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第四章
细胞的物质输入和输出
高中生物人教版
必修一
第3节
物质跨膜运输的方式
物质跨膜运输的方式有哪几种？
两种被动运输的方式有何异同？
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？
1.什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？
2.葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，但是，小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？
3.细胞膜的成分与此人工膜有何不同？结构一样吗？氨基酸等物质能否通过细胞膜？
第3节
物质跨膜运输的方式
问题探讨
请阅读P70的相关内容，思考以下问题：
1.举例说明什么是扩散？
2.物质进出细胞的方式主要有哪两种？请具体说明；
3.被动运输又分哪两种方式？
4.什么是自由扩散，通过该方式进出细胞的物质有哪些？
5.什么是协助扩散，通过该方式进出细胞的物质有哪些？
第3节
物质跨膜运输的方式
新知讲解
自由扩散:
主动运输
协助扩散:
被动运输
物质跨膜运输方式
物质通过简单的扩散作用进出细胞。
进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。
物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式
物质进出细胞，逆浓度梯度的运输方式
第3节
物质跨膜运输的方式
新知讲解
一、被动运输
1.自由扩散
例子：
特征：
顺浓度梯度运输
不需要载体蛋白协助
不消耗能量
内
外
细胞膜
第3节
物质跨膜运输的方式
气体
水分子
脂溶性小分子，如乙醇，甘油，苯
新知讲解
例子：
需要载体蛋白协助
顺浓度梯度运输
不消耗能量
内
外
细胞膜
一、被动运输
2.协助扩散
特征：
葡萄糖进入红细胞
第3节
物质跨膜运输的方式
新知讲解
1.自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？
2.自由扩散与协助扩散有何异同？
3.为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？
4.影响自由扩散的因素有哪些？
5.影响协助扩散的因素有哪些？
自由扩散
协助扩散
数学模型
一、被动运输
第3节
物质跨膜运输的方式
思考讨论
1.自由扩散
浓度差
(mmol/L)
1.5
3
4.5
6
7.5
9
速率
8
16
24
32
40
48
物质运输速度
浓度差
结论：物质的运输速度与物质浓度差成______关系，自由扩散过程只受_______影响
正比
浓度
【探究发现活动】
第3节
物质跨膜运输的方式
思考讨论
O2
跨红细胞膜时的运输速率
浓度差
(mmol/L)
1.5
3
4.5
6
7.5
9
速率
8
16
24
32
32
32
物质运输速度
浓度差
结论：在一定浓度范围内,物质的运输速度与物质浓度成_____关系，超过范围后协助扩散过程物质运输速度受_______限制
正比
载体
2.协助扩散
【探究发现活动】
第3节
物质跨膜运输的方式
思考讨论
葡萄糖跨红细胞膜时运输速率
请阅读P71的相关内容，思考以下问题：
1.细胞中的无机盐离子为什么总是比细胞外的浓度高？
2.这些离子为什么能逆浓度梯度运输呢？这种运输方式叫什么？
3.什么是主动运输？它的完成需要哪两个条件？
4.主动运输对细胞生活有何重要意义？
5.主动运输能体现细胞膜什么特性？
第3节
物质跨膜运输的方式
新知讲解
1.概念：物质从低浓度一侧运输到高浓度的一侧，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，这种方式叫做主动运输。
