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)

该高中生物学课件围绕渗透作用和被动运输展开，通过漏斗实验等问题探讨导入，从扩散作用过渡到渗透作用条件及原理，再延伸至动植物细胞吸水失水、质壁分离实验及被动运输类型，辅以概念辨析、实验探究和习题巩固搭建学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过质壁分离实验的详细步骤与现象分析培养科学思维，结合思维导图和表格对比强化结构与功能观等生命观念，实例丰富且习题层次分明，助力学生系统掌握知识，也为教师提供高效教学支持。

第1节 被动运输 掌控着道道闸门，驱动着各式舟车。 输入输出中忙碌，被动主动间选择。 生物大分子铸就，神奇的生命之膜。 第4章 细胞的物质输入和输出 学习目标 1.渗透现象及原理分析 2.水进出细胞的原理 3.被动运输的原理和特点 扩散作用 经过一段时间后 扩散:分子从相对数量多的一侧向相对数量少的一侧运动，最终达到均匀分布的现象 知识目录 01 渗透作用 02 水进出细胞的原理 03 被动运输 01 渗透作用 一、渗透作用 【任务】阅读教材P62问题探讨，并思考下列问题 问题探讨 蔗糖分子 水分子 在一个长颈漏斗的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，而蔗糖分子则不能。 半透膜是一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的薄膜的总称。 一段时间后 1、漏斗管内的液面为什么会升高？ （1）水分子可以通过半透膜,而蔗糖分子不能通过。 （2）单位时间内从清水进入蔗糖溶液的水分子多于从蔗糖溶液进入清水的水分子，导致漏斗内液面上升。 一、渗透作用 多 少 长颈漏斗— 蔗糖溶液— 注意：在半透膜上水分子是双向运动的 2、若漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 不会 一、渗透作用 蔗糖溶液 清水 蔗糖溶液对清水的渗透压（F1) 水柱产生的静水压（F2) 随着液面上升，水柱产生的静水压F2逐渐增大，当F2=F1时,该渗透系统（即该装置）达到渗透平衡，此时半透膜两侧水分子交换速率相等，液面不再升高。 3、当液面不再上升时半透膜两侧的浓度相等吗? 一、渗透作用 不相等。 渗透作用达到平衡时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等 因漏斗中水柱的压力，在半透膜两侧仍然存在浓度差，漏斗内溶液浓度仍然高 清水 蔗糖溶液 4、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 5、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？ 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。 单位时间透过玻璃纸进出水分子量相同，故漏斗管液面不变 一、渗透作用 条件一 ：半透膜 条件二 ：半透膜两侧有溶液浓度差 结合第4，5题，你能总结渗透作用发生的条件吗？ 1、概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜 的扩散 3、水的运输方向: 水的相对含量高 －－低浓度溶液 水的相对含量低 －－高浓度溶液 半透膜 水（溶剂） 2、发生的条件： 半透膜 半透膜两侧的溶液具有浓度差。 从溶剂角度 从溶质角度 一、渗透作用 10% 10% （2）如果半透膜只允许水通过，一段时间后，水面高度如何变化？ 甲﹥乙 （3）如果半透膜允许水和葡萄糖分子通过，一段时间后，水面高度如何变化？ （1）10%蔗糖溶液和10%葡萄糖溶液的渗透压大小相等吗？ 1mol/LNaCl溶液和1mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等？ 1mol/LNaCl 溶液﹥ 1mol/L蔗糖溶液 先甲﹥乙，最终乙﹥甲 1.回答下列问题 提示：NaCl溶于水电离出Na+和Cl- 习题巩固 一、渗透作用 小于 注意：溶液浓度为物质的量浓度而非质量浓度 12 2. a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度> b细胞液浓度> c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（ ） C a c b a c b a c b a c b A B C D 习题巩固 一、渗透作用 02 水进出细胞的原理 二、水进出细胞的原理 （一）动物细胞的吸水和失水 【任务】 根据动物细胞在不同溶液现象，分析水进出动物细胞的情况 吸水膨胀 失水皱缩 形态不变 清水 10%NaCl溶液 0.9%NaCl溶液 ①半透膜：细胞膜 ②浓度差：细胞质与外界溶液 思考： 水进出动物细胞是否通过渗透作用，如果是渗透作用2个条件分别是？ 思考：给患者输液时，医生一般会将药物溶解在生理盐水或质量分数为5%的葡萄糖溶液中，这是为什么？ 这两种溶液都是血浆的等渗溶液，其目的是维持细胞的正常形态和生命活动。 二、水进出细胞的原理 4.(必修1 P63“思考·讨论”)红细胞的细胞膜相当于半透膜：习惯上说的半透膜是_________________薄膜，物质能否通过取决于____________；选择透过性膜是_________的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于_________，还与_________有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。 教材隐性知识 无生命的物理性 微粒的大小 具有活性 分子大小 细胞需求 二、水进出细胞的原理 17 缺水的玫瑰放入清水中不久后会变得坚挺 这说明什么？ 植物细胞也能发生吸水和失水现象，吸水或失水同样与外界溶液的浓度有关！ 【任务】 请说出植物细胞和动物细胞在结构上的主要区别 细胞壁是全透性的，即 水分子和水溶性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。 细胞壁的伸缩性较小！ 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液泡里面的细胞液。 ▲成熟植物细胞模式简图 水进出植物细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡 细胞壁 细胞液 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 二、水进出细胞的原理 （二）植物细胞的吸水和失水 二、水进出细胞的原理 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 当人为用溶液处理植物细胞，使植物细胞原生质层内外具备浓度差而发生吸水或失水时： （1）水进出植物细胞是通过渗透作用吗？ （2）原生质层是否相当于一层半透膜？ 用实验来证明！ 思考： （二）植物细胞的吸水和失水 二、水进出细胞的原理 1.如果假设是正确的，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 。 所以可以通过 反映水分进出细胞的情况。 水分进出细胞是通过渗透作用吗？ 原生质层是否相当于一层半透膜？ 原生质层相当于一层半透膜,水分通过渗透作用进出植物细胞。 提出问题 作出假设 实验设计思路 进行实验，记录结果 分析结果，得出结论 表达和交流 失水 缩小 吸水 增大 液泡体积的大小变化 【探究·实践】探究植物细胞的吸水和失水 将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液和清水中，用显微镜观察液泡、原生质层、细胞大小的变化。 二、水进出细胞的原理 【探究·实践】探究植物细胞的吸水和失水 2.如何使细胞外溶液的浓度升高或降低？ 3.如何看到细胞，需要借助到什么材料和用具？ 4.对实验结果作出预测——细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？ 提供蔗糖溶液使细胞外溶液浓度升高，提供清水使细胞外溶液浓度降低。 利用显微镜观察临时装片。 提出问题 作出假设 实验设计思路 进行实验，记录结果 分析结果，得出结论 表达和交流 实验思路： 二、水进出细胞的原理 【探究·实践】探究植物细胞的吸水和失水 进行实验 1.选择材料 ① 成熟的植物活细胞，保证细胞具有中央大液泡和原生质层。 ② 细胞液应具有颜色，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为 紫色，易于观察。 ③ 还可以使用具有较多叶绿体的材料，如黑藻（绿到发黑）， 通过观察叶绿体分布情况判断是否发生质壁分离现象 如果细胞无色，可在外界溶液中加染料，便于观察 二、水进出细胞的原理 【探究·实践】探究植物细胞的吸水和失水 进行实验 2.实验试剂的选择 ① 对细胞无害。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于用作实验试剂。 ② 常选用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液作为外界溶液，原因是该浓度的蔗糖溶液既能使细胞发生明显的质壁分离，又不会导致细胞过快死亡。 若蔗糖溶液过高，如0.5g/mL的蔗糖溶液，原生质层分离的速率虽快，但不久就会死亡，不能再进行质壁分离实验； 若蔗糖溶液的浓度过低，则不能使细胞发生明显的质壁分离或质壁分离速率较慢。 二、水进出细胞的原理 【探究·实践】探究植物细胞的吸水和失水 进行实验 3.实验步骤 二、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 1.实验过程共显微观察了 次，其中第一次观察的目的是什么？ 形成对照 试剂现象 中央液泡大小和颜色 原生质层的位置 细胞大小 蔗糖溶液 清水 逐渐变小，颜色逐渐变深 逐渐变大，颜色逐渐变浅 与细胞壁逐渐分离 逐渐恢复到原来的状态 基本不变 3 第一次观察 第二次观察 第三次观察 基本不变 二、水进出细胞的原理 2.第二次观察：细胞在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后，该细胞发生了 的现象，细胞的吸水能力如何变化： 。 逐渐增强 0.3g/ml蔗糖溶液下看到的细胞 质壁分离 3.第三次观察:清水处理后，看到 现象。 质壁分离的复原 清水处理 【探究·实践】探究植物细胞的吸水和失水 记录结果 液泡（细胞液） 0.3g/mL的蔗糖溶液 （或外界溶液） 细胞壁 二、水进出细胞的原理 记录结果 【探究·实践】探究植物细胞的吸水和失水 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 5.你的结论是： 4.植物细胞发生质壁分离与复原的原因： 内因： 。 外因： 原生质层比细胞壁的伸缩性大！ 当 时，发生质壁分离； 当 时，发生质壁分离的复原； 清水处理 0.3g/ml蔗糖溶液处理 细胞液浓度<外界溶液浓度 细胞液浓度>外界溶液浓度 二、水进出细胞的原理 （二）植物细胞的吸水和失水 1.条件 ①细胞是活的（死细胞的细胞膜具有全透性），具有细胞壁。 ②细胞有中央大液泡。 ③细胞外溶液的浓度高于细胞液浓度。 细胞发生质壁分离后，细胞壁与细胞膜之间的空隙充满的是外界溶液。 ——质壁分离与复原 干种子的细胞、根尖分生区等未成熟的植物细胞、死细胞、动物细胞不能发生质壁分离。 二、水进出细胞的原理 （二）植物细胞的吸水和失水 （1）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 （2）内因 宏观上：植物由坚挺→萎蔫 微观上：质壁分离 （3）表现 液泡： 细胞液颜色： 原生质层与细胞壁分离 大→小 浅→深 ——质壁分离与复原 2.原因 30 二、水进出细胞的原理 （二）植物细胞的吸水和失水 ——质壁分离与复原 3.补充 （1）在一定浓度（溶质不能透过半透膜）的溶液中只会发生质壁 分离现象，不能发生自动复原现象。 （2）在一定浓度（溶质可透过半透膜）的溶液中（如硝酸钾、甘油、 尿素、乙二醇等）可发生质壁分离，并能自动复原，因为K+、 NO3-、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。 只有用清水或低渗溶液处理，方可复原。 二、水进出细胞的原理 （二）植物细胞的吸水和失水 ——质壁分离与复原 3.补充 （3）在质壁分离过程中，由于细胞失水，细胞液渗透压升高，细胞对水的吸引力增强。 （4）质壁分离复原过程中，细胞液渗透压下降，植物细胞吸水能力逐渐减弱，失水能力逐渐增强。 （5）对于植物细胞而言，由于细胞壁的存在，细胞不可能无限吸水， 当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。 二、水进出细胞的原理 （二）植物细胞的吸水和失水 ——质壁分离与复原 4.扩展 （1）判断成熟植物细胞的死活 待测成熟植物细胞 一定浓度 蔗糖溶液 镜检 发生 质壁分离 无质壁 分离 活细胞 死细胞 二、水进出细胞的原理 （二）植物细胞的吸水和失水 ——质壁分离与复原 4.扩展 （2）测定细胞液浓度范围 待测 成熟植物细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 镜检 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间 二、水进出细胞的原理 （二）植物细胞的吸水和失水 ——质壁分离与复原 4.扩展 （3）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液） 成熟植 物细胞 不同种 类溶液 镜检 只发生 质壁分离 质壁分离 后自动复原 溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液） 溶质能透过半透膜（如KNO3溶液） 知识拓展 比较原生质层、原生质体、原生质 原生层质 原生质层是指成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟植物细胞中。 原生质体 原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。一个动物细胞就是一个原生质体。 原生质 原生质是细胞内生命物质的总称。它的主要成分是糖类、蛋白质、核酸、脂质等。 二、水进出细胞的原理 课堂小结 成人每天生成的原尿量可达180 L，但排出的终尿量仅1～2 L，可见原尿经过肾小管和集合管时，绝大部分水分被重吸收回血液。再从成分比较，原尿含葡萄糖而终尿无，各种无机盐离子含量也相差很大。 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物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输。 肾小管上皮细胞是如何对原尿中的水进行重吸收的？ 03 被动运输 三、被动运输 1.概念 物质以扩散方式进出细胞，________消耗细胞内化学反应所释放的能量。 不需要 2.特点 ①不消耗能量； ②顺浓度梯度运输。 3.运输动力 来自细胞内外物质的浓度差。 自由扩散 协助扩散 4.种类 （一）被动运输 三、被动运输 物质通过简单扩散作用进出细胞，也叫简单扩散。 特点： ①顺浓度梯度运输 ②不需要载体蛋白 ③不需要消耗能量 4.1自由扩散 细胞外 细胞内 （一）被动运输 (1)小分子物质 氧气、二氧化碳、氮气、尿素 苯、甘油、乙醇、脂肪酸、固醇 实例： 气体、水、脂溶性 (2)脂溶性物质 细胞外 细胞内 小分子物质 细胞膜 42 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，也叫易化扩散。 特点： ①顺浓度梯度运输 ②需要载体蛋白参与 ③不需要消耗能量 4.2协助扩散 水分子 通道蛋白 三、被动运输 （一）被动运输 实例: 离子和一些小分子物质 葡萄糖进入红细胞、钠离子进入神经细胞、水通过细胞膜等 细胞外 细胞内 细胞膜 载体蛋白 44 名称 载体蛋白 通道蛋白 图示     转运对象 与自身 的分子或离子 与自身通道的 相适配、 相适宜的分子或离子 特点 每次转运时都会发生自身 。 转运分子 与通道蛋白结合 构象的改变 不需要 【任务】 根据课本P66-67，完成表格： 结合部位相适应 直径和形状 大小和电荷 三、被动运输 （二）转运蛋白 转运蛋白 载体蛋白 通道蛋白 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。如运输糖、氨基酸、核苷酸等水溶性物质的载体蛋白，有专一性和饱和性。 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离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。