1、-1-第4章 细胞的物质输入和输出-2-第1节被动运输一、水进出细胞的原理1.原理细胞吸水和失水的原理是渗透作用,该作用发生须具备两个条件:2.请分析动物细胞是否具备渗透作用的条件。3.通过P63图4-1“水进出哺乳动物红细胞的示意图”说明什么问题?【思考】为什么咸瓜子吃多了容易使人口干?答案:动物细胞可以构成一个渗透装置。其中细胞膜相当于半透膜,若细胞膜内部的细胞质和外侧的外界溶液具有浓度差,则动物细胞具备发生渗透作用的条件。答案:当外界溶液的浓度小于细胞质浓度时,细胞吸水;当外界溶液的浓度大于细胞质浓度时,细胞失水;当外界溶液的浓度等于细胞质浓度时,水分进出细胞处于动态平衡。答案:吃咸瓜子
2、后外界溶液浓度升高,导致口腔上皮细胞失水。预习反馈1.判断正误。(1)植物细胞的细胞液是指细胞内的液体。()(2)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。()(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中,不能发生渗透作用。()(4)水分子通过细胞壁的扩散称为渗透作用。()(5)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。()二、探究植物细胞的吸水和失水1.成熟植物细胞的结构2.质壁分离中的“质”和“壁”分别指植物细胞的哪种结构?3.当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,成熟植物细胞会产生什么现象?答案:质壁分离中的“质”是指原生质层,“壁”指细胞壁。答案:细胞失水,发生质壁分离。预习反馈1.判断正误。(1)植
3、物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。()(2)质壁分离过程中水分子运动只能单向进行。()(3)成熟的植物细胞发生质壁分离过程中,细胞的吸水能力逐渐减小。()(4)质壁分离是指原生质层与细胞壁分离。()2.下图为两个大小相同的萝卜,分别在上面挖一个大小相同的洞,并在洞内各插入一支口径与洞口相同的玻璃管,甲玻璃管内注入3 mL清水,乙玻璃管内注入3 mL一定浓度的盐水,一段时间后,两玻璃管中液面变动情况是()A.甲中升高,乙中降低B.甲中降低,乙中先升高后降低C.甲、乙中均降低D.甲、乙中均升高解析:依据细胞渗透作用原理,甲管下部细胞吸水,使液面下降;乙管下部细胞失水,使液面升高。细胞可以
4、吸收钠离子和氯离子。乙玻璃管下部细胞可发生质壁分离复原,细胞吸水,液面又下降。答案:B三、自由扩散和协助扩散(一)自由扩散和协助扩散1.自由扩散(1)自由扩散又叫简单扩散,是指物质通过简单的扩散作用进出细胞。(2)方向:从高浓度一侧到低浓度一侧。(3)条件:不需要转运蛋白,也不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。(4)举例:氧气、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等进出细胞。2.协助扩散(1)协助扩散又叫易化扩散,是指借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。(2)方向:从高浓度一侧到低浓度一侧。(3)条件:需要转运蛋白的协助,转运蛋白有载体蛋白和通道蛋白两种。(二)人类对通道蛋白的探索历程 预习反馈判断
5、正误。(1)水分子和脂质分子都可以通过自由扩散进入细胞。()(2)自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和细胞内化学反应产生的能量。()(3)在一定浓度范围内,协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比。()(4)同种物质在不同情况下的运输方式可能不同。()(5)通过通道蛋白协助的一定是协助扩散。()(6)水分子进入细胞,主要是通过自由扩散方式进行的。()(7)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。()探究点一探究点二探究点三渗透作用渗透作用情境导引某市一工人在高温环境下工作数小时中暑,没有及时就医,病情加重。后来,该工人被送入医院,经诊治,该工人病情加重的原因是过量饮水导致水中毒。
6、结合教材P62“问题探讨”,思考解决下列问题。探究点一探究点二探究点三1.蔗糖溶液液面上升的原因是什么?答案:水分子可以通过半透膜,而蔗糖分子不能通过,单位体积内清水的水分子含量大于蔗糖溶液的水分子含量,因此单位时间内由烧杯进入漏斗的水分子数大于由漏斗进入烧杯的水分子数,导致漏斗内液面上升。2.为什么当液面上升到一定程度时,液面不再上升?答案:漏斗中的液面高于烧杯中的液面,液面差为H,由于烧杯中与漏斗中的液体具有浓度差,即具有渗透压差,所以水分子有进入漏斗的趋势;但是当漏斗内高出烧杯液面的液体产生的压强与渗透压处于平衡状态时,半透膜两侧水分子的交换率(进出)相同,液面不再升高。探究点一探究点二
7、探究点三3.当液面不再上升时半透膜两侧的浓度相等吗?答案:不相等。当液面不再上升时半透膜两侧仍存在浓度差。4.联系渗透现象分析,为什么短时间内过量喝水会引起水中毒?答案:短时间饮用过量的水,肾脏不能及时将多余的水分排出,使得血液被稀释,血浆的渗透压降低,引起水中毒。探究点一探究点二探究点三归纳提升1.典型渗透装置的分析(1)半透膜内的溶质不能透过半透膜,水分子可以透过半透膜。(2)若S1溶液浓度大于S2,则单位时间内由S2S1的水分子数多于由S1S2的水分子数,外观上表现为S1液面上升。(3)在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差h,则S1的溶液浓度仍大于S2的。因为液面高的一侧形成的压强,
8、会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。探究点一探究点二探究点三2.浓度、渗透压与吸水力的辨析溶液渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目:溶质微粒越多,溶液浓度越高,对水的吸引力越大,溶液渗透压越高。即浓度高渗透压高吸水力大。细胞液中的溶质微粒和外界溶液中的溶质微粒,哪一侧单位体积的溶质微粒数目多,该侧的溶液浓度高,该侧渗透压就高,吸水力就大。探究点一探究点二探究点三典例剖析右图所示为渗透作用实验装置,实验开始时长颈漏斗内外液面平齐,记作零界面。实验开始后,长颈漏斗内部液面的变化趋势为(注:坐标原点处表示零界面,膀胱膜不变形)()探究点一探究点
9、二探究点三解析:根据图示,烧杯中的液体为蒸馏水,长颈漏斗中的液体为蔗糖溶液。故在单位时间内,由烧杯中进入漏斗中的水分子数比由漏斗中进入烧杯中的水分子数要多,故开始时液面快速升高;随着液面升高,漏斗内产生的压强会阻止水分子向漏斗内扩散;当单位时间内进出漏斗的水分子数相等时,液面不再升高。答案:B探究点一探究点二探究点三活学活练1.植物体内有三个相邻的细胞a、b、c,已知它们的细胞液浓度大小关系是abc,那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是()解析:a的细胞液浓度最大,所以b和c都失水,a吸水;bc,所以b又从c吸水,C项正确。答案:C探究点一探究点二探究点三2.下图表示渗透作用装置,一段时
