第1節(jié)被動運輸?shù)?課時（課件）

導入一

半透膜是指某些物質可以透過，而另一些物質不能透過的多孔性薄膜。透過的依據(jù)是分子或離子的大小，不具有選擇性。蔗糖分子半透膜水分子系統(tǒng)的邊界——細胞膜則可以控制物質進出細胞：水分子能自由通過，細胞選擇吸收的離子和小分子也可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過，具有選擇透過性。我們把這樣的膜稱為生物膜，如細胞膜、液泡膜等。像水分子這樣，物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量，這種物質跨膜運輸方式稱為被動運輸。導入二水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散稱為滲透作用。成熟植物細胞的細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質稱為原生質層，原生質層相當于一層半透膜。當細胞液與外界溶液之間出現(xiàn)濃度差時，細胞就會吸水或失水。由于原生質層和細胞壁的伸縮性不同，從而發(fā)生質壁分離或質壁分離復原。導入二外界溶液濃度>細胞液濃度：細胞失水→原生質層的伸縮性>細胞壁的伸縮性→質壁分離。外界溶液濃度<細胞液濃度：細胞吸水→原生質層逐漸恢復→質壁分離復原。像水分子這樣，物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量，這種物質跨膜運輸方式稱為被動運輸。環(huán)節(jié)一：被動運輸?shù)念愋腿斯ぶp層膜對不同分子的通透性有哪些差異？為什么？

環(huán)節(jié)一：被動運輸?shù)念愋妥杂蓴U散概念：我們將物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式，

稱為自由擴散，也叫簡單擴散。是被動運輸?shù)姆绞街弧＿\輸方向：順濃度梯度（或順相對含量梯度）。實例：水、尿素、氣體（O2、CO2、N2等）、脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯等）。環(huán)節(jié)一：被動運輸?shù)念愋妥杂蓴U散意義：自由擴散對于所有的細胞都非常重要。如我們熟悉

的呼吸作用的過程中，O2是細胞代謝所必需的，而CO2是

代謝的廢物，O2、CO2必須時刻通過自由擴散進出細胞。

在人體的肺部，順濃度梯度的自由擴散是O2進入紅細胞和CO2出紅細胞的唯一方式，細胞只有不斷地獲得O2并排出CO2，完成物質交換，進而實現(xiàn)能量轉換，才能保證生命

活動的正常進行。環(huán)節(jié)一：被動運輸?shù)念愋蛥f(xié)助擴散概念：離子和一些小分子有機物如葡萄糖、氨基酸等，不

能自由地通過細胞膜，需要借助膜上的轉運蛋白進出細胞，

叫作協(xié)助擴散，也叫易化擴散。運輸方向：順濃度梯度（或順相對含量梯度）。實例：水分子進出細胞（水通道蛋白）、葡萄糖進入紅細

胞（載體蛋白）、K+

外流和Na+

內(nèi)流（離子通道蛋白）等。環(huán)節(jié)一：被動運輸?shù)念愋推咸烟瞧咸烟羌毎饧毎麅?nèi)葡萄糖載體蛋白葡萄糖進入紅細胞神經(jīng)纖維上Na+

內(nèi)流特點：（1）需要轉運蛋白協(xié)助；（2）不需要消耗能量。環(huán)節(jié)一：被動運輸?shù)念愋捅粍舆\輸自由擴散和協(xié)助擴散的本質都是擴散。物質順濃度梯度進出細胞，不需要額外提供能量，因此它們統(tǒng)稱為被動運輸。自由擴散協(xié)助擴散載體蛋白協(xié)助擴散通道蛋白環(huán)節(jié)一：被動運輸?shù)念愋妥杂蓴U散和協(xié)助擴散的異同點物質跨膜運輸方式濃度梯度是否需要轉運蛋白是否消耗能量被動運輸自由擴散順濃度梯度不需要不消耗協(xié)助擴散順濃度梯度需要不消耗環(huán)節(jié)一：被動運輸?shù)念愋腿绾翁骄磕澄镔|跨膜運輸?shù)姆绞绞亲杂蓴U散還是協(xié)助擴散？環(huán)節(jié)二：轉運蛋白的類型葡萄糖協(xié)助擴散進入細胞過程示意圖載體蛋白的特點：載體蛋白只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都會發(fā)生自身構象的改變。資料1生物膜和人工膜對多種物質的通透性坐標圖：環(huán)節(jié)二：轉運蛋白的類型水分子從水多的一側向水少的一側擴散，屬于哪種方式的擴散？資料2水分子比較小，在活細胞中含量最多，人們曾經(jīng)認為它們是自由穿過細胞膜磷脂雙分子層的間隙而進出細胞的。后來的研究發(fā)現(xiàn)，水分子通過細胞膜的速率高過通過人工膜，由此推斷細胞膜上可能存在特殊的輸送水分子的通道。環(huán)節(jié)二：轉運蛋白的類型資料31988年，美國科學家阿格雷在分離純化多種紅細胞膜上的蛋白質時，發(fā)現(xiàn)了一個疏水性跨膜蛋白（命名為AQP1），他將含有AQP1的細胞和不含有此蛋白的細胞放在同一水溶液中進行實驗，結果如圖:環(huán)節(jié)二：轉運蛋白的類型為了進一步驗證，科研人員將AQP1導入脂質體中進行重組脂質體實驗，結果發(fā)現(xiàn)，重組脂質體對水的轉運活性比普通脂質體高出了10倍。分析資料，歸納水分子跨膜運輸?shù)姆绞?。水分子很小，不帶電荷但具有極性。水分子可以通過膜上磷脂分子間的空隙以自由擴散的方式進出細胞，但是更多的是借助細胞膜上的水通道蛋白（如圖）以協(xié)助擴散的方式進出細胞。環(huán)節(jié)二：轉運蛋白的類型水通道蛋白細胞膜資料4麥金農(nóng)利用X射線晶體成像技術，獲得了世界上第一張鉀離子通道的高清晰度照片，它可以讓科學家觀測到鉀離子通道在鉀離子進入前的狀態(tài)、鉀離子在其中的狀態(tài)以及鉀離子穿過后的狀態(tài)。這樣，人們就可以“看見”鉀離子是如何通過通道的。2003年，麥金農(nóng)獲得了諾貝爾化學獎。環(huán)節(jié)二：轉運蛋白的類型環(huán)節(jié)二：轉運蛋白的類型與此同時，鈣離子通道蛋白、鈉離子通道蛋白等的結構被一一解析?？茖W家們發(fā)現(xiàn)，細胞膜上存在多種離子的通道蛋白，如果這些通道蛋白結構異常，會引起很多疾病。例如，鉀離子通道蛋白在所有細胞的信號轉導中起重要作用，在調節(jié)神經(jīng)細胞的神經(jīng)遞質釋放、骨骼肌收縮、心率等方面發(fā)揮重要作用；鈣離子通道異常可能會導致高血壓等疾病?？茖W家們一直在積極研究通道蛋白的作用機制，探索調控通道蛋白的藥物，以治療疾病，維護人類健康。通道蛋白的特點：分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結合，通道蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過。環(huán)節(jié)二：轉運蛋白的類型項目載體蛋白通道蛋白轉運特點只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過是否與轉運的分子結合結合不結合構象是否改變改變改變是否具有特異性具有具有實例葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞水分子通過水通道蛋白進出細胞圖示環(huán)節(jié)二：轉運蛋白的類型核心總結1.美國科學家阿格雷和麥金農(nóng)因研究細胞膜中的通道蛋白獲得了諾貝爾化學獎。通道蛋白分為兩大類：水通道蛋白和離子通道蛋白。阿格雷成功分離了水通道蛋白，麥金農(nóng)測出了K+通道蛋白的立體結構。如圖為腎小管上皮細胞重吸收水和K+通道蛋白運輸K+的示意圖。下列與通道蛋白有關的敘述錯誤的是（）A.水通道蛋白貫穿于磷脂雙分子層B.K+的運輸屬于協(xié)助擴散，不需要消耗能量C.運輸物質直徑只要比通道蛋白自身的通道直徑小就可以通過D.細胞可通過調節(jié)通道蛋白的數(shù)量或開關來調節(jié)物質運輸C課堂練習2.1988年，科學家阿格雷分離出細胞膜上的水通道蛋白（AQP1），他將含有AQP1和不含AQP1的人工合成脂質膜構成的球體（脂質體）放在同一種低濃度溶液中，結果如圖所示。結合相關知識分析，下列敘述錯誤的是（）A.水分子不能通過不含AQP1的人工脂質膜B.含AQP1的脂質膜對水分子的轉運速率更高C.水分子跨膜運輸?shù)姆绞接凶杂蓴U散和協(xié)助擴散D.推測腎小管上皮細胞的細胞膜上可能存在AQPA課堂練習3.圖甲表示一個滲透作用裝置，將半透膜袋縛于玻璃管下端，半透膜袋內(nèi)部裝有60mL質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液；圖乙表示放置在某溶液中的植物細胞失水量的變化情況；圖丙表示植物光合作用同化物蔗糖在不同細胞間運輸、轉化的過程。下列有關敘述正確的是（）A.圖甲中，若將質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液換為質量濃

度為0.3g/mL的淀粉溶液，玻璃管內(nèi)液面高度會降低B.圖乙表示的植物細胞在某溶液中處理的10min內(nèi)發(fā)生質壁

分離，10min后發(fā)生質壁分離復原C.圖丙中，蔗糖從伴胞到篩管的運輸是以協(xié)助擴散的方式

來完成的D.圖丙中，薄壁細胞上的單糖轉運蛋白運輸?shù)姆肿邮瞧咸?/p>

糖和麥芽糖A課堂練習4.如