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第四章第3节物质跨膜运输的方式一、教材分析：“物质跨膜运输的方式”是人教版高中生物教科书必修I中第四章第三节的内容，本章内容属于细胞的基本功能之一──物质的输入和输出。任何一个生命系统都是开放的系统，都与外界有物质的交换。所以本节的内容对学生理解细胞是基本的生命系统有着重要的意义，也为以后进一步的生物学习奠定基础知识。二、学情分析：在本章前两节中，学生已经学习了细胞膜的组成、功能以及物质跨膜运输的一些实例，但还未对物质跨膜运输的原理进行学习。本节内容就是系统的学习物质跨膜运输的方式，学生对其中涉及的知识已经有一些了解，所以本节内容对于高中学生并不难理解，因此可以用引导的方式让学生进行探究学习，以此提高学生的分析总结能力。三、教学目标：知识目标：举例说明物质跨膜运输的类型及特点；说出被动运输与主动运输的异同点；阐述主动运输对细胞的意义；正确解读坐标图与表格。技能目标：逐渐形成运用类比和对比的方法进行学习的能力。逐渐形成运用表格的方式进行总结归纳知识的能力。情感目标：树立生物膜结构与功能相适应的生物学观点。四、教学重难点：教学重点：自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞和胞吐教学难点：三种跨膜运输方式的概念及区别。五、教学过程：一、复习：【教师】展示细胞膜的结构示意图，【学生】回顾细胞膜流动镶嵌模型的内容：1、磷脂双分子层构成细胞膜的支架。2、蛋白质分子有的镶、有的嵌入、有的横跨在磷脂双分子层3、磷脂分子和绝大多数蛋白质是可以运动的【教师】从流动镶嵌模型模型可以看出细胞膜具有什么特点吗？【学生】结构特点：具有一定的流动性；功能特点：具有选择透过性二、问题探讨：阅读问题探讨内容，学生讨论并回答相关问题。1、什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？小分子，脂溶性物质可以通过，大分子（葡萄糖等）很难通过，离子不能。2、葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，但是小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？两种膜的区别在于细胞膜上有蛋白质，即葡萄糖的运输与蛋白质有关系3、观察此图，联系已有知识，你还能提出哪些问题吗？能不能对所提出的问题作出尝试性的回答？例：细胞合成蛋白质需要氨基酸，但氨基酸无法通过脂双分子层，那么细胞是如何吸收氨基酸的？钾离子，钙离子等无法通过人工合成的脂双分子层，但在第一节里我们已经学过，细胞可以吸收这些离子，是如何吸收的？三、扩散【教师】我们知道，往清水中滴一滴蓝墨水，清水很快变成蓝色，把一块糖放进水里，整杯水变甜了，这是什么现象？【学生】是扩散现象：物质从相对浓度高的区域向低浓度区域运动。阅读P70-72内容，【教师】物质跨膜运输的方式有几种？【学生】三种，自由扩散、协助扩散、主动运输完成表格自由扩散协助扩散主动运输方向能量载体举例【教师】展示三种运输方式的动画。四、被动运输（自由扩散和协助扩散）【教师】作为生命体的基本组成单位，细胞无时无刻不在进行着一系列的生化反应，那么反应的原料如何运进细胞？代谢废物又如何运出细胞呢？能透过细胞膜进出的物质有很多，方式相同吗？现象：细胞代谢需要水、氧气、甘油等物质，同时会产生CO2、尿素等物质，水、氧气、二氧化碳等小分子物质能够进出细胞问题：水、氧气、二氧化碳等小分子物质是如何进出细胞的呢？这种运输方式有何特点？称为什么运输方式？【学生】这种运输方式称为自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞，特点：顺浓度梯度，不需要载体蛋白，不消耗能量。能够以自由扩散方式进出细胞的物质有何特点？1、气体和小分子物质，可以直接从磷脂双分子层中穿过，如H2O、CO2、O2等2、脂溶性物质，如甘油、乙醇、脂肪酸等（相似相溶）【教师】刚才介绍的自由扩散的例子中并没有葡萄糖，而刚刚我们也已经提到，葡萄糖并不能通过人工脂双层，却可以进入小肠细胞绒毛上皮和红细胞，那么葡萄糖是如何跨膜运输的呢？葡萄糖的跨膜运输，并不是简单地通过磷脂层，而是需要在蛋白质的辅助下，才能顺利通过，我们把这种蛋白质称为载体蛋白。除了需要载体蛋白，我们还发现，这种运输方式，与前边的自由扩散比较，有两个特点是相同的，还有一个特点是不相同的，是什么呢？【学生】协助扩散：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散，叫做协助扩散特点：从高浓度到低浓度；需要载体蛋白的协助；不需要能量。【思考与讨论】1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？不需要，动力来源于浓度差，是顺浓度梯度运输。2、自由扩散和协助扩散有什么异同？同：不耗能，均是顺浓度梯度运输；异：自有扩散不需要载体，而协助扩散需要。3、为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？因为两种运输方式均是顺浓度梯度运输【总结】物质顺浓度梯度扩散进出细胞，统称为被动运输五、主动运输【教师】物质都是顺浓度梯度运输的吗？一般情况下，植物根系所处的土壤溶液中，植物需要的很多矿质元素离子的浓度总是低于细胞液的浓度。观察表4-1内容。【学生】细胞内离子浓度高于池水【教师】人红细胞中钾离子浓度比血浆高30倍。钠离子浓度只有血浆中的1/6。人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力，碘是合成甲状腺激素的原料，血液中碘的质量浓度是250mg/L，而甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液高20-25倍。这些能说明什么问题？【学生】一些物质是可以逆浓度梯度运输【教师】为了能维持生命活动的正常进行，生物体主要靠主动运输来获取营养物质。那么什么是主动运输？主动运输有什么特点？主动运输有何意义？【学生】钠离子，钾离子等从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。特点：逆浓度梯度运输；需要载体蛋白协助；需要消耗能量。意义：细胞膜的主动运输是活细胞的特性，它保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需的营养物质，主动排出代谢废物和对细胞有害的物质。【教师】在这里，需要注意一点，运输不同物质的载体蛋白是不一样的，如钠离子的运输载体为钠泵，CFTR蛋白用来转运氯离子等，即载体蛋白具有特异性。大家回顾一下所讲知识，判断一下影响三种跨膜运输速率的因素有哪些？下面几幅坐标图中所表示是哪种物质运输方式？为什么？【学生】①为自由扩散，②为协助扩散，③为主动运输，理由，从自由扩散的特点来看，不耗能，不需要载体，从高浓度运输至低浓度，因此影响因素为浓度差。而协助扩散的影响因素除浓度差之外，还受载体数量的影响。主动运输不受浓度差的影响，但需要载体，还要消耗能量，因此影响因素有载体数量，及能量。任务：绘制三种运输方式的示意图。六、胞吞和胞吐【教师】刚刚所讲的均为小分子物质的运输，那么像蛋白质等大分子物质如何运输？观察图片，描述一下胞吞和胞吐的过程。【学生】胞吞：附着、内陷、包围、分离、进入胞吐：囊泡、移动至细胞膜、融合、排出细胞外。【教师】在整个过程中，体现了细胞膜的什么特性？需要消耗能量吗？【学生】具有一定的流动性，需要消耗能量。物质运输方式的判断1、根据分子大小2、根据运输方向判断顺浓度梯度运输为被动运输逆浓度梯度运输为主动运输七：课堂练习1、下列跨膜运输的生理活动，属于主动运输的是（）A、酒精进入胃黏膜细胞B、二氧化碳由静脉血进入肺泡内C、原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞D、水分子出入细胞2、下列哪些物质进出细胞时与细胞中的核糖体和线粒体密切相关（）①尿素通过细胞膜、②人的红细胞从血浆中吸收葡萄糖、③肾小管上皮细胞吸收原尿中的、Na+④小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、A、①②B、③④C、②③D、①②③④3、根据下图所示曲线回答下列问题：运输速率浓度差（1）从图中可知该种物质进入细胞的方式是什么?（2）从图中可以看出物质通过细胞膜的运输速度与细胞外浓度的关系是什么?（3）上述运输方式中，加入蛋白酶后曲线是否会发生变化？为什么？