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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(yùn)輸?shù)姆绞?教案1 一、教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo)： 1、能簡述物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式及特點(diǎn)。 2、會(huì)比較不同運(yùn)輸方式的異同。 3、說出主動(dòng)運(yùn)輸對細(xì)胞生活的意義。 能力目標(biāo)： 1、學(xué)會(huì)根據(jù)觀察提出問題、嘗試設(shè)計(jì)方案解決問題。 2、培養(yǎng)學(xué)生解讀圖表的能力。 3、探索使用圖表描述生理活動(dòng)。 情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)： 1、養(yǎng)成自主學(xué)習(xí),合作學(xué)習(xí)的意識,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。 2、通過討論與思索、培養(yǎng)學(xué)生善于動(dòng)腦和嚴(yán)密分析的學(xué)習(xí)習(xí)慣。 三、教學(xué)方法 講授與學(xué)生討論相結(jié)合、問題引導(dǎo)法、歸納 四、課時(shí)安排：1課時(shí) 五、教學(xué)過

2、程 復(fù)習(xí)導(dǎo)入 同學(xué)們，我一起來回憶一下植物細(xì)胞吸水和失水的探究實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料是洋蔥鱗片葉外表皮，那么洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞在什么情況下吸水，又在什么情況下失水呢？ 當(dāng)洋蔥細(xì)胞的細(xì)胞液濃度高于外界濃度時(shí)，細(xì)胞吸水；小于外界濃度時(shí)，細(xì)胞失水。 那么水分子進(jìn)出細(xì)胞取決于什么條件呢？ 取決于細(xì)胞內(nèi)外溶液的濃度差。 水分子進(jìn)出細(xì)胞取決于細(xì)胞內(nèi)外溶液的濃度差。細(xì)胞要進(jìn)行正常的生命活動(dòng)，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(jī)鹽離子等。 這些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞是不是也像水一樣取決于細(xì)胞內(nèi)外溶液的濃度差呢？ 其實(shí)科學(xué)家對此已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，并已經(jīng)弄清了許多物質(zhì)

3、的跨膜運(yùn)輸方式。今天我們就來共同學(xué)習(xí)： 第四章第三節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)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(xué)家做的模擬實(shí)驗(yàn)。 大家仔細(xì)觀察這幅圖，這張圖所反映的膜和我們之前學(xué)習(xí)的膜一不一樣？ 在這里脂雙層膜相當(dāng)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?dú)?、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(xì)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(xì)胞的生命活動(dòng)是離不開葡萄糖的，細(xì)胞需要不斷補(bǔ)充葡萄糖以提供能量，也就是說葡萄糖肯定是可以通過細(xì)胞膜進(jìn)到細(xì)胞內(nèi)部的。那又該如何解釋呢？ 推測在小腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞膜上有能夠轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的蛋白質(zhì)。 前面我們講了水稻、番茄會(huì)有選擇地吸收離子，而這個(gè)圖中顯示離子是不能通過脂雙層的，會(huì)不會(huì)離子的吸收也和蛋白質(zhì)有關(guān)？ 其實(shí)蛋白質(zhì)在物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸中起了十分重要的作用。那下面我們就一起來學(xué)習(xí)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健? 首先大家來看小分子物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)闹饕绞接心男? （一）被動(dòng)運(yùn)輸 大家來看這圖，它表示的是細(xì)胞的細(xì)胞膜，內(nèi)外分別表示細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外。當(dāng)細(xì)胞外氧的濃

5、度高于細(xì)胞內(nèi)氧濃度時(shí)，氧便通過擴(kuò)散作用進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部；同樣，由于呼吸作用的進(jìn)行，細(xì)胞內(nèi)二氧化碳的濃度高于細(xì)胞外濃度，二氧化碳則通過擴(kuò)散作用排出細(xì)胞。 科學(xué)家將這種物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式叫做自由擴(kuò)散。 1. 自由擴(kuò)散 根據(jù)水分子、氧和二氧化碳的擴(kuò)散過程，大家總結(jié)一下，自由擴(kuò)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(gè)濃度差其實(shí)就是自由擴(kuò)散的動(dòng)力。濃度差越大，擴(kuò)散的就越快。通過自由擴(kuò)散進(jìn)行跨膜的物質(zhì)除了水、氧氣、二氧化碳外，還有氮?dú)?、苯、甘油、乙醇等? 特征小結(jié)： （1）順濃度梯度運(yùn)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(xué)家做的模擬實(shí)驗(yàn)中我們看到，氧氣、水、二氧化碳、氮?dú)?、苯、甘油、乙醇分子通過自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)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(xì)胞生命活動(dòng)是離不開葡萄糖的，葡萄糖肯定可以通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。這應(yīng)該怎樣解釋呢？ 因?yàn)槿斯ぶp層中無蛋白質(zhì)，可能是蛋白質(zhì)對葡萄糖起到了運(yùn)輸作用。 若要證明你的推測，我們應(yīng)該對模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(xué)們的思維很靈活。那么，科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)證明了葡萄糖在載體蛋白的協(xié)助下擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)，他這種擴(kuò)散方式稱作協(xié)助擴(kuò)散。

7、 2. 協(xié)助擴(kuò)散 葡萄糖協(xié)助擴(kuò)散的過程是這樣發(fā)生的。當(dāng)細(xì)胞外葡萄糖濃度高于細(xì)胞內(nèi)濃度時(shí)，葡萄糖分子便在載體蛋白的協(xié)助下從細(xì)胞外進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)。 有哪位同學(xué)能夠用自己的話說一說協(xié)助擴(kuò)散的定義。 進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)借助載體蛋白質(zhì)的擴(kuò)散，叫做協(xié)助擴(kuò)散。 協(xié)助擴(kuò)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(yùn)輸 （2）需要載體參與 （3）不需要消耗能量 如：葡萄糖通過紅細(xì)胞 在自由擴(kuò)散中，濃度差越大，擴(kuò)散速度越大。但是協(xié)助擴(kuò)散并不完全是這樣，因?yàn)檩d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(kuò)散的速度越快，但是隨著載體蛋白逐漸達(dá)到飽和，不管濃度差有多大，擴(kuò)散的速度都不會(huì)在增加。 其實(shí)，葡萄糖只有在進(jìn)入紅細(xì)胞和肝細(xì)胞時(shí)，才用協(xié)助擴(kuò)散的方式。還有氨基酸進(jìn)入紅細(xì)胞。 接下來我們一起來比較一下自由擴(kuò)散和自由擴(kuò)散的異同點(diǎn)。 討論題： （1）自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)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(yùn)輸。 （2）自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散有什么異同？ 相同點(diǎn)：都是順濃度的梯度跨膜運(yùn)輸，不需要消耗能量。 不同點(diǎn)：自由擴(kuò)散不需要載體蛋白的參與；協(xié)助擴(kuò)散需要載體蛋白的參與

9、 自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散這兩種跨膜方式又統(tǒng)屬于一種跨膜方式——被動(dòng)運(yùn)輸。 哪位同學(xué)能說一說被動(dòng)運(yùn)輸?shù)亩x，可以結(jié)合剛才總結(jié)的自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的共同點(diǎn)來說。 被動(dòng)運(yùn)輸：物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞 （二）主動(dòng)運(yùn)輸 隨著被動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪M(jìn)行，細(xì)胞內(nèi)外的濃度差逐漸的減小，直到為0，達(dá)到平衡狀態(tài)。但是并不是什么情況下，細(xì)胞胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)在細(xì)胞外的濃度都高于細(xì)胞內(nèi)的濃度。例如，一中叫做麗藻的水生植物，其細(xì)胞兩側(cè)物質(zhì)的濃度是這樣的。大家看表4-1 麗藻細(xì)胞液與池水的離子濃度比表格。 離子 細(xì)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(xì)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(jìn)入細(xì)胞的方式是不是被動(dòng)運(yùn)輸？ 很明顯，這種情況下的跨膜運(yùn)輸是逆濃度梯度的。那么應(yīng)該怎樣完成的呢？ 舉個(gè)例子，劃船，假如前進(jìn)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?biāo)拢灰悄繕?biāo)方向是逆水的，我們就必須劃船，劃船就會(huì)消耗能量。這些例子的運(yùn)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(yùn)輸過程。 首先，細(xì)胞外的離子濃度低于細(xì)胞內(nèi)的濃度，這種情況下，離子就會(huì)在載

11、體蛋白的協(xié)助下，消耗細(xì)胞釋放的能量，進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)。這種運(yùn)輸方式叫做主動(dòng)運(yùn)輸。 主動(dòng)運(yùn)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(yùn)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(xì)胞膜； B. 離子通過細(xì)胞膜等 主動(dòng)運(yùn)輸和被動(dòng)運(yùn)輸?shù)膮^(qū)別是什么？ 既然主動(dòng)運(yùn)輸要消耗生物體能量，當(dāng)然就會(huì)對生物體有一定的意義，使生物體按照生物體的需要，主動(dòng)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(dòng)運(yùn)輸和被動(dòng)運(yùn)輸都是小分子或離子物質(zhì)的運(yùn)輸方式，像蛋白質(zhì)這樣的大分子并不能通過主動(dòng)運(yùn)輸或

12、被動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)入細(xì)胞，他們是如何進(jìn)出細(xì)胞的呢，接下來我們來學(xué)習(xí)大分子物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸三種方式的比較 自由擴(kuò)散 協(xié)助擴(kuò)散 主動(dòng)運(yùn)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(jìn)入紅細(xì)胞 A.葡萄糖、氨基酸通過小腸上皮細(xì)胞膜；B.離子通過細(xì)胞膜等 注意：細(xì)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(dòng)的正常進(jìn)行，生物體主要靠 主

13、動(dòng)運(yùn)輸 來獲取營養(yǎng)物質(zhì)。 主動(dòng)運(yùn)輸具有重要的意義： 細(xì)胞膜的主動(dòng)運(yùn)輸是活細(xì)胞的特性，它保證了活細(xì)胞能夠按照生命活動(dòng)的需要，主動(dòng)選擇吸收所需的營養(yǎng)物質(zhì)，主動(dòng)排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)。 （三）大分子物質(zhì)的跨膜運(yùn)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(xì)胞膜表面，這部分細(xì)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(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。 2. 胞吐 細(xì)胞需要外排的大分子首先在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡，囊泡移動(dòng)到細(xì)胞胞膜，與細(xì)胞膜融合，將大分子排出細(xì)胞。 技能訓(xùn)練： 右圖表示的是一個(gè)動(dòng)物細(xì)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(xué)知識，回答問題。 1. 哪種離子通過主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞？K+ Mg2+ 2. 哪種離子通過主動(dòng)運(yùn)輸排出細(xì)胞？Na+ Cl－ 3. 你是如何作出以上判斷的？ 細(xì)胞膜內(nèi)外的濃度差較大 六、板書設(shè)計(jì) 第四章第3節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞? （一）被動(dòng)運(yùn)輸 1. 自由擴(kuò)散 （1）方向：高濃度→低濃度 （2）條件：存在濃度差 2. 協(xié)助擴(kuò)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(dòng)運(yùn)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(yùn)輸?shù)姆绞? 1. 胞吞 2. 胞吐