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

4.1被动运输 第四章细胞的物质输入和输出 指某些物质可以通过，另一些物质不能通过的多孔性薄膜。物质能否通过半透膜取决于物质分子的大小。常见的半透膜还有蛋壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣和火棉胶膜等。 半透膜 蔗糖分子 水分子 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，静置观察。过一段时间，会观察到什么现象？ 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。 观看视频 现象：漏斗内的液面升高。 问题探讨 水分子是双向运动。 一、渗透装置 问题探讨 玻璃纸（半透膜） 清水 30%蔗糖溶液 单位时间内由烧杯进入漏斗的水分子数多于由漏斗进入烧杯的 水分子数,导致漏斗内液面上升。 半透膜 讨论： 1.漏斗内的蔗糖溶液液面为什么会升高？ 蔗糖溶液 清水 讨论： 2.若漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 问题探讨 不会，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，此时水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，液面不再升高。 3.当液面不再上升时半透膜两侧的浓度相等吗? 不相等。 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 蔗糖溶液对清水的渗透压（F1) 水柱产生的静水压（F2) 蔗糖溶液 清水 问题探讨 讨论： 4.如果增加蔗糖溶液的浓度，最终形成的液面高 度差∆h会如何变化？ 高度差∆h会增大。 5.如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不 会升高？为什么？ 不会。 原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。 纱布 问题探讨 讨论： 6.如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶 液，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？ 不会。 半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。 30%蔗糖溶液 7. 尝试概括渗透作用的发生需要具备怎样的条件？ ①具有半透膜； ②膜两侧溶液存在浓度差。 “水往 处流” 水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散 半透膜 ①具有半透膜 ②半透膜两侧存在浓度差（物质的量浓度） 含水量___ 含水量___ ___浓度溶液 ___浓度溶液 低 高 高 低 高 1. 渗透作用 (1)概念 (2) 条件 (3) 扩散方向 从溶剂角度 从溶液角度 二、水进出细胞的原理 （1）若甲侧和乙侧分别是质量分数为10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液，半透膜 只允许水通过，一段时间后，液面高度如何变化？膜两侧浓度如何？ 10% 10% （2）若甲侧是1mol/LNaCl溶液，乙侧是1mol/L蔗糖溶液，半透膜 只允许水通过，液面高度如何变化？ 甲﹥乙，浓度甲﹥乙 1.回答下列问题 提示：NaCl溶于水电离出Na+和Cl- 习题巩固 注意：溶液浓度为物质的量浓度而非质量浓度 甲﹥乙 1mol/L NaCl 1mol/L蔗糖溶液 8 10% 10% （4）若甲侧和乙侧分别是质量分数为10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液，半透膜允许水和葡萄糖分子通过，一段时间后，水面高度如何变化？膜两侧浓度如何？ 先甲﹥乙，最终乙﹥甲；浓度乙﹥甲 1.回答下列问题 习题巩固 （3）若甲侧是1mol/LNaCl溶液，乙侧是清水，半透膜允许水和NaCl通过，液面高度如何变化？膜两侧浓度如何？ 提示：NaCl溶于水电离出Na+和Cl- 先甲﹥乙，最终甲=乙；浓度甲=乙 1mol/L NaCl 清水 9 2.温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗?请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。 假设：在一定温度范围内，升高温度会加快水分通过半透膜的扩散速率，而降低温度则减缓水分通过半透膜的扩散速率。 将渗透装置置于不同温度的环境中，同时开始实验，比较不同温度环境下漏斗中液面变化及所用时间。 习题巩固 10 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 2. 水进出动物细胞的原理 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 相当于 相当于 构成渗透系统 细胞质与外界溶液 细胞膜 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 二、水进出细胞的原理 相当于 半透膜 存在 浓度差 作业 同步学考练：学考过关2、3、8，选考提升2 步步高作业12的1、2、8 水又是怎样进出植物细胞的？ 二、水进出细胞的原理 相当于 3. 水进出植物细胞的原理 (选择透过性) 原生质层 (选择透过性) 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞壁 (全透性) ↓构成 渗透系统 半透膜 细胞内的 液体环境 （细胞液） 浓度差 外界溶液 存在 细胞液 成熟植物细胞模式图 二、水进出细胞的原理 将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。 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。 提出问题 作出假设 设计实验 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？ 原生质层具有选择透过性，相当于半透膜 水分进出植物细胞是通过渗透作用 确定实验思路；设计实验步骤、预期实验结果。 【探究·实践】探究植物细胞的吸水和失水 设计实验时请思考和讨论以下问题： ①如果假设是正确的，当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞就会________；当外界溶液浓度低于细胞液浓度时，细胞就会________。 失水 吸水 3. 水进出植物细胞的原理 二、水进出细胞的原理 黑藻细胞 活细胞（不可用死细胞） 有大液泡（根尖分生区细胞不可） 有细胞壁（动物细胞不可） 液泡无色 可在外界溶液中加染料 洋葱鳞片叶 内表皮细胞 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 含有大液泡和大而清晰的叶绿体，可直接观察 1.材料选择 二、水进出细胞的原理 按照实验方案进行实验 进行实验 观看视频 二、水进出细胞的原理 ①中央液泡逐渐_____，颜色_____。 ②原生质层与细胞壁逐渐_____ 。 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 ①有一个_____的中央大液泡。 ②原生质层紧贴_______ 盖玻片 0.3g/mL的蔗糖溶液 ______吸收 吸水纸吸引 ____ 紫色 细胞壁 吸水纸 变小 变深 分离 清水 用低倍镜显微镜观察 用低倍镜显微镜观察 ①中央液泡逐渐胀大，颜色_____。 ②原生质层逐渐_____细胞壁。 2.实验流程 变浅 贴近 二、水进出细胞的原理 3.实验结果 思考质壁分离及复原过程中原生质体体积、细胞液浓度大小、细胞吸水能力变化 蔗糖溶液 清水 原生质体体积 蔗糖溶液 清水 细胞液浓度 蔗糖溶液 清水 细胞吸水能力 二、水进出细胞的原理 4.原理 质壁分离及质壁分离复原的原因分析： 外界溶液浓度＞细胞液浓度 ↓ 细胞渗透失水 ↓ 质壁分离 外界溶液浓度＜细胞液浓度 ↓ 细胞渗透吸水 内因 原生质层相当于半透膜 细胞壁伸缩性＜原生质层伸缩性 ↓ 质壁分离复原 失水 吸水 ←外因→ 二、水进出细胞的原理 细胞大小基本不变 5.实验分析 质壁分离中的“质”指的是原生质层,而不是细胞质；“壁”指的是细胞壁。 本实验是自身对照，用低倍显微镜观察三次 【易错提醒】 滴加0.3g/mL的蔗糖溶液 滴加清水 对照组 对照组 实验组 实验组 质壁分离 质壁分离复原 第一次对照 第二次对照 二、水进出细胞的原理 实验分析 发生质壁分离后，细胞膜与细胞壁的间隙内充满了 （因为细胞壁具有全透性）。 质壁分离平衡时，细胞液浓度 外界溶液 【易错提醒】 外界溶液 = 质壁分离时，细胞液浓度 细胞质基质 外界溶液 < < 增大蔗糖溶液浓度（浓度差增大），质壁分离现象 。（不能过大，细胞会失水死亡） 更明显 外界溶液换成KNO3（溶质可以通过）的，可发生质壁分离及自动复原现象。 二、水进出细胞的原理 质壁分离的应用 (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蔗糖溶液浓度之间 二、水进出细胞的原理 例1.下图表示三个生理状态相同的洋葱鳞片叶外表皮细胞，分别置于三种不同浓度蔗糖溶液中，相同较长时间后出现的现象。 蔗糖溶液浓度的大小关系是： 此时图中细胞液浓度的大小关系是： 原来细胞液的浓度范围是： 乙<细胞液<甲 丙>甲>乙 丙>甲>乙 例2..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。 将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于一系列浓度梯度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。 细胞液浓度应介于刚好发生质壁分离和刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度之间。 27 质壁分离的应用 (3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度 不同成熟植物细胞 同一浓度梯度的蔗糖溶液 镜检 发生质壁分离所需时间越短，质壁分离程度越大，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大 二、水进出细胞的原理 例3.将甲、乙、丙三种不同植物细胞置于相同浓度蔗糖溶液中，观察到细胞的变化如图所示。 丙>甲>乙 原来甲、乙、丙的细胞液浓度大小关系为 此时蔗糖溶液浓度大小关系为 丙>甲>乙 质壁分离的应用 (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 溶质能透过半透膜 蔗糖溶液 KNO3溶液 二、水进出细胞的原理 作业 同步学考练：学考过关1、4，选考提升1、3、5 步步高作业12的3、4、5、7、9、10、11、12、13 三、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。 自由扩散 协助扩散 1.概念: 2.特点: 高浓度 低浓度（物质的含量） 不消耗能量 3.类型: 细胞外 细胞内 细胞膜 自由扩散 (1)自由扩散（简单扩散） 三、被动运输 细胞外 细胞内 ①概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。 ②特点 顺浓度梯度运输 不需要转运蛋白协助 不需要消耗能量 ③实例： a.气体分子：O2、CO2 b.小分子：水 、尿素 c.脂溶性小分子：乙醇、甘油、苯、性激素（相似相溶） ④影响因素： 浓度差、温度 三、被动运输 扩散速率 (V) 细胞内外浓度差 O 高浓度 低浓度 高浓度 物质自由扩散速率与浓度差呈_______ 正比 ④影响因素： 浓度差、温度 温度 生物膜的流动性 影响 影响 物质运输速率 细胞外 细胞内 细胞膜 转运蛋白 协助扩散 浓度差、温度、转运蛋白数量 载体蛋白 通道蛋白 ①概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式 ②特点 顺浓度梯度运输 需要转运蛋白协助 不需要消耗能量 ③实例： ④影响因素： a.红细胞吸收葡萄糖 b.水分子通过水通道蛋白进入细胞 三、被动运输 (2)协助扩散（易化扩散） c.神经细胞的K+ 外流、Na+内流 O P 扩散速率 (V) 细胞内外浓度差 Q 转运蛋白数量有限 影响因素：P点之前：受到 浓度差 影响； P点之后：受到膜上 转运蛋白数量 限制 浓度差、转运蛋白数量、温度 ④影响因素： 包括载体蛋白和通道蛋白 贯穿于磷脂双分子层之间 4.转运蛋白 ①类型： ②相同点： ③不同点： 4.转运蛋白 课本P66-P67 项目 载体蛋白 通道蛋白 转运物质特点 是否与被转运物质结合 自身构象是否改变 图解 与自身结合部位相 与自身通道的直径、形状相适配、大小和电荷相适宜 不结合 结合 改变 不改变 适应 载体蛋白(笔记)：在运输物质过程中自身构象会发生变化，且可恢复 载体蛋白 b.通道蛋白的特性：专一性 ④.a.载体蛋白的特性： ①专一性/特异性（一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。） ②饱和性（所有载体蛋白都已承担相应运输任务时，运输的速度不再因其他条件而加快） 4.转运蛋白 方式 自由扩散 协助扩散 运输方向 是否消耗能量 是否需要 转运蛋白 举例 影响因素 高浓度低浓度（顺浓度梯度） 不消耗 不需要 需要 浓度差、温度 浓度差、温度、 转运蛋白的数量 ①气体：O2、CO2 ； ②小分子：水、尿素 ③脂溶性小分子：乙醇、甘油、苯、性激素等 ①红细胞吸收葡萄糖 ②水分子通过水通道蛋白 ③神经细胞的K+ 外流、Na+内流 作业 同步学考练：学考过关5、7，选考提升4 步步高作业13的1-13、15 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.53(gap_fixed:False) $