高中生物《物质的跨膜运输》教案1 苏教版必修1.docx

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高中生物《物质的跨膜运输》教案1苏教版必修1

2019-2020年高中生物《物质的跨膜运输》教案1苏教版必修1

一.教学内容：

物质的跨膜运输

 二.教学目标

举例说明物质的被动运输

举例说明物质的主动运输

 三.教学重点：

被动运输（简单扩散、易化扩散）、主动运输。

两种方式的机理不同，运输物质的种类也不同，这些都是由细胞膜结构的特殊性所决定的。

四.教学难点

主动运输和被动运输的区别，可从运输方向、是否需要载体以及是否耗能3个方面进行比较。

 五.教学过程

1.被动运输

（1）扩散由于物质运动而产生的物质迁移现象，即一种物质从高浓度区域向低浓度区域迁移的过程，称为扩散。

通过扩散进出细胞的物质（一些分子质量相对较小或脂溶性强的物质）

如O2、乙醇、甘油等。

（2）简单扩散不需要载体蛋白参与的扩散称为简单扩散

（3）易化扩散（或协助扩散）需要载体蛋白参与的扩散，称为易化扩散或协助扩散

如葡萄糖通过载体蛋白运输进入红细胞，各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等以易化扩散的方式通过细胞膜。

动力——浓度差物质顺浓度梯度进出细胞，不需要消耗细胞代谢释放的能量。

（4）被动运输物质顺浓度梯度进出细胞，不需要消耗细胞代谢释放的能量的扩散通常又被称为物质的被动运输。

（5）渗透处于细胞膜两侧的水分子可以自由进出细胞，我们把水分子从浓集区域通过细胞膜等结构，向水分子稀少区域的扩散现象称为渗透（如图）。

①植物细胞的细胞壁主要是由纤维素分子组成的，它是一种全透性膜，水和溶质均能通过。

细胞膜和液泡膜则是半透膜，因此可以将原生质层（包括细胞膜、细胞质和液泡膜）当做一种半透膜。

液泡里的细胞液、原生质层和细胞外溶液之间若存在浓度梯度，便会发生渗透作用。

②质壁分离现象当把具有液泡的植物细胞放入高浓度的溶液中时，由于渗透作用，细胞会因失水而出现质壁分离现象。

③质壁分离复原当把已经质壁分离的植物细胞放入低浓度的溶液中时，由于渗透作用，细胞会因吸水而出现质壁分离复原现象。

2.主动运输

例1.神经细胞或肌肉细胞的胞内K＋浓度为胞外的30倍，胞外的Na＋浓度比胞内高约13倍，但细胞仍然不断地积累K＋和排出Na＋；

例2.有些海藻细胞内碘的浓度比周围海水中碘的浓度高得多，但细胞仍能继续吸收碘。

（1）主动运输物质通过膜上载体蛋白的参与，消耗细胞代谢释放的能量，逆浓度梯度把物质由低浓度一侧转运到高浓度一侧的运输方式叫主动运输。

表现为物质能逆浓度梯度进出细胞。

（2）实例植物根细胞对矿质元素的吸收以主动运输为主

葡萄糖、氨基酸进入动物小肠绒毛上皮细胞也是主动运输。

（3）主动运输的重要意义主动运输能保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择并吸收营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。

3.细胞的内吞作用和外排作用

（1）内吞作用大分子物质附着在细胞膜上，由细胞膜内陷形成小囊，这些物质就被包入小囊内。

然后，小囊从细胞膜上脱离下来形成小囊泡，进入细胞内部，这种现象叫做内吞作用。

大分子物质和颗粒性物质主要通过内吞作用进入细胞。

（2）外排作用有些物质在细胞膜内被一层膜所包围，形成小囊泡，囊泡膜与细胞膜融合在一起，小囊泡逐渐移到细胞表面，并且向细胞外张开，使内含物质排出细胞外，这种现象叫做外排作用。

