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”核心内容，涵盖渗透作用原理、动植物细胞吸水失水及自由扩散、协助扩散等知识点。课堂从扩散现象与半透膜切入，通过问题探讨构建渗透作用条件，再结合细胞结构分析吸水失水机制，形成递进式学习支架。 其亮点在于融合科学探究与生命观念，借助质壁分离实验视频、对比表格等资源，引导学生基于证据分析不同溶液中细胞变化，培养科学思维。结合农业合理施肥实例渗透社会责任，帮助学生建立结构与功能观，教师可提升教学效率，学生加深理解并增强应用能力。

第四章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 （第一课时） 目标 01 02 03 采用类比推理法，分析不同细胞在不同浓度溶液中的吸水和失水情况。基于给定的事实，进行实验设计、方案实施及结果分析。（科学思维、科学探究） 基于细胞渗透吸水和失水的原理，能够指导农业生产合理施肥。（社会责任） 从结构与功能相适应的角度，阐明细胞渗透失水与吸水的原理。（生命观念） 学习目标 2 第一节 被动运输 第四章 物质的输入与输出 3 经过一段时间后 扩散:分子从相对数量多的一侧向相对数量少的一侧运动，最终达到均匀分布的现象 一、水进出细胞的原理 1 扩散现象 溶质 溶剂 溶液 红墨水分子发生了扩散运动，最终溶液变成稳定均一的混合物 一、水进出细胞的原理 一、水进出细胞的原理 2 半透膜 定义：一些小分子物质（如水）能透过，而大分子物质不能透过的多孔性薄膜，具备选择透过性 注：能否跨膜取决于物质的直径与薄膜孔径的大小 半透膜 生物膜 非生物膜 核膜、细胞膜、细胞器膜 选择透过性体现在膜上蛋白质具有生物活性，主动选择通过 玻璃纸、鸡蛋的壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣 选择透过性取决于膜上孔径大小 生物膜一定是半透膜，半透膜不一定是生物膜；大分子物质不等于生物大分子 提问学生两个问题：生物膜与半透膜的关系？大分子物质与大分子的关系？ 6 蔗糖溶液 玻璃纸（半透膜） 清水 蔗糖分子 水分子 水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过 半透膜 思考1：漏斗管内的液面为什么会升高？ 半透膜两侧的水分子双向运动，在单位时间内，由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于从蔗糖溶液进入清水的分子数，导致漏斗管内的液面升高 问题探讨P62 3 渗透作用原理 渗透压：溶液中溶质颗粒对水的吸引力 为什么液面会上升？（进水） 水分子是只进不出吗？（双向运动） 为什么在既进又出的情况下，液面还会升高？（进比出快） 为什么水分子进去的速率比出来的速率快？（渗透压） 7 思考2：如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 问题探讨P62 蔗糖溶液 清水 漏斗内蔗糖（溶质）对水的吸引力与大气压强向下的压力平衡，所以液柱上升到一定高度不会再上升 3 渗透作用原理 一：水势，纯水的水势最高，驱动水分子进入的力是水势。水势向上的力与大气压向下的力相互平衡，所以上升到一定高度不会再上升。 二：漏斗内蔗糖（溶质）对水的吸引力与大气压强向下的压力平衡，所以上升到一定高度不会再上升。 8 3 渗透作用原理 问题探讨P62 思考3：渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？ 不同。渗透作用达到平衡时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，蔗糖不允许通过半透膜，漏斗内仍然存在蔗糖溶液。漏斗内蔗糖溶液的浓度（被稀释）仍高于烧杯中清水的浓度 3 渗透作用原理 问题探讨P62 思考4：如果用纱布代替玻璃纸，渗透装置还会出现原来的现象吗？ 不会，因为纱布不是半透膜，具有全透性，水分子和蔗糖分子都可以自由通过，是均匀分布的，液面相平 思考5：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，液面还会升高吗？ 半透膜两侧溶液浓度相同，渗透压相等，水分子仍然在进行双向运动，但运动速率相同，所以不会产生液面差，液面相平 10 一、水进出细胞的原理 4 渗透作用 定义：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散 条件： 具备半透膜 半透膜两侧溶液存在浓度差 水分子数量多 溶液浓度低 溶液浓度高 渗透压低 渗透压高 水的运输方向： 水（溶剂） 蔗糖（溶质） 半透膜 浓度 单位体积内物质的量 单位体积内溶质颗粒数量 谁在运动，就看谁的数量 水分子数量少 11 液面不变 右侧液面升高 A B A B 物质的量浓度 质量分数 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，渗透压高，水分子相对含量少，水分子由A侧向B侧运动的速率大 拓展延伸 一、渗透系统变式分析: 1. 