1、第四章第四章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出 第一节第一节被动运输（被动运输（2 2）教学目标及教学目标及核心素养核心素养1.1.阐明细胞膜的选择透过性。阐明细胞膜的选择透过性。2.2.阐明被动运输的原理和特点。阐明被动运输的原理和特点。重点难点重点难点教学重点：教学重点：1.1.被动运输的原理和特点。被动运输的原理和特点。2.2.探究植物细胞的吸水和失水。探究植物细胞的吸水和失水。教教学难点：学难点：1.1.探究植物细胞的吸水和失水。探究植物细胞的吸水和失水。2.2.转运蛋白的种类和作用。转运蛋白的种类和作用。人工合成的脂双层对物质的通透性人工合成的脂双层对物质的通透性非极性小分子
2、非极性小分子不不带电荷的带电荷的极极性性小分子小分子大的不带电荷大的不带电荷的极性分子的极性分子离离子子人工合成的脂双层对物质的通透性人工合成的脂双层对物质的通透性非极性小分子非极性小分子不不带电荷的带电荷的极极性性小分子小分子大的不带电荷大的不带电荷的极性分子的极性分子离离子子人工合成的脂双层对物质的通透性人工合成的脂双层对物质的通透性葡葡萄糖不萄糖不能通过无蛋白质能通过无蛋白质的脂的脂双层，但是小肠上皮双层，但是小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？对此该如何解释？人工合成的脂双层对物质的通透性人工合成的脂双层对物质的通透性人工合成脂双层人工合成脂双层细胞膜示
3、意图细胞膜示意图人工合成脂双层人工合成脂双层细胞膜示意图细胞膜示意图膜蛋白膜蛋白人工合成的脂双层对物质的通透性人工合成的脂双层对物质的通透性被动运被动运输的类型输的类型细胞膜细胞膜物质浓度物质浓度高高低低被动运被动运输的类型输的类型细胞膜细胞膜物质浓度物质浓度高高低低协协助扩散：助扩散：离子和一离子和一些小分子有机物如葡些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜，能自由地通过细胞膜，需要借助膜上的转运需要借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质蛋白进出细胞的物质扩散，叫作协助扩散，扩散，叫作协助扩散，也叫易化扩散。也叫易化扩散。被动运被动运输的类型输的类型自由扩散：自由扩
4、散：像像O O2 2、COCO2 2以及甘油、乙醇、苯以及甘油、乙醇、苯等，通过简单的扩散等，通过简单的扩散 作用进出细胞的方式，作用进出细胞的方式，称为自由扩散，也叫称为自由扩散，也叫简单扩散。简单扩散。高浓度高浓度低浓度低浓度自由扩散对于所有细胞都很重要自由扩散对于所有细胞都很重要任务任务1 1：自由扩散和协助扩散有哪些共性？：自由扩散和协助扩散有哪些共性？高浓度高浓度低浓度低浓度任务任务1 1：自由扩散和协助扩散有哪些共性？：自由扩散和协助扩散有哪些共性？高浓度高浓度低浓度低浓度1.1.物质均以扩散的方式进出细胞。物质均以扩散的方式进出细胞。任务任务1 1：自由扩散和协助扩散有哪些共性？
5、：自由扩散和协助扩散有哪些共性？高浓度高浓度低浓度低浓度1.1.物质均以物质均以扩散扩散的方式进出细胞。的方式进出细胞。2.2.都是都是顺浓度梯度顺浓度梯度的跨膜运输。的跨膜运输。任务任务1 1：自由扩散和协助扩散有哪些共性？：自由扩散和协助扩散有哪些共性？高浓度高浓度低浓度低浓度1.1.物质均以物质均以扩散扩散的方式进出细胞。的方式进出细胞。2.2.都是都是顺浓度梯度顺浓度梯度的跨膜运输。的跨膜运输。3.3.均不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。均不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。任务任务1 1：自由扩散和协助扩散有哪些共性？：自由扩散和协助扩散有哪些共性？高浓度高浓度低浓度低浓度被动
6、运输：被动运输：物质以物质以扩散扩散方式进出细胞，方式进出细胞，不需要消耗细不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。称为被动运输。任务任务2 2：分析不同物质通过细胞膜的方式：分析不同物质通过细胞膜的方式资料资料1 1：水分子比较小，在活细胞中含量最多，人们曾：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。进出细胞。后来的研究发展，水后来的研究发展，水分子在通过细胞膜时的速分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜，由此推断率高过
7、人工膜，由此推断细胞膜上可能存在特殊的细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。输送水分子的通道。任务任务2 2：分析不同物质通过细胞膜的方式：分析不同物质通过细胞膜的方式资料资料1 1：水分子比较小，在活细胞中含量最多，人们曾：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。进出细胞。后来的研究发展，水后来的研究发展，水分子在通过细胞膜时的速分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜，由此推断率高过人工膜，由此推断细胞膜上可能存在特殊的细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。输送水分子的通道。根据根据图图中的
8、数据分析中的数据分析H H2 2O O在生物膜上的运输速率在生物膜上的运输速率大约是人工膜上的大约是人工膜上的1010倍倍任务任务2 2：分析不同物质通过细胞膜的方式：分析不同物质通过细胞膜的方式资料资料2 2：19881988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管年，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。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、植物、动物的细胞中分离出目前，人们已经从细菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。多种
9、水通道蛋白。水通道蛋白结构模式图水通道蛋白结构模式图水分子水分子水通道水通道蛋白蛋白磷脂磷脂双分子层双分子层 水分子尽管能够以自由扩散过膜，更多的是借助水分子尽管能够以自由扩散过膜，更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。肾小管对水的重吸收肾小管对水的重吸收肾小管对水的重吸收肾小管对水的重吸收收集管收集管肾小囊肾小囊肾小球肾小球动脉动脉过滤过滤原尿原尿重吸收重吸收静脉静脉尿液尿液 20 20世纪世纪8080年代，科学年代，科学家又从蚕豆保卫细胞中发家又从蚕豆保卫细胞中发现了现了K+K+的通道。的通道。19981998年，年，美国科
10、学家麦金农美国科学家麦金农（R.MackinonR.Mackinon）解析了）解析了K+K+通道蛋白的立体结构。通道蛋白的立体结构。比较载体蛋白和通道蛋白的异同比较载体蛋白和通道蛋白的异同载体蛋白载体蛋白通道蛋白通道蛋白图图示示区区别别比较载体蛋白和通道蛋白的异同比较载体蛋白和通道蛋白的异同载体蛋白载体蛋白通道蛋白通道蛋白图图示示区区别别 载体蛋白需要与被载体蛋白需要与被动运输的物质结合，每动运输的物质结合，每次转运时都会发生自身次转运时都会发生自身构象的改变构象的改变 比较载体蛋白和通道蛋白的异同比较载体蛋白和通道蛋白的异同载体蛋白载体蛋白通道蛋白通道蛋白图图示示区区别别 载体蛋白需要与被载
11、体蛋白需要与被动运输的物质结合，每动运输的物质结合，每次转运时都会发生自身次转运时都会发生自身构象的改变构象的改变 分子或离子通过通道分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋蛋白时，不需要与通道蛋白结合，只容许与自身通白结合，只容许与自身通道直径和形状相适配、大道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或小和电荷相适宜的分子或离子通过离子通过任务任务3 3：分析被动运输的影响因素：分析被动运输的影响因素0 膜两侧的浓膜两侧的浓度差度差运输速度运输速度判断：哪条曲线是自由扩散判断：哪条曲线是自由扩散/协助扩散？请说出判断协助扩散？请说出判断 依据。依据。任务任务3 3：分析被动运输的影响因素：分
12、析被动运输的影响因素胰岛素降血糖的原因胰岛素降血糖的原因之一是作为信号调节之一是作为信号调节细胞膜上葡萄糖载体细胞膜上葡萄糖载体蛋白的数量增多，促蛋白的数量增多，促进血液中的葡萄糖进进血液中的葡萄糖进入组织细胞，从而降入组织细胞，从而降低血糖浓度。低血糖浓度。任务任务3 3：分析被动运输的影响因素：分析被动运输的影响因素0 膜两侧的浓膜两侧的浓度差度差运输速度运输速度任务任务3 3：分析被动运输的影响因素：分析被动运输的影响因素通过载体蛋白的协助扩散具有饱和性通过载体蛋白的协助扩散具有饱和性0 膜两侧的浓膜两侧的浓度差度差运输速度运输速度任务任务3 3：分析被动运输的影响因素：分析被动运输的影
13、响因素0 膜两侧的浓膜两侧的浓度差度差运输速度运输速度自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散 影响被动运输的因素：温度、膜内外物质浓度梯影响被动运输的因素：温度、膜内外物质浓度梯度的大小，某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量度的大小，某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量有关。有关。被被动动运运输输水进出细水进出细胞的原理胞的原理自自由扩散和由扩散和协助扩散协助扩散自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散渗透现象渗透现象动物细胞的吸动物细胞的吸水和失水水和失水植物细胞的植物细胞的吸水和失水吸水和失水原生质层原生质层质壁分离与质壁分离复原质壁分离与质壁分离复原特点：顺特点：顺浓度梯度浓度梯度运输运输实例：气体实例：气体分子、脂分子、脂溶性小分子溶性小分子特点：顺浓度梯度运输，特点：顺浓度梯度运输，需要转运需要转运蛋白蛋白实例：离子和小分子有机物实例：离子和小分子有机物吸水会吸水会膨胀膨胀，甚至，甚至胀破胀破；失水失水皱缩皱缩失失水会发生水会发生质壁分离质壁分离；吸水会发生吸水会发生质壁分离复原质壁分离复原小小 结结
