4.2主动运输与胞吞胞吐教学设计高一上学期生物人教版必修1

教学设计单元名称细胞的物质输入与输出第2节主动运输与胞吞胞吐教材分析本节为人教版高中生物学《必修1·分子与细胞》第四章第二节，前面章节已学习了第2章组成细胞的分子的种类和功能；第3章第1节细胞膜的结构和功能、第2节细胞器之间的协调配合中分泌蛋白的合成和运输；第4章第1节被动运输，都为本课时内容的学习奠定了基础。从被动运输到主动运输与胞吞胞吐，从简单到复杂，符合学生的认知规律；从生物膜的结构到物质跨膜运输的功能，体现了结构与功能相适应的生命观念；主动运输与胞吞、胞吐都依赖于细胞提供能量，帮助学生建立物质与能量观；本节是能源物质ATP在高中教材中首次出现，为第5章第2节细胞的能量“货币”ATP的学习打下基础。学情分析学生通过对蛋白质、细胞膜、细胞器等内容的学习，初步建立了结构与功能相适应的观点；通过本单元第1、2课时的学习，了解了物质进出细胞有不同方式，并能阐明两种被动运输方式(自由扩散、协助扩散)的异同，为进一步学习主动运输打下了基础。通过分泌蛋白的合成和分泌过程的学习，为理解胞吞、胞吐的过程和意义做了铺垫。本单元第1课时通过实验“探究植物细胞吸水失水”训练了实验技能，掌握了实验设计的基本原则和一般思路，为本节课的实验设计提供可借鉴的经验。但是学生对不同物质跨膜运输的方式了解还不够全面，需要通过本节课的学习进一步理解物质跨膜运输、完善知识体系，结合具体情境，通过资料分析，提升科学思维能力的同时，升华生命的物质观与能量观。教学目标(1)生命观念：通过对主动运输、胞吞胞吐的过程、特点、意义的学习，能建立结构与功能观、物质与能量观等。(2)科学思维：基于特定的生物学事实，阐明质膜具有选择透过性；能举例说明主动运输与胞吞胞吐的特点、意义；能用归纳与概括的方法把不同跨膜运输方式进行分类。(3)社会责任：通过对物质进出肾小管上皮细胞的学习，人工肾的科学原理的分析等，领悟科学研究对人们健康生活的重要意义，增强社会责任感。教学重难点重点：(1)阐明主动运输、胞吞胞吐的特点、意义(2)通过探究不同物质进入肾小管上皮细胞的资料分析，区分被动运输、主动运输(3)用物质跨膜运输生物学知识讨论人工肾的原理。难点：(1)探究不同物质进入肾小管上皮细胞(2)用物质跨膜运输生物学知识讨论人工肾的原理。教学过程学习任务教学组织与引导学生活动评价与设计意图导入2020年全球肾脏病患者数量是亿。我国慢性肾病的总发病率约为10.8%。换言之，平均每10个中国人里，有1个人是慢性肾脏病患者。如何解决肾脏功能短缺，减轻病人痛苦？人工肾模拟人的肾脏的滤过和重吸收作用。初中生物我们就学习过肾小球滤过形成原尿，经肾小管重新收后排出终尿。肾脏的重吸收各种机体需要的物质，我们来看以下事实，并分析其生物学原理。观看导入视频，作好进入课堂准备设计意图：激发学习兴趣，提高学习主动性复习被动运输事实1：肾小球滤液量180L/日，尿量日。思考并回答：大量的水分去哪里了？水分子以何种跨膜运输方式重吸收？为什么有两种方式？两种跨膜方式的共同点？评价标准：能基于生物学事实，分析生命现象，说出水分子进出细胞的方式。设计意图：复习旧知识，回忆被动运输，为本节课学习奠定基础。任务一：探究Na+进、出肾小管上皮细胞的方式事实2：肾小球每天滤过Na+约500g，每天尿液中排出35g。根据模式图，组织学生分析Na+进出肾小管上皮细胞的方式提供资料：肾小管上皮细胞内钠离子浓度仅为10mmol·L1远低于细胞外。ATP为一种能源物质。思考并回答以下问题：(1)肾小管腔中原尿里大量的Na+以何种方式进入肾小管上皮细胞？