第1节 被动运输（第1课时）
教学目标
1．通过对渗透现象的观察，阐明渗透作用发生的条件，推导渗透作用的概念。
2．说出水分子跨膜运输的特点。
3．举例说明动物细胞膜相当于半透膜。
教学重难点
【教学重点】
1．阐明渗透作用发生的条件。
2．说出水分子跨膜运输的特点。
3．举例说明动物细胞膜相当于半透膜。
【教学难点】
1．阐明渗透作用发生的条件。
2．说出水分子跨膜运输的特点。
教学过程
一、导入新课
问题探讨：在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外液面高度相等。过一段时间后，会出现下图所示现象（课件展示“渗透作用示意图”）：漏斗管内液面上升。
介绍半透膜的概念：半透膜是允许一部分物质通过，不允许另一部分物质通过的膜。它包括物理性的过滤膜和生物性的选择透过性膜。
讨论：1．漏斗管内的液面为什么会升高？若漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
讨论得出：单位时间内进入漏斗中的水分子数量比出来的水分子数量多，所以漏斗内液面会升高。液面不会无限升高，液面上升的过程中会受到外界的大气压力，而液面上升的动力来自于半透膜两侧的浓度差，随着水分子的扩散，浓度差减小，当浓度差减小到与大气压相抵消时，液面就不再变化了。
2．如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
讨论得出：不会。纱布的孔隙很大，蔗糖和水分子都能自由通过纱布。纱布两侧溶液的浓度相等，水分子进出处于动态平衡。
3．如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
讨论得出：液面不会上升。单位时间内进出漏斗的水分子数相等。水分子进出处于动态平衡。
二、讲授新课
【教师】介绍扩散的概念：把一些糖放入烧杯中，不需搅拌，几小时后，整杯水都会变甜，这是糖分子在水中不断运动的结果，我们把这种现象称为扩散。扩散是分子和离子从高浓度处向低浓度处运动的现象。扩散使得该分子分布均匀，直到平衡。此后分子仍在运动，维持着平衡的状态。
“问题探讨”中展示的漏斗管内的液面之所以会上升，是烧杯中的溶剂——水分子通过半透膜像漏斗内扩散的结果。
【教师】什么是渗透作用，渗透作用发生的条件是什么？
【学生】回答。
【教师】归纳、讲述：
渗透作用是指水分子或其它溶剂分子通过半透膜的扩散；
发生渗透作用的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液有浓度差；渗透作用的原理：当溶液浓度A>B时，水分子就通过半透膜由B流向A；当溶液浓度A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。
【学生】听讲，认识渗透现象。
【教师】水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的道理吗？细胞膜是否相当于一层半透膜呢？
请同学们思考并讨论：1．红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些物质相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？2．红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？3．当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？4．红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
【学生】讨论、总结
【教师】归纳、讲述：
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。
动物的细胞膜相当于半透膜。
三、课堂反馈
1．下列现象属于渗透作用的是（ D ） A．蔗糖在水中溶解后使水变甜 B．暴露在空气中的氯化钠潮解 C．钾离子通过原生质层 D．萎蔫的菜叶放在清水中变硬
2．现有体积相同、质量分数相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液。图1表示这两种物质透过半透膜的情况，图2表示渗透作用装置图，下列叙述合理的是（ D ）
A．图1体现了半透膜的选择透过性 B．图2甲中水柱a先上升后下降 C．图2乙中水柱b先上升后不变 D．平衡后水柱a的高度高于水柱b
四、课堂小结
教师和学生一起小结本节知识，学生边讲教师边板书，或通过课件展示。
第1节 被动运输（第2课时）
教学目标
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。
4．尝试从生活现象中提出问题，作出假设。
5．进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。
6．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。
