4.1 “细胞工厂”的自动化、无能耗的物流模式——被动运输 课件-2025-2026学年高一上学期必修1生物人教版

第4单元 “细胞工厂”的物流系统—物质的输入和输出 下面的文字摘自某高血压治疗药物说明书：“本品为二氢比啶类钙通道阻滞剂，抑制血管平滑肌和心肌细胞的跨膜钙离子内流，但以血管作用为主，本品引起冠状动脉、肾小动脉等全身血管的扩张，产生降压作用。” 许多药物都是针对细胞膜上物质运输的通道研发的，你知道这是为什么吗？ 细胞是一个开放的系统，系统的边界——细胞膜不仅是将细胞内外隔开的屏障，也是控制物质进出细胞的门户。 细胞膜是怎样控制物质输入和输出的呢？不同的物质跨膜运输的方式一样吗？这与细胞膜的结构有什么关系呢？ 第4单元 “细胞工厂”的物流系统—物质的输入和输出 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。 1.“细胞工厂”的自动化、无能耗的物流模式 2.“细胞工厂”的逆流而上的特种运输队 3.“细胞工厂”的大宗货物的集装箱装卸 第 4单元 4.1 被动运输 4.2 主动运输 4.2 主动运输 第4单元 “细胞工厂”的物流系统—物质的输入和输出 4.1“细胞工厂”的自动化、无能耗的物流模式 学习目标 1.通过水分子进出细胞原理的探索和讨论，构建被动运输的概念，阐明细胞膜的选择透过性，形成结构与功能相适应的观念。 2.通过探究“植物细胞的吸水和失水”，阐明水分子进出植物细胞的原理。 3.通过被动运输具体实例的讨论，分析细胞膜的成分、结构与物质跨膜运输的知识解决生活实际问题。 目录 任务1：渗透作用 活动1：探究渗透作用的原理 任务2：水进出细胞的原理 活动1：动物细胞的吸水和失水 活动2: 植物细胞的吸水和失水 任务3: 被动运输 活动: 比较自由扩散和协助扩散 任务一：渗透作用 活动：探究渗透作用的原理 任务一：渗透作用 活动：探究渗透作用的原理 半透膜：一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。 问题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？为什么？ 问题2:如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 由于蔗糖溶液中水的相对含量比烧杯中的水的相对能量低，因此烧杯中的水扩散到漏斗中的水速度比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快，导致漏斗中水量增加，液面上升 不能 不能 当管内的ye 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 任务一：渗透作用 活动：探究渗透作用的原理 半透膜：一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。 问题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？ 问题4:液面的高度差取决于什么？ 问题5:结合上述问题的回答与分析，请思考渗透作用发生需要具备什么条件？ 漏斗管内的液面将保持不变 半透膜两侧的浓度差 1.具有半透膜 2.半透膜两侧有浓度差 思考:水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？细胞膜是否相当于一层半透膜？ 任务二：水进出细胞的原理 活动1：动物细胞的吸水和失水 外界溶液浓度>细胞质浓度 外界溶液浓度<细胞质浓度 外界溶液浓度=细胞质浓度 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩 细胞形态不变 问题1: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？ 问题2:红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？ 任务二：水进出细胞的原理 活动1：动物细胞的吸水和失水 外界溶液浓度>细胞质浓度 外界溶液浓度<细胞质浓度 外界溶液浓度=细胞质浓度 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩 细胞形态不变 问题3:当外界溶液浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 问题4:红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 问题5:想一想临床上输液为什么要用生理盐水。 任务二：水进出细胞的原理 思考:水是怎样进出植物细胞的呢？ 任务二：水进出细胞的原理 活动2：植物细胞的吸水和失水 植物细胞壁的特点：全透性；伸缩性小 成熟的植物细胞中中央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的细胞液。 原生质层：细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质。 任务二：水进出细胞的原理 活动2：植物细胞的吸水和失水 将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变得硬挺。将白菜剁碎做馅时，常常要放一些盐，稍过一会儿就可以见到有水渗出，对农作物施肥过多会造成烧苗现象，这些现象都说明植物细胞也像动物细胞一样，会发生吸水或失水现象吸水或失水同样与外界溶液的浓度有关。 