请说出判断依据。(2)Na+以何种方式运出肾小管上皮细胞？请说出判断依据。在学生分析资料的基础上，提出主动运输的概念，播放视频动画活动1：观察、分析资料图片，思考：肾小管腔原尿中钠进、出肾小管上皮细胞的方式？说出判断依据。活动2：观看视频动画，归纳概括主动运输的特点评价标准：运用生命观念，对生物学事实作出正确的分析和演绎推理。设计意图：总结主动运输的特点，帮助学生初步理解结构与功能观，物质与能量观。任务二：探究葡萄糖进、出肾小管上皮细胞的方式事实3：原尿中的葡萄糖在肾小管几乎全部被重吸收提供学习资料：肾小管上皮细胞表面存在两种形式的葡萄糖载体，管腔侧细胞膜上的载体为Na+依赖的葡萄糖转运体(SGLT2)，基底侧细胞膜上的载体为葡萄糖转运体(GLUT2)。思考以下问题：(1)图中葡萄糖进、出肾小管上皮细胞分别是何种方式？(2)Na+K+泵对葡萄糖的运输有无什么影响？(3)图中物质进出细胞的方式有几种?2.在学生思考讨论问题的基础上，小节主动运输的类型、意义。观察图片，思考并回答问题评价标准：基于特定的生物学事实，采用归纳与概括、演绎与推理的方法推断物质跨膜运输的方式。设计意图：提升学生分析推理能力，在判断次级主动运输过程中，既拓宽视野，又进一步理解主动运输的实质，认识到质膜具有选择透过性。任务三：探究大分子物质进、出肾小管上皮细胞的方式事实4：原尿中每天滤出的生物大分子可达1.8g左右，但尿液中几乎无蛋白质。提供学习资料，一些大分子物质会与细胞膜上的特定蛋白质识别并被“拽住”，细胞膜内陷形成小囊泡，在能量的作用下，最终小囊泡被“剪切”下来离开细胞膜进入细胞中。思考以下问题：(1)胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系？(2)物质通过胞吞、胞吐进出细胞的方式有何特点？观看视频，思考并回答问题，形成如下认知：(1)胞吞胞吐依赖于细胞膜结构的流动性：(2)胞吞胞吐的完成需要细胞膜上特定蛋白质的协助，是个耗能过程。评价标准：能运用结构与功能观，物质与能量观解释生命现象。设计意图：帮助学生理解膜的流动性，蛋白质是细胞完成物质运输的物质基础。任务四：解决实际问题实际问题1：尿毒症的病因多为肾小球滤过功能出现障碍，导致原尿无法形成。水分和有毒物质不能代谢出机体。给出人工肾的模型，提出两个思考：(1)人工肾的关键是模拟哪种细胞结构的功能？(2)举例说出能透过半透膜的物质。实际问题2：下图为新型冠状病毒入侵细胞的机理模式图，请推测病毒进出细胞的方式，并思考可能的药物研制方案。思考并回答：(1)人工肾模拟的是细胞膜的特性，所以半透膜的透过性是人工肾需要突破的关键技术。(2)水分子，尿素等看图推测新型冠状病毒进出细胞的方式，并思考可能的药物研制方案评价标准：能在具体情境中，以生命观念为指导，说出生物学原理。设计意图：用生物学知识来解决生活的实际问题。注重与现实生活的联系，引导关注健康生活方式，增强社会责任感。课堂总结1.总结主动运输、与被动运输、胞吞胞吐的区别，用表格表示。2.利用思维导图，带领学生总结整个单元的知识点，以及各个知识点之间的联系。总结各种运输方式之间的不同。总结回顾整个单元的知识，以及各知识之间的联系评价标准：能总结主动运输、与被动运输、胞吞胞吐的不同，举例区分主动运输何被动运输设计意图：总结本单元知识点，帮助学生形成整个单元的概念图。板书设计自由扩散第4章细胞的物质输入与输出——第2节主动运输与胞吞、胞吐自由扩散被动运输被动运输协助扩散协助扩散类型类型特点特点特点主动运输胞吞胞吐特点主动运输胞吞胞吐意义意义意义意义课时作业设计1.