细胞通过外排作用向外分泌物质。

4.生物膜在工业、农业和医学上的应用

（1）活细胞中的生物膜具有选择通透性，即水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子或分子也可以通过。

人们模拟生物膜的这种功能合成的“血液透析膜”已应用于人工肾，用于挽救肾病患者的生命。

（2）生物膜的应用

①工业方面：

Ⅰ海水淡化处理人们试图模拟生物膜的选择通透功能，设计出一种具有选择通透性能的膜结构，滤去海水中的盐分，对海水进行淡化处理；

Ⅱ处理污水有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属对水的污染。

②农业方面：

从生物膜的结构和功能的角度研究农作物抗寒、抗旱、耐盐的机理，寻找改善农作物品质的新途径。

③医学方面：

人们尝试用人工合成的膜材料，代替人体的病变器官行使正常的生理机能。

例：

科学家研制了一种透析型人工肾，其中起关键作用的就是人工合成的膜材料——血液透析膜，当病人的血液流经人工肾时，血液透析膜能够把病人血液中的代谢废物滤去，然后让干净的血液返回病人体内。

【典型例题】

1.将洋葱表皮细胞分别放在0.3g／mL的蔗糖溶液、0.3g／mL的KNO3溶液和清水中，其细胞体积随时间推移而变化的曲线（如下图）分别是（）

A.a、b、cB.b、c、aC.c、b、aD.b、a、c

2.下列物质中，不能以简单扩散或主动运输方式横穿细胞膜进出细胞的是（）

A.维生素D和性激素B.水和甘油

C.氨基酸和葡萄糖D.酶和胰岛素

3.紫色茄子的表皮细胞中含有花青素。

将茄子切成小块放在清水中，水的颜色无明显变化；若对其进行加温，随着水温的升高，水的颜色逐渐变成紫红色。

其原因是（）

A.花青素在水等无机溶剂中难以溶解

B.水温的升高使花青素的溶解度增大

C.加温使其细胞壁失去了选择透过性

D.加温使表皮细胞的生物膜被破坏

4.与海带细胞从海水中吸收碘没有直接关系的是（）

A.海水中碘的浓度B.细胞中的ATP

C.细胞膜上运载碘的载体D.细胞的死活

5.葡萄糖进入红细胞和进入小肠绒毛上皮细胞的方式分别是（）

A.简单扩散、易化扩散B.易化扩散、主动运输

C.简单扩散、主动运输D.主动运输、被动运输

6.在肾小管的细胞内可以见到大量的线粒体，这说明肾小管的重吸收作用与下列哪项运输方式有关（）

A.简单扩散B.易化扩散C主动运输D.渗透作用

7.下列物质中，能以右图所示跨膜运输方式进出细胞的是（）

A.氧气B.酒精C.Na＋D二氧化碳

8.与细胞膜的选择透过性有关的细胞器是（）

A.线粒体B.高尔基体C.核糖体D.内质网

9.下图为物质出入细胞膜的示意图，请据图完成下列问题：

（1）A代表分子；B代表；D代表。

（2）细胞膜从功能上说，它是一层膜。

（3）动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有。

（4）在a～e的五种过程中，代表被动转运的是。

（5）可能代表氧气转运过程的是图中编号；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号。

2019-2020年高中生物《物质的跨膜运输》教案2苏教版必修1

本节主要介绍物质跨膜运输的两种类型：

被动运输和主动运输。

学习本节的关键词是被动运输和主动运输。

在细胞结构和功能一节中已经学习了细胞膜的化学成分、结构和功能的知识，认识了细胞膜能使每个细胞与周围环境分隔开，维持细胞内环境的相对稳定，控制细胞与周围环境之间进行物质交换。

