第4章-细胞的物质输入和输出-必修1-人教版-生物

高中生物人教版·必修1课件展示说明本课件为基于精确校对的word书稿制作的“逐字编辑”课件，如需要修改课件，请双击对应内容，进入可编辑状态。第1节物质跨膜运输的实例第2节生物膜的流动镶嵌模型第3节物质跨膜运输的方式第4章细胞的物质输入和输出目录第4章细胞的物质输入和输出第1节物质跨膜运输的实例第1节物质跨膜运输的实例第1节

│三维目标1．知识与技能(1)说出细胞在什么情况下吸水和失水。(2)举例说出细胞膜是选择透过性膜。(3)熟练制作临时装片和操作显微镜。2．过程与方法(1)尝试从生活现象中提出问题，作出假设。(2)进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。三维目标第1节

│三维目标3．情感、态度与价值观(1)体验科学探究过程，培养学生质疑、求实、创新的科学态度和精神。(2)学生在合作的过程中，学会与人交流，尊重他人。第1节

│

重点难点[重点]1．说明探究实验的基本方法和一般过程。2．让学生知道细胞与外界溶液一起可以构成一个渗透系统。3．举例说出细胞膜是选择透过性膜。[难点]1．如何提出问题，做出假设。2．如何设计实验过程(教材、实验用具、试剂的选择，实验结果的预测等)。3．理解细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜。重点难点第1节

│

教学建议教材第2章和第3章分别讲述了细胞的物质组成和结构，第4章关于细胞的物质输入和输出则属于细胞功能的内容。本节是第4章的第1节，通过对水分及其他物质跨膜运输的实例分析，得出生物膜具有选择透过性这一结论。与以往教材不同的是，本节没有将细胞的吸水和失水放在新陈代谢一章里，而是将水的跨膜运输作为一个实例来分析，由物理现象过渡到细胞，先分析动物细胞的水分进出，然后通过一个探究性实验来说明植物细胞的水分进出情况，得出水是顺相对含量梯度运输的结论。通过对其他物质跨膜运输的实例分析得出物质的跨膜运输并不都是顺浓度梯度进行的，最终得教学建议第1节

│

教学建议出生物膜具有选择透过性这一结论。另外，教材安排了一项探究活动“探究——植物细胞的吸水和失水”。这是必修课中的第一个“探究”，通过这项探究活动，重在使学生对探究性学习的各个环节能够有所体验和感悟，从而为以后的探究活动打下基础。教师在教学过程中应灵活采用多种教学手段和方法，如观察法、比较法、实验法、推理法、分析法、讨论法等，设置思维坡度，循序渐进，引导学生从个别到一般，从现象到本质，从已知推未知，培养学生的迁移思维能力和推理能力等。本节教材难度较大，教师对学生要多表扬，多鼓励，善于捕捉学生身上的闪光点。第1节

│

新课导入[导入一][情境导入]无论是从个体层次还是细胞层次来看，生命系统并不是一个孤立封闭的系统，它要不断与外界发生物质和能量的交换，包括从外界摄入物质(如植物依靠根从土壤溶液中吸收水分和无机盐；我们吸入氧气、吃饭等)，同时也包括及时地把代谢产生的废物排出体外(如呼出二氧化碳，排尿，出汗等)。那么，这一章我们着重探讨在细胞层次上物质是如何跨膜进行输入和输出的(导入本章，板书课题)。新课导入第1节

│

新课导入不同物质的跨膜运输特点一样吗？水是活细胞中含量最多的物质，首先我们一起来探究水是如何进出细胞的。

[导入二]同学们想一想：你吃比较咸的食物时，例如腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜会有什么感觉？学生回答：口腔和黏膜干燥，想喝水。凉拌西红柿时，常常要放一些糖，过一段时间后就可见有水分渗出或当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，过一段时间后也可见有水分渗出，这些水分是从哪里来的？学生回答：西红柿或白菜中渗出的水分。第1节

│

新课导入蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后，会有什么变化？学生回答：青菜叶吸收了清水中的水分变得挺立了。那这些水分是如何进出细胞的呢？这就是我们这节课的内容，物质跨膜运输的实例——细胞的吸水和失水。第1节

│新课感知新课感知厨房烧菜时，在客厅就能闻到菜的香味，香味物质从密度高的厨房扩散到客厅。把一滴红墨水滴入烧杯的清水中，红墨水分子会从墨水密度高处向四周扩散。不管是在空气中还是在溶液中，物质总是从密度大的一边扩散到密度小的一边。哺乳动物成熟红细胞置于清水中会吸水涨破，可见细胞内外水分子的密度不同，水分子会发生类似的扩散。一、细胞的吸水和失水1．渗透作用具备的条件第1节

│自主探究自主探究半透浓度差2．动物细胞的吸水和失水(1)细胞膜相当于__________。半透膜

(2)外界溶液浓度>细胞质浓度，细胞__________；外界溶液浓度<细胞质浓度，细胞____________________；外界溶液浓度＝细胞质浓度，水分子进出细胞处于__________。3．植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构第1节

│自主探究失水皱缩吸水膨胀，甚至涨破动态平衡细胞质原生质层半透膜细胞液浓度差(2)原理和现象外界溶液浓度__________细胞液浓度时，细胞失水，发生__________现象。外界溶液浓度__________细胞液浓度时，细胞吸水，发生________________现象。[想一想]植物细胞能吸水涨破吗？[答案]不能，因为植物细胞有细胞壁的保护。第1节

│自主探究大于质壁分离小于质壁分离复原二、物质跨膜运输的其他实例细胞的吸水和失水是水分子____________的梯度跨膜运输的过程，由水稻和番茄对钙、镁、硅离子的吸收情况可以看出：物质跨膜运输并不都是______________梯度的，而且细胞对物质的输入和输出有__________性。细胞膜和其他生物膜都是______________膜。这种膜可以让____________自由通过，一些__________和____________也可以通过，而其他的__________、____________和____________则不能通过。第1节

│自主探究顺相对含量顺相对含量选择选择透过性水分子离子小分子离子小分子大分子[想一想]番茄和水稻对Mg2＋的吸收量不同，可能与细胞膜上的哪种成分有关？[答案]蛋白质。第1节

│自主探究第1节

│

典例类析典例类析►类型一渗透现象及原理(1)渗透作用：渗透作用是指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜，从相对含量高的地方向相对含量低的地方流动。(2)发生渗透作用的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧具有浓度差。(3)渗透装置的特点：在渗透实验中，蔗糖溶液和清水之间隔着一层半透膜，其上的小孔能让水分子通过，不能让蔗糖分子通过。第1节

│

典例类析

(4)半透膜的特点：某些物质可以透过，而另一些物质不能透过。能否透过半透膜往往取决于分子直径的大小和膜上小孔直径的大小。(5)渗透原理：若半透膜两侧的溶液浓度分别是A和B，当溶液A＞B时，水分子通过半透膜由B流向A的多；当溶液A＜B时，水分就通过半透膜由A流向B的多；当溶液A＝B时，则处于动态平衡状态。第1节

│

典例类析

例1如图4－1－1，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素(相对分子质量为13000的蛋白质)的水溶液，b侧加入清水，并使a、b两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是(

)A．a、b两液面高度一致，b侧为无色B．a、b两液面高度一致，b侧为红色C．a液面低于b液面，b侧为红色D．a液面高于b液面，b侧为无色图4－1－1第1节

│

典例类析[解析]D本题中c为半透膜，a、b两侧的溶液的浓度不等，满足发生渗透作用的条件。由于a侧的溶液浓度大于b侧，所以水分子由b侧进入a侧的多于由a侧进入b侧的，从而导致a侧的液面升高。由于该红色的细胞色素属于大分子化合物，不能够通过半透膜由a侧进入b侧，所以b侧仍然是无色的。第1节

│

典例类析►类型二植物细胞吸水和失水的实验1．提出问题：原生质层相当于一层半透膜吗？2．作出假设：原生质层相当于一层半透膜。3．实验原理(1)成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性，细胞壁和原生质层具有一定伸缩性，但原生质层的伸缩性大于细胞壁。(2)细胞液浓度＜外界溶液浓度→细胞液中水分经原生质层进入外界溶液→质壁分离。(3)细胞液浓度＞外界溶液浓度→外界溶液中水分经原生质层进入细胞液→质壁分离复原。第1节

│

典例类析第1节

│

典例类析第1节

│

典例类析5．实验操作中要注意的问题(1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。(2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作。通过前后对比观察某个细胞的吸水和失水情况。(3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡，不能发生复原现象。第1节

│

典例类析例2如图4－1－2是处于相同生理状态的同一个洋葱鳞片叶的三个细胞放在不同浓度的蔗糖溶液中后的状态示意图，请据图分析回答下面的问题。图4－1－2第1节

│

典例类析

(1)图中A细胞处于______________状态，该状态是指__________和__________的分离。其发生的内因是________________________________________。(2)图中①处充满了__________；②、③、④共同组成__________，具有__________性。(3)此时图中各细胞的细胞液浓度由高到低依次为__________，吸水能力由高到低依次为____________，细胞液颜色由深至浅依次为______________。(4)如果将C细胞置于清水中，则该细胞最终将处于图中__________细胞的状态。第1节

│

典例类析

[答案](1)质壁分离原生质层细胞壁原生质层的伸缩性大于细胞壁(2)蔗糖溶液原生质层选择透过(3)A＞C＞B

A＞C＞B

A＞C＞B(4)B[解析]图A中由于原生质层的伸缩性大于细胞壁，所以在失水的过程中，原生质层会脱离细胞壁发生质壁分离现象；细胞壁是全透性的，所以原生质层和细胞壁之间会充满蔗糖溶液，图中的②是细胞膜、③是细胞质、④是液泡膜，三者共同组成原生质层，其具有选择透过性；

第1节

│

典例类析图A已发生明显的质壁分离，失水最多，细胞液颜色最深，图B尚未发生质壁分离，没有失水，细胞液颜色最浅，图C刚发生质壁分离，失水较少，细胞液颜色较深，所以细胞液浓度由高到低依次为A＞C＞B，细胞液颜色由深至浅依次为A＞C＞B。水分由低浓度溶液向高浓度溶液扩散，故细胞液的浓度越大，渗透压越大，细胞的吸水能力越强，所以细胞吸水能力由高到低依次为A＞C＞B；将C细胞置于清水中，细胞会吸水而发生质壁分离复原，原生质层逐渐恢复到原来的位置，如图B所示。第1节

│

典例类析变式

【2012·浏阳联考】用洋葱表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的说法正确的是(

)A．将装片在酒精灯加热后观察细胞质壁分离现象B．在盖玻片的一侧滴加清水，细胞会吸水膨胀但不会破裂C．用不同浓度的硝酸钾溶液处理后，均能观察到质壁分离的复原现象D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具有正常生理功能第1节

