⑸渗透作用的结果：
水分子可以通过半透膜进行双向扩散。
从宏观观察，水分是由低浓度溶液流向高浓度溶液，直到达到动态平衡。
（二）、动物细胞的吸水和失水
1、请同学们回忆细胞膜制备的实验。
分析“水分进出哺乳动物红细胞”的实验现象。
2、请同学们思考并讨论
⑴红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？
⑵红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
⑶当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
⑷红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
3、学生讨论总结
4、教师归纳讲述
⑴动物细胞的吸水：
外界溶液浓度小于细胞的浓度。
动物细胞的失水：
外界溶液浓度大于细胞的浓度。
动物细胞既不吸水也不失水：
外界溶液浓度等于细胞的浓度。
⑵动物的细胞膜相当于半透膜
（三）、尝试提出问题，作出假设
1、请学生观察图P61成熟细胞模式图，并阅读图左有关内容概括出：
⑴成熟的植物细胞中央有大液泡。
⑵原生质层：
细胞膜和液泡膜以及两膜之间的细胞质。
2、教师讲述
进行科学探究的方式多种多样。
一般来说，探究一般方法和基本步骤是：
观察现象，提出问题→做出假设→设计实验→开展实验→分析结果，得出结论→表达与交流
3、组织引导学生观察现象，尝试提出问题，做出假设，“爱因斯坦曾说过：
‘提出一个问题比解决一个问题更重要”
⑴观察现象：
让学生回忆日常生活的现象：
①白菜剁碎准备做馅时常常要放一些盐。
稍等一会儿可见有水分渗出。
（失水）②农作物施肥过多会造成烧苗。
（失水）③蔫了的青菜放入清水中浸泡一会儿，菜叶变得硬挺起来（吸水）
老师展示课前准备好的萝卜条吸水和失水实验。
介绍实验过程。
展示实验结果。
⑵提出问题：
请同学们结合一些吸水和失水现象，深入思考提出想探究的问题，并与本小组同学交流。
最终确定有探究价值的问题。
例：
一位同学提出：
“植物细胞会出现失水的情况吗？
”另一位同学提出：
“植物细胞在什么情况下会失水？
”通过讨论，大家认为植物细胞会不会失水，现象中很明显，第二个问题更有探究价值。
⑶作出假设
根据已有的知识和生活经验，对提出的问题作尝试性的回答，也就是作出假设。
例如，某小组提出的问题是“原生质层相当于一层半透膜吗？
”针对这一问题，他们作出的假设是：
“原生质层相当于一层半透膜。
”他们的理由是：
植物细胞膜和液泡膜都是生物膜，它们具有红细胞的细胞膜基本相同的化学组成和结构；做菜馅时因为放了盐，菜中的水分大量流出，这与红细胞失水很相似。
⑷设计实验：
你所作的假设即使是有依据的，也仅仅是一种推测。
这种推测是否正确，还需要实验来检测。
（见P62参考案例）
⑸进行实验：
按照实验方案认真操作，仔细观察，将每一步的观察结果记录下来。
例如，上面的实验方案结果如下：
中央液泡大小
原生质层的位置
细胞大小
蔗糖溶液
变小
原生质层脱离细胞壁
基本不变
清水
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
基本不变
⑹分析结果，得出结论
分析结果与你的预期是否吻合，是否支持你的假设，最后得到实验结论。
例如，上面的实验结果与预期基本是吻合的，由于植物细胞有细胞壁，且原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，所以植物细胞不会有明显的缩小和膨胀，但出现了原生质层与细胞壁的分离和复原。
由此，我们可以获得结论，原生质层相当于一层半透膜。
⑺表达和交流
将本小组探究的问题、过程、结果和结论与其他小组交流，听取他们的质疑并进行解释。
如果有必要，对本小组的实验方案进行修改。
⑻进一步探究
植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？
（不会，因为植物细胞有细胞壁）
（四）成熟的植物细胞的吸水和失水
植物细胞的结构特点：
细胞壁：
全透性
细胞膜：
选择透过性
细胞质：
内有大液泡
大液泡：
里面的液体称细胞液
原生质层：
相当于一层半透膜
注意：
液泡形成以后，细胞主要靠渗透作用吸水。
植物细胞是一个渗透系统。
细胞液浓度＞外界溶液浓度，吸水。
细胞液浓度＜外界溶液浓度，失水。
（3）质壁分离及质壁分离复原实验的应用有哪些？
①说明原生质层是选择透过性膜，成熟的植物细胞处于一定浓度的溶液中构成了渗透系统。
②判断植物细胞的死活。
只有活细胞的原生质层才是半透膜，才有质壁分离现象，如细胞死亡，原生质层的结构破坏，半透膜性质消失，不能产生质壁分离现象。
③测定细胞液的浓度。
原生质层相当于一层半透膜，所以水分子可以自由通过，而蔗糖等大分子物质却不能通过。
将细胞放入具有浓度梯度的一系列蔗糖溶液中，观察细胞质壁分离的情况，即可测定该细胞的浓度范围。
④光镜下观察细胞膜。
正常植物细胞膜很薄，又紧贴细胞壁，不易看到，质壁分离后，原生质层的最外面即为细胞膜。
（五）细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程。
其他物质的跨膜运输是怎样的呢？
[资料分析]看P63——P64相关内容讨论有关问题
讨论问题：
（1）、水稻培养液里的Ca2＋和Mg2＋浓度为什么会增高？
（2）、不同作物对无机盐的吸水有差异吗？
（3）、水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样的吗？
（4）、细胞对物质的吸收有选择吗？
如果有，这种选择性有普遍性吗？
学生讨论回答。
2、教师归纳讲述
（1）从以上实例可以看出，物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，而且细胞对于物质的输入和输出有选择性。
可以说细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，这种膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
生物膜的这一特性，与细胞的生命活动密切相关，是活细胞的一个重要特征。
板书设计
第1节物质跨膜运输的实例
一、渗透现象
1、半透膜的特性
