4.1被動運輸?shù)?課時課件高一上學期生物人教版必修1

第1節(jié)

被動運輸?shù)?章細胞的物質(zhì)輸入與輸出Q1:植物細胞會由于過多吸水而漲破嗎？不會。（因為細胞壁具有保護和支持的作用）探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水表達和交流Q2:質(zhì)壁分離后，細胞壁和原生質(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）Q3:根尖分生區(qū)細胞會不會出現(xiàn)質(zhì)壁分離？不會，不是成熟的植物細胞，沒有大液泡Q4:本試驗選用0.3g/mL的蔗糖溶液，若改用0.8g/mL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)壁分離的復原嗎？若用0.03g/mL的蔗糖溶液的溶液會有什么現(xiàn)象？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)壁分離復原現(xiàn)象。濃度太低質(zhì)壁分離的現(xiàn)象不明顯。Q5、某些物質(zhì)KNO3溶液可以進入到細胞內(nèi)，將植物細胞放入這類物質(zhì)的溶液中，質(zhì)壁分離情況與本實驗是否完全相同？為什么？探究·實踐探究植物細胞的吸水和失水表達和交流Q6、將成熟植物細胞放在高濃度的鹽酸或酒精溶液中，無法觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，為什么？高濃度的鹽酸或酒精會殺死細胞，使原生質(zhì)層失去選擇透過性。由于細胞可選擇性地吸收K＋和NO3－，導致細胞液濃度大于外界溶液的濃度，細胞開始吸水，從而發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原。注意：只要細胞能吸收該溶質(zhì)，都能發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原，如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等

設(shè)計實驗探究植物細胞的吸水和失水①如果選用動物細胞能否觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象？②如果選用死細胞能否觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象？③如果選用植物根尖分生區(qū)細胞能否觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象？4.要觀察細胞發(fā)生質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復原，對材料有哪些要求？【練習】洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮會發(fā)生質(zhì)壁分離及復原嗎？活的成熟植物細胞會，但不明顯黑藻（高等植物）葉肉細胞能觀察到明顯的質(zhì)壁分離現(xiàn)象嗎？葉肉細胞中有葉綠體，可以觀察到明顯的質(zhì)壁分離3.用濃度為2mol·L-1乙二醇溶液和2mol·L-1蔗糖溶液分別浸泡某種植物細胞,觀察細胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象,得到其原生質(zhì)體(去除細胞壁的植物細胞)體積變化如下圖所示?；卮饐栴}(1)原生質(zhì)體體積A→B段的變化說明：在該段時間內(nèi)水從原生質(zhì)體

，細胞液的濃度

。(2)在1min后，處于2mol·L-1蔗糖溶液中細胞的細胞液的濃度將

，此時，在細胞壁與原生質(zhì)層之間充滿了

。要使該細胞快速復原，應將其置于

中?！督滩摹稰74

由于細胞壁具有全透性，不會阻礙蔗糖分子的進入。滲出增大緩慢增大后趨于穩(wěn)定蔗糖溶液清水練習2、質(zhì)壁分離結(jié)束時，水分子進出細胞數(shù)量相等此時達到滲透平衡，細胞液濃度

外界溶液濃度此時細胞可能處于

狀態(tài)

1、在實驗過程中顯微鏡下觀察到右圖所示圖像時3、質(zhì)壁分離復原結(jié)束時，水分子進出細胞數(shù)量相等此時達到滲透平衡，細胞液濃度

外界溶液濃度思考：質(zhì)壁分離、質(zhì)壁分離復原或者也可能死亡等于不一定等于

③C曲線表示細胞在0.3mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能進入細胞，因此質(zhì)壁分離后細胞不能發(fā)生自動復原。C.比較不同植物細胞的細胞液濃度大小【典例】將不同植物的三個未發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞置于同一蔗糖溶液中，形態(tài)不再變化后的細胞圖像如下圖。則有關(guān)各細胞實驗前細胞液濃度的判斷，正確的是()A.甲>乙>丙B.乙>甲>丙C.乙>丙>甲D.丙>甲>乙B滲透作用原理的應用【典例】下圖表示以洋蔥表皮為材料及清水、0.3g/mL蔗糖溶液、0.5g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL尿素溶液進行相關(guān)實驗（時間1表示開始用四種溶液分別處理洋蔥表皮；時間2表示開始用清水處理洋蔥表皮），測得該細胞原生質(zhì)體體積變化，圖中代表尿素溶液處理結(jié)果的是（）A.aB.bC.cD.dBD.鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)滲透作用原理的應用1.判斷成熟植物細胞的死活2.測定細胞液濃度范圍待測成熟植物細胞一定濃度蔗糖溶液

鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離無質(zhì)壁分離活細胞死細胞待測成熟植物細胞一系列濃度梯度的蔗糖溶液鏡檢細胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛發(fā)生質(zhì)壁分離的兩蔗糖溶液濃度之間質(zhì)壁分離與復原實驗的拓展應用3.比較不同植物細胞的細胞液濃度不同植物細胞同一濃度蔗糖溶液鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離所需時間越短，細胞液濃度越小，反之則細胞液濃度越大4.鑒別不同種類的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）成熟植物細胞不同種類溶液鏡檢只發(fā)生質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離后自動復原溶質(zhì)不能透過半透膜（如蔗糖溶液）溶質(zhì)能透過半透膜（如KNO3溶液）質(zhì)壁分離與復原實驗的拓展應用動物細胞植物細胞條件原理現(xiàn)象①___________相當于半透性膜②______________________具有濃度差①___________（由細胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細胞質(zhì)組成）相當于半透膜②____________________具有濃度差滲透作用滲透作用當外界溶液濃度______細胞質(zhì)濃度，細胞吸水膨脹當外界溶液濃度______細胞質(zhì)濃度，細胞失水皺縮當外界溶液濃度_____細胞質(zhì)濃度，細胞維持正常形態(tài)當外界溶液濃度______細胞液濃度，細胞發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象當外界溶液濃度______細胞液濃度，細胞吸水膨脹，由于存在細胞壁，細胞不會漲破當外界溶液濃度______細胞液濃度，細胞維持正常形態(tài)細胞膜細胞質(zhì)與外界溶液小于小于大于大于等于等于原生質(zhì)層細胞液與外界溶液任務一：探究氣體和甘油等分子進出細胞的方式資料1：人工合成的脂雙層對物質(zhì)的通透性1、為什么O2、CO2能夠通過人工脂雙層？2、為什么甘油、苯、乙醇等脂溶性小分子能夠通過人工脂雙層？O2、CO2分子很小，能從磷脂分子的間隙穿過磷脂雙分子層是脂溶性物質(zhì)，甘油、苯、乙醇等物質(zhì)可以通過相似相溶原理進出脂雙層1自由擴散（簡單擴散）(1)概念：物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞。①

梯度運輸②不需要轉(zhuǎn)運蛋白協(xié)助③不需要消耗能量(2)特點(3)實例：氣體、水；尿素、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子(4)影響因素：濃度差濃度差擴散速度比喻：球往低處滾順濃度（高→低）此時綠色的物質(zhì)能否通過自由擴散運輸?shù)郊毎猓抠Y料1：人工合成的脂雙層對物質(zhì)的通透性2、葡萄糖不能通過脂雙層，但是小腸上皮細胞能大量吸收葡萄糖，對此該如何解釋？3、Na+、K+、Ca2+等能跨膜運輸，但圖示顯示了這些離子不能通過脂雙層，這是怎么一回事？人工合成脂雙層細胞膜示意圖葡萄糖、Na+、K+、Ca2+等通過細胞膜上的轉(zhuǎn)運蛋白運輸推測：(1)概念：借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進出細胞的物質(zhì)擴散，叫做協(xié)助擴散(易化擴散)。(2)特點①

濃度梯度運輸②需要轉(zhuǎn)運蛋白協(xié)助③不需要消耗能量(3)實例：

紅細胞吸收葡萄糖、水通道蛋白、Na+通道等濃度差、轉(zhuǎn)運蛋白種類和數(shù)量濃度差擴散速度(4)影響因素：2協(xié)助擴散（易化擴散）受轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量限制比喻：板車載貨下坡順3轉(zhuǎn)運蛋白(1)定義：鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質(zhì)，能夠協(xié)助離子和一些小分子

有機物順濃度梯度跨膜運輸，這些蛋白質(zhì)稱為轉(zhuǎn)運蛋白。(2)類型：分為

和

兩種類型。載體蛋白通道蛋白載體蛋白通道蛋白通道蛋白狀態(tài)1狀態(tài)2狀態(tài)3（2）載體蛋白的開啟過程三、被動運輸載體蛋白通道蛋白轉(zhuǎn)運特點轉(zhuǎn)運蛋白自身構(gòu)象是否與轉(zhuǎn)運的分子結(jié)合是否有特異性實例圖示只容許與自身結(jié)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(jié)合結(jié)合具有具有葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞水通過水通道蛋白進出細胞(3)比較載體蛋白和通道蛋白的異同：1.自由擴散和協(xié)助擴散的動力是什么？

濃度差①順濃度梯度；②不消耗能量后者需要轉(zhuǎn)運蛋白因為都是順物質(zhì)的濃度梯度進行的，不需要細胞消耗能量所以被統(tǒng)稱為被動運輸。同：異：2.自由擴散與協(xié)助擴散有什么異同？被動運輸自由擴散（簡單擴散）協(xié)助擴散（易化擴散）物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞的方式物質(zhì)借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進出細胞的擴散方式運輸速率濃度差M轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量有限自由擴散總結(jié)被動運輸?shù)挠绊懸蛩兀孩倌?nèi)外

梯度的大小。②某些物質(zhì)的運輸速率（協(xié)助擴散）還與

的數(shù)量有關(guān)。③

變化會影響物質(zhì)運輸速率。物質(zhì)濃度轉(zhuǎn)運蛋白溫度運輸速率濃度差協(xié)助擴散三、被動運輸3、影響被動運輸?shù)囊蛩乇粍舆\輸實例