半透膜只允许水分子通过，分析液面变化及原因? 加等量蔗糖酶 A液面高于B液面 A B 蔗糖被水解为两分子单糖，导致A侧渗透压高于B侧，B→A的水分子扩散速率大于A→B 拓展延伸 一、渗透系统变式分析: 半透膜只允许水分子通过，分析液面变化及原因? （1）现象： 漏斗液面先升高后达到稳定，最终处于渗透平衡状态 （2）渗透平衡时： 注意：此时仍有水分子进出，且S1溶液浓度＞S2溶液浓度 一、渗透系统变式分析: 拓展延伸 2. 若溶质分子不能通过半透膜，只有水分子可以通过半透膜，且S1（蔗糖）＞S2（清水），则液面变化如何？渗透平衡时有没有水分子进出？渗透平衡时S1溶液浓度=S2溶液浓度吗？ (1)S1和S2是同种溶质，且能透过半透膜，S1溶液渗透压大于S2溶液浓度 S1液面先上升后下降，最后液面持平。 拓展延伸 一、渗透系统变式分析: 3. 若溶质分子能通过半透膜，水分子可以通过半透膜，且S1＞S2，则液面变化如何？ ②S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能透过半透膜 若S1的物质的量浓度>S2的物质的量浓度 若S1的物质的量浓度<S2的物质的量浓度 S1液面升高→S1中的溶质透过半透膜进入S2 →S2液面升高，最终高于S1 S1液面始终低于S2液面 拓展延伸 一、渗透系统变式分析: 若溶质分子能通过半透膜，水分子可以通过半透膜，则液面变化如何？ 1.具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用( ) 2.在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜。 ( ) 3.水分子通过细胞壁的扩散称为渗透作用。( ) 4.渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。( ) 自我诊断 × × × × 一、水进出细胞的原理 5 动物细胞的失水与吸水——水进出哺乳动物红细胞 （低渗溶液） 生理盐水 （等渗溶液） 浓盐水 （高渗溶液） 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形态和功能上的异常 生理盐水质量分数为0.9% 维持细胞的形态与结构 一、水进出细胞的原理 6 植物细胞的失水与吸水 原生质层是指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质 1、原生质层不包括细胞核，动物细胞没有原生质层 原生质层 细胞壁 2、植物细胞中的细胞液指的是液泡中液体环境 3、原生质层伸缩性大，具有选择透过性；细胞壁具有全透性，伸缩性小 一、水进出细胞的原理 6 植物细胞的失水与吸水 外界溶液 蔗糖溶液 细胞液 相当于 半透膜 相当于 原生质层 （细胞膜+液泡膜+其中的细胞质） 若原生质层相当于一层半透膜，当外界溶液浓度（与细胞液浓度相比）高时，植物细胞会_____水；当外界溶液浓度低时，植物细胞会_____水。 失 吸 对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。 盐腌制过的黄瓜,皱皱巴巴，还出水。 21 三、水进出植物细胞的原理 实验：探究植物细胞的吸水和失水(视频) 观察植物细胞的质壁分离和复原 探究.实验 第一阶段 第二阶段 现象 试剂 中央液泡大小 原生质层位置 细胞大小 名称 原因 0.3g/mL蔗糖溶液 清水 缩小，颜色变深 质壁分离 通过渗透作用失水 逐渐脱离细胞壁 变大，颜色变浅 逐渐贴近细胞壁 质壁分离复原 通过渗透作用吸水 基本不变 基本不变 外因： 细胞液和外界溶液存在浓度差（外界溶液溶度＞细胞液），细胞发生渗透吸水和失水 内因： （1）成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 （2）原生质层比细胞壁伸缩性大 a 思考6、图示中a部位是真空、空气、清水、还是外界溶液？ 思考7、仅凭这幅图能否判断细胞细胞正在发生质壁分离？ 思考8、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？ 思考9、用0.5g/ml的蔗糖溶液观察到质壁分离现象后，过了一段时间，将蔗糖溶液换成清水，理论上会发生质壁分离的复原，但实际却没有发生，可能是什么原因？ 思考10、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？ 质壁分离 C细胞液 < C外界溶液 失水 C细胞液 > C 外界溶液 吸水 质壁分离复原 外界溶液 不能，也可能正在发生质壁分离的复原 能，且更快 细胞死亡，原生质层失去选择透过性 思考11、用紫色洋葱鳞片叶内表皮为实验材料，能观察到质壁分离现象吗？ 思考12、用紫色洋葱鳞片叶内表皮为实验材料，若要观察到明显的质壁分离现象，可如何操作？ 能不能用未成熟的细胞，如根尖分生区细胞 没有大液泡 拓展延伸：不同外界溶液中植物细胞的变化 不同类型外界溶液现象： 细胞略膨胀 ②溶质可透过膜的溶液（如KNO3、甘油、尿素、葡萄糖等）中： ①清水中： 发生质壁分离后能自动复原 ③溶质不能透过膜的溶液（如蔗糖）： 只发生质壁分离 动物细胞 植物细胞 条件 原理 现象 ①___________相当于半透性膜 ②______________________具有浓度差 ①_________（由细胞膜、液泡膜和两层之间的细胞质组成）相当于半透膜 ②_____________________具有浓度差 渗透作用 渗透作用 当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞吸水膨胀 当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞失水皱缩 当外界溶液浓度_______细胞质浓度，细胞维持正常形态 当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞发生质壁分离现象 当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破 当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞维持正常形态 细胞膜 细胞质与外界溶液 小于 小于 大于 大于 等于 等于 原生质层 细胞液与外界溶液 温故知新：动植物细胞的吸水和失水 问题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物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为什么呢？ 31 思考:从细胞膜的结构分析，你认为外界的物质可以如何进入细胞？ 穿过磷脂分子之间的缝隙 借助于膜上的蛋白质 糖链 膜蛋白 细胞质 问题： 据图分析，被运输物质穿过磷脂双分子层的速率与哪些因素有关？ 是否带电 分子的大小 分子的极性 水溶性的 脂溶性的 极性 一、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物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输。 自由扩散 协助扩散 被动运输 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式 课本P65~66 1.概念： 二、自由扩散（简单扩散） 物质通过简单扩散作用进出细胞。 细胞外 细胞内 2.特点： 顺浓度梯度运输 1 不需要转运蛋白协助 2 不需要消耗能量 3 思考: 以自由扩散的方式进出细胞的物质有哪些呢？ 课本P66 3.实例： 二、自由扩散（简单扩散） 毛细血管壁 红细胞 肺泡壁 空气 氧气 15.8 氧气 5.6 氧气 14.5 气管、支气管不断分支，最终形成肺泡 O2在肺泡中与血液的交换 气体、水（部分）、脂溶性等。 （1）小分子物质 氧气、二氧化碳、氮气、尿素 苯、甘油、乙醇、脂肪酸、固醇 （2）脂溶性物质 二、自由扩散（简单扩散） 4.影响因素： 浓度差 温度 浓度差 扩散速度 转运蛋白 扩散速度 能量 扩散速度 自由扩散对于细胞非常重要 组织间隙 组织 细胞 管 血 细 毛 肺泡 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 组织间隙 1.O2是怎样进入血液以及组织细胞？ 以自由扩散的方式 2.O2从肺泡腔进入血液需要穿过几层生物膜？ （肺泡壁、毛细血管壁为单细胞层） 4层 3.O2从肺泡腔进入组织细胞需要穿过几层生物膜？ 9层 生物膜、磷脂分子层、磷脂双分子层 习题巩固 水分子进出细胞的方式一定是自由扩散的吗？ 现象： 生物膜对水分子的通透性高于人工膜 研究结果：水分子除了自由扩散还可以借助水通道蛋白进出细胞，且以水通道蛋白介导为主 假设： 水分子除自由扩散外，还存在其它运输方式 课本P68 40 三、协助扩散（易化扩散） 协助扩散（易化扩散）过程 三、协助扩散（易化扩散） 1.概念： 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。 2.特点： 顺浓度梯度运输 1 需要转运蛋白协助 2 不需要消耗能量 3 课本P66 三、协助扩散（易化扩散） 3.实例： 3 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 2 离子通过离子通道蛋白运输 1 水分子通过水通道蛋白运输 离子、一些小分子有机物、大部分水 转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白，比较它们有什么异同呢？ 载体蛋白 通道蛋白 只容许与自身通道直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过；不需要与分子或离子结合。 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。 三、协助扩散（易化扩散） 4.转运蛋白： 葡萄糖 K+、Na+离子、水分子 课本P66~67 三、协助扩散（易化扩散） 5.影响因素： 浓度差 扩散速度 O2（能量） 扩散速度 转运蛋白 扩散速度 P P点后速率受转运蛋白数量限制 膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度（转运蛋白的活性） 拐点前：看横坐标 拐点后：除横坐标外其他影响因素 四、自由扩散与协助扩散比较 方式 自由扩散 协助扩散 运输方向 是否消耗能量（ATP） 是否需要转运蛋白 举例 图例 曲线图 （一定浓度范围内） 影响因素 高浓度低浓度（顺浓度梯度） 不消耗 不需要 需要 氧气、二氧化碳、乙醇、苯等 葡萄糖、氨基酸、水等 细胞膜内外物质的浓度差 浓度差；转运蛋白的数量 与生活的联系 绝大部分保湿防冻产品中都有油脂类物质（如：甘油），想一想，这是为什么呢？ 油脂类物质通过自由扩散的方式被细胞吸收，能吸收一部分空气的水分，同时它可以使一部分自由水转化为结合水，减少水分的散失，降低结冰点；从而可以防干燥，还能一定程度上防冻。 润肤霜 1.请判断①和②分别是哪一种被动运输方式？请说明判断理由。 运输速率 膜两侧的浓度差 ① ② P点 （转运蛋白饱和点） 膜两侧的浓度差 膜两侧的浓度差 转运蛋白的数量 协助扩散 自由扩散 习题巩固 1.A表示的运输方式是 ，转运速率主要取决于膜两侧物质的 。 自由扩散 浓度差 2.图B表示的运输方式可能是 ，ab段主要受 的影响，bc段受到 的限制，运输速率不能再上升。 协助扩散 膜两侧浓度差 转运蛋白数量 3.C 表示的运输方式是 ，转运速率主要取决于膜两侧物质的 。 被动运输 浓度差 习题巩固 49 细胞的物质输入和输出 细胞的吸水和失水 自由扩散 渗透作用的两个条件 动物细胞 特点：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量 植物细胞 1.半透膜。 2.浓度差。 外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞吸水 外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞失水 外界溶液浓度=细胞液浓度 细胞形态不变 外界溶液浓度＜细胞液浓度 质壁分离 外界溶液浓度>细胞液浓度 质壁分离复原 质壁分离超过一定限度不能复原。 协助扩散 特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量 例子：水分子进出细胞（水通道蛋白）、葡萄糖进入红细胞（载体蛋白）、 K+外流和Na+内流（离子通道蛋白）等P68：肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收 转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白 例子：水、尿素、气体（O2 、CO2、N2）、 脂溶性小分子（甘油、脂肪酸、乙醇、苯）、 脂质分子（胆固醇、性激素等） 课堂小结 1. 自由扩散： 通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫做自由扩散，也叫简单扩散。 实例： O2、CO2、水分子、脂质、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。 特点： 只能够顺浓度梯度进行运输、 不需要转运蛋白、不消耗能量 。 影响因素： 膜内外浓度差 细胞外 细胞内 2. 协助扩散： 借助细胞膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫做协助扩散，也叫易化扩散。 载体蛋白 通道蛋白 实例： 红细胞吸收葡萄糖，水（水通道蛋白） 特点： 顺浓度梯度进行运输、 需要转运蛋白、不消耗能量。 影响因素： 膜内外浓度差、 膜上转运蛋白的数量 温度 据图分析，这两种转运蛋白的区别是什么？ 项 目 载体蛋白 通道蛋白 转运特点 转运蛋白构象是否改变 转运蛋白是否与被转运分子结合 是否有特异性 实例 三、协助扩散（易化扩散） 只容许与自身“结合部位相适应”的分子或离子通过。 只容许与自身“通道的直径和形状相适配、通道的大小和电荷相适宜”的分子或离子通过。 构象改变 构象不改变 结合 不结合 具有特异性 不具有特异性 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 水分子通过水通道蛋白、K+通过钾离子通道蛋白进出细胞 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 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 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