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、动植物细胞吸水失水及质壁分离实验，系统讲解自由扩散与协助扩散。通过“问题探讨”渗透装置实验导入，从漏斗液面变化设问，衔接红细胞吸水失水和植物细胞原生质层结构，构建现象到原理的学习支架。 其亮点是以“探究实践”为主线，质壁分离实验详细说明材料选择（紫色洋葱）、试剂浓度（0.3g/mL蔗糖溶液）及结果分析，培养科学思维；对比表格呈现自由扩散与协助扩散的条件、实例，强化结构与功能的生命观念。学生能提升实验操作与分析能力，教师可借助习题巩固和课堂小结高效教学。

第1节 被动运输 必修一 第4章 细胞的物质输入和输出 问题探讨：渗透作用 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，会出现如右图所示现象。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。 1.漏斗管内的液面为什么会升高？ 蔗糖溶液 清水 半透膜 由于单位体积的清水中水分子数 蔗糖 溶液中的水分子数，因此单位时间内 进入 的水分子数多于 由 进入 的水分子数。 指水分子(或其他溶剂分子)通过 _______的扩散. 渗透作用: 半透膜 多于 清水 蔗糖溶液 蔗糖溶液 清水 2 问题探讨：渗透作用 蔗糖溶液 清水 半透膜 2.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 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。 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？ 单位时间内进入漏斗的H2O= 渗出漏斗的H2O, 液面不会升高。（动态平衡） 渗透作用发生的条件： 具有半透膜 膜两侧溶液有浓度差 水分子表现出的运动方向： 水多 水少 溶质的 物质的量浓度 (低浓度溶液→高浓度溶液) 3 水进出细胞的原理 1 一、动物细胞的吸水和失水 低渗溶液 高渗溶液 等渗溶液 清水 10%NaCl溶液 0.9%NaCl溶液 ①细胞质浓度 > 外界溶液溶质的浓度，细胞吸水膨胀。 ②细胞质浓度 < 外界溶液溶质的浓度，细胞失水皱缩。 ③细胞质浓度 = 外界溶液溶质的浓度，细胞形态不变。 半透膜： 细胞膜 浓度差： 细胞质与外界溶液有浓度差 4 红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于教材P62“问题探讨”所示装置中的什么物质？ 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？ 血红蛋白是有机大分子物质，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。 不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞质的浓度也会下降，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。 思考.讨论 1 . 蔗糖分子 . 二、水进出细胞的原理 SZ-LWH 3.红细胞膜是否相当于一层半透膜？ 4.红细胞吸水和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？ 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。 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形态、功能上的异常。 1 . . 二、水进出细胞的原理 SZ-LWH 水进出细胞的原理 1 二、植物细胞的吸水和失水 成熟的植物细胞 细胞液: 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞壁： 全透性，伸缩性小 原生质层： 有一定浓度，与外界溶液能形成一定 的浓度差 伸缩性大，具有选择透过性 原生质层是指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 成熟的植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液 相当于半透膜 7 三、植物细胞的吸水和失水   现象 条件 细胞维持正常形态 细胞吸水膨胀 细胞发生质壁分离 外界溶液浓度等于细胞液浓度 外界溶液浓度小于细胞液浓度 外界溶液浓度大于细胞液浓度 半透膜: 浓度差: 原生质层 细胞液与外界溶液之间的浓度差 原理 8 探究植物细胞的吸水和失水 1.提出问题 ①水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？ ②原生质层是否相当于一层半透膜？ 2.作出假设 水分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。 3.实验设计思路 当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞就会失水，发生质壁分离； 当外界溶液浓度低于细胞液浓度时，细胞就会吸水，发生质壁分离复原。 细胞通过渗透作用吸水或失水，液泡的 、 会变化；原生质层与细胞壁会分离或复原。 4.预测: 大小 颜色 9 探究植物细胞的吸水和失水 一、质壁分离与复原实验 1.实验器材 刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜 2.实验材料的选择 ① 成熟的植物活细胞，保证细胞具有中央大液泡和原生质层。 ② 细胞液应具有颜色，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为 紫色，易于观察。 如果细胞无色， 可在外界溶液中加染料，便于观察 10 3.实验试剂的选择 ① 对细胞无害。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞,不适于用作实验试剂。 ② 常选用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液作为外界溶液，原因是 该浓度的蔗糖溶液既能使细胞发生明显的质壁分离，又不会导 致细胞过快死亡。 若蔗糖溶液浓度过低， 若蔗糖溶液浓度过高， 一、质壁分离与复原实验 如0.5g/mL的蔗糖溶液，质壁分离分离的速率虽快，但不久就会死亡，不能再进行质壁分离复原实验； 则不能使细胞发生明显的质壁分离或 质壁分离速率较慢。 4.实验步骤 一、质壁分离与复原实验 一、质 壁 分 离 与 复 原 实 验 . 二、水进出细胞的原理 SZ-LWH 现在，我们一起通过视频观看实验过程和结果（视频） 13 5.实验现象 滴加蔗糖溶液 质壁分离 滴加清水 质壁分离复原 液泡（细胞液） 0.3g/mL的蔗糖溶液 （或外界溶液） 细胞壁 一、质壁分离与复原实验 5.实验结果 外界溶液 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小 蔗糖溶液 清水 变小 逐渐变大，恢复原来大小 脱离细胞壁 逐渐贴近细胞壁 基本不变 基本不变 6.实验结论： 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 P65第一段 一、质壁分离与复原实验 二、质壁分离的原因： 原生质层相当于一层半透膜 原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性 细胞液浓度<外界溶液浓度 内因 外因： 探究植物细胞的吸水和失水 三、质壁分离与复原——补充 1.只有用清水或低渗溶液处理，方可复原，外界浓度过高， 2.在一定浓度溶质可透过半透膜的溶液中,如硝酸钾、甘油、 尿素、乙二醇等, 可发生质壁分离后自动复原，因细胞主动吸收K+、 NO3-、尿素、乙二醇等，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。 细胞质壁分离后不复原（因细胞失水过多而亡） 16 被动运输 1.概念: 物质以扩散方式进出细胞，________消耗细胞内化学反应所释放的能量。 不需要 2.特点: ①不消耗能量； ②顺浓度梯度运输。 3.运输动力: 来自细胞内外物质的浓度差。 自由扩散 协助扩散 4.种类 17 自由扩散和协助扩散 2 一、自由扩散 物质通过简单的扩散作用进出细胞 的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散。 （1）小分子物质： ①顺浓度梯度进出细胞； O2、CO2、N2、 H2O、尿素等 苯、甘油、乙醇、脂肪酸、固醇等 2.特点： ③不需要膜上转运蛋白参与。 ②不需要消耗能量； 1.实例： （2）脂溶性物质： 气体、水、脂溶性 18 一、自由扩散 3.影响因素: 细胞内外浓度差 扩散速率 (V) 细胞内外浓度差 扩散速率 (V) O2浓度 / 氧分压 O O 19 自由扩散和协助扩散 2 二、协助扩散（易化扩散） 2.特点： 1.实例: 物质借助膜上的 进出细胞的扩散方式，叫作协助扩散。 如葡萄糖进红细胞，Na+进神经细胞、K+出神经细胞，水借助膜上水通道蛋白进出细胞等 ①顺浓度梯度进出细胞； ③需要膜上转运蛋白参与。 ②不需要消耗能量； 离子和一些小分子物质 转运蛋白 20 二、协助扩散 3.影响因素 ①细胞内外浓度差； ②转运蛋白的种类和数量。 P 扩散速率 (V) 细胞内外浓度差 扩散速率 (V) O2浓度/氧分压 O O Q P点后，运输速率受转运蛋白数量限制 21 1.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。 2类型：分为 和 两种类型。 载体蛋白 通道蛋白 三、转运蛋白 2. 自 由 扩 散 和 协 助 扩 散 . 二、水进出细胞的原理 SZ-LWH 名称 载体蛋白 通道蛋白 图示     转运对象 与自身 部位相适应的分子或离子,如： . 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， 如： 。 特点 每次转运时都会发生自身 _____的改变 转运分子不需要与通道蛋白_____ 结合 构象 结合 三、转 运 蛋 白 : 3.列 表 比 较 葡萄糖载体蛋白 水通道蛋白 . 二、水进出细胞的原理 SZ-LWH 自由扩散和协助扩散 2 水的进出细胞的方式 过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，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的。 24 自由扩散和协助扩散 2 方式 自由扩散（简单扩散） 协助扩散（易化扩散） 条件 能量 转运蛋白 实例 运输方向 不需要 不需要 不需要 需要 H2O、O2、CO2、甘油、乙醇等 葡萄糖进红细胞，Na+进神经细胞、K+出神经细胞，水借助膜上水通道蛋白进出细胞等 高浓度→低浓度 25 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 26 一、概念检测 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。 （ ） ✓ ✘ ✘ 27 一、概念检测 2.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 28 一、概念检测 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，两种溶液溶质的浓度均比细胞液溶质的浓度高，在显微镜下连续观察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.甲乙两细胞发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原 C.甲乙两细胞发生质壁分离，但甲细胞随后又发生质壁分离复原 D.甲乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原 B 29 二、拓展应用 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。 可以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，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。 30 二、拓展应用 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：温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。 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。取三组相同的渗透装置，分别编号为甲、乙、丙，半透膜两侧分别为蔗糖溶液和清水；对甲组装置进行加热，对乙组装置进行低温处理，丙组装置不进行处理；三组装置同时开始实验，记录液面变化及所用时间。 31 被动运输 自由扩散 协助扩散 磷脂双分子层 载体蛋白 转运蛋白 通道蛋白 水通道蛋白 水分子进出细胞 属于 包括 穿过 借助 包括 如 4.1 被动运输—— 课堂小结 . 二、水进出细胞的原理 SZ-LWH $