│

典例类析

[解析]B必须是活的成熟的植物细胞才能发生质壁分离及复原，所以A、D项错误；植物细胞具有细胞壁，对细胞起保护作用，所以细胞不会吸水膨胀破裂，B项正确；当外界溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡，则不能观察到质壁分离的复原现象，所以C项错误。第1节

│

典例类析

►类型三物质跨膜运输的其他实例实例1：番茄和水稻吸收离子的比较科学家将番茄和水稻分别放在含Mg2＋、Ca2＋和SiO的培养液中培养，结果及分析如图4－1－3所示：图4－1－3第1节

│

典例类析

(1)不同植物细胞对同一无机盐离子、同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收具有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。(2)水稻吸收水的相对速率比吸收Mg2＋、Ca2＋大，造成培养液中Mg2＋、Ca2＋浓度上升；番茄吸收水的相对速率比吸收SiO大，造成培养液中SiO浓度上升。植物细胞在同一时间吸收离子和吸收水的量不同，即吸收离子和吸收水是两个相对独立的过程。实例2：人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点人体甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液高20～25倍。说明碘进入甲状腺滤泡上皮细胞时从低浓度向高浓度运输，即逆浓度梯度运输。第1节

│

典例类析实例3：微生物吸收矿物质的特点不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。(1)不同微生物的细胞膜结构有一定差异。(2)不同微生物对矿物质的吸收具有选择性。(3)不同微生物对各种矿物质的需要量不同。综合以上实例，可得出如下结论：(1)细胞对物质的输入和输出具有选择性，这种选择性是通过细胞膜实现的，细胞膜是选择透过性膜。(2)物质通过细胞膜的跨膜运输，有的是顺相对含量梯度，有的是逆相对含量梯度。第1节

│

典例类析例3用完全培养液在两个相同容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如图4－1－4所示。该实验的结果不能说明(

)图4－1－4第1节

│

典例类析A．不同植物对各种离子的需要量是不同的B．与番茄相比，水稻对SiO需要量大，对Ca2＋需要量小C．同一植物吸收各种离子的数量是不同的D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关第1节

│

典例类析[解析]D从题干中获得的信息主要有：①培养水稻和番茄的完全培养液相同；②两植物对水的吸收速率相同；③图中数据是培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比，比值越大，说明对该离子的吸收量越小，反之越大。题图中并不能体现出植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关。[点评]由此题可知物质跨膜运输的特点：①细胞膜对物质的通过具有选择性，水分子可以自由通过，细胞需要的离子也可以通过，但其他离子则不能随意通过。②物质的跨膜运输并非都是顺相对含量梯度的。第1节

│

典例类析变式将水稻种植在完全培养液(含全部的营养物质)中，一段时间后，培养液中Ca2＋、Mg2＋浓度逐渐升高，下列说法中最合理的是(

)A．细胞分泌出Ca2＋、Mg2＋B．细胞大量吸水C．细胞正常死亡时产生Ca2＋、Mg2＋D．细胞吸水比吸收Ca2＋、Mg2＋快

[解析]D水稻在吸收离子的同时也在吸收水，一段时间后，培养液中Ca2＋、Mg2＋浓度不降反升，说明细胞吸水比吸收Ca2＋、Mg2＋快。第1节

│

正误立判1．半透膜即选择透过性膜。(

)[解析]×半透膜是指某些小分子物质可以通过，而大分子不能通过的多孔性薄膜，不具有选择透过性。2．达到渗透平衡时，半透膜两侧的水分子进行的是双向运动。(

)[答案]√3．成熟红细胞在低浓度溶液中一定会吸水涨破。(

)[解析]×若细胞质浓度与外界溶液浓度相差不大，红细胞不会吸水涨破，而是膨大。正误立判第1节

│

正误立判4．原生质层是指细胞膜和液泡膜。(

)[解析]×原生质层是指细胞膜、液泡膜及二者之间的细胞质。5．外界溶液浓度大于细胞液浓度时，洋葱表皮细胞质壁分离，细胞液颜色变浅。(

)[解析]×外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离，液泡变小，细胞液颜色变深。第2节生物膜的流动镶嵌模型第2节生物膜的流动镶嵌模型第2节

│三维目标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。三维目标第2节

│三维目标(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辩证观点。(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。第2节

│

重点难点[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。[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相统一。2．生物膜的空间立体结构。3．生物膜的流动性特点。重点难点第2节

│

教学建议本节课在教学设计上主要突出科学史的教育，科学史的教学是在新教材中特别强调和突出的，在旧教材中涉及不多，要教好不容易。老师备课过程要细致策划如何有效地引导学生分析不同时期不同科学家的实验及假说，评价他们的贡献；要能通过一连串的环环相扣的问题来引导学生思维，要让学生感到身临其境，仿佛自己就是那个科学家在思考研究；最后让学生从中总结出科学发现的一般规律。科学史的教学必须抓住主线，言语简洁，不要描述过多的枝节，否则学生容易混淆，把正确的观点给记错了。教学建议第2节

│

教学建议细胞膜的流动镶嵌模型这个难点的解讲可以通过多媒体课件来突破，有顺序和层次地介绍。要求学生发挥空间想象力，在头脑中构建细胞膜的空间立体结构，理解各种成分是如何空间分布的。另外这部分内容与前面所学的细胞膜的化学成分有密切联系，可以结合起来讲解，这样学生可以更好地明白为什么说“细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，少量是多糖”。总结时强调细胞膜在结构上的主要特点是：具有流动性。第2节

