4.1被动运输第3课时课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第4章 细胞的物质输入与输出 4.1 被动运输（第3课时） 目录 CONTENTS 01 02 03 04 渗透作用 水进出细胞的原理 探究植物细胞的吸水与失水 被动运输 被动运输 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 协助扩散 被动运输 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） 1.此时绿色的物质能否通过自由扩散运输到细胞外？ 4 (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 5 运输速率 浓度差 M 转运蛋白的数量有限 自由扩散 总结被动运输的影响因素： ①膜内外 梯度的大小（浓度差）。 ②某些物质的运输速率（协助扩散）还与 的数量有关。 ③ 变化会影响物质运输速率。 物质浓度 转运蛋白 温度 运输速率 浓度差 协助扩散 3 影响被动运输的因素 分析影响因素——拐点前：看横坐标 拐点后：除横坐标外的其他影响因素 实战演练 1.请判断①和②分别是哪一种被动运输方式？请说明判断理由。 运输速率 膜两侧的浓度差 ① ② P点 （转运蛋白饱和点） 膜两侧的浓度差 膜两侧的浓度差 转运蛋白的数量 协助扩散 自由扩散 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 协助扩散需要转运蛋白 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？ 实战演练 8 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 9 状态1 状态2 状态3 （2）载体蛋白的开启过程 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： 11 被动运输 实例 运输方向、 是否耗能 转运 蛋白 影响 因素 坐标图分析 自由扩散 协助扩散 浓度差 扩散速率 0 浓度差 运输速度 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→低) 不需要能量 不需要 需要载体蛋白或通道蛋白 内外浓度差 、温度等 内外浓度差、转运蛋白、 温度等 转运蛋白的数量有限 三、被动运输 任务驱动·提升 绝大部分保湿防冻产品中都有油脂类物质（如：甘油），想一想，这是为什么呢？ 甘油可通过自由扩散的方式被细胞吸收，能吸收一部分空气的水分，同时它可以使一部分自由水转化为结合水，减少水分的散失，降低结冰点；从而可以防干燥，还能一定程度上防冻。 润肤霜 与生活联系3 护护肤吧！ 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，1991年，经过序列测定，阿格雷获得了蛋白氨基酸序列结构，此时的他敏锐地意识到，这很可能就是大家一直在寻找的“水通道”。并由此赢得了2003年的诺贝尔化学奖。。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。 Peter Agre 水的跨膜运输方式： 1、少量自由扩散 2、主要协助扩散（水通道蛋白） 水通道 细胞膜 16 细胞的物质输入和输出 细胞的吸水和失水 自由扩散 渗透作用的两个条件 动物细胞 特点：①顺浓度梯度，②不需要转运蛋白，③不需要能量 植物细胞 1.半透膜。 2.浓度差。 外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞吸水 外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞失水 外界溶液浓度=细胞液浓度 细胞形态不变 外界溶液浓度＜细胞液浓度 质壁分离 外界溶液浓度>细胞液浓度 质壁分离复原 质壁分离超过一定限度不能复原!外界浓度过大，细胞死亡！ 协助扩散 特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量 例子：水分子进出细胞（水通道蛋白）、葡萄糖进入红细胞（载体蛋白）、K+外流和Na+内流（离子通道蛋白）等 转运蛋白包括：载体蛋白和通道蛋白 例子：水、尿素、气体（O2 、CO2、N2）、 脂溶性小分子（甘油、脂肪酸、乙醇、苯）、脂质分子（胆固醇、性激素等） 总结——思维导图 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 课本P67 18 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 课本P67 19 【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。 课本P67 20 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。 课本P67 21 答案 解析 答案 解析 答案 解析 答案 解析 答案 解析 谢谢大家！ Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 任务一：分析被动运输的类型，理解被动运输的特点 1．