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1、2022年人教版高中生物必修1 4-3物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?教案1 一、教學目標 知識目標： 1、能簡述物質(zhì)進出細胞的方式及特點。 2、會比較不同運輸方式的異同。 3、說出主動運輸對細胞生活的意義。 能力目標： 1、學會根據(jù)觀察提出問題、嘗試設計方案解決問題。 2、培養(yǎng)學生解讀圖表的能力。 3、探索使用圖表描述生理活動。 情感態(tài)度價值觀目標： 1、養(yǎng)成自主學習,合作學習的意識,培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W精神。 2、通過討論與思索、培養(yǎng)學生善于動腦和嚴密分析的學習習慣。 三、教學方法 講授與學生討論相結(jié)合、問題引導法、歸納 四、課時安排：1課時 五、教學過

2、程 復習導入 同學們，我一起來回憶一下植物細胞吸水和失水的探究實驗，實驗材料是洋蔥鱗片葉外表皮，那么洋蔥鱗片葉外表皮細胞在什么情況下吸水，又在什么情況下失水呢？ 當洋蔥細胞的細胞液濃度高于外界濃度時，細胞吸水；小于外界濃度時，細胞失水。 那么水分子進出細胞取決于什么條件呢？ 取決于細胞內(nèi)外溶液的濃度差。 水分子進出細胞取決于細胞內(nèi)外溶液的濃度差。細胞要進行正常的生命活動，不僅要吸收水，還要吸收許多其他的營養(yǎng)物質(zhì)，比如說氧、葡萄糖、氨基酸、無機鹽離子等。 這些物質(zhì)進出細胞是不是也像水一樣取決于細胞內(nèi)外溶液的濃度差呢？ 其實科學家對此已經(jīng)進行了大量的研究，并已經(jīng)弄清了許多物質(zhì)

3、的跨膜運輸方式。今天我們就來共同學習： 第四章第三節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞? 問題探討： 大家來看“人工合成的無蛋白的脂雙層膜對不同分子的通透性”圖。這是科學家做的模擬實驗。 大家仔細觀察這幅圖，這張圖所反映的膜和我們之前學習的膜一不一樣？ 在這里脂雙層膜相當于生物膜，只是這里的脂雙層膜上沒有蛋白質(zhì)分子。 （1）什么樣的物質(zhì)能夠通過脂雙層，什么樣的物質(zhì)不能通過？ 氧氣、二氧化碳、氮氣、苯、水、甘油、乙醇能通過脂雙層；氨基酸、葡萄糖、核苷酸和離子等不能通過。 （2）葡萄糖不能通過無蛋白質(zhì)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？ 大家發(fā)現(xiàn)葡萄糖分子不能自由通過

4、人工合成的無蛋白質(zhì)的脂雙層，但我們又知道細胞的生命活動是離不開葡萄糖的，細胞需要不斷補充葡萄糖以提供能量，也就是說葡萄糖肯定是可以通過細胞膜進到細胞內(nèi)部的。那又該如何解釋呢？ 推測在小腸上皮細胞的細胞膜上有能夠轉(zhuǎn)運葡萄糖的蛋白質(zhì)。 前面我們講了水稻、番茄會有選擇地吸收離子，而這個圖中顯示離子是不能通過脂雙層的，會不會離子的吸收也和蛋白質(zhì)有關？ 其實蛋白質(zhì)在物質(zhì)的跨膜運輸中起了十分重要的作用。那下面我們就一起來學習物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健? 首先大家來看小分子物質(zhì)跨膜運輸?shù)闹饕绞接心男? （一）被動運輸 大家來看這圖，它表示的是細胞的細胞膜，內(nèi)外分別表示細胞內(nèi)和細胞外。當細胞外氧的濃

5、度高于細胞內(nèi)氧濃度時，氧便通過擴散作用進入到細胞內(nèi)部；同樣，由于呼吸作用的進行，細胞內(nèi)二氧化碳的濃度高于細胞外濃度，二氧化碳則通過擴散作用排出細胞。 科學家將這種物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞的方式叫做自由擴散。 1. 自由擴散 根據(jù)水分子、氧和二氧化碳的擴散過程，大家總結(jié)一下，自由擴散的方向是什么？條件是什么？ 方向是從高濃度到低濃度，條件是要存在濃度差。 那么，這個濃度差其實就是自由擴散的動力。濃度差越大，擴散的就越快。通過自由擴散進行跨膜的物質(zhì)除了水、氧氣、二氧化碳外，還有氮氣、苯、甘油、乙醇等。 特征小結(jié)： （1）順濃度梯度運輸 （2）不需要載體 （3）不需要消耗能量

