4.1被动运输 课件-2025-2026学年高一上学期必修1生物人教版(2019)

该高中生物学课件聚焦“被动运输”，涵盖渗透作用原理、动植物细胞吸水失水及自由扩散、协助扩散，以漏斗实验问题探讨导入，构建从渗透作用到细胞吸水失水再到被动运输类型的学习支架。 其亮点在于融合探究实践、科学思维与生命观念，通过植物细胞质壁分离实验培养探究能力，用对比表（如载体与通道蛋白）及模型构建深化科学思维，强调结构与功能观（如原生质层选择透过性），助力学生理解机理，也为教师提供系统教学资源，提升教学效率。

null探究植物细胞的吸水和失水材料用具，紫色的洋葱鳞片叶质量浓度为0.3克每毫升的蔗糖溶液、清水滴管、刀片、镊子、盖玻片、载玻片、吸水纸、显微镜。选取新鲜的洋葱鳞片叶，用刀片在外表皮上划一方框。用镊子撕下表皮。在洁净的载玻片上滴一滴清水，将撕下的表皮放在水滴中展平。盖上盖玻片，制成临时装片。用低倍显微镜观察，此时洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小，原生质层的位置以及细胞的大小。从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液。在盖玻片的另一侧，用吸水纸引流。重复操作几次，使洋葱鳞片叶外表皮浸润在蔗糖溶液中。用低倍显微镜观察此时洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小、原生质层的位置以及细胞大小的变化，观察到细胞的中央液泡变小，颜色变深，原生质与细胞壁逐渐分离，细胞大小基本不变。用同样的操作，使洋葱鳞片叶外表皮重新浸润在清水中。用低倍镜观察。观察到液泡变大，颜色变浅，原生质层恢复到原来的位置，细胞大小基本不变。实验结论，植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，成熟的植物细胞能通过渗透作用失水和吸水。当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水发生质壁分离。植物细胞质壁分离后。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水发生质壁分离，复原。 null糖通道蛋白能调节和转运特异离子穿过细胞膜，如钾离子通道、钠离子通道，类似的还有水通道等，它们跨膜的动力也是来自于膜两侧的浓度差，同时需要通道蛋白或者载体蛋白的协助。 第四章　细胞的物质输入和输出 4.1 被动运输 教学目标 1、阐明渗透作用的条件及原理。（生命观念） 2、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） 3、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） 教学重难点 重点：1、阐明渗透作用的条件及原理。 2、阐明被动运输的原理和特点。 难点：1、探究植物细胞吸水和失水。 2、说出转运蛋白的种类和作用。 目录 一、水进出细胞的原理 二、自由扩散和协助扩散 新课导入 问题探讨 在一个长颈漏斗是漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如右图所示现象。 玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，蔗糖分子则不能。 半透膜让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称。如：玻璃膜、卵壳膜等 新课导入 问题探讨 1、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？ ①由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。 ②不会，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。 2、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，水分子和蔗糖分子都能通过。 3、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？ 液面不变，膜两侧浓度相同，水分子进出平衡。 注意： 1、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。 2、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。 3、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。 问题探讨 新课导入 渗透作用 溶液浓度高 溶液浓度低 水分子多 水分子少 半透膜 水（溶剂） 蔗糖（溶质） 渗透压高 渗透压低 一、水进出细胞的原理 1、渗透作用定义：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（可以有半透膜，也可以没有半透膜） 2、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 3、渗透作用中水的运输方向： 水分子数多 水分子水少 低浓度溶液 高浓度溶液 渗透压低 渗透压高 红细胞与渗透装置的比较 动物红细胞的细胞膜相当于半透膜，当细胞膜两侧存在浓度差，细胞会发生渗透吸水或失水。 细胞质 管内溶液 外界溶液 细胞膜 半透膜 一、水进出细胞的原理 动物细胞的失水与吸水 清水 外界溶液浓度 小于 细胞质浓度 细胞吸水膨胀 外界溶液浓度 大于 细胞质浓度 细胞失水皱缩 外界溶液浓度 等于 细胞质浓度 保持原状态 一、水进出细胞的原理 动物细胞的失水与吸水 高浓度溶液 等浓度溶液 水进出细胞的原理 1、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？ 2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？ 3、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，细胞膜是选择透过性膜，选择透过性膜相当于半透膜，但半透膜不是选择透过性膜 不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果浓度差较小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 5、红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 6、想一想临床上输液为什么要用生理盐水。 取决于红细胞内外溶液的浓度差，当外界溶液浓度大于细胞质浓度时，红细胞失水；反之，红细胞吸水。