物质跨膜运输的方式.docx

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物质跨膜运输的方式

第3节物质跨膜运输的方式

教案A

教学目标

一、知识目标

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。

二、能力目标

运用类比和对比的方法进行学习，抓住关键，掌握本质。

三、情感目标

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。

教学重点、难点

教学重点

物质进出细胞的方式。

教学难点

主动运输。

教学方法

探究法、讲述法、演示法。

课时安排

1课时

教学过程

板书：

第3节物质跨膜运输的方式

引入

观察与思考

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？

（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？

（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？

回顾旧知识

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。

脂质与蛋白质可以（运动），故膜的结构特点是具有（流动性）。

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？

学生阅读观察并思考讨论“问题探讨”，学生回答。

提示

1．从图上可以看出，氧气、二氧化碳、氮气、苯等小分子（苯还是脂溶性的）很容易通过合成的脂双层；水、甘油、乙醇等较小的分子也可以通过；氨基酸、葡萄糖等较大的有机分子和带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。

2．葡萄糖不能通过人工合成的无蛋白的脂双层，但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，推测小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。

3．通过观察此图还可联想并提出，细胞需要的离子是否也通过细胞膜上的蛋白质来运输等问题。

（学生阅读教材70页、71页内容）思考：

1．物质跨膜运输的方式有哪几种？

2．什么是主动运输，被动运输？

3．被动运输的特点和种类。

（教师结合学生的理解和回答进行讲解）

一、被动运输

（一）自由扩散

生答师讲

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，是顺相对含量梯度的。

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。

学生总结自由扩散特点。

生答师讲

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。

思考

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？

生答师讲

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处扩散。

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。

（二）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。

物质的运输方向是从浓度高的向浓度低的运输，需要载体协助。

如葡萄糖进入红细胞。

自由扩散与协助扩散都是物质从高浓度向低浓度运输，浓度差是运输动力，均属于被动运输。

思考与讨论：

学生思考讨论回答。

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细胞都不需要消耗能量。

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，细胞不需要消耗能量，所以统称为被动运输。

思考：

物质总是顺浓度梯度运输吗？

二、主动运输

阅读教材71页，或出示资料。

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倍~25倍。

提出问题：

1．丽藻的细胞液与池水的多种离子浓度比（教材表格出示数据）,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？

2．物质并不总是顺浓度梯度进入细胞的，有时可以逆浓度梯度运输，那么物质怎样逆浓度梯度运输呢？

阅读教材：

总结主动运输概念及特点。

得出结论：

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。

举例：

如葡萄糖、氨基酸、核苷酸及各种离子出入细胞。

特点：

物质逆浓度梯度运输需要载体及能量。

列表

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

不需要

不需要

需要

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

红细胞吸收葡萄糖

K+、Mg2+、Na+、

Cl－等带电荷的离子，葡萄糖，氨基酸

三、大分子物质进出细胞的方式

学生阅读教材思考：

大分子物质是如何进出细胞的？

生答师讲

当细胞摄取大分子物质时，首先是大分子物质附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围住大分子物质。

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物质，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子物质排出细胞，这种现象叫做胞吐。

