第4章 第1节 第2课时 自由扩散和协助扩散-【正禾一本通】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义配套课件（人教版，单选）

该高中生物学课件聚焦“自由扩散和协助扩散”核心知识点，通过“自主构建·认知导学”导入，结合“网络构建”梳理被动运输分类及结构基础（磷脂双分子层、载体蛋白等），搭建学习支架衔接前后知识。 其亮点是“深度探析·思维进阶”模块，通过合作探究的浓度差与水势差图表分析、模型构建的折线图与曲线图对比培养科学思维，结合转运蛋白流程（通道蛋白不结合物质构象不变，载体蛋白结合物质构象改变）深化生命观念。提供可编辑PPT和课后分层练，助力教师教学，帮助学生提升探究实践能力。

细胞的物质输入和输出 生物学·必修一 第 4 章 01 02 04 自主构建·认知导学 目录 深度探析·思维进阶 课后分层练（十三） 《正禾一本通》PPT均可实现任意编辑，方法如下： 在PPT编辑模式中，双击需编辑内容，呈现word文档，编辑后关闭word文档即可。 第1节　被动运输 第2课时　自由扩散和协助扩散 PART 01 自主构建·认知导学 返回 自查自纠 网络构建 PART 02 深度探析·思维进阶 返回 [探究点一] 自由扩散和协助扩散 合作探究 模型构建 迁移运用 课后分层练(十三) 自由扩散和协助扩散 返回 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 eq \a\vs4\al([学习目标]) 1．生命观念：对多个实例进行分析、推理、归纳和概括，阐释被动运输的原理和特点，认同生物体的结构和功能相适应的观点。 2．科学思维：通过模型构建，比较自由扩散和协助扩散的异同点，形成对物质跨膜运输方式的基本认识。 3．社会责任：运用被动运输的概念解决生产实践中的问题，关注生产及生活等社会问题，形成一定的社会责任。　 顺 不需要 不消耗 浓度差 O2、CO2、甘油、乙醇、苯 1．被动运输的概念：物质以 进出细胞，不需要消耗 的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 2．自由扩散 (1)概念：物质通过简单的 进出细胞的方式。 (2)特点： 浓度梯度跨膜运输； 转运蛋白； 能量(ATP)。 (3)条件(动力)： 。 (4)实例： 等物质进出细胞。 扩散方式 细胞内化学反应所释放 扩散作用 不消耗 转运 红细胞 3．协助扩散 (1)概念：借助膜上的 进出细胞的物质扩散方式。 (2)特点： 浓度梯度跨膜运输； 转运蛋白； 能量(ATP)。 (3)条件：需借助膜上的 蛋白。 (4)实例：葡萄糖进入 。 转运蛋白 顺 需要 构象 结合 4．转运蛋白：分为 和 两种类型。 名称 载体蛋白 通道蛋白 图示 转运对象 与自身 部位相适应的分子或离子 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 特点 每次转运时都会发生自身 的改变 转运分子不需要与通道蛋白 载体蛋白 通道蛋白 结合 5.影响被动运输的因素 (1)膜内外 梯度的大小。 (2)某些物质的运输速率还与 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 细胞就像一个热闹的小世界，水分子是爱串门的“小访客”，它们主要通过自由扩散和协助扩散两种方式进入细胞。自由扩散时，水分子像没头的苍蝇，顺着浓度差，一头扎进细胞膜。协助扩散则有“小向导”水通道蛋白帮忙，运输效率更高，让细胞的水盐平衡时刻在线。 (1)和水一样相对分子质量小的物质都可以通过自由扩散进出细胞。( ) 提示：相对分子质量小的物质的运输方式可能是自由扩散，也可能是协助扩散等其他方式。 (6)协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比。( ) 提示：协助扩散的速率还与膜上转运蛋白的数量有关。 (2)同种物质在不同情况下的运输方式可能不同。( ) (3)温度变化会影响分子通过细胞膜的速率。( ) (4)载体蛋白和通道蛋白在转运分子或离子时，其作用机制是一样的。( ) 提示：作用机制不同，两者在运输物质时空间结构的变化不同。 (5)自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量。