物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，结合下图分析其特点。 低 不需要 不消耗 高 低 需要 不消耗 ①②④⑤⑥ ③④ (1)对两种方式进行比较，完成下表： 方式 转运方向 是否需要 转运蛋白 是否消 耗能量 方式a __浓度→__浓度 ________ ________ 方式b、c __浓度→__浓度 ________ ________ (2)下列物质中，以方式a运输的是_____________；以方式b、c运输的是__________。 ①O2和CO2进出肺泡　②苯被鼻黏膜细胞吸收　③红细胞吸收血液中的葡萄糖　④水分进出根毛细胞　⑤胆固醇进入肝细胞　⑥甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收 （3）由图示分析，自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？ (4)方式b、c有何异同？ 高 达标训练 1．甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散方式进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则(　　) A．甲物质的运输被促进 B．乙物质的运输被促进 C．甲物质的运输被抑制 D．乙物质的运输被抑制 [解析]　甲物质的运输方式是自由扩散，特点是由高浓度→低浓度，不需要转运蛋白和能量，则人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，甲运输不受影响；乙物质的运输方式是协助扩散，特点是高浓度→低浓度，需转运蛋白，不需要能量，则人工合成的无蛋白磷脂双分子膜上没有转运蛋白，乙运输被抑制，D符合题意。 2．下列关于自由扩散和协助扩散的说法中，正确的是(　　) ①都不需要能量　②都不需要载体　③自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度　④都是被动运输　⑤离子和一些有机分子如葡萄糖，可以通过协助扩散顺浓度梯度运输 A．①②④　B．①③④　C．①④⑤　D．①② [解析]　自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度的运输，都不需要能量，①正确；自由扩散不需要载体，协助扩散需要载体，②错误；自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度的运输，③错误；自由扩散和协助扩散都是被动运输，④正确；离子和一些有机分子可以通过协助扩散顺浓度梯度运输，如钠离子进入神经细胞、葡萄糖进入红细胞等，⑤正确，C正确。 3．下列关于O2进出红细胞的叙述，错误的是(　　) A．跨膜运输方式属于自由扩散 B．运输的方向取决于红细胞内外O2浓度的大小 C．运输的速率取决于红细胞内外O2浓度差的大小 D．运输的总量取决于红细胞内能量的多少 [解析]　O2进出红细胞的方式为自由扩散，从高浓度的一侧扩散到低浓度的一侧，运输速率取决于红细胞内外O2浓度差的大小，运输的总量与红细胞内能量的多少无关，D错误。 4．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错误的是(　　) A．细胞膜和液泡膜都相当于半透膜 B．载体蛋白的每次转运都会发生自身构象的改变 C．通道蛋白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 D．水分子进入细胞，都是通过自由扩散方式进行的 [解析]　细胞膜和液泡膜都相当于半透膜，细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成原生质层，A正确；载体蛋白在转运离子或分子时，会与离子或分子结合，导致自身构象发生改变，B正确；载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性，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，C正确；细胞膜上有专门供水分子进出的通道蛋白，水分子进出细胞，主要通过协助扩散，D错误。 5．研究发现，水分子进入植物细胞的两种方式如图所示，下列相关叙述中不正确的是(　　) A．载体蛋白构象发生改变的过程中需要消耗能量 B．载体结合位点与被转运的溶质之间具有专一性 C．人体成熟红细胞以该方式吸收葡萄糖 D．被转运的溶质从高浓度到低浓度，且具有载体饱和效应 [解析]　载体蛋白构象发生改变的过程中需要消耗能量，A正确；载体结合位点与被转运的溶质之间具有专一性，B正确；人体成熟红细胞，以协助扩散方式吸收葡萄糖，需要载体蛋白，C错误；被转运的溶质从高浓度到低浓度，且具有载体饱和效应，D正确。 离子 一些小分子有机物 载体蛋白 通道蛋白 协助扩散 概念关系模型 填空并背诵 1.一些不带电荷的无机小分子和脂溶性的小分子有机物可以通过 方式进出细胞。 和 如葡萄糖、氨基酸等的跨膜运输必须借助于转运蛋白。 2．转运蛋白包括 和 两类。借助载体蛋白或通道蛋白顺浓度梯度，不需要细胞提供能量的运输方式，叫作 。 自由扩散 $$