4.1 被动运输（第2课时）-【备好公开课】2023-2024学年高一生物上学期优质课件（2019人教版必修1）

第四章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 部分图片来自刘永生“小狗啃骨头” 1 扩散： 指物质从高浓度区域向低浓度区域自然运动的现象。 （顺浓度梯度） 主要区别是人工膜无蛋白质分子 2.人工膜与细胞膜结构上的不同之处是什么？ 都有磷脂双分子层 人工合成的脂双层 细胞膜局部简图 1.人工膜与细胞膜结构上的相同之处是什么？ 1、什么样的分子能够通过脂双层？ 分子较小的及脂溶性的物质可以通过 2、什么样的分子不能通过脂双层？ 分子相对较大的物质和带电荷的离子则不能通过 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫作自由扩散或简单扩散 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散 自由扩散和协助扩散 自由扩散 运输方向： 不需要转运蛋白的协助 不需能量 顺浓度梯度（高→低） 实例： 影响因素: 细胞内外浓度差 定义：物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散 特点： 水、氧气、二氧化碳、苯、甘油、脂肪酸、尿素、固醇等 协助扩散 运输方向： 从高浓度到低浓度 需膜上转运蛋白的协助 不需能量 顺浓度梯度（高→低） 实例： 影响因素: 细胞内外浓度差和转运蛋白的数量 定义：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。 特点： 红细胞吸收葡萄糖 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： 通道蛋白 载体蛋白 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，且每次转运时都会发生自身构象的改变。 状态1 状态2 状态3 通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，被运输的物质不需要与通道蛋白结合。 K+通道关闭 K+通道开启 通道中的K+之间通过静电互斥既可以运进也可以运出细胞。K+的运输方向取决于膜两侧的电势差。 10 资料1：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。 思考：水分子从水多的一侧向水少的一侧扩散，属于哪种方式的扩散？ 现象： 水分子通过细胞膜时的速率高过人工膜速率 研究结果： 水分子除了自由扩散还可以借助水通道蛋白进出细胞，且以水通道蛋白介导为主 问题与假设： 水分子除自由扩散外，还存在其它运输方式 现在，请同学思考：水从水多的一侧向水少的一侧扩散，属于哪种方式的扩散呢？ 有的同学会说，水分子很小，应该是通过自由扩散的方式过膜；有的同学可能会想到水分子是极性分子，而磷脂分子具有亲水的头部和长长的疏水的尾部，疏水的尾部不停的摆动，极性分子很难通过，所以水分子虽然很小，也难以通过自由扩散的方式通过磷脂双分子层。这些同学分析的都有一定道理，但是水分子过膜的方式不能仅通过理论分析得出，必须通过实验证实。现在，我们一起看2个资料：资料1-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。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（如图中的曲线所示，横坐标是各种物质对人工膜的通透性，纵坐标是各种物质对生物膜的通透性；氧气在两种膜中的通透性最高，而且是一致的，说明氧气透过人工膜和生物膜的方式是一致的，均以自由扩散的方式过膜；二氧化碳和甘油也是如此；但是水分子对生物膜的通透性约为10的-2次方 cm每秒，但是对人工膜的通透性约为10 的-3方cm每秒，即水通过生物膜的速率是人工膜的10倍），由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。 11 资料2: 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 肾小管对水的重吸收 肾小管对水的重吸收 资料2:1988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。关于人类对通道蛋白的探索历程，在必修1 被动运输一节的生物科学史话 板块有详细的描述，建议同学们课下阅读。 对于某些组织来说，如肾小管的近曲小管对水的重吸收、唾液和眼泪的形成等，水分子必须借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式快速进出细胞。如图所示，（动画）肾单位是组成肾脏的结构和功能的基本单位，包括肾小球、肾小囊和肾小管。每个肾脏约有100-150万个肾单位。血液流经肾小球后，其中的水分、无机盐离子、尿素、葡萄糖等物质会进入到肾小囊中，形成原尿。肾小囊下接肾小管，（动画）肾小管是细长迂回的上皮性管道，外面包绕丰富的毛细血管。 在肾小