旁栏思考题：

学生思考讨论回答。

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。

技能训练：

学生思考讨论回答。

提示

1．K+和Mg2+是通过主动运输进入细胞的。

2．Na+和Cl－是通过主动运输排出细胞的。

3．因为以上四种离子的细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。

学生练习：

课后练习一、二题。

提示：

基础题1．D2．A

拓展题

低温环境肯定会影响物质的跨膜运输。

温度会影响分子运动的速率，影响化学反应的速率，因此，组成细胞膜的分子的流动性也会相应降低，呼吸作用释放能量的过程也会因有关酶的活性降低而受到抑制。

这些都会影响物质跨膜运输的速率。

教案B

教学目标

一、知识与技能

1．举例说明物质跨膜运输方式的类型特点。

2．说出被动运输与主动运输方式的异同。

3．阐述主动运输对细胞生活的意义。

二、过程与方法

1．运用类比和对比的方法进行学习，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

1．参与讨论与交流，学会合作。

2．培养科学的探究精神。

教学重点、难点

教学重点

1．物质跨膜运输的三种主要方式（自由扩散，协助扩散，主动运输）的定义及

区别。

2．主动运输对细胞生活的意义。

教学难点

主动运输及其对细胞生活的意义。

教学媒体

多媒体PPT。

教学策略

探究法、讲述法、自主归纳法。

教学课时

1课时

教学过程

一、导入新课

以“问题探讨”引入，学生思考讨论回答。

二、新课教学

（一）被动运输

1．自由扩散

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，是顺相对含量梯度的。

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。

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。

教师讲述：

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。

2．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处扩散。

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膜。

协助扩散概念及特点：

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的运输，需要载体协助。

如葡萄糖进入红细胞。

过渡：

自由扩散与协助扩散都是物质从高浓度向低浓度运输，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倍~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。

学生回答：

物质并不总是顺浓度梯度进入细胞的，有时可以逆浓度梯度运输，那么物质怎样逆浓度梯度运输呢？

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处扩散。

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。

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。

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？

学生回答：

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）

教师讲述：

以上我们探究了小分子物质进出细胞的方式，对于一些大分子物质，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。

被动运输、主动运输比较列表：

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

不需要

不需要

需要

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

红细胞吸收

葡萄糖

K+、Mg2+、Na+、

Cl－等带电荷的离子，氨基酸，葡萄糖

大分子物质进出细胞的方式

当细胞摄取大分子物质时，首先是大分子物质附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围住大分子物质。

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物质，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子物质排出细胞，这种现象叫做胞吐。

三、课堂小结

小分子物质、离子进出细胞的方式：

自由扩散、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。

四、作业

教材P73“练习”一、二。

第4章测试题

（60分钟，90分）

一、选择题（每题3分，共20小题）

1．在研究具体的物质X时，发现与曲线②和曲线④相符，试问：

细胞膜运输物质X的方式是（）

A．主动运输B．自由扩散C．胞吞D．胞吐

2．下列现象属于渗透作用的是（）

①水分子通过植物细胞的细胞壁②水分子或其他溶剂分子通过细胞膜③蔗糖分子通过细胞壁④水分子或其他溶剂分子通过液泡膜⑤水分子或其他溶剂分子通过原生质层⑥干大豆种子泡在清水中逐渐胀大⑦暑天新鲜蔬菜在空气中萎蔫

