4.1.2被动运输课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1

1 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180 L，但每日排出的终尿量仅1～2 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，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 > < 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 在科学研究的过程中，科学家往往建立一些模型来简化复杂的真实情境，肾小管上皮细胞重吸收各种分子或者离子，关键要通过细胞的细胞膜，因此科学家首先构建了一个脂双层结构来模拟细胞膜，图示为人工合成的脂双层对物质的通透性。O2，CO2，N2，苯，尿素，甘油都可以通过脂双层。而葡萄糖、蔗糖以及钾离子、钠离子、钙离子等各种离子都无法通过人工的脂双层。 5 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 像O2，CO2以及甘油、乙醇、苯等，不需要转运蛋白，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。 6 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 这与分子本身的大小和性质有关，而对分子的大小和性质进行选择的，就是构成脂双层的磷脂分子。磷脂分子一端是极性的头部，另一端是长长的非极性的脂肪酸链构成的尾部，相对排列成脂双层后，小分子比大分子更容易穿膜，非极性分子比极性分子更容易穿膜。O2，CO2，N2，苯是非极性的小分子物质，对脂双层的通透性是最大的；而尿素，甘油虽然是极性分子，但是分子量小且不带电荷，也能够通过脂双层，但是通透性低于氧气等分子。葡萄糖、蔗糖分子量比较大，而且具有极性，这两个因素共同导致其无法通过脂双层；构成脂双层的磷脂分子具有长长的疏水的尾部，所以带电荷的离子难以通透。 7 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。 9 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 10 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 11 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 12 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 13 活动4 比较通道蛋白和载体蛋白的异同 14 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