物质跨膜运输的方式教案

1、§4.3 物质跨膜运输的方式【教材分析】“物质跨膜运输的方式”是人教版高中生物教科书必修I中第四章第三节的内容，本章内容属于细胞的基本功能之一物质的输入和输出。任何一个生命系统都是开放的系统，都与外界有物质的交换。所以本节的内容对学生理解细胞是基本的生命系统有着重要的意义，也为以后进一步的生物学习奠定基础知识。【学情分析】在本章前两节中，学生已经学习了细胞膜的组成、功能以及物质跨膜运输的一些实例，但还未对物质跨膜运输的原理进行学习。本节内容就是系统的学习物质跨膜运输的方式，学生对其中涉及的知识已经有一些了解，所以本节内容对于高中学生并不难理解，因此可以用引导的方式让学生进行探究学习，

2、以此提高学生的分析总结能力。【教学目标】1、知识目标举例说明物质跨膜运输方式的种类和特点。比较两种被动运输的异同点。比较被动运输和主动运输方式的异同点。阐明主动运输对细胞生活的意义。正确解读坐标图与表格。2、能力目标逐渐形成运用类比和对比的方法进行学习的能力。逐渐形成运用表格的方式进行总结归纳知识的能力。3、情感态度与价值观树立生物膜结构与功能相适应的生物学观点。【教学重难点】1、教学重点：举例、比较说明物质跨膜运输方式的种类、特点。让学生知道胞吞和胞吐不是跨膜运输，是大分子、颗粒性物质进出细胞的方式。2、教学难点：主动运输的特点、过程和意义。 【教学策略】物质跨膜运输方式：有的方式

3、不需要膜上载体蛋白的协助，有的方式需要膜上载体蛋白的协助。利用模拟实验法，通过观察模拟实验结果图片动画，让学习小组进行讨论，解决学案上设置的问题，得出结论。被动运输与主动运输：被动运输和主动运输的概念，特点，常见例子是本节课的重点。利用对比法以及多媒体辅助教学，让学生观察、讨论、比较并总结相关的基础知识，从而掌握不同方式的过程、特点。胞吞和胞吐：学生通过阅读资料，明确胞吞和胞吐的适用物质、基本过程、原理、特点等。学生通过思考、讨论，解答学案上设置的问题，得出结论。【教学过程】教学流 程教师活动学生活动设计意图引言T：俗话说，民以食为天。人有两欲，食欲便是其中之一。 我们感到饥饿的时候，其实是呢

4、，是细胞在喊救命！ 同样，这个食物被消化以后，会产生很多代谢废物，需要排泄。在微观啊，也是体现在细胞层面的。总之，细胞要吐物纳西，就必然要通过细胞膜。所以啊，我们今天要学习第四章第三节的内容，物质跨膜运输的方式。这个膜，指的就是细胞膜。教师播放红墨水扩散动画：T：我们先来看一个现象，取一滴红墨水，滴到一杯水中，可以看到，红墨水很快扩散，进而充满了整杯水，这种现象就是分子的扩散现象。T：类似这种现象，在生活中是很常见的。比方说，有的同学，他喜欢喷香水，这个香水就会从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散，同样，你把一块冰糖放到水里面，冰糖可以融化，继而充满整个水溶液；这还有一个例子啊，就是一种生理现象，

5、有的人他喜欢放屁，这个屁啊，它是有7种气体组成的，因此啊，倘若你隔壁的同学放屁了，那么，你就很快可以闻到了。哎，这也是一种分子的扩散现象。还有下雨天的时候，可以发现，家里墙角也有渗水的现象。像这些生活的例子啊，都是 分子扩散的一种现象。回忆初中物理知识理解自由扩散的特点通过熟知的知识转移到要学的知识上，用类比的方法学习便于学生理解。结合生活例子，引导学生发现扩散的特点，为后面讲自由扩散做好铺垫。人工脂双层T：同样，在细胞里面啊，也可以发生这种扩散现象。有顺浓度梯度的扩散，称为被动运输。另外一种是逆浓度梯度的运输，称为主动运输。大家思考一下，这两种方式，哪种需要能量，哪种不需要？这个被动运输，可

