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(共21张PPT)
第四章 细胞的物质输入和输出
4.1 被动运输（第二课时）
03
学习
目标
04
通过科学家的模拟实验探究不同物质通过人工膜的差异，激发学生思考，认同实验是检验真理的良好途径，小组合作制作模型，模拟自由扩散和协助扩散，培养学生的求真与合作意识（科学探究）
01
02
运用被动运输的概念解决生产实践中的问题，关注生产及生活等社会问题，形成一定的社会责任。（社会责任）
感悟正常的物质进出对细胞代谢的重要意义，对多个实例进行分析、推理、归纳和概括，阐释被动运输的原理和特点，认同生物体的结构和功能相适应的特点，认同细胞膜具有选择透过性。（生命观念）
通过模型构建，动画展示，能比较自由扩散和协助扩散的异同点，形成对物质跨膜运输方式的基本认识。（科学思维）
1、为什么O2、CO2 、甘油、乙醇等能够通过人工脂双层？
2、葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，但是小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？
3、Na + 、 K +、Ca 2+ 等能跨膜运输，但图示显示了这些离子不能通过脂双层，这是怎么一回事？
O2、CO2 、N2、苯
水、甘油、乙醇
人工合成无蛋白质的脂双层
H+, Na + , K +, Ca 2+ ,Cl-
葡萄糖、氨基
酸、核苷酸
思考·讨论
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。
被动运输又分为自由扩散和协助扩散
自由扩散
自由扩散有什么特点？
概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散。
特点：
顺浓度梯度运输（高到低）
不需要转运蛋白
不需要消耗能量
细胞外
细胞内
自由扩散
氧气、二氧化碳等气体分子很容易扩散透过磷脂双分子层，在肺部氧气一路顺浓度扩散进组织细胞，细胞呼吸作用产生二氧化碳，二氧化碳又一路扩散进入肺泡。一些脂溶性物质，比如苯、性激素、乙醇、甘油也能通过自由扩散顺浓度进出细胞。
1.为什么他们可以如此简单不费力气的运输呢？你能想到原因吗？
2.影响自由扩散的因素有哪些？
肺泡壁
空气
氧气 15.8
氧气 5.6
氧气 14.5
人工膜
生物膜
水分子生物膜与人工膜中均能进行运输，但是生物膜中的运输速率更快。说明什么问题呢？
20世纪美国科学家阿格雷从哺乳动物细胞膜中提取到了一种蛋白，并使其在爪蟾卵母细胞表达，发现蛋白的表达，5分钟卵母细胞迅速胀破。进一步实验，提取到了蛋白，并称为水通道蛋白。
协助扩散
概念：这种通过扩散，并且需要转运蛋白协助的运输称为协助扩散，也叫易化扩散
协助扩散
1.协助扩散的特点是什么？
2.除葡萄糖分子以协助扩散方式进入红细胞外，还有哪些物质可以通过协助扩散进入细胞？
3.影响协助扩散的因素有哪些？
思考·讨论
特点：
顺浓度梯度运输（高到低）
需要转运蛋白
不需要消耗能量
实例：葡萄糖进入红细胞、钾离子进入神经细胞、水通过细胞膜
影响因素：转运蛋白的数量、浓度差
4、自由扩散和协助扩散有什么异同？
5、为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？
思考·讨论
相同点：
1.物质均以从高浓度向低浓度运输（顺浓度梯度）
2.均不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
不同点：
协助扩散需要转运蛋白参与，自由扩散不需要。
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。
麦金农利用Ｘ射线晶体成像技术，获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片，它可以让科学家观测离子在进入离子通道前的状态，在通道中的状态，以及穿过通道后的状态。这样，人们就可以“看见”离子是如何通过由不同信号控制开关的通道的。2003年，诺贝尔化学奖被授予给了这位有胆识的内科医生和生物物理学家。
协助扩散
分析两则资料，归纳水主要以哪种方式进行跨膜运输？
资料1: 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，后来经过实验证实，其是水通道蛋白。
资料2: 成人每天原尿有180升，最终排出的尿液却只有1.5升。水分子主要被肾小管和集合管重吸收。
水主要以协助扩散的方式进出细胞。
协助扩散
转运蛋白
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。
(1)A表示的运输方式是 ，转运速率主要取决于膜两侧物质的 。
自由扩散
浓度差
(2)图B表示的运输方式可能是 ，ab段主要受____ __ 的影响，bc段受到 的限制，运输速率不能再上升。
协助扩散
膜两侧浓度差
转运蛋白数量
(3) C 表示的运输方式是 ，转运速率主要取决于膜两侧物质的 。
被动运输
浓度差
能力提升
课堂小结
被动运输
自由扩散
特点：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量
协助扩散
特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量
例子：水分子进出细胞（水通道蛋白）、葡萄糖进入红细胞（载体蛋白）、K+外流和Na+内流（离子通道蛋白）等P68：肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收
转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白
例子：水、尿素、气体（O2 、CO2、N2）、 脂溶性小分子（甘油、脂肪酸、乙醇、苯）、 脂质分子（胆固醇、性激素等）
考点剖析
1．水分子通过细胞膜，可以是自由扩散的方式，也可以通过水通道蛋白实现快速运输。下列说法错误的是（ ）
A．水分子可以以协助扩散的方式进入细胞
B．跨膜运输时水分子与水通道蛋白不结合
C．水通道蛋白可以使双缩脲试剂变紫，原因是其具有氨基酸
D．水通道蛋白可以使水分子通过，但其他分子或离子则不能通过
C
考点剖析
2．图中①②③表示物质出入细胞的方式，下列有关叙述正确的是（ ）
D
A．图中①③代表两种被动运输，②代表主动运输
B．②③需要转运蛋白的协助，故其物质运输速率只与转运蛋白数量有关
C．通道蛋白对转运物质的大小、形状、电荷等没有选择性
D．载体蛋白与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质
考点剖析
3．将人的红细胞和水生动物的卵母细胞移入至低渗溶液中，短时间内，人的红细胞很快吸水膨胀发生溶血，而水生动物的卵母细胞不膨胀。后来科学家从人的红细胞的细胞膜上成功分离出具有通道作用的蛋白质—水通道蛋白。下列叙述错误的是（ ）
A．通道蛋白只容许与自身通道直径、形状、大小和电荷都相宜的分子或离子通过
B．水分子通过水通道蛋白时水通道蛋白需发生自身构象的改变
C．人红细胞的细胞膜上水通道蛋白的数量可能比水生动物卵母细胞的多
D．人的红细胞通过水通道蛋白吸收水时不消耗能量
B
考点剖析
4．下图表示借助转运蛋白进行的两种跨膜运输方式。下列叙述错误的是（ ）
D
A．甲、乙两种跨膜运输方式都属于被动运输，不需要消耗ATP
B．载体蛋白和通道蛋白在物质转运时作用机制不同
C．载体蛋白在运输分子或离子的过程中其空间结构会发生改变
D．通道蛋白介导的跨膜运输速率，不会受到通道蛋白数量的限制

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