4.1 被動運輸 課件

第4章細胞的物質輸入和輸出第1節(jié)被動運輸問題探討

在一個長頸漏斗的漏斗口外密封上一層玻璃紙，往漏斗內注入蔗糖溶液，然后將漏斗浸入盛有清水的燒杯中，使漏斗管內外的液面高度相等。過一段時間，會出現漏斗液面升高的現象。

玻璃紙是一種半透膜，水分子可以透過它，而蔗糖分子則不能。1、漏斗管內的液面為什么會升高？由于蔗糖溶液中水的相對含量（單位體積中的水分子數）比燒杯中的水的含量低，因此，燒杯中的水擴散到漏斗中的速度相對更快，導致漏斗中水量增加，液面上升。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。滲透壓：溶質微粒對水的吸引力思考：在滲透作用過程中，水分子運輸方向？

水分子從水的相對含量高的一側（濃度低的溶液）向相對含量低的一側（濃度高的溶液）滲透。這就是滲透作用的原理。

問題探討水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴散，稱為滲透作用。擴散作用是指物質從相對含量多的地方到相對含量少的地方的自由運動。2、如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內的液面還會升高嗎？3、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？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。單位時間透過玻璃紙進出水分子量相同，故漏斗管液面不變條件一：半透膜條件二：濃度差1、滲透作用的概念：

水分子（或其它溶劑分子）通過半透膜的擴散3.滲透作用中水的運輸方向含水量高－－低濃度溶液－－滲透壓低含水量低－－高濃度溶液－－滲透壓高水分子是順相對含量梯度跨膜運輸一、滲透作用2、滲透作用發(fā)生的條件半透膜兩側的溶液具有濃度差。半透膜兩側的濃度差是指溶質顆粒的物質的量濃度，不是質量分數。1.在滲透作用過程中，水分子的移動方向是雙向移動的，但最終結果是水分子從低濃度的溶液流向高濃度的溶液。2.在達到滲透平衡后，只要存在液面差，內外溶液濃度就不相等，液面高的一側濃度高。3.滲透作用與擴散作用

滲透作用強調水等溶劑分子透過半透膜的擴散，是擴散作用的一種特殊形式。

擴散作用是指物質從相對含量多的地方到相對含量少的地方的自由運動。如紅墨水滴入清水中，清水逐漸變紅。注意水進出哺乳動物紅細胞的原理分析下圖所示水進出哺乳動物紅細胞的現象。二、水進出細胞的原理1、紅細胞內的血紅蛋白等有機物能夠透過細胞膜嗎？這些有機物相當于“問題探討”所示裝置中的什么物質？2、紅細胞的細胞膜是否相當于一層半透膜？3、當外界溶液溶質的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？4、紅細胞吸水或失水取決于什么條件？5、想一想臨床上輸液為什么要用生理鹽水。思考·討論

紅細胞中的血紅蛋白是大分子有機物，不能透過細胞膜，它相當于“問題探討”所示裝置中的蔗糖分子。是（相當于）。

不一定。因為紅細胞吸水膨脹后細胞內液濃度也會下降，如果外界溶液濃度不是很低，有可能細胞內液濃度下降后與外界溶液的濃度達到平衡，此時紅細胞將不再吸水。取決于紅細胞內外溶液的濃度差，一般情況下，濃度差越大時，細胞吸水或失水越多。

因為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形態(tài)和功能上的異常。成熟的植物細胞模式圖由此可見哺乳動物紅細胞的細胞膜因具有選擇透過性相當于半透膜，細胞膜內外兩側具有濃度差，所以具備滲透作用的條件，即水進出紅細胞是通過滲透作用進行的。水進出其他動物細胞也是通過滲透作用進行的。思考：水又是怎樣進出植物細胞的呢？

細胞壁細胞膜分析：成熟的植物細胞結構特點1.細胞壁：全透性，作用主要是保護和支持細胞，伸縮性比較小。2.中央液泡：占據了細胞的大部分空間，將細胞質擠成一薄層，所以細胞內的液體環(huán)境主要指的是液泡里的細胞液。3.原生質層：細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質稱為原生質層。

我們所說的水進出細胞，主要是指水經過原生質層進出液泡。細胞液細胞質液泡膜原生質層提出問題作出假設設計實驗進行實驗實驗結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？原生質層是不是相當于一層半透膜？原生質層相當于一層半透膜探究植物細胞的吸水和失水設計方案：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。（設計方案、預期結果…）預期由于原生質層相當于一層半透膜，因此在蔗糖溶液中，植物細胞的中央液泡會____，細胞_______；在清水中植物細胞的液泡又會______，細胞_____。

縮小皺縮變大膨脹材料：紫色洋蔥鱗片葉、0.3g/mL的蔗糖溶液、清水器具：顯微鏡、鑷子、吸水紙實驗過程：植物細胞的吸水和失水方法步驟：1、滴清水2、取材3、展平4、蓋蓋玻片①制片②顯微觀察----正常的洋蔥表皮細胞特點：細胞壁液泡

具有一個紫色的中央大液泡，原生質層緊貼著細胞壁③一側滴0.3g/ml的蔗糖溶液，另一側用吸水紙吸引（引流法），觀察現象：原生質層與細胞壁發(fā)生分離,叫做質壁分離，原生質層和細胞壁之間充滿了

。（1）外界溶液濃度大于細胞液的濃度，細胞失水

（2）原生質層伸縮性大于細胞壁伸縮性中央大液泡逐漸變小，顏色變深（細胞液濃度變大）質壁分離的原因蔗糖溶液小結：質壁分離的概念：指原生質層和細胞壁發(fā)生分離的現象質壁分離的原因：內因：原生質層伸縮性大于細胞壁伸縮性外因：外界溶液濃度大于細胞液的濃度，細胞失水細胞壁：纖維素和果膠組成具有全透性，伸縮性小，不影響水分的運輸。④一側滴清水，另一側用吸水紙吸引（引流法），觀察現象實驗現象：中央大液泡變大，顏色變淺原生質層恢復原來位置發(fā)生質壁分離復原外界溶液濃度小于細胞液的濃度，細胞吸水質壁分離復原的原因：溶質分子進入了細胞，如滴加濃度稍高的硝酸鉀溶液時（硝酸鉀、甘油、葡萄糖溶液等均可復原）質壁分離復原的兩種特殊情況分析：1、已經發(fā)生質壁分離的細胞，再放入清水也不能復原的原因？細胞死亡2、發(fā)生質壁分離自動復原發(fā)生質壁分離或復原的條件有哪些？(3)活細胞總結：（1）具有細胞壁（2）具有大液泡提出問題作出假設設計實驗進行實驗實驗結論表達與交流進一步探究探究植物細胞的吸水和失水實驗現象

中央液泡大小原生質層的位置細胞大小蔗糖溶液清水變小逐漸恢復原來大小原生質層恢復原來位置原生質層脫離細胞壁略變大略變小1、原生質層相當于半透膜2、植物細胞也是通過滲透作用吸水和失水的植物細胞會由于過多吸水而漲破嗎？拓展：壁分離及其復原的應用（1）判斷細胞的死活（2）測定細胞液濃度范圍（3）比較不同植物細胞的細胞液濃度（4）農業(yè)生產中的水肥管理（5）生活中殺菌、防腐、腌制食品（6）鑒別不同種類的溶液。成熟植物細胞+不同種類溶液→質壁分離→溶質不能通過半透膜的溶液（如蔗糖溶液）質壁分離后又自動復原→溶質能通過半透膜的溶液（如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液）

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。被動運輸又分為自由擴散和協助擴散兩類。擴散現象：

一種物質從相對高濃度區(qū)域移動到低濃度區(qū)域（順濃度梯度）的過程，稱為擴散。細胞外細胞內水分子細胞膜O2、CO2、水、N2四、自由擴散和協助擴散1、自由擴散（簡單擴散）：物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式。脂溶性小分子：乙醇、甘油、苯特點：1、順濃度梯度運輸2、不需要轉運蛋白協助3、不需要消耗細胞能量自由擴散物質主要有三類：①氣體分子，如O2、CO2、N2等②水等小分子③脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇、苯等自由擴散物質通過簡單擴散作用進出細胞的方式，叫做自由擴散。比方:球往低處滾：2、協助擴散（易化擴散）：借助膜上的轉運蛋白進出細胞的物質擴散方式。特點：1、順濃度梯度運輸2、需要轉運蛋白參與3、不需要消耗能量協助擴散借助膜上的轉運蛋白進出細胞的物質擴散方式。叫做協助擴散。轉運蛋白實例:水分子*、離子、葡萄糖、氨基酸順濃度梯度跨膜運輸。比方：車載貨下坡協助擴散*研究表明，水分子更多的是借助細胞膜上的水通道蛋白以協助擴散方式進出細胞的。水通道蛋白鉀離子通道蛋白轉運蛋白載體蛋白通道蛋白轉運特點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自身構象改變不改變是否與轉運的分子結合結合不結合是否有特異性具有具有實例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3.轉運蛋白的類型（?）自由擴散協助擴散例：乙醇、甘油、

苯、性激素、氣(O2、CO2)、水載體蛋白：葡萄糖進紅細胞（需要與載體結合）被動運輸通道蛋白：水和某些離子

（無需與通道蛋白結合）特點不消耗能量順濃度梯度：（高低）小結：自由擴散協助擴散影響跨膜運輸的因素影響自由擴散的因素:細胞膜內外物質的濃度差。影響協助擴散的因素:細胞膜內外物質的濃度差,細胞膜上轉運蛋白的種類和數量。P點后速率受轉運蛋白數量限制1、以下可以發(fā)生滲透作用的是（）

A.煮熟的馬鈴薯條放入水中B.把干種子放在清水中

C.烈日下菠菜葉子下垂D.放在鹽水中的蘿卜變軟D隨堂練習2、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（）acbacbacbacbABCDC3、田間一次施肥過多，作物變得枯萎發(fā)黃，俗稱“燒苗”。其原因是（）

A.根細胞從土壤中吸收的養(yǎng)分過多B.根細胞不能從土壤中吸水

C.根系不能將水向上運輸D.根系被肥料分解釋放的熱能燒毀B4、利用高濃度鹽水（NaCl溶液）殺菌防腐的原理是（）

A.鹽水中的Cl－有殺菌防腐的作用

B.鹽水中的Na＋不利于細菌的生活

C.鹽水是中性的，不適于細菌的生活

D.由于滲透作用使細菌細胞內的水分滲出而死亡D5、關于被動運輸的說法，錯誤的是（）A.順濃度梯度進行B.一定需要轉運蛋白C.不需要細胞消耗能量D.不能主動吸收物質B6、自由擴散和協助擴散的動力是（）

A．葡萄糖

B．濃度差

C．細胞膜

D．載體B二、拓展應用1、可以配制出一系列濃度梯度的蔗糖溶液。將紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞置于配好的各種濃度的蔗糖溶液中，適