6、以打个比方，相当于这个物体从高处运输到低处，它呢，是不需要消耗能量的。而主动运输，它是逆浓度梯度，相当于由低处运往高处，它啊，需要消耗能量。T：我们再来看，发生在细胞膜上面的现象。之前啊，我们学习过细胞膜的流动镶嵌模型，但是这个图注意一下啊，它指的是人工脂双层，是没有蛋白质的。把这个脂双层的一侧啊，放上很多分子，可以看到，有些分子可以顺利通过脂双层，而有些呢，却不能。我们通过一个图画啊，来具体看一下。教师播放人工脂双层动画：T：在这里面，像氧气，二氧化碳，氮气等这些小分子气体可以通过。苯，甘油，乙醇，这些小分子脂溶性物质可以穿过。哎，这些脂溶性小分子物质啊，之前欧文顿实验曾经证明过。还有就是水

7、分子可以通过。那么，这些分子为什么能够通过人工的脂双层呢？因为啊，在这个脂双层上面其实有一些空隙的，而这些分子的直径比较小，就可以顺利通过这个空隙。再看下面这些分子。氨基酸，葡萄糖，核苷酸，它们属于较大的有机分子，它们的直径是比这个脂双层的空隙要大，所以它们是不能通过的。再看这个离子，这个可能同学会有疑问啊。这个离子不是很小吗？它为什么不能穿过脂双层呢？这个我可以给大家解释一下啊。我们都知道，这个离子啊，它都需要溶于水当中的，离子的直径固然很小，但是它的周围要集合很多的水分子，那么直径啊，就变得很大了。所以啊，就很难穿过这个空隙。回答教师提问，在教师启发下通过课件彩图讨论分析。发挥学生想象力，

8、结合生物膜的结构特点认识物质跨膜运输方式。自由扩散下面啊，我们先来看一下这些分子直径比较小的能够穿过脂双层的这些分子。T：这些小分子通过脂双层的方式，我们称为自由扩散。就是通过简单的扩散作用进出细胞。它属于被动运输的一种。你看，这就是模拟细胞膜的情况。这个竖线代表脂双层，中间这个圆的，代表蛋白质，可以看到，这些小分子啊，可以直接穿过脂双层，而不需要蛋白质的帮助，直接呢，就到达另一侧了。而且注意这个浓度啊，他是从高浓度一侧向低浓度一侧运输的。首先运输方向：高浓度低浓度方向运输。能量，当然是不需要的。载体蛋白，也是不需要的。例子呢，我们简单分为3类：气体分子呢，包括氧气，二氧化碳等。还有水分子和脂

9、溶性小分子：甘油，乙醇，苯等。通过一个动画来看一下，你看这些，小分子物质，很容易的就穿过脂双层的孔隙了，从高浓度一侧运输到低浓度一侧。当然啦，如果细胞内的浓度高细胞外的浓度低的话，这些小分子物质也会从细胞内向细胞外运输的，注意看啦，它是不需要蛋白质的参与。T：再来看一张示意图，考试啊，也经常看这样的示意图。我们主要分析一下这个曲线。自由扩散由于它不需要蛋白质的协助，它是从高浓度一侧流向低浓度一侧，所以啊，它的运输速率只跟物质的浓度有关。浓度越高，运输速率就越快，这两者成的是正相关的关系。请同学们思考一下，影响自由扩散的因素是什么？细胞膜内、外的浓度差。T：好我们学习了这些小分子的运输方式，自由

