第4章細胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié)被動運輸【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．通過對滲透作用和動植物細胞的吸水和失水的學(xué)習(xí)，闡明滲透作用發(fā)生的條件，提升模型與建模的科學(xué)思維能力。2.通過實驗觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原，提高實驗設(shè)計和實驗結(jié)果分析的能力。3.舉例說明自由擴散和協(xié)助擴散及其特點，提升歸納和概括的科學(xué)思維能力。課時安排：4課時【課前預(yù)習(xí)】一、滲透作用(1)概念：是指________分子(或其他溶劑分子)通過________的擴散。(2)滲透作用發(fā)生的條件①具有。②半透膜兩側(cè)具有。(3)滲透作用的方向水分子從水的相對含量________的一側(cè)向相對含量________的一側(cè)滲透。二、細胞的吸水和失水1．動物細胞的吸水和失水（1）現(xiàn)象：①當(dāng)外界細胞的濃度細胞質(zhì)的濃度，細胞吸水膨脹。②當(dāng)外界細胞的濃度細胞質(zhì)的濃度，細胞形態(tài)不變。③當(dāng)外界細胞的濃度細胞質(zhì)的濃度，細胞失水皺縮。（2）原理①動物細胞的相當(dāng)于一層半透膜；當(dāng)外界溶液與細胞質(zhì)存在時，細胞會發(fā)生吸水或失水。（3）結(jié)論：水是通過作用進出動物細胞的。2．植物細胞的吸水和失水(1)成熟植物細胞的結(jié)構(gòu)(2)原生質(zhì)層：細胞膜、________膜以及兩層膜之間的________，稱為________。原生質(zhì)層具有選擇透過性，相當(dāng)于一層________。(3)濃度差：細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要是指液泡內(nèi)部的________，當(dāng)它和外界溶液有濃度差時，細胞發(fā)生吸水或失水。3.探究植物細胞的吸水和失水（1）實驗原理①成熟的植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于___________。②原生質(zhì)層的內(nèi)側(cè)___________與外界溶液可形成濃度差。（2）實驗材料：紫色洋蔥鱗片葉。（3）實驗試劑：質(zhì)量濃度為___________的蔗糖溶液，清水。（4）實驗流程制作裝片：制作洋蔥鱗片葉外表皮的臨時裝片↓低倍鏡觀察：有一個_____的中央大液泡，原生質(zhì)層緊貼_______↓滴加0.3g/ml蔗糖溶液：在蓋玻片的一側(cè)滴加蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸引↓低倍鏡觀察：中央液泡逐漸______，顏色變_______，原生質(zhì)層與細胞壁逐漸_______↓滴加清水：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：中央液泡逐漸______，顏色變_______，原生質(zhì)層與細胞壁逐漸_______（5）實驗結(jié)論①當(dāng)細胞液濃度___________外界溶液濃度時，細胞失水，原生質(zhì)層和細胞壁分離，發(fā)生___________。②發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞，當(dāng)細胞液濃度___________外界溶液濃度時，細胞吸水，發(fā)生___________。結(jié)論：植物細胞也是通過________作用吸水和失水的。三．被動運輸1．概念：物質(zhì)以__________方式進出細胞，__________消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種物質(zhì)跨膜運輸方式稱為被動運輸。2．類型：(1)自由擴散①概念：物質(zhì)通過簡單的作用進出細胞的方式，也叫擴散。②特點：濃度梯度擴散；能量；轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助。③實例：、、、、等通過自由擴散進出細胞。(2)協(xié)助擴散①概念：借助膜上的進出細胞的物質(zhì)擴散方式，也叫擴散。②特點：濃度梯度擴散；能量；轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助，物質(zhì)運輸速率與轉(zhuǎn)運蛋白的有關(guān)。③實例：血液中進入紅細胞；多數(shù)進出細胞。④轉(zhuǎn)運蛋白分為和兩類。蛋白每次轉(zhuǎn)運時都會發(fā)生自身構(gòu)象的改變。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。注意：同一種物質(zhì)進出不同細胞的方式（是否）相同。如少數(shù)水分子以方式進出細胞，更多的水分子借助細胞膜上的以方式進出細胞。3．影響因素(1)被動運輸?shù)乃俾手苯邮苣?nèi)外物質(zhì)___________大小的影響。(2)協(xié)助擴散的速率還與___________的數(shù)量有關(guān)。【課堂建構(gòu)】一、半透膜與選擇透過性膜1.半透膜（1）定義：某些物質(zhì)可以通過另一些物質(zhì)不能通過的多孔性薄膜。（2）特點：①一般無活性②物質(zhì)能否通過半透膜取決于分子直徑的大小。（3）種類：:玻璃紙，豬腸衣，離體的膀胱膜，魚鰾2.選擇透過性膜：是指有活性的生物膜。二者關(guān)系:選擇透過性膜必然是半透膜，半透膜不一定具有選擇透過性二、滲透作用的原理和應(yīng)用分析1.