高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 被动运输教学ppt课件

第4章　细胞的物质输入和输出

第1节　被动运输

“被动运输”是生物必修一第4章“细胞的物质输入和输出”的第一节内容。本节课的教学内容是在学习了细胞结构的基础上进行的，主要包括动物细胞的吸水和失水、植物细胞的吸水和失水、质壁分离及其复原实验、自由扩散和协助扩散等内容，这有利于学生巩固前面所学的知识，又能为学生学习后面的主动运输作好铺垫，在教材中起着承上启下的桥梁作用。

生命观念：说出动、植物细胞失水与吸水的相应细胞结构。

科学思维：理解渗透现象的原理及其发生的条件，并能用此现象解释动植物细胞的失水与吸水。

科学探究：通过探究实验，探究植物的原生质是否为一层半透膜。

社会责任：将植物细胞的失水与吸水的原理应用于农业生产方面，做到合理施肥，提高农作物的产量。

1．理解动植物细胞的失水与吸水；

2．说明自由扩散和协助扩散的异同；

3．尝试提出问题，作出假设，并设计相关实验。

PPT展示相关图片，引出渗透现象：

玻璃纸（半透膜）水分子可以通过，而蔗糖分子不可以。

PPT播放渗透装置的动画，思考下列问题：

问题1：漏斗管内的液面为什么会升高？

单位时间内进入漏斗的水分子数多于进入烧杯的水分子数。

问题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，因为纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由透过。

问题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，单位时间内透过玻璃纸的水分子数等于渗出玻璃纸的水分子数量。

问题4：为什么漏斗管内的液面不会无限升高？

玻璃纸（半透膜）的两侧由于存在浓度差，水分子就有从浓度高的一侧向低的一侧渗透的趋势。     而漏斗内的液面不断升高，与清水的液面会产生一个压力，会使水分子从蔗糖溶液压向清水侧，这个压力随着液面不断升高而不断增大。压向清水侧的水分子会越来越多，会逐渐与因为浓度差而渗透到漏斗的水分子的量保持平衡。这时漏斗的液面不会再变化。

一、水进出细胞的原理

1、渗透作用

（1）概念：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗透作用。

（2）条件：①具有半透膜；②半透膜两侧溶液具有浓度差。

2、动物细胞的失水与吸水

（1）外界溶液浓度＜细胞质浓度，细胞吸水膨胀。

（2）外界溶液浓度＞细胞质浓度，细胞失水皱缩。

（3）外界溶液浓度＝细胞质浓度，细胞保持原状。

问题5：红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？

不能。

问题6：红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？

是。

问题7：当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？

不一定，浓度差很大时会涨破，浓度差不是很大时不会涨破。

问题8：红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？

浓度差，外界溶液浓度远大于细胞液浓度时，红细胞失水多。细胞液浓度时远大于外界溶液浓度，红细胞吸水多。浓度差越大细胞吸水或失水越多。

问题9：想一想，临床上输液为什么要用生理盐水。

防止血细胞失水或吸水，影响细胞的功能。

3、植物细胞的吸水和失水

PPT展示植物细胞的结构：

原生质层：细胞膜、液泡膜，以及两层膜之间的细胞质。

探究实验：原生质层相当于一层半透膜吗？

现象分析：1、将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。
　　　　　　　2、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。

①提出问题

原生质层相当于一层半透膜吗？

②作出假设

假设原生质层相当于一层半透膜。

③设计实验

思路：将细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其形态变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小变化。

预期结果：1.在高浓度溶液中植物细胞失水，中央液泡会变小，细胞皱缩。

2.在清水中吸水后的植物细胞吸水，中央液泡会变大，细胞膨胀。

④进行实验

材料用具：

刀片，镊子，滴管，盖玻片，吸水纸，显微镜。质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水。

方法步骤：

a、制作临时装片。

b、用低倍镜观察洋葱鳞片叶处表皮细胞中。

c、引流法，滴入蔗糖溶液，低倍镜下观察。

d、引流法，滴入清水，低倍镜下观察。                              

PPT展示实验的结果：

⑤实验现象

⑥分析结果，得出结论：

植物细胞的原生质层相当于半透膜。

外界溶液浓度＞细胞液浓度：细胞失水→原生质层的伸缩性＞细胞壁→质壁分离。

外界溶液浓度＜细胞液浓度：细胞吸水→原生质层逐渐恢复→质壁分离复原。

结论：植物细胞原生质层相当于一层半透膜，水分是顺着相对含量梯度而进出植物细胞的。

问题10：如果把实验中0.3g/ml的蔗糖溶液换成0.5g/ml的蔗糖溶液，还会发生质壁分离和复原现象吗？

会发生质壁分离。但由于细胞过度失水死亡，无法发生复原。

问题11：植物细胞会由于吸水过多而涨破吗？

细胞壁会限制细胞膨胀，对原生质层起保护和支持作用，细胞不会涨破。

问题12：如果换成8％NaCl或者5％KNO3，会出现什么现象？

会出现质壁分离并自动复原——一开始外界溶液浓度高，细胞失水，发生质壁分离；后来细胞膜因吸收钠离子，氯离子而使外界溶液浓度降低出现自动复原。

二、自由扩散和协助扩散

1、被动运输

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。

2、自由扩散

PPT展示自由扩散的动画：

特点：顺浓度梯度运输；不需要载体；不需要消耗能量。

举例：水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等进出细胞。

3、协助扩散

PPT展示协助扩散的动画：

特点：顺浓度梯度运输；需要载体；不需要消耗能量。

举例：葡萄糖进入红细胞。

问题13：自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？

不需要。都是顺浓度的梯度跨膜运输。

问题14：自由扩散与协助扩散有什么异同？

相同点：都是顺浓度的梯度跨膜运输，不需要消耗能量。

不同点：自由扩散不需要载体蛋白的参与；

　　　　协助扩散需要载体蛋白的参与。　

问题15：为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？

都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以被称为被动运输。

转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。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目身构象的改变；通道重日只谷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。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。

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。

本节课，充分发挥教材中蕴含的创新、探究的素材，把教材中的“现成结论”，通过多处“设障”、

“布惑”，将教材进行活化和优化处理，使之真正成为学生的“学材”，潜移默化地把培养了学生的对图形描述、解释坐标图形的能力。具体操作表现：一是展示动画、引导性问题并不是要求探讨些什么，其主要目的是为了引起学生的注意和激发学生的兴趣，形成感性认识；二是展示自主性探究学习的任务和要求是一个关键性的问题，主要是适度限定学生自主性学习的范围、要求和任务，避免学生的自主性学习出现盲目性，是保证自主性学习取得实效的措施。