4.1 被动运输-课件(共44张PPT2个视频)--2025-2026学年高一上学期《生物》（人教版）必修1

(共44张PPT)
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
1、能够理解渗透作用发生的条件（半透膜、浓度差）及水分子运输方向规律（低浓度→高浓度溶液），正确阐释细胞膜的选择透过性与被动运输的关系，明确自由扩散、协助扩散的转运机制差异（如转运蛋白的作用）。
教学目标
2、通过对比自由扩散与协助扩散的异同（是否需要转运蛋白、是否饱和），构建被动运输的概念模型。自主分析渗透装置中液面变化的原理，推断动物细胞（红细胞）和植物细胞（洋葱表皮）吸/失水的条件。
3、能独立完成“植物细胞质壁分离及复原”实验，掌握显微观察、滴液引流等操作技术。分析实验现象（原生质层收缩与复原），论证原生质层相当于半透膜。
4、学会用渗透原理解释生活实例：盐渍黄瓜失水皱缩、清水浸泡蔬菜恢复坚挺。能够分析临床输液需用生理盐水（0.9% NaCl）维持红细胞形态稳定的原因。
重点：渗透作用原理、被动运输类型及特点、质壁分离实验。
教学重难点
难点：协助扩散的转运蛋白特异性、渗透平衡时膜两侧浓度不。
在一个长颈漏斗是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（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
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？
问题探讨
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
Q1.漏斗内的液面为什么会升高？
单位时间
从清水流入蔗糖溶液中的水分子数
单位时间
从蔗糖溶液流入清水中的水分子数
渗透作用：水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散。
半透膜：让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称
问题探讨
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
Q2.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，管中的水柱产生的重力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，当__________________________最终达到平衡，液面将不再上升。
漏斗内渗透压 = 液柱的压力,
溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
问题探讨
Q3.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？漏斗管内的液面还会升高吗？
不会。纱布不是半透膜，蔗糖分子和水分子都可以透过纱布，无法产生渗透现象。
问题探讨
Q4.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？
没有浓度差，水分子进出平衡，液面也不会升高。
A
B
C
(不会)
发生渗透作用的条件是什么？
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
30%蔗糖溶液
玻璃纸
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
纱布
清水
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
思考： B和C的液面会升高吗？
渗透作用的原理
01
水进出动物细胞的原理
扩散：扩散是分子从 处向 处运动的现象。
相对含量高
相对含量低
一、水进出动物细胞的原理
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
等渗溶液
高渗溶液
外界溶液＜细胞质
外界溶液=细胞质
外界溶液＞细胞质
吸水膨胀
形态不变
失水皱缩
1.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“问题探讨”装置中的什么物质？
2.红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
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？
4.红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
血红蛋白属于大分子，不能透过细胞膜。
红细胞的细胞膜有选择透过性，相当于半透膜
不一定，红细胞吸水后，细胞质浓度也降低，当与外界溶液浓度相等时就不吸水了，如果细胞质浓度还没降到与外界溶液浓度相等就涨破了，那么红细胞就因吸水而涨破。
浓度差，正相关
思考讨论
相当于蔗糖分子
思考讨论
5.临床上输液为什么要用生理盐水？
防止血细胞失水或吸水，细胞形态改变影响细胞的功能。
基于红细胞的结构特点及图示结果，你认为水进出红细胞的方式是什么？请说明原因。
外界溶液
细胞膜
半透膜
蔗糖溶液
细胞质基质
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。
一、水进出动物细胞的原理
基于红细胞的结构特点及图示结果，你认为水进出红细胞的方式是什么？请说明原因。
一、水进出动物细胞的原理
是渗透作用。
1.细胞膜是选择透过性膜，相当于半透膜;
2.红细胞中富含大分子的血红蛋白等有机物，不能透过细胞膜，当将其置于低浓度溶液中时，膜两侧存在浓度差。
02
水进出植物细胞的原理
成熟植物细胞模式图
细胞膜
细胞液
细胞质
液泡膜
细胞壁
(全透性)
原生质层
是否满足发生渗透作用的条件：①具有半透膜②半透膜两侧的溶液具有浓度差
二、水进出植物细胞的原理
相当于半透膜
细胞液与外界溶液之间存在浓度差
探究·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，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
原生质层是否相当于一层半透膜？
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层相当于一层半透膜，水分进出植物细胞是通过渗透作用。
科学探究的一般过程
提出问题
作出假设
设计实验
1.如果假设是正确的，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 。
2.如何使细胞外溶液的浓度提高或降低？
3.如何看到细胞？需要用到什么材料和器具？
4.对实验结果做出预测——细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？
失水
吸水
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
原生质层是否相当于一层半透膜？
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层相当于一层半透膜，水分进出植物细胞是通过渗透作用。
实验思路：将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液和清水中，
用显微镜观察液泡大小、原生质层位置的变化。
科学探究的一般过程
提出问题
作出假设
设计实验
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
紫色的洋葱鳞片叶。
刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜。
质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，清水。
材料用具
1.选取新鲜洋葱鳞片叶，用刀片在外表皮上划一方框，用镊子撕下表皮。在洁净的载玻片上滴一滴清水，将撕下的表皮放在水滴中展平，盖上盖玻片，制成临时装片。
2.用低倍显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小，以及原生质层的位置。
3.从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮就浸润在蔗糖溶液中。
方法步骤
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
4.用低倍显微镜观察，看细胞的中央液泡是否逐渐变小，原生质层在什么位置，细胞大小是否变化。
