4.1 被动运输 课件(共36张PPT1个视频)-2025-2026学年人教版2019高中生物必修一

(共36张PPT)
4.1 被动运输
第4章 物质的输入和输出
糖链
膜蛋白
细胞质
渗透作用演示实验
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
玻璃纸
纱布
清水
1号
2号
3号
实验观察：细胞的吸水、失水现象
请同学们解释以下现象：
分析盐碱地不利于植物生长的原因，为什么有些植物耐盐碱？
盐碱地
海水稻
实验观察：细胞的吸水、失水现象
一
成熟的植物细胞模式图
细胞壁
细胞膜
细胞液
细胞质
液泡膜
原生质层
(全透性、伸缩性小)
半透性、伸缩性大
(2)水进出细胞，主要是指水经过__________________进出液泡。
原生质层
(1)植物细胞内的液体环境主要是指 。
液泡中的细胞液
1.植物细胞的吸水和失水
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
植物细胞在30%的蔗糖溶液发生了失水吗？在清水中又重新吸水了吗？
1、植物细胞的失水和吸水--
小组探究-1
学案P1
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
植物细胞在30%的蔗糖溶液发生了失水吗？在清水中又重新吸水了吗？
植物细胞在30%的蔗糖溶液中失水皱缩，转移到清水中吸水坚挺
蔗糖溶液中细胞的液泡变小，细胞皱缩；
清水中细胞的液泡变大，细胞膨胀。
预期结果：
将植物细胞浸润在30%蔗糖溶液中，观察液泡及细胞大小的变化；
再浸润在清水中，观察其大小的变化。
1、植物细胞的失水和吸水--
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
材料用具：紫色洋葱鳞片叶、质量分数为30%蔗糖溶液、
清水、刀片、镊子、滴管、盖玻片、吸水纸、显微镜等。
外表皮细胞
选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，是因为细胞液呈紫色，易观察液泡的大小变化
1、植物细胞的失水和吸水
滴清水
撕取洋葱鳞片叶外表皮
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
低倍镜观察
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流
低倍镜观察
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流
低倍镜观察
实验步骤
第一次
第二次
第三次
1、植物细胞的失水和吸水
实验现象
正常形态细胞
发生质壁分离的细胞
液泡 大小 液泡 颜色 原生质层 的位置 细胞大小
0.3g/ml 蔗糖溶液
清水
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
原生质层脱离细胞壁
基本
不变
基本
不变
变深
重新变浅
1.探究植物细胞的吸水和失水
细胞失水，原生质层与细胞壁分离开来
细胞吸水，与细胞壁分离的原生质层慢慢恢复原来的状态
质壁分离
质壁分离复原
探究植物的吸水和失水
当外界溶液浓度 > 细胞液浓度
当外界溶液浓度 < 细胞液浓度
分析结果
1.探究植物细胞的吸水和失水
等渗溶液
高渗溶液
低渗溶液
清水
10%NaCl溶液
0.9%NaCl溶液
①外界溶液溶质的浓度 < 细胞质浓度，
②外界溶液溶质的浓度 > 细胞质浓度，
③外界溶液溶质的浓度 = 细胞质浓度，
2.动物细胞的吸水和失水
细胞吸水膨胀；
细胞失水皱缩；
细胞形态不变 。
类比推理：水进出细胞的原理
二
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
单位时间
进入漏斗
的水分子
数量
单位时间
从漏斗渗
出的水分子数量
渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
漏斗内的液面为什么会升高？
演示实验结果分析
渗透作用演示实验结果
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
玻璃纸
纱布
清水
1号
2号
3号
渗透作用的概念：
②半透膜的两侧的溶液具有浓度差
渗透作用发生的条件：
①半透膜
________（或其他______分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散
水分子
溶剂
渗透方向：
单位体积水分子多的地方
单位体积水分子少的地方
扩散：物质从高浓度地方向低浓度地方运动的现象。
1.渗透作用
2.水进出植物细胞的原理
成熟植物细胞模式图
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞壁(全透性)
相当于半透膜？
细胞液与外界溶液之间存在浓度差
是否满足发生渗透作用的条件：
原生质层
细胞液
半透膜
两侧的溶液具有浓度差。
(1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；
(2)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
外界溶液
细胞膜
半透膜
蔗糖溶液
细胞质
相当于
相当于
①红细胞与外界溶液组成了一个渗透系统。
②红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，水分通过渗透作用进出红细胞。
3.水进出动物细胞的原理
自由扩散和协助扩散
三
人工合成脂双层