│

新课导入[导入一]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。新课导入第2节

│

新课导入

[导入二]教师活动学生活动设计意图[问题探讨]在制作真核细胞三维结构模型的活动中，选用塑料袋、普通布和弹力布三种材料做细胞膜，哪种材料更适于体现细胞膜的功能？[小组讨论回答]三种材料的特性：塑料袋不具有通透性，普通布不具有柔变性，而弹力布不仅具有柔变性，还具有一定的通透性点燃学生的好奇之火，激发学生对生物膜结构的强烈兴趣和渴望探索的动机

[师生共识]选择弹力布做细胞膜的材料，相对好一些[过渡]当然，这几种材料的特点与真实的细胞膜之间还有不小的差距。今天就让我们一起随着探索者去亲历科学家的探索历程吧！[效果]让学生宛如亲历科学探索历程，切身感受到科学的魅力，始终保持高昂的兴趣，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，且加深对科学过程和方法的理解回忆什么是生物膜？小肠黏膜、线粒体内膜等都属于生物膜吗？生物膜的成分主要是什么？有的物质可以通过膜，有的物质不能通过膜，有的物质可以顺相对含量梯度通过膜，有的物质不是顺相对含量梯度通过膜，体现了生物膜的什么特性？提示：生物膜是指细胞膜、细胞核膜和各种细胞器膜等细胞内的膜结构。线粒体内膜属于生物膜，但小肠黏膜不属于生物膜。生物膜的成分主要是脂质和蛋白质，此外还有少量的糖类。生物膜具有选择透过性，这一特性是由生物膜的结构所决定的。第2节

│新课感知新课感知一、对生物膜结构的探索历程1．19世纪末，欧文顿(1)方法：对植物细胞的通透性进行实验。(2)现象：______更容易通过细胞膜。(3)结论：膜是由________组成的。2．20世纪初(1)方法：对哺乳动物________的细胞膜进行化学分析。(2)结论：膜的主要成分是__________________。第2节

│自主探究自主探究脂质脂质红细胞脂质和蛋白质

3．1925年，两位荷兰科学家(1)方法：用丙酮从人的红细胞中提取________，将其在空气—水界面上铺展成单分子层。(2)现象：其面积是红细胞表面积的________倍。(3)结论：膜中的脂质必然排列为____________。4．1959年，罗伯特森(1)方法：电子显微镜下观察细胞膜。(2)现象：细胞膜呈现清晰的______________三层结构。(3)结论：所有生物膜都是由__________________构成，是一种______的结构。脂质2连续的两层暗—亮—暗蛋白质—脂质—蛋白质静态第2节

│自主探究5．1970年(1)开始：一半发________，另一半发________。(2)40min后两种颜色荧光__________。方法→现象→结论：细胞膜具有________。第2节

│自主探究红色红光绿光均匀分布流动性6．1972年，______和______(1)方法：新的观察和实验证据。(2)结果：提出大多数人所接受的____________________________。[想一想]为什么磷脂能在空气—水界面上铺展成单分子层？[答案]因为磷脂的结构是由亲水性头部和疏水性尾部构成(如右图)，在空气－水界面上，亲水性头部在水界面，尾部在空气中，排列成单分子层。第2节

│自主探究桑格尼克森流动镶嵌模型二、流动镶嵌模型的基本内容1．__________________构成膜的基本支架，这个支架_________静止的，具有_________性。蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层_________，有的_________________嵌入磷脂双分子层中，有的_______整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子是可以_____________。2．在细胞膜的__________，有一层由细胞膜上的__________与__________结合形成的__________，叫做__________________________________________________。糖被与_________、细胞间的___________有密切联系。另外，细胞膜表面还有_____和_____分子结合成的______。第2节

│自主探究磷脂双分子层不是糖类脂质糖脂流动表面部分或全部贯穿运动的外表蛋白质糖类糖蛋白糖被细胞识别信息交流[想一想]哪些例子可以说明细胞膜具有流动性？[答案]细胞的融合、变形虫的变形、白细胞吞噬细菌、分泌蛋白的分泌等。第2节

│自主探究第2节

│

典例类析典例类析►类型一生物膜的流动镶嵌模型磷脂双分子层是生物膜的基本支架。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，有的贯穿整个磷脂双分子层。这里体现了膜结构内外的不对称性。在细胞膜的外侧有糖蛋白，又称糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息交流有密切联系。除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂。第2节

│

典例类析组成成分的分布如图4－2－1所示：图4－2－1第2节

│

典例类析

例1如图4－2－2表示细胞某一部分的亚显微结构，据图回答问题：图4－2－2(1)这个简图表示的是________亚显微结构。(2)图中的化学成分：①_______；②______；③____。第2节

│

典例类析

(3)可见生物膜中的[②]成分在[①]上的排布方式是________。(4)若将细胞膜的磷脂提取后放入盛水的容器中，磷脂分子稳定的分布方式为图中的(

)

图4－2－3(5)若该图表示细胞膜，据图分析，哪一侧是细胞膜的外侧：________。依据是______________________________。

[答案](1)生物膜(2)磷脂双分子层蛋白质糖链(3)镶嵌(4)A

(5)a侧糖蛋白存在于细胞膜外侧[解析](1)此图是生物膜的亚显微结构，即流动镶嵌模型。(2)图中①是磷脂双分子层，②是蛋白质，③是糖链。(3)图中有的蛋白质部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的蛋白质镶在磷脂双分子层表面，体现流动镶嵌模型中的“镶嵌”二字。(4)磷脂分子“头部”亲水，“尾部”疏水，因此在水－空气界面上，磷脂分子的“头部”向下与水接触，“尾部”向上与空气接触。(5)糖蛋白只存在于细胞膜的外侧，故图中a侧为细胞膜的外侧。第2节

