高三生物教案：《物質(zhì)跨膜運輸的方式》教學(xué)設計

　　一、教學(xué)目標

　　1．知識目標：

　�。�1）舉例說(shuō)明物質(zhì)跨膜運輸方式的類(lèi)型及特點(diǎn)。

　�。�2）說(shuō)出被動(dòng)運輸與主動(dòng)運輸的異同點(diǎn)。

　　2．能力目標：運用表格的方式進(jìn)行總結。

　　3.情感目標：培養學(xué)生質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng )新的科學(xué)態(tài)度和精神。

　　二、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

　　1．教學(xué)重點(diǎn)：物質(zhì)跨膜運輸的方式。

　　2．教學(xué)難點(diǎn)：主動(dòng)運輸。

　　三、教學(xué)方法

　　講授與學(xué)生討論相結合、問(wèn)題引導法、歸納

　　四、課時(shí)安排：1課時(shí)

　　五、教學(xué)過(guò)程

　　復習導入

　　同學(xué)們，我一起來(lái)回憶一下植物細胞吸水和失水的探究實(shí)驗，實(shí)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(shí)，細胞吸水；小于外界濃度時(shí)，細胞失水。

　　那么水分子進(jìn)出細胞取決于什么條件呢？

　　取決于細胞內外溶液的濃度差。

　　水分子進(jìn)出細胞取決于細胞內外溶液的濃度差。細胞要進(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(yíng)養物質(zhì)，比如說(shuō)氧、葡萄糖、氨基酸、無(wú)機鹽離子等。

　　這些物質(zhì)進(jìn)出細胞是不是也像水一樣取決于細胞內外溶液的濃度差呢？

　　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)的跨膜運輸方式。今天我們就來(lái)共同學(xué)習：

　　第四章第三節 物質(zhì)跨膜運輸的方式

　　問(wèn)題探討：

　　大家來(lái)看“人工合成的無(wú)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。

　　大家仔細觀(guān)察這幅圖，這張圖所反映的膜和我們之前學(xué)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(méi)有蛋白質(zhì)分子。

　�。�1）什么樣的物質(zhì)能夠通過(guò)脂雙層，什么樣的物質(zhì)不能通過(guò)？

　　氧氣、二氧化碳、氮氣、苯、水、甘油、乙醇能通過(guò)脂雙層；氨基酸、葡萄糖、核苷酸和離子等不能通過(guò)。

　�。�2）葡萄糖不能通過(guò)無(wú)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?zhuān)?br />
　　大家發(fā)現葡萄糖分子不能自由通過(guò)人工合成的無(wú)蛋白質(zhì)的脂雙層，但我們又知道細胞的生命活動(dòng)是離不開(kāi)葡萄糖的，細胞需要不斷補充葡萄糖以提供能量，也就是說(shuō)葡萄糖肯定是可以通過(guò)細胞膜進(jìn)到細胞內部的。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運葡萄糖的蛋白質(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(guò)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)的跨膜運輸中起了十分重要的作用。那下面我們就一起來(lái)學(xué)習物質(zhì)跨膜運輸的方式。

　　首先大家來(lái)看小分子物質(zhì)跨膜運輸的主要方式有哪些？

　�。ㄒ唬┍粍�(dòng)運輸

　　大家來(lái)看這圖，它表示的是細胞的細胞膜，內外分別表示細胞內和細胞外。當細胞外氧的濃度高于細胞內氧濃度時(shí)，氧便通過(guò)擴散作用進(jìn)入到細胞內部；同樣，由于呼吸作用的進(jìn)行，細胞內二氧化碳的濃度高于細胞外濃度，二氧化碳則通過(guò)擴散作用排出細胞。

　　科學(xué)家將這種物質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單的擴散作用進(jìn)出細胞的方式叫做自由擴散。

　　1. 自由擴散

　　根據水分子、氧和二氧化碳的擴散過(guò)程，大家總結一下，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(gè)濃度差其實(shí)就是自由擴散的動(dòng)力。濃度差越大，擴散的就越快。通過(guò)自由擴散進(jìn)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：

　�。�1）順濃度梯度運輸

　�。�2）不需要載體

　�。�3）不需要消耗能量

　　如：水、氧氣、二氧化碳、甘油、乙醇等。

　　在科學(xué)家做的模擬實(shí)驗中我們看到，氧氣、水、二氧化碳、氮氣、苯、甘油、乙醇分子通過(guò)自由擴散進(jìn)出細胞，但是像葡萄糖這樣稍大的分子卻不能通過(guò)人工合成的脂雙層，而我們大家都知道細胞生命活動(dòng)是離不開(kāi)葡萄糖的，葡萄糖肯定可以通過(guò)細胞膜進(jìn)入細胞內部。這應該怎樣解釋呢？

　　因為人工脂雙層中無(wú)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(shí)驗進(jìn)行怎樣的修改呢？

　　向合成的脂雙層中加蛋白質(zhì)，觀(guān)察葡萄糖能否穿過(guò)脂雙層。

　　對，同學(xué)們的思維很靈活。那么，科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗證明了葡萄糖在載體蛋白的協(xié)助下擴散到細胞內，他這種擴散方式稱(chēng)作協(xié)助擴散。

　　2. 協(xié)助擴散

　　葡萄糖協(xié)助擴散的過(guò)程是這樣發(fā)生的。當細胞外葡萄糖濃度高于細胞內濃度時(shí)，葡萄糖分子便在載體蛋白的協(xié)助下從細胞外進(jìn)入到細胞內。

　　有哪位同學(xué)能夠用自己的話(huà)說(shuō)一說(shuō)協(xié)助擴散的定義。

　　進(jìn)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：

　�。�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(guò)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(shuō)載體蛋白有不同的種類(lèi)和數量，特定的種類(lèi)只能協(xié)助特定的物質(zhì)，而數量的大小也決定攜帶物質(zhì)的多少。

　　通常在一定的范圍內，濃度差越大，協(xié)助擴散的速度越快，但是隨著(zhù)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(huì )在增加。

　　其實(shí)，葡萄糖只有在進(jìn)入紅細胞和肝細胞時(shí)，才用協(xié)助擴散的方式。還有氨基酸進(jìn)入紅細胞。

　　接下來(lái)我們一起來(lái)比較一下自由擴散和自由擴散的異同點(diǎn)。

　　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(diǎn)：都是順濃度的梯度跨膜運輸，不需要消耗能量。

　　不同點(diǎn)：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

　　自由擴散和協(xié)助擴散這兩種跨膜方式又統屬于一種跨膜方式——被動(dòng)運輸。

　　哪位同學(xué)能說(shuō)一說(shuō)被動(dòng)運輸的定義，可以結合剛才總結的自由擴散和協(xié)助擴散的共同點(diǎn)來(lái)說(shuō)。

　　被動(dòng)運輸：物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)出細胞

　�。ǘ�）主動(dòng)運輸

　　隨著(zhù)被動(dòng)運輸的進(jìn)行，細胞內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(yíng)養物質(zhì)在細胞外的濃度都高于細胞內的濃度。例如，一中叫做麗藻的水生植物，其細胞兩側物質(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。

　　通過(guò)觀(guān)察表格，我們能得出怎樣的結論？

　　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(jìn)入細胞的方式是不是被動(dòng)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(gè)例子，劃船，假如前進(jìn)的方向是順著(zhù)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(huì )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(lái)共同看一下運輸過(guò)程。

　　首先，細胞外的離子濃度低于細胞內的濃度，這種情況下，離子就會(huì )在載體蛋白的協(xié)助下，消耗細胞釋放的能量，進(jìn)入到細胞內。這種運輸方式叫做主動(dòng)運輸。

