人教版生物高中必修一第3节-物质跨膜运输的方式-教学设计

第3节
物质跨膜运输的方式
一、教学目标
（一）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.正确解读坐标数据图表。
（二）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.运用表格的方式进行总结，简洁明了。
3.情感态度与价值观
本节情感态度与价值观的教学价值方面不太明显，主要强调积极思考，主动自觉。
二、教学重点
1.小分子和离子跨膜运输的方式：自由扩散、协助扩散和主动运输。
2.大分子跨膜运输的方式：胞吞和胞吐。
三、教学难点：主动运输。
四、课前准备
1.自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞、胞吐五种跨膜运输方式的多媒体演示课件。
2.
用于指导学生对比学习三种运输方式的表格。
3.精选一些相关习题，用于当堂练习。
五、课时安排：1课时
六、教学过程
（一）情境创设
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：
图4－3－1
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。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、葡萄糖等较大的有机分子和带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。
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。
（二）师生互动
1.小分子或离子的跨膜运输
教师：这部分内容不难，要求大家先进行自学，首先大家看物质的跨膜运输有几种方式？
学生：两大类三种：被动运输（自由扩散、协助扩散）和主动运输。
教师：那这几种方式有什么异同呢？我们如何来区分它们？希望大家能通过自学总结出来。大家可以结合这个表格来总结：
项
目
自由扩散
协助扩散
主动运输
细胞膜两侧物质浓度差
是否需要载体蛋白
是否消耗细胞内的能量
代表例子
学生活动：阅读课本按表格进行总结。（约给学生十分钟时间）
在老师的引导下完成表格。
老师展示自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输的多媒体动画。（动画演示之前要交代清楚背景知识，如什么图形代表什么物质，哪边是细胞膜内侧，哪边是细胞膜外侧等，要注意引导学生有侧重地观察）请学生依次来填充表格：
项
目
自由扩散
协助扩散
主动运输
细胞膜两侧物质浓度差
由高浓度到低浓度
由高浓度到低浓度
由低浓度到高浓度
是否需要载体蛋白
不需要
需要
需要
是否消耗细胞内的能量
不消耗
不消耗
需要消耗
代表例子
氧气、水、二氧化碳、苯等通过细胞膜
葡萄糖通过红细胞膜
葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜
教师：自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？
学生：自由扩散和协助扩散都不需要消耗细胞代谢产生的能量。因为二者都是顺物质的浓度梯度进行的。
教师：自由扩散和协助扩散有什么异同？
学生：自由扩散与协助扩散的共同之处是都是顺着物质的浓度梯度进行的，都不需要细胞消耗能量。不同之处是：前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。因为有蛋白质的协助，协助扩散的速度远远比自由扩散快。
教师：为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？
学生：因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以统称为被动运输。
教师：主动运输与被动运输的区别是什么？这对于细胞的生活有什么意义？
学生：最大的区别是是否消耗能量。主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，保证了活细胞能按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，主动排出代谢废物和对细胞有害的物质。
2.大分子的跨膜运输
载体蛋白虽能帮助许多离子和小的分子通过细胞膜，但对于一些像蛋白质这样的大分子的运输是无能为力的，那这些特别大的分子是如何进出细胞的呢？
我们来回忆一下我们以前讲的分泌蛋白是如何运输的。
学生：通过高尔基体形成小囊泡将分泌蛋白包住，然后小囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将蛋白质分泌出去。
教师：很好，其实大家已经知道了大分子的蛋白质是如何排出的，就是通过这种方式，叫做胞吐。那大家知道白细胞是如何吃掉病菌的吗？
学生：通过细胞膜内陷形成小囊泡包住细菌，然后囊泡从细胞膜上脱离出来，在细胞内杀死细菌。