運輸方向、

是否耗能轉(zhuǎn)運蛋白影響因素坐標圖分析自由擴散協(xié)助擴散濃度差擴散速率0濃度差運輸速度氣體分子、水甘油、脂肪酸尿素、固醇乙醇、苯……葡萄糖進入紅細胞、大部分水進入細胞、離子通過離子通道蛋白的運輸……順濃度梯度(高→低)不需要能量不需要需要載體蛋白或通道蛋白內(nèi)外濃度差、溫度等內(nèi)外濃度差、轉(zhuǎn)運蛋白、溫度等轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量有限三、被動運輸

絕大部分保濕防凍產(chǎn)品中都有油脂類物質(zhì)（如：甘油），想一想，這是為什么呢？

甘油可通過自由擴散的方式被細胞吸收，能吸收一部分空氣的水分，同時它可以使一部分自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水，減少水分的散失，降低結(jié)冰點；從而可以防干燥，還能一定程度上防凍。潤膚霜與生活聯(lián)系3

護護膚吧！細胞的物質(zhì)輸入和輸出細胞的吸水和失水自由擴散滲透作用的兩個條件動物細胞特點：順濃度梯度，不需要轉(zhuǎn)運蛋白，不需要能量植物細胞1.半透膜。2.濃度差。外界溶液濃度＜細胞液濃度

細胞吸水外界溶液濃度＜細胞液濃度

細胞失水外界溶液濃度=細胞液濃度

細胞形態(tài)不變外界溶液濃度＜細胞液濃度

質(zhì)壁分離外界溶液濃度>細胞液濃度

質(zhì)壁分離復原質(zhì)壁分離超過一定限度不能復原!協(xié)助擴散特點：順濃度梯度，需要轉(zhuǎn)運蛋白，不需要能量例子：水分子進出細胞（水通道蛋白）、葡萄糖進入紅細胞（載體蛋白）、K+外流和Na+內(nèi)流（離子通道蛋白）等轉(zhuǎn)運蛋白：載體蛋白和通道蛋白例子：水、尿素、氣體（O2

、CO2、N2）、脂溶性小分子（甘油、脂肪酸、乙醇、苯）、

脂質(zhì)分子（膽固醇、性激素等）任務二：探究水分子進出細胞的方式1.由“生物膜和人工膜對同種物質(zhì)的通透性差異”的實驗結(jié)果，推測水分子是如何通過細胞膜的？水分子通過人工膜的速率：10-3cm/s水分子通過生物膜的速率：10-2cm/s推測：水分子不僅可以通過自由擴散運輸，還可以借助轉(zhuǎn)運蛋白通過協(xié)助擴散運輸。實驗結(jié)果：自由擴散資料2：科學家阿格雷在紅細胞膜上發(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)體同時放入蒸餾水中，每隔一段時間觀察，結(jié)果如圖所示。2.由上述實驗結(jié)果，你能得出什么推論？疏水性跨膜蛋白AQP1能夠加快水分子進入細胞的速率。單一變量：有無AQP1蛋白脂質(zhì)體1988年，美國科學家阿格雷從紅細胞和腎小管細胞中分離出一種新的膜蛋白，后來經(jīng)過實驗獲得了該蛋白的氨基酸序列結(jié)構(gòu)，證實了水通道蛋白的存在。目前，人們已經(jīng)從細菌、酵母菌、植物、動物的細胞中分離出多種水通道蛋白。水通道蛋白結(jié)構(gòu)模式圖PeterAgre水的跨膜運輸方式：1、自由擴散2、協(xié)助擴散（水通道蛋白）一、概念檢測1.物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞脚c物質(zhì)的特點和細胞膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)。判斷下列有關(guān)物質(zhì)跨膜運輸?shù)谋硎鍪欠裾_。（1）細胞膜和液泡膜都相當于半透膜。（）（2）水分子進入細胞，是通過自由擴散方式進行的。（）（3）載體蛋白和通道蛋白在轉(zhuǎn)運分子和離子時，其作用機制是一樣的。（）2.基于對植物細胞質(zhì)壁分離原理的理解判斷，下列各項無法通過質(zhì)壁分離實驗證明的是（）A.成熟植物細胞的死活B.原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大C.成熟的植物細胞能進行滲透吸水D.水分子可以通過通道蛋白進入細胞√××D一、概念檢測3.假如將甲乙兩個植物細胞分別放入蔗糖溶液和甘油溶液中，兩種溶液的濃度均比細胞的濃度高，在顯微鏡下連續(xù)觀察，可以預測甲乙兩細胞的變化是（

）A.甲乙兩細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，不發(fā)生質(zhì)壁分離復原B.甲乙兩細胞都發(fā)生質(zhì)壁分離，但乙細胞很快發(fā)生質(zhì)壁分離復原C.只有乙細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，但不會發(fā)生質(zhì)壁分離復原D.甲乙兩細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，隨后都很快發(fā)生質(zhì)壁分離復原B【提示】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，適當時間后用顯微鏡觀察細胞質(zhì)壁分離情況。記錄剛好發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞所用的蔗糖溶液濃度，以及剛好尚未發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞所用的蔗糖溶液濃度，據(jù)此推算出細胞液溶質(zhì)濃度應介于這兩個濃度之間。