A．①②③B．③④⑤C．②④⑤D．①③⑤

3．根据某洋葱外表皮细胞质壁分离和复原的现象，可以说明（）

①细胞膜具有流动性②该细胞是活的细胞③细胞膜上具有蔗糖分子载体

④细胞壁伸缩性比原生质层小⑤成熟植物细胞是一个渗透系统⑥细胞失水发生质壁分离只能在清水中才能复原

A．②④⑤⑥B．①②④⑤⑥C．①②④⑤D．②③④⑤

4．U形管中装有两种不同浓度的溶液R及溶液S（溶质为大分子物质），并为一半透性膜（X）隔开（如下图）。

与溶液S相比，溶液R为低渗溶液（即浓度较低）。

图a中黑色的深浅即代表浓度高低。

开始如图a所示，15分钟后，当图中的U形管内已达到平衡时，有关溶液表面是一样高还是不一样高以及渗透压是相等还是不相等的正确选择是（参看图b）（）

A．右侧较高，两溶液等渗，即浓度相等

B．右侧较高，且右侧为高渗，即浓度较高

C．左侧较高，且右侧为低渗，即浓度较低

D．两侧高度相等，且为等渗，即浓度相同

5．如果把某个植物细胞放到蔗糖溶液中，却没有出现质壁分离现象，不可能的原因是（）

A．发生了质壁分离自动复原B．细胞已经死亡

C．所用的蔗糖溶液的浓度不够高D．该植物细胞尚未形成大液泡

6．为研究植物a能不能移植到b地生长，某生物研究性学习小组设计了一个测定植物a细胞液浓度的实验方案，实验结果如下表：

他们又测定了b地土壤溶液浓度，发现b地的土壤溶液的浓度适合植物a生长，则b地土壤溶液的浓度最可能是（）

A．≥0．2B．0．15＜土壤溶液＜0．3

C．＜0．2D．≤0．2

7．利用0．5g／mL蔗糖溶液、0．3g／mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液分别处理洋葱鳞片叶外表皮细胞，10min中三组细胞体积变化如右图所示。

下列有关分析不正确的是（）

A．a曲线为0．5g／mL蔗糖溶液处理组

B．a、b、c三组洋葱细胞失水的方式相同

C．若将细胞转移到蒸馏水中，有两组能够发生质壁分离复原

D．若实验持续，只有一组细胞能够发生质壁分离复原

8．将同一植物细胞依次浸入清水、0．3mol／L的蔗糖溶液和0.4mol／L的KNO3溶液中，测得细胞的体积随时间的变化曲线如图所示，则A、B、C三条曲线分别代表细胞所处的溶液是（）

A．清水、蔗糖溶液、KNO3溶液

B．KNO3溶液、清水、蔗糖溶液

C．清水、KNO3溶液、蔗糖溶液

D．蔗糖溶液、KNO3溶液、清水

9．在人类对生物膜结构的探索历程中，罗伯特森提出的三层结构模型与流动镶嵌模型的相同点是（）

A．两种模型都认为磷脂双分子层是构成膜的基本支架

B．两种模型都认为蛋白质分子均匀排列在脂质分子的两侧

C．两种模型都认为组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质

D．两种模型都认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动

10．下列关于细胞内物质运输的叙述，不正确的是（）

A．线粒体内的水必须通过4层磷脂分子才能进入细胞质基质

B．细胞核内的RNA必须通过两层膜才能进入细胞质

C．氧气进入线粒体不需要消耗能量

D．Na+通过液泡膜时，必须有载体蛋白协助

11．磷脂是组成细胞膜的重要成分，这与磷脂分子的头部亲水、尾部疏水的性质有关。

某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式贮存油，每个小油滴都由磷脂膜包被着，该膜最可能的结构是（）