2.意义：能保证活细胞按照生命活动的需要，主动选择吸收所需的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
主动运输体现了细胞膜的功能特性——选择通过性
二、主动运输
第3节
物质跨膜运输的方式
新知讲解
逆浓度梯度运输
需要载体（具有特异性）
需要消耗能量（ATP水解供能）
4.实例
内
外
细胞膜
能量
二、主动运输
第3节
物质跨膜运输的方式
新知讲解
3.特征
Na+
、K+、Ca2+、g2+等离子
通过细胞膜;葡萄糖、氨基酸进入小肠上皮细胞。
4.影响主动运输的因素
载体：载体特异性，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量也不同。载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体蛋白已经达到饱和时，细胞通过载体蛋白运输物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。
能量：能量由细胞呼吸产生的ATP水解放能提供，凡能影响细胞呼吸产生ATP的因素，都能影响主动运输，如O2浓度、温度等。
二、主动运输
第3节
物质跨膜运输的方式
新知讲解
【模型构建】
比较三种物质运输方式的异同
项
目
自由扩散
协助扩散
主动运输
运输方向
载体蛋白
能量
例子
顺浓度梯度
顺浓度梯度
逆浓度梯度
不需要
需要
需要
不消耗
不消耗
需要消耗
氧气、水、二氧化碳等通过细胞膜
葡萄糖通过红细胞
葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜等
第3节
物质跨膜运输的方式
新知讲解
三.大分子的非跨膜运输（囊泡运输）
1.胞吞作用
细胞摄取大分子物质
例：白细胞、吞噬细胞吞噬细菌、病毒、细胞碎片等
2.胞吐作用
细胞外排大分子物质
例：分泌蛋白（消化酶、抗体、蛋白类激素等）
第3节
物质跨膜运输的方式
新知讲解
注：①
胞吞和胞吐都需要能量
胞吞和胞吐体现了生物膜的结构特点——流动性
胞吐和胞吞实质上物质并没有跨膜；胞吞需要糖蛋白的识别。
三.大分子的非跨膜运输（囊泡运输）
第3节
物质跨膜运输的方式
新知讲解
非跨膜运输
（囊泡运输）
逆浓度梯度
顺浓度梯度
课堂总结
细胞外
细胞内
150
100
50
0
Na+
K+
Mg2+
Cl-
离子种类
离子浓度/mmol/L-1
1.哪些离子通过主动运输进入细胞?
2.哪些离子通过主动运输排出细胞?
3.你是如何作出以上判断的？
【技能训练】(课本P72)
第3节
物质跨膜运输的方式
思考提升
2.如下图所示，不能够表达下列哪些生理过程( )??
A.胰岛细胞分泌胰岛素
B.抗体的分泌
C.肠腺细胞分泌肠液
D.小泡内的物质穿过2层磷脂分子
1.新生儿小肠上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白(大分子物质)和半乳糖。这两种物质被吸收到血液中的方式依次是( )
A．主动运输、主动运输
B．胞吞、主动运输
C．主动运输、胞吞
D．被动运输、主动运输
B
第3节
物质跨膜运输的方式
课堂练习
D
3.某哺乳动物的一种成熟细胞不含DNA。下图中能正确表示在一定O2浓度范围内，K＋进入该细胞的速率与O2浓度关系的是
( )
A
第3节
物质跨膜运输的方式
课堂练习
5.如图为细胞膜的亚显微结构图，请说出ABD所表示的细胞膜上的成分，abcde所表示物质跨膜运输的方式
e
A：蛋白质（载体）；B：磷脂双分子层；D：糖蛋白
a、d：主动运输（a吸收，d排出）
b、c：自由扩散（b吸收，c排出）
e：协助扩散（吸收）
第3节
物质跨膜运输的方式
课堂练习
1.课本P73第一、二题
作业：
2.本节配套练习题
第1节
物质跨膜运输的实例
作业布置
谢谢
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人教版高中生物必修一
第4章
第3节
物质跨膜运输的方式
教学设计
教学目标
1.
说明物质进出细胞的方式；简述主动运输对细胞生命活动的意义。
2.
进行图表数据的解读。
3.