│

典例类析

变式【2012·保定联考】如图4－2－4为细胞膜的流动镶嵌模型示意图。有关叙述不正确的是(

)图4－2－4A．a是指磷脂分子的尾部，具有疏水性B．蛋白质分子全部嵌入或贯穿于磷脂双分子层中C．c是磷脂双分子层，构成了膜的基本支架D．构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子可以运动第2节

│

典例类析

[解析]B题图中a为磷脂分子疏水性的尾部；c为磷脂双分子层，构成了膜的基本支架；蛋白质分子镶在磷脂双分子层的表面、贯穿或嵌入磷脂双分子层中；构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都是可以运动的，所以细胞膜具有一定的流动性。第2节

│

典例类析►类型二生物膜的结构及功能特点1．结构特点——具有流动性(1)原因：膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。(2)影响因素：主要受温度影响。适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度高出一定范围，则导致膜的破坏。2．功能特点——选择透过性(1)表现：植物根对矿质元素的选择性吸收、肾小管的重吸收和分泌、小肠的吸收等。第2节

│

典例类析(2)原因3．两者之间的联系：流动性是表现生物膜选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。相反，如果细胞膜失去选择透过性，细胞就可能已经死亡了。第2节

│

典例类析例2

将酶、抗体、核酸等生物大分子或小分子药物用磷脂制成的微球体包裹后，更容易运输到患病部位的细胞中，这是因为(

)A．生物膜具有选择透过性，能够允许对细胞有益的物质进入B．磷脂双分子层是生物膜的基本骨架，且具有流动性C．生物膜上的糖蛋白起识别作用D．生物膜具有半透性，不允许大分子物质通过第2节

│

典例类析[解析]B磷脂制成的微球体能够将酶、抗体、核酸等大分子或小分子药物运到患病部位的细胞中，说明这些磷脂可以与该处的细胞膜融为一体，这利用了细胞膜具有一定流动性的结构特点。第2节

│

典例类析第2节

│

正误立判1．19世纪末，欧文顿通过对红细胞膜化学成分的分析得出细胞膜的成分是脂质和蛋白质。(

)[解析]×

19世纪末，欧文顿提出：膜是由脂质组成的。2．细胞膜内外侧结构具有不对称性。(

)[答案]√3．磷脂分子构成细胞膜的基本支架。(

)[解析]×细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。正误立判第2节

│

正误立判4．组成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，而磷脂分子是静止的。(

)[解析]×组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都是可以运动的。5．糖蛋白对所有细胞都有保护和润滑作用。(

)[解析]×消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用。第3节物质跨膜运输的方式第3节物质跨膜运输的方式第3节

│三维目标1．知识与技能(1)举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点。(2)说出被动运输与主动运输方式的异同点。(3)阐述主动运输对细胞生活的意义。(4)正确解读图表数据。2．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)培养学生提出问题，解决问题的能力。三维目标第3节

│三维目标3．情感、态度与价值观(1)审视细胞结构与功能的统一美！(2)培养学生的生物科学素养。第3节

│

重点难点[重点]物质进出细胞的方式。[难点]主动运输；图表数据的解读。重点难点第3节

│

教学建议通过前面几次课的学习，学生已经具备了细胞膜的结构、水分跨膜运输实例的基础，掌握了蛋白质多样性的知识，为本节的学习奠定了认知基础。同时，学生已具备了一定的观察、比较、分析、解决问题及表达的能力，自主学习意识不断增强，对事物的探究有热情。基于这样的学情，本节通过动画、文字、图表资料等具体展示某些物质跨膜运输的事例，设计不同的探究主题，引导学生观察讨论，进行自主探究性学习。通过绘制坐标图、解读数据图、填写比较图、描述模式图、设计概念图等，帮助学生实现从对细胞膜控制物质进出方式的感性教学建议第3节

│

教学建议到理性认识的上升，深刻领会膜的结构与功能相适应的观点。培养学生的探究能力，正确解读图表数据的能力。第3节

│

新课导入[导入一][复习引入]教师：展示图“水分进出哺乳动物红细胞的状况”，引导学生回忆红细胞在什么情况下吸水和在什么情况下失水。学生：水分子将从溶液浓度低的地方运输到溶液浓度高的地方。得出结论——水分子进出细胞取决于细胞内外溶液的浓度差。新课导入第3节

│

新课导入教师：细胞要正常生命活动，除了要吸收水，还要吸收哪些营养物质？学生：氧气、葡萄糖、氨基酸、无机盐等。教师：是不是像水分子一样进出细胞取决于细胞内外溶液的浓度差呢？科学家对此进行了探究，并且已经弄清了许多物质的跨膜运输方式。本节课就让我们沿着科学家的思路去体验一次科学探究的过程吧！(引出课题——物质跨膜运输的方式——板书)[导入二]前面我们讲到生物膜是半透膜，有的分子可以通过而有的分子和离子则不能通过，下面我们看看图4－3－1：第3节

│

新课导入蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后，会有什么变化？学生回答：青菜叶吸收了清水中的水分变得挺立了。那这些水分是如何进出细胞的呢？这就是我们这节课的内容，物质跨膜运输的实例——细胞的吸水和失水。

