4.1被動運輸【知識精研+能力提升】高一上學期生物人教版必修1

細胞是一個開放的系統(tǒng)，系統(tǒng)的邊界——細胞膜不僅是細胞內外分隔的屏障，也是控制物質進出細胞的門戶。溫故知新4.1被動運輸?shù)谒恼录毎奈镔|輸入和輸出任課教師：陳思熹一、水進出細胞的原理和方式物質分子從自身相對含量高的地方向低的地方自由運動，直到分布均勻的現(xiàn)象。擴散：這是溶質分子在水中擴散的結果。裝置出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？問題探討課本62頁蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水半透膜蔗糖分子水分子問題探討什么是半透膜？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蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水半透膜蔗糖分子水分子1、滲透作用中水分子的運動方向：Q1.漏斗內的液面為什么會升高？相對含量高相對含量低溶液濃度水的含量低濃度溶液高濃度溶液水分子順濃度梯度擴散滲透作用：水分子（或其它溶劑分子）通過半透膜的擴散?？傮w滲透方向:蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水半透膜蔗糖分子水分子1、滲透作用中水分子的運動方向：①燒杯中的水分子進入漏斗，與此同時，也有水分子從漏斗進入燒杯；②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，導致漏斗內水量增加，液面上升。Q1.漏斗內的液面為什么會升高？蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水半透膜

蔗糖分子水分子問題探討Q2.如果漏斗管足夠長，管內的液面會無限升高嗎？為什么？不會，當管內的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產生的重力將加快漏斗中水分向外擴散的速度，當__________________________最終達到平衡，液面將不再上升。液柱的壓力使水分子進出速度相同ABC

(不會)發(fā)生滲透作用的條件是什么？①具有半透膜②半透膜兩側的溶液具有濃度差2、滲透作用的原理：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0.6g/mL蔗糖溶液玻璃紙清水思考Q3：B和C的液面會升高嗎？

問題探討Q4.液面將不再上升時，水分子停止運動了嗎？水分子仍然在自由運動Q5.分析液面將不再上升時，水分子進出漏斗的速度的大小關系？相等Q6.液面將不再上升時，半透膜兩側溶液濃度相等嗎？不相等Q7.漏斗內外濃度不等，為何水分子進出速度卻相等？

當管內的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產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。外界溶液細胞膜半透膜蔗糖溶液細胞質基質相當于相當于比較動物細胞和滲透裝置：3.1動物細胞的吸水與失水原理：滲透作用實驗與現(xiàn)象：①外界溶液溶質的濃度<

細胞質濃度②外界溶液溶質的濃度>

細胞質濃度③外界溶液溶質的濃度=

細胞質濃度失水皺縮形態(tài)不變吸水膨脹細胞內濃度與細胞外濃度達到動態(tài)平衡時，紅細胞不再吸水。當外界溶液濃度很低時，紅細胞會

。吸水漲破外界溶液<細胞質濃度外界溶液=細胞質濃度外界溶液>細胞質濃度水分子進多出少水分子進出平衡水分子出多進少吸水膨脹（濃度過低會漲破）形態(tài)不變失水皺縮3.1動物細胞的吸水與失水細胞形態(tài)變化水分子進出速率2、當外界溶液濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？思考與討論：1、紅細胞膜是否相當于一層半透膜？是，細胞膜是選擇透過性膜（注意不是等同于半透膜）不一定，細胞吸水膨脹后，細胞內濃度會下降，當達到細胞內外濃度平衡時，細胞將不再吸收。3、紅細胞吸水或失水取決于什么條件？取決于膜內外濃度差，一般來說，濃度差越大，細胞吸水或失水越多。用鹽腌黃瓜時會有水滲出施肥過多，會造成植物“燒苗”萎蔫的植株澆水后，重新煥發(fā)生機植物細胞會出現(xiàn)滲透失水和吸水的情況嗎？西紅柿上放糖,一會兒后就可看到水分滲出。