教学重难点
【教学重点】
1．说明探究实验的基本方法和一般过程。
2．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。
【教学难点】
1．如何设计实验过程（材料、实验用具、试剂的选择，实验结果的预测等）。
2．理解细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜。
教学过程
一、导入新课
回顾：水进出哺乳动物红细胞的原理。
当外界溶液浓度＜细胞质的浓度时，细胞吸水；当外界溶液浓度＞细胞质的浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度＝细胞质的浓度时，水分进出平衡。
二、讲授新课
（一）水进出细胞的原理
【教师】引导学生回忆，西红柿和白糖凉拌，稍等一会儿可见有水分渗出。植物细胞吸水和失水的情况是怎样的呢？
【学生】观察教材中“成熟的植物细胞模式图”，并阅读图左有关内容概括出：成熟的植物细胞中央有大液泡。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。
【教师】植物细胞的原生质层是否相当于一层半透膜？下面我们通过实验来探究植物细胞的吸水和失水。
【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。
【学生】听讲，回顾探究实验的步骤。
【教师】引导学生讨论：1．实验材料是？为什么？2．实验用什么溶液？有什么好处？3．主要的实验过程是怎样的？
【学生】思考、讨论，得出答案。
【教师】总结讲述：1．实验材料是紫色洋葱鳞片叶细胞，它既容易被剥离而制成临时装片，又很容易在显微镜下观察。2．质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液很容易使洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离，短时间内对细胞的伤害小；而清水又可使质壁分离得到复原。
3．主要的实验过程是：取材—制片—观察—加蔗糖溶液—观察—滴加清水—观察。
④实验结果
【教师】播放视频：【教学实验】探究植物细胞的吸水和失水。
【学生】观看视频，学习实验步骤和注意事项，开展实验。
【教师】提醒学生仔细观察，及时记录结果。
【学生】仔细观察、记录结果：
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
【教师】为什么会出来质壁分离？
【学生】讨论、回答。
【教师】总结讲述：
1．质壁分离的原因
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
内因：原生质层具半透性且其伸缩性比细胞壁大
2．质壁分离的表现
宏观：植物细胞由坚挺→萎蔫。
微观：液泡体积（大→小），细胞液颜色（浅→深），原生质层与细胞壁分离。
3．质壁分离的复原
外界溶液浓度小于细胞液浓度时，外界溶液中的水就透过原生质层进入细胞液。
（二）自由扩散和协助扩散
像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散。
播放视频：【知识解析】自由扩散。
【学生】观看视频，总结自由扩散的过程和特点。
【教师】归纳、讲述：
有些小分子物质，如O2和CO2，很容易自由的通过细胞膜的磷脂双分子层。像这样，物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散。
自由扩散的特点是：顺浓度梯度，不需要转运蛋白的协助，不消耗能量。
水分子，O2和 CO2等气体，甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子都是通过自由扩散方式进出细胞的。
【教师】播放视频：【知识解析】协助扩散。
【学生】观看视频，总结协助扩散的过程和特点。
【教师】归纳、讲述：离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜，需要借助载体蛋白或通道蛋白的协助，顺浓度梯度进行跨膜运输。这种借助膜上转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散。
协助扩散的特点是：顺浓度梯度，需要转运蛋白的协助，消耗能量。
无机离子和有机小分子，如Na+，Cl-、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等可以以协助扩散的方式进出细胞。
【教师】载体蛋白和通道蛋白有什么区别呢？
【学生】阅读教材，根据自己的理解，回答。
【教师】总结，讲述。
【教师】引导学生列表比较自由扩散和协助扩散的异同。
【学生】列表比较。
【教师】总结，讲述。
三、课堂反馈
1．如图为植物细胞渗透作用的图解，下列说法错误的是（ D ）
A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 B．一定条件下，活的、成熟的植物细胞可以发生渗透失水或吸水 C．当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度，细胞发生渗透失水 D．当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度，水分子停止进出细胞
2．下列关于物质跨膜运输的说法，错误的是（ B ）
A．葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白，不消耗能量 B．甘油进入小肠绒毛上皮细胞需要消耗能量 C．细胞膜对离子的吸收具有选择透过性 D．温度会影响物质跨膜运输的速率
四、课堂小结
教师和学生一起小结本节知识，学生边讲教师边板书，或通过课件展示。
课件16张PPT。第1节 被动运输（第1课时）第4章 细胞的物质输入和输出一、导入新课渗透现象示意图半透膜 半透膜是允许一部分物质通过，不允许另一部分物质通过的膜。它包括物理性的过滤膜和生物性的选择透过性膜。 过滤膜：膜上有一些小孔，物质分子能否通过该膜完全决定于分子的直径。若分子的直径小于小孔直径，就能通过，否则不能通过。 选择透过性膜：物质能否通过这种膜是根据生命活动的需要与否，而不决定于物质分子的直径大小。过滤膜细胞膜一、导入新课 1．为什么液面会升高？若漏斗足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 单位时间内进入漏斗中的水分子数量比出来的水分子数量多。 液面不会无限升高，液面上升的过程中会受到外界的大气压力，而液面上升的动力来自于半透膜两侧的浓度差，随着水分子的扩散，浓度差减小，当浓度差减小到与大气压相抵消时，液面就不再变化了。一、导入新课3．如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？ 液面不会上升。单位时间内进出漏斗的水分子数相等。水分子进出处于动态平衡。2．如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 不会。纱布的孔隙很大，蔗糖和水分子都能自由通过纱布。纱布两侧溶液的浓度相等，水分子进出处于动态平衡。扩散 把一些糖放入烧杯中，不需搅拌，几小时后，整杯水都会变甜，这是糖分子在水中不断运动的结果，我们把这种现象称为扩散。扩散是分子和离子从高浓度处向低浓度处运动的现象。扩散使得该分子分布均匀，直到平衡。此后分子仍在运动，维持着平衡的状态。将少许硫酸铜晶体投入水中静置数分钟后，蓝色的铜离子向晶体周围扩散两天后，蓝色扩散至较大范围数日甚至更长的时间后，蓝色会扩散至全部溶液中1234二、讲授新课2．发生渗透作用的条件 有半透膜
半透膜两侧的溶液存在浓度差 水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，称为渗透作用。1．什么是渗透作用（一）渗透作用二、讲授新课低浓度溶液 高浓度溶液 水的相对含量：高低 溶液浓度：（顺相对含量梯度）3．水分子的扩散方向→→（一）渗透作用二、讲授新课（二）水进出哺乳动物红细胞的原理二、讲授新课蔗糖溶液半透膜清水细胞质细胞膜外界溶液（二）水进出哺乳动物红细胞的原理二、讲授新课1．当外界溶液浓度＜细胞质的浓度时，细胞＿＿＿。吸水失水外界溶液浓度＝细胞质浓度 2．当外界溶液浓度＞细胞质的浓度时，细胞＿＿＿。3．当＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿时，水分进出平衡。（二）水进出哺乳动物红细胞的原理三、课堂反馈1．下列现象属于渗透作用的是（ ） A．蔗糖在水中溶解后使水变甜 B．暴露在空气中的氯化钠潮解 C．钾离子通过原生质层 D．萎蔫的菜叶放在清水中变硬D三、课堂反馈2．现有体积相同、质量分数相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液。图1表示这两种物质透过半透膜的情况，图2表示渗透作用装置图，下列叙述合理的是（ ） A．图1体现了半透膜的选择透过性B．图2甲中水柱a先上升后下降 C．图2乙中水柱b先上升后不变 D．平衡后水柱a的高度高于水柱bD四、课堂小结渗透作用概念：条件方向水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散。溶液：低浓度溶液→高浓度溶液水：顺相对含量梯度有半透膜半透膜两侧的溶液存在浓度差四、课堂小结外界溶液浓度 细胞质浓度，细胞吸水膨胀。外界溶液浓度 细胞质浓度，细胞失水皱缩。外界溶液浓度 细胞质浓度，水进出处动态平衡。原理：吸失水的量取决于细胞膜内外的浓度差。＝＜＞水进出 动物细胞现象渗透作用→ 细胞膜相当于一层半透膜再 见课件21张PPT。第1节 被动运输（第2课时）第4章 细胞的物质输入和输出一、导入新课1．当外界溶液浓度＜细胞质的浓度时，细胞＿＿＿。吸水失水外界溶液浓度＝细胞质浓度 2．当外界溶液浓度＞细胞质的浓度时，细胞＿＿＿。3．当＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿时，水分进出平衡。