4.1 被動運(yùn)輸課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

4.1

被動運(yùn)輸（一）

水進(jìn)出細(xì)胞的原理新章導(dǎo)入

我國的高血壓一直居高不下，高血壓已成為主要的健康殺手。治療高血壓有很多一線用藥，其中一種是“鈣通道阻滯劑”?？匆曨l：課本P61內(nèi)容

細(xì)胞膜是怎樣控制物質(zhì)輸入和輸出的呢？不同的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞揭粯訂?？這與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系呢？【資料】在一個長頸漏斗是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)如右圖所示現(xiàn)象。玻璃紙是一種半透膜，水分子（小分子）可以自由透過它，而蔗糖分子（大分子）則不能。（半透膜）玻璃紙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?！举Y料】在一個長頸漏斗是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)如右圖所示現(xiàn)象。玻璃紙是一種半透膜，水分子（小分子）可以自由透過它，而蔗糖分子（大分子）則不能。1.漏斗管內(nèi)的液面為什么會升高？如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？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)果會怎樣？【討論】問題探討Q1：漏斗內(nèi)的液面為什么會升高？(1)A側(cè)的水分子可不可以從A側(cè)通過玻璃紙進(jìn)入B側(cè)？(2)B側(cè)的水分子可不可以從B側(cè)通過玻璃紙進(jìn)入A側(cè)？(3)A側(cè)的蔗糖分子可不可以從A側(cè)通過玻璃紙進(jìn)入B側(cè)？(4)水分子是雙向移動的，A側(cè)液面為何升高？???單位時間內(nèi)，由B進(jìn)入A的水分子>由A進(jìn)入B的水分子蔗糖溶液玻璃紙清水分解思考：ABH2O由清水進(jìn)入蔗糖溶液的水分子>由蔗糖溶液進(jìn)入清水的水分子水分子擴(kuò)散的總趨勢：從

到

。清水蔗糖溶液滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴(kuò)散。情

境1

將一滴紅墨水滴入一杯清水中，清水很快就變成了紅色，這是溶質(zhì)分子在水中

的結(jié)果。生活中的現(xiàn)象水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴(kuò)散，稱為滲透作用。（分子）

多→少擴(kuò)散蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水半透膜

水分子溶液滲透壓：指溶液中溶質(zhì)微粒對水的吸引力。問題探討Q2：如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？為什么？不會，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)_________________________

時，半透膜兩側(cè)水分子的交換率相同時，液面不再升高。漏斗內(nèi)滲透壓=液柱的壓力

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(cè)的溶液具有濃度差30%蔗糖溶液玻璃紙30%蔗糖溶液30%蔗糖溶液紗布清水30%蔗糖溶液玻璃紙清水問題探討Q3：B和C的液面會升高？水分子（或其它溶劑分子）通過半透膜的擴(kuò)散半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。3發(fā)生的條件2水的運(yùn)輸方向定義：1一、滲透現(xiàn)象及原理分析溶液濃度水的含量低濃度溶液高濃度溶液滲透壓低滲透壓

高滲透壓水多水少水分子的移動是雙向的情

境2感悟生活長時間側(cè)含棒棒糖，或長時間嗑咸瓜子，有什么感覺？水分子通過細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞也是同樣的原理嗎？細(xì)胞膜是否相當(dāng)于一層半透膜呢？二、水進(jìn)出動物細(xì)胞的原理外界溶液細(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)于濃度差動物細(xì)胞膜是不是半透膜呢？一個動物細(xì)胞能否構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)？討論:動物細(xì)胞與外界溶液組成了一個滲透系統(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)于一層半透膜細(xì)胞形態(tài)不變細(xì)胞吸水膨脹、局部漲破細(xì)胞失水皺縮二、水進(jìn)出動物細(xì)胞的原理(1)外界溶液濃度低于細(xì)胞質(zhì)濃度：細(xì)胞：(2)外界溶液濃度高于細(xì)胞質(zhì)濃度，細(xì)胞：(3)外界溶液濃度等于細(xì)胞質(zhì)濃度，水分進(jìn)出：失水-皺縮吸水-膨脹動態(tài)平衡Q1.紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白能夠透過細(xì)胞膜嗎？這些有機(jī)物相當(dāng)于“問題探討”裝置中的什么物質(zhì)？Q2.

紅細(xì)胞的細(xì)胞膜是不是相當(dāng)于“問題探討”中所說的半透膜？Q3.