( ) 提示：协助扩散需要借助膜上的转运蛋白。 [材料情境]资料1：物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，下图为被动运输的两种方式。 资料2：下表为乙醇和葡萄糖分子进入细胞的运输速率与浓度差之间的关系。 浓度差/(mmol/L) 0 1.5 3 4.5 6 7.5 9 运输速率/(分子/秒) 乙醇 0 3 6 9 12 15 18 葡萄糖 0 8 15 24 30 31 31 ③ 3．资料1中方式b、c有何异同？ 提示：相同点：b、c都需要转运蛋白协助，都是顺浓度梯度的跨膜运输；不同点：b是由载体蛋白协助，c是由通道蛋白协助。 1．资料1的方式a中，物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式称为 。方式b、c中，借助转运蛋白进出细胞的物质扩散方式称为 。 2．下列物质中，以自由扩散方式运输的是 ；以协助扩散方式运输的是 。 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胆固醇进入肝细胞　⑤甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收 自由扩散 协助扩散 ①②④⑤ 4．依据资料2，请在坐标中绘出乙醇分子进入细胞的运输速率与浓度差之间的关系曲线。根据图表可知，影响物质自由扩散的因素是 。 提示：如图所示。 溶液的浓度差 5．依据资料2，请在坐标中绘出葡萄糖分子进入细胞的运输速率与浓度差之间的关系曲线。浓度差在7.5 mmol/L以后运输速率不再增加的原因是 。 提示：如图所示。 受到转运蛋白数量的限制 6．结合问题5分析，物质协助扩散的影响因素有哪些？ 提示：物质的浓度差和转运蛋白的数量。 1．影响自由扩散和协助扩散的因素 方式 影响因素 影响趋势 曲线 自由扩散 膜两侧物质的 浓度差 与浓度差呈正相关 协助扩散 膜两侧物质的浓度差；膜上转运蛋白的种类和数量 当转运蛋白达到饱和时，即使增加物质的浓度差，物质的运输速率也不再增加 2.膜上的两种转运蛋白分析 eq \a\vs4\al(特别提醒) 载体蛋白的特性 (1)专一性：一种载体蛋白在对细胞内外物质进行运输时，只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过。 (2)饱和性：细胞膜上的载体蛋白数量有限，在运输过程中当所有载体蛋白都已承担相应的运输任务时，运输的速率不再因其他条件改变而加快。　　 1．如图甲、乙分别表示载体蛋白介导和通道蛋白介导的两种协助扩散方式，其中通道蛋白介导的扩散速度比载体蛋白介导的快得多。下列有关叙述正确的是(　　) A．载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性 B．甲、乙两种方式均需要消耗能量 C．甲、乙两种方式在转运离子的过程中空间构象都不发生改变 D．甲、乙两种方式运输速率都与膜两侧物质的浓度梯度无关 解析：选A。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，通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，故载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性，A正确；甲、乙两种方式均为顺浓度梯度运输，需要转运蛋白，均不需要消耗能量，B错误；甲运输过程需要的是载体蛋白，需要与被运输的物质结合，会发生空间构象的改变，C错误；甲、乙两种方式运输的动力是浓度差，运输速率与膜两侧物质的浓度梯度在一定范围内成正比，D错误。 eq \a\vs4\al(方法规律) 区分自由扩散和协助扩散 2．自由扩散、协助扩散是两种物质跨膜运输方式，下图中①②是这两种运输方式的示意图，③④表示这两种运输方式的曲线。下列相关叙述中错误的是(　　) A．这两种物质运输方式都不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量 B．图②中的载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的物质通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变 C．