本节教材具体讲述物质出入细胞的两种类型，是对第二节细胞结构和功能的知识的补充和延伸。

细胞膜控制物质交换的跨膜运输功能对细胞完成各项生命活动具有重要意义。

同时，本节内容的学习又是进一步学习人体的稳态等后续知识的基础。

本节教材设置了1个“边做边学”、1个“课题研究”、1个“继续探究”和1个“放眼社会”、1个“拓展视野”学习栏目。

“边做边学”是通过对3粒葡萄的渗透实验的探究活动，让学生在探究实验中发现问题，进而自主发现水分子的渗透作用，更好地理解水分渗透的原理。

“课题研究”的内容是如何判断细胞的死活？

教材以探究与生活实际中酿酒、发面等密切相关的酵母菌的死活问题为切入点，引导学生尝试提出假设，进而设计探究实验方案，通过探究实验过程，从而更深刻理解细胞膜的选择透过性，并懂得在生活实践中应用学到的生物学知识。

“放眼社会”栏目，通过介绍生物膜在工业、农业和医学上的应用，让学生认识生物科学技术在社会生活中的价值。

“继续探究”活动让学生利用已学习的生物膜选择通透性知识，尝试设计一个滤去海水中盐分或污水中重金属离子的方案，让学生从中体验应用所学知识进行探究的乐趣，培养学生进行科学探究的能力。

“拓展视野”栏目通过介绍细胞的内吞作用和外排作用，使学生对物质的跨膜运输有了更全面的认识。

教学重点

主动运输和被动运输。

教学难点

主动运输和被动运输的区别。

教具准备

人消化系统消化吸收营养的课件，简单扩散、易化扩散和主动运输的动画，物质跨膜运输方式的比较表，渗透实验所需材料用具等。

课时安排

2课时

三维目标

1.举例说明物质的被动运输。

2.举例说明物质的主动运输。

3.通过渗透实验教学，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

4.通过课题研究，继续探究活动，让学生尝试应用所学知识进行科学探究。

5.通过本节教材中课题研究、放眼社会的教学，使学生认识生物技术在社会生活中的应用价值。

6.通过对物质跨膜运输的方式与细胞膜结构之间的关系的分析，认识细胞膜结构与功能相适应的观点。

第1课时　被动运输、主动运输

教学过程

导入新课

教师利用多媒体显示人体消化系统模式图，接着显示各类营养物质经消化后，主要在小肠处被吸收过程，动画显示水、无机盐、维生素、葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸等吸收进入小肠上皮细胞的情景。

师

这些营养物质是如何进入小肠上皮细胞的呢？

课件展示：

我国运动员刘翔在奥运会上110米栏夺冠镜头，突显其骨骼肌的剧烈运动。

运动员剧烈运动时，其肌细胞需吸收利用大量O2，同时产生大量CO2，那么，O2和CO2是如何进出细胞的呢？

学生阅读教材P40相关内容，分析回答：

O2和CO2通过扩散方式通过细胞膜。

推进新课

　板　书：

一、被动运输

师

为什么O2和CO2能通过扩散方式进出细胞呢？

教师活动：

利用多媒体动画演示O2和CO2进出细胞的情景。

师

（1）细胞膜主要是由什么物质组成的？

基本骨架是什么？

它有什么结构特点？

（2）O2和CO2这两种物质的相对分子质量是多少？

是否具有极性？

（3）组织细胞在新陈代谢过程中要不断消耗O2，释放出CO2，那么组织细胞与周围环境之间O2和CO2的浓度如何？

生

（1）细胞膜主要是由磷脂分子、蛋白质分子等组成，细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，细胞膜具有一定的流动性。

（2）O2和CO2的相对分子质量分别是32和44，都是非极性分子。

（3）组织细胞内O2浓度低，CO2浓度高；而周围环境中O2浓度高，CO2浓度低。

师

O2和CO2都是小分子物质，都是非极性、脂溶性分子，由于组织细胞在新陈代谢过程中不断消耗O2，释放CO2，因此组织细胞内O2浓度比周围环境中低，O2能不断从周围环境透过细胞膜移动到细胞内，而CO2正好相反。