强调积极参与讨论，主动思考。
教学重、难点
1．教学重点
物质进出细胞的方式的比较、以及各自特点异同。
2．教学难点
主动运输的特点以及对生命活动的意义。
学情分析
学生已经具备了细胞膜的结构、水跨膜运输的实例的基础，掌握了蛋白质多样性的知识，为新知识的学习奠定了认知基础。
教学方法
新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
课时安排
1课时
教学过程
（一）预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
（二）情景导入、展示目标。
[问题探讨]
给学生呈现课本70页“问题探讨”图，提出下列讨论题：
1.什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？
2.葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，但是小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？
3.观察此图，你还能提出其他问题吗？
学生讨论后回答。
（三）合作探究、精讲点拨。
【探究--发现】活动一
在学生自学完后，我希望学生能按照表格归纳出三种跨膜方式的特点和所需的条件。于是，我设计了以下表格（预先印发），让小组合作填写。
项 目
自由扩散
协助扩散
主动运输
膜外、膜内浓度高低
是否需载体蛋白
是否消耗ATP
实例
【探究--发现】活动二
为了让学生更深刻地理解细胞内的物质跨膜的过程，我提问：既然我们都了解了物质的三种跨膜方式所需的条件以及它们的特点，那么甚微观的过程是怎样的呢？下面，请大家补充并完成下图。
（1）自由扩散。
当细胞外O2的浓度＞细胞内O2的浓度
或者
细胞外CO2的浓度＜细胞内CO2的浓度
（2）协助扩散。
（3）主动运输
根据以往的教学经验，学生对物质的进出有个误区，认为物质的进出只与细胞膜内外有关系，而没有抓住关键──浓度梯度。于是，我在自由扩散的图中，设计了“细胞内外O2与CO2的扩散”，让学生从绘图中得知物质的进出与它的浓度有关。另外，一些离子和小分子有机物进出细胞的方式可以是多种的，于是，我在协助扩散和主动运输的图中，都以葡萄糖为例，让学生能体会到这一点。
【探究--发现】活动三
为了落实课程标准的新理念，培养学生运用数学思维进行“探究”，我设计了第三个活动。
细胞的物质运输速率与浓度差的关系的实验探究，在中学课堂上是不可能实现的，如果凭空让学生去绘出曲线图，不符合学生认知的规律。为此，我收集了大学做自由扩散实验的数据，给学生分析数据，绘出曲线图，但协助扩散和主动运输则不提供数据，目的是为了考查学生是否能从自由扩散的物质运输速率和浓度差关系中推断出其他两种方式的曲线图。
请绘出下列曲线图
（1）自由扩散。
O2跨红细胞膜时的运输速率：
结论：物质的运输速度与物质浓度差成_____关系，自由扩散过程只受________影响。
（2）协助扩散。
结论：在一定浓度范围内，
物质的运输速率与物质浓度成____关系，协助扩散过程中物质运输速率受________限制。
（3）主动运输。
结论：在一定范围内，物质的运输速率与物质的浓度差成____关系，超过一定的物质浓度范围，物质运输速率_________。
活动三需要的探究能力较强，它要求学生用数学的思维推断协助扩散和主动运输的曲线图。在课堂教学中，由于有了第一组数据，较多小组能正确完成自由扩散的曲线图，并得出正确的结论。在协助扩散中，不少小组忽略了载体数目的限制，依旧画出和自由扩散一样的曲线图。而主动运输的曲线图的绘制更是高潮，学生激烈地争议到底是反比还是正比的关系，还有物质运输速率的最小值，而刚好发言的小组代表是数学科代表，他用语准确，还在黑板上绘出物质进出细胞的图，举出一些简单的假设数据来比喻，生动地解释了主动运输的物质运输速率与物质的浓度差成反比的关系，还有物质的速率的最小值可以达到零的结论。
（四）反思总结、当堂检测
最后，我用课件小结主动运输的特点，帮助学生理顺讨论中对主动运输的特点的思路。而其他的运输方式：胞吐、胞吞，则由我来讲授，点出关键的知识点即可。
思考感悟：要确定某种物质的运输方式，关键应该抓住那些方面？
（1）分析被运输的物质是否通过细胞膜；
（2）明确被运输物质微粒的性质（大分子、小分子、离子）；
（3）分析物质通过细胞膜的转运方向，是否需要载体协助，是否需要消耗能量。
（五）发课时作业、布置预习。
1．预习第五章《细胞的能量供应和利用》的第一节《降低化学反应活化能的酶》这一部分内容，着重分析科学家是如何设计实验，如何得出恰当的结论的。
2．完成课本P73课后练习第一、二题。
设计意图：布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。
板书设计
第3节
物质跨膜运输的方式
一、小分子和离子的跨膜运输
项 目
自由扩散
协助扩散
主动运输
膜外、膜内浓度高低
膜外高，膜内低
膜外高，膜内低
膜外低、膜内高
是否需要载体蛋白
不需要
需要
需要
是否消耗ＡＴＰ
不需要
不需要
需要
实例
Ｏ２、ＣＯ２、甘油、乙醇、苯、水