植物細胞也會發(fā)生吸水和失水。3.2植物細胞的吸水與失水是否也是發(fā)生了滲透作用呢？細胞壁細胞膜液泡膜細胞質原生質層細胞液（全透性，伸縮性?。ㄉ炜s性大）半透膜？已知：細胞膜和液泡膜都是生物膜，都具有選擇透過性。3.2植物細胞的吸水與失水實驗

探究植物細胞的吸水與失水提出問題：原生質層是一層半透膜嗎？作出假設：根據已有的知識和生活經驗，對提出的問題作出嘗試性的回答：原生質層相當于一層半透膜。設計實驗思考與討論項目實驗方案梳理1.選擇怎樣的植物細胞做實驗材料？2.觀察細胞是否需要儀器輔助？1.材料：如紫色洋蔥鱗片葉外表皮；4.需要觀察未處理前的細胞狀態(tài)；先觀察失水，再觀察吸水，實驗現(xiàn)象更明顯2.需用顯微鏡；3.可選用：0.3g/ml蔗糖溶液和清水；3.選用怎樣的溶液分別處理植物細胞才能

觀察到細胞的失水和吸水？4.需要記錄未處理前的細胞狀態(tài)嗎？

先觀察細胞的失水還是吸水？為什么？5.哪些項目可用以評價細胞的失水和吸水？5.液泡大小變化，原生質體與細胞壁的位置關系等請同學們寫出實驗步驟，設計實驗結果記錄表，并預測實驗結果。蓋上蓋玻片，制成洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片341滴清水2撕取紫色洋蔥鱗片葉外表皮低倍鏡觀察6低倍鏡觀察實驗步驟5在蓋玻片的一側滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一側用吸水紙吸引7在蓋玻片的一側滴加清水，在另一側用吸水紙吸引8低倍鏡觀察重復幾次重復幾次第一次處理第二次處理第一次觀察①有一個______的中央大液泡

②原生質層緊貼________紫色細胞壁中央液泡大小及顏色原生質層位置變化蔗糖溶液清水提出問題作出假設設計實驗進行實驗記錄實驗結果分析結果，得出結論①中央液泡逐漸____，紫色逐漸______②原生質層與細胞壁逐漸______分離變小變深第二次觀察①中央液泡逐漸____，紫色逐漸_____②原生質層逐漸_____細胞壁第三次觀察滴加蔗糖溶液滴加清水緊貼變大變淺中央液泡變小顏色加深原生質層脫離細胞壁逐漸恢復原來大小顏色變淺原生質層恢復原位細胞大小基本不變基本不變質壁分離質壁分離的復原一個植物細胞也相當于一個滲透系統(tǒng)，植物細胞的

相當于一層半透膜。植物細胞時也是通過

吸水和失水。半透膜細胞膜細胞質液泡膜原生質層實驗結論：滲透作用原生質層原理大植物細胞的質壁分離和質壁分離的復原材料：半透膜細胞液具有中央大液泡的成熟的植物細胞紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞洋蔥鱗片葉內表皮細胞是成熟的植物細胞，含有大液泡，能發(fā)生質壁分離及復原，但液泡無色，直接觀察現(xiàn)象不明顯。滴加有顏色的外界溶液洋蔥鱗片葉內表皮細胞1.如果沒有細胞壁，實驗結果會有什么不同？2.發(fā)生質壁分離的內因是什么？討論與交流：不會發(fā)生質壁分離現(xiàn)象，只發(fā)生滲透作用的吸水或失水3.發(fā)生質壁分離的洋蔥表皮細胞的原生質層與細胞壁之間是何物質？濃度降低的外界溶液原生質層相當于一層半透膜，且其伸縮性比細胞壁的伸縮性大4.植物細胞發(fā)生質壁分離后一定能復原嗎？不一定，外界溶液濃度過大，細胞過度失水死亡。0.3g/ml的蔗糖溶液處理清水處理1被動運輸?shù)念愋?/p>