　　主動(dòng)運輸的方向是？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：

　�。�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(guò)小腸上皮細胞膜；

　　B. 離子通過(guò)細胞膜等

　　主動(dòng)運輸和被動(dòng)運輸的區別是什么？

　　既然主動(dòng)運輸要消耗生物體能量，當然就會(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(yíng)養物質(zhì)，排出代謝廢物和有害物質(zhì)。

　　主動(dòng)運輸和被動(dòng)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(guò)主動(dòng)運輸或被動(dòng)運輸的方式進(jìn)入細胞，他們是如何進(jìn)出細胞的呢，接下來(lái)我們來(lái)學(xué)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

　　注意：細胞膜的選擇透過(guò)性是由膜上載體的種類(lèi)來(lái)決定。

　　為了能維持生命活動(dòng)的正常進(jìn)行，生物體主要靠   主動(dòng)運輸   來(lái)獲取營(yíng)養物質(zhì)。

　　主動(dòng)運輸具有重要的意義：

　　細胞膜的主動(dòng)運輸是活細胞的特性，它保證了活細胞能夠按照生命活動(dòng)的需要，主動(dòng)選擇吸收所需的營(yíng)養物質(zhì)，主動(dòng)排出代謝廢物和對細胞有害的物質(zhì)。

　�。ㄈ�）大分子物質(zhì)的跨膜運輸

　　大分子物質(zhì)分別通過(guò)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(zhù)在細胞膜表面，這部分細胞膜內陷形成小囊，包圍著(zhù)大分子，然后小囊分離下來(lái)形成囊泡，進(jìn)入細胞內部。

　　2. 胞吐

　　細胞需要外排的大分子首先在細胞內形成囊泡，囊泡移動(dòng)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(gè)動(dòng)物細胞內外不同離子的相對濃度。分析圖表提供的信息，結合本章所學(xué)知識，回答問(wèn)題。

　　1. 哪種離子通過(guò)主動(dòng)運輸進(jìn)入細胞？K+    Mg2+

　　2. 哪種離子通過(guò)主動(dòng)運輸排出細胞？Na+   Cl－

　　3. 你是如何作出以上判斷的？

　　細胞膜內外的濃度差較大

　　知識闖關(guān)

　　1. 下列物質(zhì)以不同運輸方式通過(guò)細胞膜的是（  B ）

　　A. 甘油、二氧化碳

　　B. 鉀離子、水

　　C. 氨基酸、鉀離子

　　2.甲(〇)乙(●)兩種物質(zhì)在細胞膜兩側的分布情況如右圖(顆粒的多少表示濃度的高低)，

　　在進(jìn)行跨膜運輸時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（  B  ）

　　A. 甲進(jìn)入細胞一定需要能量

　　B. 乙進(jìn)入細胞一定有載體蛋白的參與

　　C. 甲運出細胞一定不需要能量

　　D. 乙運出細胞一定有載體蛋白的參與

　　3.根據下圖所示曲線(xiàn)回答下列問(wèn)題

　�。�1）從圖中可知該種物質(zhì)進(jìn)入細胞的方式是什么?      協(xié)助擴散

　�。�2）從圖中可以看出物質(zhì)通過(guò)細胞膜的運輸速度與細胞外濃度的關(guān)系是什么?

　　在一定范圍內,物質(zhì)的運輸速率與外界濃度成正比

　�。�3）上述運輸方式中，加入蛋白酶后曲線(xiàn)是否會(huì )發(fā)生變化？為什么？   會(huì ),載體受到破壞

　　六、板書(shū)設計

　　第四章第3節 物質(zhì)跨膜運輸的方式

　�。ㄒ唬┍粍�(dòng)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

　�。ǘ�）主動(dòng)運輸

　�。�1）方向：低濃度→高濃度

　�。�2）條件：載體蛋白、消耗能量

　�。ㄈ�）大分子物質(zhì)跨膜運輸的方式

　　1. 胞吞

　　2. 胞吐