4.1 被动运输 课件-2025-2026学年上学期高中生物必修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、动植物细胞吸水与失水及自由扩散、协助扩散等知识点。以漏斗渗透装置问题导入，通过“渗透作用条件→动物细胞实例→植物细胞质壁分离实验→被动运输类型”的逻辑链搭建学习支架。 其亮点在于实验驱动与问题链结合，如植物细胞质壁分离实验含完整流程及异常分析，拓展应用设计测定细胞液浓度实验，培养科学思维与探究实践。包含实验视频链接，助力直观教学，帮助学生建立结构与功能观，教师可直接用于实验教学与分层练习。

第四章：细胞的物质输入与输出 第1节：被动运输 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。 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。 1. 漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 单位时间内： 从烧杯扩散到漏斗中的水分子数 ＞ 从漏斗中扩散到烧杯的水分子数 （一）渗透作用 水分子或其他溶剂分子通过半透膜，从低浓度溶液（水分子相对含量高）向高浓度溶液（水分子相对含量低）扩散的现象。 ① 具有半透膜。 ② 膜两侧溶液具有浓度差。 (1)概念 (2) 条件 相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。 (3) 扩散方向 一、水进出细胞 由多到少，趋向平衡 1. 漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 不会，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。 液面不再上升时，还有水分子移动吗？半透膜两侧溶液浓度相等吗？ 此时水分子进出速率相等 半透膜两侧浓度不相等 漏斗内溶液浓度S1>漏斗外溶液浓度S2 2. 如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 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。 单位时间内玻璃纸两侧水分子进出平衡，漏斗中的液面将保持不变。 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？ （二）动物细胞的吸水与失水 一、水进出细胞 外 界 溶 液 浓 度 细 胞 质 的 浓 度 小于 吸水膨胀、涨破 大于 失水皱缩 低渗溶液 高渗溶液 等渗溶液 0.9% NaCl溶液中 20%的蔗糖溶液中 清水中 等于 保持原状 （二）动物细胞的吸水与失水 1.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.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 4.红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水？ 是（是“相当于”，不是“等同”） 红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它蔗糖分子。 不一定。因为红细胞吸水后细胞内液浓度会下降，可能与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。 红细胞内外溶液的浓度差，一般浓度差越大，细胞吸水或失水越多。 与血浆浓度基本一致，防止血细胞因过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。 水进出其他动物细胞的原理与水进出红细胞的原理是一样的，都是渗透作用。那么水又是怎样进出植物细胞的呢？ 将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。 盐腌制过的白菜会出现出水现象。 对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 （三）植物细胞的吸水与失水 一、水进出细胞 细 胞 液 （具有一定的浓度） 外界溶液 图4-2 成熟的植物细胞模式图 液泡膜 细胞质 细胞膜 细胞壁 原生质层 全透性 伸缩性比较小 注意：原生质层≠原生质体 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质 注意： 植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液。 水进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。 不成熟的植物细胞没有中央大液泡 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是一层半透膜吗？ 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 得出结论 表达与交流 提出问题 （三）植物细胞的吸水与失水 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 得出结论 表达与交流 提出问题 水分进出植物细胞是渗透作用，原生质层相当于一层半透膜 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是一层半透膜吗？ （三）植物细胞的吸水与失水 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 。所以可以通过液泡的大小变化反映水分进出细胞。 实验设计思路 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 得出结论 表达与交流 提出问题 失水 缩小 吸水 增大 2.如何使细胞外溶液的浓度升高或降低？ 3.如何看到细胞，需要借助于什么材料和器具？ 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（低倍镜）观察临时装片。 （三）植物细胞的吸水与失水 （三）植物细胞的吸水与失水 材料用具： 紫色洋葱鳞片叶、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水、刀片、镊子、滴管、盖玻片、吸水纸、显微镜等。 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 得出结论 表达与交流 提出问题 思考：用黑藻小叶观察可以吗？ 【1-4.5 植物的吸水与失水】 https://www.bilibili.com/video/BV1ts1TBEEoH/?share_source=copy_web 盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片 1 2 3 4 滴清水 撕取洋葱鳞片叶外表皮 低倍镜 观察 注意:撕取样时要不带太多且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡，撕取后要放入载玻片上的清水中 制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片 重复几次 0.3g/ml的 蔗糖溶液 吸水纸吸引 制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片 ①表皮细胞中有个紫色的中央大液泡 ②原生质层紧贴细胞壁 ①紫色的中央大液泡逐渐变小（紫色加深） ②原生质层与细胞壁逐渐分离 ①表皮细胞中紫色的中央大液泡逐渐变大 ②原生质层逐渐贴近细胞壁 低倍显微镜下观察 低倍显微镜下观察 滴放清水 吸水纸吸引 重复几次 低倍显微镜下观察 质壁分离 质壁分离复原 （三）植物细胞的吸水与失水 引流法 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 得出结论 表达与交流 提出问题 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 外界溶液 中央液泡变化 原生质层位置变化 细胞大小 蔗糖溶液 清水 基本不变 基本不变 变小 逐渐恢复原来大小 脱离细胞壁 恢复原位 （三）植物细胞的吸水与失水 (1)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 (2)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜； 实验 结论 植物细胞发生质壁分离的原因： 内因： 外因： 原生质层相当于一层半透膜 原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性 外界溶液浓度 > 细胞液浓度 思考与讨论： 1.