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物质跨膜运输，从“细胞是开放系统”切入，通过扩散实验、渗透作用问题探讨（漏斗液面变化等）构建逻辑链，衔接水进出细胞（动物细胞膜、植物原生质层）与被动运输，形成递进式学习支架。 亮点在于融合探究实践与科学思维，以“植物细胞吸水和失水”实验完整呈现探究流程，思考讨论（如KNO₃溶液自动复原）培养分析能力，被动运输表格对比助归纳。体现结构与功能观，学生提升探究能力，教师可直接用于实验教学与概念梳理。

细胞是一个开放 or 封闭的系统？ 细胞是一个开放的系统，需要时刻与外界保持物质、能量、信息的交换。 第4章 物质的输入和输出 4.1被动运输 4.2主动运输和胞吞胞吐 扩散作用：指分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。扩散速度与温度有关，在一定范围内温度越高，扩散速度越快。 【问题探讨】 半透膜：是一种允许某种分子或离子扩散进出的薄膜。(如：玻璃纸、卵壳膜、鱼鳔、羊皮纸) 1.漏斗管内的液面为什么会升高？ 烧杯中水的相对含量比蔗糖溶液多，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗扩散到烧杯更快, 使漏斗中水量增加, 液面上升。 问题探讨 3.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 不会，蔗糖和水分子都能通过纱布。 4.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？ 单位时间进出半透膜水分子量相同，故漏斗管液面不变。 当漏斗液面上升到一定高度后，管中水柱产生的压力将加快漏斗中的水向外扩散的速度，最终达到平衡，液面不再上升。 2. 如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 你能否从中总结出渗透作用和扩散作用的区别和联系？ 要发生渗透作用需要具备哪些条件？ 指水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散，称为渗透作用。 半透膜 (2) 发生条件： ②膜两侧溶液具有浓度差。 ①具有半透膜。 该浓度为溶质物质的量浓度，只与单位体积内的溶质微粒数目有关。 (4) 渗透作用的过程和结果 (3) 渗透作用中水的运输方向 水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡。 含水量___ 含水量___ ___浓度溶液 ___浓度溶液 半透膜 低 高 高 低 一、渗透作用 (1) 概念： 渗透压 渗透压 高 低 渗透压：溶质微粒对水的吸引力 ①若溶液浓度S1＞S2，则单位时间内水分子由S2→S1 由S1→S2， 液面上升。 ②若溶液浓度S1＜S2，则情况相反，外观上表现为 液面上升。 ③在达到渗透平衡后，若存在上图所示的液面差Δh，此时溶液浓度S1 S2。 多于 S1 S2 ＞ 渗透平衡不等于两侧溶液浓度相等。 注意： 一、渗透作用 假设两侧的溶质分子均不能通过半透膜： 若溶质分子能通过半透膜，且S1浓度＞S2浓度，则液面变化如何？ 最初：因为S1＞S2，所以单位时间内由S2→S1的水分子数 由S1→S2的水分子数 同时：因为溶质分子也能通过半透膜，所以溶质分子由 向 扩散（速率更快） 最终：S1和S2的浓度 ，S1和S2的液面高度 。 大于 S1 S2 相等 相等 总的来说，液面变化为： S1先上升后下降，最后与S2液面高度持平 一、渗透作用 A B 一、渗透作用 假设两侧的溶质分子均不能通过半透膜： 二、水进出细胞的原理 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 红细胞的细胞膜相当于一层 ，水分通过渗透作用进出红细胞。 半透膜 讨论1: （一）水进出动物细胞的原理 ①当外界溶液浓度＞细胞质浓度时， 细胞 ； ②当外界溶液浓度＜细胞质浓度时， 细胞 ； ③当外界溶液浓度=细胞质浓度时 失水皱缩 吸水膨胀 水分进出平衡，细胞形态不变 清水中 0.9%NaCl溶液中 20%的蔗糖溶液中 （一）水进出动物细胞的原理 讨论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？ 不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，有可能细胞内液下降后外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞吸水涨破。 （二）水进出植物细胞的原理 细胞壁 细胞膜 液泡（含有细胞液） 细胞质 液泡膜 原生质层 1.植物细胞内的液体环境主要指的是__________________ 2.________________________相当于植物细胞的半透膜，它们合称为原生质层。 3.水分子进出细胞主要指的是水分子通过________进出______ 细胞里面的细胞液 原生质层 液泡 (特点：全透性、伸缩性小) 细胞膜、细胞质、液泡膜 纤维素和果胶组成 提出问题 做出假设 设计实验 实施实验 分析结果 得出结论 表达交流 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？ 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。 ①蔗糖溶液中细胞的液泡变小、原生质层与细胞壁分开； ②清水中细胞的液泡变大、原生质层紧贴细胞壁。 预期结果 ①将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中， 观察 ； ②再将植物细胞浸润在清水中，观察上述变化。 (1) 探究实验 探究植物细胞吸水和失水 实验 液泡、原生质层的位置、细胞大小的变化 实验设计 提出问题 做出假设 设计实验 实施实验 分析结果 得出结论 表达交流 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。 选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，是因为其具有中央大液泡，且细胞液呈紫色，易观察液泡的大小变化。 (1) 探究实验 探究植物细胞吸水和失水 实验 制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片 低倍显微镜下观察 0.3g/ml的蔗糖溶液 吸水纸引流 重复几次 低倍显微镜下观察 滴放清水 吸水纸引流 低倍显微镜下观察 重复几次 【实验步骤】 探究植物细胞吸水和失水 实验 提出问题 做出假设 设计实验 实施实验 分析结果 得出结论 表达交流 实验结果 液泡大小 液泡颜色 原生质层的位置 细胞大小 吸水能力 0.3 g/ml 蔗糖溶液 清水 变小 逐渐恢复原来大小 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 变深 重新变浅 变大 变小 正常状态 0.3 g/ml 蔗糖溶液 清水 探究植物细胞吸水和失水 实验 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。 细胞失水，原生质层与细胞壁分离开来。 细胞吸水，原生质层慢慢恢复原来的位置。 ①当外界溶液浓度 > 细胞液浓度 ②当外界溶液浓度 < 细胞液浓度 质壁分离 质壁分离复原 提出问题 做出假设 设计实验 实施实验 分析结果 得出结论 表达交流 进一步探究 探究植物细胞吸水和失水 实验 1. 实验结果 2. 实验结论 1.要观察植物细胞发生质壁分离需要哪些条件？ （1）细胞是活的。 （2）细胞有大液泡（含有色素）。 （3）细胞外溶液的浓度大于细胞液浓度。 内因：原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性； 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。 2.质壁分离产生的原因 【思考·讨论】 探究植物细胞吸水和失水 实验 20 严重质壁分离， 不会复原。过度失水死亡。 4. 将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3（植物可吸收），实验结果会有什么不同？ 由于溶质能通过半透膜的溶液，质壁分离后又自动复原。（如KNO3、尿素、甘油等溶液） 【思考·讨论】 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？ 探究植物细胞吸水和失水 实验 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。 物质跨膜运输方式一：被动运输 （一）自由扩散 1. 定义：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫做自由扩散。 2. 特点： （1）顺浓度梯度 （2）不需要消耗能量 （3）不需要转运蛋白协助 3. 实例 ①气体：CO2、O2等 ②部分小分子：水等 ③脂溶性小分子：甘油、乙醇、苯等 （1）概念： （2）实例： ①葡萄糖、氨基酸等 ②血浆中Na+进入神经细胞 ③绝大多数水 （3）特征： ①顺浓度梯度运输 ②需要转运蛋白 ③不需要消耗能量 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。 物质跨膜运输方式一：被动运输 （二）协助扩散 转运蛋白 ①定义： ②类型 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跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。 载体蛋白 通道蛋白 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 发生自身构象的改变 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 不发生构象的改变 比较项目 自由扩散 协助扩散 运输方向 是否需要转运蛋白 是否消耗能量 举例 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 不需要 需要 不消耗 不消耗 ①气体：O2、CO2、NH3 ； ②小分子脂质：固醇、甘油、脂肪酸等； ③脂溶性小分子：乙醇、苯等 葡萄糖进入红细胞 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，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 小结：被动运输 1. 影响自由扩散的因素 膜两侧的浓度差、温度 2. 影响协助扩散的因素 膜两侧的浓度差、温度、转运蛋白的数量 （三）影响被动运输的速率 浓度差 扩散速度 转运蛋白 扩散速度 浓度差 扩散速度 转运蛋白 扩散速度 练习与应用·概念检测 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，其作用机制是一样的。（ ） × × √ 练习与应用·概念检测 2.下列各项无法通过质壁分离实验证明的是（ ） A.成熟植物细胞的死活 B.原生质层比细胞壁的伸缩性大 C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水 D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞 D 练习与应用·概念检测 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，两种溶液溶质的浓度均比细胞液溶质的浓度高，在显微镜下连续观察甲乙两细胞的变化是（ ） A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原 B.甲乙两细胞发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原 C.甲乙两细胞发生质壁分离，但甲细胞随后又发生质壁分离复原 D.甲乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原 B 练习与应用·拓展应用 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，据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。 【提示】 EVCapture4.0.2软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $