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(共22张PPT)
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
第2课时 自由扩散和协助扩散
情境激疑
水分子的跨膜运输会消耗能量吗？
过去人们普遍认为水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但是后来的研究证明水分子主要通过通道蛋白的协助进出细胞。
20世纪80年代中期，美国科学家彼得·阿格雷研究了不同的细胞膜蛋白，经过反复研究，他发现一种被称为水通道蛋白的细胞膜蛋白就是人们寻找已久的水通道。观看视频《通道蛋白与诺贝尔奖》
素养目标
1.运用结构与功能观,理解膜结构与被动运输相适应。(生命观念)
2.利用物质被动运输的相关原理,对物质出入细胞的方式进行推理和判断。(科学思维)
3.能够利用物质跨膜运输原理,指导人类某些疾病的治疗。(社会责任)
学习任务　自由扩散和协助扩散
自主学习
阅读教材P66第一段后, 完成相关问题:
活动1：自由扩散
新知学习过程
1.概念:物质通过简单的_________进出细胞的方式。
2.特点:___________运输,不消耗能量,不需要膜上的蛋白质。
扩散作用
顺浓度梯度
甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞
提示:因为甘油、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出入细胞。
小组交流
1.下列物质中,以自由扩散方式通过细胞膜的是 (　　)
A.钙离子 B.氨基酸
C.二氧化碳 D.葡萄糖
【解析】二氧化碳是气体,以自由扩散的方式通过细胞膜,C正确;钙离子、氨基酸、葡萄糖均以其他方式通过细胞膜,A、B、D错误。
小题快练
C
2.脂溶性小分子物质容易扩散进入细胞内,这是因为 (　　)
A.细胞膜以磷脂双分子层为基本支架
B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质
C.细胞膜的结构特点是具有流动性
D.细胞膜是选择透过性膜
【解析】细胞膜的主要成分是磷脂,因此根据化学中的相似相溶原理可知,脂溶性的小分子物质能以自由扩散的方式进入细胞内,是因为细胞膜以磷脂双分子层为基本支架,B、C、D错误,A正确。
A
自主学习
阅读教材P66~67后四段文字及图4-4, 学生完成相关问题:
活动2：协助扩散
1.概念:借助膜上的_________进出细胞的物质扩散方式。
2.特点:___________运输,不消耗能量,需要_________。
转运蛋白
顺浓度梯度
转运蛋白
3.载体蛋白和通道蛋白的比较:
类型 通道蛋白 载体蛋白
不同点 只容许与自身通道的_____和形 状相适配、大小和_____相适宜 的分子或离子通过,被转运物质 不需要与通道蛋白结合 只容许与自身_________相
适应的分子或离子通过,每次
转运时,自身_____发生改变
相同点 ①都属于_________ ②在细胞膜上的位置都是贯穿磷脂双分子层 直径
电荷
结合部位
构象
转运蛋白
1.结合如图,完成以下问题:
Ⅰ.图中字母代表的跨膜运输方式:
a._________,b._________,c._________。
Ⅱ.图中序号代表的转运蛋白:
①_________,②_________。
小组交流
协助扩散
协助扩散
自由扩散
通道蛋白
载体蛋白
2.归纳:被动运输的类型及区别:
项目 自由 扩散 协助扩散 载体蛋白参与 _________参与 转运方向 ___________ 是否需要转运蛋白 _______ 需要 限制运输速率的因素 细胞内外浓度差 细胞内外浓度差、_________ 的数量 细胞内外浓度差、
_________的数量
通道蛋白
顺浓度梯度
不需要
载体蛋白
通道蛋白
1.同种物质在不同情况下的跨膜运输方式一定相同吗 举例说明。
提示:不一定。例如水分子有时是自由扩散,有时是协助扩散。
2.鲨鱼体内能积累大量的盐,盐分过高时就要将多余的盐分排出体外,推测
其运输方式可能为_________。
3.从物质运输动力角度分析,为什么自由扩散和协助扩散都称为被动运输
提示:自由扩散和协助扩散的运输动力都是物质浓度差,即都是顺浓度梯度
进行的,不需要主动消耗能量,所以统称为被动运输。
