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

该高中生物学课件聚焦被动运输，从初中制作装片滴加液体的疑问切入，通过渗透作用实验、动植物细胞吸水失水实例，构建“现象-原理-方式”的知识脉络，帮助学生理解水进出细胞的原理及自由扩散、协助扩散的本质。 其亮点在于以实验探究为主线，通过渗透作用三组对比实验、质壁分离动态观察及阿格雷发现水通道蛋白的科学史，培养学生科学思维与探究实践能力。结合思维拓展题（如不同溶液对质壁分离的影响）深化生命观念，既助学生构建结构与功能观，也为教师提供丰富教学素材，提升课堂效率。

第4章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 初中做实验时，制作植物细胞装片时滴加清水，而制作动物细胞装片则需滴加生理盐水，这是为什么？ 一、水进出细胞的原理 演示实验：渗透作用实验 组别 烧杯中的液体 长颈漏斗中的液体 长颈漏斗底部膜 实验现象 实验分析 A 清水 30%的蔗糖溶液 半透膜 单位时间内进入漏斗中的水分子数量比出来的水分子数量多 B 30%的蔗糖溶液 30%的蔗糖溶液 半透膜 水分子进出处于动态平衡 C 清水 30%的蔗糖溶液 纱布 蔗糖和水分子都能自由通过纱布。纱布两侧溶液的浓度相等，水分子进出处于动态平衡。 组别 烧杯中的液体 长颈漏斗中的液体 长颈漏斗底部膜 实验现象 实验分析 A 清水 30%的蔗糖溶液 半透膜 漏斗内液面上升 单位时间内进入漏斗中的水分子数量比出来的水分子数量多 B 30%的蔗糖溶液 30%的蔗糖溶液 半透膜 漏斗内液面不变 水分子进出处于动态平衡 C 清水 30%的蔗糖溶液 纱布 漏斗内液面不变 水分子进出处于动态平衡。 渗透作用发生的条件是什么？ 什么是渗透作用？ 一、水进出细胞的原理 A组单位时间内进入漏斗中的水分子数量比出来的水分子数量多。 半透膜 水分子 渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散的过程。 6 （一）动物细胞的吸水和失水 二、水分子的运输实例 蔗糖溶液 半透膜 清水 细胞质 细胞膜 外界溶液 1.细胞的什么结构相当于半透膜？ 2.细胞吸水的原因是什么？ 3.什么因素决定细胞的吸水量？ 细胞膜 细胞质浓度大于外界溶液 两侧的浓度差 观看实验，描述发生的现象。 洋葱鳞片叶外表皮细胞 二、水分子的运输实例 （二）成熟植物细胞的吸水和失水 强调：原生质层（不是细胞质）与细胞壁分开。学生可能会描述到液泡体积变小、细胞大小不变。 8 思 考： 1.该实验过程共观察了3次，制作临时装片后观察，滴加蔗糖溶液后观察，再次滴加清水后观察。每一次是什么样的实验现象呢？ 第一次观察 滴加蔗糖溶液后观察 再次滴加清水溶液后观察 10 （清水） （0.3g/mL蔗糖） 二、水分子的运输实例 （二）成熟植物细胞的吸水和失水 1.成熟植物细胞的什么结构相当于半透膜？ 2.成熟植物细胞失水的原因是什么？ 细胞膜 液泡膜 强调：原生质层（不是细胞质）与细胞壁分开。学生可能会描述到液泡体积变小、细胞大小不变。 11 （二）成熟植物细胞的吸水和失水 细胞液 外界溶液 原生质层（细胞膜+细胞质+液泡膜） 细胞壁 质壁分离 二、水分子的运输实例 回顾视频内容。说明植物细胞渗透吸水。 12 （二）成熟植物细胞的吸水和失水 质壁分离 二、水分子的运输实例 2.质壁分离产生的原因： 内因： （1）原生质层相当于一层半透膜 （2）原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性 外因： 外界溶液浓度>细胞液浓度 回顾视频内容。说明植物细胞渗透吸水。 13 请同学们分析盐碱地不利于植物生长的原因。为什么有些植物耐盐碱？ 盐碱地 耐盐碱植物-刺槐 现在，结合本节课的内容，请同学们解释以下现象： 1盐碱地是指土壤里面所含的盐分浓度高，影响到作物的正常生长，严重的盐碱土壤地区植物几乎不能生存。为什么？（盐碱土壤是一个高渗环境，它能阻止植物根系吸收水分，从而使植物因失水而死亡；同时盐碱土壤pH值较高，破坏细胞的结构，造成细胞内溶物外渗而使植物死亡；细胞质中金属离子(主要是Na+)的积累，会破坏细胞内离子平衡并抑制细胞内生理生化代谢过程，使植物光合作用能力下降，最终导致植物死亡。）  刺槐、旱柳、银杏、沙枣等是常见的耐盐碱植物。请利用本节课的内容分析，这些植物可能通过什么方式生存在盐碱地呢？（刚才提到，盐碱地对植物的危害，根本原因是高浓度的盐离子环境，所以耐盐碱植物主要是减少对外界盐离子的吸收或者能够不断排出盐离子，以维持细胞正常的吸水。比如一些植物（泌盐植物）通过叶子表面的特殊结构将多余的盐排出体外，防止盐分过多造成危害；还有一些植物可以将盐吸收到细胞中特殊的结构中，浓度大，渗透力强，就可以从土壤中吸水；另外一些植物具有拒绝吸收盐分的特殊本领。）2 临床上为什么使用0.9%NaCL即生理盐水输液？生理盐水与血浆浓度相近，血细胞不会因过度吸水或者失水而出现细胞形态和功能异常，保证了细胞正常代谢。 14 思维拓展 1.