4.1 被动运输（第2课时）-【易备课】2024-2025学年高一生物同步备课实用课件（人教版2019必修1）

第1节 被动运输（2） 贺老师 第2章 细胞的物质输入与输出 1 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 2 任务一：探究气体和甘油等分子进出细胞的方式 资料1：人工合成的脂双层对物质的通透性 1、为什么O2、CO2 能够通过人工脂双层？ 2、为什么甘油、苯、乙醇等脂溶性小分子能够通过人工脂双层？ O2、CO2分子很小，能从磷脂分子的间隙穿过 磷脂双分子层是脂溶性物质，甘油、苯、乙醇等物质可以通过相似相溶原理进出脂双层 3 1 自由扩散（简单扩散） (1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。 ① 梯度运输 ②不需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 (2)特点 (3)实例： 气体、水；尿素、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子 (4)影响因素： 浓度差 浓度差 扩散速度 比喻：球往低处滚 顺浓度（高→低） 此时绿色的物质能否通过自由扩散运输到细胞外？ 4 资料1：人工合成的脂双层对物质的通透性 2、葡萄糖不能通过脂双层，但是小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？ 3、Na + 、 K +、Ca 2+ 等能跨膜运输，但图示显示了这些离子不能通过脂双层，这是怎么一回事？ 人工合成脂双层 细胞膜示意图 葡萄糖、Na + 、 K +、Ca 2+ 等通过细胞膜上的转运蛋白运输 推测： 蛋白质骑着载体的作用 5 (1)概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散，叫做协助扩散(易化扩散)。 (2)特点 ① 浓度梯度运输 ② 需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 (3)实例： 红细胞吸收葡萄糖、水通道蛋白、Na+通道等 浓度差、转运蛋白种类和数量 浓度差 扩散速度 (4)影响因素： 2 协助扩散（易化扩散） 受转运蛋白数量限制 比喻：板车载货下坡 顺 6 3 转运蛋白 (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 载体蛋白 通道蛋白 通道蛋白 7 载体蛋白 通道蛋白 转运特点 转运蛋白自身构象 是否与转运的分子结合 是否有特异性 实例 图示 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 改变 不改变 不结合 结合 具有 具有 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 水通过水通道蛋白进出细胞 (3)比较载体蛋白和通道蛋白的异同： 8 1.自由扩散和协助扩散的动力是什么？ 浓度差 ①顺浓度梯度；②不消耗能量 后者需要转运蛋白 因为都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量 所以被统称为被动运输。 同： 异： 2.自由扩散与协助扩散有什么异同？ 被动运输 自由扩散（简单扩散） 协助扩散（易化扩散） 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式 9 任务二：探究水分子进出细胞的方式 1.由“生物膜和人工膜对同种物质的通透性差异”的实验结果，推测水分子是如何通过细胞膜的？ 水分子通过人工膜的速率：10-3cm/s 水分子通过生物膜的速率：10-2cm/s 推测： 水分子不仅可以通过自由扩散运输，还可以借助转运蛋白通过协助扩散运输。 实验结果： 自由扩散 10 资料2：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，结果如图所示。 2.由上述实验结果，你能得出什么推论？ 疏水性跨膜蛋白AQP1能够加快水分子进入细胞的速率。 单一变量： 有无AQP1蛋白 脂质体 11 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 Peter Agre 水的跨膜运输方式： 1、自由扩散 2、协助扩散（水通道蛋白） 12 1.判断成熟植物细胞的死活 2.测定细胞液浓度范围 待测成熟植物细胞 一定浓度 蔗糖溶液 镜检 发生质 壁分离 无质壁 分离 活细胞 死细胞 待测成熟植物细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 镜检 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间 质壁分离与复原实验的拓展应用 13 3.比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞 同一浓度蔗糖溶液 镜检 发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大 4.鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液） 成熟植 物细胞 不同种 类溶液 镜检 只发生 质壁分离 质壁分离 后自动复原 溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液） 溶质能透过半透膜（如KNO3溶液） 质壁分离与复原实验的拓展应用 14 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 √ × × D 15 一、概念检测 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壁分离复原 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 16 【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。 二、拓展应用 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。 17 二、拓展应用 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。 【答案】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。 18 项 目 自由扩散 协助扩散 运输方向 转运蛋白 能量 举例 不需要 需要 不消耗 ①气体：O2、CO2等 ②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物 ③少部分水 ①离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞 ②大部分水 顺浓度梯度（高浓度→低浓度） 被动运输 自由扩散（简单扩散） 协助扩散（易化扩散） 顺浓度梯度、不消耗能量 19 方式 自由扩散(简单扩散) 协助扩散(易化扩散) 运输方向 顺浓度梯度 转运蛋白 不需要 需要 能量 不消耗 不消耗 曲线模型 举例 ①气体：O2、CO2等 ②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物 ③少部分水 ①离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞 ②大部分水 自由扩散与协助扩散的比较 20 包括自由扩散和协助扩散 被动运输 21 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$