn)：①順濃度梯度、②不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助、③不需要能量資料：科學(xué)家阿格雷在紅細(xì)胞膜上發(fā)現(xiàn)了一種疏水性跨膜蛋白AQP1。他將這種蛋白鑲嵌在人工合成的脂質(zhì)體上，并將鑲嵌有AQP1的脂質(zhì)體和普通脂質(zhì)體同時(shí)放入蒸餾水中，每隔一段時(shí)間觀察，結(jié)果如圖所示。由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你能得出什么推論？疏水性跨膜蛋白AQP1能夠加快水分子進(jìn)入細(xì)胞的速率。1988年，美國科學(xué)家阿格雷從紅細(xì)胞和腎小管細(xì)胞中分離出一種新的膜蛋白，后來經(jīng)過實(shí)驗(yàn)獲得了該蛋白的氨基酸序列結(jié)構(gòu)，證實(shí)了水通道蛋白的存在。目前，人們已經(jīng)從細(xì)菌、酵母菌、植物、動(dòng)物的細(xì)胞中分離出多種水通道蛋白。水通道蛋白結(jié)構(gòu)模式圖正常成年人每天產(chǎn)生的原尿約為180L，最終只有約1.5L的尿液排出。其他的水去哪了？被腎小管細(xì)胞吸收進(jìn)入血液了。該過程需要水分子大量、快速通過細(xì)胞膜進(jìn)入腎臟細(xì)胞，自由擴(kuò)散的運(yùn)輸速率遠(yuǎn)不能滿足生命活動(dòng)的需要，而協(xié)助擴(kuò)散能提高水的轉(zhuǎn)運(yùn)速率。尿的形成過程示意圖一、被動(dòng)運(yùn)輸1.特點(diǎn)：順濃度梯度、不需要能量2.類型：②協(xié)助擴(kuò)散：借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（載體蛋白/通道蛋白）進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)擴(kuò)散方式。能進(jìn)行協(xié)助擴(kuò)散的特例：葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞、水分子通過水通道蛋白進(jìn)出細(xì)胞。自由擴(kuò)散的特點(diǎn)：①順濃度梯度、②需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助、③不需要能量比較：載體蛋白和通道蛋白（課本）P66-67名稱載體蛋白通道蛋白圖示

轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)象與自身

部位相適應(yīng)的分子或離子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特點(diǎn)每次轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)都會(huì)發(fā)生自身_____的改變轉(zhuǎn)運(yùn)分子不需要與通道蛋白_____結(jié)合構(gòu)象結(jié)合3.影響因素（1）自由擴(kuò)散：濃度差、溫度（2）協(xié)助擴(kuò)散：濃度差、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散P點(diǎn)后速率受轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量限制如果橫坐標(biāo)是能量/轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量，曲線圖又該如何畫？人體甲狀腺分泌甲狀腺激素需要碘作為原料，甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)碘濃度比血液高20-25倍，甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是通過被動(dòng)運(yùn)輸嗎？注意：滲透作用發(fā)生時(shí)，溶液濃度指物質(zhì)的量濃度（摩爾濃度）而不是質(zhì)量濃度。半透膜：允許水分子和單糖自由透過。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為