10、扩散。学生进行思维迁移由物理扩散联想到物质跨膜运输。思考并总结自由扩散的概念及特点。引发思考：自由扩散类似于物理上的扩散运。具有不耗能，从高浓度到低浓度扩散的特性。注意教师所强调的特点思考，并认真听老师讲解。提高学生总结能力。激起学生疑问，提高学生学习兴趣。根据已学知识进行分析问题，提高学生分析问题能力。协助扩散那么，对于这些较大的有机分子和带电荷的离子又是如何运输的呢？通过我们前面2节的学习，同学们可以大胆的猜想一下，对于真正的细胞膜，它们的运输会与什么相关呢？T：你看，这个就是真正的细胞膜。可以看到，刚才的自由扩散什么没有起作用啊？就是这个蛋白质，是吧？那么这些大分子的有机分子和这些带点离

11、子的运输，应该就跟这个蛋白质有关了吧。T：比方说，这个协助扩散，进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散，我们称为协助扩散。我们看这个图，如果细胞膜外侧的浓度高于细胞内的话，那么这些分子就会通过蛋白质的协助，然后呢，由外侧运往内侧。运输方向呢，是从高浓度流向低浓度。载体蛋白是否需要呢？是需要的，而且要循环利用的。你看这个载体蛋白，把这个分子运输到这一侧，然后又回去再运输其他的分子。能量，由于它是从高浓度一侧向低浓度一侧运输，所以，它也是不需要消耗能量的。有什么例子呢？我们看一下。注意，高中阶段，协助扩散有且仅有一个例子需要掌握，就是红细胞吸收葡萄糖。这个协助扩散也属于被动运输方式的一种。教师播放动画：

12、通过一个动画来看一下，你看，这个球状代表的就是蛋白质，它把这些葡萄糖分子从高浓度一侧运输到低浓度一侧，释放出来之后又回到高浓度一侧等待运输另外一个分子，它是循环的一个过程。T：我们来看一下示意图。这个图就不说啦。我们主要来看一下曲线图。协助扩散，它的运输速率和细胞外的浓度呈现这样的关系，随着细胞外浓度的增加，协助扩散的速率越来越高，但是，它有一个极值。那同学们思考一下，什么影响协助扩散，也就是说，协助扩散的这个极值点是由什么决定的？啊，影响协助扩散的因素有2个，第一个，细胞膜内外物质的浓度差。它能够决定协助扩散的运输速率。第二个就是细胞膜上的载体蛋白的数量。协助扩散之所以有一个极值，原因就在于

13、细胞膜上的载体蛋白的数量是有限的，当协助运输把细胞膜上的载体蛋白都调动起来的时候，它的运输速率就达到极值啦。T：这个是书上的图啊。自由扩散直接穿过脂双层的孔隙。协助扩散需要载体蛋白的协助。它俩也有相同的地方，都是从高浓度一侧，运往低浓度一侧，不需要消耗能量。T：在这一块啊，说一下水通道蛋白。这个呢是课后的内容，一般在资料题里面会体现。水分子除了可以通过脂双层的孔隙之外呢，它还可以通过脂双层上的水通道蛋白进入细胞的，所以说啊，对于这个水而言啊，它其实是有2种运输方式的，一种呢是单个水分子通过脂双层的孔隙进行的自由扩散，另外一种呢，是通过水通道蛋白进行的协助扩散。在这里，同学们要注意啊，在高中阶段

14、，如果题目当中没有不作特殊强调的话，可以不考虑水通过蛋白。学生大胆猜测应该存在其他的运输方式 认真观看老师展示的图例并总结协助扩散的特点。相同点：回答：1.不需要消耗能量 2.从高浓度到低浓度。不同点：回答：需要借助蛋白质的辅助掌握协助扩散的特点总结协助扩散的定义及特点学生认真听讲提出疑问，提高学习兴趣。提高学生总结能力提出新的问题，集中学生注意，关注考试动态。小结请大家回忆一下刚才讲过的自由扩散和协助扩散的概念及异同。它们的共同的特征是都从高浓度到低浓度扩散，都不需要消耗能量，针对这一点，我们可以把它们归为一类-被动运输。好！哪位同学能概括一下被动运输的概念?自由扩散和协助扩散这两种物质跨膜

15、运输方式都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，我们将其称为被动运输。学生归纳小结自由扩散不需要载体蛋白的协助，而协助扩散需要载体蛋白但都是从高浓度到低浓度，都不需要消耗能量所以被称为被动运输。让学生自己总结，提高学生总结概括能力。主动运输T：下面思考一个问题，物质进出细胞都是顺浓度梯度的吗？老师举个例子哈，比方说丽藻，它的细胞液与池水的多种离子浓度比。对于这个H2PO4-而言，可以看到，细胞液的浓度是池水浓度的18050倍。同样，对于K+、CL-、Na+而言，它们的细胞液浓度也远远的高于池水的浓度。好，再举个例子，简单介绍一下人的血液。人的血液是由2种成分组成的，血浆和血细胞。血浆呢，是血液中

16、的液体成分；而血细胞呢，是由红细胞、白细胞和血小板。对于这些细胞而言，比如说红细胞，人的红细胞中K+的浓度比血浆高30倍，Na+的浓度却只有血浆的1/6.很显然不管对于丽藻还是这些血细胞，顺浓度梯度也是难以实现的。T：以上两个是例如若实现，物质必需从低浓度向高浓度运输，也就是逆浓度梯度。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。这种运输我们称为主动运输。比方说，细胞外，细胞内，外侧的浓度低于内侧浓度，如果分子要从外侧运输到内侧的话，首先，要借助载体蛋白，并且还要消化能量，当然啦，这个载体蛋白也是可以循环利用的。从这四个方面来看一下这个主动运输，

17、首先是运输方向，是从低浓度运输到高浓度，是逆浓度梯度的。第二，载体蛋白，需不需要？哎，是需要的。而且它是具有专一性的。什么叫专一性呢？就是说一种载体蛋白，它只能运输一种物质，而对其他物质是不能通用的。比方说，运输Na+和CL-的载体蛋白是不一样的。再看能量，需不需要？是需要的。有什么例子啊？小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等。教师播放主动运输动画：T：通过一个动画来看一下。比方说这个K+，它是不能直接通过这个脂双层的孔隙，需要借助载体蛋白，也需要能量。注意啊，这个ATP代表的就是能量，我们以后就会学习到的。T：看一下示意图，这个就不解释了。分析一下曲线图吧。这个曲线就可以表示主动运输。我们主要看

18、虚线上面的这一段。可以看到，虚线上面啊，随着时间的推移，细胞内的浓度越来越高于细胞外浓度，这个必须通过主动运输才能够实现。因为它是逆浓度梯度。同学们思考一个问题，影响主动运输的因素。是什么啊？载体和能量。载体：载体蛋白具有特异性，不同物质的载体蛋白不同，不同生物膜上载体蛋白的种类和数目也不同。 第二，载体蛋白具有饱和现象 。也就是说，对于某种离子的吸收什么时候达到最大速率，当运输这种离子的载体蛋白都调动起来了，那么，它就达到最大的运输速率。第二个影响因素就是能量，凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输。那什么能产生能量呢？这个也是我们以后会学习到的。T： 注意（解说）T：思考：这个图可

19、以表示哪种运输方式。纵坐标表示运输速率，横坐标表示物质浓度。它能表示哪种运输方式呢？首先，它能不能表示自由扩散？哎，答案是否定的。自由扩散，它只跟浓度有关，浓度越高，它的运输速率就越快，所以它不可以表示自由扩散。那它可以表示哪种运输方式呢？协助扩散或主动运输。对于协助扩散而言，极值点的限制因素是载体蛋白。而对于主动运输而言，极值点的限制因素是载体蛋白和能量。因为对于细胞而言，载体蛋白的数量是有限的，当然啦，这个细胞的能量供应也不是无限的。思考教师所提出的问题通过例子对比联想到细胞物质逆浓度跨膜运输也应该逆浓度梯度运输。学生总结主动运输的特点。学生认真观看认真思考并掌握主动运输的例子与影响因素提

20、出疑问，激发学生学习兴趣。用类比的方式讲解较难理解的问题，便于学生理解。提高总结能力形象生动直观说明问题。提高比较、总结能力。小结T：通过本节课的学习，我们可以对质壁分离自动复原作最全面的解释。将洋葱表皮细胞放入0.3g/ml的KNO3溶液中，可以观察到，刚开始出现质壁分离现象，过一段时间，又自动复原，大家想一想，为什么呢？原因：将洋葱表皮细胞放入0.3g/ml的KNO3溶液中，刚开始KNO3溶液的浓度大于洋葱表皮细胞的细胞液的浓度，细胞渗透失水，出现质壁分离现象。而后，由于植物细胞膜具有选择透过性，可以吸收NO3+和K+，使这两种离子进入细胞，结果导致KNO3溶液的浓度降低，细胞液浓度升高，

21、当细胞液的浓度大于KNO3溶液的浓度时，植物细胞会吸水，从而表现出质壁分离自动复原的现象。运输方向是不同的。OK，到这里，我们已经将小分子物质运输需要能量与不需要能量、需要载体与不需要载体都学习完了，大家回顾一下，比较它们的异同，完成表格上的填空。（引导学生完成三种运输方式的比较）学生积极思考完成三种运输方式的比较知识联系，培养学生举一反三的能力提高学生用图表法总结概括知识点的能力。胞吞与胞吐T：好了，到此为止，我们把这3种跨膜运输方式都学完了。对于自由扩散而言，直接通过脂双层的孔隙进出细胞，那对于协助扩散和主动运输而言就必需借助蛋白质的协助才能进出细胞。那这些都是小分子物质进出细胞的方式。那

22、对于一些大分子物质或者是颗粒状的物质，它们的大小甚至比细胞膜上的载体蛋白还要大，那它们又是如何进出细胞的呢？T：接下来我们将会学习，大分子物质进出细胞的方式，细胞的内吞作用和外排作用，也就是我们常说的，胞吞和胞吐。注意，它们针对的是大分子的物质，比如说蛋白质或者是一些颗粒状的物质的跨膜运输。 胞吞作用（endocytosis）：大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上，有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，这种现象叫内吞作用。我们可以看一下图，这些大分子的物质啊，首先到达细胞膜旁边，然后细胞膜会向内凹陷，形成一个小囊泡，把这些大分子物质

23、包裹着，最后运输到细胞里面进行消化。T：同样，看一下胞吐。胞吐作用（exocytosis）：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，使内涵物质排出细胞外，这种现象叫做外排作用。总之，这个胞吞胞吐它的道理都是类似的。一个是通过形成小囊泡运输出去，一个呢是通过形成小囊泡运输进来。T：我们再通过一个图来总结一下。对于大分子物质而言（比如蛋白质），进出细胞：“吞吞吐吐”。消耗能量，无载体，肯定是不用到载体的啊，因为有些大分子物质它比这个载体蛋白还大，怎么可能还需要呢。不属于跨膜运输，与细胞膜流动性有关. 这两者直接与细胞膜融合了

24、，不属于跨膜运输方式。教师播放动画与视频：T：看一个例子，变形虫的细胞内消化。假设外面有一个大分子物质，那么变形虫就会伸出伪足，把这个大分子物质给包裹住，然后呢，胞吞进来。胞吞进来之后，变形虫就会产生一些消化物质，把这个物质给分解掉。分解掉之后，有用的部分会留在细胞内，没有的部分就会通过胞吐的方式排除细胞体外。再看一个例子，这是一个吞噬细胞，这是他的核，这个是溶酶体。这是外面的一下大分子颗粒物。吞噬细胞通过胞吞，把外面的这些颗粒物吞进来，大家注意这个溶酶体，它会和这个小囊泡融合，释放里面的水解酶，进而把这些颗粒物给分解掉，有用的部分被细胞吸收，没有的就会通过胞吐作用排出体外。学生积极思考掌握胞吞过程、概念掌握胞吐的概念学生看图总结学生认真观看提出疑问，激发学生学习兴趣。提高学生总结能力。动画、视频演示，集中学生注意力，加深学生印象，提高学生学习的兴趣。课堂