高三生物教案《物质跨膜运输的方式》教学设计Word文件下载.docx
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五、教学过程
复习导入
同学们，我一起来回忆一下植物细胞吸水和失水的探究实验，实验材料是洋葱鳞片叶外表皮，那么洋葱鳞片叶外表皮细胞在什么情况下吸水，又在什么情况下失水呢？
当洋葱细胞的细胞液浓度高于外界浓度时，细胞吸水；
小于外界浓度时，细胞失水。
那么水分子进出细胞取决于什么条件呢？
取决于细胞内外溶液的浓度差。
水分子进出细胞取决于细胞内外溶液的浓度差。
细胞要进行正常的生命活动，不仅要吸收水，还要吸收许多其他的营养物质，比如说氧、葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等。
这些物质进出细胞是不是也像水一样取决于细胞内外溶液的浓度差呢？
其实科学家对此已经进行了大量的研究，并已经弄清了许多物质的跨膜运输方式。
今天我们就来共同学习：
第四章第三节物质跨膜运输的方式
问题探讨：
大家来看“人工合成的无蛋白的脂双层膜对不同分子的通透性”图。
这是科学家做的模拟实验。
大家仔细观察这幅图，这张图所反映的膜和我们之前学习的膜一不一样？
在这里脂双层膜相当于生物膜，只是这里的脂双层膜上没有蛋白质分子。
（1）什么样的物质能够通过脂双层，什么样的物质不能通过？
氧气、二氧化碳、氮气、苯、水、甘油、乙醇能通过脂双层；
氨基酸、葡萄糖、核苷酸和离子等不能通过。
（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？
大家发现葡萄糖分子不能自由通过人工合成的无蛋白质的脂双层，但我们又知道细胞的生命活动是离不开葡萄糖的，细胞需要不断补充葡萄糖以提供能量，也就是说葡萄糖肯定是可以通过细胞膜进到细胞内部的。
那又该如何解释呢？
推测在小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。
前面我们讲了水稻、番茄会有选择地吸收离子，而这个图中显示离子是不能通过脂双层的，会不会离子的吸收也和蛋白质有关？
其实蛋白质在物质的跨膜运输中起了十分重要的作用。
那下面我们就一起来学习物质跨膜运输的方式。
首先大家来看小分子物质跨膜运输的主要方式有哪些？
（一）被动运输
大家来看这图，它表示的是细胞的细胞膜，内外分别表示细胞内和细胞外。
当细胞外氧的浓度高于细胞内氧浓度时，氧便通过扩散作用进入到细胞内部；
同样，由于呼吸作用的进行，细胞内二氧化碳的浓度高于细胞外浓度，二氧化碳则通过扩散作用排出细胞。
科学家将这种物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫做自由扩散。
1.自由扩散
根据水分子、氧和二氧化碳的扩散过程，大家总结一下，自由扩散的方向是什么？
条件是什么？
方向是从高浓度到低浓度，条件是要存在浓度差。
那么，这个浓度差其实就是自由扩散的动力。
浓度差越大，扩散的就越快。
通过自由扩散进行跨膜的物质除了水、氧气、二氧化碳外，还有氮气、苯、甘油、乙醇等。
特征小结：
（1）顺浓度梯度运输
（2）不需要载体
（3）不需要消耗能量
如：
水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等。
在科学家做的模拟实验中我们看到，氧气、水、二氧化碳、氮气、苯、甘油、乙醇分子通过自由扩散进出细胞，但是像葡萄糖这样稍大的分子却不能通过人工合成的脂双层，而我们大家都知道细胞生命活动是离不开葡萄糖的，葡萄糖肯定可以通过细胞膜进入细胞内部。
这应该怎样解释呢？
因为人工脂双层中无蛋白质，可能是蛋白质对葡萄糖起到了运输作用。
若要证明你的推测，我们应该对模拟实验进行怎样的修改呢？
向合成的脂双层中加蛋白质，观察葡萄糖能否穿过脂双层。
对，同学们的思维很灵活。
那么，科学家通过实验证明了葡萄糖在载体蛋白的协助下扩散到细胞内，他这种扩散方式称作协助扩散。
2.协助扩散
葡萄糖协助扩散的过程是这样发生的。
当细胞外葡萄糖浓度高于细胞内浓度时，葡萄糖分子便在载体蛋白的协助下从细胞外进入到细胞内。
有哪位同学能够用自己的话说一说协助扩散的定义。
进出细胞的物质借助载体蛋白质的扩散，叫做协助扩散。
协助扩散的方向是怎样的？
方向是从高浓度到低浓度，条件是要存在浓度差，还需要有载体蛋白。
（2）需要载体参与
葡萄糖通过红细胞
在自由扩散中，浓度差越大，扩散速度越大。
但是协助扩散并不完全是这样，因为载体蛋白有特异性和饱和性，就是说载体蛋白有不同的种类和数量，特定的种类只能协助特定的物质，而数量的大小也决定携带物质的多少。
通常在一定的范围内，浓度差越大，协助扩散的速度越快，但是随着载体蛋白逐渐达到饱和，不管浓度差有多大，扩散的速度都不会在增加。
