4.1.2被动运输课件(共25张PPT)高中人教版生物必修一

(共25张PPT)
第四章 细胞的物质输入和输出
被动运输
(第二课时)
细胞类型 动物细胞 植物细胞
原理 条件 半透膜
半透膜两侧有浓度差
现象 a>b
a=b a细胞膜
原生质层
细胞质与外界溶液有浓度差（浓度分别为a、b）
细胞液与外界溶液有浓度差
吸水膨胀甚至涨破
吸水膨胀但不会涨破
细胞形态不变（动态平衡）
细胞皱缩
氧气、氮气 二氧化碳、苯
水、甘油、
乙醇
氨基酸
葡萄糖
核苷酸
H+、 Na+、 K+、 Ca2+、 Mg2+、 HCO_
合成的脂双层
非极性小分子
不带电荷的极性小分子
大的不带电荷的极性分子
离子
1.什么样的分子能够通过脂双层？
什么样的分子不能通过？
2.葡萄糖、氨基酸、无机盐都是生命活动所必需的，如何通过细胞膜呢？
根据相似相溶原理,脂溶性的,以及分子量小的物质,气体等可以直接透过脂双层。
较大的有机分子和带电荷的离子不能通过合成的脂双层。
需要转运蛋白的帮助
人工合成脂双层
细胞膜示意图
1
2
被动运输的类型
3
转运蛋白的类型
影响被动运输的因素
1
被动运输的类型
被动运输
物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
通道蛋白
载体蛋白
细胞外
细胞内
图4-4 自由扩散和协助扩散示意图
自由扩散
协助扩散
自由扩散
1
被动运输的类型
有些小分子物质，很容易自由地穿过细胞膜的磷脂双分子层。
如：O2、CO2
毛细血管壁
红细胞
肺泡壁
空气
氧气 15.8
氧气 5.6
氧气 14.5
气管、支气管不断分支，最终形成肺泡
O2在肺泡中与血液的交换
、甘油、乙醇、苯、维生素等。
1
被动运输的类型
协助扩散
离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜，需要借助膜上的转运蛋白进出细胞扩散，叫做协助扩散，也叫易化扩散。
Na+内流
葡萄糖进入普通细胞
神经纤维上Na+内流或K+外流
1
被动运输的类型
自由扩散和协助扩散有哪些相同点
通道蛋白
载体蛋白
细胞外
细胞内
图4-4 自由扩散和协助扩散示意图
①物质都以扩散的方式进出细胞
②都是顺浓度梯度的跨膜运输（从高浓度到低浓度）
③都不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
1
被动运输的类型
自由扩散和协助扩散有哪些不同点
通道蛋白
载体蛋白
细胞外
细胞内
图4-4 自由扩散和协助扩散示意图
自由扩散：
不需要转运蛋白
协助扩散：
需要转运蛋白
载体蛋白
通道蛋白
2
转运蛋白的类型
【资料1】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穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。后来的研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜。
由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。
【资料2】1988年美国科学家阿格雷分离纯化红细胞膜上的蛋白质时，发现了跨膜蛋白AQP1。阿格雷将含有AQP1蛋白和不含此蛋白的细胞放在同一种水溶液中，出现如下实验现象：
含有AQP1
蛋白的细胞
不含有AQP1
蛋白的细胞
你能做出什么推论？
2
转运蛋白的类型
【资料3】1991年，经过N-端肽链测序等工作，阿格雷获得了跨膜蛋白AQP1的氨基酸序列，此时的他敏锐地意识到，这很可能就是大家一直在寻找的“水通道”。并由此赢得了2003年的诺贝尔化学奖。目前，人们已经从细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。
水通道蛋白结构模式图
水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是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。
水分子
水通道蛋白
肾
输尿管
膀胱
肾小管
肾小囊
肾小球
集合管
重吸收作用
尿液
（排出体外）
尿液
（排出体外）
肾单位
滤过作用
原尿
150 L
1.5 L
2
转运蛋白的类型
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
血管
激素
激素受体
2
转运蛋白的类型
【资料3】麦金农利用Ｘ射线晶体成像技术，获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片，它可以让科学家观测离子在进入离子通道前的状态，在通道中的状态，以及穿过通道后的状态。这样，人们就可以“看见”离子是如何通过由不同信号控制开关的通道的。2003年，诺贝尔化学奖被授予给了这位有胆识的内科医生和生物物理学家。
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，且每次转运时都会发生自身构象的改变。
状态1
状态2
状态3
通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，被运输的物质不需要与通道蛋白结合。
K+通道关闭
K+通道开启
比较载体蛋白和通道蛋白的异同
载体蛋白 通道蛋白
图示
区别 载体蛋白需要与被运输的物质结合，每次转运时都会发生自身构象的改变 分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。
3
影响被动运输的因素
请判断①和②分别是哪一种被动运输方式？请说明判断理由。
运输速率
膜两侧的浓度差
①
②
P点
（转运蛋白饱和点）
膜两侧的浓度差
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
协助扩散
自由扩散
3
影响被动运输的因素
影响协助扩散的因素：
影响自由扩散的因素：
膜两侧的浓度差
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
温度
温度
温度
生物膜的流动性
酶活性
呼吸速率
影响
影响
影响
影响
物质运输速率
温度对被动运输的影响
被动运输 自由扩散 协助扩散
图例
运输方向 特点
影响因素
举例
高浓度→低浓度(顺浓度梯度)
不需要载体，不消耗能量
需要载体，不消耗能量
膜两侧的浓度差、温度
膜两侧的浓度差、转运蛋白的数量、温度
O2,CO2,H2O,甘油，乙醇，苯等
水通道运输水、红细胞吸收葡萄糖神经纤维上K+外流、Na+内流