高中生物必修1《第3章细胞的物质代谢第1节细胞内外的物质交换三物质进出细胞...》139北师大教案教学设计

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”是必修一第四章第三节的内容,本届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.物质的跨膜运输是学习细胞内环境平衡的基础,也是本章的重点和难点,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尊鼎基础知识.
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.本节将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］
一、知识与技能：
１、举例说明物质跨膜运输的类型及特点
２、说出被动运输与主动运输的异同点
３、阐述主动运输对细胞的意义
４、正确解读坐标数据图标
二、过程与方法：
１、运用类比和对比地方法进行学习，抓住关键，掌握本质２、运用表格的方式进行总结，简洁明了
三、情感态度与价值观：
１、物质进出细胞的方式反映了细胞膜的功能，这是在细胞膜结构的基础上进一步的学
习，树立生物膜结构与功能相适应的生物学观点
２、参与课堂讨论与交流，同时培养积极思考的学习习惯。

四,教学重点
１、小分子和离子跨膜运输的方式：自由扩散、协助扩散、主动运输
２、大分子跨膜运输的方式：胞吞和胞吐
教学难点
主动运输
五,教学方法
直观教学法,讲授法,分组讨论法
六,课前准备
1.
学生的学习准备:利用课前预习
2.
教师的教学准备:
(1)
教师搜集与物质进出细胞相关的资料图片,制作多媒体课件.
(2)
教师准备一杯清水及蓝墨水,课前预习练习题.
七,课时安排:1课时
八,教学过程
［情境创设］
演示实验：向一杯清水中加入某种棕色液体，观察到什么实验现象
学生：整杯清水颜色变成蓝色
教师：这是什么现象？
学生：扩散
教师：扩散是物质从高浓度向低浓度移动的现象。

通过扩散整杯清水中都有了棕色物质分子的存在。

我们怎样判断出这是什么物质呢？
学生：可以闻气味，鉴定化学性质等。

（前面同学已经闻到气味，请一位后排同学验证）
教师：我们可以闻出这是醋的味道。

说明醋分子除了在水中扩散，还进入了我们的肺泡，进入我们的嗅觉细胞。

那么这些分子是怎样进入我们的人体细胞的？会遇到什么障碍吗？
学生：物质进出细胞需要通过细胞的边界—细胞膜。

［回顾旧知］
复习：生物膜流动镶嵌模型:（磷脂双分子层）构成膜的基本支架；（蛋白质）分子
镶在磷脂双分子层表面，有的嵌入或横跨磷脂双分子层。

磷脂与蛋白质可以（运动），故膜的结构特点是具有（流动性）。

教师：生物学基本的观点是：结构与功能相适应，这节课我们要探究的问题就是：物质怎样进行跨膜运输来出入细胞？［师生互动］
教师：细胞一般用肉眼是看不到的，需要借助显微镜来观察。

在实际的探究中，显微镜的操作比较复杂。

所以我们可以尝试用模型来探究。

出示人工合成脂双层膜对不同的物质的通透性
学生活动：用人工合成的磷脂双层膜模拟生物膜,观察它对不同物质的通透性，讨论回答下列问题：
1.哪些分子可以通过脂双层膜，他们有什么特点？
2.哪些分子不可以通过脂双层膜，他们有什么特点？
3.不能通过脂双层膜的物质，细胞需要吗？如果需要他怎样才能进入细胞呢？
学生回答：1.水、O2、CO2、甘油、尿素等物质可以通过脂双层膜；这是一些小分子和
气体物质等。

