资源简介

(共46张PPT)
4.1被动运输
第4章 细胞的物质输入和输出
本节聚焦
两种被动运输的方式有什么异同？
细胞在什么情况吸水或失水？
植物细胞的质壁分离与复原现象说明什么？
①清水中滴入几滴红墨水，过一段时间，水都染上了红色。
②在清水中加入糖，一段时间，水变甜。
走 进 生 活
分子是在不停地运动的。
方向：分子从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧运动。
在一个长颈漏斗是漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如右图所示现象。
玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。
P62 问题探讨
半透膜： 一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的多孔性薄膜的总称。
能否通过半透膜取决于分子的大小。
常见半透膜：玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜,鱼鳔等
渗透现象：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散现象。
讨论1. 为什么漏斗液面会上升？
渗透现象示意图
多
少
渗透的总体方向：
水相对含量高
如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
不会，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。
进入漏斗的水分子数
从漏斗流出的水分子数
单位时间内：
水相对含量低
讨2. 如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
不会；纱布孔隙大，蔗糖分子可自由通过。
条件一 ：具有半透膜
讨3. 如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，液面高度如何变化？
液面不会升高。膜两侧浓度相同，单位时间透过玻璃纸进出水分子量相同，故漏斗管液面不变。
条件二 ：（膜两侧）存在浓度差
纱布
讨4: 通过以上的学习，你能总结渗透现象的发生，需要满足一些什么条件呢？
水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散，称为渗透作用。
半透膜
概念：
1.1
发生条件：
1.2
①具有半透膜
②（膜两侧）存在浓度差
方向：
1.3
含水量高－－－
低浓度溶液－
－－渗透压低
含水量低－－－
高浓度溶液－
－－渗透压高
水分子是顺相对含量梯度跨膜运输。
学以致用
P79.1.下图为渗透装置示意图，一段时间后出现的现象不包括 (　　)
A．漏斗内的液面升高
B．有些水分子由蔗糖溶液通过半透膜进入清水
C．有些水分子由清水通过半透膜进入蔗糖溶液
D．半透膜两侧的溶液浓度相等
D
P82.2.下图为某渗透装置在两个不同时间的状态。图甲是发生渗透作用时的初始状态，图乙是较长时间之后达到动态平衡的状态。下列有关叙述错误的是
A．图中③为半透膜，水分子能自由通过
B．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度
C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等
D．图甲中溶液①和溶液②的浓度差越大，
图乙中的水柱越高
C
3.如图为常见的两套渗透装置图(图中S1为0.3 mol/L的蔗糖溶液、S2为蒸馏水、S3为0.3 mol/L葡萄糖溶液；已知水和单糖能通过半透膜，但蔗糖不能通过半透膜)，两装置半透膜面积相同，初始时液面高度一致，一段时间后向甲装置的长颈漏斗中加入蔗糖酶(不考虑酶对于渗透压的影响)。有关叙述错误的是(　　)
A．实验开始时，装置甲中漏斗液面会上升
B．漏斗中加酶后液面会上升，然后开始下降
C．装置乙的现象是S3溶液液面先上升后下降，
最终S3和S2溶液液面持平
D．若不加入酶，装置甲、乙达到渗透平衡时，
二者溶液浓度关系分别是S1＝S2、S2＝S3
D
1.水分子的运动规律
(1) 半透膜两侧的水分子进行双向运动，液面变化是由水分子双向运动差异所导致的。
(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
2.渗透平衡≠浓度相等
渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高(反之亦然，即液面高的一侧溶液浓度也高)；浓度差越大，液面高度差也越大。
题后悟道
二、动物细胞通过渗透作用发生吸水或失水
观察现象
提出问题做出假设
水分子通过渗透作用进出细胞，
细胞膜是一层半透膜。
外界aq < 细胞质
外界aq > 细胞质
外界aq = 细胞质
寻找证据
满足渗透作用发生的条件：
具备半透膜
膜两侧的溶液具有浓度差
证据1. 红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？这些有机物
相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？
证据2. 红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
3. 当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
4. 红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
5. 想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
不能，相当于蔗糖分子
相当
不一定，浓度差很大时会涨破，浓度差较小时不会涨破。
浓度差。浓度差越大细胞吸水或失水越多。
防止血细胞失水或吸水，维持细胞正常形态。
渗透作用发生的条件：
