第4章

物質(zhì)的輸入和輸出第1節(jié)

被動運(yùn)輸（第2課時）知識回顧：細(xì)胞的失水和吸水觀看視頻

水進(jìn)出動物細(xì)胞的原理與進(jìn)出紅細(xì)胞的原理是一樣的，都是通過滲透作用。

其他物質(zhì)是通過什么方式進(jìn)出細(xì)胞呢？

知識目錄01滲透作用02水進(jìn)出細(xì)胞的原理03被動運(yùn)輸新知探究三、被動運(yùn)輸【資料1】科研人員對同種物質(zhì)在人工膜(只含有磷脂雙分子層)和生物膜中的透性做了比較，結(jié)果如圖。

人工膜和生物膜對氣體和甘油的通透性相同，因此它們是通過擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的。思考1：請據(jù)圖分析氣體和甘油是如何進(jìn)出細(xì)胞的？探究物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式活動定義：像O2、CO2以及甘油、乙醇、苯等，通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式，稱為自由擴(kuò)散，也叫簡單擴(kuò)散。特征實(shí)例①氣體分子，如氧氣、二氧化碳；②脂溶性小分子，如乙醇，甘油，苯。1.自由擴(kuò)散細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)①順濃度梯度運(yùn)輸②不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白③不消耗能量新知探究三、被動運(yùn)輸三、被動運(yùn)輸

水分子通過細(xì)胞膜時的速率高于自由擴(kuò)散的速率，由此推斷細(xì)胞膜上可能存在特殊的水的跨膜運(yùn)輸方式。思考3：由“生物膜和人工膜對同種物質(zhì)的通透性差異”的實(shí)驗結(jié)果，推測水分子是如何通過細(xì)胞膜的？【資料1】科研人員對同種物質(zhì)在人工膜(只含有磷脂雙分子層)和生物膜中的透性做了比較，結(jié)果如圖。探究物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式活動

甘油、乙醇等都是脂溶性物質(zhì)，與磷脂分子有較強(qiáng)的親和力，容易通過磷脂雙分子層進(jìn)出細(xì)胞。思考2：甘油、乙醇等分子為什么能以自由擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞？新知探究新知探究三、被動運(yùn)輸思考：為什么不同的物質(zhì)通過生物膜的情況不同呢？人工合成的脂雙層對物質(zhì)的通透性人工合成脂雙層細(xì)胞膜示意圖蛋白質(zhì)╱磷脂雙分子層╱探究物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式活動三、被動運(yùn)輸【資料2】科學(xué)家阿格雷在紅細(xì)胞膜上發(fā)現(xiàn)了一種疏水性跨膜蛋白AQP1。他將這種蛋白鑲嵌在人工合成的脂質(zhì)體上，并將鑲嵌有AQP1的脂質(zhì)體和普通脂質(zhì)體同時放入蒸餾水中，每隔一段時間觀察，結(jié)果如圖所示。探究物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式活動新知探究

疏水性跨膜蛋白AQP1能夠加快水分子進(jìn)入細(xì)胞的速率。思考4：由上述實(shí)驗結(jié)果，你能得出什么推論？磷脂雙分子構(gòu)成的球形脂質(zhì)體╱三、被動運(yùn)輸【資料3】人體血漿中的葡萄糖經(jīng)腎小球濾過進(jìn)入原尿后流經(jīng)腎臟近曲小管，全部由位于管腔面的鈉－葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（SGLT）重吸收進(jìn)入近曲小管上皮細(xì)胞，使得排出的尿液中不含葡萄糖。隨后葡萄糖被位于腎臟近曲小管上皮細(xì)胞基底膜上的葡萄糖載體蛋白（GLUT）轉(zhuǎn)運(yùn)至組織液進(jìn)而進(jìn)入毛細(xì)血管，進(jìn)入血漿的葡萄糖會被紅細(xì)胞等吸收。（注：ATP水解為ADP和Pi時放能）探究物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式活動新知探究三、被動運(yùn)輸探究物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式活動新知探究思考5：載體蛋白(GLUT)將葡萄糖運(yùn)出腎臟近曲小管上皮細(xì)胞時的運(yùn)輸特點(diǎn)是什么？

順濃度梯度運(yùn)輸、不消耗能量、需要載體蛋白的協(xié)助。思考6：如右圖表示人體成熟紅細(xì)胞的部分結(jié)構(gòu)和功能，葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞時的運(yùn)輸特點(diǎn)是什么？

順濃度梯度運(yùn)輸、不消耗能量、需要載體蛋白的協(xié)助。新知探究三、被動運(yùn)輸2.協(xié)助擴(kuò)散定義：離子和一些小分子有機(jī)物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通過細(xì)胞膜，需要借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)出細(xì)胞擴(kuò)散，叫做協(xié)助擴(kuò)散，也叫易化擴(kuò)散。特征實(shí)例①葡萄糖、氨基酸等進(jìn)入紅細(xì)胞；

②血漿中Na+進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞。①順濃度梯度運(yùn)輸②需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白③不消耗能量載體蛋白通道蛋白觀看視頻新知探究三、被動運(yùn)輸3.轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白定義：類型：分為