教师：对了，这其实也就是大分子物质进入细胞膜的方式，叫胞吞。一些大分子或物质团块的转运，是通过胞吞作用和胞吐作用来实现的。胞吞是指物质通过细胞膜的运动，从细胞外进入细胞内的过程。胞吐是指物质通过细胞膜的运动，从细胞内排出到细胞外的过程。它是细胞把代谢产物或腺细胞的分泌物排到细胞外的方式。胞吞和胞吐作用也都是耗能的主动转运过程，但不需要载体，利用膜的流动性来实现的。
（三）评价反馈
1.人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于
A.组织液中甘油的浓度
B.细胞膜上甘油载体的数量
C.细胞的呼吸作用强度
D.细胞膜上载体的种类
2.海带细胞中碘的浓度比海水中碘的浓度高很多倍，但仍然能吸收碘，原因是
A.海带细胞能够通过自由扩散的方式吸收碘
B.海带细胞膜上运载碘的载体多，通过协助扩散的方式吸收
C.海带细胞膜上运载碘的载体多，通过主动运输方式吸收
D.海带细胞不断消耗碘元素，细胞内碘浓度不断降低
3.实验表明，K+不能通过磷脂双分子层的人工膜，但如在人工膜中加入少量缬氨霉素（含12个氨基酸的脂溶性抗菌素）时，K+则可以通过膜从高浓度处向低浓度处扩散。这种物质通过膜的方式是
A.自由扩散
B.协助扩散
C.主动运输
D.胞饮作用
4.下列物质中易通过细胞膜的是
A.淀粉
B.甘油
C.蛋白质
D.糖类
5.图4－3－7是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K+和NO的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是
A.载体数量、能量
B.能量、载体数量
C.载体数量、离子浓度
D.能量、离子浓度
6.对细胞膜的选择性起主要作用的物质是
A.胆固醇
B.多糖
C.蛋白质
D.磷脂
7.图4－3－8为物质出入细胞膜的示意图，请据图回答：
（1）A代表________分子；B代表________；D代表________。
（2）细胞膜从功能上来说，它是一层___________膜。
（3）科学家发现，当温度升高到一定程度时，B的厚度变薄而面积增大，这说明B具有___________。
（4）在a～e的五种过程中，代表被动运输的是___________。
（5）可能代表氧气运输过程的是图中编号________；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号________。
（6）细胞膜上与细胞识别、信息传递有密切关系的化学物质是________。
8.图4－3－9中纵坐标表示物质通过心肌细胞细胞膜的运输速率。请据图回答：
（1）心肌细胞吸收氧气和葡萄糖的方式依次为________（填序号）。
（2）图B中出现平区的主要原因是___________。
（3）若对心肌细胞施用某种毒素，结果钙离子吸收量明显减少，而钾离子、葡萄糖等物质的吸收量不受影响，其原因是___________。
（4）若用呼吸抑制剂处理心肌细胞，则钙离子、钾离子、葡萄糖等物质的吸收均受到明显影响，其原因是___________。
9.科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na。不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na。如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得神经纤维周围溶液中24Na的量如图4－3－10所示。
由此可见，神经纤维排出24Na需要________，24Na通过细胞膜的方式是________。药物的作用机理是______________________。
参考答案：
1.A
2.C
3.B
4.B
5.B
6.C
7.蛋白质
磷脂分子
多糖/糖蛋白/糖被
②选择透过性
③流动性
④
b、
c、
d
⑤
b
a
⑥糖被/糖蛋白
8.①A图和B图
②载体蛋白的数量有限
③毒素只对钙离子的载体蛋白起抑制作用
④主动吸收需要的能量来不及提供
9.消耗能量
主动运输
抑制细胞呼吸从而抵制能量的产生
（四）课堂小结
这节课主要学习了物质的跨膜运输方式，分为两大类：被动运输和主动运输。被动运输包括自由扩散和协助扩散，它们都是顺浓度梯度运输的过程，不需要消耗能量，但协助扩散需要载体蛋白协助。主动运输是逆浓度梯度运输的过程，需要消耗细胞的能量，还需要载体蛋白的协助。
（五）布置作业：完成书本“技能训练”（P73）
（六）教学反思
本节内容属于原理性的内容，但学生并不难掌握，通过学生自学课本，结合老师的动画课件演示，学生还是能很容易比较出三种方式的异同的。但是学生应用这些基本知识解决实际问题习题时，有一定的难度。所以本节课采用了“先学后教，当堂训练”的教学方法取得较好的教学效果，先引导学生自学并总结对比三种跨膜运输方式之异同，然后老师稍做点拨，最后精选一些习题让学生当堂训练。在精选的习题中，突出了一些对坐标图表分析的题型，因为新教材越来越强调解读数学坐标图表的能力，并要求学生能用坐标图表来表达一些结论。本节教学设计在对坐标图表分析上有较好的教学价值。