資源簡介

(共50張PPT)
被動運輸
第四章 第1節
第四章 細胞的輸入和輸出
本節聚焦
細胞在什么情況下吸水或失水？
植物細胞的質壁分離與復原現象說明什么？
兩種被動運輸的方式有什么異同？
（2課時）
目標
01
02
03
采用類比推理法，分析不同細胞在不同濃度溶液中的吸水和失水情況?；诮o定的事實，進行實驗設計、方案實施及結果分析。（科學思維、科學探究）
基于細胞滲透吸水和失水的原理，能夠指導農業生產合理施肥。（社會責任）
從結構與功能相適應的角度，闡明細胞滲透失水與吸水的原理。（生命觀念）
學習目標
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，這是溶質分子在水中 的結果。
生活中的現象
水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴散，稱為滲透作用。
（分子） 多→少
擴散
探索新知 一
滲透作用
【探索新知1】
一、滲透作用
【任務①】 根據P62問題探討，回答問題：
一段時間后
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。過一段時間后，會出現如右圖所示現象。
玻璃紙（又叫賽璐玢）是一種半透膜，水分子可以自由透過它，而蔗糖分子則不能。
半透膜是一類可以讓小分子物質通過而大分子物質不能通過的薄膜的總稱。
【探索新知1】
一、滲透作用
【任務①】 結合課本P62，完成了《金版學案》P67新知一：
1.漏斗管內的液面為什么會升高？
若漏斗管足夠長，管內的液面會無限升高嗎？
2.如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內的液面 （選填“會”或“不會”）升高。
3.如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，漏斗管內的液面 （選填“會”或“不會”）升高。
一段時間后
不會
不會
單位時間內從清水進入蔗糖溶液的水分子多于從蔗糖溶液進入清水的水分子。
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，最終達到動態平衡，液面將不再上升。
因為：在溶液中，溶質濃度高，滲透壓 ，吸水力 。
高
強
【探索新知1】
一、滲透作用
【任務①】 結合課本P62，完成了《金版學案》P67新知一：
4.結合第2和第3題，總結滲透作用發生的條件：
一段時間后
①具有半透膜
②半透膜兩側的溶液具有濃度差
水的相對含量高
（溶液濃度低）
水的相對含量低
（溶液濃度高）
①水分子在半透膜兩側進行雙向運動！
滲透作用發生的條件：
（此濃度指溶質的物質的量濃度）
總趨勢 流向
②但運動總趨勢是：順著水的相對含量梯度跨膜運輸！
5.結合以上問題探討，總結水分子滲透的方向：
【例1】右圖所示是滲透裝置示意圖,關于在長頸漏斗管內液面上升過程中的有關敘述,正確的是(　　)
A.水分子只能通過半透膜從燒杯進入漏斗進行單向移動
B.液面上升的速率先逐漸加快，然后減慢，最終液面維持穩定
C.當半透膜兩側水分子進出速率相等時,兩側溶液濃度相等
D.半透膜兩側溶液的濃度差越大,上升的高度越高
D
【母題延伸】若將圖中的蔗糖溶液改為溶質能通過半透膜的葡萄糖溶液，滲透平衡時液面如何變化？
半透膜兩側溶液的濃度大小如何？
液面相平
相同
對點訓練
對點訓練
對點訓練
對點訓練
對點訓練
對點練習
《金版學案》P69
當液面不再上升時，液面高的一側其濃度也較高！
情 境2
感悟生活
長時間側含棒棒糖，或長時間嗑咸瓜子，有什么感覺？
水分子通過細胞膜進出細胞也是同樣的原理嗎？
細胞膜是否相當于一層半透膜呢？
【探索新知2】
二、水進出細胞的原理
【任務②】 根據P63圖，分析水進出動物細胞的情況：
外界溶液濃度
= 細胞的濃度
外界溶液濃度
＜ 細胞的濃度
外界溶液濃度
＞ 細胞的濃度
細胞形態不變
細胞吸水膨脹
細胞失水皺縮
等滲溶液
低滲溶液
高滲溶液
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.紅細胞吸水和失水取決于什么條件？
