4.1被动运输 教案 高一上学期 生物人教版（2019）必修1

第4章细胞的物质输入与输出第1节被动运输一、教学目标说出细胞在什么情况下吸水和失水。进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。说明被动运输的特点以及转运蛋白的种类。二、教学重点难点重点：(1)观察植物细胞的吸水和失水。(2)被动运输的特点。难点：(1)观察植物细胞的吸水和失水。(2)转运蛋白的种类。三、教学过程组织阅读“问题探讨”关于渗透现象的演示图；投影演示渗透作用的动态过程探究1.（一）渗透作用1.蔗糖分子和半透膜两侧的水分子是否都通过半透膜？2.半透膜两侧水分子的通过数量一样吗？为什么？3.漏斗中液面上升的原因是什么？会无限上升吗？为什么？4.如果用一纱布代替半透膜，结果会怎样？如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果又会怎样？小结：1.渗透作用的定义：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散本质：顺着相对浓度梯度的运动2.渗透作用的条件：①具有半透膜②半透膜两侧有浓度差（两侧的浓度是指摩尔浓度而非质量浓度）典例：现有浓度分别是10%和20%的蔗糖溶液，但是浓度标签已摘除，现标为A、B溶液。请探讨如何利用渗透作用装置设计实验鉴别A、B溶液的浓度。（二）细胞的吸水和失水1.哺乳动物红细胞的吸水和失水探究2.红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？这说明红细胞的细胞膜相当于“渗透装置”中的什么装置？探究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？你认为红细胞的吸水和失水多少取决于什么条件？小结：（1）条件：动物细胞中的细胞膜相当于半透膜，可构成一个渗透装置（2）现象：①外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸水膨胀②外界溶液浓度>细胞质浓度时，细胞失水皱缩③外界溶液浓度=细胞质浓度时，水分进出细胞处于动态平衡（3）红细胞吸水或失水的多少取决于细胞内外的浓度差2.植物细胞的吸水和失水探究4.植物细胞的结构特点是什么？它会由于过多的吸水而涨破吗？若液泡是无色的，容易观察到吸水和失水的现象吗？这与选材有关吗？探究5.什么情况下植物细胞会失水，现象如何？什么情况下植物细胞会吸水，现象？探究6.成熟的植物细胞能看作一个渗透装置吗？如果能，那什么结构可看成半透膜？3.质壁分离及复原实验①选材：紫色洋葱鳞片叶表皮细胞（液泡呈紫色，便于观察）②原理：外界溶液的浓度>细胞液浓度，植物细胞液中的水分经原生质层进入外界溶液，逐渐表现出质壁分离现象，反之，③过程：制作洋葱鳞片叶表皮细胞↓有一个紫色的中央大液泡低倍镜观察原生质层紧贴细胞壁↓在载玻片一侧滴加0.3g/ml蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，重复几次↓中央液泡逐渐变小，紫色加深低倍镜观察原生质层与细胞壁逐渐分离↓在载玻片一侧滴加清水，另一侧用吸水纸吸引，重复几次↓中央液泡逐渐变大，紫色变浅低倍镜观察原生质层逐渐贴近细胞壁④质壁分离：原生质层与细胞壁相分离的现象思考：能发生质壁分离的细胞的条件是什么？⑤质壁分离的原因：A.内因：细胞壁的伸缩性<原生质层的伸缩性B.外因：外界溶液浓度>细胞液浓度⑥质壁分离过程中细胞溶液浓度变化曲线图（液泡颜色变化曲线图）探究7.若把实验药剂改为0.2g/mL、0.5g/mL的蔗糖溶液，对实验结果有何影响？探究8.若将植物细胞放在0.3g/mL的KNO3溶液，结果会怎样？原因是什么？放在0.8g/mL的KNO3溶液中呢？植物细胞放在哪些溶液中也会发生类似的情况？探究9.细胞发生质壁分离后，细胞液浓度增大，吸水能力怎样变化？探究10.死亡的植物细胞能发生质壁分离及复原现象吗？探究11.如果实验中改为A浓度的蔗糖溶液，发现细胞刚好发生质壁分离，若改为B浓度的蔗糖溶液，细胞未发生质壁分离，这说明细胞液的浓度大小范围是多少？（三）自由扩散与协助扩散被动运输：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称为被动运输(passivetransport)。不需消耗能量：物质运输的动力就是膜内外的物质浓度差，浓度差越大，自由扩散的速率越大。特点：物质由浓度高的一侧转运至浓度较低的一侧。1.自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞。通过细胞膜的磷脂双分子层进出，实例：水、氧气、二氧化碳、乙醇、甘油、苯等。2.协助扩散：进出细胞的物质，借助细胞膜上的相应的载体蛋白的扩散。协助扩散速率不仅受浓度差影响，还受着载体的数量限制，在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。如超过一定限度，浓度再增加，运输也不再增加，因为膜上载体蛋白的数量有限。实例：葡萄糖进入红细胞探究12.葡萄糖进入小肠上皮细胞和进入红细胞的运输方式一样吗？3.转运蛋白的种类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自身构象的改变；通道蛋白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。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。四、板书设计一、渗透现象2.渗透作用的条件：①具有半透膜②半透膜两侧有浓度差二、细胞的吸水和失水1.哺乳动物红细胞的吸水和失水（1）条件：动物细胞中的细胞膜相当于半透膜，可构成一个渗透装置（2）现象：①外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸水膨胀②外界溶液浓度>细胞质浓度时，细胞失水皱缩③外界溶液浓度=细胞质浓度时，水分进出细胞处于动态平衡2.植物细胞的吸水和失水（1）成熟的植物细胞①细胞壁是全透性的是一个渗透系统原生质层相当于半透膜②细胞液与外界溶液存在浓度差（2）原生质层：细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质三、自由扩散