[导入二]前面我们讲到生物膜是半透膜，有的分子可以通过而有的分子和离子则不能通过，下面我们看看右图：第3节

│

新课导入教师：首先大家仔细观察，这张图所反映的膜是不是生物膜？为什么？学生：不是生物膜，它只有磷脂双分子层，中间没有镶嵌蛋白质。教师：很好，观察很准确。这是人工合成的没有蛋白质的脂双层膜。研究它的通透性。大家看什么分子能通过人工合成的脂双层？什么分子不能通过人工合成的脂双层？学生：氧气、二氧化碳、氮气、水等小分子很容易通过人工合成的脂双层；苯、甘油、乙醇等脂溶性的分子也可以通过；氨基酸、葡萄糖等有机分子和带电荷的离子则不能通过人工合成的脂双层。第3节

│

新课导入教师：很好，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，但我们又知道细胞生命活动中是离不开葡萄糖的，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。那这又该如何解释呢？学生：因为人工脂双层中是没有蛋白质的，会不会是蛋白质对葡萄糖等物质的运输起了作用呢？教师：想得很好，大家看这个图还能发现什么问题？学生：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与蛋白质有关？第3节

│

新课导入教师：很好，大家开始具备一些分析问题的能力了。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。第3节

│新课感知新课感知细胞是最基本的生命系统，细胞膜是系统的边界，作为系统的边界，细胞膜有哪些作用呢？提示：它可将细胞与外界环境分隔开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。细胞膜虽然能将细胞与外界环境分隔开，但细胞作为一个生命系统，和其他系统一样也是一个开放的系统，必须与外界环境进行物质与能量的交换才能维持生命活动的顺利进行。一、被动运输1．概念：物质进出细胞________梯度的扩散。第3节

│自主探究自主探究顺浓度扩散协助扩散载体蛋白二、主动运输1．基本条件(1)细胞膜上相应____________的协助。(2)消耗细胞内化学反应所释放的__________。2．实例：K＋、Ca2＋、Na＋等离子通过细胞膜。3．意义：保证活细胞按照生命活动的需要，__________所需的营养物质，排出__________和____________的物质。三、大分子物质进出细胞的方式1．胞吞：大分子物质进入细胞时，大分子附着在__________的表面，这部分细胞膜______形成小囊，包围着大分子。小囊从细胞膜上分离下来，形成______，进入细胞内部。第3节

│自主探究载体蛋白能量主动选择吸收代谢废物对细胞有害细胞膜内陷囊泡2．胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成______，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜____________，将大分子排出细胞。[想一想]胞吞和胞吐体现了生物膜的什么特性？[答案]生物膜的流动性。第3节

│自主探究囊泡融合第3节

│

典例类析典例类析►类型一跨膜运输的方式物质运输方式的比较种类特点实例转运方向是否需要载体是否需要能量被动运输自由扩散顺浓度梯度不需不需水、气体、脂溶性小分子物质协助扩散顺浓度梯度需不需葡萄糖进入红细胞第3节

│

典例类析种类特点实例转运方向是否需要载体是否需要能量主动运输逆浓度梯度需需人体细胞吸收K＋排出Na＋胞吞由外向内需吞噬细胞吞噬病菌胞吐由内向外需分泌蛋白的分泌

例1

【2012·安徽卷】蛙的神经元内、外Na＋浓度分别是15mmol/L和120mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na＋流入细胞，膜电位恢复过程中有Na＋排出细胞。下列判断正确的是(

)A．Na＋流入是被动运输，排出是主动运输B．Na＋流入是主动运输，排出是被动运输C．Na＋流入和排出都是被动运输D．Na＋流入和排出都是主动运输第3节

│

典例类析[解析]A

Na＋流入细胞是由高浓度流入低浓度，故为被动运输。Na＋排出细胞是由低浓度流入高浓度，故为主动运输。[点评]本题考查物质跨膜运输的方式。判断物质进出细胞的方式可依照以下规律：第3节

│

典例类析变式【2012·杭州联考】图4－3－1表示葡萄糖跨膜运输的过程，据图分析正确的是(

)图4－3－1A．该膜中的载体也能运输氨基酸B．该方式发生在被转运物质从低浓度到高浓度时C．该膜可能是哺乳动物的红细胞膜D．与该过程有关的细胞器是线粒体和核糖体第3节

│

典例类析[解析]C分析题图，葡萄糖通过细胞膜进入细胞时，需要载体蛋白的协助，但不消耗能量，所以运输方式属于协助扩散。协助扩散由高浓度一侧向低浓度一侧，不需要能量，所以与线粒体的功能无关。载体蛋白具有特异性，运输葡萄糖的载体蛋白不能运输氨基酸。葡萄糖进入红细胞属于这种运输方式，故C项正确。第3节

│

典例类析►类型二影响物质运输的因素各种运输方式的影响因素和特点：(1)自由扩散(图4－3－2)：物质运输的动力就是膜内外的物质浓度差，浓度差越大，自由扩散的速率越大。因此自由扩散过程只受膜内外物质的浓度差的影响。图4－3－2第3节

│

典例类析

(2)协助扩散(见图4－3－3)：不仅受浓度差影响，还受载体数量的限制，可以说在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。如超过一定限度，浓度再增加，运输速率也不再增加，因为膜上载体蛋白的结合位点已达饱和。第3节

│

典例类析

图4－3－3(3)主动运输(见图4－3－4)：由于为运输提供的动力不再是浓度差，而是细胞代谢产生的能量，所以主动运输与细胞代谢产生的能量多少有关，能够影响细胞产生能量的因素，如温度、氧气等都可以影响主动运输过程。另外，主动运输还与运载该物质的载体蛋白的种类和数量有关，一般来说，载体数量越多，运输的这种物质越多；但是膜上载体的数量有限，因此主动运输也会存在最大速率，即物质运输速率起初随着细胞呼吸强度的升高而增大，当物质运输速率达到一定值后，即使再增加细胞呼吸强度，物质运输速率也不再增加。第3节

