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”核心内容，涵盖渗透作用、水进出细胞原理及自由扩散、协助扩散等知识点。通过盐腌黄瓜、红墨水扩散等生活实例导入，结合漏斗实验问题探讨、动植物细胞吸水失水分析，构建“现象-原理-概念”知识链，以问题链和实验分析为支架助力理解。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，如设计质壁分离实验步骤分析、渗透作用条件逻辑推理，体现结构与功能观。通过“烧苗”等实例联系生命观念，课堂检测题分层设计，助力学生深化理解，教师可借助此资料提升教学效率与学生探究能力。

第四章 细胞的物质输入和输出 第一节 被动运输 以上两个实例都与水进出细胞有关，那么水是如何进出细胞的呢？ 你吃比较咸的食物时，例如你吃腌制的咸菜，连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？ 情景导入 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？ 在清水中滴一滴红墨水，不需要搅拌，一段时间后，整瓶水都会变红。这是什么原因？ 这是因为墨水分子在水中不断运动的结果，这种现象称为扩散。 情景导入 扩散：物质（包括气体、固体、液体）从高浓度处向低浓度处运动，直 到均匀分布的现象。 水分子通过半透膜的扩散的过程。 渗透作用： 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，使漏斗内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如图所示现象。 问题探讨 问题探讨 一段时间后 蔗糖分子 水分子 （玻璃纸是一种半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子则不能） 问题一：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 无限升高吗？为什么？ 一、 渗透作用 问题二：如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 问题三：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？ 问题一：漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面无限升高吗？为什么？ 水分子通过半透膜扩散，蔗糖分子不行 单位时间内：由从烧杯进入漏斗的水分子数 从漏斗进入烧杯的水分子数。 > 漏斗中水量增加, 液面上升 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。 达到渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子的移动达到动态平衡，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。 问1：液面停止升高时，水运动方向如何？ 清水 半透膜 蔗糖溶液 水分子进出漏斗的速率相等，达到平衡。 问2 ： 液面停止升高时漏斗内溶液浓度 漏斗外溶液浓度 > 注意！！！ 纱布的间隙很大，蔗糖分子可以通过 漏斗管内液面不会升高。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。 问题二：如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 渗透作用条件一 ：半透膜 问题三：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？ 水分子通过半透膜扩散，蔗糖分子不行 单位时间内：由从烧杯进入漏斗的水分子数 从漏斗进入烧杯的水分子数。 = 单位时间进出半透膜水分子量相同， 故漏斗管液面不变。 渗透作用条件二 ：浓度差 渗透作用 1.渗透作用: 2.渗透作用发生条件: ①具有半透膜（玻璃纸、肠系膜、蛋壳膜、鱼鳔） ②半透膜两侧溶液存在浓度差 3.渗透作用结果： 4.渗透作用中水的运输方向： 水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散。 水分子可以通过半透膜进行双向扩散,直到水分子进出速率达到动态平衡。 水往高处流 水分子多 水分子少 半透膜 水（溶剂） 蔗糖（溶质） 溶液浓度低 溶液浓度高 渗透压低 渗透压高 小结： 胃粘膜是半透膜吗？ 不是 ①水（溶剂）：水分子多→水分子少（顺浓度梯度） ②溶质：浓度低→浓度高 液面 （等高） 10%蔗糖溶液 10% 葡萄糖 溶液 半透膜 ②同质量分数 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大， 因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液较多，右侧液面升高 液面 （等高） 2 mol/L 蔗糖溶液 2 mol/L 葡萄糖溶液 半透膜 ①同物质的量浓度 液面不变 假设溶质不能通过半透膜 拓展提升 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。 溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目 加蔗糖酶 蔗糖被水解为两分子单糖，同时酶的影响导致左侧浓度升高，水分子由10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液较多，则左侧液面升高，最终高于右侧 液面稳定后，将右侧液面高出部分吸走 右侧液面继续升高并达到新的平衡 假设半透膜只允许水分子通过 拓展提升 图示渗透作用装置，装置溶液A、B、a、b浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，图2、图4分别表示一段时间后，图1、图3液面上升的高度h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA>MB，Ma=Mb>MA，则达到平衡后（ ）  D A．h1＞h2 Ma＞Mb B．h1＞h2 Ma＜Mb C．h1＜h2 Ma＜Mb D．h1＜h2 Ma＞Mb 课堂检测 半透膜两侧浓度差越大，△H越大 14 例：将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入15％的蔗糖溶液，然后放在装有清水的烧杯中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是( ) A. 卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜 B. 半小时后吃水线低于烧杯的水面是由清水渗入蛋壳所致 C. 若将清水换为15％的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉 D. 若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体内膜先涨破 D 15 合作探究 二、水进出细胞的原理 一个动物细胞能否构成一个渗透系统？ 半透膜 外界溶液 蔗糖溶液 浓度差 细胞膜 细胞质 外界溶液 浓度差 是 例1：水进出哺乳动物红细胞的原理 低渗溶液 高渗 溶液 等渗 溶液 外 界 溶 液 浓 度 细 胞 质 的 浓 度 小于 大于 等于 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩 保持原状 动物细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？ 细胞内外浓度差 例2.植物细胞的吸水和失水 将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出 对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 ①植物细胞在什么情况下会吸水和失水？ ②什么结构相当于一层半透膜？ ③如何验证你的假说？ 提出问题： 半透膜 大 1.实验原理 （2）质壁分离实质： 与 分离。 细胞壁 原生质层 （1）原生质层： 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质 探究植物细胞的吸水和失水 (伸缩性小) 水进出细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。 4、用什么方法改变外界溶液？ 活的成熟的植物细胞，有细胞壁，具有颜色的液泡，易于观察 液泡呈紫色，便于观察 引流法，在盖玻片一侧滴加液体，用吸水纸在盖玻片另一侧用吸水纸吸引，重复两到三次，直到将洋葱鳞片叶完全浸润 2、实验材料的选择要求： 3、实验材料为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮？ 0.3g/ml 5、实验用的蔗糖溶液浓度？ ①制作临时装片, 滴加清水，观察植物细胞 正常形态 ； ②将植物细胞浸润在 较高浓度的蔗糖溶液 中，观察其液泡、原生质层及细胞大小变化；③再将植物细胞浸润在 清水 中，观察其大小的变化。 预期实验结果： 提出问题 做出假设 设计实验 实施实验 分析结果 得出结论 表达交流 蔗糖溶液中细胞的液泡变小，细胞皱缩；清水中细胞的液泡变大，细胞膨胀。 探究实验 探究植物细胞的吸水和失水 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是不是相当于一层半透膜？ 原生质层相当于一层半透膜 0.3g/mL 蔗糖溶液 清水中 试剂 中央液泡变化 原生质层的位置 细胞大小 0.3g/mL蔗糖溶液 清水 逐渐变小，颜色变深 原生质层与细胞壁逐渐分离，发生质壁分离 基本不变 基本不变 原生质层逐渐贴近细胞壁，发生质壁分离复原 逐渐恢复原来小，颜色变浅 分析结果，得出结论： 当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞 ； 当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞 。 