A．由单层磷脂分子构成，磷脂的尾部向着油滴内

B．由单层磷脂分子构成，磷脂的头部向着油滴内

C．由两层磷脂分子构成，结构与细胞膜完全相同

D．由两层磷脂分子构成，两层磷脂的头部相对

12．关于右侧概念图的分析正确的是（）

A．①和②所示的过程都需要消耗细胞内

ATP水解释放的能量

B．只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物

质

C．大分子物质只有通过①所示的过程才能

进入细胞

D．腌制蜜饯时蔗糖进入细胞与①和②两过程有直接关系

13．分泌蛋白是在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的一类蛋白质。

原核细胞形成分泌蛋白与真核细胞形成分泌蛋白的相同点是（）

A．合成蛋白质的主要场所都是内质网上的核糖体

B．合成蛋白质的过程都是由染色体上的基因控制

C．合成蛋白质时都有细胞核内的转录

D．分泌蛋白质时都要依靠细胞膜的流动性

14．有关生物膜的应用中正确的是（）

A．海水淡化应用的是生物膜的信息传递功能

B．抗旱、抗寒品种的培育，与基因有关而与生物膜无关

C．污水处理可以利用生物膜的选择透过性

D．人工膜可以模拟生物膜的所有功能

15．物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。

下图为几种物质跨膜运输方式的示意图，请判断有关叙述中不正确的是（）

A．组成细胞膜的A、B两种物质通常不是静止的

B．丙物质跨膜运输方式中物质一般要从低浓度一侧向高浓度一侧运输

C．甲、乙、丙三种物质跨膜运输方式对于维持活细胞正常的生命活动均有重要

意义

D．胆固醇以甲的方式进行跨膜运输是B物质的缘故

16．如图表示各种膜的组成成分含量，图中不能说明的是（）

A．构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质

B．膜中的脂质和蛋白质含量的变化与膜的功能有关

C．膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越少

D．膜的功能越复杂，所含糖类的种类和数量越多

17．下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是（）

A．植物细胞累积K+需消耗能量

B．细胞对离子的吸收具有选择性

C．海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离

D．液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性

18．甲、乙两种物质分别依赖自由扩散（简单扩散）和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则（）

A．甲运输被促进B．乙运输被促进

C．甲运输被抑制D．乙运输被抑制

19．实验发现，葡萄糖进入红细胞时，如果使用药物限制蛋白质的活动，则葡萄糖的运输速率迅速下降，如果减少能量的供应，却对运输没有影响。

由此推断，葡萄糖进入红细胞的方式是（）

A．自由扩散B．主动运输

C．协助扩散D．逆浓度梯度运输

20．如图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。

下列与此有关的叙述错误的是（）

A．a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生

B．a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成

C．b表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新

D．b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式

二、非选择题

21．（22分）下列甲、乙两图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图，请根据甲、乙、丙三图回答下列问题：

（甲图是发生渗透作用的初始状态。

乙图是发生了较长时间的渗透作用之后，通过漏斗内外的水分子达到平衡时的状态。

甲图中：

①为清水，②为0.3g/mL的蔗糖溶液）

（1）比较甲图中①处和②处溶液浓度的大小>。

（2）丙图中④的名称为，甲图中的③相当于丙图中的，它与丙图中相应结构的区别是。

（3）若把根毛细胞放入0．3g/mL的蔗糖溶液中，它将出现，再放入清水中，它又出现。

（4）若把根毛细胞放入0．5g/mL的蔗糖溶液中，它会出现什么变化？

，过一段时间再放入清水中，又会如何？

，因为。

（5）盐碱地中的植物常出现萎蔫现象，其原因是。

22．（8分）对法囊藻的细胞液中各种离子浓度的分析表明，细胞液中的成分与海水的成分很不相同，下图中阴影部分代表法囊藻细胞液的离子浓度。

请回答下列问题：

（1）K+和Cl-在细胞内含量高，而Ca2+和Mg2+在细胞内含量较低。

这一事实表明细胞对矿质元素离子的吸收具有       ；

（2）K+和Cl-进入细胞的运输方向是        ，这种吸收方式需要的两个基本条件是       和       ；

（3）细胞吸收K+和Cl-的方式，对活细胞生命活动的意义是            ，这种吸收方式的实现，必须依赖的生理活动是          ；

（4）法囊藻细胞吸收的各种离子数量与海水中相应离子的数量不成正比例，这与法囊藻细胞膜上的        有关；

（5）在人工生态环境下培养实验得知，法囊藻对矿质元素离子的吸收活动，使周围溶液的pH有减小的趋势，对此现象的正确解释是               。

答案：

1．A2．C3．C4．B5.A6．C7．A8．C9.C10.B

11．A12.B13．D14.C15．D16.D17.D18．D19．C20．D

21．

（1）②①

（2）原生质层④原生质层具有选择透过性

（3）质壁分离现象质壁分离复原现象

（4）质壁分离不出现质壁分离复原现象蔗糖溶液浓度过高，根毛细胞因失水过多而死亡

（5）土壤溶液浓度大于根毛细胞液的浓度，根毛细胞失水

22．

（1）选择性

（2）逆浓度梯度由海水向细胞中运输　需要载体　需要消耗能量

（3）能保证细胞按照生命活动的需要主动地选择吸收营养物质　呼吸作用

（4）运载各种离子的载体数量

（5）由于细胞对离子的选择性吸收，使周围环境溶液中的离子浓度发生改变而导致H+浓度增高