如水通道、钾离子通道，有专一性和快速性。 三、被动运输 （二）转运蛋白 46 水的进出细胞的方式 过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。 三、被动运输 47 运输速率 浓度差 M 转运蛋白的数量有限 自由扩散 【任务】 构建模型：构建O2、葡萄糖跨细胞膜运输时的数学模型 总结被动运输的影响因素： ①膜内外 梯度的大小。 ②某些物质的运输速率（协助扩散）还与 的数量有关。 ③ 变化会影响物质运输速率。 物质浓度 转运蛋白 温度 运输速率 浓度差 协助扩散 三、被动运输 运输速率 O2浓度/氧分压 被动运输 三、被动运输 概括总结 被动运输 实例 运输方向、 是否耗能 转运 蛋白 影响 因素 坐标图分析 自由扩散 协助扩散 浓度差 扩散速率 0 浓度差 运输速度 气体分子、水 甘油、脂肪酸 尿素 、固醇 乙醇、苯…… 葡萄糖进入红细胞、大部分水进入细胞、离子通过离子通道蛋白的运输…… 顺浓度梯度 (高→低) 不需要能量 不需要 需要载体蛋白或通道蛋白 内外浓度差 、温度等 内外浓度差、转运蛋白、 温度等 转运蛋白的数量有限 本节思维导图 细胞的物质输入和输出 细胞的吸水和失水 自由扩散 渗透作用的两个条件 动物细胞 特点：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量 植物细胞 1.半透膜。 2.浓度差。 外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞吸水 外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞失水 外界溶液浓度=细胞液浓度 细胞形态不变 外界溶液浓度＜细胞液浓度 质壁分离 外界溶液浓度>细胞液浓度 质壁分离复原 质壁分离超过一定限度不能复原! 协助扩散 特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量 例子：水分子进出细胞（水通道蛋白）、葡萄糖进入红细胞（载体蛋白）、K+外流和Na+内流（离子通道蛋白）等 转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白 例子：水、尿素、气体（O2 、CO2、N2）、 脂溶性小分子（甘油、脂肪酸、乙醇、苯）、 脂质分子（胆固醇、性激素等） 习题检测 1.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。 判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。 (1)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。 （ ） (2)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。 （ ） (3)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。 （ ） ✓ ✘ ✘ 51 习题检测 2.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.原生质层比细胞壁的伸缩性大 C.成熟的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 D 52 习题检测 3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液溶质的浓度均比细胞液溶质的浓度高，在显微镜下连续观察甲乙两细胞的变化是（ ） A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原 B.甲乙两细胞发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原 C.甲乙两细胞发生质壁分离，但甲细胞随后又发生质壁分离复原 D.甲乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原 B 53 习题检测 4.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液溶质的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。 可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液。将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。 54 习题检测 5.温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗? 请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。 假设：温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。 在一定温度范围内，升高温度会加快水分通过半透膜的扩散速率，而降低温度则减缓水分通过半透膜的扩散速率。取三组相同的渗透装置，分别编号为甲、乙、丙，半透膜两侧分别为蔗糖溶液和清水；对甲组装置进行加热，对乙组装置进行低温处理，丙组装置不进行处理；三组装置同时开始实验，记录液面变化及所用时间。 55 Lavf58.76.100 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.30.100 $