2、渗透作用的概念
3、渗透作用的条件
4、渗透作用的原理
二、动物细胞的吸水和失水
1、动物细胞的吸水：
外界溶液浓度小于细胞的浓度
动物细胞的失水：
外界溶液浓度大于细胞的浓度
2、动物的细胞膜相当于半透膜
三、尝试提出问题，作出假设
1、成熟的植物细胞的特点
⑴成熟的植物细胞中央具有大液泡
⑵原生质层
2、探究的一般步骤观察现象；提出问题；作出假设；设计实验；开展实验；记录结果；分析结果，得出结论；表达与交流。
细胞壁：
全透性
结构原生质层：
选择透过性
植物细胞的吸水和失水细胞液：
具有一定浓度
条件：
同动物细胞
质壁分离和复原实验及结论
物质跨膜运输的其他实例：
植物细胞吸收矿质元素
1、现象：
细胞吸水和吸收无机盐离子速度不一样。
2、结论：
（1）细胞吸水与吸收无机盐是两个相对独立的过程。
（2）生物膜是一种选择透过性膜（功能特性）。
第2节生物膜的流动镶嵌模型
一、教学目标
1、知识与技能
（1）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。
（2）举例说明生物膜具有流动性特点。
（3）尝试利用废旧物制作生物膜模型。
（4）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。
2、过程与方法
（1）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题作出假设。
（2）发挥空间想象力，通过制作模型，构建细胞膜的空间立体结构。
3、情感态度与价值观
（1）生物膜结构的研究是立足于生物膜所具有的功能特点上开展的，树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点。
（2）正确认识科学价值观，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要有严谨的推理和大胆的想象，并通过实验进一步验证。
（3）正确认识技术在科学研究中所起的作用。
二、教学重点
1、科学家对生物膜结构的探索历程。
2、生物膜流动镶嵌模型学说的基本内容。
三、教学难点
1、对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能像统一。
2、生物膜的空间立体结构。
3、生物膜的流动性特点。
四、课时安排：
1课时
五、教学过程
[情境创设]
教师：
同学们，在上一节课中，通过几种物质跨膜运输的实例，我们明白了生物膜是一种半透膜，它是有生理活性的，能对一些离子和小分子进行选择性通过。
所以生物膜更是一种选择透过性膜。
那为什么会有选择性呢？
生物膜是靠什么机制来对不同的物质进行选择的呢？
这就跟细胞膜的结构有密切的关系，我们接下来学习生物膜的结构特点。
在前面我们制作真核细胞的三维结构模型中，当时也遇到过用什么材料做细胞膜的问题，很多组的同学都没有很好地解决。
我们要从结构与功能相适应的角度分析，用什么材料做细胞膜，能更好地体现细胞膜的功能。
首先，我们来总结一下我们已知的细胞膜的特点有哪些：
学生：
细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界。
细胞膜是选择透过性膜，能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过。
植物细胞壁分离和复原的实验告诉我们，细胞能够在一定范围内帐大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。
教师：
很好，现在有三种材料：
塑料袋、普通布和弹力布，用哪种更适合于体现细胞膜的功能呢？
学生：
塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的要求，只有弹力布能够满足前面提到的三项功能的要求。
教师：
那也就是说弹力布较适合制作细胞膜，大家再调动已有的知识和生活经验，你还能想出更好的材料做细胞膜吗？
要找到更好的材料，我们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。
[师生互动]
（1）对生物膜结构的探索历程
人们对事物的认识是有一个过程的，科学家当年正是怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始了对生物膜结构的孜孜以求地探索，历经了一百多年时间，走过了一条曲折的道路，直到现在仍有许多科学家在继续深入研究。
让我们一起重温一下这段历史，会让大家对科学过程和本质的理解有所启发。
问题
（1）：
一种物质或物体的结构，实际上是指其组成成分之间的组合形式。
要弄清一种物质或物体的结构，首先要弄清其组成成分。
那么，细胞膜的组成成分是什么呢？
展示材料
（1）：
欧文顿及其实验相关的图片
时间：
19世纪末1895年
人物：
欧文顿（E.Overton）
实验：
用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：
凡可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过
细胞膜进入细胞。
提出假说：
膜是由脂质组成的。
教师：
大家看，最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过对膜成分的提取和鉴定？
（是从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。
）
教师：
欧文顿的分析假说是如何提出的呢？
（根据他的实验结果，通过严谨的推理得出来的：
凡可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。
）
教师：
那在推理分析得出结论之后，还有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？
（有必要，通过鉴定能更准确地说明有问题。
教师：
那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？
（当时的技术不能实现。
）
教师：
是的，这说明技术对科学研究的重要作用，直至20世纪初，科学家才能第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。