4.水進出紅細胞是否滿足滲透作用發生的兩個條件？
所以，水進出動物的原理是：
蔗糖分子
是
紅細胞內外溶液的濃度差
滲透作用
不能
滿足
將人類的紅血球置于不同濃度蔗糖液中，浸泡半小時之后的結果如圖。依照血球外形的變化判斷蔗糖液的濃度，由高到低排列，正確的是（ ）
A．甲＞乙＞丙＞丁 B．?。炯祝疽遥颈?br/>C．丙＞丁＞甲＞乙 D．丙＞乙＞?。炯?br/>對點練習
D
甲　 　 乙
丙　　 丁
吸水漲破
吸水膨脹
失水皺縮
水進出動態平衡
（金版學案P70）思考：給患者輸液時，醫生一般會將藥物溶解在生理鹽水或質量分數為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，其目的是維持細胞的正常形態和生命活動。
與生活聯系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挺
這說明什么？
植物細胞也能發生吸水和失水現象，吸水或失水同樣與外界溶液的濃度有關！
聯系生活
看視頻
水又是怎樣進出植物細胞的呢？
用蔗糖拌蘿卜時，會出現什么現象？
【探索新知2】
二、水進出細胞的原理
【任務③】 請說出植物細胞和動物細胞在結構上的主要區別：
細胞壁是 的，即
的物質可以自由地通過細胞壁，細胞壁的作用主要是支持和保護細胞。
細胞壁的 較小！
成熟的植物細胞由于中央大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境主要指的是 。
▲成熟植物細胞模式簡圖
全透性
水分子和水溶性
伸縮性
水進出植物細胞，主要是指 。
液泡里面的細胞液
細胞壁
細胞液
細胞膜
細胞質
液泡膜
原生質層
水經過原生質層進出液泡
細胞壁具有全透性，伸縮性小，不影響水分和水溶性物質的運輸。
細胞膜
細胞質
液泡膜
原生質層
【探索新知2】
二、水進出細胞的原理
【任務④】 根據課本，分析水進出植物細胞的情況：
當人為用溶液處理植物細胞，使植物細胞原生質層內外具備濃度差而發生吸水或失水時：
水進出植物細胞，是指水經過原生質層進出液泡。
用實驗來證明！
水進出植物細胞是通過滲透作用嗎？
原生質層是否相當于一層半透膜？
1.如果假設是正確的，當外界溶液的濃度高于細胞液的濃度時，細胞就會 ，液泡體積就會 ；當外界溶液的濃度低于細胞液的濃度時，細胞就會 ，液泡體積就會 。
所以可以通過 反映水分進出細胞的情況。
水分進出細胞是通過滲透作用嗎？
原生質層是否相當于一層半透膜？
原生質層相當于一層半透膜，水分通過滲透作用進出植物細胞。
提出問題
作出假設
實驗設計思路
進行實驗，記錄結果
分析結果，得出結論
表達和交流
失水
縮小
吸水
增大
探究植物細胞的吸水和失水
探究·實踐
液泡體積的大小變化
2.如何使細胞外溶液的濃度升高或降低？
3.如何看到細胞，需要借助到什么材料和用具？
4.對實驗結果作出預測——細胞失水或吸水后可能出現哪些可觀察的變化？
提供蔗糖溶液使細胞外溶液濃度升高，提供清水使細胞外溶液濃度降低。
利用顯微鏡觀察臨時裝片。
探究植物細胞的吸水和失水
探究·實踐
提出問題
作出假設
實驗設計思路
進行實驗，記錄結果
分析結果，得出結論
表達和交流
實驗思路：
將植物細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、原生質層、細胞大小的變化。
進行實驗
探究植物細胞的吸水和失水
探究·實踐
(一)選擇材料
下列材料中能用于本次實驗的是 。
A.大蒜根尖分生區細胞
B.人的口腔上皮細胞
C.菠菜或黑藻葉肉細胞
D.蛙的紅細胞
E.洋蔥鱗片葉外表皮細胞
F.洋蔥鱗片葉內表皮細胞
C E F
材料要有大液泡！
進行實驗
探究植物細胞的吸水和失水
探究·實踐
(二)方法步驟
記錄結果
探究植物細胞的吸水和失水
探究·實踐
(三)過程和結果的分析
1.實驗過程共顯微觀察了 次，其中第一次觀察的目的是什么？
形成對照
試劑現象 中央液泡大小和顏色 原生質層的位置 細胞大小
蔗糖溶液
清水
逐漸變小，顏色逐漸變深
逐漸變大，顏色逐漸變淺
與細胞壁逐漸分離
逐漸恢復到原來的狀態
基本不變
基本不變
3
第一次觀察 第二次觀察 第三次觀察