5.在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮又浸润在清水中。
6.用低倍显微镜观察，看中央液泡是否逐渐变大，原生质层的位置有没有变化，细胞的大小有没有变化。
方法步骤
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
3
1
滴清水
2
撕取洋葱鳞片叶外表皮
4
低倍镜观察
6
低倍镜观察
5
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
7
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流
8
低倍镜观察
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
三次观察
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
现象 试剂 中央液泡 原生质层 的位置 细胞大小
蔗糖溶液
清水
逐渐变小，颜色变深
逐渐变大，颜色变浅
逐渐恢复原来位置
基本不变
逐渐脱离细胞壁
基本不变
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
两次对照
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
结论：
(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。
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
当外界溶液浓度 > 细胞液浓度
当外界溶液浓度 < 细胞液浓度
质壁分离
质壁分离复原
探究·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，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
(1) 质壁分离的内因和外因：
(2) 观察质壁分离和复原，对材料的要求：
(3) 介于细胞膜与细胞壁之间的溶液：
内因：原生质层具有选择透过性
原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性
外因：外界溶液浓度 > 细胞液浓度
活细胞
细胞有大液泡
外界溶液浓度 > 细胞液浓度
外界溶液
探究·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，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
2. 如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液， 实验结果如何？
1. 植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？
发生质壁分离，但不能质壁分离复原。
（因为细胞已经严重失水而死亡了)
不会。（因为细胞壁具有保护和支持的作用）
3. 可以选用黑藻或者洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验吗？
探究·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，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
4. 将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的甘油，实验结果会有什么不同？
5. 植物细胞的质壁分离及复原实验有哪些应用？
因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。
（1）测定细胞液浓度范围：
（2）比较不同植物细胞的细胞液浓度
（3）用高浓度盐水处理，使细菌失水死亡。
（4）对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象的解释。
03
被动运输
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统称为被动运输。
细胞外
细胞内
水分子
细胞膜
物质通过简单的______________进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。
扩散作用
自由扩散
（1）运输方向：
高浓度
低浓度
不需要载体，不需要能量
（3）实例：
氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子
（2）特点：
（4）影响自由扩散的因素：
浓度差
扩散速度
浓度差、温度
自由扩散知识点梳理：
顺浓度梯度
材料一：曾经人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的。但在之后的一些研究中发现，水分子以扩散作用穿过脂双层的速率非常缓慢。仅凭扩散作用很难解释红细胞在水溶液中很快吸水膨胀而溶血的现象。
思考问题：
1. 水分子仅以自由扩散的方式进出细胞？
2.根据你对细胞膜的组成成分及其结构与功能的了解，你认为细胞膜上的哪些成分可以帮助水分子快速跨膜运输呢？
材料分析
细胞外
细胞内
细胞膜
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。
转运蛋白
协助扩散
（1）运输方向：
高浓度
低浓度
（3）实例：
离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等
红细胞吸收葡萄糖、水通道、离子通道
（2）特点：
需膜上转运蛋白的协助，不需要能量
（4）影响协助扩散的因素：
浓度差、转运蛋白种类和数量、温度
P点后速率受转运蛋白数量限制
协助扩散知识点梳理：
顺浓度梯度
转运蛋白
葡萄糖
氨基酸
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。
通道蛋白
只容许与自身通道直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过；不需要与分子或离子结合。
钠离子 钾离子
钾离子通道模式图
Roderick MacKinnon
通道蛋白
水通道蛋白模式图
Peter Agre
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
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
不结合
结合
具有
具有
运输方式名称
运输方向
是否需要 转运蛋白
是否消耗能量
举例
影响因素
被动运输
图解
自由扩散
协助扩散
高浓度→低浓度
高浓度→低浓度
不需要
需要
载体蛋白
通道蛋白
不消耗
不消耗
气体分子、
脂溶性小分子
葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
水通过通道蛋白进出细胞
浓度差
浓度差、转运蛋白的种类和数量
课后练习
1、观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离实验，错误的是（　　）
A. 需用0.3 g/mL蔗糖溶液和清水进行对照
B. 原生质层收缩说明细胞正在失水
C. 死细胞无法发生质壁分离
D. 液泡颜色变浅是因细胞吸水
答案：
D错误：细胞失水时液泡颜色变深（溶质浓度升高），吸水时颜色变浅314。
A、B、C正确：实验需蔗糖溶液诱导失水，清水诱导复原；死细胞原生质层失去选择透过性。
课后练习
2、下列物质跨膜运输方式属于协助扩散的是（　　）
A. 氧气进入红细胞
B. K 通过离子通道进入细胞
C. 葡萄糖逆浓度进入小肠上皮细胞
D. 水分子通过磷脂双分子层
答案：
B正确：K 通过通道蛋白顺浓度梯度运输，属协助扩散。
A、D错误：氧气和水通过自由扩散（无需转运蛋白）。
C错误：葡萄糖逆浓度进入细胞需载体蛋白和能量，属主动运输。
课后练习
3、关于被动运输的叙述，正确的是（　　）
A. 均需载体蛋白参与
B. 自由扩散速率与浓度差呈正比
C. 协助扩散会出现饱和现象
D. 温度对被动运输无影响
答案：
C正确：协助扩散依赖转运蛋白数量，浓度过高时速率不再增加（饱和现象）。
A错误：自由扩散无需转运蛋白。
B错误：自由扩散速率与浓度差呈正比，但协助扩散受蛋白数量限制。
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
课堂总结
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