6、 如：水、氧氣、二氧化碳、甘油、乙醇等。 在科學家做的模擬實驗中我們看到，氧氣、水、二氧化碳、氮氣、苯、甘油、乙醇分子通過自由擴散進出細胞，但是像葡萄糖這樣稍大的分子卻不能通過人工合成的脂雙層，而我們大家都知道細胞生命活動是離不開葡萄糖的，葡萄糖肯定可以通過細胞膜進入細胞內(nèi)部。這應該怎樣解釋呢？ 因為人工脂雙層中無蛋白質(zhì)，可能是蛋白質(zhì)對葡萄糖起到了運輸作用。 若要證明你的推測，我們應該對模擬實驗進行怎樣的修改呢？ 向合成的脂雙層中加蛋白質(zhì)，觀察葡萄糖能否穿過脂雙層。 對，同學們的思維很靈活。那么，科學家通過實驗證明了葡萄糖在載體蛋白的協(xié)助下擴散到細胞內(nèi)，他這種擴散方式稱作協(xié)助擴散。

7、 2. 協(xié)助擴散 葡萄糖協(xié)助擴散的過程是這樣發(fā)生的。當細胞外葡萄糖濃度高于細胞內(nèi)濃度時，葡萄糖分子便在載體蛋白的協(xié)助下從細胞外進入到細胞內(nèi)。 有哪位同學能夠用自己的話說一說協(xié)助擴散的定義。 進出細胞的物質(zhì)借助載體蛋白質(zhì)的擴散，叫做協(xié)助擴散。 協(xié)助擴散的方向是怎樣的？條件是什么？ 方向是從高濃度到低濃度，條件是要存在濃度差，還需要有載體蛋白。 特征小結(jié)： （1）順濃度梯度運輸 （2）需要載體參與 （3）不需要消耗能量 如：葡萄糖通過紅細胞 在自由擴散中，濃度差越大，擴散速度越大。但是協(xié)助擴散并不完全是這樣，因為載體蛋白有特異性和飽和性，就是說載體蛋白有不同的種類和數(shù)量

8、，特定的種類只能協(xié)助特定的物質(zhì)，而數(shù)量的大小也決定攜帶物質(zhì)的多少。 通常在一定的范圍內(nèi)，濃度差越大，協(xié)助擴散的速度越快，但是隨著載體蛋白逐漸達到飽和，不管濃度差有多大，擴散的速度都不會在增加。 其實，葡萄糖只有在進入紅細胞和肝細胞時，才用協(xié)助擴散的方式。還有氨基酸進入紅細胞。 接下來我們一起來比較一下自由擴散和自由擴散的異同點。 討論題： （1）自由擴散和協(xié)助擴散需要消耗能量嗎？為什么？ 不需要。都是順濃度的梯度跨膜運輸。 （2）自由擴散與協(xié)助擴散有什么異同？ 相同點：都是順濃度的梯度跨膜運輸，不需要消耗能量。 不同點：自由擴散不需要載體蛋白的參與；協(xié)助擴散需要載體蛋白的參與

9、 自由擴散和協(xié)助擴散這兩種跨膜方式又統(tǒng)屬于一種跨膜方式——被動運輸。 哪位同學能說一說被動運輸?shù)亩x，可以結(jié)合剛才總結(jié)的自由擴散和協(xié)助擴散的共同點來說。 被動運輸：物質(zhì)順濃度梯度進出細胞 （二）主動運輸 隨著被動運輸?shù)倪M行，細胞內(nèi)外的濃度差逐漸的減小，直到為0，達到平衡狀態(tài)。但是并不是什么情況下，細胞胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)在細胞外的濃度都高于細胞內(nèi)的濃度。例如，一中叫做麗藻的水生植物，其細胞兩側(cè)物質(zhì)的濃度是這樣的。大家看表4-1 麗藻細胞液與池水的離子濃度比表格。 離子 細胞液濃度/池水濃度 （H2PO4) － 18050 K+ 1065 Cl － 100 Na+ 46