图①③可用于表示自由扩散，不需要转运蛋白，其运输速率只受膜内外物质浓度梯度的大小影响 D．葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式可以用图②④表示 解析：选C。图①②分别是自由扩散、协助扩散的示意图，自由扩散、协助扩散都是顺浓度梯度运输物质，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，A正确；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，而且每次转运时都会发生自身构象的改变，B正确；图①③可用于表示自由扩散，不需要转运蛋白，其运输速率不只受膜内外物质浓度梯度的大小影响，还会受温度的影响，C错误；葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式是协助扩散，可以用图②④表示，D正确。 【基础巩固练】 考点一　被动运输的种类 1．2019年诺贝尔生理学或医学奖授予了发现细胞如何感知和适应氧气供应的科学家。氧气进入细胞的方式是(　　) A．主动运输 B．自由扩散 C．协助扩散 D．渗透作用 解析：选B。氧气分子较小，可以穿过磷脂双分子层的间隙，通过自由扩散的方式进入细胞，B正确。 2．下列关于被动运输的叙述，错误的是(　　) A．包括自由扩散和协助扩散 B．只能顺浓度梯度进行运输 C．都不需要转运蛋白 D．都不需要消耗能量 解析：选C。被动运输包括自由扩散和协助扩散，自由扩散不需要转运蛋白，不需要消耗能量；协助扩散需要转运蛋白，不需要消耗能量，C错误。 3．尿素通道蛋白是一类特异性通透尿素的跨膜蛋白，能介导尿素快速通过细胞膜。下列有关叙述错误的是(　　) A．该通道蛋白转运尿素体现蛋白质的运输功能 B．尿素通过尿素通道蛋白时不与通道蛋白结合 C．尿素的这种跨膜运输方式不需要消耗能量 D．该通道蛋白也能转运水分子、无机盐离子等 解析：选D。结合题干“能介导尿素快速通过细胞膜”可知，该通道蛋白转运尿素体现蛋白质的运输功能，A正确；尿素通过通道蛋白时不需要与通道蛋白结合，B正确；通道蛋白介导的运输属于协助扩散，不需要消耗能量，C正确；尿素通道蛋白是一类特异性通透尿素的跨膜蛋白，故该通道蛋白不能转运水分子、无机盐离子等，D错误。 4．(2025·运城高一检测)塔里木兔是中国新疆特有物种，体型较小，生活在气候十分干旱的塔里木盆地。肾脏水通道蛋白7(AQP7)允许水分子以及尿素等小分子溶质通过，AQP7在家兔和塔里木兔肾脏中的分布情况分别如下图1、2所示。下列叙述错误的是(　　) A．水分子可以借助水通道蛋白或直接通过细胞膜进入细胞 B．图中刷状的细胞膜可增加AQP7等转运蛋白的分布面积 C．尿素与AQP7的形状相适配，通过AQP7时会与其结合 D．塔里木兔适应干旱环境与其肾小管细胞膜上AQP7数量更多有关 解析：选C。水分子大部分借助水通道蛋白进入细胞，少部分可通过磷脂分子的间隙进出细胞，A正确；图中刷状的细胞膜面积增大，可增加AQP7等转运蛋白的分布面积，B正确；通道蛋白运输物质时不需要与物质结合，C错误；据图可知，塔里木兔肾小管细胞膜上AQP7数量更多，所以适应干旱环境，D正确。 考点二　被动运输的影响因素 5．如图为水分子通过哺乳动物细胞膜的两种方式，下列相关叙述正确的是(　　) A．方式1的运输速率比方式2更慢 B．两种运输方式都与体外环境温度有关 C．水分子总运输量仅由通道蛋白数量决定 D．水分子通过方式1的运输量只与细胞膜上磷脂分子的紧密程度相关 解析：选A。水分子通过方式1运输时，在磷脂双分子层中间要经过疏水端，因此与方式2相比，方式1的运输速率更慢，A正确；温度升高会使水分子运输速率加快，温度低则运输慢，但哺乳动物自身有调节体温的能力，体温处于相对稳定的状态，因此体外环境温度变化基本不会影响水分子的两种运输方式，B错误；水分子运输量除了与细胞膜上磷脂分子的紧密程度、通道蛋白数量相关，还与H2O在膜两侧的含量差有关，C错误；水分子通过方式1的运输量除了与细胞膜上磷脂分子的紧密程度相关外，还与H2O在膜两侧的相对含量有关，D错误。 6．细胞膜上存在水通道蛋白，为了探究它在水分子进出细胞中的作用，研究人员分别取细胞膜上含水通道蛋白(A组)和除去水通道蛋白(B组)的同种细胞，置于低渗溶液中，定时测量细胞体积，结果如图。下列关于水分子进出细胞的叙述，错误的是(　　) A．水分子进出A组细胞的主要方式为协助扩散 B．A组细胞体积达到最大后水分子不再进入细胞 C．水分子可以通过自由扩散的方式进出细胞 D．水分子进入细胞时不需要和水通道蛋白结合 解析：选B。由图可知，A组细胞体积的增加程度大于B组细胞，说明水分子进出A组细胞的主要方式为协助扩散，A正确；A组细胞体积达到最大后水分子进出细胞达到平衡，B错误；B组没有水通道蛋白，但是细胞体积仍然增大，说明水分子可以通过自由扩散的方式进出细胞，C正确；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，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，D正确。 7．GLUT2是肝细胞的葡萄糖转运蛋白，其作用过程如下图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A．GLUT2顺浓度梯度转运葡萄糖 B．GLUT2的空间结构可发生改变 C．GLUT2的数量与转运葡萄糖的速率无关 D．GLUT2的转运功能具有专一性 解析：选C。由题图可知，GLUT2属于转运蛋白中的载体蛋白，转运葡萄糖的过程不消耗能量，顺浓度梯度进行，为协助扩散，A正确；GLUT2的状态A与状态B说明GLUT2的空间结构可发生改变，B正确；协助扩散的转运速率与转运蛋白的数量有关，C错误；转运蛋白的转运功能具有专一性，D正确。 【综合提升练】 8．如图是在停止能量供应的条件下得出的曲线，图中a、b表示物质跨膜运输的两种方式，下列叙述正确的是(　　) A．脂溶性小分子物质不能通过方式a运输 B．与方式a有关的转运蛋白覆盖于细胞膜表面 C．方式b的最大运输速率与转运蛋白数量有关 D．方式a和b的运输速率均与膜内外物质的浓度差成正比 解析：选C。由于题干中提到停止能量供应这一条件，分析坐标曲线可以得出，a表示自由扩散，b表示协助扩散。脂溶性小分子物质通过自由扩散(即方式a)运输，A错误；方式a(自由扩散)与转运蛋白无关，只与膜内外物质的浓度差有关，B错误；方式b(协助扩散)的最大运输速率与转运蛋白的数量有关，C正确；自由扩散(即方式a)的运输速率与膜内外物质的浓度差成正比，但协助扩散(即方式b)中，当转运蛋白达到饱和时，膜内外物质浓度差再增加，物质的运输速率也不再增加，D错误。 9．(2022·湖北高考)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是(　　) A．经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀 B．经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小 C．未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀 D．未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小 解析：选B。列表对比分析： 处理方式 经AgNO3处理 未经AgNO3处理 本质 水通道蛋白失活，水仅通过自由扩散的方式进入细胞 水通过水通道蛋白快速进出细胞，也可以通过自由扩散进出细胞 在低渗蔗糖溶液中 细胞吸水膨胀 细胞较快地吸水膨胀 在高渗蔗糖溶液中 细胞失水皱缩 细胞较快地失水皱缩 判断 A正确，B错误 C、D正确 10.如图为两种不同扩散方式对应的速率与物质浓度的关系，下列相关叙述错误的是(　　) A．蛋白质变性剂能够抑制协助扩散，但不会抑制自由扩散 B．一定浓度范围内，协助扩散的运输速率高于自由扩散 C．能介导物质X运输的蛋白也一定能介导物质X的类似物的运输 D．同一物质可分别通过图示的两种方式进入细胞且均不需消耗能量 解析：选C。自由扩散不需要蛋白质(转运蛋白)介导，而协助扩散需要，故蛋白质变性剂不影响自由扩散，但会抑制协助扩散，A正确；据图可知，一定浓度范围内，协助扩散的运输速率比自由扩散快，B正确；转运蛋白具有专一性，能介导物质X运输的蛋白不能介导物质X的类似物的运输，C错误；水分子进入细胞的方式有自由扩散和协助扩散，均不需消耗能量，D正确。 11．AQP3是存在于表皮角质细胞的一种水、甘油通道蛋白，AQP3功能缺陷是人体皮肤干燥的一个重要原因。下列有关叙述正确的是(　　) A．AQP3功能缺陷会导致细胞中自由水/结合水的值升高 B．细胞膜运输水和甘油的速率只和膜上AQP3的数量有关 C．AQP3协助甘油跨膜运输时也会与甘油分子结合和分离 D．AQP3发挥功能时会降低细胞膜两侧甘油分子的浓度差 解析：选D。根据题干“AQP3是存在于表皮角质细胞的一种水、甘油通道蛋白，AQP3功能缺陷是人体皮肤干燥的一个重要原因”可知，AQP3功能缺陷会导致自由水/结合水的值下降，A错误；细胞膜运输水和甘油的速率不仅和膜上AQP3的数量有关，还与细胞膜两侧物质的浓度差有关，B错误；通道蛋白协助物质运输的过程不会与被运输的物质发生结合和分离，C错误；AQP3运输甘油是顺浓度梯度的协助扩散，因此运输方向为高浓度向低浓度运输，会降低细胞膜两侧甘油分子的浓度差，D正确。 12．(2025·北京高一检测)白头翁是临床常用中药，具有抗菌、抗炎等药理作用。白头翁皂苷(B4)是从其根茎中分离出来的活性物质。探究B4的跨膜转运机制有助于理解B4的作用机理。 (1)细胞膜是控制物质进出细胞的门户，这体现了细胞膜具有______________性。研究者以人胚肾细胞为研究对象，用不同浓度B4处理细胞1小时，测定胞内B4含量(以每mg胞内蛋白中B4的量为标定)的变化，结果如图1。结果表明，B4进入细胞的转运方式以被动运输为主，理由是______________________。 (2)用浓度为30 μg·mL-1的B4处理细胞不同时间，记录胞内B4含量，结果如图2。而无细胞的含B4的培养液中B4含量不随时间增加而明显变化。对图2中B4含量在1小时达到峰值后下降的原因，提出三种假设，其中不合理的是__________。 假设1：B4被细胞排出 假设2：B4不稳定，易发生自身降解 假设3：B4被细胞代谢为其他物质 (3)细胞膜上存在药物转运蛋白OC、OA和P，其中OC、OA为摄入型转运蛋白，P为外排型转运蛋白。为探究胞内B4含量下降的原因，研究者继续进行实验。 ①分别用OC抑制剂、OA抑制剂和P抑制剂处理人胚肾细胞，检测B4处理后的人胚肾细胞内B4含量的变化，发现仅使用OC抑制剂处理组与对照组有显著差异，且胞内B4含量显著低于对照组。综上可以确定B4进入细胞的方式是____________。请在下图中画出上述研究所得的结论。 ②为了进一步确定胞内B4含量下降并非由细胞对其外排所引起，还应补充的实验是________________________________________________________________________(思路)。 解析：(1)细胞膜是控制物质进出细胞的门户，这体现了细胞膜具有选择透过性。由图1可知，胞内B4含量与B4浓度呈正相关(或胞内B4含量随B4浓度增加而上升)，所以B4进入细胞的转运方式以被动运输为主。(2)用浓度为30 μg·mL-1的B4处理细胞不同时间，记录胞内B4含量，图2中B4含量在1小时达到峰值后下降。假设1中B4被细胞排出，因为细胞具有 一定的物质转运功能，有可能将进入细胞的B4排出，从而导致胞内B4含量下降，该假设合理；假设2中B4不稳定，易发生自身降解，这会导致有细胞和无细胞存在时，B4含量均会降低，而由题干信息可知，无细胞的含B4的培养液中B4含量不随时间增加而明显变化，该假设不合理；假设3中B4被细胞代谢为其他物质，细胞内存在各种代谢途径，可能将B4代谢为其他物质，导致胞内B4含量下降，该假设合理，所以不合理的是假设2。(3)①分别用OC抑制剂、OA抑制剂和P抑制剂处理人胚肾细胞，检测B4处理后的人胚肾细胞内B4含量的变化，发现仅使用OC抑制剂处理组与对照 组有显著差异，且胞内B4含量显著低于对照组，说明B4进入细胞主要依赖OC转运蛋白，即B4进入细胞的方式是协助扩散(依赖OC转运蛋白的协助扩散)，对应的图见答案。②为了进一步确定胞内B4含量下降并非由于细胞对其外排所引起，应补充的实验思路是：将含有B4的细胞放在不含B4的培养液中，一段时间后检测培养液中是否出现B4，如果培养液中没有出现B4，则说明胞内B4含量下降不是由细胞外排引起的。 答案：(1)选择透过　胞内B4含量与B4浓度呈正相关(或胞内B4含量随B4浓度增加而上升)　(2)假设2　(3)①协助扩散　　②将含有B4的细胞放在不含B4的培养液中，一段时间后检测培养液中是否出现B4 $