像O2、CO2分子这种通过细胞膜的方式叫扩散，又称为简单扩散。

师

什么叫扩散？

再举一例。

生

扩散是指由于分子运动而产生的物质迁移现象，即一种物质的分子从相对高浓度的区域移动到低浓度的区域，例：

乙醇、甘油、脂肪酸等。

教师活动：

利用多媒体动画演示葡萄糖通过载体运输进入红细胞的情景。

师

葡萄糖进入红细胞的过程与O2、CO2进出细胞的过程相比较，有什么异同？

生

相同点是运输方向都是从高浓度向低浓度方向，不同点是O2、CO2扩散时不需要载体，而葡萄糖进入红细胞需要载体协助。

师

像葡萄糖进入红细胞这种过程称为什么方式？

生

易化扩散。

师

简单扩散和易化扩散都是物质从高浓度向低浓度方向运输，不需要消耗细胞代谢产生的能量，其运输动力都是细胞膜两侧的浓度差，因此，这两种方式都属于物质的被动运输。

师

制作人口腔上皮细胞临时玻片标本时，为什么在载玻片上滴一滴生理盐水，而不用蒸馏水呢？

师生共同讨论：

水是小分子，能自由进出细胞，生理盐水与人的口腔上皮细胞细胞质浓度等渗，水分子进出细胞能保持动态平衡，若使用蒸馏水，细胞膜会因过量吸水而膨胀破裂。

水分子从浓集区域向水分子稀少区域的特殊扩散现象称为渗透。

（1）每2人一组，取三只玻璃杯，编号1、2、3，用量筒分别量取等量的葡萄汁、饱和葡萄糖溶液、自来水倒入三只杯中，加盖。

（2）挑选3粒新鲜葡萄，分别称重记录后，分别放入3只玻璃杯中，加盖。

观察并记录葡萄在玻璃杯中位置。

（以上实验在课前一天做好）

（3）静置24h后，观察并记录葡萄在玻璃杯中位置。

取出葡萄，用吸水纸吸去葡萄表面上的溶液，称重，测试软硬度并记录。

生

比较实验前后葡萄质量有何变化？

三个葡萄之间软硬度有何不同？

这些现象说明了什么问题？

师

葡萄汁是等渗溶液，葡萄吸水和失水保持动态平衡，其质量几乎无变化，软硬度也几乎不变；饱和葡萄糖溶液浓度大于葡萄细胞液浓度，葡萄失水，质量减少，葡萄变软；放在自来水中，葡萄大量吸水膨胀变硬，质量增加。

这些现象说明了水分子能通过细胞膜从溶液浓度较低的一侧向溶液浓度较高的一侧渗透。

师

葡萄糖以易化扩散方式进入红细胞，那么小肠上皮细胞吸收葡萄糖时以什么方式吸收呢？

　板　书：

二、主动运输

教师活动：

多媒体动画演示主动运输的过程。

学生活动：

观察主动运输的动画过程，阅读教材P41相关内容，并讨论、思考下列问题：

（1）主动运输与被动运输相比较，有什么异同点？

（教师提示从运输方向、载体、能量几方面分析）

（2）举例说明哪些物质的跨膜运输是主动运输过程。

（3）主动运输对生活细胞有何意义？

课堂小结

（1）主动运输时，可以从低浓度向高浓度方向运输，需要载体协助，并且要消耗能量，而被动运输必须从高浓度向低浓度方向运输，不需要消耗能量。

（2）动物体内神经细胞或肌肉细胞吸收K+和排出Na+；海带细胞从海水中吸收碘；小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等；植物细胞吸收矿质元素等等，都是通过主动运输方式进行的。

（3）主动运输能保证生活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，因此，主动运输对于生活细胞完成各项生命活动具有重要作用。