有些物质需要以主动运输的方式进出细胞，主动运输需要载体蛋白并消耗能量。下列物质中，出入细胞既不需要转运蛋白，也不消耗能量的是()A．K＋B．Na＋C．氨基酸D．O2答案：D解析：K＋、Na＋和氨基酸的跨膜运输均需要转运蛋白协助，O2跨膜运输的方式是自由扩散，既不需要转运蛋白，也不消耗能量，D项正确。2.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是()A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率答案：C解析：离子泵通过消耗ATP进行离子的跨膜运输，属于主动运输，A项错误；主动运输一般为逆浓度梯度运输，B项错误；主动运输速率受ATP供能和具有活性的载体蛋白数量的限制，一氧化碳中毒会导致供氧不足，进而导致细胞呼吸速率下降，ATP供能减少，使离子泵跨膜运输离子的速率降低，C项正确；蛋白质变性剂会降低具有活性的载体蛋白的数量，使离子泵跨膜运输离子的速率降低，D项错误。3.如图是小肠上皮细胞吸收葡萄糖、钠离子的过程和将葡萄糖运出细胞的过程示意图,其中“●、▲”的个数代表分子(或离子)的浓度。下列相关叙述正确的是 ()A.Na+通过主动运输的方式进入该细胞,需要消耗ATPB.葡萄糖与有关载体蛋白结合后被运出该细胞,需要消耗ATPC.小肠上皮细胞吸收肠腔中的葡萄糖和Na+时使用的载体蛋白一定不同D.葡萄糖被运进该细胞的方式为主动运输答案：D解析：题图显示:Na+进入小肠上皮细胞是顺浓度梯度进行,需载体蛋白协助,不需要消耗能量,其方式为协助扩散,A项错误;葡萄糖与有关载体蛋白结合后,顺浓度梯度被运出该细胞,其方式为协助扩散,不需要消耗ATP,B项错误;小肠上皮细胞吸收肠腔中的葡萄糖,伴随着Na+从细胞外流入细胞内,二者所使用的载体蛋白相同,C项错误;葡萄糖被运进该细胞,是逆浓度梯度进行,其方式为主动运输,D项正确。4.如图为细胞膜结构模型示意图。请回答问题：(1)离子进入细胞的方向是________(用图中数字Ⅰ、Ⅱ表示)，此过程需要图中的A________协助。(2)细胞膜从功能上来说，具有的特点是__________。(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到e五种过程中，代表被动运输的是________。(5)可能代表O2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________。答案：(1)Ⅰ→Ⅱ转运蛋白(2)选择透过性(3)一定的流动性(4)b、c、d(5)ba解析：(1)糖被位于细胞膜的外侧，因此离子进入细胞的方向是Ⅰ→Ⅱ，其运输需要A转运蛋白的协助。(2)细胞膜的功能特点是选择透过性。(3)动物细胞吸水膨胀时B(磷脂双分子层)的厚度变小，说明磷脂分子具有一定的流动性。(4)图中a、e代表主动运输，其余都是被动运输，即b、c、d。(5)O2转运过程是自由扩散，即图中编号b；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程属于主动运输，而且是从膜外运输到膜内，即图中编号a。5.怪柳是强耐盐植物，它的叶子和嫩枝可以把将吸收到植物体内的无机盐排出体外。怪柳的根部吸收无机盐子是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明。答案（1）实验原理：主动运输和被动运输的区别之一是否需要能量，而能量来自细胞呼吸，故可通过控