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

细胞膜的功能？ 将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞 细胞间的信息交流 1 第四章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 2 教学目标 目标 01 02 03 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） 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） 3 将一滴红墨水滴入一杯清水中，清水很快就变成了红色，这是溶质分子在水中扩散的结果。 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。 2. 如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 水分子大量进入漏斗中； 不会，一定高度后，管中水柱产生压力加速水向烧杯中扩散 1. 漏斗管内的液面为什么会升高？若漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 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？ 不会 液面保持不变 一段时间后 低浓度溶液 一、渗透作用： ②半透膜两侧的溶液具有浓度差 (浓度差越大，渗透越快） 3、渗透条件： ①半透膜 2、渗透方向： 1、概念：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散。 高浓度溶液（水分子多 水分子少） 生物细胞也能发生渗透作用吗？ 6 外界溶液浓度=细胞质浓度 细胞失水皱缩 保持原正常形态 高浓度氯化钠溶液 （0.9%氯化钠溶液） 生理盐水 低浓度氯化钠溶液 外界溶液浓度<细胞质浓度 外界溶液浓度>细胞质浓度 细胞吸水膨胀 二、水进出细胞的原理 （一）、水进出动物细胞 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，发生如下图变化 7 动物细胞 细胞膜相当于半透膜 细胞质与外界溶液存在浓度差 小结：动物细胞相当于一个渗透系统。 8 2、将人体口腔上皮细胞转移至不同浓度(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的三种盐溶液中，结果如图所示。这三种溶液的浓度是（ ） A.Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ B.Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ C.Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ D.Ⅰ<Ⅲ<Ⅱ 1、喝高浓度的果汁根本不能解渴，其原因是（　　） A.高浓度的果汁含水少　　　　B.导致细胞脱水 C.导致细胞吸水不足　　　　 D.不能吸收果汁 B B 提出问题： 2、植物细胞在什么情况下会吸水和失水？ 3、什么结构相当于一层半透膜？ 二、水进出细胞的原理 （二）、水进出植物细胞 ①将黄瓜剁碎凉拌时,常常放一些盐,一会儿后就可看到盘子中有许多水分 ②对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 10 细胞壁（全透性） 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞液 （具有一定的浓度） 原生质层 选择透过性 液泡 成熟植物细胞结构示意图 11 提出问题 作出假设 实施实验 设计实验 分析结果 表达与交流 原生质层是一层半透膜吗？ 探究植物细胞的吸水和失水 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？ 提出问题 作出假设 实施实验 设计实验 得出结论 表达与交流 水分进出植物细胞是渗透作用 探究植物细胞的吸水和失水 原生质层相当于一层半透膜 提出问题 作出假设 实施实验 设计实验 得出结论 表达与交流 设计方案 预期结果 将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。 在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩 探究植物细胞的吸水和失水 在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。 提出问题 作出假设 实施实验 设计实验 得出结论 表达与交流 探究植物细胞的吸水和失水 提出问题 作出假设 实施实验 设计实验 得出结论 表达与交流 材料用具 洋葱鳞片叶外表皮细胞 ① 0.3g/mL的蔗糖溶液 ② 吸水纸 ③ 清水 刀片，镊子，显微镜等 探究植物细胞的吸水和失水 探究植物细胞的吸水和失水 实验步骤 盖上盖玻片 滴清水 撕取洋葱鳞片叶外表皮 低倍镜观察 1 2 3 4 17 探究植物细胞的吸水和失水 实验步骤 6 低倍镜观察 滴0.3g/mL的蔗糖溶液，吸水纸吸引 中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不变。 质壁分离 质壁分离时,细胞壁和原生质层之间充满的是哪种液体? 为什么? 充满了外界溶液 细胞壁具有全透性 5 6 18 探究植物细胞的吸水和失水 滴加清水，吸水纸吸引 低倍镜观察 中央液泡逐渐变大，颜色变浅,原生质层逐渐恢复到贴近细胞壁;细胞大小基本不变。 质壁分离后复原 质壁分离的“质”和“壁”分别代表什么结构？ 质：原生质层，壁：细胞壁 7 实验步骤 8 19 探究植物细胞的吸水和失水 第一次对照 滴加蔗糖溶液 滴加清水 第二次对照 质壁分离 质壁分离后复原 3次显微镜 实验步骤 20 洋葱鳞片叶外表皮 紫色 吸水纸 吸水纸 原生质层 液泡 （引流法） 提出问题 作出假设 实施实验 设计实验 得出结论 表达与交流 探究植物细胞的吸水和失水 原生质层相当于一层半透膜 正常状态 高浓度状态 低浓度状态 观察到的图像 液泡大小变化 原生质层位置 变小 原生质层 脱离细胞壁 逐渐恢复原来大小 原生质层恢复原来位置 大 原生质层 紧贴细胞壁 实验结果 液泡颜色 紫色 紫色变深 紫色变浅 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 滴加0.3g/mL的蔗糖溶液 滴加清水 对照组 对照组 实验组 实验组 质壁分离 质壁分离复原 第一次对照 第二次对照 ②原生质层比细胞壁的伸缩性大 结果分析 细胞壁（全透性） 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞液 （具有一定的浓度） 原生质层 S1溶液 S2溶液 半透膜 ①成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 细胞液与外界环境具有一定的浓度差 内因 外因 25 死细胞的细胞膜为全透性 死细胞不发生质壁分离 2、细胞发生渗透的条件？ 1、分离不能复原的原因是什么？ 想一想： 细胞失水过多，原生质层的结构受到破坏 细胞发生渗透条件：活细胞、有液泡、浓度差 若将成熟的植物细胞放在一定浓度的KNO3溶液中，则先发生质壁分离现象，然后又发生质壁分离的复原，为什么？ KNO3溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞失水，发生质壁分离。 同时，细胞主动吸收K+和NO3_，使细胞液浓度不断增大，当大于外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离的自动复原。 外界溶液浓度 ＞ 细胞质浓度 细胞失水皱缩 外界溶液浓度 ＜ 细胞质浓度 细胞吸水膨胀 外界溶液浓度 ＝ 细胞质浓度 水分子进出细胞达到动态平衡 1、成熟植物细胞的结构 2、植物细胞的吸水和失水实验 外界溶液浓度 ＞ 细胞液的浓度，细胞失水 质壁分离 外界溶液浓度 ＜ 细胞液的浓度，细胞吸水 质壁分离复原 3、质壁分离的原因：①外因：浓度差 ②内因：①原生质层的伸缩性>细胞壁的伸缩性，②原生质层相当于一层半透膜 4、细胞发生渗透条件：活细胞、浓度差、大液泡 1、渗透作用的概念：水分子通过半透膜从低浓度到高浓度的扩散 2、渗透作用发生的条件：①半透膜；②浓度差 一、渗透作用的原理 二、动物细胞的吸水和失水 三、植物细胞的吸水和失水 课堂小结 2、在一个新鲜萝卜上挖一凹槽，凹槽中放入浓盐水，过一段时间，结果是( ) A.萝卜变软，凹槽中液体增多 B.萝卜变软，凹槽中液体减少 C.萝卜变硬，凹槽中液体增多 D.萝卜变硬，凹槽中液体减少 A 1、正在发生质壁分离的植物细胞，水分子经过的结构依次是（ ）　　　　　　　　　　　　　 A.细胞膜、液泡膜、细胞质、细胞壁　　 B.细胞壁、细胞膜、液泡膜、细胞质 C.液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁　　 D.细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡膜 C 3、紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下观察到的正确图示是( ) C 4、细胞a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度> b细胞液浓度> c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（ ） C a c b a c b a c b a c b A B C D 1、在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看洋葱表皮细胞正处于如图所示状态，a、b表示该部位溶液的浓度，由此可以推测(　　 ) A.可能a>b，细胞渗透吸水 B.a＝b，渗透系统保持动态平衡 C.a<b，细胞渗透失水 D.上述三种情况都可能存在 D A．三种溶液的浓度关系为c>b>a B．a中的细胞在此过程中吸水能力下降 C．a组细胞在浸泡过程中不发生渗透作用 D．b组细胞形态不变是因为外界蔗糖溶液渗透压与红细胞的细胞质渗透压相等 4．将数量相同的小鼠成熟红细胞分别放入a、b、c三种不同浓度的等量蔗糖溶液中，浸泡一段时间后，三种溶液中红细胞的形态如下图所示。下列说法正确的是（      ） D a> b> c 逐渐上升 a中的细胞处于失水状态，a组细胞在浸泡过程中发生渗透作用 2．将一张洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中,制成装片,放在显微镜下观察,有3种状态的细胞,如图1－3,则这3个细胞在未发生上述情况之前,其细胞液的浓度依次是( ) A．A>B>C B．A<B<C C．B>A>C D．B<A<C 练一练 A 例1：决定红细胞吸水或失水多少的条件是（ ） A．细胞内外溶液的浓度差 B．细胞膜两边酶的浓度 C．细胞膜两边分子运动的速度 D．细胞内外溶质分子的运动速度 A 例2：下列现象中，属于渗透作用的是（　　） A.蔗糖放入水中，溶解后使水变甜 B.新鲜萝卜放在清水中变硬 C.干大豆种子，没在水中逐渐胀大 D.春天放在空气中的NaCl的潮解 B 例3：小明用玻璃槽、饱和蔗糖溶液和清水做成如图所示的实验装置，进行生物膜透性的模拟实验。甲、乙两槽间的隔板中央圆圈为玻璃纸，玻璃纸是一种半透膜，蔗糖分子不能通过，而水分子能自由通过。几小时后，发现（ ） A.甲槽内水的体积减少 B.乙槽内溶液的浓度增加 C.甲槽内水的体积无变化 D.乙槽内溶液的浓度无变化 A 三、被动运输 滴加蔗糖溶液 滴加清水 质壁分离 质壁分离复原 水分子多 水分子少（顺浓度梯度） 1、 定义：像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式称为被动运输 2、分类：自由扩散和协助扩散 细胞外 细胞内 CO2 细胞膜 2、特点：顺浓度梯度运输（高→低） 不需要转运蛋白协助 不需要消耗细胞能量 3、实例 O2、CO2、脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇，苯、尿素 、固醇等 1、概念：物质通过简单扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散。 浓度差 扩散速度 4、影响因素:细胞内外浓度差 自由扩散 扩散速率 O2浓度/氧分压 O 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 细胞外 细胞内 细胞膜 载体蛋白 协助扩散（易化扩散） 40 2、特点：顺浓度梯度运输（高→低） 需要转运蛋白参与 不需要消耗能量 1、概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。叫作协助扩散，也叫易化扩散 4、影响因素:细胞内外浓度差和转运蛋白的种类和数量 扩散速率 (V) 细胞外浓度 O P Q P点后运输速率受______________制约 转运蛋白数量 扩散速率 O2浓度/氧分压 O 协助扩散 3、实例：红细胞吸收葡萄糖 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 转运蛋白 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，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。（主动运输和协助扩散） 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离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。（协助扩散） 转运蛋白 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。 42 载体蛋白 通道蛋白 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。 自由扩散 协助扩散 水通道蛋白模式图 钾离子通道模式图 出入方式 运输方向 转运蛋白 能量 举例 自由扩散 协助扩散 课堂小结： 高到低 高到低 不需要 需要 不耗能量 不耗能量 自由扩散 协助扩散 水、气体（氧气、二氧化碳）、脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯等） 水、 葡萄糖进红细胞 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 A．水分子能通过自由扩散进出细胞，与磷脂双分子层中间的亲水层有关B．适当提高温度能够加快水分子通过自由扩散和协助扩散进出细胞的速率C．水分通过协助扩散进出细胞的速率慢于自由扩散 D．水分子的自由扩散不消耗能量，通过水通道蛋白协助扩散要消耗能量 实战训练 2．研究表明，水分子能够通过自由扩散进出细胞，而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。下列说法正确的是（ ） B A．甲溶液是乙二醇溶液，乙溶液是蔗糖溶液 B．用于培养植物叶片的甲溶液和乙溶液起始 浓度可能相同 C．2min后，乙溶液中原生质体体积不再变化， 此时细胞液浓度等于外界溶液浓度 D．C点时甲溶液中的细胞开始发生质壁分离复原， 是因为溶质进入使得细胞液的浓度大于外界溶液浓度 实战训练 3．科研人员将某种植物叶片置于一定浓度的乙二醇溶液和蔗糖溶液中，培养相同时间后检测其原生质体（去掉细胞壁的植物细胞）体积的变化，结果如图所示。下列相关描述错误的是（　　） C 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。 （ ） 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（ ） B 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 练习与应用 实验：探究植物细胞的吸水和失水 拓展延伸 半透膜只允许水分子通过，分析液面变化及原因? 液面不变 右侧液面升高 A B A B 物质的量浓度 质量分数 质壁分离与复原实验的拓展 判断成熟植物细胞的死活 测定细胞液浓度范围 待测成熟植物细胞 一定浓度 蔗糖溶液 镜检 发生质 壁分离 无质壁 分离 活细胞 死细胞 待测成熟植物细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 镜检 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 1 2 53 3 比较不同植物细胞的细胞液浓度 比较未知浓度溶液的浓度大小 不同植 物细胞 同一浓度蔗糖溶液 镜检 发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大 同一植物的 相同成熟细胞 未知 浓度的溶液 镜检 发生质壁分离所需时间越短，未知溶液的浓度越大，反之则未知溶液的浓度越小 4 质壁分离与复原实验的拓展 54 6 农业生产中的水肥管理 7 生活中杀菌、防腐、腌制食品 5 鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液） 成熟植 物细胞 不同种 类溶液 镜检 只发生 质壁分离 质壁分离 后自动复原 溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液） 溶质能透过半透膜（如KNO3溶液） 质壁分离与复原实验的拓展 55 Microsoft Edge Microsoft Game DVR Lavf57.62.100 Lavf55.33.100 $