如果用60%的蔗糖溶液洋葱外表皮细胞能发生质壁分离吗？ 思维拓展 1.如果用60%的蔗糖溶液洋葱外表皮细胞能发生质壁分离吗？ 会 思维拓展 1.如果用60%的蔗糖溶液洋葱外表皮细胞能发生质壁分离吗？ 2.再将其放入清水能质壁分离复原吗？ 思维拓展 1.如果用60%的蔗糖溶液洋葱外表皮细胞能发生质壁分离吗？ 2.再将其放入清水能质壁分离复原吗？ 不能 思维拓展 1.如果用60%的蔗糖溶液洋葱外表皮细胞能发生质壁分离吗？ 2.再将其放入清水能质壁分离复原吗？ 3.只能通过蔗糖溶液使细胞质壁分离吗？ 思维拓展 1.如果用60%的蔗糖溶液洋葱外表皮细胞能发生质壁分离吗？ 2.再将其放入清水能质壁分离复原吗？ 3.只能通过蔗糖溶液使细胞质壁分离吗？ 不是 思维拓展 4.若将洋葱外表皮细胞放入较高浓度的KNO3溶液中，有会发生什么现象？ 原生质体 ：植物细胞脱去细胞壁后称为原生质体 思维拓展 4.若将洋葱外表皮细胞放入较高浓度的KNO3溶液中，会发生什么现象？ 1.渗透现象 扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。 渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。 图1 扩 散 图2 渗 透 半透膜 前情回顾： 方向：低浓度→高浓度 在这里，我们先明确两个概念： 扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象，叫扩散。如图1所示，物质从浓度高的A区向浓度低的B区扩散，最终达到平衡。生活中有很多扩散的例子，比如从厨房飘出的饭菜香 渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散，称为渗透作用。如图2所示。 从扩散和渗透作用的示意图中，可以看出两种方式有什么异同吗？渗透作用特指水分子或其它溶剂分子的扩散，而且是通过半透膜的扩散 24 反馈练习：有一只U形试管，底部有一半透膜将两侧溶液隔开。U形管左侧装有质量浓度10％的葡萄糖溶液，右侧装有10％的蔗糖溶液。请分析： 半透膜只允许水分子通过，不允许葡萄糖与蔗糖通过，液面如何变化？ 10%葡萄糖 10%蔗糖 半透膜 左侧液面上升 变式练习：有一只U形试管，底部有一半透膜将两侧溶液隔开。U形管左侧装有质量浓度10％的葡萄糖溶液右侧装有10％的蔗糖溶液。请分析： 半透膜只允许水分子通过，不允许葡萄糖与，蔗糖通过，液面如何变化？ 左侧液面先上升，后下降 类比：动、植物细胞相当于渗透装置 渗透装置 动物细胞 植物细胞 外侧 内侧 细胞膜 高浓度 低浓度 （一）自由扩散： 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 类比 小球下滑 三、水分子的运输方式 讨论交流 人工膜的通透性（cm.S-1） 生物膜的通透性（cm.S-1） 科学家比较生物膜和人工膜（双层磷脂）对多种物质的通透性，结果如右图。 1.生物膜与人工膜在化学成分上有什么差异？ 2.甘油，CO2和O2的跨膜运输方式是什么？ 3. 你还能得出哪些结论？ 生物膜具有蛋白质和糖类 自由扩散：水，气体，脂溶性物质 细胞膜上的蛋白质可能会促进水分子的运输 1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出一种新的膜蛋白，后来经过实验获得了该蛋白的氨基酸序列结构，证实了水通道蛋白的存在。目前，人们已经从细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。 水通道蛋白结构模式图 资料2:1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出一种新的膜蛋白，后来经过实验获得了该蛋白的氨基酸序列结构，证实了水通道蛋白的存在。目前，人们已经从细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。关于人类对通道蛋白的探索历程，在必修1 被动运输一节的生物科学史话 板块有详细的描述，建议同学们课下阅读。 29 水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是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。 水分子 水通道蛋白 通过上面的资料，相信同学们认识到，水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是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。 30 阿格雷发现水通道蛋白的实验思路 在与同事一起提纯Rh蛋白质时，他发现了一种“污染物”——存在于红细胞上的另一种蛋白质，这是一个28 kD的疏水性跨膜蛋白，被称为形成通道的整合膜蛋白28（CHIP28）。 这种“神秘”的膜蛋白在吸水能力很强的肾脏和红细胞中含量特别高。