滲透作用中溶劑分子的移動（1）若半透膜兩側(cè)是同種溶液，溶劑分子的運動可以根據(jù)溶液的質(zhì)量濃度或物質(zhì)的量濃度的差值判定。溶劑分子由低濃度溶液一側(cè)向高濃度溶液一側(cè)擴散。（2）若半透膜兩側(cè)是不同種溶液，溶劑分子的運動只能根據(jù)溶液的物質(zhì)的量濃度的差值判定。如半透膜兩側(cè)是質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，則葡萄糖溶液一側(cè)單位體積中葡萄糖分子數(shù)多（水分子數(shù)少），水分子由蔗糖溶液一側(cè)通過半透膜向葡萄糖溶液一側(cè)擴散。2.滲透平衡狀態(tài)分析（1）滲透平衡只意味著半透膜兩側(cè)水分子移動達到動態(tài)平衡狀態(tài)，此時水分子仍可以通過半透膜進行雙向擴散一不可看作沒有水分子移動。（2）從宏觀觀察，水分由低濃度溶液流向高濃度溶液，直到達到動態(tài)平衡，達到動態(tài)平衡后不可看作半透膜兩側(cè)溶液濃度相等一如果半透膜兩側(cè)存在液面高度差，則半透膜兩側(cè)的溶液就存在著濃度差。三、探究植物細胞的吸水和失水1.實驗成功的關(guān)鍵之一是實驗材料的選擇。要選取的植物組織進行實驗，便于觀察實驗現(xiàn)象。2.關(guān)于質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗的3個注意點①將發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細胞置于低濃度的溶液或蒸餾水中，植物細胞會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，但如果所用溶液為葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，發(fā)生質(zhì)壁分離后因細胞主動或被動吸收溶質(zhì)而使細胞液濃度增大，植物細胞會吸水引起質(zhì)壁分離后的自動復(fù)原。②質(zhì)壁分離過程中，外界溶液濃度大于細胞液濃度，質(zhì)壁分離程度越大，植物細胞吸水能力越強；質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，外界溶液濃度小于細胞液濃度。③質(zhì)壁分離與復(fù)原過程中水分子的移動是雙向的，總結(jié)果是單向的。4、質(zhì)壁分離的應(yīng)用(1)判斷成熟植物細胞是活細胞還是死細胞(2)測定細胞液濃度范圍eq\x(待測成熟植物細胞)＋eq\x(一系列濃度梯度的蔗糖溶液)eq\o(→,\s\up7(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)壁分離的蔗糖溶液濃度之間(3)比較不同成熟植物細胞的細胞液濃度eq\x(不同成熟植物細胞)＋eq\x(同一濃度的蔗糖溶液)eq\o(→,\s\up7(鏡檢))發(fā)生質(zhì)壁分離所需時間越短，細胞液濃度越小，反之細胞液濃度越大(4)鑒別不同種類的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)成熟植物細胞成熟植物細＋eq\x(不同種類溶液)eq\o(→,\s\up7(鏡檢))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(只發(fā)生質(zhì)壁分離→蔗糖溶液,質(zhì)壁分離后自動復(fù)原→KNO3,溶液))成熟植物細胞四、自由擴散與協(xié)助擴散的比較物質(zhì)出入細胞膜的方式自由擴散協(xié)助擴散運輸方向是否消耗能量（ATP）是否需要轉(zhuǎn)運蛋白舉例物理模型數(shù)學(xué)模型曲線圖（一定濃度范圍內(nèi)）物質(zhì)運輸速率限制因素五.載體蛋白和通道蛋白的比較載體蛋白通道蛋白轉(zhuǎn)運特點轉(zhuǎn)運時自身構(gòu)象是否改變是否與轉(zhuǎn)運的分子結(jié)合是否有特異性實例葡萄糖進入紅細胞水通道、神經(jīng)細胞K+、Na+通道圖示【課堂檢測】1.玻璃紙是一種選擇透過性膜，水分子可以透過，而蔗糖分子不能透過。()2.滲透作用中膜兩側(cè)溶液的濃度指的是質(zhì)量濃度。()3.發(fā)生滲透作用的兩個條件是存在半透膜、膜兩側(cè)存在濃度差()4.達到滲透平衡時，半透膜兩側(cè)的水分子進行的是雙向運動()5.在滲透作用中，當(dāng)半透膜兩側(cè)溶液濃度相等時，水分子不再通過半透膜。（）6.當(dāng)外界溶液濃度低時，哺乳動物成熟紅細胞一定會吸水漲破。()7.紅細胞吸水與失水的多少取決于紅細胞內(nèi)外濃度的差值。()8.將人體血液置與9%的食鹽溶液中制成裝片后,用顯微鏡觀察,可以發(fā)現(xiàn)血細胞呈正常狀態(tài)。（）9.植物細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是細胞質(zhì)基質(zhì)中的細胞液。()10.植物細胞的原生質(zhì)層包括細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核。()11.外界溶液濃度大于細胞液濃度時，洋蔥表皮細胞質(zhì)壁分離，細胞液顏色變淺()12.當(dāng)質(zhì)壁分離復(fù)原后，細胞液的濃度等于外界溶液濃度()13.質(zhì)壁分離過程中，洋蔥鱗片葉外表皮細胞的紫色區(qū)域逐漸變小()14.同種物質(zhì)在不同情況下的運輸方式可能不同()15.載體蛋白和通道蛋白在轉(zhuǎn)運分子和離子時，其作用機理是一樣的()16.溫度變化會影響分子通過細胞膜的速率()17.水分子更多的是借助細胞膜上的水通道蛋