和

兩種類型。通道蛋白載體蛋白鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質(zhì)，能夠協(xié)助離子和一些小分子有機(jī)物順濃度梯度跨膜運(yùn)輸，這些蛋白質(zhì)稱為轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。新知探究三、被動運(yùn)輸3.轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白特點(diǎn)：鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質(zhì)，能夠協(xié)助離子和一些小分子有機(jī)物順濃度梯度跨膜運(yùn)輸，這些蛋白質(zhì)稱為轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。新知探究三、被動運(yùn)輸3.轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白項目載體蛋白通道蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)特點(diǎn)參與的運(yùn)輸方式是否與轉(zhuǎn)運(yùn)的分子結(jié)合共同點(diǎn)只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)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協(xié)助擴(kuò)散或主動運(yùn)輸協(xié)助擴(kuò)散結(jié)合不結(jié)合①均為蛋白質(zhì)；②均分布在細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)中；③均控制特定物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，具有特異性。

一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子、分子結(jié)合。三、被動運(yùn)輸探究物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式活動新知探究

1988年，美國科學(xué)家阿格雷從紅細(xì)胞和腎小管細(xì)胞中分離出一種新的膜蛋白，后來經(jīng)過實(shí)驗獲得了該蛋白的氨基酸序列結(jié)構(gòu)，證實(shí)了水通道蛋白的存在。目前，人們已經(jīng)從細(xì)菌、酵母菌、植物、動物的細(xì)胞中分離出多種水通道蛋白。水通道蛋白結(jié)構(gòu)模式圖◎注意

水分子進(jìn)出細(xì)胞時，既可以直接穿過磷脂雙分子層，也可以穿過水通道蛋白，因此滲透作用的實(shí)質(zhì)是水的自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的疊加，以協(xié)助擴(kuò)散為主。新知探究三、被動運(yùn)輸知識拓展通道蛋白

離子通道是由蛋白質(zhì)復(fù)合物構(gòu)成的，一種離子通道只允許一種離子通過，并且只有在特定刺激發(fā)生時才瞬間開放。新知探究三、被動運(yùn)輸比較項目自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散運(yùn)輸方向是否需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是否消耗能量舉例高濃度→低濃度高濃度→低濃度不需要需要不消耗不消耗①氣體：O2、CO2、NH3

；②小分子脂質(zhì)：固醇、甘油、脂肪酸等；③脂溶性小分子：乙醇、苯等葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞4.被動運(yùn)輸被動運(yùn)輸：物質(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式稱為被動運(yùn)輸。新知探究三、被動運(yùn)輸5.影響被動運(yùn)輸?shù)囊蛩兀?）膜內(nèi)外

梯度的大小。（2）某些物質(zhì)的運(yùn)輸速率還與

的數(shù)量有關(guān)。（3）

變化會影響物質(zhì)運(yùn)輸速率。物質(zhì)濃度轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白溫度新知探究三、被動運(yùn)輸5.影響被動運(yùn)輸?shù)囊蛩赜绊懽杂蓴U(kuò)散速率的因素細(xì)胞內(nèi)外濃度差自由擴(kuò)散速率膜兩側(cè)物質(zhì)濃度差與膜兩側(cè)物質(zhì)濃度差呈正比影響因素影響趨勢新知探究三、被動運(yùn)輸5.影響被動運(yùn)輸?shù)囊蛩赜绊憛f(xié)助擴(kuò)散速率的因素細(xì)胞內(nèi)外濃度差協(xié)助擴(kuò)散速率①膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差；②膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和數(shù)量當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白達(dá)到飽和時，隨物質(zhì)濃度增加，物質(zhì)的運(yùn)輸速率不再增加。影響因素影響趨勢新知探究三、被動運(yùn)輸5.影響被動運(yùn)輸?shù)囊蛩啬芰繑U(kuò)散速度繪圖：在下坐標(biāo)上畫出自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的曲線圖。

自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散為被動運(yùn)輸，物質(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量。三、被動運(yùn)輸隨堂檢測1.植物細(xì)胞膜磷脂雙分子層對水有一定的通透性，但研究發(fā)現(xiàn)大量的水通過細(xì)胞膜上的水通道蛋白進(jìn)出細(xì)胞。下列關(guān)于水通道蛋白與植物體內(nèi)水分代謝關(guān)系的敘述，錯誤的是(

)A.水通道蛋白活性增強(qiáng)的植物葉片氣孔更易開放B.水通道蛋白活性減弱的植物細(xì)胞在高滲溶液中不發(fā)生質(zhì)壁分離C.水通道蛋白活性增強(qiáng)的植物在缺水條件下更易發(fā)生萎蔫D.水通道蛋白活性減弱的植物細(xì)胞伸長生長速率降低A三、被動運(yùn)輸4.生物中除病毒外都具有生物膜，生物膜是一種動態(tài)的結(jié)構(gòu)，具有膜脂的流動性和膜蛋白的運(yùn)動性。下列關(guān)于生物膜的敘述，正確的是(

)A.細(xì)胞膜的主要成分是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)中最豐富的是膽固醇B.性激素隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞膜表面受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞C.大腸桿菌的細(xì)胞膜是其生物膜系統(tǒng)的組成部分，與動物細(xì)胞膜具有相似的結(jié)構(gòu)D.細(xì)胞內(nèi)許多化學(xué)反應(yīng)在生物膜上進(jìn)行，廣闊的膜面積為酶提供了大量的附著位點(diǎn)隨堂檢測D【解析】構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)中最豐富