4.1被动运输（第一课时）-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修一

探索生物课堂 4.1被动运输 Time：2025.11 第4章 细胞的物质输入和输出 第一课时 目标素养 理解渗透作用的原理及发生条件，解释动植物细胞吸水和失水的原理，并尝试结合细胞膜的结构与功能推断被动运输的机制 学会使用显微镜观察植物细胞的吸水和失水，探究外界溶液的浓度对植物细胞质壁分离和复原的影响 2 重点难点 02 01 难点 探究植物细胞的吸水和失水 重点 渗透作用的原理和特点 探究植物细胞的吸水和失水 3 01 新课导入 温故知新 新课讲授 渗透作用 水进出动物细胞的原理 水进出植物细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 课堂小结 课堂练习 02 03 04 目录 4 01 温故知新 新课导入 温故知新 细胞膜的功能特点？ 回忆 不需要、有害的物质、病毒、病菌不容易进入 O2、营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等） 废物 （CO2、尿素等） 细胞合成并分泌 消化酶、 抗体、激素等 细胞代谢产生 （DNA等） × 选择透过性 细胞膜为什么具有选择透过性？ 结构与功能相适应 温故知新 细胞膜的成分？细胞膜的结构？ 回忆 磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。 这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。 细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成 流动镶嵌模型 物质是如何进出细胞的呢？ 02 渗透作用 水进出动物细胞的原理 水进出植物细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 新课讲授 水进出细胞的原理 一.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，使漏斗管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。 动画演示 动画演示 蔗糖分子 水分子 渗透作用演示 水进出细胞的原理 一.渗透作用 漏斗管内的液面为什么会升高？ 从微观角度看: 半透膜两侧的水分子都能够自由进出，但由于蔗糖溶液中水的相对含量比烧杯中水的相对含量低 因此单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水的水分子数 导致漏斗中水量增加，液面上升 从宏观角度看: 水从相对含量高的一侧 流向相对含量低的一侧 蔗糖溶液 烧杯中水 水的相对含量低 水的相对含量高 多 少 动画演示 讨论： 水进出细胞的原理 一.渗透作用 如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 当漏斗内液面不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？ 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，此时半透膜两侧水分子进出速率相等，液面将不再上升 不相同。漏斗内溶液浓度仍然较高 动画演示 水进出细胞的原理 一.渗透作用 如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 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？ 液面不会升高，膜两侧浓度相同，水分子进出平衡 不会。纱布孔隙大,蔗糖分子和水分子都可自由通过,最终会导致纱布两侧浓度相等 溶液浓度___ 渗透压___ 水进出细胞的原理 1.概念： 水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散 2.方向: 3.发生条件: ①具有半透膜 ②半透膜两侧溶液存在浓度差 清水 蔗糖溶液 水相对含量___ 溶液浓度___ 渗透压___ 半透膜 渗透压：溶质微粒对水的吸引力，大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,溶质浓度越高，渗透压越大,吸水能力越强 低 低 低 高 高 水相对含量___ 高 水进出细胞的原理 一.渗透作用 半透膜两侧的水分子进行双向运动，液面变化是由水分子双向运动的差异导致的 当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡 4.水分子通过半透膜的运动规律 水进出细胞的原理 一.渗透作用 渗透作用 扩散作用 区 别 概念 物质 是否穿膜 方向 联系 水等溶剂分子 所有物质，如花香的飘散 需穿过半透膜 与半透膜无关 相对含量高→相对含量低 分子密度高→分子密度低 渗透作用是扩散作用的一种特殊方式 渗透作用与扩散作用对比 物质从相对含量多的地方到 相对含量少的地方的自由运动 水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散 水进出细胞的原理 一.