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“细胞的物质输入和输出”核心内容，以“问题探讨”中漏斗渗透实验导入，通过扩散与渗透概念构建，衔接动物细胞吸水失水、植物细胞质壁分离及复原探究实验，最终归纳被动运输的类型和特点，形成递进式知识支架。 其亮点在于以问题驱动和实验探究为主线，结合科学思维（如分析渗透平衡条件、质壁分离原因）和探究实践（设计质壁分离实验及反思），体现生命观念中的结构与功能观（如原生质层选择透过性、转运蛋白作用）。助力学生提升实验分析能力，教师可高效开展探究式教学。

情境导入 第4章 细胞的物质输入和输出 单元导入 组成细胞的分子 细胞的基本结构 无机盐 水 糖类 脂质 蛋白质 核酸 细胞膜 细胞质 细胞核 细胞质基质 细胞器 构成 元素组成、结构、功能 分子组成、结构、功能 细胞的物质输入和输出 细胞的能量供应和利用 细胞的生命历程 实现 走进细胞 所依赖的结构 所发生的过程 对细胞的意义 导入：细胞的重要意义与分类 单元导入 细胞的物质输入和输出 所发生的过程 对细胞的意义 所依赖的结构 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞胞吐 维持一个异于外界环境的相对稳定的状态，以保证正常的生命活动。 情境导入 第4章 第1节 被 动 运 输 问题探讨 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，会出现如图所示现象。 玻璃纸(又叫赛璐玢)是一种半透膜 半透膜是指能让小分子通过（如水）而大分子不能通过（如蔗糖）的一类多孔性薄膜的总称。 常见的半透膜还有：膀胱膜、玻璃纸、卵壳膜 漏斗管内的液面为什么会升高？ 如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 问题探讨 如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 蔗糖溶液中水的相对含量比烧杯中低，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。 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。 漏斗管内的液面为什么会升高？ 问题探讨 平衡状态时，半透膜两侧浓度一样吗？ 漏斗内液体浓度>烧杯内液体浓度 平衡状态时，半透膜两侧的水分子是否停止运动？ 否，此时水分子进出漏斗的速率相等，达到渗透平衡。 达到渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子的移动达到动态平衡 问题探讨 如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 不会，纱布不是半透膜，孔隙大，可溶于水的物质都能够自由通过，因此水分子和蔗糖分子都能通过。 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？ 半透膜两侧溶液浓度相同，则水分子的相对含量相同，双向运动速率相同，漏斗中的液面将保持不变。 扩散与渗透 扩散：不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象。 扩散方向：高浓度→低浓度 扩散与渗透 渗透作用： 指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。 （溶液浓度低） （溶液浓度高） 水分子运动方向： 水分子相对含量高→水分子相对含量低 蔗糖溶液 清水 半透膜 渗透作用的条件： 1. 半透膜 2. 膜两侧溶液具有浓度差 小试牛刀 判断下列各图能否发生渗透作用 纱布 质量分数20%的蔗糖溶液 质量分数10%的蔗糖溶液 半透膜 质量分数20%的蔗糖溶液 质量分数20%的蔗糖溶液 不能 不能 小试牛刀 半透膜 （仅水能通过） 质量分数20%的蔗糖溶液 质量分数20%的葡萄糖溶液 渗透作用的条件： 1. 半透膜 2. 膜两侧溶液具有浓度差 √ 提示：浓度差是指物质的量浓度，即单位体积的溶液里所含溶质的物质的量，与其分子数呈正比。 已知蔗糖相对分子质量为352，葡萄糖相对分子质量为180，它们物质的量浓度关系如何？左图能否发生渗透作用？ 物质的量浓度：甲<乙 能够发生渗透作用，渗透方向甲→乙，最终乙侧液面升高。 ？ 小试牛刀 半透膜 （仅水能通过） 1mol/L的NH4NO3溶液 1mol/L的蔗糖溶液 此时，左侧装置中能否发生渗透作用？ 甲侧：1mol/L的NH4+和1mol/L的NO3- 乙侧：1mol/L的蔗糖溶液 物质的量浓度：甲>乙 能够发生渗透作用 渗透方向：乙→甲，甲侧液面升高。 小试牛刀 半透膜 （仅水和葡萄糖能通过） 1mol/L的葡萄糖溶液 1mol/L的蔗糖溶液 此时，左侧装置中液面将如何变化？ 开始时：两侧物质的量浓度相同，不发生渗透作用 葡萄糖分子进入乙侧 物质的量浓度：乙>甲 发生渗透作用，方向甲→乙 乙侧液面升高 动物细胞的渗透作用 一个动物细胞及其外界溶液是否能构成一个渗透系统？ 半透膜 外界溶液 蔗糖溶液 浓度差 细胞膜 细胞质 外界溶液 浓度差 是 动物细胞的渗透作用 外 界 溶 液 浓 度 细 胞 质 的 浓 度 小于 大于 等于 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩 保持原状 思考讨论 2.红细胞中细胞膜是否相当于半透膜？ 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”所示装置中的什么物质？ 不能，血红蛋白是大分子物质，且是细胞所需物质；相当于蔗糖分子。 相当于一层半透膜，同时还是选择透过性膜。 选择透过性膜：指具有活性的生物膜，对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜、细胞器膜、核膜。 思考讨论 4.红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？ 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,要看浓度差大小. 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。 5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水？ 生理盐水与红细胞的物质的量浓度相当，水分进出平衡，能够维持红细胞的正常形态。 植物细胞的渗透作用 细胞壁 (全透性、伸缩性小，具有支持和保护细胞的功能) 细胞膜 细胞质 液泡膜 水进出细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。 原生质层 (选择透过性、伸缩性大) 液泡中的细胞液 相较于动物细胞，植物细胞在不同浓度溶液中的变化有何区别呢？ 植物细胞的渗透作用 外 界 溶 液 浓 度 细 胞 液 的 浓 度 小于 大于 等于 细胞失水收缩 发生质壁分离 保持原状 几乎不变 植物细胞的渗透作用 质壁分离发生的条件： 质壁分离发生的原因： 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度 内因：1. 原生质层具有选择透过性； 2. 细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性 ①细胞是活的(死细胞的细胞膜具有全透性 ) , 具有细胞壁 ②细胞有中央大液泡。根尖分生区等未成熟的植物细胞、死细胞、动物细胞不能发生质壁分离。 ③细胞外溶液的浓度高于细胞液浓度。 探究实验 实验思路： 实验目的：探究植物细胞的吸水和失水 高渗溶液 低渗溶液 正常形态 质壁分离 细胞液颜色变深 质壁分离的复原 细胞液颜色变浅 探究实验 ①选择成熟的植物活细胞，并具有中央大液泡和原生质层。 （不可以选用死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞、种子、根尖分生区的细胞） ②细胞液或细胞质应具有颜色。 1.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察。 2.可选用黑藻细胞直接观察，因为原生质层是绿色的！ 3.若选用洋葱鳞片叶内表皮，由于细胞液无色，观察时 可在外界溶液中加染料，或者将视野调暗。 1.实验材料的选择要求： 探究实验 2.高渗溶液的选择 2. 应选择对细胞无害的溶液，不能选用盐酸、酒精、醋酸等溶液作实验试剂。 1. 浓度适宜：可使洋葱外表皮细胞质壁分离，而不会因为快速失水而死亡。 3.低渗溶液的选择：清水 选择0.3g/ml的蔗糖溶液 探究实验 3.实验操作与过程 1、滴清水 2、取材 3、平展 4、盖盖玻片 制片 　　　 5、显微观察： 6、滴0.3g/mL蔗糖溶液观察 　　7、滴清水再观察 观察 探究实验 4. 实验结果 液泡大小 原生质层的位置 细胞大小 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 原生质层与细胞壁分离 基本不变 基本不变 ①在清水中： 细胞的正常形态 ③在清水中： 质壁分离复原 ②高浓度蔗糖溶液中: 质壁分离 ①是对照组；②是实验组 ②是对照组；③是实验组 自身对照 自身对照 实验反思 a 问题1：图示中a部位是真空、空气、清水、还是外界溶液？ 问题2：仅凭这幅图能否判断细胞细胞正在发生质壁分离？ 问题3：如果将0.3g/ml的蔗糖溶液换成0.5g/ml的蔗糖溶液，能观察到质壁分离吗？若一段时间后，滴加清水未发生质壁分离的复原是什么原因？ 外界溶液 不能，也可能正在发生质壁分离的复原 ① 能够发生质壁分离，且质壁分离发生得更快； ② 细胞死亡，原生质层失去选择透过性 实验反思 问题4：某学生将3%的KNO3溶液滴加在载玻片上的洋葱表皮上，观察到了植物细胞的质壁分离现象，1小时后企图再次观察时却发现细胞质壁分离自动复原了，如何解释？ KNO3进入细胞内，细胞液的浓度增大，细胞吸水使质壁分离自动复原。 （类似的还有甘油、乙二醇、尿素） 判断：1.KNO3从T2时才开始进入细胞 （ ） 2.细胞的吸水能力先升高后下降 （ ） √ × 从实验开始即进入细胞 吸水能力与浓度差有关 从理论而实践 1.判断成熟植物细胞的死活 发生 质壁分离 无质壁 分离 待测成熟 植物细胞 一定浓度 蔗糖溶液 活细胞 死细胞 镜检 2.比较不同植物细胞的细胞液浓度大小 甲未质壁分离 质壁分离速度乙>丙 乙<丙<蔗糖溶液<甲 从理论而实践 待测 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 3.测定细胞液浓度范围 成熟植物细胞 一系列浓度梯 度的蔗糖溶液 镜检 蔗糖溶液浓度 0.1g/ml 0.2g/ml 0.3g/ml 0.4g/ml 0.5g/ml 植物细胞情况 未质壁分离 未质壁分离 质壁 分离 质壁 分离 质壁 分离 该植物细胞细胞液浓度在0.2-0.3g/ml之间 从理论而实践 4.生产与生活 烧苗现象 给萎蔫的菜喷水 拌菜出水 顺浓度梯度 被动运输 定义：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 特点： 1. 顺浓度梯度 2. 无需能量 类别： 细胞外 细胞内 顺浓度梯度 自由扩散 定义：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫自由扩散（简单扩散） 实例：水分子； 脂溶性小分子有机物：甘油、乙醇、苯、尿素等 气体分子：氧气、二氧化碳； 特点：1. 顺浓度梯度 2. 无需能量 3. 无需蛋白质 影响因素：细胞膜内外物质浓度梯度、温度 浓度差 自由扩散速度 协助扩散 定义：借助膜上转运蛋白进出细胞的物质扩散方式叫协助扩散（易化扩散） 特点：1. 顺浓度梯度 2. 无需能量 3. 需要转运蛋白 影响因素：膜两侧的浓度差 、 转运蛋白的数量、温度 实例：离子、小分子有机物（葡萄糖、氨基酸） 两种转运蛋白 载体蛋白 通道蛋白 运输过程中构象是否改变 是否与转运分子结合 是否有特异性 实例 葡萄糖进入红细胞 水分子借助水通道蛋白进出细胞 Na+ K+借助通道蛋白进出细胞 是 否 是 是 是 否 只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 只允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 水的跨膜运输 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 水通道蛋白 运输方向 顺浓度梯度 顺浓度梯度 能量 无需能量 无需能量 蛋白质 需要 不需要 举例 O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯 葡萄糖进入红细胞 $