第4章 第1节 第2课时 被动运输（共29张PPT）高中生物学人教版（2023）必修一

第第页第4章第1节第2课时被动运输（共29张PPT）高中生物学人教版（2023）必修一(共29张PPT)

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第1节第2课时

被动运输

第4章细胞的物质输入和输出

1

阐明被动运输的原理和特点(重点)。

2

转运蛋白的种类和作用(难点)。

成人每昼夜生成的原尿量可达180L，但每日排出的终尿量仅1～2L，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？

目标一

自由扩散和协助扩散

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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。

气体和甘油对人工膜和生物膜的透性相同，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？

活动1

探究气体和甘油等分子进出细胞的方式

高浓度

低浓度

1.1自由扩散

像O2、CO2以及甘油、乙醇、苯等，通过简单的扩散作用进出

细胞的方式，称为自由扩散，也叫简单扩散。

自由扩散

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。

活动1

探究气体和甘油等分子进出细胞的方式

资料2：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扩散穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。

1.由资料2和“生物膜和人工膜对同种物质的透性差异”的实验结果，你能得出什么推论？

水分子通过细胞膜时的速率高过自由扩散的速率，由此推断细胞膜上可能存在特殊的水的跨膜运输方式。

活动2

探究水分子进出细胞的方式

资料3：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，结果如下图所示。

活动2

探究水分子进出细胞的方式

AQP1能够加快水分子进入细胞的速率。

1988年，米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

资料4：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。

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

活动3

探究葡萄糖进出细胞的方式

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？

需要借助转运蛋白、

顺浓度梯度运输、

不消耗能量

活动3

探究葡萄糖进出细胞的方式

水分子

水通道蛋白

1.2协助扩散

细胞膜

物质浓度

高

低

借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫做协助扩散，也叫易化扩散。

协助扩散

活动4

比较通道蛋白和载体蛋白的异同

载体蛋白通道蛋白

图示

区别

相同点载体蛋白需要与被运输的物质结合，每次转运时都会发生自身构象的改变

分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。

化学本质均为蛋白质、均分布在细胞膜上、都对被运输的物质具有高度的特异性或选择性

活动4

比较通道蛋白和载体蛋白的异同

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

【拓展资料】

1.物质均以扩散的方式进出细胞

2.都是顺浓度梯度的跨膜运输

3.均不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量

活动5

归纳：自由扩散和协助扩散有哪些共性

1.3被动运输

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

判断：哪条曲线是自由扩散/协助扩散？请说出判断依据。

依据：自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行跨膜运输，不需要消耗细胞内化学反应产生的能量，因此膜内外物质浓度差的大小会直接影响运输速率，自由扩散的物质可以自由通过细胞膜，不需要膜上的转运蛋白协助，所以膜两侧的浓度差越大，其运输速率越大。

活动6

分析被动运输的影响因素

自由扩散

协助扩散

资料5：胰岛素降血糖的原因之一是作为信号，调节组织细胞膜上葡萄糖载体蛋白的数量增多，促进血液中的葡萄糖进入组织细胞，从而降低血糖浓度。

葡萄糖载体蛋白在细胞膜上的数量是有限的，并且葡萄糖需要与载体蛋白结合后才能被转运，所以载体蛋白的数量限制了细胞吸收葡萄糖的速率。

为什么随着膜两侧浓度差的升高，物质的运输速率没有一直提高？请据资料回答：

活动6

分析被动运输的影响因素

通过载体蛋白的协助扩散具饱和性

运输速率

膜两侧的浓度差

②

影响被动运输的因素：

温度、膜内外物质浓度梯度的大小，某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量有关。

1.4被动运输的影响因素

课堂小结

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

1.下列关于被动运输的叙述，不正确的是

A.有机分子也可能以自由扩散的方式进出细胞

B.氮气分子以自由扩散的方式进出细胞

C.氨基酸、葡萄糖可通过被动运输进出细胞，不需要蛋白质参与

D.被动运输过程一定不需要消耗能量

√

解析有机分子也可能以自由扩散的方式进出细胞，如甘油等脂溶性物质，A正确；

氮气等气体分子以自由扩散的方式进出细胞，B正确；

氨基酸、葡萄糖可通过被动运输(如协助扩散)进出细胞，一定需要转运蛋白参与，C错误；

被动运输过程是顺浓度梯度运输，一定不需要消耗能量，D正确。

2.如图为人体成熟红细胞运输葡萄糖分子的示意图。下列相关叙述错误的是

A.人体成熟红细胞吸收葡萄糖分子时不消耗能量

B.载体蛋白在运输葡萄糖的过程中空间构象会发生改变

C.该载体蛋白不能运输氨基酸说明其具有特异性

D.载体蛋白的数量与转运葡萄糖的速率无关

√

解析红细胞顺浓度梯度吸收葡萄糖，需要载体蛋白的协助，跨膜运输方式为协助扩散，不需要消耗能量，A正确；

该载体蛋白不能运输氨基酸，体现了载体蛋白的特异性，C正确；

载体蛋白的数量会限制葡萄糖的运输速率，D错误。

3.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

√

解析协助扩散是将物质顺浓度梯度的运输，运输过程中，膜两侧的浓度差缩小，所以协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度