任务二：水进出细胞的原理 活动2：植物细胞的吸水和失水 任务二：水进出细胞的原理 活动2：植物细胞的吸水和失水 问题1:在未滴加蔗糖溶液之前，洋葱鳞片叶外表皮的液泡大小如何？颜色如何？原生质层的位置在哪里？ 问题2:滴加蔗糖溶液之后，液泡大小、颜色以及原生质层出现了哪些变化？ 问题3:滴加清水后，液泡的大小以及原生质层出现了哪些变化？ 质壁分离 质壁分离复原 任务二：水进出细胞的原理 活动2：植物细胞的吸水和失水 问题4:请从内因和外因两个角度分析质壁分离的原因？ 问题6:如果0.3g/ml的蔗糖溶液换成0.5g/ml的蔗糖溶液浓度能看到质壁分离复原的现象吗？为什么？ 问题5:质壁分离发生的条件是什么？ 内因：原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性 外因：外界溶液浓度大于细胞液的浓度 活的成熟的植物细胞； 外界溶液浓度大与细胞液浓度； 细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性 不能；细胞失水过多死亡 任务二：水进出细胞的原理 活动1：动物细胞的吸水和失水 问题7:实验材料为什么选择紫色洋葱鳞片叶的外表皮？ 问题8:能不能发生质壁分离与液泡有没有颜色有关吗？ 液泡有颜色便于观察 无关；只要有中央大液泡就能发生质壁分离，与液泡有无颜色无关 问题9:整个实验观察了几次？每次观察的目的是什么？观察用的低倍镜还是高倍镜？ 观察了3次；第一次观察作对照，第二次观察质壁分离，第三次观察质壁分离复原；低倍镜 问题10:通过本实验能得出什么结论？ 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 任务二：水进出细胞的原理 活动1：动物细胞的吸水和失水 思考：如果0.3g/ml的蔗糖溶液换成0.3g/ml的KNO3溶液会看到质壁分离后自动复原，为什么会出现自动复原呢？ K+离子和NO3-离子能透过原生质层进入细胞液内，使细胞液浓度增加，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞会吸水从而发生自动复原现象 任务二：水进出细胞的原理 活动1：动物细胞的吸水和失水 动植物细胞都是渗透系统 任务二：水进出细胞的原理 请说出下图中的结构名称 练习1:一个成熟的植物细胞，相当于一个渗透装置，这是因为（ ） A. 细胞壁是全透性的 B. 原生质层相当于一层半透膜 C. 液泡中含有多种物质 D. 细胞核位于细胞中央 练习2：将人体红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡一段时间后得到以下结果。根据下表分析，蔗糖溶液浓度关系是（ ） A. 甲 > 乙 > 丙 B. 丙 > 乙 > 甲 C. 乙 > 甲 > 丙 D. 丙 > 甲 > 乙 B B 任务三：被动运输 活动：比较自由扩散和协助扩散 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，被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。 任务三：被动运输 活动：比较自由扩散和协助扩散 阅读教材并结合下图，总结自由扩散和协助扩散的特点？ 任务三：被动运输 活动：比较自由扩散和协助扩散 方式 自由扩散 协助扩散 概念 条件 不需要 ______蛋白，不消耗能量 ______转运蛋白，不消耗能量 实例 ________________________等 葡萄糖进入红细胞 运输方向 ____浓度一侧→___浓度一侧（顺浓度梯度） 物质通过简单的扩散进出细胞的方式 物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式 转运 需要 氧气、二氧化碳、甘油、乙醇 低 高 任务三：被动运输 活动：比较自由扩散和协助扩散 阅读教材并结合下图，总结载体蛋白和通道蛋白的区别？ 载体蛋白：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 通道蛋白：只允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。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合 任务三：被动运输 活动：比较自由扩散和协助扩散 钾离子通道模式图 水通道蛋白模式图 水进出细胞的方式 水进出细胞的方式：自由扩散和协助扩散，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。 任务三：被动运输 活动：比较自由扩散和协助扩散 思考：影响自由扩散和协助扩散运输速率的因素有哪些？ 自由扩散：膜内外物质的浓度差 协助扩散：膜内外物质的浓度差；转运蛋白的数量 自由扩散 协助扩散 练习3:下列物质通过细胞膜的方式中，属于协助扩散的是（ ） A. 氧气进入肺泡细胞 B. 二氧化碳从叶肉细胞排出 C. K⁺从细胞内排出到组织液 D. 葡萄糖进入红细胞 练习4:（多选题） 自由扩散和协助扩散的共同点是（ ） A. 都需要载体蛋白的参与 B. 都是从高浓度向低浓度运输 C. 都不需要消耗细胞能量 D. 运输速率都与浓度差成正比 D BC 同学们下节课再见！ EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $