4.1被动运输-2025-2026学年高一上学期生物人教版（2019）必修1课件(共43张PPT)

(共43张PPT)
第四章细胞的物质输入和输出
第1节被动运输
1. 生命观念
2. 科学思维
3. 科学探究
4. 社会责任
教学目标
通过分析水分子和小分子物质跨膜运输的实例，深化结构与功能观，认同细胞膜的选择透过性。
运用归纳与概括方法，比较自由扩散和协助扩散的异同点，建立概念模型。
通过探究植物细胞的吸水和失水实验，掌握科学探究的一般方法，提升实验设计、操作和数据分析能力
关注生活中的物质跨膜运输现象（如农业生产、食品腌制），运用知识解释实际问题，增强社会责任感。
(1) 渗透作用的原理。
(2) 水进出细胞的原理。
(3) 被动运输的概念、类型及特点。
(1) 理解细胞膜和原生质层的半透膜特性
(2) 区分自由扩散和协助扩散。
(3) 构建物质跨膜运输的概念模型。
1. 教学重点
2. 教学难点
教学重难点
一、水进出细胞的原理
1.1 渗透作用
1.2 水分子进出动物细胞的原理
1.3 水进出植物细胞的原理
二、 探究植物细胞的吸水和失水
三、被动运输
3.1 概念
3.2 类型
当堂训练
小结
三、目录 CONTENTS
渗透现象(视频)
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。
1. 漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
思考
水分子通过半透膜，从水分子浓度高（溶液浓度低）的一侧，进入水分子浓度低（溶液浓度高）的一侧，导致漏斗内液面升高。
不会。液面升高到一定高度后就会停止。
渗透现象(视频)
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？
思考
不会出现原来的现象（液面显著且稳定地升高）。漏斗管内的液面几乎不会发生变化，或者只有非常微弱的、不稳定的上升。
渗透现象(视频)
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。
3. 如果烧杯内不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
思考
漏斗管内的液面不会升高，也不会降低，会始终保持在与烧杯液面相同的高度。
1.1 渗透作用
水分子或其他溶剂分子通过半透膜，从低浓度溶液（水分子相对含量高）向高浓度溶液（水分子相对含量低）扩散的现象。
① 具有半透膜。
② 膜两侧溶液具有浓度差。
水分子(或其他溶剂分子), 从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
一、水进出细胞的原理
(1)概念
(2) 条件
(3) 扩散方向
一、水进出细胞的原理
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗
细胞膜是否相当于一层半透膜？
外界溶液的浓度(氯化钠溶液) 细胞质的浓度 细胞形态
【探究活动1】
阅读课本p63思考与考论完成以下表格。
一、水进出细胞的原理
① 外界溶液浓度 < 细胞质浓度
② 外界溶液浓度 > 细胞质浓度
③ 外界溶液浓度 = 细胞质浓度
细胞失水皱缩
细胞形态不变
细胞吸水膨胀
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，观察红细胞的变化。
0.9%NaCl溶液（生理盐水/等渗溶液）
实验现象：
高渗溶液
低渗溶液
一、水进出细胞的原理
1.2 水分子进出动物细胞的原理
1. 红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？
3. 若放在盐酸溶液中，红细胞是膨胀，皱缩，保持原状还是其他？
2. 红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
分析图4-1所示水进出哺乳动物红细胞的现象
思考
血红蛋白为大分子物质，不能透过细胞膜。
红细胞的细胞膜是一种具有生命活性的半透膜。
盐酸处理后，细胞膜通透性改变，细胞不会发生渗透作用。
外界溶液
细胞膜
半透膜
蔗糖
溶液
细胞质
相当于
相当于
一、水进出细胞的原理
动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统
细胞质与外界溶液存在浓度差
细胞膜相当于一层半透膜
水进出其他动物细胞的原理与进出红细胞的原理相同：渗透作用
一、水进出细胞的原理
水又是怎样进出植物细胞的？
细
胞
液
（具有一定的浓度）
外界溶液
图4-2 成熟的植物
细胞模式图
液泡膜
细胞质
细胞膜
细胞壁
原生质层
全透性
伸缩性比较小
注意：
植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液。
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。
水进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。
1.3 水进出植物细胞的原理
一、水进出细胞的原理
注意：原生质层≠原生质体
将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。
二、探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
生活现象
盐腌制过的白菜会出现出水现象。
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
二、探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
将植物细胞（洋葱外表皮细胞）浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。
②预期
结果
①设计
方案
提出问题
作出假设
设计实验
原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。
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
细胞失水
(质壁分离)
细胞吸水
(质壁复原)
1.水分子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？
1.水分子进出植物细胞是渗透作用。2.原生质层相当于一层半透膜。
进行实验
分析结果
表达与交流
二、探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
洋葱鳞片叶
优点
细胞具有紫色大液泡，便于观察。
清水
0.3g/ml蔗糖溶液
镊子
滴管
显微镜
载玻片
盖玻片
刀片
(1)材料用具:
二、探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
(2)实验步骤
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
1
2
3
4
滴清水
撕取洋葱鳞片叶外表皮
低倍镜
观察
注意:撕取样时要不带太多且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡，撕取后要放入载玻片上的清水中
植物细胞的吸水和失水的实验(视频)
二、探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
(2)实验步骤
5
6
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。
7
8
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引
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。
巧记口诀:“一选二撕三滴水，四展五盖防气泡。引流操作要到位，先看正常后加液。复原操作需迅速，细胞死活见分晓。
二、探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
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
液泡大小
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
由大变小
由小变大
二、探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
1.植物细胞发生质壁分离的条件：
问题探讨
① 细胞是活的 ② 细胞有大液 ③ 细胞外溶液的浓度大于细胞液浓度。
2.质壁分离产生的原因:
②原生质层比细胞壁的伸缩性大
①成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
① 内因
② 外因
细胞液与外界环境具有一定的浓度差，能渗透吸水和失水
注意：质壁分离中：质指原生质层，壁指细胞壁。
二、探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
本试实验有没有对照实验？
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
二、探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
(1)本实验是教材中唯一一个只在低倍镜下观察的实验。
(2)单独观察处于质壁分离的静态图像，不能判断细胞是正在发生质壁分离还是质壁分离复原。
(3)质壁分离过程中,外界溶液浓度大于细胞液浓度,质壁分离程度越大,植物细胞吸水能力越强。质壁分离复原过程中,外界溶液浓度小于细胞液浓度。
(4)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的,最终表现为出或进的水分子多。
注意事项
二、探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
知识拓展
(1) 判断成熟植物细胞的死活
(2) 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
不发生质壁分离
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
二、探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
知识拓展
(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
不同成熟植物细胞
同一浓度梯度的蔗糖溶液
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
(4)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
溶质能透过半透膜
蔗糖溶液
KNO3溶液
当堂训练
1. 下列现象属于渗透作用的是（ ）
A. 蔗糖放入水中溶解
B. 萎蔫的青菜放入清水中变硬挺
C. 干大豆种子泡在水中膨胀
D. 氨基酸分子进入小肠上皮细胞
当堂训练
2. 将洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的蔗糖溶液中，一段时间后观察到细胞发生了质壁分离。据此不能推断出（ ）
A. 原生质层具有选择透过性
B. 细胞是活的
C. 蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度
D. 此时水分子不再进出细胞
水分子依然在进出细胞，只是达到了动态平衡，速率相等，而不是停止运动
当堂训练
3．图甲表示一个渗透作用的装置，将半透膜袋（只有水分子可以透过）缚于玻璃管的下端，半透膜袋内装有60mL质量浓度为0．3g/mL的蔗糖溶液；图乙表示放置在某溶液中的植物细胞失水量的变化情况。下列有关叙述正确的是（ ）
A．图甲中，若将质量浓度为0．3g/mL的蔗糖溶液换为等体积0．3g/mL的葡萄糖溶液，玻璃管内液面高度会升高
B．图甲中，若将清水换为0．1g/mL的蔗糖溶液，玻璃管内液面不再变化时，半透膜两侧的溶液浓度相等
C．图乙表示植物细胞在某溶液中处理10min内发生质壁分离，10min后发生质壁分离复原
D．图乙中植物细胞所处外界溶液可能是0．3g/mL的蔗糖溶液
三、被动运输
被动运输概念 项 目 自由扩散 协助扩散
概念
运输方向
是否需要转运蛋白
是否消耗细胞内的能量
影响因素
举例
【探究活动1】
阅读课本p63思考与考论完成以下表格。
三、被动运输
3.1概念
物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。
3.2 类型
(1)自由扩散
①概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
细胞外
细胞内
自由扩散（视频）
三、被动运输
3.1概念
物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。
3.2 类型
(1)自由扩散
②特点：
顺浓度梯度运输:低到高
不需要转运蛋白协助
不需要消耗能量
三、被动运输
3.1概念
物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。
3.2 类型
(1)自由扩散
③实例：
① 气体分子：O2、CO2、N2等
② 小分子物质：水、尿素等
③ 脂溶性小分子：甘油、脂肪酸、乙醇、苯等
④ 脂质分子：胆固醇、性激素等
三、被动运输
3.1概念
物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。
3.2 类型
(1)自由扩散
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
三、被动运输
3.1概念
物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。协助扩散
3.2类型
(2)协助扩散
①概念: 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
转运蛋白类型 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
改变不明显
结合
不结合
具有(更强)
具有
葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
水分子通过水通道蛋白进出细胞
协助扩散(视频)
三、被动运输
3.1概念
物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。
3.2 类型
(2)协助扩散
②特点：
顺浓度梯度运输:低到高
需要转运蛋白协助
不需要消耗能量
③实例：
葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
离子通过离子通道蛋白运输
水分子通过水通道蛋白运输
三、被动运输
3.1概念
物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。
3.2 类型
(2)协助扩散
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)
解题技巧：拐点前: 影响因素为横坐标 拐点后: 除横坐标外的其他影响因素
④影响因素：
三、被动运输
温度
生物膜的流动性
酶活性
呼吸速率
影响
影响
影响物质运输速率
温度对被动运输的影响
膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度(转运蛋白的活性)
④影响因素：
对比维度 自由扩散 协助扩散
运输方向
是否需要能量
运输动力
是否需要转运蛋白
运输速率
特异性
代表性物质
顺浓度梯度
有高度特异性
顺浓度梯度
不消耗细胞能量(ATP）
不消耗细胞能量(ATP）
浓度差提供的势能
浓度差提供的势能
不需要
需要（载体蛋白或通道蛋白）
取决于浓度差
① 取决于浓度差
② 受膜蛋白数量限制（有饱和现象）
无特异性
三、被动运输
气体: O 、CO
小分子: 水、乙醇、甘油
脂溶性物质:性激素、维生素D
葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
离子通过离子通道蛋白运输
水分子通过水通道蛋白运输
小结
被动运输
水进出细胞
的原理
渗透作用
(1)概念:水分子从低浓度到高浓度。
(2)条件: 具有半透膜、 膜两侧溶液具有浓度差。
(3) 扩散方向 :水势高向水势低。
水进出动物细胞和植物细胞的原理
探究与实践 探究植物细胞的吸水和失水
被动运输
(1)概念:物质以协助扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种跨膜运输方式。
(2)类型：自由扩散和协助扩散
当堂训练
1. 下列关于被动运输的叙述，正确的是（ ）
A. 需要消耗细胞呼吸释放的能量
B. 顺浓度梯度进行，需要载体蛋白
C. 包括自由扩散和协助扩散
D. 是细胞最重要的物质吸收和排出方式
当堂训练
2. 下列跨膜运输方式中，不需要膜蛋白协助的是（ ）
A. 氧气进入肺泡细胞
B. 葡萄糖进入红细胞
C. 钾离子排出神经细胞
D. 水通过水通道蛋白进入细胞
当堂训练
3.如图表示物质进入细胞膜的两种方式，从图解可以看出(　　)
A．甲、乙两种物质都能够自由出入细胞膜
B．细胞对甲、乙两种物质都能够主动吸收
C．甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输
D．甲、乙两种物质都是细胞代谢所必需的物质
本节课到此结束
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