失水 吸水 质壁分离： 当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，植物通过渗透作用失水，发生质壁分离 条件、外因： 内因： 原生质层收缩性大于细胞壁 现象：液泡体积( );液泡颜色( ) 原因分析： 变小 变深 外界溶液 0.3g/mL 蔗糖溶液 质壁分离复原： 现象：液泡体积( )；液泡颜色( )。 当外界溶液浓度＜细胞液浓度，植物细胞通过渗透作用吸水，发生质壁分离的细胞会出现质壁分离复原现象。 条件、原因： 变浅 变大 思考：当植物细胞质壁分离复原后，仍将细胞继续放置水中，植物细胞会涨破吗？ 不会，由于细胞壁的支持和保护作用 清水中 0.3g/ml蔗糖溶液 0.3g/ml蔗糖溶液 清水 清水 正常细胞 刚发生质壁分离 明显发生质壁分离 思考讨论： 1.当发生质壁分离时，在细胞壁和原生质层之间充满的是什么溶液？ 充满了什么溶液？ 2.质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度和吸水能力的变化趋势？ 外界溶液 质壁分离——细胞液浓度变大，吸水能力增强 复原——细胞液浓度变小，吸水能力减弱 思维转换 1.如果蔗糖溶液的浓度为0.8g/ml时，则实验的可能现象是什么？ 2.当外界溶液为1 mol/L KNO3溶液时（比细胞液浓度大），可能的实验现象是什么？ 3.当外界溶液为1 mol/L 醋酸溶液时，可能的实验现象是什么？ 质壁分离现象明显，但置于清水中不能发生质壁分离复原现象。因为细胞失水过多死亡。 先发生质壁分离，然后发生质壁分离自动复原。 不能发生质壁分离，因为醋酸溶液能杀死细胞 如果外界溶液是一定浓度无机盐溶液（如KNO3溶液）或小分子溶液（如尿素溶液、葡萄糖溶液、甘油溶液、乙醇溶液等），细胞先失水出现质壁分离现象， 由于无机盐离子（K+和NO3-）通过主动运输或小分子（尿素分子、葡萄糖分子、甘油分子、乙醇分子）通过自由扩散进入细胞，使细胞液浓度逐渐增大，细胞开始吸水，又出现质壁分离自动复原现象。 (1)判断植物细胞的生活状况 判断细胞死、活的方法：染色排除法、细胞质的流动、质壁分离和复原 例：持续观察在0.3 g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明( ) A.细胞壁是一层半透膜 B.洋葱表皮细胞已经死亡 C.蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度 D.细胞液的浓度逐渐增大 D 渗透作用原理的运用 (2)测定植物细胞的细胞液浓度范围 细胞液的浓度介于二者之间（介于未分离和刚要分离之间） 例：将洋葱鳞片叶放在0.45 mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在0.35 mol/L的蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势，放在0.4 mol/L的蔗糖溶液中，细胞几乎不发生变化，这表明( ) A.洋葱表皮细胞已经死亡 B.细胞膜不允许水分子自由通过 C.蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡 D.细胞液浓度为0.4 mol/L左右 D 渗透作用原理的运用 (3)比较不同植物细胞的细胞液浓度 例：将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如下图。则有关各细胞实验前细胞液浓度的判断，正确的是( ) A.甲>乙>丙　　　　　　 B.乙>甲>丙 C.乙>丙>甲　　　　　　 D.丙>甲>乙 B 渗透作用原理的运用 例.下图表示以洋葱表皮为材料及清水、0.3 g/mL蔗糖溶液、0.5 g/mL蔗糖溶液、0.3 g/mL尿素溶液进行相关实验（时间1表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间2表示开始用清水处理洋 葱表皮），测得该细胞原生质体体积变化， 图中代表尿素溶液处理结果的是（ ） A.a B.b C.c D.d B (4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 1.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 课堂检测 2.将人的红细胞置于不同浓度的食盐溶液中浸泡，结果如图所示，依照红细胞外形的变化判断食盐溶液的浓度，下列正确的是( ) A．甲>乙>丙>丁 B．丁>甲>乙>丙 C．丙>丁>甲>乙 D．丙>乙>丁>甲 D 3.如图甲为“探究植物细胞的吸水和失水”实验中某一时刻的洋葱鳞片叶外表皮细胞图像，图乙是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请回答下列问题。 (1)图甲中构成原生质层的是 （填序号），作为系统边界的是 （填序号），此时细胞的外界溶液为 （填“质量浓度为0．3g/mL的蔗糖溶液”或“清水”或“无法判断”）。 