其实，葡萄糖只有在进入红细胞和肝细胞时，才用协助扩散的方式。
还有氨基酸进入红细胞。
接下来我们一起来比较一下自由扩散和自由扩散的异同点。
讨论题：
（1）自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？
为什么？
不需要。
都是顺浓度的梯度跨膜运输。
（2）自由扩散与协助扩散有什么异同？
相同点：
都是顺浓度的梯度跨膜运输，不需要消耗能量。
不同点：
自由扩散不需要载体蛋白的参与；
协助扩散需要载体蛋白的参与
自由扩散和协助扩散这两种跨膜方式又统属于一种跨膜方式——被动运输。
哪位同学能说一说被动运输的定义，可以结合刚才总结的自由扩散和协助扩散的共同点来说。
被动运输：
物质顺浓度梯度进出细胞
（二）主动运输
随着被动运输的进行，细胞内外的浓度差逐渐的减小，直到为0，达到平衡状态。
但是并不是什么情况下，细胞胞所需的营养物质在细胞外的浓度都高于细胞内的浓度。
例如，一中叫做丽藻的水生植物，其细胞两侧物质的浓度是这样的。
大家看表4-1丽藻细胞液与池水的离子浓度比表格。
离子
细胞液浓度/池水浓度
（H2PO4）
－
18050
K+
1065
Cl
100
Na+
46
通过观察表格，我们能得出怎样的结论？
丽藻细胞液中一些离子浓度比生活的池水中高很多。
尽管如此，丽藻仍然能够吸收这些离子，这些离子进入细胞的方式是不是被动运输？
很明显，这种情况下的跨膜运输是逆浓度梯度的。
那么应该怎样完成的呢？
举个例子，划船，假如前进的方向是顺着水流的，那么我们完全可以什么都不做，直接坐在船上顺水而下；
要是目标方向是逆水的，我们就必须划船，划船就会消耗能量。
这些例子的运输同样也要消耗能量。
那仅仅有能量还是不够的，同样还需要载体蛋白的帮助。
我们来共同看一下运输过程。
首先，细胞外的离子浓度低于细胞内的浓度，这种情况下，离子就会在载体蛋白的协助下，消耗细胞释放的能量，进入到细胞内。
这种运输方式叫做主动运输。
主动运输的方向是？
条件是？
方向是从低浓度到高浓度，条件是要有载体蛋白、消耗能量。
（1）逆浓度梯度运输
（3）需要消耗能量
A.葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；
B.离子通过细胞膜等
主动运输和被动运输的区别是什么？
既然主动运输要消耗生物体能量，当然就会对生物体有一定的意义，使生物体按照生物体的需要，主动的选择吸收自身所以需的营养物质，排出代谢废物和有害物质。
主动运输和被动运输都是小分子或离子物质的运输方式，像蛋白质这样的大分子并不能通过主动运输或被动运输的方式进入细胞，他们是如何进出细胞的呢，接下来我们来学习大分子物质的跨膜运输。
物质跨膜运输三种方式的比较
自由扩散
协助扩散
主动运输
方向
顺浓度梯度
高浓度
低浓度
顺浓度梯度
低浓度
浓度梯度
低浓度
高浓度
能量
不消耗
消耗
载体
不需要
需要
举例
O2、CO2、甘油
等脂溶性物质
血浆中葡萄糖
进入红细胞
A.葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；
B.离子通过细胞膜等
注意：
细胞膜的选择透过性是由膜上载体的种类来决定。
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。
主动运输具有重要的意义：
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。
（三）大分子物质的跨膜运输
大分子物质分别通过胞吞和胞吐的方式完成吸收和外排。
1.胞吞
大分子物质先附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子，然后小囊分离下来形成囊泡，进入细胞内部。
2.胞吐
细胞需要外排的大分子首先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞胞膜，与细胞膜融合，将大分子排出细胞。
技能训练：
右图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。
分析图表提供的信息，结合本章所学知识，回答问题。
1.哪种离子通过主动运输进入细胞？
K+
Mg2+
2.哪种离子通过主动运输排出细胞？
Na+
Cl－
3.你是如何作出以上判断的？
细胞膜内外的浓度差较大
知识闯关
1.下列物质以不同运输方式通过细胞膜的是（
B）
A.甘油、二氧化碳
B.钾离子、水
C.氨基酸、钾离子
2.甲（〇）乙（●）两种物质在细胞膜两侧的分布情况如右图（颗粒的多少表示浓度的高低），
在进行跨膜运输时，下列说法正确的是（
B
）
A.甲进入细胞一定需要能量
B.乙进
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