合作探究
协助扩散
1.人体组织细胞从组织液(组织细胞之间的液体)中吸收甘油的速率主要取
决于 (　　)
A.细胞内外甘油的浓度差
B.细胞膜上甘油的数量
C.细胞提供的能量多少
D.细胞膜上的载体蛋白数量
【解析】细胞吸收甘油的方式为自由扩散,不需要载体,也不需要能量。所
以甘油吸收速率与甘油浓度成正比关系,即取决于细胞内外甘油的浓度
差,A正确,B、C、D错误。
小题快练
A
2.如图为物质出入细胞的2种方式示意图,请据图回答([　]内填序号):
(1)物质利用转运蛋白出入细胞的运输方式是[___]_________________。
【解析】物质利用转运蛋白出入细胞的运输方式为协助扩散,即图中①。
(2)可能代表氧气转运方式的是图中[____]_______________。
【解析】氧气转运方式为自由扩散,对应图中②。
①
　　协助扩散　　
②
　自由扩散　　
(3)①②两种运输方式合称为_________________。
【解析】①②两种运输方式的特点是从高浓度到低浓度运输,合称为被动运输。
(4)从细胞膜的功能特性看,它是_______________膜。
【解析】细胞膜的功能特性是选择透过性。
　　被动运输　　
　选择透过性　
3.(情境应用)无蛋白质的人工脂双层膜(相当于半透膜)对不同分子通透性的示意图如下:
(1)哪些分子能够通过人工脂双层膜 它们是顺浓度梯度移动还是逆浓度梯度移动
提示:水分子、氧气、甘油、苯等能通过人工脂双层膜,它们都是顺浓度梯度移动。
(2)如果降低温度,水分子通过人工脂双层膜的速率是否发生变化 若是,如何变化
提示:是。降低温度会使磷脂分子的运动减慢,会减缓水分子通过人工脂双层膜的速率。
(3)氨基酸不能通过无蛋白质的人工脂双层膜,却能通过细胞膜,可能的原因是什么
提示:氨基酸的跨膜运输需要转运蛋白的参与,没有蛋白质,氨基酸不能通过人工脂双层膜。
1.概念结论速判:物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关, 判断下
列有关物质跨膜运输的叙述的正误:
①自由扩散吸收的物质往往也是细胞需要的。 ( )
②性激素以自由扩散的方式通过细胞膜。 ( )
③载体蛋白和通道蛋白在转运分子或离子时,其作用机制相同。 ( )
提示:作用机制不同,载体蛋白是与特定分子结合,通过自身构象改变,将物质从一侧
转移到膜的另一侧。而通道蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通
过。
④离子因为较小,通过自由扩散进出细胞。( )
提示:离子虽然小,但不一定通过自由扩散进出细胞,许多离子都是通过主动运输进
出细胞。
五分钟学情评价
√
√
×
×
2.肾小管上皮细胞膜上存在水通道蛋白,帮助水分子顺浓度梯度进行跨膜运
输。这种重吸收水的方式是 (　　)
A.自由扩散 B.协助扩散
C.主动运输 D.渗透
【解析】根据题目,水分子顺浓度梯度借助水通道蛋白运输,属于协
助扩散,B正确。
B
3.如图所示为物质跨膜运输的一种方式,下列相关叙述正确的是 (　　)
A.O2以该方式进入红细胞
B.该过程需要的蛋白质为通道蛋白
C.运输该物质的蛋白质难以运输其他物质
D.该过程的运输方向是逆浓度梯度运输
【解析】O2的运输方式为自由扩散,A错误;该过程是膜上的蛋白质与特定分子结合,通过自身构象改变,将物质从一侧转移到膜的另一侧,此种蛋白质为载体蛋白,B错误;载体蛋白有专一性的特点,故运输该物质的蛋白质难以运输其他物质,C正确;该运输过程是顺浓度梯度运输,D错误。
C
4.(情境应用·P68教材再开发)1950年,科学家利用3H标记的水分子,测得细胞膜对水分子的透过性大于人工膜(脂双层),据此推测细胞膜上存在有能使水分子快速通过的结构。1988年,美国科学家阿格雷从红细胞中分离出一种疏水性跨膜蛋白CHIP28,随后通过实验证明它是一种水通道蛋白。
(1)跨膜蛋白CHIP28运输水分子的方式为哪种方式
提示:协助扩散。
(2)肾小球对水分子的滤过作用和肾小管重吸收水的过程通过哪种方式运输
提示:协助扩散。
课堂小结
需要转运蛋白协助
顺浓度梯度
不消耗能量
无需转运蛋白协助
被动运输
影响因素
浓度差
浓度差
转运蛋白数量
决定
自由扩散
协助扩散
类
型
影响因素
特点
特点

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