资源简介

(共24张PPT)
4.1 课时2 自由扩散和协助扩散
1.阐述自由扩散和协助扩散的特点和实例
2.说出自由扩散和协助扩散的异同点
3.阐述影响物质跨膜运输的因素
气管、支气管不断分支，最终形成肺泡
CO2 ，O2在肺泡中与血液的交换示意图
资料1：
血管
（毛细管）
肺泡
空气
进进出出
二、自由扩散和协助扩散
人工合成脂双层
细胞膜示意图
资料2：
人工合成脂双层和细胞膜的区别
科研人员对同种物质在人工膜和生物膜中的透性做了比较，如图。
气体和甘油对人工膜和生物膜透性相同，它们通过扩散作用进出细胞
O2\CO2\N2\苯
H2O、尿素、甘油
葡萄糖\蔗糖
带电离子
资料3：
不带电非极性小分子
不带电荷的极性小分子
大的不带电荷的极性分子
H+\Na+\k+\Ca2+\Mg2+
请据图分析气气体和甘油是如何进出细胞的
（一）自由扩散
（1）概念：
（2）实例：
水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯、脂溶性小分子
（3）特征：
①顺浓度梯度运输
②不需要转运蛋白
③不需要消耗能量
物质通过简单扩散作用进出细胞的方式，叫做自由扩散。
后来的研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜，由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。
生物膜和人工膜对多种物质的通透性
资料4：
水分子比较小，在活细胞中含量最多，人们曾经认为它们以自由穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。
资料5：
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
水
细胞膜
水分子进行细胞的方式为自由扩散和协助扩散（更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。）
钾离子通道模式图
20世纪80年代，科学家又从蚕豆保卫细胞中检测出K+的通道。1998年，美国科学家麦金农（R.Mackinon）解析了K+通道蛋白的立体结构。
资料6：
浓度梯度
钠一葡萄糖共转运蛋白(SGLT)重吸收葡萄糖
高
低
资料7：
图中葡萄糖转运载体通过构象变化将葡萄糖运进细胞和运出细胞。对组织细胞而言，膜外葡萄糖浓度较高，所以载体更多的将葡萄糖运进细胞
（二）协助扩散
（1）概念：
（2）实例：
葡萄糖、氨基酸等进入红细胞
血浆中Na+进入神经细胞；水等
（3）特征：
①顺浓度梯度运输
②需要转运蛋白
③不需要消耗能量
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
*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。
（三）转运蛋白
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。
类型
载体蛋白
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
发生自身构象的改变
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
不发生构象的改变
通道蛋白
载体蛋白
转运蛋白
协助扩散
（三）转运蛋白
载体蛋白：
葡萄糖协助扩散进入细胞过程
转运蛋白
通道蛋白：
K+通道关闭
K+通道开启
载体蛋白 通道蛋白
转运特点 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 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
自身构象
是否与转运的分子结合
是否有特异性
实例
改变
不改变
结合
不结合
具有
具有
葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
水分子通过水通道蛋白进出细胞
（三）转运蛋白
像水分子这样，物质以 进出细胞, 消耗细胞内
化学反应所释放的 ,这种物质跨膜运输方式称为 。
被动运输
扩散方式
不需要
能量
被动运输
浓度梯度
物质均以扩散的方式进出细胞
都是顺浓度梯度的跨膜运输
均不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
相对含量低
相对含量高
归纳：被动运输
自由扩散和协助扩散有哪些共性
三、影响跨膜运输的因素
影响自由扩散和协助扩散的直接因素可能有哪些？
1.膜内外物质的浓度梯度
2.膜上的转运蛋白数量对协助扩散的速率有直接影响
影响自由扩散的因素
温度
膜两侧的浓度差
影响协助扩散的因素
温度
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量

被动运输——自由扩散
浓度差（Mmol/L） 5 10 15 20 25 30
运输速度 （离子/秒） 2.4 4.7 7.3 9.5 12.2 14.4
结论：物质的运输速度与物质浓度差成______关系，自由扩散过程只受_______影响。
正比
浓度差

被动运输——协助扩散
结论：在一定浓度范围内，物质的运输速率与物质浓度差成______关系，超过一定的浓度后，协助扩散中物质运输速率受________限制。
正比
蛋白质
浓度差 （Mmol/L） 1.5 3 4.5 6 7.5 9
速率 （离子/秒） 8 15 24 30 31 31
一、概念检测
1.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表述是否正确。
(1)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。( )
(2)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。( )
(3)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的。( )
2.基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是( )
A.成熟植物细胞的死活 B.原生质层比细胞壁的伸缩性大
C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水 D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞
√
x
x
D
3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是( )
A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质璧分离复原
C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D.甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
B
1.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。
二、拓展应用
提示:可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液,将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中,适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度,以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度,据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。
2.温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗 请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。
假设:温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率设计实验提示:可以借用本节问题探讨中的渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中,通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢,判定温度是否影响水分子的扩散速度,实验中要注意排除各种无关变量的干扰,如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等,以确保实验的准确性。

展开更多......

收起↑