红细胞吸收Ｃ６Ｈ１２Ｏ６
Ｎa＋、K＋、Ca2＋、氨基酸
二、大分子的跨膜运输方式
1、胞吞
2、胞吐
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人教版高中生物必修一
第4章
第3节
物质跨膜运输的方式
课时作业
一、选择题
1.有一种物质能顺浓度梯度进出细胞，但却不能顺浓度梯度进出无蛋白质的磷脂双分层膜。这种物质出入细胞膜的方式是(
)
A、自由扩散
B、协助扩散
C、主动运输
D、胞吞、胞吐
2.下列跨膜运输的生理活动中，属于主动运输的是(
)
A、酒精进入胃黏膜细胞
B、二氧化碳由静脉血进入肺泡内
C、原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞
D、水分子出入细胞
3.2002年我国首次发现了一种“穿肠蛋白质”（可被肠道直接吸收），为许多药物的利用提供了一条新途径。“穿肠蛋白质”被肠道吸收的方式是(
)
①自由扩散
②协助扩散
③主动运输
④其他方式
A.①②③
B.③
C.④
D.②③
4.保证活细胞按生命活动的需要，吸收营养物质，排出代谢废物和对细胞有害物质的跨膜运输方式是(
)
A、自由扩散
B、渗透作用
C、主动运输
D、协助扩散
5、在肾小管的细胞内发现了大量的线粒体，这说明肾小管和对物质的复吸收作用属于下列那一种方式(
)
A、自由扩散
B、主动运输
C、
内吞
D、外排
6.海带细胞内的碘离子浓度远高于海水中的碘离子浓度，但海带细胞仍可以从海水中吸收碘离子。其吸收方式是(
)
A、自由扩散
B、主动运输
C、协助扩散
D、内吞作用
7.红苋菜细胞的细胞液中含有呈紫红色的花青素，将红苋菜的叶切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化。若进行加热，随着水温的增高，水的颜色拙见变红。其原因是(
)
A、细胞壁在加热过程中受到破坏
B、水温增高，花青素的溶解度加大
C、加热使细胞膜失去了选择透过性
D、加热使原生质层失去了选择透过性
8.酵母菌在生长时，细胞内钾离子的质量分数是培养液的2000倍，如果在培养液中加入一种叫箭毒素的药物（该药物不影响线立体的功能），酵母菌细胞内钾离子的质量分数就会立即下降。这种药物的作用是(
)
A、使细胞膜的选择透过性变为全透性
B、抑制细胞膜上载体的活性
C、影响能量的生成
D、改变了遗传特性
9.新生儿小肠上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸收到血液中的方式可能是(
)
A、主动运输、主动运输
B、胞吞、胞吞
C、主动运输、胞吞
D、被动运输、主动运输
10.下列关于自由扩散和协助扩散的说法中，正确的是(
)
①都不需要能量
②都不需要载体
③自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度
④都是被动运输
⑤离子和一些较大的分子如葡萄糖，可以通过协助扩散顺浓度梯度运输
A、①②④
B、①③④
C、①④⑤
D、①②⑤
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
二、填空题
1.下图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）动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有
。
（4）在a－e的五种过程中，代表被动转运的是
。
（5）可能代表氧气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
。
2.在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将有毒金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒金属离子对水的污染，这是模拟生物膜的________________________________
3.人的红细胞和血浆中的各种离子浓度（mol/L）如下表所示。请据表回答：
成分
K
Na
Ca
Cl
红细胞
150
26
70.1
74
血浆
5
144
3.2
111
(1)红细胞中各种离子含量与血浆中离子含量不成比例，这表明细胞膜对进出细胞的离子具有_________________________性。
(2)红细胞中K和Ca离子的浓度明显高于血浆的。血浆中K、Ca离子进入红细胞的方式是__________________，这种方式的必要条件是________________和____________。
第4章
第3节
物质跨膜运输的方式
课时作业答案
一、选择题
1-5
B
C
C
C
B
6-10
B
D
B
A
C
二、填空题
1.（1）蛋白质
磷脂双分子层
多糖
(2)选择透过性
(3)流动性
(4)b、c、d
(5)b
a
2.选择透过性
3.（1）选择透过性
（2）主动运输
需要载体
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