2.氨基酸、核苷酸、葡萄糖、各种离子不能通过脂双层膜。

这些物质分子量
比较大，离子带有电荷。

3.不能通过脂双层膜的物质，细胞也需要。

比如葡萄糖可以提供能量，缺钙
会容易骨折等。

推测这些物质进入细胞可能与蛋白质有关。

一、被动运输
（一）自由扩散
教师：能够通过脂双层膜的物质中，我们已知水进入细胞的方式是渗透作用，是顺相对浓度梯度的。

其他物质也都是以这种简单的扩散作用进入细胞膜的，把这种方式叫做自由扩散。

出示动画，学生观察，总结自由扩散特点。

自由扩散中，物质的运输方向是从浓度高的向浓度低的运输。

物质运输的动力是浓度差。

以自由扩散进出细胞的物质，通常是一些小分子物质，气体或是脂溶性物质。

教师：通过前面的分析，不能通过脂双层膜，但细胞又需要的物质，比如葡萄糖怎样进入细胞？
学生活动：根据前面的推测，设计实验探究葡萄糖等物质怎
样进入细胞。

（二）协助扩散
出示资料：实验表明,葡萄糖不能通过磷脂双分子层的人工膜,但如果在人工膜中加入某种蛋白质，葡萄糖则可以通过膜从高浓度处向低浓度扩散。

该实验说明什么?
学生分析资料，得出结论：说明葡萄糖可以借助载体通过脂双层。

出示动画，学生观察，总结自由扩散概念及特点。

师生：进出细胞的物质借助载体的扩散，叫做协助扩散。

物质的运输方向是从浓度高的向浓度低，需要载体协助。

如葡萄糖进入红细胞。

教师：自由扩散与协助扩散都是物质从低浓度向高浓度运输，浓度差是运输动力，物质总是顺浓度梯度运输吗？
二、主动运输
出示资料：
1、人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍，Na+的浓度却只有血浆的1/6，细胞却仍在“吸K+排Na+”。

2、人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力。

血液中碘的质量浓度为250mg/L，而甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液高20—25倍。

3、丽藻的细胞液与池水的多种离子浓度比(表格出示数据),
分析表中数据，可得出什么结论？由丽藻仍然可以从池水中获得各种离子的现象，有何疑问？
学生分析资料，提出问题
学生：物质并不总是顺浓度梯度进入细胞的，有时可以逆浓度运输，那么物质怎样逆浓度运输呢？
学生活动：设计实验探究物质逆浓度梯度运输需要的条件（能量及载体）
出示资料：实验表明,K+不能通过磷脂双分子层的人工膜,但如果在人工膜中加入少量的缬氨酸霉素(一种蛋白类抗生素)，以及可以提供能量的物质后，K+则可以通过膜从低浓度处向高浓度扩散.
该实验说明什么?
学生分析资料，得出结论：物质逆浓度梯度运输需要载体及能量。

出示动画，学生观察，总结主动运输概念及特点。

师生：物质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。

如葡萄糖、氨基酸、核苷酸及各种离子出入细胞。

教师：主动运输的动力是细胞提供的能量，相对而言，自由扩散与协助扩散需要借助浓度差来运输，把它们叫做被动运输。

主动运输与被动运输哪种方式对细胞的生命活动意义更为重要？
学生：主动运输更有意义，因为它可以保证活细胞按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。

体现了细胞膜的功能特点，即选择透过性。

技能训练：分析柱状图（即教材73页）
教师：以上我们探究了小分子物质进出细胞的方式，对于一些高分子物质，如蛋白质，怎样来进出细胞呢？
出示动画：变形虫摄取食物，排出代谢废物的方式。

学生观察并总结特点。

〖思考与讨论〗学生思考讨论回答，教师提示。

〖提示〗1.自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。

因为二者都是顺物质的浓度梯度进行的。

2.自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞消耗能量。

不同之处是：前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。

3.因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以统称为被动运输。

运输方式
自由扩散
协助运输
主动运输
跨膜方向
高→低
高→低
一般：低→高
载体协助
不需要
需要
需要
消耗能量
不用
不用
用
物质举例
氧气、二氧化碳、氮气、苯等小分子（苯还是脂溶性的）水、甘油、乙醇等较小的分子
氨基酸、葡萄糖等较大的有机分子
K+、Mg2+、Na+
、Cl－等－带电荷的离子
〖旁栏思考题〗学生思考讨论回答，教师提示。

〖提示〗这是细胞的胞吞作用。

这对于人体有防御功能，并有利于细胞新陈代谢的正常进行。

三、大分子物质进出细胞的方式
教师：当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。

然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫做胞吞。

细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫做胞吐。

课堂小结
小分子物质进出细胞的方式：自有扩散、协助扩散、主动运输的异同点。

物质跨膜运输的方式体现了生物膜选择透过性的特点，大分子物质进出细胞体现了细胞膜具有流动性的特点。

可见，结构与功能总是相适应的。

作业:本节课的课后练习。