经过N-端肽链测序和整个DNA序列测定，阿格雷获得了蛋白氨基酸序列结构，此时的他敏锐地意识到，这很可能就是大家一直在寻找的“水通道”。 实验证明：实验是用爪蟾属卵母细胞进行的。在卵母细胞中表达出这种蛋白，然后将细胞放入低渗介质中，观察细胞形态。 阅读教材66页，请为两种不同转运蛋白设计名片。 蛋白名称： 服务对象： 服务特点： 蛋白名称： 服务对象： 服务特点： 载体蛋白 与自身结合部位相适应的分子或离子 结合物质，构象改变 通道蛋白 与自身通道直径相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子 无需结合，直接通过 （二）协助扩散： 类比 进出细胞的物质借助转运蛋白的扩散。 水 三、水分子的运输方式 载体蛋白 葡萄糖 通道蛋白 结合物质，构象改变 不用结合，直接通过 载体蛋白 通道蛋白 葡萄糖进入红细胞 协助扩散 自由扩散 被动运输 相同点： 不同点： 都是顺浓度梯度运输,不消耗能量。 自由扩散不需要转运蛋白协助，协助扩散需要转运蛋白协助。 三、水分子的运输方式 ① ② 运输速率 膜两侧的浓度差 运输速率 膜两侧的浓度差 判断：哪条曲线是自由扩散/协助扩散？ 请说出判断依据。 现在，请同学们判断:哪条曲线是自由扩散？哪条是协助扩散？请说出判断依据。①自由扩散②协助扩散 依据：自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行跨膜运输，不需要消耗细胞内化学反应产生的能量，因此膜内外物质浓度梯度的大小会直接影响运输速率，自由扩散的物质可以自由过膜，不需要膜上的转运蛋白，所以膜两侧的浓度差越大，其运输速率越大，因此①是自由扩散； 36 影响自由扩散的因素： 温度 膜两侧的浓度差 影响协助扩散的因素： 温度 膜两侧的浓度差 转运蛋白的数量 ① ② 运输速率 膜两侧的浓度差 运输速率 膜两侧的浓度差 由此，请大家总结影响被动运输的因素。自由扩散和协助扩散均是物质过膜的扩散，所以温度的高低会影响扩散的速率；由于两种扩散方式都是顺浓度梯度进行跨膜运输的，不需要消耗细胞内化学反应产生的能量，因此膜内外物质浓度梯度的大小会直接影响物质运输的速率，但是协助扩散需要转运蛋白，因而某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量有关。 37 小 结： 实例：水进出细胞的原理 经过两节课，我们一起学习了物质进出细胞的重要方式之一：被动运输。红细胞吸水和失水的现象、植物细胞质壁分离及其复原的实验，说明细胞可以通过渗透作用吸水或失水，而渗透作用就是水分子通过半透膜的扩散，这就说明水可以通过扩散的方式进出细胞。动物细胞的细胞膜、植物细胞的原生质层都相当于一层半透膜。同时，质壁分离是活细胞才具有的现象，因为只有活细胞的原生质层具有选择透过性。细胞膜其实与半透膜是有区别的。除水以外，还有许多离子或分子也能通过细胞膜，只是通过的速率和方式不同而已。一些不带电荷的无机小分子，如苯，氧气，氮气等和脂溶性的有机小分子如乙醇、甘油等，可以通过自由扩散的方式进出细胞。离子和较大的有机分子的跨膜运输必须通过借助于转运蛋白的协助扩散。从两节课的内容中，同学们是否体会到，细胞是个开放的生命系统，需要时刻与外界进行物质交换；而细胞膜的结构决定了其能够以不同的方式控制物质的进出，这种对物质的选择透过性正是细胞成为一个生命系统的重要保证，使细胞获得营养、排出废物，维持细胞正常的代谢活动。那么，除了被动运输，物质进出细胞是否还有其他的方式呢？请同学们预习下节课的内容提前了解一下吧。 38 联系生活 皮肤缺水,喷雾有补水效果吗？ 游泳可以全身补水吗？ 联系生活 皮肤缺水,喷雾真的有补水效果吗？ 角质层是表皮最外层，由已死亡的无核角质细胞组成。角质层的主要作用是保护其皮下组织，防止皮下组织遭受感染,脱水以及抵抗化学和外力所带来的压力。角质层表面覆盖的皮脂膜能抑制体内水分过量散失，使皮肤的含水量处于正常状态。 反馈练习 1．能在30％蔗糖溶液中发生质壁分离的细胞是( ) A．动物的上皮细胞 B．人的红细胞 C．根尖的分生组织 D．成熟的植物细胞 2.葡萄糖穿越细胞膜进入红细胞的运输速度存在一个饱和值，该值的大小取决于 ( ) A．细胞内的氧浓度 B．细胞膜外的糖蛋白数量 C．细胞膜上相应载体的数量 D．细胞内外葡萄糖浓度差值 C D 无液泡 3.下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是（ ） A.与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察 B.用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察 C.用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同 D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察 B 谢谢大家 Lavf58.28.100 Lavf58.45.100 Lavf58.45.100 $