从而以实验说明了欧文顿的假说是成立的。
也就是说假说是在实验与观察的基础上提出来得，同时又需要更进一步的实验来证明。
问题
（2）：
清楚了膜的化学组成后，接下来就要探索这些物质是如何组成膜的了。
朗缪尔IrvingLangmuir在水盘中展开的是磷脂分子（如图4-2-2）,磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，结构既有疏水基团（尾部），又有亲水基团（头部）。
因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。
这样磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。
时间：
1925年
人物：
荷兰科学家Gorter和Grendel
实验：
两位科学分离纯化了红细胞，从一定数量的红细胞中抽提脂类，按Langmuir的方法进行展层，并比较展层后的脂单层的面积和根据体积所推算的总面积，发现提取的脂铺后所测的面积同实际测量的红细胞的表面积之比为（1.8~2.2）：
1，约为两倍。
教师：
假如你是当时的科学家，当你做实验时发现单分子的磷脂分子正好是红细胞的两倍时，大胆地展开你的想象力，你能做出什么假说？
（细胞膜中的磷脂是两层的。
教师：
很好，科学家也正是因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一假说。
说明你们也具有了一点科学家的思维能力了，假说的提出不仅需要有实验的基础，同时还需要有严谨的推理和大胆的想象力。
问题（3）：
那蛋白质和磷脂的位置关系又是如何的呢？
单位膜结构模型继承了前人的有关“脂双层”和“蛋白质—脂类—蛋白质”三明治模型的结论，又成功地利用了先进的电子显微镜的观察结果作为证据。
但是他将生物膜描述为静态的刚性的结构，这一点很快又被新的技术手段下的实验所否定。
问题（4）：
有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？
（5）：
荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验
质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。
例如物质跨膜运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免役、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。
荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，成功地指出细胞膜具有流动性。
实际上，一些很简单的例子也能说明膜具有流动性，如我们初中学习的白细胞回吞噬细菌就是一个很好的例子。
大家再想想类似的还有什么例子？
（变形虫的变形运动。
（植物细胞的质壁分离。
动物细胞吸水膨胀和失水皱缩。
）
教师：
很好，在继承前人的结论基础上，结合新的观察和实验证据。
又有科学家提出一些关于生物膜的分子结构模型。
其中1972年桑格（S.J.singer）和尼克森（G.Nicolson）提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。
好，学到这里，纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，我们有些话题想让大家思考讨论。
1、以讨论小组的形式开展课堂讨论交流
（1）生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？
请说说你的看法。
学生：
生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。
人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。
的确，流动镶嵌模型是目前人们普遍认为的，但它无法完美地回答生物膜的所有功能。
所以后来不断提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格镶嵌模型；Jain和White于1977年提出板块镶嵌模型等，迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多，生物膜的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的。
其要点和特点基本相同，主要包括膜的分子组成和结构特征。
（2）纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，你能谈谈实验技术的进步起到怎样的作用？
学生：
在建立生物模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。
如血影的制取和化学成分的鉴定技术使人们认识膜的化学组成；电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。
没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。
（3）分析生物膜模型的建立过程中，结构与功能相适应是如何得到体现的？
学生：
在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识、再实践、再认识、使人类一步步接近生物膜结构的真相。
例如，不同生物膜的功能是与差异的。
在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。
还有，不同膜的厚度也不完全一样。
由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。
一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。
冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物模型。