渗透作用 知识补充 半透膜 概念： 种类： 特点： 一种具有多孔的薄膜 不同类型半透膜的孔径不同 常见的半透膜有玻璃纸、羊皮纸、卵壳膜、鱼鳔、动物膀胱、肠衣以及其他一些可从生物体上剥离的薄膜类物质 如玻璃纸允许水分子透过，而蔗糖分子不能透过 只允许小于孔径的小分子透过，大分子物质不能透过 扩散前 扩散中 扩散平衡 半透膜 水进出细胞的原理 二.水进出动物细胞 如果将长颈漏斗比作动物细胞，水分子通过细胞膜进出动物细胞是通过渗透作用吗？如果是，需要满足什么条件？细胞会发生什么变化？ ①具有半透膜 ②膜两侧具有浓度差 蔗糖溶液 细胞质溶液 半透膜 细胞膜 外界溶液 水进出细胞的原理 二.水进出动物细胞 将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，红细胞的形态变化 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 失水皱缩 形态不变 吸水膨胀 低 高 H2O H2O 动物细胞与外界溶液构成一个渗透系统 ①半透膜：细胞膜 ②浓度差：细胞质与外界溶液 高 低 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“渗透作用”所示装置中的什么物质？ 红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？ 当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 水进出细胞的原理 不能 蔗糖分子 不一定。如果外界溶液浓度不是很低，细胞质的浓度下降后，与外界溶液的浓度相等，此时红细胞将不再吸水 讨论： 相当于 “相当于”不是“等于” 红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 吃比较咸的食物，口腔和唇的黏膜有什么感觉？ 为什么？ 临床上输液为什么要用生理盐水？ 水进出细胞的原理 红细胞的细胞质与外界溶液的浓度差 口会干，因为外界溶液浓度高,口腔和唇黏膜细胞失水 因为生理盐水的渗透压与血浆的渗透压基本一致，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 总结：水进出其他动物细胞的原理与进出红细胞的原理是一样的，都是通过渗透作用 水进出细胞的原理 拓展应用 掌握水通过渗透作用进出动物细胞的知识，对我们的日常生活有什么帮助？ 人体细胞只有在等渗溶液中才能维持正常的形态，所以在日常生活中，我们要注意摄入适量的水分。 如在大量出汗后要及时补充淡盐水，腹泻后要饮用补盐液，防止脱水。 输液时医护人员通常用质量分数为0.9%的NaCl溶液或者质量分数为5%的葡萄糖溶液溶解药物，这也是为了保持血浆的正常渗透压。 水进出细胞的原理 归纳总结 水进出细胞的原理 蔗糖溶液 半透膜 外界溶液 如果将装置中的漏斗换成植物细胞，植物细胞会通过渗透作用吸水和失水吗？如果会，什么结构相当于半透膜？浓度差是什么？ 水进出细胞的原理 植物细胞和动物细胞在结构上有哪些主要区别？ 细胞壁 作用: 保护和支持细胞 全透性: 水分子可自由通过细胞壁 主要由纤维素和果胶构成，所以伸缩性较小 成熟植物细胞具有中央大液泡，液泡内部的液体叫作细胞液 液泡膜 细胞质 细胞膜 原生质层 叶绿体 水进出植物细胞，主要指水经过原生质层进出液泡 能否把整个原生质层看作是一层半透膜呢？ ✭原生质层的伸缩性比细胞壁大✭ 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 1.观察现象，提出问题 萎蔫菜叶 清水浸泡 菜叶变得硬挺 白菜剁碎做馅 放盐 有水分渗出 农作物 “烧苗”现象 现象 施肥过多 试解释上述现象 根据现象，提出需要进行探究的问题 植物细胞也会发生吸水或失水现象，吸水或失水与外界溶液的浓度有关 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？ 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 2.做出假设 水分通过渗透作用进出植物细胞，原生质层相当于一层半透膜 原生质层和细胞壁之间充满的液体为外界溶液 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 3.设计实验 如果假设是正确的，当外界溶液的浓度高于（或低于）细胞液的浓度时，细胞会发生什么变化？液泡体积会变大还是变小？哪种细胞结构的变化可以反映水分进出细胞？ 外界溶液的浓度>细胞液的浓度时，细胞会失水，液泡体积会缩小 外界溶液的浓度<细胞液的浓度时，细胞会吸水，液泡体积会增大 ——实验设计思路 液泡的大小变化可以反映水分进出细胞 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 3.设计实验 如何使细胞外溶液的浓度升高或降低？ 如何看到细胞，需要借助什么材料和器具？ 利用显微镜观察紫色洋葱鳞片叶外表皮的临时装片 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 ——实验设计思路 材料→紫色洋葱鳞片叶 器具→显微镜 细胞具有紫色大液泡，便于观察 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 3.