10、 通過觀察表格，我們能得出怎樣的結(jié)論？ 麗藻細胞液中一些離子濃度比生活的池水中高很多。 盡管如此，麗藻仍然能夠吸收這些離子，這些離子進入細胞的方式是不是被動運輸？ 很明顯，這種情況下的跨膜運輸是逆濃度梯度的。那么應該怎樣完成的呢？ 舉個例子，劃船，假如前進的方向是順著水流的，那么我們完全可以什么都不做，直接坐在船上順水而下；要是目標方向是逆水的，我們就必須劃船，劃船就會消耗能量。這些例子的運輸同樣也要消耗能量。 那僅僅有能量還是不夠的，同樣還需要載體蛋白的幫助。我們來共同看一下運輸過程。 首先，細胞外的離子濃度低于細胞內(nèi)的濃度，這種情況下，離子就會在載

11、體蛋白的協(xié)助下，消耗細胞釋放的能量，進入到細胞內(nèi)。這種運輸方式叫做主動運輸。 主動運輸?shù)姆较蚴?？條件是？ 方向是從低濃度到高濃度，條件是要有載體蛋白、消耗能量。 特征小結(jié)： （1）逆濃度梯度運輸 （2）需要載體參與 （3）需要消耗能量 如：A. 葡萄糖、氨基酸通過小腸上皮細胞膜； B. 離子通過細胞膜等 主動運輸和被動運輸?shù)膮^(qū)別是什么？ 既然主動運輸要消耗生物體能量，當然就會對生物體有一定的意義，使生物體按照生物體的需要，主動的選擇吸收自身所以需的營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和有害物質(zhì)。 主動運輸和被動運輸都是小分子或離子物質(zhì)的運輸方式，像蛋白質(zhì)這樣的大分子并不能通過主動運輸或

12、被動運輸?shù)姆绞竭M入細胞，他們是如何進出細胞的呢，接下來我們來學習大分子物質(zhì)的跨膜運輸。 物質(zhì)跨膜運輸三種方式的比較 自由擴散 協(xié)助擴散 主動運輸 方向 順濃度梯度 高濃度 低濃度 順濃度梯度 高濃度 低濃度 濃度梯度 低濃度 高濃度 能量 不消耗 不消耗 消耗 載體 不需要 需要 需要 舉例 O2、CO2、甘油 等脂溶性物質(zhì) 血漿中葡萄糖 進入紅細胞 A.葡萄糖、氨基酸通過小腸上皮細胞膜；B.離子通過細胞膜等 注意：細胞膜的選擇透過性是由膜上載體的種類來決定。 為了能維持生命活動的正常進行，生物體主要靠 主

13、動運輸 來獲取營養(yǎng)物質(zhì)。 主動運輸具有重要的意義： 細胞膜的主動運輸是活細胞的特性，它保證了活細胞能夠按照生命活動的需要，主動選擇吸收所需的營養(yǎng)物質(zhì)，主動排出代謝廢物和對細胞有害的物質(zhì)。 （三）大分子物質(zhì)的跨膜運輸 大分子物質(zhì)分別通過胞吞和胞吐的方式完成吸收和外排。 1. 胞吞 大分子物質(zhì)先附著在細胞膜表面，這部分細胞膜內(nèi)陷形成小囊，包圍著大分子，然后小囊分離下來形成囊泡，進入細胞內(nèi)部。 2. 胞吐 細胞需要外排的大分子首先在細胞內(nèi)形成囊泡，囊泡移動到細胞胞膜，與細胞膜融合，將大分子排出細胞。 技能訓練： 右圖表示的是一個動物細胞內(nèi)外不同離子的相對濃度。分析圖表提供的信息，結(jié)合本章所學知識，回答問題。 1. 哪種離子通過主動運輸進入細胞？K+ Mg2+ 2. 哪種離子通過主動運輸排出細胞？Na+ Cl－ 3. 你是如何作出以上判斷的？ 細胞膜內(nèi)外的濃度差較大 六、板書設計 第四章第3節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞? （一）被動運輸 1. 自由擴散 （1）方向：高濃度→低濃度 （2）條件：存在濃度差 2. 協(xié)助擴散 （1）方向：高濃度→低濃度 （2）條件：存在濃度差、載體蛋白 （二）主動運輸 （1）方向：低濃度→高濃度 （2）條件：載體蛋白、消耗能量 （三）大分子物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞? 1. 胞吞 2. 胞吐