生物膜中存在不同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。
（4）分析生物膜模型的建立过程，你受到什么启示？
学生：
科学研究是要在实验和观察的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，提出假说，再通过实验进一步地验证假说。
学生：
科学研究依赖于技术的进步，技术进步了，可以得到更多新的实验数据。
学生：
科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作。
学生：
科学发现的过程不是一帆风顺的，往往是在继承的基础上不断验证、修正和完善发展的。
学生：
科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断完善。
教师：
那流动镶嵌模型的具体内容是如何的呢？
[教师精讲]
流动镶嵌模型的基本内容
结合课件展示依次介绍：
（1）磷脂双分子是生物膜的基本支架。
其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧。
（2）蛋白质分子有的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，有的横跨整个磷脂双分子层。
这里体现了膜的结构内外的不对称性。
（3）在细胞膜的外侧,有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结构合形成的糖蛋白，叫做糖被。
糖被与细胞识别、细胞间的信息交流有密切联系。
（4）磷脂分子是可以运动的，具有流动性。
膜脂分子的运动有多种形式：
（5）大多数的蛋白质也是可以运动的，也体现了膜的流动性。
板书设计
第2节生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
1、19世纪末，欧文顿提出：
膜是由脂质组成的
2、20世纪初，对膜化学成分鉴定：
膜是由脂质和蛋白质组成的。
3、1925年，荷兰科学家提出：
膜中的脂质分子排列为连续两层。
4、1959年，罗伯特森提出生物膜的静态模型（单位膜模型）：
“蛋白质——脂质——蛋白质”三层结构构成。
5、1970年弗雷和埃迪登用绿色和红色荧光染料对小鼠和人体细胞上蛋白质进行染色标记，并让两种细胞进融合。
提出细胞膜具有流动性。
6、1972年，桑格和尼克森提出“流动镶嵌模型”。
二、流动镶嵌模型的基本内容
1、膜是由蛋白质和脂质组成的（还有少量多糖）
2、膜的基本支架：
磷脂双分子层（亲水头部朝外，疏水尾部朝内）
3、蛋白质分子镶、嵌、横跨在双分子层上。
（有些外侧蛋白质与多糖结合形成糖被）
4、膜的结构特点：
流动性。
5、膜的功能特点：
选择透过性。
第3节物质跨膜运输的方式
【学习目标】
1.举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点。
2.说出被动运输和主动运输的异同点。
3.阐述主动运输对细胞生活的意义。
4.学会正确解读图表数据，提高图文转化能力。
【学习重难点】
重点：
物质跨膜运输的方式：
自由扩散、协助扩散、主动运输。
难点：
主动运输的特点。
【知识点自主学习】
活动一：
知识点串联
1、通过四.1《物质跨膜运输方式》我们知道了：
物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。
既有_________梯度的，也有_________梯度的，这取决于细胞生命活动的需要（这与细胞膜上________________有关），这充分反映了生物膜的______________________。
2、通过四.2《生物膜的流动镶嵌模型》我们知道了：
细胞膜的主要成分是______和______，再试着说一说它具有怎样的结构？
细胞膜的结构和功能特点分别是____________、____________。
（想一想）：
物质跨膜运输的方式都有哪些呢？
细胞膜的结构与控制物质进出细胞的功能存在着哪些适应性？
活动二：
问题探讨
结合左图所示人工合成的无蛋白质的脂双层膜对不同分子的通透性。
思考1、什么样的分子能够通过脂双层？
什么样的分子不能通过？
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？
（提示：
人工合成的无蛋白的脂双层与小肠上皮细胞的细胞膜有何区别）
3、观察此图，联系已有知识，你还能提出其它问题吗？
能否对所提出的问题作出尝试性回答？
（提示：
通过观察此图还可联想：
细胞需要的离子如何通过细胞膜来运输等问题。
）
活动三：
探究被动运输
1、明确物质进出细胞的方式有_____________、___________、还有_________________。
2、明确被动运输其实就是指物质进出细胞时___________的扩散。
3、观察教材图4-7并结合70-71页相关文字，讨论以下问题：
（1）被动运输（即扩散）有几种方式？
（2）什么是自由扩散？
举例说明这种方式中物质的运输方向是怎样的？
（3）什么是协助扩散？
举例说明这种方式中物质的运输方向又是怎样的？
（4）自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？
为什么？
（5）自由扩散与协助扩散有什么不同？
为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？
Ø小结:
（1）被动运输有两种方式：
、。
（2）________________________________,叫做自由扩散，例如水分子，氧气，二氧化碳、甘油、乙醇苯等物质的跨膜运输方式。
这种方式中物质的运输方向是从___浓度向___浓度（顺浓度梯度）也就是从相对含量___的地方向从相对含量___的地方运输。
（3）________________________________,叫做协助扩散，例如葡萄糖进入红细胞。
这种方式中物质的运输方向与自由扩散相同。
（4）自由扩散和协助扩散所共有的特点为①___________②___________，因而通称为_____________。
不同点是__________。
（5）（思
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