设计实验 先设计吸水现象还是先设计失水现象的观察？如何设计？结合图片分析 ——实验设计思路 失水现象→蔗糖溶液 吸水现象→清水 先设计失水现象 显微镜下紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞图片 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 3.设计实验 细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？ 失水：蔗糖溶液→液泡变小→原生质层脱离细胞壁 吸水：加入清水→液泡变大→原生质层贴近细胞壁 蔗糖 清水 ——实验设计思路 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 3.设计实验 ——实验方案 将紫色洋葱鳞片叶外表皮浸润在蔗糖溶液中，用显微镜观察其变化 再浸润在清水中，用显微镜观察其变化 4.进行实验 （1）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，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜 细胞具有紫色大液泡，便于观察 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 4.进行实验 （2）方法步骤 制作紫色洋葱鳞片叶外表皮的临时装片 低倍镜观察，观察原生质层的位置和中央夜泡的大小 盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片 滴清水 撕取洋葱鳞片叶外表皮 低倍镜观察 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对照 撕取洋葱鳞片叶时不要带叶肉且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 4.进行实验 （2）方法步骤 低倍镜观察 在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引 低倍镜观察 引流法加入蔗糖溶液，低倍镜下观察 引流法加入清水，低倍镜下观察 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 5.分析实验结果，得出结论 （1）实验现象 第一次观察 滴加蔗糖溶液后观察 滴加清水后观察 5.分析实验结果，得出结论 清水 正常形态 清水 质壁分离复原 蔗糖溶液 质壁分离 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 蔗糖 清水 （2）实验现象分析 质壁分离：指原生质层和细胞壁发生分离的现象 质壁分离复原：指原生质层和细胞壁发生分离复原的现象 液泡膜 细胞质 细胞膜 （2）实验现象分析 ①清水 正常形态 ③清水 质壁分离复原 ②蔗糖溶液 质壁分离 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 蔗糖 清水 ①是对照组②是实验组 ②是对照组③是实验组 5.分析实验结果，得出结论 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 （3）实验现象记录 第一阶段 第二阶段 试剂 液泡大小、颜色 原生质层位置 细胞大小 名称 原因 0.3g/mL蔗糖溶液 清水 缩小，颜色变深 质壁分离 通过渗透作用失水 逐渐脱离细胞壁 变大，颜色变浅 逐渐贴近细胞壁 质壁分离复原 通过渗透作用吸水 基本不变 基本不变 第一阶段 第二阶段 5.分析实验结果，得出结论 水进出细胞的原理 ——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 植物细胞通过渗透作用吸水和失水，细胞液与外界溶液具有一定的浓度差 外界溶液浓度 细胞液浓度 ＞ 外界溶液浓度 细胞液浓度 < 质壁分离 质壁分离复原 蔗糖 清水 （4）得出结论 5.分析实验结果，得出结论 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 6.表达与交流 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，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 将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后，其吸水能力如何变化？滴加清水后，其吸水能力如何变化？ 细胞发生质壁分离时，中央液泡逐渐变小，细胞吸水能力逐渐变强 细胞质壁分离复原时，中央液泡逐渐变大，细胞吸水能力逐渐变弱 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 能发生质壁分离的细胞具有什么特点？ 植物细胞(有细胞壁才能质壁分离) 成熟细胞(有大液泡) 活细胞(死细胞的细胞膜失去选择透过性） 质壁分离中“质”和”壁”分别指什么？ 质指原生质层，壁指细胞壁 6.表达与交流 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 一个动物细胞 即 一团原生质体 知识补充 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质 原生质层： 原生质体： 仅存在于成熟的植物细胞中，不包括细胞核和液泡中的细胞液 植物细胞中特指除去细胞壁后剩余部分 包括细胞膜、细胞质和细胞核、细胞液 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 拓展应用 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 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 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 拓展应用 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 3.比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞 同一浓度蔗糖溶液 镜检 发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大 拓展应用 水进出细胞的原理 ——探究植物细胞的吸水和失水 4.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） 拓展应用 水进出细胞的原理 归纳总结 ——探究植物细胞的吸水和失水 03 课堂小结 课堂小结 04 课堂练习 课堂练习 1.将初始状态相同的两组胡萝卜条进行处理后（X 组新鲜，Y 组煮沸处理），分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后检测其有关变化。下列叙述正确的是（    ） A．将 X 组放在浓度低于细胞液浓度的蔗糖溶液中，其质量将会增加 B．将 X 组放在浓度高于细胞液浓度的蔗糖溶液中，细胞液渗透压下降 C．将 X 组放在浓度高于细胞液浓度的蔗糖溶液中，一定会发生质壁分离和复原 D．将 Y 组放在浓度高于细胞液浓度的蔗糖溶液中，一定会发生质壁分离和复原 A X组置于浓度过高的蔗糖溶液中，可能导致细胞过度失水死亡，失去复原能力，因此“一定会复原”的表述不严谨 Y组细胞经煮沸后死亡，细胞膜失去选择透过性，无法发生质壁分离及复原 A．甲、乙、丙溶液浓度的大小关系为甲>乙>丙 B．由t0到t1过程中，甲溶液中细胞的吸水能力逐渐增加 C．a点到b点的过程中，乙溶液中细胞的细胞液浓度小于外界溶液浓度D．丙溶液中，细胞液与外界溶液之间水分子进出处于动态平衡 课堂练习 2.将完全相同的紫色牵牛花花瓣细胞分别浸润在甲、乙、丙3种溶液中，测得的细胞膜与细胞壁之间的距离（L）随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是（    ） C A.细胞膜与细胞壁之间的距离（L）越大，说明细胞失水越多，外界溶液浓度越高。 从图中可知，在相同时间内，甲溶液中细胞的L值最大，乙次之，丙最小，所以甲、乙、丙溶液浓度的大小关系为甲>乙>丙，A正确； B.由t0到t1过程中，甲溶液中细胞不断失水，细胞液浓度逐渐增大。细胞液浓度增大，细胞的吸水能力就会逐渐增加，B正确； C.a点到b点的过程中，乙溶液中细胞的细胞膜与细胞壁之间的距离在减小，说明细胞在吸水。 细胞吸水时，细胞液浓度大于外界溶液浓度，C错误； D.丙溶液中，细胞膜与细胞壁之间的距离基本不变，说明细胞处于动态平衡状态。 但动态平衡时，细胞液与外界溶液之间仍有水分子的交换，只是水分子进出达到平衡，D正确。 课堂练习 课堂练习 3.某同学利用黑藻叶片完成“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”实验后，继续进行质壁分离实验，如图所示，图中的序号表示结构。下列有关叙述错误的是（　　） A．处理后，①的伸缩强度大于细胞壁的 B．处理后，③的渗透压变大，吸水能力增强 C．观察细胞质的流动时，可用④的运动作为标志 D．若温度降低，则细胞质的流动速度会变快 D 溶质浓度越高，渗透压越大；而渗透压越大，细胞液的吸水能力越强 ①代表原生质层 温度降低时，分子热运动减缓，细胞代谢速率（如呼吸作用为细胞质流动供能）也会下降，这会导致细胞质流动速度减慢 课堂练习 4.如图是某同学用洋葱紫色鳞片的外表皮做“植物细胞的吸水与失水”实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是（　　） A．图中 1、2、6 组成了细胞的原生质层 B．图中细胞处于质壁分离状态，此时 6 处的浓度一定大于 7 处的浓度 C．在 0.3g/mL 蔗糖溶液中可观察到明显的质壁分离现象 D．质壁分离过程中，细胞吸水能力逐渐减弱 C 由于无法确定图中细胞是在质壁分离还是在质壁复原或者是在动态平衡中，因此无法确定6、7处的浓度 同 学 们 再 见 Time：2025.11 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $