4.1被动运输 课件(共42张PPT2个视频)-2025-2026学年上学期高一生物（人教版）必修1

(共42张PPT)
第4章 细胞物质的输入和输出
4.1.1 被动运输（一）
细胞在什么情况下吸水和失水？
植物细胞的质壁分离与复原现象说明了什么？
两种被动运输的方式有什么异同？
本节聚焦
扩散作用：
物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直至均匀分布
半透膜：
一类小分子物质可以通过,而大分子物质不能通过的多孔性薄膜。
物质能否通过半透膜与半透膜的孔径大小有关
玻璃纸、蛋壳膜、鱼鳔等
阅读教材P62问题探讨，并思考下列问题
问题探讨
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？
2、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
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？
水往高处流？
半透膜：小分子物质通过，大分子物质不能通过。
1、漏斗管内的液面为什么会升高？
多
少
由于蔗糖溶液中水的相对含量（单位体积中的水分子数）比烧杯中的水的含量低，因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度相对更快，导致漏斗中水量增加，液面上升。
如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
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。
2、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。因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。
单位时间透过玻璃纸进出水分子量相同，故漏斗管液面不变
条件一 ：半透膜
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？
条件二：浓度差
水分子
蔗糖分子
水分子
水分子(或其它溶剂分子)通过半透膜的扩散。
3、渗透作用中水的运输方向
含水量高－－
半透膜
水（溶剂）
低浓度溶液－
－渗透压低
含水量低－－
高浓度溶液－
－渗透压高
水分子是顺相对含量梯度跨膜运输
一、水进出细胞的原理-----渗透作用
2、渗透作用发生的条件
半透膜
膜两侧的溶液具有浓度差
渗透压：溶质分子对水的吸引力；微粒数越多，渗透压越大。
1、渗透作用：
漏斗内
烧杯中
1、如果烧杯中的是蔗糖溶液，漏斗管内是清水，结果会怎样？
漏斗管内的液面会下降
烧杯内蔗糖浓度>漏斗管内蔗糖浓度：
烧杯内蔗糖浓度<漏斗管内蔗糖浓度：
烧杯内蔗糖浓度=漏斗管内蔗糖浓度：
2、如果烧杯和漏斗管内都是蔗糖溶液，结果会怎样？
漏斗管液面下降
漏斗管液面上升
漏斗管液面不变
不相等, 漏斗内溶液浓度仍然高；漏斗内液柱有静水压
3、如果漏斗管内的液面不再升高，半透膜两侧溶液的浓度大小一样吗？为什么？
思考·讨论
半透膜
渗透现象演示
动画演示
动画演示
蔗糖分子 水分子
思考：
① 渗透时水只从水多处向水少处扩散吗？
②漏斗的液面会一直升高吗？
③当漏斗的液面不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度是否相等？
水分子是双向移动的
不会
不相等
一个动物细胞能否构成一个渗透系统？
半透膜
浓度差
细胞膜（选择透过性)构成了半透膜
细胞内溶液与外界溶液存在浓度差
实验现象：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变化。
低渗溶液中
吸水膨胀
等渗溶液中
形态不变
高渗溶液中
失水皱缩
外界溶液浓度＜细胞质浓度
外界溶液浓度=细胞质浓度
外界溶液浓度＞细胞质浓度
二、水分进出动物细胞
红细胞吸水膨胀，凹陷消失
红细胞形态不变，双面凹圆饼状
红细胞失水皱缩
分析图所示水进出哺乳动物红细胞的现象
1、红细胞内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？
红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于渗透装置中的蔗糖分子。
思考·讨论
2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
是，是“相当于”而不是“等同”。
分析图所示水进出哺乳动物红细胞的现象
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？
思考·讨论
不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，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。
4、红细胞吸水或失水取决于什么条件？
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。
a.将萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变得硬挺；
b.将白菜剁碎做馅时，常常放一些盐，过一会儿就可见到有水分渗出。（糖拌西红柿也是如此）
c.对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
三、水分进出植物细胞
三、水分进出植物细胞
原生质层
全透性、伸缩性小
细胞质
细胞壁
细胞液
细胞膜
液泡膜
细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液
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
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是一层半透膜吗？
探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水
植物细胞的细胞壁对细胞的吸水和失水有无影响？
作出假设
实施实验
设计实验
分析结果
表达与交流
提出问题
水分进出植物细胞是渗透作用，
原生质层相当于一层半透膜
探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水
设计实验
实施实验
作出假设
分析结果
表达与交流
提出问题
设计方案
预期结果
探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水
需考虑的问题：①要观察的现象 ②使用观察工具
③应选择的材料 ④选择外界溶液
选材：有中央大液泡、最好有颜色
紫色洋葱鳞片叶外表皮
外界溶液：0.3g/mL蔗糖溶液
实验方法：引流法
清水制片
0.3g/mL蔗糖
清水
全程低倍镜观察
初始状态
质壁分离
复原
质壁分离
设计实验
实施实验
作出假设
分析结果
表达与交流
提出问题
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；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。
设计方案
预期结果
探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水
需考虑的问题：①要观察的现象 ②使用观察工具
③应选择的材料 ④选择外界溶液
实施实验
作出假设
设计实验
分析结果
表达与交流
提出问题
探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水
点击输入大标题
分析结果
实施实验
设计实验
表达与交流
提出问题
作出假设
正常状态 高浓度状态 低浓度状态
图像
液泡大小变化
原生质层位置
正常大小
逐渐变小
逐渐变大，
恢复原来大小
原生质层 紧贴细胞壁
原生质层逐渐脱离细胞壁
原生质层逐渐 贴近细胞壁
探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水
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。
【实验结论】
探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水
“质”指原生质层，“壁”指细胞壁
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
内因：
原生质层伸缩性大，具有选择透过性
细胞壁伸缩性小，具有全透性
1.实验中的质壁分离，“质”和“壁”分别指的是什么？
3.能发生质壁分离现象的条件？
①植物细胞是活细胞
②有大的液泡（最好有颜色）
③细胞液与外界溶液必须有浓度差
2.质壁分离的原因？
4.植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？
不会；细胞壁保护支撑作用
细胞壁与细胞膜之间的溶液是什么？
3
水进入植物细胞的原理
植物细胞的质壁分离和复原的条件
知识延伸
（1）活细胞，有细胞壁；
（2）细胞液与外界溶液存在浓度差；
（3）细胞必须有大的液泡，最好细胞液中含有色素，这样便于观察。紫色洋葱外表皮的液泡是紫色的，而内表皮细胞的液泡接近无色。
（4）自动发生质壁分离复原的物质：尿素、KNO3、NaCl、甘油（它们必须是细胞需要的物质）
3
水进入植物细胞的原理
知识延伸
植物细胞吸水、失水几种现象分析：
（1）质壁分离时间不宜过长，否则会因为失水过多而死亡，影响质壁分离复原。外界溶液浓度越高，失水越多，质壁分离现象越明显，但溶液浓度不宜过高（如0.5g/ml的蔗糖溶液），否则会因为失水过多而死亡，影响质壁分离复原。也不能为有毒的物质（如酒精、醋酸），因为这样会导致细胞死亡，使细胞失去选择透过性，因而无质壁分离及复原现象。
（2）KNO3等无机盐溶液：能质壁分离，并能自动复原。因为细胞能主动吸收溶液中 的K+和NO3-，使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。
（3）细胞随着质壁分离的进行，吸水能力不断增强（细胞随着质壁分离的进行，吸水能力不断增强）
（4）质壁分离状态的细胞无法判断正在吸水还是失水。
（5）判断植物细胞的死活常用方法：A、质壁分离与复原;B细胞质的流动(观察叶绿体的运动);C、细胞膜是否具有选择透过性(台盼蓝染色，活细胞不易着色，死细胞易着色)
（6）叶泡没有颜色，叶绿体也可以作为参照，研究质壁分离。
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。
通道蛋白
载体蛋白
细胞外
细胞内
图4-4 自由扩散和协助扩散示意图
自由扩散
协助扩散
四、 被动运输
——自由扩散和协助扩散
细胞外
细胞内
细胞膜
在肾小囊形成的原尿流经肾小管时，其中的水分、无机盐、葡萄糖等有用的物质被肾小管吸收重新入血。一个正常人每天形成原尿约150升，但是形成的终尿只有1.5升左右。原尿中的那么多的水分去哪里了呢？
？
被动运输的类型-自由扩散
气管、支气管不断分支，最终形成肺泡
O2在肺泡通过扩散作用进入肺泡细胞，穿过血管壁细胞进热血管
CO2、O2在肺泡中与血液的交换示意图
资料一
<一>、被动运输的类型-自由扩散
人工合成脂双层
细胞膜示意图
人工合成脂双层和细胞膜的区别
资料二
<一>、被动运输的类型-自由扩散
水溶性的
脂溶性的
极性
Q1：据图分析，物质能否穿过磷脂双分子层与哪些因素有关？
是否带电、分子的大小、分子的极性
Q2：葡萄糖、氨基酸、无机盐离子能否通过细胞膜？如何通过？
能，借助细胞膜上的蛋白质
为了研究物质跨膜运输方式，科研人员制作了一个只有磷脂双分子层的人工膜，检测不同分子和离子跨膜运输情况。
资料三
<一>、被动运输的类型-自由扩散
Q3：O2、CO2、甘油通过人工膜和生物膜方式相同吗？
相同，直接穿过脂双层
Q4：H2O、K+、Na+、Cl-通过过人工膜的通透性与生物膜不同，可能是什么原因造成的？
生物膜上蛋白质导致水的跨膜运输有两种
<一>、被动运输的类型-自由扩散
物质通过简单的_________进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。
自由扩散（简单扩散）：
扩散作用
细胞外
细胞内
细胞膜
（1）运输方向：
高浓度
低浓度（顺浓度梯度）
顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量
（3）实例：
水，气体（O2 、CO2、N2） ；
脂溶性物质（甘油、乙醇、苯、脂肪酸等）；脂质分子（胆固醇、性激素等）
（2）特点：
浓度差
扩散速度
（1）浓度差
（2）温度
（4）、影响因素
膜内外物质浓度梯度的大小，浓度差越大运输速率越快
<二>、被动运输的类型-协助扩散
借助膜上的__________进出细胞的物质扩散方式叫做协助扩散，也叫易化扩散。
协助扩散（易化扩散）：
转运蛋白
高浓度
低浓度（顺浓度梯度）
需要转运蛋白的协助；
顺浓度梯度运输；
不需要细胞提供能量；
（3）实例：
红细胞吸收葡萄糖；水分子进出细胞；
Na+进入神经细胞，K+出神经细胞膜
（2）特点：
（1）运输方向：
转运蛋白的类型
载体蛋白 通道蛋白
转运特点
自身构象
是否与转运的分子结合
是否有特异性
实例
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，大小和电荷相适宜的分子或离子通过
改变（载体蛋白转运时发生自身构象的改变）
结合
具有
葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
不改变
不结合
具有
水分子通过水通道蛋白进出细胞
（4）、影响被动运输的因素
浓度差
扩散速度
P点后速率受
转运蛋白数量限制
（1）浓度差；转运蛋白数量
（2）温度
P
总结-自由扩散和协助扩散的比较
项目 自由扩散 协助扩散
运输方向 高浓度 低浓度 高浓度 低浓度
是否耗能 不耗能 不耗能
是否需要 转运蛋白 不需要 需要
影响因素 受物质浓度的影响。 不仅受浓度差影响,还受转运蛋白的数量限制。
浓度差
扩散速度
浓度差
扩散速度
总结-被动运输
实例：水进出细胞的原理