4.1被动运输课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

人教版（2019）必修1 第四章 细胞的物质输入和输出 第一节 被动运输 学习目标 02 01 阐明渗透作用的条件及原理。（生命观念） 进行关于植物细胞吸水和失水的实验操作，分析植物细胞的吸水和失水。（科学思维） 03 构建模型，深入理解自由扩散和协助扩散 的机理，识记相关实例。（科学思维） 目录 水进出细胞的原理 01 新课导入 问题探讨 半透膜 蔗糖分子 水分子 新课导入 问题探讨 漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 烧杯中的水分子进入漏斗中导致漏斗液面升高。事实上半透膜两侧的水分子都能够通过扩散作用自由进出，但由于蔗糖溶液中水的相对含量（单位体积中的水分子数）比烧杯中的水的相对含量低，因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快些，导致漏斗中水量增加，液面上升。如果漏斗管足够长，当管内的液面上升到一定高度之后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。 新课导入 问题探讨 如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 不会，因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。 如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？ 漏斗管中的液面将保持不变。 水进出细胞的原理 渗透作用 渗透作用概念： 渗透作用发生条件： ①具有半透膜 ②半透膜两侧溶液存在浓度差 溶液浓度高 溶液浓度低 水分子多 水分子少 渗透作用中水的运输方向： 半透膜 水（溶剂） 蔗糖（溶质） 水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散 扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。 水往高处流 渗透压高 渗透压低 水进出细胞的原理 半透膜 选择透过性膜 概念 特点 材料 指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜 指水分子能自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的生物膜 透过的依据是分子或离子的大小，不具有选择性 膜上的蛋白质决定了一些分子可以通过，另一些分子不能通过，具有选择透过性 玻璃纸、动物膀胱、鱼鳔、花生种皮等 细胞膜、液泡膜和由其构成的原生质层等 蔗糖分子 半透膜 水分子 水进出细胞的原理 渗透作用的易错提醒 两溶液间的水分子进行双向运动，我们只是观测出由水分子双向运动的差所导致的液面改变。 液面高度不发生变化，水分子仍能进出半透膜，且水分子双向运动速率相等，即动态平衡。 当存在液面高度差时，即使达到渗透平衡，半透膜两侧的溶液浓度也一定不相等。液面高的一侧溶液浓度大于液面低的一侧。 水进出细胞的原理 渗透作用的拓展 半透膜两侧的浓度差是指溶质颗粒的物质的量浓度，不是质量浓度。 假设葡萄糖和蔗糖分子不能通过半透膜，且均为质量浓度，则一段时间后，液面高度会如何变化? 10% 蔗糖 10% 葡萄糖 10% 蔗糖 10% 葡萄糖 一段时间后 n＝m/M c＝n/V 水进出细胞的原理 那么一个哺乳动物红细胞能否构成一个渗透系统？ 清水 10%NaCl溶液 0.9%NaCl溶液 ①外界溶液溶质的浓度 < 细胞质浓度，细胞吸水膨胀 现象 ②外界溶液溶质的浓度 > 细胞质浓度，细胞失水皱缩 ③外界溶液溶质的浓度 = 细胞质浓度，细胞形态不变 水进出细胞的原理 水进出哺乳动物红细胞的原理 外界溶液 细胞质基质 蔗糖溶液 细胞膜 半透膜 相当于 相当于 浓度差 动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统 ② 细胞内溶液与外界溶液存在浓度差 ① 细胞膜相当于一层半透膜 水进出细胞的原理 红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？ 红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？ 当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 思考·讨论 水进出哺乳动物红细胞的原理 红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。 是 不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。 水进出细胞的原理 红细胞吸水或失水取决于什么条件？？ 想一想临床上输液为什么要用生理盐水。 思考·讨论 水进出哺乳动物红细胞的原理 取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。 因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。 水进出细胞的原理 清水泡过的青菜 盐腌制过的黄瓜 生活中我们会观察到： 盐腌制过的黄瓜皱皱巴巴，还会出很多水； 而用清水泡过的青菜却很硬挺。这是为什么呢？ 思考 这些现象都与植物细胞的吸水或者失水有关，水是如何进出植物细胞的呢？ 水进出细胞的原理 水进出植物细胞的原理 细胞壁是 的，即 的物质可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是支持和保护细胞。 细胞壁的 较小！ 成熟的植物细胞由于中央大液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是 。 ▲成熟植物细胞模式简图 细胞壁 细胞液 细胞膜 细胞质 液泡膜 全透性 水分子和水溶性 伸缩性 液泡里面的细胞液 原生质层 水进出植物细胞：主要是指水经过原生质层进出液泡。 水进出细胞的原理 水进出植物细胞的原理 细胞质 液泡膜 细胞膜 细胞壁 全透性 选择透过性 选择透过性 原生质层 渗透系统 原生质层 细胞内的 液体环境 —细胞液 外界溶液 半透膜 存在浓度差 构成 水分进出植物细胞 通过渗透作用。 原生质层 一层半透膜。 水进出细胞的原理 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 提出问题 作出假设 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？ 原生质层是否相当于一层半透膜？ 是 相当于 实验设计思路 ①将细胞浸润在 中，观察中央液泡的大小和原生质层的位置。 ②将细胞浸润在 中，观察其形态变化。 ③将细胞浸润在 中，观察其形态变化。 