4.1被动运输课件-2026-2027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，涵盖渗透作用、细胞吸水与失水、质壁分离与复原实验及自由扩散和协助扩散等核心知识点。通过课前3分钟读教材、生活现象解释导入，从扩散作用过渡到渗透作用，再分析动物和植物细胞吸水失水，结合实验验证后总结被动运输类型，构建连贯知识支架。 其亮点在于以探究实践为核心，通过质壁分离与复原实验的详细步骤、选材分析及拓展（如不同溶液影响）培养学生实验能力，结合对比（自由扩散与协助扩散）发展科学思维，联系生活实例（生理盐水、烧苗）强化生命观念。采用问题讨论、表格总结等方法，帮助学生深化理解，也为教师提供丰富教学活动设计，提升教学效率。

课前3分钟 读教材 P62-63 快速找核心概念:渗透作用、原生质层 控制着道道闸门,驱动着各式舟车。 输入输出中忙碌,被动主动间选择。 生物大分子铸就,神奇的生命之膜。 第4章 细胞的物质输入与输出 3 一、渗透作用 二、细胞的吸水与失水 三、实验:质壁分离与复原 四、自由扩散和协助扩散 第1节 被动运输 4 分子在不停地运动 解释生活现象: 1)清水中滴入几滴红墨水,过一段时间,水都染上了红色。 2)在清水中加入糖,一段时间,水变甜。 扩散作用:分子从相对含量高一侧向相对含量低的一侧运动最后均匀分布的现象。 溶质:高浓度 低浓度 溶剂:低浓度 高浓度 5 问题探讨 P40 渗透作用过程 半透膜(多孔性薄膜): 小分子(水)物质可以通过 , 大分子(蔗糖)物质不能通过。 讨论1.漏斗管内液面为什么会升高? 单位时间内,通过半透膜进入长颈漏斗的水分子数大于从长颈漏斗中渗出的水分子数。 常用半透膜: 玻璃纸、肠系膜、蛋壳膜、鱼鳔等。 渗透现象演示 动画演示 动画演示 蔗糖分子 水分子 思考: 渗透时水只从水多处向水少处扩散吗? 水分子是双向移动的 渗透压:溶液中溶质微粒对水的吸引力 渗透压大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目 渗透作用:水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散 6 讨论2 如果漏斗管足够长,管内的液面会无限升高吗? 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,最终达到平衡,液面将不再上升。 液面不再上升时,还有水分子移动吗?进出速率如何?半透膜两侧溶液浓度相等吗? 此时仍然有水分子进出半透膜,进出速率达到平衡(渗透平衡) 半透膜两侧浓度不相等 S1 S2 漏斗内溶液浓度S1>漏斗外溶液浓度S2,漏斗管内液面上升形成静水压,会阻止水分子由低浓度向高浓度一侧扩撒。 8 讨论3①若用纱布代替玻璃纸(半透膜),液面会升高么? ②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。因为孔隙大,蔗糖分子也可以通过纱布(不是半透膜)。 液面高度不变。 条件一 :具有半透膜 条件二:浓度差 渗透作用所需的条件 1.定义 2.发生渗透现象的条件 3.水分子渗透的方向 ①具有半透膜 ②半透膜两侧存在浓度差(相对分子数目) 半透膜 含水量_ 含水量_ _浓度溶液 _浓度溶液 低 高 高 低 渗透平衡时水分子进出速率相等 水分子或(其它溶剂分子)透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。 S2溶液 S1溶液 半透膜 U型管 S1溶液 S2溶液 一、渗透作用 9 渗透作用装置一般有2种类型,如下图A、B所示: 1.溶质不能透过半透膜的渗透装置分析 1)渗透达到平衡 , 半透膜两侧的水分子运动的速率 ; 2)分析初始时的浓度大小为:S1_S2 ; 当 h稳定时,浓度大小为:S1_S2 。 3)若A中两溶液互换,观察的现象为 。 相等 > 理解:1)因为有高度差,因此平衡时也存在浓度差,原本浓度高的仍然是相对高的。 2)若没有高度差,则平衡时半透膜两侧的浓度是相等的。 > 11 (1)S1和S2是同种溶质,且能透过半透膜,S1溶液浓度大于S2溶液浓度 (2)S1和S2是两种不同的溶质,且只有水和S1能透过半透膜 ①若S1的物质的量浓度大于S2的,则出现的现象是S1液面先升高,随后S1中的溶质透过半透膜进入S2,S2液面逐渐升高,最终高于S1。 ②若S1的物质的量浓度小于S2的,则出现的现象是S1液面始终低于S2液面。 2.溶质能透过半透膜的渗透装置分析 12 扩散作用:指物质分子从相对含量多的地方向相对含量少的地方自由运动直到均匀分布的现象。 渗透作用:水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。 PK 基于红细胞的结构分析,你认为水进出红细胞的方式是什么? 动物细胞的细胞膜是选择透过性膜(半透膜) (一)动物细胞的吸水和失水—— 渗透作用 动物细胞的细胞膜是选择透过性膜(半透膜) 0.9%NaCl溶液 (生理盐水) 等渗溶液 分析装置B、C的外界溶液分别属“高渗溶液”、“低渗溶液”? 高渗溶液 低渗溶液 外界溶液 细胞状态 失水皱缩 吸水膨胀甚至涨破 保持原状 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 ①红细胞与外界溶液组成了一个渗透系统。 ②红细胞的细胞膜相当于一层半透膜,细胞质与外界溶液可以具有浓度差,水分通过渗透作用进出红细胞。 水进出哺乳动物红细胞的原理 ③红细胞吸水或失水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。 通过实验可以看出,红细胞在高浓度溶液失水,在低浓度溶液中会失水。 水分进出红细胞是否也是发生了渗透作用呢? 类比之前所学的渗透系统装置,可以将红细胞的细胞质基质类比为渗透装置中漏斗内蔗糖溶液,红细胞内的血红蛋白等有机物就相当于漏斗内的蔗糖分子。 红细胞的细胞膜则类比为漏斗上的半透膜。 可以看到,当外界溶液与细胞质基质浓度不相等时,红细胞就会与外界溶液组成渗透系统,水分子通过渗透作用进出红细胞。 其他动物细胞的结构比红细胞要复杂,但是都具有细胞膜、细胞质等基本结构,因此水分可通过渗透作用进出动物细胞。 3、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? 4、红细胞吸水或失水取决于什么条件? 5、想一想临床上输液为什么要用生理盐水。 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。 取决于红细胞内外溶液的浓度差,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变形(维持细胞正常的细胞形态和功能)。 思考.讨论 P63 了解:生活常识 打点滴时,药物常与0.9%氯化钠溶液(人类血浆等渗液)、5%葡萄糖溶液(人类血浆等渗液)、10%的葡萄糖溶液混合后注入患者静脉中。 设计:现有某种动物的葡萄糖等渗液未知?如果由你们来确定,你会如何做 ? 说说你的思路。 材料:葡萄糖任用、动物细胞任选 拓展:系列梯度实验 配置出一系列等梯度跨度的葡萄糖溶液,将洗涤好的动物红细胞分别置于这系列葡萄糖溶液中,观察红细胞的形态变化。 浓度 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% … 细胞形态 若葡萄糖等渗液浓度为7.5%,则接下来的实验浓度范围是? 在5%-10%之间又配置出等梯度跨度溶液,重复以上实验。 在实验过程中不断缩小梯度,直至确定等渗液的浓度! 植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗? 生活现象: 往新鲜黄瓜上放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。 对农作物施肥过多,会造成“烧苗”现象。 菜农往放蔫的青菜洒水,青菜很快恢复坚挺、新鲜 。 解释:土壤浓度高于根组织细胞,根部失水导致烧苗。 水进出植物细胞,主要是指水经过原生质层进出液泡。 (二)植物细胞的吸水和失水—— 渗透作用 一个成熟的植物细胞中液泡的体积占百分九十以上。 分析:液泡中的水到达细胞外依次穿越的结构是什么? 细胞膜 液泡膜 细胞质 细胞壁 原 生 质 层 (全透性) 细胞液 【探究】植物细胞原生质层是否相当于半透膜? P63 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗? 原生质层是不是相当于一层半透膜? 原生质层相当于一层半透膜 ①制作紫色洋葱表皮临时装片, 观察植物细胞 正常形态 ; ②将植物细胞浸润在 较高浓度的蔗糖溶液 中,观察 变化; ③再将植物细胞浸润在 清水 中,观察变化。 (细胞大小、液泡大小、原生质层位置) ①临时装片,观察细胞的正常形态 ②滴加0.3g/mL的蔗糖溶液 ③吸去蔗糖液,滴加清水 探究•实践 P64 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 实验结论 课前3分钟 读教材 P65 选材: .实验中为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料? 外表皮 内表皮 (1)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中具有大的、有色素的液泡,容易观察液泡的形态体积变化,从而判断其失水和吸水。 (2)紫色洋葱鳞片叶内表皮液泡中色素较少,观察起来不 明显。 (细胞液——无色) (细胞液——紫色) 紫色洋葱鳞片叶外表皮 洋葱鳞片叶内表皮细胞 二、质壁分离与复原实验 1. 材料: 成熟的植物细胞(有中央大液泡) 紫色洋葱鳞片叶 2. 试剂:0.3g/mL的蔗糖溶液(高渗液)、清水(低渗液) ; 3. 器具:刀片/镊子/滴管/载玻片/盖玻片/吸水纸、 显微镜 ; 呈紫色,便于观察 4. 实验过程: (有3次显微镜观察) 初始正常形态 高渗液中, 质壁分离 低渗液中, 质壁分离复原 P64 (引流法:一侧滴加试剂, 从另一侧用吸水纸吸引) 具体操作: ? 25 二、质壁分离与复原实验 5.实验结果: 细胞大小 液泡大小 原生质层的位置 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 原生质层细胞壁与分离 基本不变 基本不变 6.实验结论: 原生质层相当于一层半透膜。 植物成熟细胞通过渗透作用吸水! 实验结果:进行自身前后对照 思考:植物不成熟细胞、干种子是如何吸水的? 拓展:植物不成熟细胞、干种子利用细胞中的 亲水物质(如蛋白质、多糖等)来吸水,即吸胀作用。 二、质壁分离与复原实验 1.为何动物细胞不能发生质壁分离? 2.为何洋葱根尖分生区细胞也不能发生质壁分离现象? 3.如果滴加的是0.5g/mL的蔗糖溶液,实验结果? 拓展引申 没有中央大液泡 因为无细胞壁。 高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞失水过多而死亡,质壁分离后不能复原。 4.如果将蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3溶液? 质壁分离后会自动复原 能自动复原的试剂:细胞所需离子、尿素、甘油等 ①内因:有半透膜,且原生质层伸缩性 细胞壁伸缩性 ②外因:外界溶液浓度 细胞液浓度 大于 大于 成熟的植物活细胞 1)细胞液在哪?细胞核呢? 2)当质壁分离时,分析A、B、C、D处的浓度大小;复原时呢? 细胞壁 细胞膜 液泡膜 细胞核 分离时:A = B > C > D 复原时:A = B < C < D 3)此图是实验过程某时刻的示意图,比较此时AD的浓度大小。 无法确定。因为不清楚此时细胞的动态变化。 快速设计实验:洋葱表皮等渗液为0.18g/mL(即将又还未发生质壁分离时的浓度),如何测定? A B C D 典例1 1、(1)已发生皱缩的红细胞置于清水中,其吸水力的变化是 A.由大到小 B.由小到大 C.吸水力不变 D.吸水力等于0 (2)将红细胞置于高渗溶液中,在一定时间内,细胞的吸水力的变化是 A B 易错题 2、(1)将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一浓度蔗糖溶液中,形态不再变化后的细胞如图所示。则实验前有关各细胞液的浓度大小为 B>A>C (2)将三个同一植物相同部位的细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中,形态不再变化后的细胞如图所示。则有关蔗糖溶液的浓度大小为 C>A>B 课前3分钟 读教材 P66-67 本节掌握 1. 两种方式及特点、例子,并PK两者的同与不同 2.找转运蛋白的两种类型及特点 将紫色洋葱表皮细胞置于用红色染料(无毒,细胞不吸收)混合的0.3g/mL的蔗糖溶液中,一段时间后,图中A处的颜色为 A 紫色 B 红色 C 紫红色 D 无色 课前巩固 A 32 水分子进出细胞1 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。 被动运输又分为自由扩散和协助扩散 33 (一) 自由扩散 1.概念:物质通过 进出细胞的方式。 2.物质: 。 简单的扩散作用 ②O2、CO2、N2 ①水 ③脂溶性小分子(乙醇、甘油、苯) 3.特点: 。 ①顺浓度梯度运输 ②不需要转运蛋白协助 ③不耗能 4.影响自由扩散速率的因素: 。 浓度差 运输速率 自由扩散 浓度差 34 人工膜(无膜蛋白) 生物膜 水分子在生物膜与人工膜中均能进行运输,但是生物膜中的运输速率更快。说明什么问题呢? 水通道蛋白 少量水通过磷脂缝隙进细胞 “自由扩散” 大量水借助水通道蛋白进细胞 “协助扩散” 磷脂缝隙 总结:水分子更多的是以 方式进出细胞。 协助扩散 2. 水分子进出细胞的方式 35 36 (二) 协助扩散(易化扩散) 1.概念:借助膜上的 进出细胞的物质 方式。 2.物质: 。 3.特点: 。 4.影响自由扩散速率的因素: 。 转运蛋白 扩散 葡萄糖进入红细胞(载体蛋白)、水分子(水通道蛋白)、一些离子(离子通道蛋白) ①顺浓度梯度运输 ②需转运蛋白协助(通道蛋白、载体蛋白) ③不耗能 浓度差 , 转运蛋白数量 运输速率 协助扩散 浓度差 受转运蛋白数量限制 空间结构发生变化(自身构象改变) 一种转运蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合 载体蛋白 通道蛋白 理解“神奇的生命之膜” 1. 载体蛋白 PK 通道蛋白 (自身构象不改变) 37 自由扩散 协助扩散 协助扩散 载体蛋白 通道蛋白 总结: 小结 练习与应用 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。 ( ) 2.基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断,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 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,两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高,在显微镜下连续观察,可以预测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.甲乙两细胞都发生质壁分离,但乙细胞很快发生质壁分离复原 C.只有乙细胞发生质壁分离,但不会发生质壁分离复原 D.甲乙两细胞发生质壁分离,随后都很快发生质壁分离复原 B 42 拓展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。 拓展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,设计检验该假设的实验方案。 练习与应用 提示: 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。 假设: 温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率设计实验。 方案: 借用渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中,通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢,判定温度是否影响水分子的扩散速度。 实验中要注意排除各种无关变量的干扰,如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等,以确保实验的准确性。 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.29.100 学科网版权所有 Lavf58.51.100 Lavf58.30.100 $