课堂检测 (2)若图甲外界溶液为0．3g/mL蔗糖溶液，某同学将其换成浓度略大于细胞液浓度的KNO3溶液中，用显微镜持续观察，图甲细胞表现出的现象是 。 2、4、5 2 无法判断 先出现质壁分离，后出现质壁分离的复原 (3)某兴趣小组用一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别处理相同生理状况的某种植物的根部细胞，用显微镜观察不同浓度蔗糖溶液下根部细胞质壁分离的情况，实验结果如下表所示。据此分析回答下列问题： 具一定浓度梯度的蔗糖溶液（g/ml） a b c d e f g h 实验结果 - - - - - + ++ +++ 注：“-”表示未发生质壁分离，“+”表示有质壁分离。“+”越多表示分离程度越高①该种植物的根部细胞液浓度范围约为 g/ml。②满足该植物生长需求的土壤相对含水量应 （填“大于”“小于”“等于”）刚好使根部细胞发生质壁分离的蔗糖溶液的相对含水量。 e~f 大于 细胞液浓度介于: 未质壁分离与刚质壁分离 的浓度之间 自主学习 三、被动运输 1.概念：像水分子这样，物质以____________进出细胞，_________消耗细胞内化学反应所释放的_____，这种物质跨膜运输方式称为_____________。 2方式：被动运输分为______________和_______________两类。 3.特点： 扩散方式 不需要 能量 被动运输 自由扩散 协助扩散 不需要消耗能量。 1.自由扩散（简单扩散） （1）定义：物质通过 进出细胞的方式，也叫简单扩散。 简单的扩散作用 （2）运输方向： （4）实例： （3）特点： （5）影响自由扩散的因素： 浓度 浓度 转运蛋白， 能量 水分子；气体分子；甘油、乙醇、苯等脂溶性物质 浓度差 高 低 不需要 不需要 顺浓度梯度 浓度差 扩散速度 浓度差越大，自由扩散速度越快 2.协助扩散（易化扩散） （1）定义： 进出细胞的物质扩散方式。 借助膜上的转运蛋白 （2）运输方向： （4）实例： （3）特点： （5）影响自由扩散的因素： 浓度 浓度 转运蛋白， 能量 ①葡萄糖进入红细胞②钠钾离子通道运输③水分子通过水通道蛋白进出细胞 膜两侧的浓度差、转运蛋白的数量 高 低 需要 不需要 顺浓度梯度 浓度差 扩散速度 P点后受转运蛋白数量影响 自由扩散 协助扩散 转运蛋白（载体蛋白） 镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助离子和一些小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输。（包括载体蛋白和通道蛋白） 载体蛋白 通道蛋白 自由扩散 协助扩散 协助扩散 被动运输的特点： 顺浓度梯度、 不需要能量。 思考：载体蛋白与通道蛋白之间的区分 载体蛋白 通道蛋白 转运特点 构象是否改变 是否与 被转运分子结合 是否有特异性 参与的运输方式 实例 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、通道的大小和电荷相适宜” 的分子或离子通过 改变 不改变 结合 不结合 具有特异性 具有特异性 葡萄糖进入红细胞 水分子进出细胞 协助扩散、主动运输 协助扩散 少量水通过磷脂缝隙进细胞 　　“自由扩散” 大量水借助水通道蛋白进细胞 　　“协助扩散” 总结：水分子更多的是以　　　　　　方式进出细胞。 　　 协助扩散 ★水分子进出细胞的方式 水通道蛋白结构模式图 K+ 离子通道结构模式图 项 目 自由扩散 协助扩散 运输方向 顺浓度梯度 顺浓度梯度 载体蛋白 不需要 需要 细胞内的能量 不消耗 不消耗 代表例子 氧气、水、甘油等通过细胞膜 葡萄糖通过红细胞 水通过水通道 K+通过离子通道 细胞外 细胞内 b c d e a 代表各种物质分子或离子 能量 能量 课堂总结 42 课堂检测 1.图Ⅰ、图Ⅱ为细胞中由转运蛋白介导的物质跨膜运输的示意图。下列叙述不正确的是（     ） C A．图Ⅰ中的载体蛋白每次转运时都会发生自身构象的改变 B．图Ⅰ中的载体蛋白只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 C．图Ⅱ中的通道蛋白每次运输时分子或离子均需要与通道蛋白结合 D．图Ⅱ中的通道蛋白只允许与自身通道的直径和形状相适配的物质通过 2.下图表示某生物膜结构，图中A、B、C、D、E、F表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式。请据图回答下列问题： (1)图示中细胞膜主要由[　] 和[　] 组成。 (2)葡萄糖和甘油进入红细胞的方式依次是 、 。(3)人们设计出一种膜结构，这种膜结构能将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低污水中的有毒重金属离子对水的污染，这是模拟生物膜的 。 (4)若上图为胃黏膜上皮细胞的细胞膜，人在饮酒时，酒精是通过 [　] 。 课堂检测 B 磷脂双分子层 A 蛋白质 协助扩散 自由扩散 选择透过性 b 自由扩散 学科网 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