具备半透膜
膜两侧的溶液具有浓度差
寻找证据
将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。
盐腌制过的黄瓜,皱皱巴巴，还出水。
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
成熟植物细胞模式图
细胞液
（具有一定的浓度）
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
外界环境
半透膜
浓度差
渗透系统
（全透性）
三、植物细胞通过渗透作用吸水或失水
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质
学以致用
P80.1.当连续吃咸菜时，你会觉得口腔黏膜有干涩的感觉。其原因是 (　　)
A．口腔黏膜细胞质浓度大于外界溶液浓度，细胞失水
B．口腔黏膜细胞质浓度小于外界溶液浓度，细胞失水
C．口腔黏膜细胞质浓度大于外界溶液浓度，细胞吸水
D．口腔黏膜细胞质浓度小于外界溶液浓度，细胞吸水
B
课堂小结
水进出细胞的原理？
细胞在什么情况吸水或失水？
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
原生质层是一层半透膜吗？水进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层相当于一层半透膜,水进出植物细胞是通过渗透作用。
实验思路
将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其液泡大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其液泡大小的变化。
探究.实践
解决问题：①如果假设是正确的，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 。
所以可以通过液泡体积的大小变化反映水分进出细胞的情况。
②如何使细胞外溶液的浓度升高或降低？
③如何看到细胞，需要借助到什么材料和用具？
蔗糖溶液/清水
显微镜观察临时装片
失水
缩小
吸水
增大
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
原生质层是一层半透膜吗？水进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层相当于一层半透膜,水进出植物细胞是通过渗透作用。
预期
结果
若观察到在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡 ，原生质层皱缩，与细胞壁 ；在清水中植物细胞的中央液泡 ，原生质层 膨 胀，与细胞壁 。说明植物细胞可以渗透吸水和失水，则假设成立。
探究.实践
解决问题：④对实验结果作出预测——细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？
思考：“原生质层”变化后会出现什么现象？
变小
分离
变大
贴近
提出问题
作出假设
设计实验
分析结果
表达与交流
进行实验
1. 材料的选择
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
黑藻叶片
黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体。
P64 探究植物细胞的吸水和失水
紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞
有细胞壁（植物细胞）；有中央大液泡； 活细胞（原生质层相当于半透膜）
成熟的植物细胞
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
3
1
滴清水
2
撕取洋葱鳞片叶外表皮
4
低倍镜观察
6
低倍镜观察
5
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流
7
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流
8
低倍镜观察
2. 实验步骤（关键操作）
提出问题
作出假设
设计实验
分析结果
表达与交流
进行实验
思考：实验过程中显微镜观察了几次？目的？观察什么？如何添加蔗糖溶液和清水？
3次；液泡的大小，原生质层的位置，细胞大小；引流法
观察细胞的初始状态，作为后续观察的对照
观察是否发生质壁分离
观察是否发生质壁分离复原
①正常的洋葱
表皮细胞
0.3g/mL的
蔗糖溶液
②失水的洋
葱表皮细胞
清水
③吸水恢复的洋葱表皮细胞
外界溶液 中央液泡 原生质层的位置 液泡颜色 细胞大小
蔗糖溶液
清水
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层脱离细胞壁
原生质层恢复原来位置
变深
变浅
1、当外界溶液浓度>细胞液浓度时， ，
当外界溶液浓度<细胞液浓度时， ，
细胞失水
细胞吸水
逐渐发生质壁分离；
发生质壁分离复原。
细胞壁
细胞液
外界溶液
连线
提出问题
作出假设
设计实验
分析结果
得出结论
表达与交流
进行实验
结论：
细胞壁与原生质体之间的空腔
基本不变
2、成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用；原生质层相当于半透膜。
2.成熟植物细胞发生质壁分离的原因有？？
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
内因：
细胞壁伸缩性小，具有全透性
原生质层伸缩性大，具有选择透过性
表达与交流
1.质壁分离复原的“质”与“壁”分别指什么？
“质”指原生质层，“壁”指细胞壁。
3.是否所有发生质壁分离的细胞都必需加入清水才能复原？
自动发生质壁分离复原的物质：KNO3、乙醇、甘油、尿素等
教材P67.2.基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是( )
