4.1被动运输第一课时课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

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 生活中我们会观察到： 糖拌西红柿放置一段时间后，会出现很多“汁”； 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？ 水进出细胞的原理 一.渗透作用 开始：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，而蔗糖分子不能。 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 水相对含量低的一侧 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，当漏斗内渗透压 = 液柱的压力,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 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 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 发生渗透作用的条件是什么？ ①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液具有浓度差 ①半透膜 ②浓度差 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 3.方向: 2.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 低 低 低 高 高 水相对含量___ 高 水进出细胞的原理 ①水分子的运动方向是双向的，液面变化是水分子 双向运动的差异导致的。 ②达到渗透平衡时，水分子仍进出半透膜。 ③达到渗透平衡后，若存在液面差，则半透膜两侧浓度不相同（存在浓度差）。 ④浓度指的是物质的量浓度（摩尔浓度mol/L），而不是质量浓度。 4.易错点总结 如10%的葡萄糖溶液和10%的蔗糖溶液的质量浓度相同,但是10%的 蔗糖溶液的物质的量浓度 10%的葡萄糖溶液的物质的量浓度。 ＜ 二糖分子大 数量少 单糖分子小 数量多 判断液面变化 液面不变 右侧液面升高 假设葡萄糖和蔗糖不能通过半透膜 葡萄糖相对分子质量较小，10%的葡萄糖溶液的物质的量浓度更大， 水分子流向总趋势为10%的蔗糖溶液→10%的葡萄糖溶液，右侧液面升高。 如果葡萄糖能通过半透膜，而蔗糖不能通过，图二液面会怎样变化呢？ 如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？不会，纱布是全透性的，蔗糖分子和水分子均可以通过。这说明发生渗透作用需要什么条件？半透膜。 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？液面没有变化，这就相当于是在同一个溶液中多放了一层半透膜。这说明发生渗透作用需要什么条件？浓度差。 因此我们可以总结出发生渗透作用的条件：①具有半透膜②半透膜两侧的溶液具有浓度差。 另外还需要注意的一点是，我们今天讲的是水分子的跨膜，装置中蔗糖溶液中水的相对含量是高于还是低于清水中呢？是低于。那水分子的扩散方向是怎样的呢？可以看出，水分子是从相对含量高的一侧，向相对含量低的一侧扩散。 扩散和渗透两者之间是一个怎样的关系 扩散 我们想象，在一个U形管内，左侧是葡萄糖（可以透过半透膜）溶液，右侧是水溶液，中间则是半透膜。由于葡萄糖和水都可以自由通过半透膜，这个膜并没有任何的阻碍作用。一段时间过后，两侧形成了均一而稳定的溶液，并且两侧的葡萄糖溶液浓度是相等的，根据连通器原理，两侧液面也是相平的。 我们着眼于溶质微粒角度，发现一开始左侧有很多的葡萄糖分子，右侧则没有，左右两侧由于溶质分子的不平衡形成了浓度梯度，这个浓度梯度推动左侧葡萄糖分子进入右侧的水溶液中，最终两侧的葡萄糖分子达到平衡。葡萄糖分子从高浓度处向低浓度处运动的现象，就是扩散。 渗透 同样是一个U形管，左侧是蔗糖溶液（无法透过半透膜），右侧是水溶液，中间是半透膜。蔗糖分子因为太大了，是无法穿过半透膜的，所以蔗糖会被“禁锢”在U形管的左侧，只有水分子可以自由穿过半透膜。虽然左侧溶质浓度大（具有蔗糖溶质分子），但是浓度再大也没有用，蔗糖分子是无法穿过半透膜到达右侧的。根据扩散的定义，物质分子总是从高浓度处向低浓度处运动，这里的物质分子也包括溶剂分子也就是水分子，左侧的溶质浓度大那么溶剂浓度就小，右侧的溶质浓度小那么溶剂浓度就大，所以溶剂分子会从溶剂浓度更高的右侧流向左侧，就好像左侧的蔗糖分子吸引水分子一样，这个吸引力被称为渗透压 扩散是分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象，一般我们的关注点在“溶质分子”上；渗透指水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散，扩散的方向是从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透，一般我们的关注点在“溶剂分子”上。但扩散其实并不仅仅限制在溶质分子也包括溶剂分子的移动，所有渗透实际上是一种特殊的扩散。 9 水进出细胞的原理 1.概念： 3.方向: 2.发生条件: ①具有半透膜 ②半透膜两侧溶液存在浓度差 4.易错点总结 归纳总结 外界溶液 细胞膜 半透膜 蔗糖溶液 细胞质基质 相当于 相当于 浓度差 一个动物细胞能否构成一个渗透系统？ 讨论: 动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统 ②细胞内溶液与外界溶液存在浓度差 ①细胞膜相当于一层半透膜 二.水进出动物细胞 实验结果及结论分析 红细胞状态 结论 水分运输情况 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 水分进出平衡 低渗溶液 等渗溶液 高渗溶液 < 思考·讨论 1.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“问题探讨”装置中的什么物质？ 2.红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？ 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.红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？ 