水进出哺乳动物红细胞的原理二、讲授新课细胞膜和液泡膜以及这两层膜之间的细胞质称为原生质层。 成熟的植物细胞由于液泡占据细胞的大部分空间，因此植物细胞内的液体环境主要指的是液泡内的细胞液。（一）水进出植物细胞二、讲授新课 提出问题 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是否相当于一层半透膜呢？ 本小组的假设是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。探究植物细胞的吸水和失水 作出假设二、讲授新课 设计实验 探究植物细胞的吸水和失水制作临时装片的步骤二、讲授新课 进行实验，记录结果探究植物细胞的吸水和失水二、讲授新课【教学实验】探究植物细胞的吸水和失水。二、讲授新课 分析结果，得出结论探究植物细胞的吸水和失水刚开始发生质壁分离已明显发生质壁分离二、讲授新课原因原生质层具半透性且其伸缩性比细胞壁大内因：外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度质壁分离表现植物细胞由坚挺→萎蔫宏观：微观：质壁分离液泡体积（大→小）细胞液颜色（浅→深）原生质层与细胞壁分离质壁分离的复原 外界溶液浓度小于细胞液浓度时，外界溶液中的水就透过原生质层进入细胞液。二、讲授新课【知识解析】自由扩散。自由扩散 有些小分子物质，如O2和CO2，很容易自由的通过细胞膜的磷脂双分子层。像这样，物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散。顺浓度梯度无需膜蛋白的协助不消耗能量O2和 CO2等气体甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子特点举例自由扩散示意图水分子二、讲授新课【知识解析】协助扩散。协助扩散 离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜，需要借助载体蛋白或通道蛋白的协助，顺浓度梯度进行跨膜运输。这种借助膜上转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散。顺浓度梯度需要转运蛋白的协助不消耗能量无机离子和有机小分子，如Na+，Cl-、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等特点举例协助扩散示意图比较自由扩散和协助扩散高浓度低浓度高浓度低浓度载体蛋白与通道蛋白 载体蛋白和通道蛋白都属于膜转运蛋白，对被运输的物质都具有高度的特异性或选择性。 载体蛋白参与主动运输和协助扩散，在运输过程中与相应的物质特异性结合，通过载体蛋白构象的改变，把溶质转运至膜的另一侧。 通道蛋白只参与被动运输，在运输过程中不与被运输的物质结合，也不移动，而是形成极小的亲水孔，溶质能扩散通过该孔。多数通道蛋白只让无机离子通过，因而称为离子通道。钾离子通道模式图载体蛋白与通道蛋白 通道蛋白和载体蛋白之间的根本区别是它们辨别溶质的方式。通道蛋白主要根据大小和电荷进行辨别，假如这个通道处于开放状态，那么足够小的和带电荷的分子或离子就能溜过通道，就如通过一扇敞开而又狭窄的活动门。载体蛋白更像一扇旋转式栅门，它只容许与自身结合部位互 补的溶质分子通过，而且每次转运时都会发生自 身构象的改变。 通道蛋白运输速率比载体蛋白介导的运输速率更快，能在数毫秒至数十秒内迅速被激活开放，随后迅速失活或关闭，载体蛋白无此特性。水通道蛋白 水通道蛋白（aquaporin），又名水孔蛋白，是一种位于细胞膜上的蛋白质。1988年，美国科学家彼得·阿格雷（P.Agre）首次将其分离出来。水通道蛋白在细胞膜上组成“孔道”，可控制水从细胞的进出，就像细胞的“水泵”一样。水分子通过水通道蛋白时会形成单一纵列，进入弯曲狭窄的通道内， 并以适当角度穿越通道。
人们已经从细菌、酵母、植物和动物细胞中分离处多种水通道蛋白，在人类细胞中发现了13种水通道蛋白，如肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用，都与水通道蛋白的结构和功能有直接关系。 水通道蛋白结构模式图三、课堂反馈1．如图为植物细胞渗透作用的图解，下列说法错误的是（ ）A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 B．一定条件下，活的、成熟的植物细胞可以发生渗透失水或吸水 C．当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度，细胞发生渗透失水 D．当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度，水分子停止进出细胞D外界溶液甲原生质层细胞液乙三、课堂反馈2．下列关于物质跨膜运输的说法，错误的是（ ）A．葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白，不消耗能量 B．甘油进入小肠绒毛上皮细胞需要消耗能量 C．细胞膜对离子的吸收具有选择透过性 D．温度会影响物质跨膜运输的速率B四、课堂小结再 见