當(dāng)外界溶液的濃度低時，紅細(xì)胞一定會由于吸水而漲破嗎？Q4.

紅細(xì)胞吸水或失水的多少取決于什么條件？不能。血紅蛋白是有機(jī)大分子物質(zhì)，不能透過細(xì)胞膜，它相當(dāng)于“問題探討”中的蔗糖分子。是。但細(xì)胞膜具有生命活性，物質(zhì)通過細(xì)胞膜的方式不只是簡單擴(kuò)散。問題交流：不一定，如果濃度差較小，進(jìn)入紅細(xì)胞的水分少，細(xì)胞不會漲破。取決于紅細(xì)胞內(nèi)外溶液的濃度差，濃度差越大時，細(xì)胞吸水或失水越多。

（金版學(xué)案P70）思考：給患者輸液時，醫(yī)生一般會將藥物溶解在生理鹽水或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液中，這是為什么？

這兩種溶液都是血漿的等滲溶液，其目的是維持細(xì)胞的正常形態(tài)和生命活動。與生活聯(lián)系1

輸液時所用的生理鹽水情

境3缺水的玫瑰放入清水中不久后會變得堅(jiān)挺這說明什么？植物細(xì)胞也能發(fā)生吸水和失水現(xiàn)象，吸水或失水同樣與外界溶液的濃度有關(guān)！聯(lián)系生活看視頻水又是怎樣進(jìn)出植物細(xì)胞的呢？用蔗糖拌蘿卜時，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？水又是如何進(jìn)出植物細(xì)胞的呢？成熟植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡膜細(xì)胞壁三、水進(jìn)出植物細(xì)胞的原理Q1:水分子進(jìn)出細(xì)胞是指水進(jìn)出植物細(xì)胞的什么結(jié)構(gòu)呢？主要指水進(jìn)出液泡Q2:什么結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一層半透膜？原生質(zhì)層半透膜,且伸縮性大相當(dāng)于細(xì)胞液（細(xì)胞內(nèi)液體環(huán)境）外界溶液濃度差提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察并記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)與交流原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？水分進(jìn)出植物細(xì)胞是通過滲透作用嗎？原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，水分進(jìn)出植物細(xì)胞是通過滲透作用。四、探究植物細(xì)胞的吸水和失水科學(xué)探究的一般過程進(jìn)一步探究1.如何使細(xì)胞外溶液的濃度提高或降低？2.如何看到細(xì)胞？需要用到什么材料和器具？2.對實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出預(yù)測——細(xì)胞失水或吸水后可能出現(xiàn)哪些可觀察的變化？提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察并記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)與交流原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？水分進(jìn)出植物細(xì)胞是通過滲透作用嗎？原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，水分進(jìn)出植物細(xì)胞是通過滲透作用。四、探究植物細(xì)胞的吸水和失水科學(xué)探究的一般過程進(jìn)一步探究實(shí)驗(yàn)思路：將植物細(xì)胞分別浸潤在較高濃度的蔗糖溶液和清水中，用顯微鏡觀察液泡大小、原生質(zhì)層位置的變化。預(yù)期結(jié)果：如果假設(shè)是正確的，當(dāng)外界溶液的濃度高于細(xì)胞液的濃度時，細(xì)胞就會

；當(dāng)外界溶液的濃度低于細(xì)胞液的濃度時，細(xì)胞就會

。失水吸水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究植物細(xì)胞的吸水和失水探究·實(shí)踐(一)選擇材料下列材料中能用于本次實(shí)驗(yàn)的是