2.第二次觀察：細胞在質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液中，一段時間后，該細胞發生了 的現象，細胞的吸水能力如何變化： 。
逐漸增強
分析結果
探究植物細胞的吸水和失水
探究·實踐
(三)過程和結果的分析
0.3g/ml蔗糖溶液下看到的細胞
質壁分離
3.第三次觀察:清水處理后，看到 現象。
質壁分離的復原
清水處理
植物細胞的原生質層相當于一層半透膜，植物細胞也是通過滲透作用吸水和失水的。
實驗小結與結論
探究植物細胞的吸水和失水
探究·實踐
5.你的結論是：
4.植物細胞發生質壁分離與復原的原因：
內因： 。
外因：
原生質層比細胞壁的伸縮性大！
當 時，發生質壁分離；
當 時，發生質壁分離的復原；
清水處理
0.3g/ml蔗糖溶液處理
細胞液濃度<外界溶液濃度
細胞液濃度>外界溶液濃度
對點練習
2.下列關于植物細胞的吸水和失水實驗的敘述,正確的是（ ）
A.紫色洋蔥根尖分生區細胞可以作為實驗材料
B.質壁分離指的是細胞壁與細胞質的分離
C.該實驗可用于探究植物細胞細胞液的濃度大小
D.植物細胞吸水能力與質壁分離程度呈負相關
E.在低濃度的外界溶液中，細胞因吸水會漲破
《金版學案》P74 改編
C
細胞液濃度介于未發生質壁分離和剛發生質壁分離的兩蔗糖溶液濃度之間。
（由于存在細胞壁的保護，植物細胞不會漲破）
原生質層
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,觀察細胞的質壁分離現象,得到其原生質體(去除細胞壁的植物細胞)體積變化如下圖所示?；卮饐栴}
(1)原生質體體積A→B段的變化說明：在該段時
間內水從原生質體 ，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
細胞壁與原生質層之間充滿了 。要使該
細胞快速復原，應將其置于 中。
對點練習
《教材》P74
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
緩慢增大后趨于穩定
蔗糖溶液
清水
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,觀察細胞的質壁分離現象,得到其原生質體(去除細胞壁的植物細胞)體積變化如下圖所示?；卮饐栴}
(3)在2min后，處于2mol·L-1乙二醇溶液中細胞
的原生質體體積的變化是由于 逐漸進入
細胞內，引起細胞液的濃度 。
(4)并不是該植物的所有活細胞都能發生質壁分
離，能發生質壁分離的細胞還必須具有 等結構特點。
(4)(改編)2mol·L-1的蔗糖溶液處理細胞，能發生質壁分離，之后用清水處理后還能觀察到質壁分離復原現象嗎？為什么？
對點練習
《教材》P74 改編
質壁分離后又自動復原
（KNO3、NaCl、甘油……處理也有這個現象）
乙二醇并不是此時才開始進入細胞，而是在實驗開始后就逐漸進入。
不能！
丙二醇
增大
大液泡
因為蔗糖溶液濃度太高，細胞過度失水而死亡。
對農作物施肥過多，會造成“燒苗”現象。
與生活聯系2
農民伯伯施肥有講究
細胞過度失水可能導致死亡，可采用“灌溉法”進行緩解。
教材P67 練習與應用
D
B
做2、3題
情 境4
聯系生活
成人每天生成的原尿量可達180 L，但排出的終尿量僅1～2 L，可見原尿經過腎小管和集合管時，絕大部分水分被重吸收回血液。再從成分比較，原尿含葡萄糖而終尿無，各種無機鹽離子含量也相差很大。
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物質所釋放的能量，這種物質跨膜運輸的方式稱為被動運輸。
腎小管上皮細胞是如何對原尿中的水進行重吸收的？
腎單位
【探索新知3】
三、被動運輸
【任務①】 探究氣體和甘油等分子進出細胞的方式
資料1：科研人員對同種物質在只含磷脂雙分子層的人工膜和生物膜中的透性做了比較，結果如下圖。
人工膜和生物膜對這些物質透性相同，它們是通過簡單的擴散作用進出細胞的。
脂溶性物質與磷脂分子有較強的親和力，容易通過磷脂雙分子層進出細胞。
1.請據圖分析氣體和甘油是如何進出細胞的？