学生活动：

学生阅读教材P44细胞的内吞作用和外排作用，认识这种作用的概念和过程。

教师活动：

多媒体展示变形虫吞噬过程和腺细胞分泌过程。

师

物质进出细胞共有哪几种方式？

生

物质进出细胞的方式有简单扩散、协助扩散、主动运输、内吞作用和外排作用。

第2课时　课题研究、放眼社会

教学过程

导入新课

教师利用多媒体分别演示O2、葡萄糖进入人的红细胞，Na+进入小肠绒毛上皮细胞的过程。

师

刚才演示的三种物质进入细胞的方式分别是什么？

生

O2、葡萄糖进入红细胞分别属于扩散和易化扩散方式，Na+进入小肠绒毛上皮细胞属于主动运输。

推进新课

　板　书：

三、物质跨膜运输方式的比较

教师投影显示三种运输方式的比较表，要求学生讨论归纳完成下表：

物质跨膜运输方式的比较

方式

被动运输

主动运输

简单扩散

易化扩散

方向

高浓度向低浓度

高浓度向低浓度

低浓度向高浓度

载体

不需要

需要

需要

能量

不消耗

不消耗

消耗

作用

被选择吸收的物质能从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运

能保证生活细胞按照生命活动需要，主动地选择吸收所需物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质

师

生活细胞的细胞膜可以让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子物质也可以通过，其他的离子、小分子物质和大分子物质则不能通过，由此表明生活细胞细胞的膜具有的功能特性是选择通透性。