10、间后液面上升的高度为h,其中半透膜为膀胱膜,装置中溶液A、a起始浓度分别用MA、Ma表示;如果A、a均为蔗糖溶液,且开始时MaMA,则达到平衡后MA与Ma的关系是()A.MAMaB.MAMA,水分子从水槽中进入漏斗,达到平衡时,因液面高的一侧溶液的压强大,会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散,故达到平衡后MA细胞液浓度细胞失水,原生质层收缩发生质壁分离。(3)外界溶液浓度b,细胞渗透吸水B.a=b,渗透系统保持动态平衡C.ab,细胞渗透失水D.上述三种情况都有可能解析:该细胞可能正处于质壁分离过程中,也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中,也可能正处在发生质壁分离复原的过程中,D项正确。要透
11、过“现象”看本质,避免先入为主直接认定发生了质壁分离。答案:D4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)探究点一探究点二探究点三2.在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察和两次处理。下列有关叙述正确的是()A.第一次观察为低倍镜观察,后两次为高倍镜观察B.第一次处理滴加的液体为清水,第二次滴加的液体是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液C.若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮,则不会发生质壁分离D.紫色洋葱鳞片叶外表皮中不属于
12、原生质层的有细胞壁、细胞核和细胞液4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)探究点一探究点二探究点三解析:“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,三次观察均为低倍镜观察,A项错误;第一次处理滴加的液体是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液,观察质壁分离现象,第二次滴加的液体为清水,观察质壁分离复原现象,B项错误;若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮,也会发生质壁分离,但现象不明显,C项错误;紫色洋葱鳞片叶外表皮中不属于原生质层的有细胞壁、细胞核和细胞液,D项正确。答案:D4
13、.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)探究点一探究点二探究点三自由扩散和协助扩散自由扩散和协助扩散情境导引有些小分子物质,很容易自由地通过细胞膜的磷脂双分子层,如氧和二氧化碳。当肺泡内氧的浓度大于肺泡细胞内部氧的浓度时,氧便通过扩散作用进入肺泡细胞内部。离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等,却不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质,能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输,它们跨膜运输的机制有什么不同?请结合教材P66图4-4“自由扩散和协助扩散示意图”,讨论解
14、决下列问题。4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)探究点一探究点二探究点三1.为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输?2.协助扩散需要转运蛋白的协助,转运蛋白有什么特点?答案:因为自由扩散和协助扩散不需要消耗细胞内化学反应释放的能量,仅由浓度高低决定转运的方向和速度。答案:转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。载体蛋白只能转运与自身结合部位相适应的分子或离子,转运时自身构象会发生改变;通道蛋白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,且不与
15、其结合。4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)探究点一探究点二探究点三归纳提升1.比较自由扩散和协助扩散4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)探究点一探究点二探究点三2.比较通道蛋白和载体蛋白 4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41
16、张PPT)探究点一探究点二探究点三典例剖析图中甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种跨膜方式,其中通道介导的扩散速度比载体介导的快1 000倍。下列叙述正确的是()A.载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的B.载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性C.甲、乙两种方式中只有甲属于被动运输D.被动运输是细胞最重要的吸收和排出物质的方式4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)探究点一探究点二探究点三解析:载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的,A项错误;由图示可知,甲、乙两
17、种方式都是将溶质分子从高浓度一侧运输到低浓度一侧,需要转运蛋白的协助,属于被动运输中的协助扩散,C项错误;被动运输无法保证细胞主动选择吸收所需物质,只能靠浓度梯度进行,因此被动运输不是细胞最重要的吸收和排出物质的方式,D项错误。答案:B4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)探究点一探究点二探究点三活学活练1.细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中,以自由扩散方式通过细胞膜的是()A.Na+B.二氧化碳C.RNAD.胰岛素解析:一般情况下,脂溶性小分子
18、以及气体(O2、CO2)以自由扩散的方式进出细胞。答案:B4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)探究点一探究点二探究点三2.甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散进入细胞,如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜,并维持其他条件不变,则()A.甲物质的运输被促进 B.乙物质的运输被促进C.甲物质的运输被抑制 D.乙物质的运输被抑制解析:是否需要转运蛋白是自由扩散与协助扩散的区别。由于人工合成的无蛋白磷脂双分子膜没有转运蛋白,协助扩散将受到抑制。答案:D4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)4.1 被动运输 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共41张PPT)