A.成熟植物细胞的死活
B.原生质层比细胞壁的伸缩性大
C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水
D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞
D
3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是( )
A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质璧分离复原
C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D.甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
B
1.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。
二、拓展应用
可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液,将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中,适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度,以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度,据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。
（1）判断细胞的死活
（2）测定细胞液浓度范围
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度
（4）农业生产中的水肥管理
（5）生活中杀菌、防腐、腌制食品
（6）鉴别不同种类的溶液。
成熟植物细胞+不同种类溶液→质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖溶液）
质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液
（如KNO3、尿素、甘油、乙醇等溶液）
题后悟道
质壁分离及其复原的应用
P83.1．下图表示质壁分离及复原实验过程。针对该实验过程的分析，错误的是
对点精炼
A．甲、乙之间形成对照时，甲为对照组
B．乙、丙之间形成对照时，乙为对照组
C．实验中常用引流法使细胞处于蔗糖溶液或清水中
D．若用质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液，实验效果将更加明显
D
【解析】甲、乙、丙三组是在同一对象上进行操作，前后之间形成对照，属于自身对照，其中实验前的对象组为对照组，实验后的对象组为实验组。若用质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液，则质壁分离更明显，但由于过度失水，细胞不能再发生质壁分离的复原。
2．将某植物细胞分为两组，分别浸于浓度为0.3 g/mL的(Ⅰ)蔗糖溶液与(Ⅱ)尿素溶液中，然后每5 min用显微镜观察一次，并测量原生质体(即仅由细胞膜包住原生质的细胞部分，不含细胞壁)的相对表面积，其结果如下图所示。下列叙述中错误的是 (　　)
A．实验开始后20 min，(Ⅰ)和(Ⅱ)两组细胞均发生质壁分离
B．实验开始后30 min，(Ⅰ)的细胞中必含蔗糖
C．实验开始后30 min，(Ⅱ)的细胞中必含尿素
D．此图体现了尿素可通过细胞膜，而蔗糖却不能通过细胞膜
【解析】蔗糖溶液和尿素溶液均可使细胞发生质壁分离，使细胞原生质体的相对表面积缩小；20 min后放入蔗糖溶液的细胞相对表面积不再变化，说明失水达到了最大程度，此时蔗糖没有进入细胞；20 min后放入尿素溶液中的细胞开始吸水，处于复原过程，是由于细胞吸收尿素，使细胞液浓度上升所致。
B
P85.例1　在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到活的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测 (　　)
A．a>b，细胞渗透吸水
B．a＝b，渗透系统保持动态平衡
C．aD．上述三种情况都有可能
D
P86. 1．新鲜鱼、肉用盐腌渍后不易变质，其作用原理是 (　　)
A．渗透作用使鱼、肉失水死亡
B．浓盐水中含水少，细菌无法生存
C．食盐破坏了新鲜鱼、肉的营养成分
D．由于渗透作用，细菌失水死亡
【答案】D
P86. 2.将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡半小时之后的结果如图所示，依照细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度。下列排序正确的是 (　　)
A．甲>乙>丙>丁　 B．丁>甲>乙>丙
C．丙>丁>甲>乙　 D．丙>乙>丁>甲
D
P86. 3．在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果如下图所示，其中①、②指细胞结构。下列叙述正确的是(　　)
A．与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液吸水能力较强
B．“甲→乙”变化的原因之一是结构①的伸缩性比②的大
C．丙图细胞达到渗透平衡时，无水分子进出原生质层
D．甲、乙图细胞有生物活性，而丙图细胞无生物活性
A
四、被动运输
像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输。
③不需要消耗能量
②顺浓度梯度跨膜运输
①小分子物质
特点
自由扩散
协助扩散
分类
四——1.自由扩散与协助扩散的异同
阅读并提取信息： 自主阅读课本P66，比较自由扩散和协助扩散的异同点。
方式 自由扩散 协助扩散
