《细胞膜的物质运输功能》 学历案

《细胞膜的物质运输功能》学历案
一、学习目标
1、理解细胞膜的结构特点和功能特性。

2、掌握物质跨膜运输的方式，包括被动运输（自由扩散和协助扩散）和主动运输。

3、能够解释不同物质运输方式与细胞生命活动的关系。

4、培养观察、分析和解决问题的能力，提高科学思维素养。

二、学习重难点
1、重点
（1）物质跨膜运输的方式及其特点。

（2）细胞膜的功能特性。

2、难点
（1）主动运输的过程和意义。

（2）如何通过实验探究物质跨膜运输的方式。

三、知识链接
1、细胞的基本结构
了解细胞由细胞膜、细胞质和细胞核等部分组成，细胞膜将细胞与外界环境分隔开。

2、生物膜的流动镶嵌模型
知道细胞膜是由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子镶嵌、贯穿或覆盖在磷脂双分子层上，细胞膜具有流动性。

四、学习过程
（一）导入
想象一下，细胞就像一个小小的城堡，而细胞膜就是城堡的城墙和城门。

这道城墙不仅要把城堡内和城堡外分隔开，还要负责让城堡需要的东西进来，不需要的东西挡在外面，同时把城堡里产生的废物送出去。

那么，细胞膜是如何完成这些神奇的任务的呢？这就涉及到细胞膜的物质运输功能。

（二）细胞膜的结构
1、磷脂双分子层
磷脂分子有一个亲水的头部和两条疏水的尾部。

在水中，它们会自动排列成两层，亲水头部朝向两侧，疏水尾部朝向中间，形成磷脂双分子层。

2、蛋白质
有的蛋白质镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双
分子层中，有的贯穿整个磷脂双分子层。

这些蛋白质具有运输物质、
识别等功能。

3、糖类
细胞膜外侧的糖类与蛋白质结合形成糖蛋白，与脂质结合形成糖脂，它们起到识别、保护和润滑的作用。

（三）物质跨膜运输的方式
1、被动运输
（1）自由扩散
一些小分子物质，如氧气、二氧化碳、水等，可以直接穿过细胞膜
的磷脂双分子层，从高浓度一侧向低浓度一侧扩散，不需要载体蛋白
和能量，这种运输方式叫做自由扩散。

例如，在肺泡中，氧气浓度高，血液中氧气浓度低，氧气就会通过
自由扩散进入血液；而在细胞内，二氧化碳浓度高，细胞外二氧化碳
浓度低，二氧化碳就会通过自由扩散排出细胞。

（2）协助扩散
某些物质在通过细胞膜时，需要载体蛋白的协助，但不需要能量，
从高浓度一侧向低浓度一侧运输，这种方式称为协助扩散。

比如，葡萄糖进入红细胞就是通过协助扩散进行的。

红细胞膜上有
一种特殊的蛋白质，能够帮助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞。

2、主动运输
有些物质，如离子、氨基酸、葡萄糖等，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，这种运输方式叫做主动运输。

主动运输对于细胞来说非常重要，它能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地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。

例如，植物根细胞吸收土壤中的矿质离子，就是通过主动运输完成的。

（四）物质跨膜运输的实例
1、细胞的吸水和失水
当细胞处于不同浓度的溶液中时，会发生吸水或失水现象。

（1）动物细胞
当外界溶液浓度小于细胞质浓度时，细胞吸水膨胀；当外界溶液浓度大于细胞质浓度时，细胞失水皱缩；当外界溶液浓度等于细胞质浓度时，细胞形态保持不变。

（2）植物细胞
植物细胞有细胞壁的支持和保护，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，但由于细胞壁的限制，细胞不会无限膨胀；当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象，即原生质
层与细胞壁分离；当外界溶液浓度等于细胞液浓度时，细胞水分进出平衡。

2、物质跨膜运输的特点
（1）选择透过性
细胞膜对进出细胞的物质具有选择性，这是细胞膜的功能特性。

（2）相对性
物质跨膜运输的方式不是绝对的，在一定条件下可以相互转化。

（五）实验探究
探究某种物质跨膜运输的方式
实验原理：根据不同物质跨膜运输的特点，设计实验观察物质在细胞内外的浓度变化、是否需要载体蛋白和能量等，从而判断物质的运输方式。

实验材料：＿____
实验步骤：
1、准备不同浓度的溶液和含有待研究物质的细胞。

2、分别在不同条件下（如有无载体蛋白、有无能量供应）进行处理。

3、定期检测细胞内外物质的浓度。

4、分析实验结果，得出结论。

（六）应用与拓展
1、解释生活中的现象
（1）为什么腌制咸菜时，咸菜会变咸？
（2）为什么给农作物施肥过多会导致“烧苗”现象？
2、医学应用
（1）某些药物的研发需要考虑其跨膜运输方式，以提高药效。

（2）研究细胞物质运输功能对于治疗某些疾病，如肾脏疾病等具有重要意义。

（七）课堂练习
1、下列物质通过自由扩散进入细胞的是（）
A 葡萄糖
B 氨基酸
C 氧气
D 钾离子
2、主动运输与被动运输的区别主要在于（）
A 是否需要载体蛋白
B 是否需要能量
C 运输的方向
D 运输的物质种类
3、植物细胞发生质壁分离的原因是（）
A 细胞液浓度大于外界溶液浓度
B 细胞壁的伸缩性大于原生质层
C 细胞液浓度小于外界溶液浓度
D 原生质层的伸缩性大于细胞壁
（八）总结
通过本节课的学习，我们了解了细胞膜的结构，掌握了物质跨膜运输的方式，包括自由扩散、协助扩散和主动运输，以及它们的特点和实例。

同时，我们还通过实验探究和实际应用，加深了对细胞膜物质运输功能的理解。

希望同学们能够将所学知识运用到实际生活和学习中，更好地理解生命活动的奥秘。

五、学习评价
1、完成课后练习题，检测对知识的掌握程度。

2、绘制思维导图，总结细胞膜物质运输的相关知识。

3、小组讨论生活中与细胞膜物质运输相关的现象，并尝试用所学知识进行解释。