清水 蔗糖溶液 清水 水进出细胞的原理 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 实验步骤 盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片 1 2 3 4 滴清水 撕取洋葱鳞片叶外表皮 低倍镜观察 低倍镜观察： ①具有一个紫色的 ， ②原生质层紧贴着 。 中央大液泡 细胞壁 水进出细胞的原理 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 实验步骤 5 6 低倍镜观察 在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次 观察细胞大小变化、紫色区域大小及颜色变化，记录到表格中。 水进出细胞的原理 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 实验步骤 7 8 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次 低倍镜观察 观察细胞大小变化、紫色区域大小及颜色变化，记录到表格中。 水进出细胞的原理 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 记录结果 中央液泡 原生质层的位置 细胞大小 蔗糖溶液 清水 逐渐变小，颜色变深 逐渐变大，颜色变浅 逐渐恢复原来位置 基本不变 逐渐脱离细胞壁 基本不变 水进出细胞的原理 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 结果分析 实验结论 质壁分离的原因 外因 原生质层具有选择透过性 细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性 外界溶液浓度大于细胞液浓度 内因 成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜， 成熟的植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 水进出细胞的原理 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 被动运输 自由扩散和协助扩散 物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应释放的能量的物质跨膜运输方式。 自由扩散 协助扩散 自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。 自由扩散和协助扩散 细胞外 细胞内 ①顺浓度梯度运输 ②不需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 特点 实例： 气体、水、尿素、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。 自由扩散的影响因素 自由扩散和协助扩散 浓度差 扩散速度 能量 扩散速度 转运蛋白 扩散速度 浓度差 温度 协助扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散，叫做协助扩散（易化扩散）。 自由扩散和协助扩散 载体蛋白 通道蛋白 ①顺浓度梯度运输 ②需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 特点 实例： 红细胞吸收葡萄糖、水通道蛋白等。 协助扩散的影响因素 自由扩散和协助扩散 浓度差 扩散速度 能量 扩散速度 温度（转运蛋白的活性） 膜内外两侧物质浓度差 转运蛋白的数量 载体蛋白与通道蛋白比较 自由扩散和协助扩散 载体蛋白 通道蛋白 转运特点 自身构象 是否与转运的分子结合 是否有特异性 实例 图示 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 结合 不结合 具有 具有 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 水分子通过水通道蛋白进出细胞 通道蛋白的开放和关闭受到调控 自由扩散和协助扩散 通道关闭 通道关闭 通道开放 通道开放 钾离子通道模式图 课堂小结 被动运输 渗透作用 自由扩散 植物细胞的吸水和失水 特点 影响因素 条件 动物细胞的吸水和失水 协助扩散 特点 影响因素 原生质层 质壁分离与复原 1.植物根毛细胞能从土壤中渗透吸水，主要原因是（ ） A.根毛细胞是活细胞 B.细胞液浓度大于土壤溶液浓度 C.细胞液浓度等于土壤溶液浓度 D.根毛细胞有液泡 √ 课堂训练 解析：A、植物细胞的原生质层相当于选择透过性膜，根毛细胞发生渗透吸水的主要原因是细胞液的浓度大于土壤溶液的浓度；根毛细胞是活细胞，其具有选择透过性膜，但不是渗透吸水的主要原因，A错误；B、渗透发生的条件是具有半透膜，膜内外存在浓度差；根毛细胞的原生质层相当于半透膜，当细胞液浓度大于土壤溶液浓度，发生渗透吸水作用；当细胞液浓度小于土壤溶液浓度时，发生渗透失水，故细胞液浓度大于土壤溶液浓度是植物根毛细胞从土壤渗透吸水的主要原因，B正确；C、细胞液浓度等于土壤溶液浓度不会发生渗透作用，细胞既不失水也不吸水，C错误；D、根毛细胞有中央大液泡是发生质壁分离的必备条件，与渗透作用发生无关；如动物细胞没有液泡，但是当细胞外的浓度大于细胞内液时，动物细胞发生渗透失水而皱缩，当细胞外的浓度小于细胞内液浓度时，动物细胞发生渗透吸水膨胀甚至破裂，D错误。 2.下列有关细胞渗透吸水和失水的描述，正确的是（ ） A.当外界溶液的浓度比细胞液的浓度低时，洋葱鳞片叶的表皮细胞会吸水涨破 B.植物细胞发生渗透作用的必要条件是具有浓度差、原生质层和细胞壁 C.水分子通过植物细胞壁和细胞膜的扩散过程都可称为渗透作用 D.植物细胞与动物细胞的吸水或失水与外界溶液的浓度有关 √ 课堂训练 解析：当外界溶液的浓度比细胞液的浓度低时，洋葱鳞片叶的表皮细胞会吸水，但因有细胞壁的支持和保护作用，所以不会涨破，A错误；植物细胞发生渗透作用的必要条件是具有浓度差和原生质层，B错误；植物细胞壁具有全透性，不可看作半透膜，水分子通过植物细胞壁不能称为渗透作用，C错误；当细胞外溶液浓度大于植物细胞液浓度（或动物细胞细胞质浓度）时，细胞失水，当细胞外溶液浓度小于植物细胞液浓度（或动物细胞细胞质浓度）时，细胞吸水，D正确。 3.下列有关高等植物原生质层的叙述，错误的（ ） A.包括细胞膜、液泡膜及其间的细胞质，不包括细胞核 B.植物细胞经纤维素酶处理后得到的即为原生质层 C.水分子经过原生质层进入液泡时需穿过4层磷脂分子 D.原生质层的伸缩性远大于细胞壁的伸缩性 √ 课堂训练 解析：细胞核位于细胞膜和液泡膜之间位于原生质层中，A项正确；植物细胞经纤维素酶处理后得到的是原生质体，包括原生质层和细胞液，B项错误；水分子经过原生质层进入液泡时需穿过细胞膜和液泡膜，需穿过4层磷脂分子，C项正确；细胞壁的伸缩性较小，原生质层的伸缩性远大于细胞壁的伸缩性，D项正确。 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$