必修1 4.1被动运输（第2课时）课件-2025-2026学年高一生物上学期人教版

第1节 被动运输 第二课时 当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞维持正常形态 等于 动物细胞 植物细胞 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 细胞膜 细胞质与外界溶液 小于 大于 大于 等于 原生质层 细胞液与外界溶液 条件 原理 现象 小于 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？ 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。 1 2 3 自由扩散 协助扩散 课堂小结 课标定位 1.水进出细胞的原理 分析渗透现象、哺乳动物红细胞的吸水与失水现象。 2.探究植物细胞的吸水和失水 观察植物细胞的吸水和失水,增强感性认识,领悟科学探究的方法。 3.自由扩散和协助扩散 举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量,能区分自由扩散和协助扩散。 素养阐释 1.基于渗透现象、水进出哺乳动物红细胞的事实,归纳水进出动物细胞的原理;建构并运用渗透系统模型,结合成熟植物细胞的结构特点,解释植物细胞质壁分离和复原现象,归纳水进出植物细胞的原理,认同生物体结构和功能相适应的观点。 2.基于探究植物细胞的吸水和失水这一实验,体验科学探究的一般过程,提高动手操作的能力和设计实验的能力,并能运用到其他类似的科学探究活动中。 3.基于细胞吸水和失水的原理,理解被动运输的概念;基于细胞膜的结构特点,理解自由扩散、协助扩散;运用转运蛋白结构与功能相适应的观念,归纳被动运输的类型和特点。 1 自由扩散 气管、支气管不断分支， 最终形成肺泡 CO2 ，O2在肺泡中与血液的交换示意图 资料1： 血管 （毛细管） 肺泡 空气 进进出出 【任务1】 1.请据图分析O2从肺泡进入红细胞内至少穿过几层生物膜（细胞膜）?O2不能从毛细血管进入肺泡的原因是什么？ 5层，O2的运输方式自由扩散，需要从高浓度到低浓度运输，毛细血管中的O2浓度低于肺泡细胞O2浓度，故不能从毛细血管进入肺泡细胞。 分析气体、甘油等进出细胞的方式 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(含转运蛋白)中的透性做了比较，如图。 气体和甘油对人工膜和生物膜透性相同，它们通过自由扩散进出细胞 O2、CO2、N2、苯 H2O、尿素、甘油 葡萄糖、蔗糖 带电离子 资料2： 不带电非极性小分子 不带电荷的极性小分子 大的不带电荷的极性分子 H+、Na+、k+、Ca2+、Mg2+ 2.请据图分析O2、CO2和甘油是如何进出细胞的? 【任务1】 分析气体、甘油、苯等进出细胞的方式 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(含转运蛋白)中的透性做了比较，如图。 甘油、苯是脂溶性物质,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。 O2、CO2、N2、苯 H2O、尿素、甘油 葡萄糖、蔗糖 带电离子 资料2： 不带电非极性小分子 不带电荷的极性小分子 大的不带电荷的极性分子 H+、Na+、k+、Ca2+、Mg2+ 3.请据图分析甘油、苯为何能以该种方式进出细胞? 【任务1】 分析气体、甘油、苯等进出细胞的方式 【任务2】 4.结合教材P66，归纳总结自由扩散的概念、特点及实例 （1）概念： （3）实例： （2）特征： 通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫做自由扩散， 也叫简单扩散 O2、CO2、水分子、脂质、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。 顺浓度梯度运输 不需要载体 不消耗能量 分析自由扩散 2 协助扩散 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(含转运蛋白)中的透性做了比较，如图。 资料2： 【任务3】 5.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？ 水分子通过细胞膜时的速率高于自由扩散的速率，由此推断细胞膜上可能存在其他的水的跨膜运输方式。 探究水进出细胞的方式 【任务3】 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，结果如图所示。 疏水性跨膜蛋白AQP1能够加快水分子进入细胞的速率。 分析水进出细胞的方式 6.由上述实验结果，你能得出什么推论？ 【任务3】 资料4：1988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 水 细胞膜 水分子进出 细胞的方式 分析水进出细胞的方式 自由扩散 借助水通道蛋白 【任务4】 分析葡萄糖进出细胞的方式 资料5：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。（注：ATP水解为ADP和Pi时放能） 【任务4】 分析葡萄糖进出细胞的方式 7.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、需要载体蛋白的协助。 【任务4】 探究葡萄糖进出细胞的方式 8.如右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？ 顺浓度梯度运输、不消耗能量、需要载体蛋白的协助。 （注：ATP水解为ADP和Pi时放能） （1）概念： （2）实例： 葡萄糖、氨基酸等进入红细胞 血浆中Na+进入神经细胞 绝大多数水 （3）特征： ①顺浓度梯度运输 ②需要转运蛋白 ③不需要消耗能量 *研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。 水分子 通道蛋白 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。 【任务5】 分析协助扩散 9.分析协助扩散的概念、特点及实例 【任务5】 分析协助扩散 10.转运蛋白 ①定义： ②类型 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。 载体蛋白 通道蛋白 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 发生自身构象的改变 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 不发生构象的改变 【任务5】 分析协助扩散 通道蛋白 载体蛋白 转运蛋白 协助扩散 转运蛋白：载体蛋白vs通道蛋白 载体蛋白 通道蛋白 图示 转运 对象 特点 结合否 共同点 转运蛋白：载体蛋白vs通道蛋白 每次转运时都会发生 的改变 只容许与自身通道的 相适配、 相适宜的分子或离子通过。 只容许与自身结合部位相适应的 通过。 分子或离子通过通道蛋白时, 。 ①均为蛋白质;②均分布在细胞的膜结构中;③均控制特定物质的跨膜运输，具有特异性 分子或离子 直径和形状 大小和电荷 自身构象 不需要与通道蛋白结合 结合 自身构象不发生改变 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 钾离子通道模式图 比较项目 自由扩散 协助扩散 运输方向 是否需要转运蛋白 是否消耗能量 举例 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 不需要 需要 不消耗 不消耗 ①气体：O2、CO2、NH3 ； ②小分子脂质：固醇、甘油、脂肪酸等； ③脂溶性小分子：乙醇、苯等 葡萄糖进入红细胞 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。 【任务5】 分析协助扩散 11.被动运输 分析影响自由扩散和协助扩散的因素 【任务6】 影响自由扩散和协助扩散的直接因素可能有哪些？ 影响自由扩散的因素 温度 膜两侧的浓度差 影响协助扩散的因素 温度 膜两侧的浓度差 转运蛋白的数量 ￫ 浓度差（Mmol/L） 5 10 15 20 25 30 自由扩散速度 2.4 4.7 7.3 9.5 12.2 14.4 结论：物质的运输速度与物质浓度差成______关系，自由扩散过程只受_______影响。 正比 浓度差 分析影响自由扩散和协助扩散的因素 【任务6】 12.影响自由扩散速率的因素 13.影响协助扩散速率的因素 分析影响自由扩散和协助扩散的因素 【任务5】 ￫ 结论：在一定浓度范围内，物质的运输速率与物质浓度差成______关系，超过一定的浓度后，协助扩散中物质运输速率受________限制。 正比 蛋白质 浓度（Mmol/L） 1.5 3 4.5 6 7.5 9 速率（离子/秒） 8 15 24 30 31 31 能量 扩散速度 绘图：在下坐标上画出自由扩散和协助扩散的曲线图。 自由扩散和协助扩散为被动运输，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。 分析影响自由扩散和协助扩散的因素 【任务6】 如图表示细胞膜亚显微结构模式图，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式，A、B、C、D表示相应结构。据图回答下列问题： a属于自由扩散。利用该运输方式的物质由高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要转运蛋白的协助，也不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。 自由扩散和协助扩散的模型分析 (1)图中的a属于哪种运输方式？该运输方式有何特点？ 【任务7】 29 (2)图中的b、c、d属于哪种运输方式？该种运输方式有何特点？ b、c、d属于协助扩散。利用该运输方式的物质由高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要转运蛋白的协助，但不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。 自由扩散和协助扩散的模型分析 如图表示细胞膜亚显微结构模式图，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式，A、B、C、D表示相应结构。据图回答下列问题： 【任务7】 30 (3)转运蛋白A和B的作用机制有什么不同？ A是通道蛋白，运输物质时不需要与被运输的物质结合；B是载体蛋白，运输物质时需要与被运输的物质结合，并发生自身构象的改变。 自由扩散和协助扩散的模型分析 如图表示细胞膜亚显微结构模式图，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式，A、B、C、D表示相应结构。据图回答下列问题： 【任务7】 31 （3）影响肝细胞吸收葡萄糖的速率的因素有哪些？ 细胞内外葡萄糖的浓度差、细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量 （1）据图可知，载体蛋白的状态 A 和状态 B出现的原因是什么？ 蛋白质的自身构象发生改变。 协助扩散；葡萄糖是从高浓度一侧运输到低浓度一侧，且需要转运（载体）蛋白协助。 1.据图思考回答以下问题： （2）图中葡萄糖进入肝细胞的方式是什么？请写出判断的理由？ 典型例题 典型例题 2. 如图分别表示载体蛋白和通道蛋白介导的两种物质运输方式，其中通道蛋白介导的运输速率比载体蛋白介导的运输速率快1 000倍以上。下列叙述错误的是（ ） A．通道蛋白介导的运输速率较快 可能是因为消耗的能量较少 B．载体蛋白在细胞膜上具有一定 的流动性 C．两种膜蛋白对运输的物质均具有专一性 D．载体蛋白介导的运输速率会受到载体蛋白数量的限制 A 典型例题 3.下图表示借助转运蛋白进行的两种跨膜运输方式。下列叙述错误的是（ ） A．甲、乙两种跨膜运输方式都属 于被动运输，不需要消耗ATP B．载体蛋白和通道蛋白在物质转 运时作用机制不同 C．载体蛋白在运输分子或离子的 过程中其空间结构会发生改变 D．通道蛋白介导的跨膜运输速率，不会受到通道蛋白数量的限制 D 典型例题 4.(2023·福建泉州高一月考)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的数量 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 B 3 课堂小结 构建网络 被动运输 自由扩散 协助扩散 载体蛋白 通道蛋白 水通道蛋白 顺浓度梯度运输 不需要载体 不消耗能量 需要转运蛋白协助 顺浓度梯度运输 不消耗能量 练习与应用·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。（ ） × × √ 练习与应用·概念检测 2.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 练习与应用·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，两种溶液溶质的浓度均比细胞液溶质的浓度高，在显微镜下连续观察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.甲乙两细胞发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原 C.甲乙两细胞发生质壁分离，但甲细胞随后又发生质壁分离复原 D.甲乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原 B 练习与应用·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溶质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。 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。 【提示】 练习与应用·概念检测 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。 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率。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。 【提示】 Lavf58.30.100 $