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第4章 细胞的物质输入和输出
第一节 被 动 运 输
第2课时
动物细胞
植物细胞
条件
原理
现象
①___________相当于半透性膜
②______________________具有浓度差
①___________（由细胞膜、液泡膜和两层之间的细胞质组成）相当于半透膜
②_________________具有浓度差
渗透作用
渗透作用
当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞吸水膨胀
当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞失水皱缩
当外界溶液浓度_____细胞质浓度，细胞维持正常形态
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞发生质壁分离现象
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞维持正常形态
细胞膜
细胞质与外界溶液
小于
小于
大于
大于
等于
等于
原生质层
细胞液与外界溶液
成人每昼夜生成的原尿量可达180 L，但每日排出的终尿量仅1～2 L，可见原尿经过肾小管和集合管时，约有99%的水分被重吸收回血液。再从成分比较，终尿与原尿也有很大差别，例如，原尿含葡萄糖，终尿无，肾小管上皮细胞如何对原尿中的物质进行重吸收的？
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物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输。
自由扩散和协助扩散
任务一：探究气体和甘油等分子进出细胞的方式
资料1：科研人员对同种物质在人工膜(只含有磷脂双分子层)和生物膜中的透性做了比较，结果如下图。
人工膜和生物膜对气体和甘油的通透性相同，因此它们是通过扩散作用进出细胞的。
1.请据图分析气体和甘油是如何进出细胞的？
物质通过简单扩散作用进出细胞。
特点：
①顺浓度梯度运输
②不需要载体
③不需要消耗能量
如：氧气、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等。
实例：
自由扩散：
1.1
2.甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？
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。
任务二：探究水分子进出细胞的方式
1.由“生物膜和人工膜对同种物质的通透性差异”的实验结果，推测水分子是如何通过细胞膜的？
　水分子通过细胞膜时的速率高于自由扩散的速率，由此推断细胞膜上可能存在特殊的水的跨膜运输方式。
资料2：科学家阿格雷在红细胞膜上发现了一种疏水性跨膜蛋白AQP1。他将这种蛋白镶嵌在人工合成的脂质体上，并将镶嵌有AQP1的脂质体和普通脂质体同时放入蒸馏水中，每隔一段时间观察，结果如图所示。
2.由上述实验结果，你能得出什么推论？
疏水性跨膜蛋白AQP1能够加快水分子进入细胞的速率。
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
任务三：探究葡萄糖进出细胞的方式
资料3：人体血浆中的葡萄糖经肾小球滤过进入原尿后流经肾脏近曲小管，全部由位于管腔面的钠－葡萄糖共转运蛋白(SGLT)重吸收进入近曲小管上皮细胞，使得排出的尿液中不含葡萄
糖。随后葡萄糖被位于肾脏近曲小管上皮细胞基底膜上的葡萄糖载体蛋白(GLUT)转运至组织液进而进入毛细血管，进入血浆的葡萄糖会被红细胞等吸收(注：ATP水解为ADP和Pi时放能)。
1.载体蛋白(GLUT)将葡萄糖运出肾脏近曲小管上皮细胞时的运输特点是什么？
顺浓度梯度运输、不消耗能量、需要载体蛋白的协助。
2.如图表示人体成熟红细胞的部分结构和功能，葡萄糖进入红细胞时的运输特点是什么？
顺浓度梯度运输、不消耗能量、需要载体蛋白的协助。
进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。
特点：
①顺浓度梯度运输
②需要载体参与
③不需要消耗能量
实例：
红细胞吸收葡萄糖、
大部分的水跨膜运输
水分子
通道蛋白
协助扩散：
1.2
(1)定义： 镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助离子和一些小分子
有机物顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。
(2)类型：分为 和 两种类型。
载体蛋白
通道蛋白
转运蛋白
1.3
名称 载体蛋白 通道蛋白
图示
转运对象 与自身 部位相适应的分子或离子 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
特点 每次转运时都会发生自身_____的改变 转运分子不需要与通道蛋白_____
结合
构象
结合
(3)列表比较
通道关闭
通道关闭
通道开放
通道开放
通道蛋白的开放和关闭受到调控
钾离子通道模式图
状态1
状态2
状态3
载体蛋白的开启过程
1.自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？
不需要。因为两者都是顺物质的浓度梯度。
共同点：都是顺物质的浓度梯度，不需要细胞消耗能量。
不同点：前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助。
2.自由扩散和协助扩散有什么异同？
3.为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？
两者都是顺物质浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以统称为被动运输。
(1)膜内外 梯度的大小。
(2)某些物质的运输速率还与 的数量有关。
(3) 变化会影响物质运输速率。
物质浓度
转运蛋白
温度
自由扩散
协助扩散
能量
扩散速度
判断：哪条曲线是自由扩散/协助扩散？
在下坐标上画出自由扩散和协助扩散的曲线图
影响因素
1.4
(1)相对分子质量小的物质和离子都可以通过自由扩散进出细胞(　　)
×
相对分子质量小的物质或离子的运输方式可能是自由扩散，也可能是协助扩散等其他方式。
(2)同种物质在不同情况下的运输方式可能不同(　　)
如：水分子可以通过协助扩散和自由扩散进出细胞。
√
(3)温度变化会影响分子通过细胞膜的速率(　　)
√
1.判断正误
2.(2022·广东中山一中高一期中)协助扩散需要细胞膜上载体蛋白或通道蛋白的协助。如图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式，其中通道介导的扩散速率比载体介导的快得多。下列有关叙述正确的是
A.该过程的运输速率与膜两侧浓
度差完全呈正相关
B.载体蛋白和通道蛋白均具有一
定的特异性
C.甲、乙两种方式均存在溶质分子与相应蛋白质的结合过程
D.该过程需要消耗能量
√
3.(2023·福建泉州高一月考)肝细胞和细菌都能以协助扩散的方式吸收葡萄糖，其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1，肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2，其运输的速率和葡萄糖
浓度的关系如图所示。下列推测错误的是
A.协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差
B.a点与b点相比，制约葡萄糖转运速率的因素是GLUT1的数量
C.c点与a点相比，c点葡萄糖转运速率低的原因可能是肝细胞GLUT2少
D.载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率
√
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

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