4.1 被动运输（第2课时）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水进出细胞的渗透作用、植物细胞吸水失水实验及被动运输，从吃咸物口渴、凉拌黄瓜出水等生活实例切入，过渡到动物细胞渗透作用类比，再到植物细胞结构与实验探究，构建从生活到理论的学习支架。 亮点在于以科学探究为主线，通过质壁分离实验完整流程（提出问题至结果分析）培养探究实践能力，结合原生质层结构与功能体现生命观念，图表对比被动运输曲线深化科学思维。资料实验详尽、习题解析到位，学生易理解抽象概念，教师可高效开展教学。

吃咸瓜子或平时吃话梅等较咸的东西，吃多了后会有什么感觉？为什么会有这种感觉？ 日常生活里,夏天家里做凉拌黄瓜时有水出现; 卖菜的师傅经常向菜叶上喷水,使菜叶变得硬挺. 与生活的联系—水进出细胞 植物细胞又能否进行渗透作用吸水和失水呢？ 1 二、水进出动物细胞 细胞膜 细胞外的液体环境 动物细胞 细胞质基质 半透膜 清水 渗透装置 蔗糖溶液 相当于 相当于 相当于 ——渗透作用 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 植物细胞又能否进行渗透作用吸水和失水呢？ 2 三、水进出植物细胞 成熟植物细胞结构示意图 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 细胞壁 植物细胞壁是全透性的，支持和保护细胞，伸缩性比较小 水分进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡中的细胞液 细胞液 成熟的植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液（有一定浓度） 细胞膜和液泡膜及两层膜之间的细胞质 3 探究植物细胞的吸水和失水 1.提出问题 ①水分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？ 2.作出假设 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， 3.实验设计思路 当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞就会失水 当外界溶液浓度低于细胞液浓度时，细胞就会吸水 观察：植物细胞通过渗透作用吸水或失水，液泡的 、 会变化； 大小 颜色深浅 烧苗 4 探究植物细胞的吸水和失水 4.进行实验 a、实验材料的选择 ①活的成熟植物细胞，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，例如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，通过观察叶绿体分布情况得知原生质层的变化，判断失水吸水情况 ④如果细胞无色，例如洋葱内表皮细胞，可在外界溶液中加染料，观察染液的分布范围判断 5 探究植物细胞的吸水和失水 4.进行实验 b、实验试剂的选择 清水 质量浓度0.3g/mL的蔗糖溶液 对细胞无害。盐酸、酒精等溶液能杀死细胞，不适于用作实验试剂 若蔗糖溶液过高，如0.5g/mL的蔗糖溶液，失水过快过多，细胞会死亡，不能再进行清水中吸水复原的实验； 若蔗糖溶液的浓度过低，则不能使细胞发生明显的失水现象。 ， 6 盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片 3 1 滴清水 2 撕取洋葱鳞片叶外表皮 4 低倍镜观察中央液泡初始大小 6 低倍镜观察液泡大小变化 5 在盖玻片的一侧滴0.3g/mL的蔗糖溶液，在对侧用吸水纸引流 7 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流 8 低倍镜观察液泡变大复原 c、实验步骤 探究植物细胞的吸水和失水 注意：低倍镜下共观察3次 7 5、分析结果，得出结论 探究植物细胞的吸水和失水 8 液泡大小 液泡颜色 细胞液浓度 原生质层位置 细胞大小 蔗糖溶液 清水 变小 变大 变深 变浅 逐渐升高 逐渐降低 原生质层恢复原来位置 原生质层脱离细胞壁 基本不变 基本不变 5、分析结果，得出结论 探究植物细胞的吸水和失水 “壁”是指细胞壁，“质”是指原生质层，而非细胞质 9 滴加蔗糖溶液 质壁分离 滴加清水 质壁分离复原 实验结果 实验结论 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。 P65第一段 液泡膜 细胞膜 内因： 6、进一步分析 质壁分离产生的原因： 外因： 外界溶液浓度>细胞液浓度 细胞不断失水时，细胞壁和原生质层都有一定程度的收缩，但是原生质层的伸缩性比细胞壁大，原生质层就会和细胞壁逐渐分离开，发生质壁分离现象 11 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 四、质壁分离与复原实验的应用 说明没有了半透膜，是死细胞 12 2.测定细胞液浓度范围 P67课后拓展题1 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 四、质壁分离与复原实验的应用 13 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） 3.鉴别不同类型的溶液 当溶液的溶质可透过半透膜）（如硝酸钾、甘油、 尿素等）时先发生质壁分离，然后能自动复原，因为溶剂水减少，同时K+、NO3-、尿素、甘油等溶质转运到细胞内，共同使细胞液浓度升高到超过外界溶液浓度后， 细胞渗透吸水而发生自动复原。 当溶液的溶质不能透过半透膜时只会引起质壁分离现象，不能发生自动复原现象。只有另用清水或低渗溶液处理，方可复原。 14 1、右图为某学生在一定浓度的蔗糖溶液对细胞影响的实验中所观察到的细胞图，请判断下列叙述中正确的是（ ） A．图中①②⑥组成了细胞的原生质层 B．图中细胞⑥处的浓度一定大于⑦处的浓度 C．图中⑦是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅 D．图中①是细胞壁，⑥中充满了蔗糖溶液 D 某个处于质壁分离状态的细胞，无法判断是正在失水还是吸水的过程中 因为细胞壁是全透性的，因此细胞发生质壁分离后，在细胞壁与细胞膜之间的空隙充满的是外界溶液 习题巩固 ②④⑤ 15 2.植物体内有三个相邻的细胞a、b、c,已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c,那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是(　　) C 习题巩固 16 3.将洋葱鳞片叶内表皮细胞置于混有红墨水的一定浓度的蔗糖溶液中，持续观察某细胞在不同时段的形态变化如图所示。下列相关分析正确的是（       ） A.实验表明，细胞壁具有全透性且没有伸缩性 B.图乙细胞的吸水能力大于图甲细胞的吸水能力 C.图丙细胞的细胞液浓度一定小于外界蔗糖溶液浓度 D.一段时间后，可观察到图丙细胞发生质壁分离自动复原现象 B 只是伸缩性小 不知是否处于继续失水；因此无法判断浓度关系 溶质蔗糖分子不能进入细胞，不会引起质壁分离自动复原 习题巩固 失水后，图乙细胞液浓度更大，吸水能力越强，即渗透压更大， 17 4.将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；再将这些细胞置于清水中，细胞发生质壁分离复原。关于上述过程中细胞相关变化的描述正确的是(　 ) A.质壁分离过程中，细胞液的渗透压逐渐减小，颜色逐渐变深 B.质壁分离过程中，原生质体体积与细胞体积的比值逐渐减小 C.质壁分离复原过程中，细胞的原生质层将逐渐吸水增厚 D.若时间足够长，置于清水中的细胞会持续吸水直至涨破 B 失水过程中细胞液浓度变大，吸水能力变强，即渗透压逐渐增大 变薄 有细胞壁的支持作用，不会像动物细胞那样涨破 习题巩固 原生质层收缩，比值减小 18 思考1：什么样的分子能够通过脂双层？为什么？ 水、气体、甘油、乙醇、苯等小分子很容易通过人工脂双层 O2、CO2、 水、N2 乙醇、甘油 苯 葡萄糖 氨基酸 核苷酸 H+、K+ Na+、Ga2+ Mg2+、 HCO3ˉ 人工合成的脂双层对物质的通透性 水、气体的分子量很小可以很容易穿过脂双层中的空隙。 甘油、乙醇和苯是脂溶性物质，与磷脂有较强的亲和力，容易通过脂双层。 19 自由扩散 定义：像O2、CO2以及甘油、乙醇、苯等，通过简单的扩散作用进出细胞的方式，称为自由扩散，也叫简单扩散。 实例： 水 气体（ O2、CO2 等） 脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯） 特点： ①顺浓度梯度进出细胞 ②不需要消耗能量 20 自由扩散 影响因素： 细胞内外浓度差 扩散速率 (V) 细胞内外浓度差 扩散速率 (V) O2浓度/呼吸作用强度 O O 21 气管、支气管不断分支，最终形成肺泡 O2通过自由扩散，顺浓度梯度从肺泡进入血液中，进而运输给全身细胞 自由扩散对于所有细胞都很重要 22 组织间隙 组织 细胞 管 血 细 毛 肺泡 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 组织间隙 1.O2是怎样进入血液以及组织细胞？ 以自由扩散的方式 2.O2从肺泡腔进入血液需要穿过几层生物膜？ （肺泡壁、毛细血管壁为单层细胞） 4层 3.O2从肺泡腔到进入组织细胞需要穿过几层生物膜？ 9层 从肺泡到被组织细胞利用： 层膜 习题巩固 11 23 思考2：什么样的分子不能够通过脂双层？ 氨基酸、葡萄糖、核苷酸等小分子有机物和离子则不能通过合成的脂双层。 O2、CO2、 水、N2 乙醇、甘油 苯 葡萄糖 氨基酸 核苷酸 H+、K+ Na+、Ga2+ Mg2+、 HCO3ˉ 人工合成的脂双层对物质的通透性 思考3：图示的脂双层与细胞膜有什么区别呢？ 细胞膜除了以磷脂双分子层为基本支架外，上面还镶嵌着大量的蛋白质 思考4：你猜想葡萄糖、离子等物质需要什么的协助来通过细胞膜呢？ 葡萄糖、离子等是能通过细胞膜而被细胞所吸收的 24 协助扩散 定义：离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜，需要借助膜上的 进出细胞的 ，叫做协助扩散，也叫易化扩散。 实例： 离子 一些小分子有机物（如葡萄糖、氨基酸） 特点： ①顺浓度梯度进出细胞； ②不需要消耗能量； ③需要膜上转运蛋白参与。 转运蛋白 扩散 25 转运蛋白包括两种类型：载体蛋白和通道蛋白 离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜，需要借助膜上的转运蛋白进出细胞扩散，叫做协助扩散，也叫易化扩散。 载体蛋白 通道蛋白 26 载体蛋白 构象3 构象1 构象2 外 内 葡萄糖 结合部位 葡萄糖 结合部位 载体蛋白参与的葡萄糖协助扩散示意图 载体蛋白只允许与自身结合部位相适应的分子或离子结合（要特异性结合） 每次转运时都会发生自身构象的改变（每次转运构象都需变，运输速率较低） 27 通道蛋白 K+通道关闭 K+通道开启 + + + + + + + - - - - - - + + + + + + + - + - - - - - - - - - + 外 内 通道开启时，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分子或离子通过（也有特异性） P67 分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合（无需结合，运输速率较高）P67 28 载体蛋白和通道蛋白的异与同 载体蛋白 通道蛋白 转运特点 是否有特异性 是否与转运的分子结合 运输速率的高低 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，大小和电荷相适宜的分子或离子通过 有 有 低 高 不结合 结合 29 运输速率 膜两侧的浓度差 运输速率 膜两侧的浓度差 思考：你觉得协助扩散的曲线该是如何呢？并说出依据。 曲线比较：自由扩散&协助扩散 自由扩散 协助扩散 30 曲线比较：自由扩散&协助扩散 膜上负责运输每种物质的相应转运蛋白的数量是有限的，具有饱和性 运输速率 膜两侧的浓度差 拐点的含义：协助扩散运输速率受转运蛋白数量限制 31 运输速率 膜两侧的浓度差 运输速率 膜两侧的浓度差 影响因素比较：自由扩散&协助扩散 温度 膜两侧的浓度差 温度 膜两侧的浓度差 转运蛋白的数量 自由扩散 协助扩散 32 被动运输 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，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输，包括自由扩散和协助扩散两类。 P65 物质跨膜运输的方式 运输的方向 是否需要 转运蛋白 是否消耗细胞化学反应释放的能量 自由扩散 _____浓度梯度 协助扩散 _____浓度梯度 顺 不需要 需要 不消耗 不消耗 顺 运输动力来自细胞内外物质的浓度差 33 水的进出细胞的方式 P68 过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来发现水分子的跨膜运输速率远大于自由扩散的速率。 34 现象： 水分子跨膜运输速率远大于自由扩散速率 研究结果： 虽有自由扩散，水分子更多的是借助膜上水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞 问题与假设： 水分子除自由扩散外，还存在其它运输方式 水分子进出细胞的方式 水通道蛋白 1988年，美国科学家阿格雷成功分离出水通道蛋白，证明了其存在 1998年，美国科学家麦金农解析出了钾离子通道蛋白的结构，于2003年和阿格雷一起荣获诺贝尔化学奖 35 1.A表示的运输方式是 ，转运速率主要取决于膜两侧物质的 。 自由扩散 浓度差 2.图B表示的运输方式可能是 ，ab段主要受 的影响，bc段受到 的限制，运输速率不能再上升。 协助扩散 膜两侧浓度差 转运蛋白数量 3.C 表示的运输方式是 ，转运速率主要取决于膜两侧物质的 。 被动运输 浓度差 基础过关 36 4.葡萄糖穿越细胞膜进入红细胞的运输速度存在一个饱和值， 该值的大小取决于(    ) A.细胞内的氧浓度 B.细胞膜外的糖蛋白数量 C.细胞膜上相应载体的数量 D.细胞内外葡萄糖浓度差值 5.细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。 下列物质中，以自由扩散方式通过细胞膜的是( ) A.Na+ B.二氧化碳 C.RNA D.胰岛素 C B 记忆：典型协助扩散的例子：葡萄糖进入红细胞 基础过关 37 Lavf58.45.100 $