第四章

細胞的物質輸入和輸出4.1被動運輸（第二課時）03學習目標04通過科學家的模擬實驗探究不同物質通過人工膜的差異，激發學生思考，認同實驗是檢驗真理的良好途徑，小組合作制作模型，模擬自由擴散和協助擴散，培養學生的求真與合作意識（科學探究）0102運用被動運輸的概念解決生產實踐中的問題，關注生產及生活等社會問題，形成一定的社會責任。（社會責任）感悟正常的物質進出對細胞代謝的重要意義，對多個實例進行分析、推理、歸納和概括，闡釋被動運輸的原理和特點，認同生物體的結構和功能相適應的特點，認同細胞膜具有選擇透過性。（生命觀念）通過模型構建，動畫展示，能比較自由擴散和協助擴散的異同點，形成對物質跨膜運輸方式的基本認識。（科學思維）1、為什么O2、CO2、甘油、乙醇等能夠通過人工脂雙層？2、葡萄糖不能通過無蛋白質的脂雙層，但是小腸上皮細胞能大量吸收葡萄糖，對此該如何解釋？3、Na+、K+、Ca2+等能跨膜運輸，但圖示顯示了這些離子不能通過脂雙層，這是怎么一回事？O2、CO2、N2、苯水、甘油、乙醇人工合成無蛋白質的脂雙層H+,Na+,K+,

Ca2+,Cl-葡萄糖、氨基酸、核苷酸思考·討論像水分子這樣，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。被動運輸又分為自由擴散和協助擴散自由擴散自由擴散有什么特點？概念：物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式，叫作自由擴散，也叫簡單擴散。特點：順濃度梯度運輸（高到低）不需要轉運蛋白不需要消耗能量細胞外細胞內自由擴散氧氣、二氧化碳等氣體分子很容易擴散透過磷脂雙分子層，在肺部氧氣一路順濃度擴散進組織細胞，細胞呼吸作用產生二氧化碳，二氧化碳又一路擴散進入肺泡。一些脂溶性物質，比如苯、性激素、乙醇、甘油也能通過自由擴散順濃度進出細胞。1.為什么他們可以如此簡單不費力氣的運輸呢？你能想到原因嗎？2.影響自由擴散的因素有哪些？肺泡壁空氣氧氣15.8氧氣5.6氧氣14.5人工膜生物膜水分子生物膜與人工膜中均能進行運輸，但是生物膜中的運輸速率更快。說明什么問題呢？20世紀美國科學家阿格雷從哺乳動物細胞膜中提取到了一種蛋白，并使其在爪蟾卵母細胞表達，發現蛋白的表達，5分鐘卵母細胞迅速脹破。進一步實驗，提取到了蛋白，并稱為水通道蛋白。協助擴散概念：這種通過擴散，并且需要轉運蛋白協助的運輸稱為協助擴散，也叫易化擴散協助擴散1.協助擴散的特點是什么？2.除葡萄糖分子以協助擴散方式進入紅細胞外，還有哪些物質可以通過協助擴散進入細胞？3.影響協助擴散的因素有哪些？思考·討論特點：順濃度梯度運輸（高到低）需要轉運蛋白不需要消耗能量實例：葡萄糖進入紅細胞、鉀離子進入神經細胞、水通過細胞膜影響因素：轉運蛋白的數量、濃度差4、自由擴散和協助擴散有什么異同？5、為什么自由擴散和協助擴散被稱為被動運輸？思考·討論相同點：1.物質均以從高濃度向低濃度運輸（順濃度梯度）2.均不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量不同點：協助擴散需要轉運蛋白參與，自由擴散不需要。物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內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。麥金農利用Ｘ射線晶體成像技術，獲得了世界第一張離子通道的高清晰度照片，它可以讓科學家觀測離子在進入離子通道前的狀態，在通道中的狀態，以及穿過通道后的狀態。這樣，人們就可以“看見”離子是如何通過由不同信號控制開關的通道的。2003年，諾貝爾化學獎被授予給了這位有膽識的內科醫生和生物物理學家。協助擴散分析兩則資料，歸納水主要以哪種方式進行跨膜運輸？資料1:1988年，美國科學家阿格雷從紅細胞和腎小管細胞中分離出一種新的膜蛋白，后來經過實驗證實，其是水通道蛋白。資料2:

成人每天原尿有180升，最終排出的尿液卻只有1.5升。水分子主要被腎小管和集合管重吸收。水主要以協助擴散的方式進出細胞。協助擴散轉運蛋白載體蛋白：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生自身構象的改變。通道蛋白：只容許與自身通道直徑和形狀相匹配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過；不需要與分子或離子結合。(1)A表示的運輸方式是

，轉運速率主要取決于膜兩側物質的

。自由擴散濃度差(2)圖B表示的運輸方式可能是

，ab段主要受______

的影響，bc段受到

的限制，運輸速率不能再上升。協助擴散膜兩側濃度差轉運蛋白數量(3)C表示的運輸方式是

，轉運速率主要取決于膜兩側物質的

。被動運輸濃度差能力提升課堂小結被動運輸自由擴散特點：順濃度梯度，不需要轉運蛋白，不需要能量協助擴散特點：順濃度梯度，需要轉運蛋白，不需要能量例子：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+內流（離子通道蛋白）等P68：腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收轉運蛋白：載體蛋白和通道蛋白例子：水、尿素、氣體（O2

、CO2、N2）、脂溶性小分子（甘油、脂肪酸、乙醇、苯）、

脂質分子（膽固醇、性激素等）考點剖析1．水分子通過細胞膜，可以是自由擴散的方式，也可以通過水通道蛋白實現快速運輸。下列說法錯誤的是（

）A．水分子可以以協助擴散的方式進入細胞B．跨膜運輸時水分子與水通道蛋白不結合C．水通道蛋白可以使雙縮脲試劑變紫，原因是其具有氨基酸D．水通道蛋白可以使水分子通過，但其他分子或離子則不能通過C考點剖析2．圖中①②③表示物質出入細胞的方式，下列有關敘述正確的是（

）DA．圖中①③代表兩種被動運輸，②代表主動運輸B．②③需要轉運蛋白的協助，故其物質運輸速率只與轉運蛋白數量有關C．通道蛋白對轉運物質的大小、形狀、電荷等沒有選擇性D．載體蛋白與運輸的物質結合后，通過自身構象的改變來轉運物質考點剖析3．將人的紅細胞和水生動物的卵母細胞移入至低滲溶液中，短時間內，人的紅細胞很快吸水膨脹發生溶血，而水生動物的卵母細胞不膨脹。后來科學家從人的紅細胞的細胞膜上成功分離出具有通道作用的蛋白質—水通道蛋白。下列敘述錯誤的是（

）A．通道蛋白只容許與自身通道直徑、形狀、大小和電荷都相宜的分子或離子通過B．水分子通過水通道蛋白時水通道蛋白需發生自身構象的改變C．人紅細胞的細胞膜上水通道蛋白的數量可能比水生動物卵母細胞的多D．人的紅細胞通過水通道蛋白吸收水時不消耗能量B考