。A.大蒜根尖分生區(qū)細(xì)胞B.人的口腔上皮細(xì)胞C.菠菜或黑藻葉肉細(xì)胞D.蛙的紅細(xì)胞E.洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞F.洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞CEF材料要有大液泡！實(shí)驗(yàn)步驟蓋上蓋玻片，制成洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片1234滴清水撕取洋蔥鱗片葉外表皮低倍鏡觀察56低倍鏡觀察在蓋玻片的一側(cè)滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸水紙吸引78在蓋玻片的一側(cè)滴加清水，在另一側(cè)用吸水紙吸引低倍鏡觀察進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究植物細(xì)胞的吸水和失水探究·實(shí)踐(二)方法步驟提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察并記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)與交流脫離細(xì)胞壁科學(xué)探究的一般過程進(jìn)一步探究中央液泡原生質(zhì)層位置細(xì)胞大小蔗糖溶液清水逐漸變小顏色加深逐漸恢復(fù)顏色變淺恢復(fù)原位基本不變基本不變提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察并記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)與交流四、探究植物細(xì)胞的吸水和失水科學(xué)探究的一般過程進(jìn)一步探究結(jié)論：(1)植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜；(2)植物細(xì)胞也是通過滲透作用吸水和失水的。細(xì)胞失水，原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離開來細(xì)胞吸水，與細(xì)胞壁分離的原生質(zhì)層慢慢恢復(fù)原來的狀態(tài)當(dāng)外界溶液濃度>細(xì)胞液濃度當(dāng)外界溶液濃度<細(xì)胞液濃度質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離復(fù)原提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察并記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)與交流四、探究植物細(xì)胞的吸水和失水科學(xué)探究的一般過程進(jìn)一步探究2.質(zhì)壁分離的內(nèi)因和外因：3.觀察質(zhì)壁分離和復(fù)原，對材料的要求：外因：外界溶液濃度>細(xì)胞液濃度活細(xì)胞細(xì)胞有大液泡和細(xì)胞壁濃度差內(nèi)因：原生質(zhì)層的伸縮性>細(xì)胞壁的伸縮性1.質(zhì)壁分離中的“質(zhì)”和“壁”分別指什么？“質(zhì)”原生質(zhì)層；“壁”細(xì)胞壁提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察并記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)與交流四、探究植物細(xì)胞的吸水和失水科學(xué)探究的一般過程進(jìn)一步探究Q2:本實(shí)驗(yàn)所用的實(shí)驗(yàn)材料是什么？為什么？Q1:植物細(xì)胞會由于過多吸水而漲破嗎？不會。（因?yàn)榧?xì)胞壁具有保護(hù)和支持的作用）Q3:可以選用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)嗎？它是成熟植物細(xì)胞，能發(fā)生質(zhì)壁分離。但大液泡是無色，不易觀察紫色洋蔥鱗片葉外表皮。有大液泡，并且液泡有顏色，容易觀察提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察并記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)與交流四、探究植物細(xì)胞的吸水和失水科學(xué)探究的一般過程進(jìn)一步探究Q4:實(shí)驗(yàn)中共涉及三次顯微鏡觀察，其中第一次觀察的目的是什么？觀察洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞在清水中的正常狀態(tài)，以此來判斷滴加蔗糖溶液后細(xì)胞是否發(fā)生質(zhì)壁分離，起到對照作用。Q5:質(zhì)壁分離后，細(xì)胞壁和原生質(zhì)層之間的空隙充滿的是什么？0.3g/ml的蔗糖溶液處理充滿的是外界溶液（蔗糖溶液）提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察并記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)與交流四、探究植物細(xì)胞的吸水和失水科學(xué)探究的一般過程進(jìn)一步探究Q6:根尖分生區(qū)細(xì)胞會不會出現(xiàn)質(zhì)壁分離？Q7:本試驗(yàn)選用0.3g/mL的蔗糖溶液，若改用較高濃度的蔗糖溶液作為試劑，會發(fā)生質(zhì)壁分離的現(xiàn)象嗎？如若發(fā)生質(zhì)壁分離，滴加清水后會發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原嗎？不會，不是成熟的植物細(xì)胞，沒有大液泡。會發(fā)生質(zhì)壁分離，但濃度過高會引起植物過度失水而死，將不能再發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。對農(nóng)作物施肥過多，會造成“燒苗”現(xiàn)象。與生活聯(lián)系2

農(nóng)民伯伯施肥有講究細(xì)胞過度失水可能導(dǎo)致死亡，可采用“灌溉法”進(jìn)行緩解。聯(lián)系生活Q1:在萎靡的青菜上灑水，為什么可使其堅(jiān)挺？Q2：用糖腌制番茄時，為什么番茄會滲出水分？Q3：農(nóng)作物施肥過多時，為什么會造成燒苗？