教师设疑引入课题研究：

死亡的细胞细胞膜是否也具有选择通透性呢？

　板　书：

四、课题研究

学生阅读教材P42课题研究内容，讨论设计实验方案。

师

细胞活性检查是细胞培养的基本技术，染料排除法是检查细胞活性常用的方法。

其原理是：

细胞损伤或死亡时，某些染料如台盼蓝，可穿透变性的细胞膜与解体的DNA结合，使其着色。

活的细胞能阻止这类染料进入细胞内，因而可以鉴别细胞的死活。

在显微镜下观察，用台盼蓝染色时，凡折光性强而不着色者为活细胞，染上蓝色者为死细胞。

学生活动：

讨论设计实验方案。

教师活动：

教师巡回指导，了解学生的设计情况。

选择1～2个设计方案，请有关同学作说明，并就此展开讨论，完善实验设计方案：

研究课题：

测试酵母菌的存活率。

实验器材：

酵母菌悬液、台盼蓝染液、光学显微镜、载玻片、盖玻片、吸管、吸水纸、镊子等。

方法与步骤

（1）制作酵母菌的临时玻片标本。

（2）用高倍显微镜观察酵母菌细胞临时玻片标本。

（3）从盖玻片一侧滴入台盼蓝染液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。

这样重复几次，使盖玻片下的酵母菌细胞浸润在蔗糖溶液中。

（4）用高倍显微镜观察酵母菌细胞着色情况，并记录视野中酵母菌细胞总数及着色数。

活动过程：

学生分组进行实验，教师巡回指导。

小组讨论：

实验结束后，各小组在班内交流实验观察到的现象，组织讨论：

（1）为什么在染色前先观察酵母菌细胞装片？

（2）染色后，为什么有的酵母菌呈现蓝色，有的酵母菌细胞不着色？

（3）本实验能说明什么？

师生讨论归纳：

（1）染色前先观察酵母菌细胞装片，便于进行染色前后对照。

（2）染色后，死酵母菌细胞细胞膜失去选择通透性，染料能进入细胞内与DNA结合而呈蓝色，活酵母菌细胞细胞膜具有选择通透性，台盼蓝染料不能进入细胞内而不着色。

（3）本实验说明了生活细胞细胞膜具有选择通透性。

　板　书：

五、放眼社会：

生物膜在工业、农业和医学上的应用

学生活动：

阅读教材P42“放眼社会”，并结合自己课前通过网络、图书资料等途径查找到的“生物膜与工、农、医的关系”的相关内容，交流讨论生物膜在生产生活中的作用。

（课前布置学生以生物膜与工、农、医的关系为主题内容去查找相关资料）

学生交流后归纳生物膜的应用：

（1）工业方面的应用：

海水淡化处理、污水处理等。

（2）农业方面的应用：

研究农作物抗寒、抗旱、耐盐的机理，寻找改善农作物品质的新途径。

（3）医学方面的应用：

研制透析型人工肾。

教师活动：

多媒体展示血液透析仪及人工肾工作原理，并介绍其在医疗上的巨大应用价值。

课堂小结

本节主要讲述了物质跨膜运输的主要方式，使我们进一步认识细胞膜在细胞中的重要功能。

细胞膜是细胞的一个组成部分。

回顾本章所学细胞的结构和功能知识，同学们要认识到细胞各部分结构既相对独立，又彼此联系，是不可分割的整体，细胞各部分结构和功能是统一的。

板书设计

三、物质跨膜运输方式的比较

四、课题研究

五、放眼社会：

生物膜在工业、农业和医学上的应用

活动与探究

探究课题：

设计一个滤去海水中盐分或污水中重金属离子的方案。

方法与步骤：

（1）2～3个人一组，以小组合作形式进行。

（2）各小组制定研究计划。

（3）实施研究计划：

各小组成员分工，分别利用网络、图书资料等查找海水淡化、污水处理的相关资料（有条件的可以先参观污水处理厂），作必要的记录。

（4）各小组根据收集的资料，讨论并完成实验设计方案。

结果与交流：

各小组在班级中说明实验设计方案，进行交流讨论。

习题详解

1.解析：

脂溶性物质能优先通过生物膜，且生物膜会被溶解脂质的溶剂溶解，说明生物膜中含有脂质；蛋白酶能分解蛋白质，说明生物膜中有蛋白质。

答案：

脂质、蛋白质

2.解析：

细胞膜能让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子物质也能通过，不需要的离子、小分子和大分子物质都不能通过，这体现了细胞膜具有选择通透性。

答案：

选择通透

3.解析：

简单扩散不需要载体，扩散速度决定于细胞膜内外浓度差；易化扩散，不仅受细胞膜内外浓度差影响，而且需要载体协助。

载体的化学本质是蛋白质，因此，简单扩散不受蛋白酶影响，乙醇、二氧化碳为脂溶性小分子物质，以简单扩散方式进出细胞膜，而氨基酸则是以主动运输方式进入细胞。

答案：

（1）简单扩散　易化扩散

（2）A　载体是一种蛋白质，简单扩散不需要载体，所以在加入蛋白酶后，简单扩散系不受影响。

（3）简单扩散　主动运输

4.解析：

葡萄糖进入红细胞是通过易化扩散方式，而进入小肠绒毛上皮细胞是通过主动运输方式。

答案：

B

5.答案：

甘油进入细胞是简单扩散，不需要载体，也不消耗能量；葡萄糖进入红细胞是易化扩散，需要载体，不消耗能量；K+进入细胞是主动运输方式，既需要载体协助，也需消耗能量。

6.解析：

细胞膜是以磷脂双分子层为基本骨架，蛋白质排布、嵌插或贯穿于磷脂双分子层中，细胞膜外有一些糖类，与蛋白质形成糖蛋白，从结构特点来说，它具有一定的流动性。

从功能来说，它具有选择透过性。

细胞吸水膨胀时，由于细胞膜具有流动性使磷脂双分子层变薄。

被动运输都是顺浓度梯度，不需要消耗能量，包括简单扩散和易化扩散两种方式。

答案：

（1）蛋白质　磷脂双分子层　糖蛋白（糖被）

（2）选择透过性　具有流动性

（3）流动性

（4）b、c、d