5.对病人注射药物时，需将药物溶解在生理盐水（质量分数为0.9%的NaCl溶液）里进行注射，其目的是？ 血红蛋白属于大分子，不能透过细胞膜。 红细胞的细胞膜有选择透过性，相当于半透膜 不一定，红细胞吸水后，细胞质浓度也降低，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。 浓度差，正相关。一般情况下,浓度差越大时,细胞吸水或失水越多。 相当于蔗糖分子 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 水进出细胞的原理 归纳总结 2．人体正常红细胞是两面凹陷的圆饼状，现将人的红细胞分别浸入下列装有a、b、c三种不同浓度溶液的烧杯内，一段时间后，实验结果如图所示。则a、b、c溶液初始浓度大小的比较，正确的是 (　　) A．a＞b＞c B．a＞c＞b C．a＜c＜b D．a＜b＜c C 大本P68 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 15 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 全透性: 水分子可自由通过细胞壁 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 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✭ 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 将植物细胞（洋葱外表皮细胞）浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。 ②预期 结果 ①设计 方案 提出问题 作出假设 设计实验 外界溶液浓度小于细胞液浓度 外界溶液浓度大于细胞液浓度 细胞失水 细胞吸水 1.水分子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？ 1.水分子进出植物细胞是渗透作用。2.原生质层相当于一层半透膜。 进行实验 分析结果 表达与交流 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 表达与交流 紫色洋葱鳞片叶外表皮 优点 细胞具有紫色大液泡，便于观察。 清水 0.3g/ml蔗糖溶液 镊子 滴管 显微镜 载玻片 盖玻片 刀片 (1)材料用具: 盖玻片 制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片 用低倍镜显微镜观察 盖玻片 0.3g/mL的蔗糖溶液 ______吸收 吸水纸吸引 ____ 吸水纸 清水 用低倍镜显微镜观察 用低倍镜显微镜观察 三步观察两步处理 (2)实验步骤 滴加清水 后观察 第一次观察 滴加蔗糖溶液 后观察 新知探究 二、水进出细胞的原理 按照实验方案进行实验 实验结果 中央液泡大小 原生质层位置 细胞大小 蔗糖溶液 变小 脱离细胞壁 基本不变 清水 逐渐恢复原来大小 恢复原位 基本不变 蔗糖溶液 清水 现象：质壁分离 现象：质壁分离复原 新知探究 二、水进出细胞的原理 实验现象 （1）当细胞液浓度_______外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生____________。 （2）发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度_______外界溶液浓度时，细胞吸水，发生______________。 小于 质壁分离复原 大于 质壁分离 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 实验结论 水进出细胞的原理 归纳总结 ——探究植物细胞的吸水和失水 自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照 第一次对照 滴加蔗糖溶液 滴加清水 第二次对照 质壁分离 质壁分离复原 本实验有没有对照实验？ 大本77典例 1.从实验当中的质壁分离，“质”和“壁”分别指的是什么呢？ “质”指原生质层，“壁”指细胞壁 3.质壁分离的原因 ＋ 原因 外因： 内因： 原生质层相当于半透膜 细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性 间隙内充满了外界溶液（因为细胞壁具有全透性）。 2.发生质壁分离后，细胞膜与细胞壁的间隙内充满了什么液体？ 外界溶液浓度大于细胞液浓度 通过一个具体的实验来看看水是怎样进出植物细胞的？ 25 4.质壁分离的表现 表现 宏观上：植物由坚挺→萎蔫 微观上： 液泡（大→小） 细胞液颜色（浅→深） 原生质层与细胞壁分离 蔗糖溶液 清水 通过一个具体的实验来看看水是怎样进出植物细胞的？ 26 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 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） 29 当堂检测 1.具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。（ ） 2.在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜。 3、将动物细胞放入一定的浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。（ ） 4、玻璃纸是一种 膜， 可以通过它，而蔗糖分子则不能。 5、细胞吸水和失水是水分子 （顺/逆）相对含量的梯度跨膜运输的过程。 6、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（ ） 半透 水分子 顺 C 当堂检测 7.下列关于植物细胞质壁分离与复原实验的叙述，错误的是(　　) A．该实验已存在对照，不需要增设一组对照组 B．在该实验中，操作步骤为：制片→低倍镜观察→滴加蔗糖→高倍镜观察 C．用黑藻叶做该实验时，叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察 D．材料不同位置的细胞质壁分离程度并不完全一致 B 同 学 们 再 见 Time：2025.11 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.53(gap_fixed:False) $