运输方向
是否消耗能量（ATP）
是否需要转运蛋白
举例
图例
高浓度 低浓度（顺浓度梯度）
不消耗
不需要
需要
氧气、CO2、乙醇、苯、水等
葡萄糖、钠钾离子、水等
图4-4
P86. 4．如图表示物质跨膜运输的一种方式，此方式属于(　　)
A．胞吞或胞吐 B．主动运输
C．协助扩散 D．自由扩散
【答案】C
【解析】题图中箭头所指方向显示该物质的跨膜运输是从高浓度向低浓度运输，而且还需要载体蛋白的协助，故转运方式为协助扩散，C正确，A、B、D错误。
对点精炼
依据是 。
P202. 6．下图表示物质出入细胞膜的两种方式，从图解可以看出(　　)
A．甲、乙两种物质都能够自由出入细胞
B．细胞对甲、乙两种物质都能够主动吸收
C．甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输
D．甲、乙两种物质都是细胞代谢所必需的物质
【答案】C　
【解析】细胞膜具有选择透过性，甲、乙两种物质不能够自由出入细胞，A错误；细胞对甲、乙两种物质都能够选择性吸收，B错误；甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输，属于被动运输，C正确；甲物质以自由扩散的方式进入细胞，乙物质以协助扩散的方式进入细胞，但不能说明两种物质是细胞代谢必需的物质，D错误。
四——2.自由扩散的实例
问题1: 甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？
因为甘油、乙醇等都是脂溶性的物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂分子层出入细胞。
O2\CO2\N2\H2O
苯、乙醇、甘油
葡萄糖
带电离子
水和气体
脂溶性小分子
大的不带电荷的极性分子
H+\Na+\k+\Ca2+\Mg2+
人工合成脂双层
问题2: 水分子进出细胞的方式一定是自由扩散的吗？P68
转运蛋白
水分子进出细胞的方式为自由扩散和协助扩散（更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。）
转运蛋白 载体蛋白 通道蛋白
转运特点
自身构象
只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过
只容许与自身通道的直径和形状相适配，大小和电荷相适宜的分子或离子通过
改变
不改变
转运蛋白：
四——3.协助扩散
借助转运蛋白进出细胞的物质扩散方式 。
实例：葡萄糖进入哺乳动物红细胞
水分子，钠、钾离子进出细胞
教材P67 一、概念检测
1.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。
(1)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜（ )
(2)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的（ ）
(3)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的（ ）
√
×
×
判断下列图形运输方式：被动运输/自由扩散/协助扩散？
①③⑤自由扩散：
温度
膜两侧的浓度差
②③⑥协助扩散：
温度
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
转运蛋白数量有限
转运蛋白数量
转运蛋白数量
影响因素
2.比较生物膜和人工膜（双层磷脂）对多种物质的通透性，结果如图。据此不能得出的推论是（ ）
A．生物膜上存在着协助H2O通过的物质
B．生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性
C．离子以协助扩散的方式通过人工膜
D．分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
B
分析图解：图中两种膜对甘油、二氧化碳、氧气三种物质的通透性相同；人工膜对三种离子的通透性相同，并且均处于较低值，而生物膜对三种离子的通透性不同；生物膜对水分子的通透性大于人工膜。
P86. 5．转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，其功能是协助某些离子和小分子有机物等实现跨膜运输。下列说法错误的是 (　　)
A．载体蛋白转运分子或离子的过程中会发生自身构象的改变
B．通道蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过
C．借助转运蛋白顺浓度梯度进行的跨膜运输方式属于协助扩散
D．细胞膜上转运蛋白的种类和数量是膜具有选择透过性的结构基础
B
P84.1．如图中a、b表示物质被动运输的两种方式，下列表述正确的是
A．脂溶性小分子物质不能通过方式a运输
B．与方式a有关的转运蛋白覆盖于细胞膜表面
C．方式b的最大运输速率与转运蛋白数量有关
D．抑制能量提供对方式a和b的运输速率均有影响
【答案】C
【解析】由题图分析可知，a为自由扩散，b为协助扩散。脂溶性小分子物质通过自由扩散(方式a)运输，A错误；方式a与转运蛋白无关，只与浓度差有关，B错误；方式b的最大运输速率与转运蛋白的数量有关，C正确；被动运输不需要能量，抑制能量供应对自由扩散和协助扩散都无影响，D错误。
A．两种膜蛋白的基本组成单位都是氨基酸
B．载体蛋白在细胞膜上具有一定的流动性
C．通道蛋白介导的运输方式的运输速率较快可能是因为消耗的能量较少
D．载体蛋白介导的运输方式的运输速率会受到载体蛋白数量的限制
【答案】C
2．下图分别表示载体蛋白和通道蛋白介导的两种物质运输方式，其中由通道蛋白介导的运输方式的运输速率比由载体蛋白介导的运输方式的运输速率快1 000倍以上。下列叙述错误的是 (　　)
被动运输
自由扩散
协助扩散
磷脂双分子层
载体蛋白
转运蛋白
通道蛋白
水通道蛋白
水分子进出细胞
属于
包括
穿过
借助
包括
如
本节知识框架

展开更多......

收起↑