4.1被动运输课件-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被动运输核心内容，涵盖渗透作用原理、动植物细胞吸水失水及自由扩散、协助扩散类型。以盐腌黄瓜皱缩、清水泡青菜硬挺等生活现象导入，通过渗透装置模型构建概念，衔接动植物细胞实例，最终归纳被动运输类型，形成递进式学习支架。 资料亮点在于融合生命观念（如原生质层结构与功能观）、科学思维（对比表格梳理自由扩散与协助扩散异同）和探究实践（植物细胞质壁分离实验含拓展应用：判断细胞死活、测定细胞液浓度）。配套思维导图和习题检测，助力学生构建知识体系，提升实验分析能力，也为教师提供完整教学资源，便于高效实施教学。

第1节 被动运输 1. 生命观念 2. 科学思维 3. 科学探究 4. 社会责任 学习目标 通过分析水分子和小分子物质跨膜运输的实例，深化结构与功能观，认同细胞膜的选择透过性。 运用归纳与概括方法，比较自由扩散和协助扩散的异同点，建立概念模型。 通过探究植物细胞的吸水和失水实验，掌握科学探究的一般方法，提升实验设计、操作和数据分析能力 关注生活中的物质跨膜运输现象（如农业生产、食品腌制），运用知识解释实际问题，增强社会责任感。 清水泡过的青菜 盐腌制过的黄瓜 生活中我们会观察到： 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？ 联系生活 细胞的失水 细胞的吸水 半透膜 蔗糖分子 水分子 1 2 3 清水 玻璃纸(半透膜) 蔗糖溶液 S2 S1 渗透装置 半透膜：是一种只允许离子和小分子自由通过的膜结构,水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。物质能否通过只与膜上孔径直径的大小有关。 玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等 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，会出现如右图所示现象。 问题探讨 【学习任务1】阅读教材P62问题探讨，思考下列问题 问题探讨 1.漏斗管内的液面为什么会升高？ 2.若漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 3.当液面不再上升时半透膜两侧的浓度相等吗? 4.如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 5.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？ 半透膜 蔗糖分子 水分子 1 2 3 清水 玻璃纸(半透膜) 蔗糖溶液 S2 S1 单位时间内： 从烧杯进入到漏斗中的水分子数 ＞ 从漏斗中进入到烧杯的水分子数。 水多 水少 根据观察到的现象思考与讨论以下问题 1. 漏斗管内的液面为什么会升高？ 注意：在半透膜上水分子是双向运动的 2.若漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 不会 蔗糖溶液 清水 蔗糖溶液对清水的渗透压（F1) 水柱产生的静水压（F2) 随着液面上升，水柱产生的静水压F2逐渐增大，当F2=F1时,该渗透系统（即该装置）达到渗透平衡，此时半透膜两侧水分子交换速率相等，液面不再升高。 S2 S1 3.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？ 因漏斗中水柱的压力，在半透膜两侧仍然存在浓度差，漏斗内溶液浓度仍然高。 漏斗内溶液浓度S1>漏斗外溶液浓度S2 此时渗透作用达到平衡时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，半透膜两侧浓度不相等 总结： 渗透平衡后，液面不再升高，但液面仍存在高度差Δh，则液面高的一侧溶液浓度高，蔗糖溶液的浓度仍然大于清水的浓度，且高度差越大，两侧溶液的浓度差越大。 4.如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 5.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？ 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。 单位时间透过玻璃纸进出水分子量相同，故漏斗管液面不变 条件一 ：半透膜 条件二 ：半透膜两侧有溶液浓度差 结合第4，5题，你能总结渗透作用发生的条件吗？ 1.概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜 的扩散 3.水的运输方向: 水的相对含量高 －－低浓度溶液 水的相对含量低 －－高浓度溶液 半透膜 水（溶剂） 2.发生的条件： 半透膜 半透膜两侧的溶液具有浓度差。 从溶剂角度 从溶质角度 总结 渗透作用 注：浓度是指物质的量浓度，不是质量浓度。 n：物质的量 m: 质量分数\质量 V：溶液体积 C：物质的量浓度 下图为渗透作用实验，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后漏斗管内的液面不再发生变化，结果如图2，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是(　　) A．图1中b的浓度大于c的浓度 B．图2中b的浓度等于c的浓度 C．图1 a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率 D．图2 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率 B 图2漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1大于H2，所以图2中b的浓度大于c的浓度，B错误。 渗透装置的变式分析：渗透平衡时液面高度分析 (1)半透膜只允许水分子通过 液面不变 提升 . 关键能力 右侧液面先升高后下降 浓度是指物质的量浓度，不是质量浓度 C：物质的量浓度相同 m:质量分数\质量 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，右侧液面先升高。 葡萄糖能通过半透膜，而蔗糖不能通过 关键能力 提升 一、水进出细胞的原理 ① 外界溶液浓度 < 细胞质浓度 ② 外界溶液浓度 > 细胞质浓度 ③ 外界溶液浓度 = 细胞质浓度 细胞失水皱缩 细胞形态不变 细胞吸水膨胀 将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中。一段时间后，观察红细胞的变化。 0.9%NaCl溶液（生理盐水/等渗溶液） 实验现象： 高渗溶液 低渗溶液 水分子进出动物细胞的原理 外界溶液 细胞膜 半透膜 蔗糖 溶液 细胞质 相当于 相当于 一、水进出细胞的原理 动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统 细胞质与外界溶液存在浓度差 细胞膜相当于一层半透膜 水进出其他动物细胞的原理与进出红细胞的原理相同：渗透作用 水分子进出动物细胞的原理 氯化钠溶液 清水 分析哺乳动物的成熟红细胞吸水失水的原理 思考•讨论 水进出不如动物红细胞的原理 1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于教材P62“问题探讨”所示装置中的什么物质？ 血红蛋白是有机大分子物质，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。 不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。 结合图4-1所示分析P63思考讨论的问题: 2.当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 取决于红细胞内外溶液的浓度差。 一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。 因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，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。 (3)红细胞吸水和失水取决于什么条件？ (4)想一想临床上输液为什么要用生理盐水？ 分析哺乳动物的成熟红细胞吸水失水的原理 思考•讨论 水进出不如动物红细胞的原理 分析哺乳动物的成熟红细胞吸水失水的原理 思考•讨论 水进出不如动物红细胞的原理 (5)基于红细胞的结构特点及图示结果，水进出红细胞的原理是？请说明原因。 ②动物细胞膜相当于： ①水进出的原理是： 渗透作用 现象 ①当外界溶液浓度＜细胞质浓度时 细胞吸水膨胀 ②当外界溶液浓度＞细胞质浓度时 细胞失水皱缩 ③当外界溶液浓度＝细胞质浓度时 细胞形态不变 一层半透膜 蔗糖溶液 细胞质 细胞膜 细胞外液 半透膜 清水 ③动物细胞内外存在： 浓度差 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(伸缩性大) 全透性 伸缩性比较小 注意： 植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液。 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层(不包括细胞液)。 水进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。 水进出植物细胞的原理 一、水进出细胞的原理 注意：原生质层≠原生质体 将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 生活现象 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。 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 原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。 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 (质壁分离) 细胞吸水 (质壁复原) 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 洋葱鳞片叶 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: 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 (2)实验步骤 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 观看视频 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 (2)实验步骤 5 6 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 中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不变。 7 8 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 中央液泡逐渐变大，颜色变浅,原生质层逐渐恢复到贴近细胞壁;细胞大小基本不变。 巧记口诀:“一选二撕三滴水，四展五盖防气泡。引流操作要到位，先看正常后加液。复原操作需迅速，细胞死活见分晓。 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 第一阶段 第二阶段 现象 试剂 中央液泡大小 原生质层位置 细胞大小 液泡大小 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 由大变小 由小变大 探究与实践 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 1.植物细胞发生质壁分离的条件： 表达与交流 ① 细胞是活的 ② 细胞有大液 ③ 细胞外溶液的浓度大于细胞液浓度。 2.质壁分离产生的原因: ②原生质层比细胞壁的伸缩性大 ①成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 ① 内因 ② 外因 细胞液与外界环境具有一定的浓度差，能渗透吸水和失水 注意：质壁分离中：质指原生质层，壁指细胞壁。 3.介于细胞膜与细胞壁之间的溶液： 外界溶液 实验结果 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 (1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜； (2)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 结论： 本试实验有没有对照实验？ 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 (1)本实验是教材中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 1. 植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？ 2. 如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液， 实验结果如何？ 不会。（因为细胞壁具有保护和支持的作用） 发生质壁分离，但不能质壁分离复原。 （因为细胞已经严重失水而死亡了) 实验拓展 探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水 知识拓展 (1) 判断成熟植物细胞的死活 (2) 测定细胞液浓度范围 待测成熟植物细胞 一定浓度蔗糖溶液 镜检 发生质壁分离 不发生质壁分离 活细胞 死细胞 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 以小组为单位，通过对教材65页至66页阅读分析，总结出被动运输的方式并试着描述运输的过程。 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。被动运输分为自由扩散和协助扩散。 三、被动运输 三、被动运输 被动运输概念 项 目 自由扩散 协助扩散 概念 运输方向 是否需要转运蛋白 是否消耗细胞内的能量 影响因素 举例 【探究活动2】 阅读课本p63思考与考论完成以下表格。 三、被动运输 3.1概念 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，这种跨膜运输方式。 3.2 类型 (1)自由扩散 ①概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 细胞外 细胞内 自由扩散（视频） 三、被动运输 3.1概念 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，这种跨膜运输方式。 3.2 类型 (1)自由扩散 ②特点： 顺浓度梯度运输:低到高 不需要转运蛋白协助 不需要消耗能量 三、被动运输 3.1概念 物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。 3.2 类型 (1)自由扩散 ③实例： ① 气体分子：O2、CO2、N2等 ② 小分子物质：水、尿素等 ③ 脂溶性小分子：甘油、脂肪酸、乙醇、苯等 ④ 脂质分子：胆固醇、性激素等 三、被动运输 3.1概念 物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。 3.2 类型 (1)自由扩散 ④影响因素： 浓度差 温度 浓度差 扩散速度 转运蛋白 扩散速度 能量 扩散速度 三、被动运输 3.1概念 物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。协助扩散 3.2类型 (2)协助扩散 ①概念: 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。 转运蛋白类型 载体蛋白 通道蛋白 转运特点 自身构象 是否与转运的分子结合 是否有特异性 实例 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 改变 改变不明显 结合 不结合 具有(更强) 具有 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 水分子通过水通道蛋白进出细胞 协助扩散(视频) 三、被动运输 3.1概念 物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。 3.2 类型 (2)协助扩散 ②特点： 顺浓度梯度运输:高到低 需要转运蛋白协助 不需要消耗能量 ③实例： 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 离子通过离子通道蛋白运输 水分子通过水通道蛋白运输 三、被动运输 3.1概念 物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。 3.2 类型 (2)协助扩散 浓度差 扩散速度 O2（能量） 扩散速度 转运蛋白 扩散速度 P P点后速率受转运蛋白数量限制 膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度(转运蛋白的活性) 解题技巧：拐点前: 影响因素为横坐标 拐点后: 除横坐标外的其他影响因素 ④影响因素： 三、被动运输 温度 生物膜的流动性 酶活性 呼吸速率 影响 影响 影响物质运输速率 温度对被动运输的影响 膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度(转运蛋白的活性) ④影响因素： 水的进出细胞的方式 过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，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的。 三、被动运输 40 对比维度 自由扩散 协助扩散 运输方向 是否需要能量 运输动力 是否需要转运蛋白 运输速率 特异性 代表性物质 顺浓度梯度 有高度特异性 顺浓度梯度 不消耗细胞能量(ATP） 不消耗细胞能量(ATP） 浓度差提供的势能 浓度差提供的势能 不需要 需要（载体蛋白或通道蛋白） 取决于浓度差 ① 取决于浓度差 ② 受膜蛋白数量限制（有饱和现象） 无特异性 三、被动运输 气体: O₂、CO₂ 小分子: 水、乙醇、甘油 脂溶性物质:性激素、维生素D 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 离子通过离子通道蛋白运输 水分子通过水通道蛋白运输 本节思维导图 细胞的物质输入和输出 细胞的吸水和失水 自由扩散 渗透作用的两个条件 动物细胞 特点：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量 植物细胞 1.半透膜。 2.浓度差。 外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞吸水 外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞失水 外界溶液浓度=细胞液浓度 细胞形态不变 外界溶液浓度＜细胞液浓度 质壁分离 外界溶液浓度>细胞液浓度 质壁分离复原 质壁分离超过一定限度不能复原! 协助扩散 特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量 例子：水分子进出细胞（水通道蛋白）、葡萄糖进入红细胞（载体蛋白）、K+外流和Na+内流（离子通道蛋白）等 转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白 例子：水、尿素、气体（O2 、CO2、N2）、 脂溶性小分子（甘油、脂肪酸、乙醇、苯）、 脂质分子（胆固醇、性激素等） 习题检测 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溶质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。 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，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。 43 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.51.100 $