在青菜上灑水，外界溶液濃度低于細(xì)胞液濃度，植物細(xì)胞吸水，宏觀表現(xiàn)為植物堅(jiān)挺。用蜂蜜腌制番茄時，外界溶液濃度高于細(xì)胞液濃度，細(xì)胞失水，所以番茄會滲出水分。農(nóng)作物施肥過多時，外界土壤溶液濃度高于根毛細(xì)胞液濃度，細(xì)胞失水，導(dǎo)致農(nóng)作物燒苗。1.下列關(guān)于紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的敘述，錯誤的是A.細(xì)胞壁比原生質(zhì)層的伸縮性小是發(fā)生質(zhì)壁分離的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)B.實(shí)驗(yàn)中選用的蔗糖溶液濃度不可過高或過低C.用低倍顯微鏡觀察質(zhì)壁分離過程，可看到細(xì)胞的中央液泡逐漸變小、

顏色加深D.發(fā)生質(zhì)壁分離的外因是外界溶液中水分子相對含量比細(xì)胞液高對點(diǎn)訓(xùn)練√2.在探究植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)繪制的顯微鏡下紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞示意圖如圖。下列敘述錯誤的是A.圖中陰影部分不呈現(xiàn)紫色B.a/b值可作為細(xì)胞失水程度的指標(biāo)C.實(shí)驗(yàn)初始濃度大小：外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度D.圖示時刻濃度大?。和饨缛芤簼舛鹊扔诩?xì)胞液濃度√4.1被動運(yùn)輸（二）

自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散定義物質(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，這種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式稱為被動運(yùn)輸。高濃度低濃度自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散方式12(一）自由擴(kuò)散物質(zhì)通過簡單擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞，叫做自由擴(kuò)散，也叫簡單擴(kuò)散。順濃度梯度運(yùn)輸（高→低）不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助不消耗細(xì)胞代謝的能量濃度差擴(kuò)散速率

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、尿素、固醇等2.特點(diǎn)：1.概念：3.實(shí)例：4.影響因素

:細(xì)胞內(nèi)外濃度差擴(kuò)散速率

O2濃度/氧分壓以自由擴(kuò)散的方式1.O2是怎樣進(jìn)入血液以及組織細(xì)胞？2.O2從肺泡腔進(jìn)入血液需要穿過幾層生物膜？3.O2從肺泡腔進(jìn)入組織細(xì)胞需要穿過幾層生物膜？9層生物膜、磷脂分子層、磷脂雙分子層思考?討論（肺泡壁、毛細(xì)血管壁為單細(xì)胞層）4層肺泡O2O2細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)協(xié)助擴(kuò)散2方式定義：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，也叫易化擴(kuò)散。舉例：離子的順濃度梯度跨膜運(yùn)輸一些小分子有機(jī)物的順濃度梯度跨膜運(yùn)輸，如葡萄糖、氨基酸載體蛋白通道蛋白高濃度低濃度轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白擴(kuò)散易化擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散2方式轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類：通道蛋白：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。分子或離子不與通道蛋白結(jié)合。協(xié)助擴(kuò)散2方式載體蛋白：只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過，而且每次轉(zhuǎn)運(yùn)時都會發(fā)生自身構(gòu)象的改變。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類：通道蛋白：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。分子或離子不與通道蛋白結(jié)合。影響因素膜內(nèi)外物質(zhì)濃度梯度的大小。協(xié)助擴(kuò)散：還與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量有關(guān)。兩種運(yùn)輸方式的比較方式自由擴(kuò)散(簡單擴(kuò)散)協(xié)助擴(kuò)散(易化擴(kuò)散)示意圖

運(yùn)輸方向順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白不需要需要兩種運(yùn)輸方式的比較能量不消耗不消耗曲線模型

舉例①氣體：O2、CO2、NH3等②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有機(jī)物③少部分水①離子和一些小分子有機(jī)物，如葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞②大部分水方式自由擴(kuò)散(簡單擴(kuò)散)協(xié)助擴(kuò)散(易化擴(kuò)散)某同學(xué)將初始長度相同的蘿卜條甲、乙放置在不同濃度的蔗糖溶液中，一段時間后，蘿卜條的最終長度如下圖所示。下列敘述錯誤的是（）A．甲的初始細(xì)胞液濃度小于乙B．若蔗糖溶液濃度為a，則甲的吸水量多C．若蔗糖溶液濃度為d，則滲透平衡時甲的重量小于乙D．根據(jù)圖示可知，植物的細(xì)胞壁也具有一定的伸縮性B實(shí)驗(yàn)小組從新鮮的紫色洋蔥鱗片葉外表皮上選取初始液泡體積相等的甲、乙、丙三個