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第2课时
第4章　细胞的物质输入和输出
人教版高中生物 必修1
被动运输
第4章　第1节　被动运输
学习目标
1.采用比较与归纳、模型与建模的方法，初步建立被动运输的概念，能比较自由扩散和协助扩散的异同点。
2.运用结构与功能观，通过对被动运输的具体实例的讨论，分析细胞膜结构与物质跨膜运输功能之间的关系，尝试运用物质跨膜运输的知识解决有关实际问题。
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、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成）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1.5 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。那么肾小管上皮细胞是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
目录
探究气体和甘油等分子进出细胞的方式
任务一
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？
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。
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、二氧化碳；甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物。
实例：
自由扩散（简单扩散）
1
探究气体和甘油等分子进出细胞的方式
任务一
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。
生物膜上可能存在协助水分子通过的转运蛋白。
2.据图所示，水分子通过生物膜和人工膜时存在差异，请推测导致这种差异的原因是什么？
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
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
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：
离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等。
水分子
通道蛋白
协助扩散（易化扩散）
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
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。
在下坐标上画出自由扩散和协助扩散的曲线图
判断：哪条曲线是自由扩散/协助扩散？
自由扩散
协助扩散
能量
扩散速度
影响因素
4
(1)被动运输的速率直接受膜内外物质 大小的影响。
(2)协助扩散的速率还与 的数量有关。
浓度梯度
转运蛋白
自由扩散和协助扩散的比较
任务二
如图表示细胞膜亚显微结构模式图，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式，A、B、C、D表示相应结构。据图回答下列问题：
1.图中的a属于哪种运输方式？该运输方式有何特点？
a属于自由扩散。利用该运输方式的物质由高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要转运蛋白的协助，也不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。
自由扩散和协助扩散的比较
任务二
如图表示细胞膜亚显微结构模式图，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式，A、B、C、D表示相应结构。据图回答下列问题：
2.图中的b、c、d属于哪种运输方式？该种运输方式有何特点？
b、c、d属于协助扩散。利用该运输方式的物质由高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要转运蛋白的协助，但不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。
自由扩散和协助扩散的比较
任务二
如图表示细胞膜亚显微结构模式图，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式，A、B、C、D表示相应结构。据图回答下列问题：
3.转运蛋白A和B的作用机制有什么不同？
A是通道蛋白，运输物质时不需要与被运输的物质结合；B是载体蛋白，运输物质时需要与被运输的物质结合，并发生自身构象的改变。
核心归纳
(1)自由扩散的影响因素：物质运输速率主要取决于膜内外物质浓度梯度的大小，也与物质分子大小和脂溶性有关(如图A)
(2)协助扩散的影响因素：除了与膜内外物质浓度梯度的大小有关外，还与膜上转运蛋白的数量有关。当转运蛋白达到饱和时，物质浓度增加，物质运输速率也不会再增加(如图B)。
被动运输的影响因素
核心归纳
被动运输的影响因素
(3)被动运输不消耗能量，所以物质运输速率和细胞能量供应无关(如图C)。
跟踪训练
1.(2023·唐山高一期末)科学家先从蚕豆保卫细胞中检测到K＋的通道，之后美国科学家麦金农解析了K＋通道蛋白的立体结构。下列叙述错误的是
A.K＋通道蛋白的空间构象决定了其功能
B.K＋借助通道蛋白可以进行逆浓度梯度运输
C.K＋通道开启或关闭过程会发生自身构象可逆性的改变
D.K＋的运输速率与膜上K＋通道蛋白的数量有关
√
跟踪训练
K＋借助通道蛋白进行跨膜运输不需要消耗能量，属于协助扩散，通道蛋白协助物质顺浓度梯度运输，B错误。
跟踪训练
2.如图为两种小分子物质(甲、乙)跨膜运输方式的运输速率与浓度差的关系，两种物质分子的运输都与能量供应无关。下列叙述错误的是
A.物质甲可以表示性激素，物质乙可以表示葡萄糖分子
B.两种物质分子的运输动力来自细胞膜内外侧物质的浓度差
C.使用蛋白变构剂处理对物质甲的运输无影响，而物质乙运输速率会降低
D.物质乙顺浓度梯度运输过程需与转运蛋白结合
√
跟踪训练
物质甲的运输方式为自由扩散，而物质乙的运输方式为协助扩散，性激素是小分子脂质，可以通过自由扩散方式进出细胞，葡萄糖进出细胞的方式可以是协助扩散，A正确；
自由扩散、协助扩散的运输动力都来自细胞膜内外侧物质的浓度差，B正确；
跟踪训练
自由扩散不需要转运蛋白的协助，而协助扩散需要转运蛋白的协助，使用蛋白变构剂处理对物质甲的运输无影响，而物质乙的运输速率会降低，C正确；
物质乙的运输方式是协助扩散，其顺浓度梯度运输过程需要转运蛋白协助，若转运蛋白为通道蛋白，则被运输物质不需要与通道蛋白结合，D错误。
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
夯基础查落实
要语必背
1.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。
2.自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，如：氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等。
3.协助扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，如：水分子、葡萄糖、氨基酸等。
4.转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，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。而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。
5.一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。
6.自由扩散的影响因素：物质运输速率主要取决于膜内外物质浓度梯度的大小，也与物质分子大小和脂溶性有关。
7.协助扩散的影响因素：除了膜内外物质浓度梯度的大小外，还与膜上转运蛋白的数量有关。当转运蛋白达到饱和时，物质浓度增加，物质运输速率也不会再增加。
长句表达
1.被动运输包括 ，二者都是 梯度进行的跨膜运输。
2.水分子可借助水通道蛋白以 的方式进出细胞，该跨膜运输方式的特点是 。
3.葡萄糖进入红细胞的转运速率存在饱和值，该值的大小取决于_________
____________________。
自由扩散和协助扩散
顺浓度
协助扩散
顺浓度梯度运输、需要转运蛋白的协助、不消耗能量
细胞膜上
相应载体蛋白的数量

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