│

典例类析

图4－3－4例2【2012·衡水调研】图4－3－5是几种物质进出细胞方式中，运输速率与影响因素间的关系曲线图，下列与此图相关的叙述中，正确的是(

)图4－3－5第3节

│

典例类析A．与水进出细胞相符的图有①③⑤B．与葡萄糖进入红细胞相符的图有②④⑥C．与K＋进入丽藻细胞相符的图有②④⑤D．与蛋白质进出细胞相符的图有②③⑥第3节

│

典例类析

[解析]A综合分析各曲线图，①⑤表示自由扩散，②⑥表示协助扩散或主动运输，③表示自由扩散或协助扩散，④表示主动运输。又因为水进出细胞的方式为自由扩散，葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散，K＋进入丽藻细胞的方式为主动运输，蛋白质进出细胞的方式为胞吞和胞吐。因此对应各选项综合分析选A项。第3节

│

典例类析变式图4－3－6是番茄根细胞中钾的含量和氧分压的关系图解。下列解释正确的是(

)A．细胞产生的能量越多，吸收钾离子越多B．氧浓度越高，吸收钾离子数量越多C．缺氧时，不能吸收钾离子D．B点后，限制钾离子吸收量的是其载体数量第3节

│

典例类析

图4－3－6

[解析]D为主动运输提供动力的是细胞代谢产生的能量，另外，主动运输还与运输该物质的载体蛋白的种类和数量有关，一般来说，载体数量越多，运输的这种物质越多；但是膜上载体的数量有限，因此主动运输也会存在最大速率，B点后尽管能量充足，但是全部载体都已发挥作用，载体数量限制了钾离子的吸收量。第3节

│

典例类析第3节

│

正误立判1．水分子和脂质分子都可以通过自由扩散进入细胞。(

)[答案]√2．自由扩散和协助扩散都不需要载体蛋白和能量。(

)[解析]×协助扩散需要载体蛋白的协助。3．协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比。(

)[答案]√正误立判第3节

│

正误立判4．葡萄糖都以协助扩散的方式进入细胞。(

)[解析]×葡萄糖进入红细胞是协助扩散，而进入小肠绒毛上皮细胞、肾小管上皮细胞都是主动运输。5．大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞内。(

)[解析]×大分子有机物通过胞吞进入细胞。单元总结提升单元总结提升

单元总结提升

│知识网络知识网络单元总结提升

│

整合拓展整合拓展

►类型一细胞结构和功能的综合考查细胞的结构和功能，叶绿体、线粒体等几种细胞器的生理功能与其结构上物质组成的关系，考查频率较高。题型多样，但多以选择题及涉及学科知识综合的分析说明题为主。主要体现在：有关生物体结构及功能、细胞亚显微结构(如线粒体、叶绿体、核糖体)与适宜条件下可以完成的生理过程、物质运输与离子的吸收、细胞结构和功能的完整性等，在识图分析题中多以动物或植物细胞的亚显微结构居多，以此为基础将细胞的结构、功能与新陈代谢、细胞分裂、遗传变异单元总结提升

│

整合拓展等知识结合起来。在解题时要用生物体的结构和功能相适应的观点、用普遍性观点来分析图形，准确地提取和处理信息，科学地解决问题，并要注意与其他知识点相联系。例1

图T2－1是动物细胞结构示意图。请据图回答。图T2－1单元总结提升

│

整合拓展

(1)若这是一个心肌细胞，则该细胞中的细胞器[

]________较多，这与它的__________________相适应。(2)若这是一个蚕丝腺细胞，科学家们通过研究发现，某种细胞器越多，吐的蚕丝越多，蚕丝的化学本质是________。如果在一定时间内，让该细胞吸收放射性同位素标记的氨基酸，那么放射性同位素将依次出现在图中的哪些部位(用图中号码及文字表示)：__________________。(3)根尖分生区细胞与该细胞结构不同之处有_____。(4)细菌细胞与该图所示的细胞比较，其区别是_____________________________。单元总结提升

│

整合拓展

[答案](1)1线粒体不停地有节律地搏动(2)蛋白质8核糖体→4内质网→5高尔基体(3)具有细胞壁而无中心体(4)细菌无核膜包被的细胞核，有细胞壁，除核糖体外无其他细胞器[解析]生物体的结构和功能是相适应的，心肌细胞需要能量多，线粒体就多；蚕丝的化学本质是分泌蛋白，需要核糖体、内质网和高尔基体的合成、加工和运输。与动物细胞相比，根尖分生区细胞也是真核细胞，但有细胞壁而无中心体。细菌是原核细胞，无核膜包被的细胞核，有细胞壁，除核糖体外无其他细胞器。单元总结提升

│

整合拓展[点评]本题综合考查细胞结构和功能，要建立结构和功能相适应的观点。单元总结提升

│

整合拓展变式

A图为某植物细胞的亚显微结构模式图，B图为某动物细胞分泌蛋白合成和分泌的途径，请据图回答问题：图T2－2(1)A图细胞与蓝藻细胞最主要的区别是____________。单元总结提升