浓度差越大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 思考·讨论 水进出哺乳动物红细胞的原理 水进出细胞的原理 植物细胞与渗透装置的比较 水分进出植物细胞经过细胞壁（全透性、伸缩性小）、原生质层（细胞膜、细胞质、液泡膜）进出细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡 细胞液 管内溶液 外界溶液 半透膜 一、水进出细胞的原理 植物细胞的失水与吸水 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层　 水分进出植物细胞是通过渗透作用。 原生质层相当于一层半透膜。 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？ 实验设计思路 ①将细胞浸润在清水中，观察中央液泡的大小和原生质层的位置。 ②将细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其形态变化。 ③再将细胞浸润在清水中，观察其形态变化。 盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片 3 1 滴清水 2 撕取洋葱鳞片叶外表皮 4 低倍镜观察 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 水进出细胞的原理 实验步骤 实验现象： ①具有一个紫色的中央大液泡， ②原生质层紧贴着细胞壁。 6 低倍镜观察 5 在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流 7 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流 8 低倍镜观察 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 水进出细胞的原理 实验步骤 实验现象： 细胞大小不变、紫色区域变小、颜色变深。 实验现象： 细胞大小不变、紫色区域变大、颜色变浅。 16 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 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 水进出细胞的原理 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。 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，原生质层比细胞壁的伸缩性大，发生质壁分离。当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 水进出细胞的原理 外界溶液浓度过大时，会严重质壁分离导致植物细胞死亡，不能复原 被动运输 像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输分为自由扩散和协助扩散两类。 二、自由扩散和协助扩散 自由扩散 协助扩散 协助扩散 扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象（顺浓度梯度） 二、自由扩散和协助扩散 自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫做自由扩散，也叫简单扩散 1、特点 ②不需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 ①顺浓度梯度运输 自由扩散 2、实例：气体分子、水、尿素、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。 3、影响因素：浓度差、温度 浓度差 扩散速度 二、自由扩散和协助扩散 协助扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫做协助扩散（易化扩散） 1、特点 ②需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 ①顺浓度梯度运输 2、实例：红细胞吸收葡萄糖、水通道蛋白等。 3、影响因素：膜内外两侧物质浓度差、转运蛋白的数量、温度（转运蛋白活性） P点后速率受 转运蛋白数量限制 扩散速度 浓度差 P 载体蛋白与通道蛋白比较 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 二、自由扩散和协助扩散 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 课堂小结 1、a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞,它们的细胞液浓度为a>b>c,它们之间的水分渗透方向应该是( ) A B C D C a c b a c b a c b a c b 巩固练习 2、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 巩固练习 B 3、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 巩固练习 D 4、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 巩固练习 B 5、基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是（ ） A.成熟植物细胞的死活 B.原生质层比植物细胞壁的伸缩性大 C.成熟植物细胞能进行渗透吸水 D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞 巩固练习 D 谢谢观看！ Lavf58.30.100 Lavf58.30.100 $细胞中物质的输入和输出都必须经过细胞膜。细胞膜是细胞与外界进行物质交换的门户，这依赖于细胞膜的选择透过性。物质的跨膜运输包括被动运输、主动运输、胞吞与包土3种类型，其中被动运输又分为自由扩散和协助扩散，自由扩散又叫简单扩散。氧、二氧化碳等小分子物质很容易自由的通过细胞膜的磷脂双分子层。甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物也较易通过细胞膜的磷脂双分子层。它们跨膜的动力来自于膜两侧的浓度差，不需要转运蛋白的协助，协助扩散又叫异化扩散，这种扩散方式需要借助膜上的转运蛋白，例如细胞膜上的葡萄糖载体能转运葡萄糖，通道蛋白能调节和转运特异离子穿过细胞膜，如钾离子通道、钠离子通道，类似的还有水通道等。他们跨模的动力学也是来自于膜两侧的浓度差，同时需要通道蛋白或者载体蛋白的协助。 null