3影響被動運輸?shù)囊蛩乇粍舆\輸2轉運蛋白的類型被動運輸

物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內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）特點：①不消耗能量；②順濃度梯度運輸。自由擴散協(xié)助擴散（2）種類：一、被動運輸?shù)念愋退苄缘闹苄缘臉O性Q1：據圖分析，物質能否穿過磷脂雙分子層與哪些因素有關？是否帶電、分子的大小、分子的極性為了研究物質跨膜運輸方式，科研人員制作了一個只有磷脂雙分子層的人工膜，檢測不同分子和離子跨膜運輸情況。資料一自由擴散1、自由擴散（簡單擴散）實例：O2、CO2、N2、水脂溶性小分子(乙醇、甘油、苯)等。不需要轉運蛋白的協(xié)助不需能量特點：順濃度梯度運輸（從高到低）濃度差運輸速度影響因素:

細胞內外濃度差：物質通過簡單的擴散作用進出細胞。細胞外細胞膜細胞內一、被動運輸?shù)念愋退苄缘闹苄缘臉O性Q1：據圖分析，物質能否穿過磷脂雙分子層與哪些因素有關？是否帶電、分子的大小、分子的極性Q2：葡萄糖、氨基酸、無機鹽離子能否通過細胞膜？如何通過？為了研究物質跨膜運輸方式，科研人員制作了一個只有磷脂雙分子層的人工膜，檢測不同分子和離子跨膜運輸情況。資料一一、被動運輸?shù)念愋腿斯ず铣芍p層細胞膜示意圖人工合成脂雙層和細胞膜的區(qū)別資料二一、被動運輸?shù)念愋退苄缘闹苄缘臉O性Q1：據圖分析，物質能否穿過磷脂雙分子層與哪些因素有關？是否帶電、分子的大小、分子的極性Q2：葡萄糖、氨基酸、無機鹽離子能否通過細胞膜？如何通過？能，借助細胞膜上的蛋白質為了研究物質跨膜運輸方式，科研人員制作了一個只有磷脂雙分子層的人工膜，檢測不同分子和離子跨膜運輸情況。資料一2、協(xié)助擴散(易化擴散)需要轉運蛋白的協(xié)助不需能量特點：順濃度梯度運輸（從高到低）實例：離子和一些小分子物質，如葡萄糖、氨基酸等（水分子*）：物質借助膜上的轉運蛋白進出細胞的擴散方式。影響因素:細胞內外濃度差轉運蛋白的種類和數(shù)量細胞外細胞膜細胞內運輸速率協(xié)助擴散濃度差轉運蛋白1.定義：鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質，能夠協(xié)助物質順濃度梯度跨膜運輸。（均具有特異性）2.分類：通道蛋白和載體蛋白結合動畫，閱讀P66-P67的跨頁文段，分析通道蛋白和載體蛋白的區(qū)別。載體蛋白通道蛋白被轉運分子的特點轉運時轉運蛋白自身構象是否與轉運的分子結合是否有特異性實例圖示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改變不改變不結合結合具有具有葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞水分子通過水通道蛋白進出細胞一、被動運輸?shù)念愋蚎3：O2、CO2、甘油通過人工膜和生物膜方式相同嗎？相同，直接穿過脂雙層Q4：H2O、K+、Na+、Cl-通過過人工膜的通透性與生物膜不同，可能是什么原因造成的？生物膜上蛋白質導致水的跨膜運輸有兩種資料二被動運輸?shù)念愋蜌夤堋⒅夤懿粩喾种?，最終形成肺泡

O2在肺泡中與血液的交換CO2、O2在肺泡中與血液的交換示意圖資料三在腎小囊形成的原尿流經腎小管時，其中的水分、無機鹽、葡萄糖等有用的物質被腎小管吸收重新入血。一個正常人每天形成原尿約150升，但是形成的終尿只有1.5升左右。原尿中的那么多的水分去哪里了呢？？資料四物質出入細胞膜的方式自由擴散協(xié)助擴散圖例運輸方向是否消耗能量（ATP）是否需要轉運蛋白舉例曲線圖（一定濃度范圍內）影響因素高濃度

低濃度（順濃度梯度）