│

整合拓展

(2)A图细胞中与能量转换有关的细胞器是________(填标号)。某种毒素能抑制细胞有氧呼吸，该毒素损伤了[

]______。(3)假如A图为动物细胞，不应有的结构是______(填标号)，应添加的结构是______。(4)若用含18O标记的氨基酸培养液培养B图细胞，发现在合成分泌蛋白的过程中产生了HO，则HO的生成部位是[

]______，该细胞中出现18O的部位依次为______(填图中标号)。(5)B细胞在分泌物分泌前后，几种生物膜面积将会发生改变，由此可以说明，生物膜具有一定的________，请再举一个能体现生物膜此结构特点的例子：__________。单元总结提升

│

整合拓展

[答案](1)A有核膜包被的细胞核(或A有核膜)(2)3、4

4线粒体(3)1、3、9中心体(4)②核糖体③④⑤(5)流动性变形虫的变形运动(主动运输、细胞融合等)[解析](1)植物细胞与蓝藻细胞最主要的区别是蓝藻细胞无核膜包被的细胞核(或无核膜)。(2)A图细胞中与能量转换有关的细胞器是[4]线粒体和[3]叶绿体。线粒体是有氧呼吸的主要场所，因此某种毒素能抑制细胞有氧呼吸，则该毒素损伤了线粒体。

单元总结提升

│

整合拓展

(3)动物细胞无[1]细胞壁、[3]叶绿体和[9]大液泡，应添加的结构是中心体。(4)含18O标记的氨基酸在合成分泌蛋白的过程中在[②]核糖体上的脱水缩合过程中产生了HO，该细胞中出现18O的部位依次为[③]内质网、[④]高尔基体和[⑤]细胞膜。(5)B细胞在分泌物分泌前后，几种生物膜面积将会发生改变，说明生物膜具有一定的流动性，变形虫的变形运动、细胞融合等均体现生物膜的流动性。单元总结提升

│

整合拓展

►类型二细胞膜与物质运输的关系细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。磷脂双分子层构成了膜的基本支架，磷脂双分子层具有流动性，大多数蛋白质分子是可以运动的，所以细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，其功能特点是具有选择透过性。该处常常围绕与磷脂分子有关的脂溶性物质、气体等的跨膜运输，与载体蛋白有关的协助扩散、主动运输，以细胞膜的流动性为基础的(胞吞、胞吐)设计题目。解决此类问题要深刻理解与灵活应用三种物质跨膜运输的特点以及熟练掌握非跨膜运输胞吞、胞吐的过程。单元总结提升

│

整合拓展例2如图一所示是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过，①②③④代表物质运输方式。图二表示物质通过膜的运输速率(纵坐标)随环境中O2浓度的变化。请仔细观察图示回答有关问题。图T2－3单元总结提升

│

整合拓展(1)很多研究成果有力支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一事实。这证明组成细胞膜的主要成分中有图一中所示的[

]_______。(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究鲨鱼体内多余盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是_______。(3)蟾蜍心肌细胞吸收Ca2＋、K＋、C6H12O6方式相同，若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则Ca2＋、K＋、C6H12O6等物质吸收均受到显著的影响，其原因是______________。若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2＋吸收明显减少，但K＋、C6H12O6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了图一中所示的转运Ca2＋的[

]________的活动。

单元总结提升

│

整合拓展(4)图二与图一中的________代表的物质运输方式一致。图中曲线出现BC段的主要原因是_______________。[答案](1)甲磷脂双分子层(2)协助扩散(3)缺少ATP乙载体蛋白(4)④载体蛋白的数量是有限的[解析]本题借助生物膜的结构及物质跨膜运输示意图，考查生物膜的流动镶嵌模型、物质跨膜运输的方式及实验探究能力。

(1)根据相似相溶原理，脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜，能充分说明组成细胞膜的主要成分中有磷脂分子，题图一中甲代表磷脂双分子层。

单元总结提升

│

整合拓展(2)鲨鱼体内多余盐分是经②途径排出的，②是通过离子通道进出细胞，不需要能量，因此是协助扩散。(3)Ca2＋、K＋、C6H12O6的吸收都属于主动运输的过程，需要载体蛋白和ATP，用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，因缺少能量ATP，Ca2＋、K＋、C6H12O6等物质的吸收均受到显著的影响。对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后，Ca2＋吸收明显减少，但K＋、C6H12O6的吸收不受影响，说明不受能量的限制，证明该毒素抑制了转运Ca2＋的[乙]载体蛋白的活动。

单元总结提升

│

整合拓展(4)题图二在一定范围内，跨膜运输速率随O2浓度的增大而增大，当O2浓度达到一定值后，即使O2浓度再增大，跨膜运输速率也不变，这表明这种跨膜运输的方式与细胞呼吸相关，需要消耗细胞呼吸产生的ATP，为主动运输。题图一中的④代表主动运输。主动运输需要载体蛋白和消耗能量ATP，题图二中出现BC段与载体蛋白的数量有关。单元总结提升

│

整合拓展►类型三生物膜在生产实践中的应用生物膜结构具有一定的流动性，功能上具有选择透过性。在工业上，常借助于生物膜的功能特点，设计出具有该功能的膜结构，对各种水进行过滤、分离；在农业上，通过改变生物膜的结构成分以寻找改善农作物品质的途径，例如：若能把生物膜上的蛋白质转变成防冻蛋白质，就可能培育出抗寒新品种；医学上，用人工合成的膜材料来代替人体病变器官，从而达到治疗疾病的目的。此处常围绕生物膜的结构特点和功能特点在生产实践中的应用设题。单元总结提升

│

整合拓展例3

生物膜结构和功能的研究成果