细胞膜示意图
资料1：
探究气体和甘油等分子进出细胞的方式
探究一
人工合成脂双层和细胞膜的区别
科研人员对同种物质在人工膜和生物膜中的透性做了比较，如图。
气体和甘油对人工膜和生物膜透性相同，它们通过扩散作用进出细胞
O2\CO2\N2\苯
H2O、尿素、甘油
葡萄糖\蔗糖
带电离子
资料2：
探究气体和甘油等分子进出细胞的方式
探究一
不带电非极性小分子
不带电荷的极性小分子
大的不带电荷的极性分子
H+\Na+\k+\Ca2+\Mg2+
请据图分析气体和甘油是如何进出细胞的
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
O2、CO2、水分子、脂质、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。
顺浓度梯度运输
不需要载体
不消耗能量
相对含量低
相对含量高
甘油、乙醇等都是脂溶性物质,与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层进出细胞。
实例：
特点：
概念：
1.自由扩散
探究水分子、葡萄糖分子、钾离子进出细胞的方式
后来的研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜，由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。
生物膜和人工膜对多种物质的通透性
资料1：
水分子比较小，在活细胞中含量最多，人们曾经认为它们以自由穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。
探究二
资料2：
1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出一种新的膜蛋白，后来经过实验获得了该蛋白的氨基酸序列结构，证实了水通道蛋白的存在。目前，人们已经从细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。
水通道蛋白结构模式图
水
细胞膜
水分子进出细胞的方式是什么？
探究水分子葡萄糖分子钾离子进出细胞的方式
探究二
水分子进出细胞的方式为自由扩散和协助扩散（更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。）
资料3:随着技术的进步，如原子力学显微镜、冰冻显微镜的诞生，人们观察到了生理条件下蛋白质不同结构及动态变化，生物膜上存在着很多不同的转运蛋白，完成不同物质的跨膜运输。
转
运
蛋
白
载体蛋白
通道蛋白
钾离子通道模式图
20世纪80年代，科学家又从蚕豆保卫细胞中检测出K+的通道。1998年，美国科学家麦金农（R.Mackinon）解析了K+通道蛋白的立体结构。
资料4：
探究水分子葡萄糖分子钾离子进出细胞的方式
探究二
浓度梯度
钠-葡萄糖共转运蛋白(SGLT)重吸收葡萄糖
高
低
资料5：
探究水分子、葡萄糖分子、钾离子进出细胞的方式
探究三
图中葡萄糖转运载体通过构象变化将葡萄糖运进细胞和运出细胞。对组织细胞而言，膜外葡萄糖浓度较高，所以载体更多的将葡萄糖运进细胞。
红细胞吸收葡萄糖
需要转运蛋白协助
顺浓度梯度运输
不消耗能量
实例：
特点：
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。
概念：
2.协助扩散
载体蛋白 通道蛋白
图示
区别
3
转运蛋白：载体蛋白vs通道蛋白
载体蛋白需要与被运输的物质结合，每次转运时都会发生自身构象的改变
分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。
像水分子这样，物质以 进出细胞, 消耗细胞内
化学反应所释放的 ,这种物质跨膜运输方式称为 。
被动运输
扩散方式
不需要
能量
被动运输
浓度梯度
物质均以扩散的方式进出细胞
都是顺浓度梯度的跨膜运输
均不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
相对含量低
相对含量高
3.归纳：被动运输
自由扩散和协助扩散有哪些共性
影响自由扩散的因素：
膜两侧的浓度差
温度（生物膜分子的运动）
影响协助扩散的因素：
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
温度（转运蛋白的活性）
①
②
运输速率
膜两侧的浓度差
运输速率
膜两侧的浓度差
3.归纳：被动运输
4.影响自由扩散和协助扩散的因素
海水稻被袁隆平院士评价为继杂交稻之后水稻行业的又一次重大革命性突破。2017年，中国工程院院士、“杂交水稻之父”袁隆平领衔成立青岛海水稻研究发展中心，并联合多家科研单位成立中国首个耐盐碱水稻区试协作组。2020年，青岛海水稻研究发展中心在全国的海水稻示范种植面积由原来2万亩扩大到10万亩；9月下旬起，10万亩海水稻陆续完成测产；多地测评亩产均超千斤。 2021年将正式启动海水稻的产业化推广和商业化运营。
耐盐碱植物——海水稻
社会热点
水分子进出细胞
实例：
动物细胞
植物细胞
实例：
被动运输
红细胞
细胞膜
细胞质
半透膜
洋葱细胞
细胞膜
半透膜
细胞液
浓度差
浓度差
渗透作用原理
与细胞外液
与细胞外液
自由扩散
协助扩散
转运蛋白
载体蛋白
通道蛋白
穿过
磷脂双分子层
属于
知识构建
提示：
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，据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。
社会热点
拓展延伸