2.（P66旁欄思考）甘油、乙醇等分子為什么能以簡單的擴散作用進出細胞？
物質通過簡單擴散作用進出細胞，也叫簡單擴散。
特點：
①順濃度梯度運輸
②不需要載體蛋白
③不需要消耗能量
1.自由擴散
【探索新知3】
三、被動運輸
1.自由擴散
細胞外
細胞內
與生活聯系3
自由擴散對于人體細胞很重要
當肺泡內O2的濃度大于肺泡細胞內部O2的濃度時，O2便通過自由擴散進入肺泡細胞內部。同樣的，細胞內由于呼吸作用使CO2濃度升高時， CO2便通過擴散作用排出細胞，進入肺泡腔中，隨呼氣排出。
毛細血管壁
紅細胞
肺泡壁
空氣
氧氣 15.8
氧氣 5.6
氧氣 14.5
氣管、支氣管不斷分支，最終形成肺泡
O2在肺泡中與血液的交換
　水分子通過生物膜時的速率明顯高于自由擴散的速率，由此推斷細胞膜上存在特殊的水的跨膜運輸方式。
【探索新知3】
三、被動運輸
【任務②】 探究水分子進出細胞的方式
推測水分子是如何通過細胞膜的？
資料1：科研人員對同種物質在只含磷脂雙分子層的人工膜和生物膜中的透性做了比較，結果如下圖。
資料2：科學家阿格雷在紅細胞膜上發現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體上，并將鑲嵌有AQP1的脂質體和普通脂質體同時放入蒸餾水中，每隔一段時間觀察，結果如圖所示。
由上述實驗結果，你能得出什么推論？
跨膜蛋白AQP1能夠加快水分子進入細胞的速率。
【探索新知3】
三、被動運輸
【任務②】 探究水分子進出細胞的方式
資料3：1988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，后來經過實驗獲得了該蛋白的氨基酸序列結構，證實了水通道蛋白的存在。并由此贏得了2003年的諾貝爾化學獎。
目前，人們已經從細菌、酵母菌、植物、動物的細胞中分離出多種水通道蛋白。
水通道蛋白結構模式圖
【探索新知3】
三、被動運輸
【任務②】 探究水分子進出細胞的方式
水分子盡管能夠以自由擴散進出細胞，但更多的是借助細胞膜上的水通道蛋白以自由擴散方式進出細胞的。
水通道
細胞膜
借助膜上的轉運蛋白進出細胞的物質擴散方式，也叫易化擴散。
特點：
①順濃度梯度運輸
②需要載體蛋白參與
③不需要消耗能量
2.協助擴散
【探索新知3】
三、被動運輸
2.協助擴散
水分子
通道蛋白
【探索新知3】
三、被動運輸
自由擴散和協助擴散
轉運蛋白有哪些類型？
載體蛋白、
通道蛋白
名稱 載體蛋白 通道蛋白
圖示
轉運對象 與自身 的分子或離子 與自身通道的 相適配、 相適宜的分子或離子
特點 每次轉運時都會發生自身 。 轉運分子 與通道蛋白結合
構象的改變
不需要
【探索新知3】
三、被動運輸
【任務③】 根據課本P66-67，完成表格：
轉運蛋白
結合部位相適應
直徑和形狀
大小和電荷
通道關閉
通道關閉
通道開放
通道開放
1.通道蛋白的開放和關閉受到調控
鉀離子通道模式圖
【探索新知3】
三、被動運輸
轉運蛋白--1.通道蛋白
資料4：麥金農利用Ｘ射線晶體成像技術，獲得了世界第一張離子通道的高清晰度照片，它可以讓科學家觀測離子在進入離子通道前的狀態，在通道中的狀態，以及穿過通道后的狀態。這樣，人們就可以“看見”離子是如何通過由不同信號控制開關的通道的。2003年，諾貝爾化學獎被授予給了這位有膽識的內科醫生和生物物理學家。
狀態1
狀態2
狀態3
2.載體蛋白的開啟過程
【探索新知3】
三、被動運輸
轉運蛋白--2.載體蛋白
對點練習
《金版學案》P 71
閱讀下列資料,回答相關問題。
資料1:研究表明,葡萄糖進入哺乳動物肝細胞時,如果使用藥物限制膜蛋白的活動,葡萄糖的運輸速率迅速下降,如果減少能量的供應,則對運輸沒有影響。
資料2:濃度差與O2跨紅細胞膜時運輸速率、葡萄糖跨紅細胞膜時運輸速率的關系分別如下表所示。
O2跨紅細胞膜時的運輸速率
濃度差/(mmol·L-1) 1.5 3 4.5 6 7.5 9
速率（相對值） 8 16 24 32 40 48
葡萄糖跨紅細胞膜時的運輸速率
濃度差/(mmol·L-1) 1.5 3 4.5 6 7.5 9
速率（相對值） 8 16 24 32 32 32
(1)依據資料1,可判斷葡萄糖進入哺乳動物肝細胞的運輸方式是　　 　,依據是 。
(2)依據資料2,分析O2和葡萄糖跨紅細胞膜時的運輸速率分別與濃度差具有怎樣的關系
協助擴散
葡萄糖進入哺乳動物肝細胞受膜蛋白活性影響,而不受能量供應影響。
隨濃度差增大,O2跨紅細胞膜時的運輸速率增大。在一定范圍內,隨濃度差增大,葡萄糖跨紅細胞膜時的運輸速率增大,當濃度差達到一定數值后,葡萄糖的運輸速率保持不變。
運輸速率
濃度差
M
轉運蛋白的數量有限
自由擴散
【探索新知3】
三、被動運輸
【任務④】 構建模型：構建上題中O2、葡萄糖跨紅細胞膜運輸時的數學模型
總結被動運輸的影響因素：
①膜內外 梯度的大小。
②某些物質的運輸速率（協助擴散）還與 的數量有關。
③ 變化會影響物質運輸速率。
物質濃度
轉運蛋白
溫度
運輸速率
濃度差
協助擴散
【探索新知3】
三、被動運輸
概括總結
被動運輸 實例 運輸方向、 是否耗能 轉運 蛋白 影響 因素 坐標圖分析
自由擴散
協助擴散
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
內外濃度差
、溫度等
內外濃度差、轉運蛋白、
溫度等
轉運蛋白的數量有限
【例5】下圖表示物質跨膜運輸的一種方式,下列有關分析正確的是(　　)
對點練習
《金版學案》P 71
A.這種轉運方式可逆濃度梯度進行
B.乙醇分子是以這種方式進入細胞的
C.細胞產生的能量增加會提高該物質的運輸速率
D.轉運蛋白在物質轉運過程中形狀會發生改變
D
被動運輸不需要能量
教材P67 練習與應用
√
D
×
B
×
做判斷題
絕大部分保濕防凍產品中都有油脂類物質（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化為結合水，減少水分的散失，降低結冰點；從而可以防干燥，還能一定程度上防凍。
潤膚霜
與生活聯系3
護護膚吧！
本節思維導圖
細胞的物質輸入和輸出
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 細胞形態不變
外界溶液濃度＜細胞液濃度 質壁分離
外界溶液濃度>細胞液濃度 質壁分離復原
質壁分離超過一定限度不能復原!
協助擴散
特點：順濃度梯度，需要轉運蛋白，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+內流（離子通道蛋白）等
轉運蛋白：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）、 脂質分子（膽固醇、性激素等）
用0.3g/ml的蔗糖溶液處理具有大液泡的植物細胞時，植物細胞發生 現象；之后用清水處理，植物細胞又會發生 現象。發生以上現象的內因是由于 。
第1課時——下節課前提問
動物細胞能發生滲透作用
植物細胞能發生滲透作用
①_________相當于半透性膜
②________________具有濃度差
①________（由細胞膜、液泡膜和兩層之間的細胞質組成）相當于半透膜
②_________________具有濃度差
細胞膜
細胞質與外界溶液
原生質層
細胞液與外界溶液
當外界溶液濃度______細胞質濃度，細胞吸水膨脹；
當外界溶液濃度______細胞質濃度，細胞失水皺縮；
當外界溶液濃度_____ 細胞質濃度，細胞維持正常形態。
小于
大于
等于
質壁分離
質壁分離的復原
原生質層比細胞壁的伸縮性大
第2課時——下節課前提問
被動運輸 實例 運輸方向、 是否耗能 轉運 蛋白 影響 因素 坐標圖分析
自由擴散
協助擴散
濃度差
擴散速率
0 濃度差
運輸速度
A
轉運蛋白的數量有限
氣體分子、水
甘油、脂肪酸
尿素 、固醇
乙醇、苯……
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
內外濃度差
、溫度等
內外濃度差、轉運蛋白、
溫度等
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……

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