实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？ 作为正常的对照组，观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的细胞状态形成自身前后对照。 2.紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后，该细胞的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？ 颜色逐渐变深。吸水能力逐渐增强。 3.有位同学错取了质量浓度为3 g/mL的蔗糖溶液，发现细胞发生了质壁分离，给临时装片滴加清水并引流后几乎没有观察到质壁分离复原现象，分析原因可能是什么？ 蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原。 思考与讨论： 4、将蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3、甘油、尿素、乙二醇溶液（溶质可以透过半透膜）时，不滴加清水也会自动发生质壁分离复原。为什么？ 质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。 5、植物细胞的质壁分离及复原实验有哪些作用？ （1）判断细胞的死活、观察植物细胞的细胞膜； （2）测定细胞液浓度范围； 思考与讨论： (1)本实验是教材中唯一一个只在低倍镜下观察的实验。 (2)单独观察处于质壁分离的静态图像，不能判断细胞是正在发生质壁分离还是质壁分离复原。 (3)质壁分离过程中,外界溶液浓度大于细胞液浓度,质壁分离程度越大,植物细胞吸水能力越强。质壁分离复原过程中,外界溶液浓度小于细胞液浓度。 (4)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的,最终表现为出或进的水分子多。 注意事项 二、自由扩散和协助扩散 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_____________。 被动运输分为___________和___________两类。 扩散方式 不需要 能量 自由扩散 协助扩散 被动运输 （一）自由扩散 (1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。 ① 梯度运输 ②不需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 (2)特点 (3)实例： 气体、水、尿素等小分子物质;甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子 (4)影响因素： 浓度差、温度 顺浓度（高→低） 脂质分子：胆固醇、性激素等 （二）协助扩散（易化扩散） (1)概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。 (2)特点 ① 浓度梯度运输 ② 需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 (3)实例： 红细胞吸收葡萄糖、水通道蛋白、Na+通道等 浓度差、转运蛋白种类和数量 浓度差 扩散速度 (4)影响因素： 受转运蛋白数量限制 比喻：板车载货下坡 顺 （二）协助扩散（易化扩散） 转运蛋白 (1)定义：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，这些蛋白质称为转运蛋白。 (2)类型：分为 和 两种类型。 载体蛋白 通道蛋白 载体蛋白 通道蛋白 通道蛋白 载体蛋白 通道蛋白 图示 区别 相同点 转运时自身构象发生改变。（葡萄糖进红细胞、肌细胞） 不需与其结合，转运时自身构象不改变。 （水通道蛋白、K、Na离子通道蛋白） 化学本质均为蛋白质、均分布在细胞膜上、都对被运输的物质具有高度的特异性或选择性。 载体蛋白和蛋白的异同点 方式 自由扩散 协助扩散 运输方向 是否消耗能量（ATP） 是否需要转运蛋白 举例 图例 曲线图 （一定浓度范围内） 影响因素 高浓度低浓度 不消耗 不需要 需要 氧气、二氧化碳、乙醇、苯等 葡萄糖、氨基酸、水等 细胞膜内外物质的浓度差 浓度差；转运蛋白的数量 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，作用机制是一样的（　　　） 一、概念辨析 √ × × 2.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（ ） 成熟植物细胞的死活 原生质层比细胞壁的伸缩性大 成熟的植物细胞能进行渗透吸水 水分子可以通过通道蛋白进入细胞 D 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，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是（ ） 甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原， 甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原 只有以细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原 甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原 B 1.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 二、拓展应用 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分别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，据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。 2.温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速度吗？请你提出假设，并设计验证该假设的实验方案. 二、拓展应用 假设:温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。 设计实验提示:可以借用本节问题探讨中的渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速率。实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验的准确性。 Lavf58.20.100 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.29.100 学科网版权所有 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $