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，核心知识点包括渗透作用原理、动植物细胞吸水失水机制及自由扩散与协助扩散的异同。课堂通过“水往高处流吗”的问题探讨导入，结合生活现象引发兴趣，以渗透实验为基础逐步分析，构建完整知识支架。 其亮点在于以问题链驱动科学思维，如渗透实验中漏斗液面变化的多维度分析，通过质壁分离与复原的探究实践培养实验能力，体现结构与功能观的生命观念。实例丰富如生理盐水应用、水通道蛋白作用，帮助学生建立知识联系，教师可借助清晰逻辑提升教学效果。

第1节 被动运输 第4章 细胞的物质输入和输出 本节聚焦: 细胞在什么情况下吸水或失水？ 植物细胞的质壁分离与复原现象说明什么？ 两种被动运输的方式有什么异同？ 教学目标 1.阐明细胞膜的选择透过性。 2.阐明被动运输的原理和特点。 俗话说“人往高处走，水往低处流”。水能往高处流吗？ 同学们阅读P62的内容，思考“问题探讨”的讨论题。 是可以让小分子物质通过（如水分子），而较大分子物质（如蔗糖）不能通过的一类多孔性膜。 1、半透膜 如玻璃纸、肠衣等。 一、渗透实验 问题探讨 单位容积中，漏斗内水分子数 < 烧杯中水分子数； 单位时间内，漏斗 → 烧杯的水分子数 < 烧杯→ 漏斗内的水分子数； 烧杯中的水分子进入漏斗中导致漏斗液面升高。 不会。因为漏斗内的液面上升到一定高度后，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。 3.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？ 1.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？为什么？ 不会,因为纱布的孔隙很大,蔗糖分子也可以自由透过。 2.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗? 当半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内，漏斗内 → 烧杯中的水分子数 = 烧杯中→ 漏斗内的水分子数，漏斗管中的液面将保持不变。 一、渗透实验 问题探讨 二、水进出细胞的原理 1、扩散 分子由于热运动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。 将一滴红墨水滴入清水中，不仅会由于重力而从上往下扩散，还会从左右往四周扩散，经过一段时间，整个杯子中的水都将变成红色，这是溶质分子在水中扩散的结果。 水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散现象，称为渗透作用。 ⑴概念 2、渗透作用 ⑶原理 ⑵条件 半透膜 膜两侧的溶液具有浓度差 水的进出方向——顺相对含量的梯度进出半透膜 低浓度→高浓度 （内因） （外因） 2、渗透作用 实际上水分子是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。 该浓度指的是物质的量浓度。 即：单位体积的溶液里所含 某溶质微粒数目。 [思考]水分子的扩散可以说是从溶液浓度高的地方向溶液浓度低的地方转移吗？ 水往“高” 处流 “高”为溶液物质的量浓度高 二、水进出细胞的原理 2、渗透作用 [思考]水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？细胞膜是否相当于一层半透膜呢？ 外界溶液 蔗糖溶液 细胞质 相当于 半透膜 细胞膜 相当于 动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统 ②细胞内溶液与外界溶液存在浓度差 ①细胞膜相当于一层半透膜 二、水进出细胞的原理 外界溶液的浓度 小于 细胞质的浓度 外界溶液的浓度 等于 细胞质的浓度 外界溶液的浓度 大于 细胞质的浓度 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩 保持原状态 3、动物细胞的吸水和失水 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， 红细胞将会发生以下的变化。（生理盐水是0.9%氯化钠溶液） 二、水进出细胞的原理 1、红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过半透膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？ 不能 2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？ 是 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，浓度差很大时，红细胞会涨破，浓度差较小时不会涨破。 3、动物细胞的吸水和失水 思考·讨论 蔗糖分子 二、水进出细胞的原理 4、红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 浓度差。浓度差越大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？ 生理盐水浓度与血浆浓度基本一致，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、动物细胞的吸水和失水 思考·讨论 二、水进出细胞的原理 动物细胞发生了渗透作用 结果说明: 动物红细胞具有发生渗透作用的条件 结果分析： [思考]如果换成植物细胞会如何？ ⑴细胞膜相当于半透膜； ⑵外界溶液与细胞质基质可以形成浓度差。 3、动物细胞的吸水和失水 二、水进出细胞的原理 ⑴植物细胞的结构（同学们阅读P63的内容） 4、植物细胞的吸水和失水 二、水进出细胞的原理 植物细胞的吸水和失水的猜想 细胞壁 细胞膜 液泡膜 细胞质 原生质层 （全透性） 细胞液 （具有一定的浓度） 水 ⑴植物细胞的结构 4、植物细胞的吸水和失水 二、水进出细胞的原理 4、植物细胞的吸水和失水 生活现象： ①萎蔫的菜叶浸泡在清水中一段时间后变得硬挺； ②白菜剁碎做馅，加入盐后一段时间会渗出水； ③农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 说明植物也像动物细胞一样，会发生吸水或失水现象，吸水或失水同样与外界浓度有关。 ⑵科学探究的步骤 探究·实践 二、水进出细胞的原理 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果，得出结论 表达和交流 水分子进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是否相当于一层半透膜？ 水分子进出植物细胞是通过渗透作用。原生质层相当于一层半透膜。 选择材料用具、方法步骤 按预定方案进行实验 分析实验结果，得出结论 总结，写实验报告并适当交流 植物细胞的吸水和失水 进一步探究 ⑵科学探究的步骤 4、植物细胞的吸水和失水 探究·实践 二、水进出细胞的原理 发生质壁分离的细胞 该细胞为什么不发生质壁分离? ⑶植物细胞的质壁分离和复原 4、植物细胞的吸水和失水 探究·实践 二、水进出细胞的原理 正常形态细胞 实验现象 ⑶植物细胞的质壁分离和复原 4、植物细胞的吸水和失水 探究·实践 ①细胞的正常形态 ②在蔗糖溶液中 ③在清水中 三次观察 两次对照 外界溶液 中央液泡 原生质层的位置 细胞大小 蔗糖溶液 清水 逐渐变小，颜色变深 逐渐变大，颜色变浅 逐渐恢复原来位置 基本不变 逐渐脱离细胞壁 基本不变 二、水进出细胞的原理 ①植物细胞的质壁分离现象 细胞失水时细胞壁和原生质层都会出现一定程度的收缩，但原生质层的伸缩性更大，故原生质层会与细胞壁发生分离。 外界溶液浓度 > 细胞液的浓度，细胞渗透失水。 结果分析 ⑶植物细胞的质壁分离和复原 4、植物细胞的吸水和失水 探究·实践 二、水进出细胞的原理 ②植物细胞的质壁分离复原现象 外界溶液浓度 ﹤ 细胞液的浓度，细胞渗透吸水。 结果分析 ⑶植物细胞的质壁分离和复原 4、植物细胞的吸水和失水 探究·实践 细胞吸水时与细胞壁分离的原生质层慢慢恢复原来的状态。 二、水进出细胞的原理 ①植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的； ②植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 水分是顺着相对含量梯度而进出植物细胞的。 （水含量高 → 水含量低） 实验结果 ⑶植物细胞的质壁分离和复原 4、植物细胞的吸水和失水 探究·实践 [思考]“质壁分离”的“质”与“壁”分别指什么？ “质”指原生质层；“壁”指细胞壁 二、水进出细胞的原理 ⑶植物细胞的质壁分离和复原 4、植物细胞的吸水和失水 探究·实践 [思考]植物细胞发生质壁分离与复原的原因是什么？ 内因： ①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜； ②原生质层比细胞壁的伸缩性大。 外因： 细胞液与外界溶液之间具有一定的浓度差，细胞能渗透吸水或失水。 [思考]假如细胞已经死亡，还能发生吸水和失水的现象吗？ 不会，死细胞的细胞膜或原生质层已失去选择透过功能。 二、水进出细胞的原理 ⑶植物细胞的质壁分离和复原 4、植物细胞的吸水和失水 探究·实践 [思考]幼嫩的植物细胞可以发生质壁分离现象吗？ 不可以，幼嫩的植物细胞没有成熟的大液泡，也就是没有原生质层。 [思考]质壁分离能自动复原吗？ 外界溶液为葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等时，细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，吸水引起自动复原。 二、水进出细胞的原理 ⑶植物细胞的质壁分离和复原 4、植物细胞的吸水和失水 探究·实践 [思考]通过质壁分离和复原实验可以得出哪些实验结论？ 原生质层与细胞壁的伸缩性不同；原生质具有吸水、失水的能力；植物细胞有大液泡（成熟的植物细胞）；原生质层具有选择透过性；植物细胞是活的；细胞液和周围溶液的关系…… 二、水进出细胞的原理 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两类。 5、被动运输 二、水进出细胞的原理 特点： 从高浓度到低浓度； 不需要转运蛋白的协助； 不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。 如：水分子、气体分子（O2、CO2、N2等）、脂溶性小分子（如甘油、乙醇、苯等）。 概念： 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，也叫简单扩散。 三、自由扩散和协助扩散 同学们阅读P66—67的内容，回答下列问题。 1、自由扩散 影响物质运输速率的因素: 结论：物质的运输速度与物质浓度差成正相关关系，自由扩散过程受细胞膜内外的物质浓度差影响。 1、自由扩散 温度（生物膜分子的运动） 三、自由扩散和协助扩散 特点： 从高浓度到低浓度； 需要转运蛋白的协助； 不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。 如：葡萄糖进入红细胞、水分子通过水通道蛋白进出细胞、神经细胞Na+内流、K+外流等。 概念： 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，也叫易化扩散。 2、协助扩散 三、自由扩散和协助扩散 ⑴定义：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顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。 ⑵种类 ①载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，运输过程伴随着自身构象的变化。 2、协助扩散 转运蛋白 注：一种转运蛋白通常只能 转运一种或一类离子或分子。 （具有特异性） 三、自由扩散和协助扩散 ⑵种类 ②通道蛋白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，被运输的物质不需要与通道蛋白结合。 2、协助扩散 转运蛋白 钾离子通道模式图 三、自由扩散和协助扩散 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 2、协助扩散 转运蛋白 三、自由扩散和协助扩散 与自身结合部位相适应 与自身通道的直径、形状相适配、大小和电荷相适宜 结合 不结合 改变 不一定 影响物质运输速率的因素: 结论：在一定浓度范围内，物质的运输速率与物质浓度成正相关关系，协助扩散过程中物质运输速率受细胞膜内外物质的浓度差和载体数量限制。 温度（转运蛋白的活性） 2、协助扩散 三、自由扩散和协助扩散 ①由于水分子比较小，可以在磷脂分子侧向自由移动产生的间隙中以自由扩散的方式进出细胞； ②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。 [思考]观察图片，水分子进出细胞的方式是什么？ 2、协助扩散 水子进行细胞的方式为自由扩散和协助扩散（主要方式） 三、自由扩散和协助扩散 人之所以犯错误,不是因为他们不懂,而是他们自以为什么都懂。 $