第4章第3节物质跨膜运输的方式

第四章细胞的物质输入和输出第3节物质跨膜运输的方式南溪二中袁胜聪 一 设计思路本节课最大的亮点是以探究 发现为主线 学生通过分组阅读资料 构建模型 观看动画 修改模型 归纳特点来获得新知 新课导入采用让学生在优美的旋律中感受诗歌的意境 激发学生学习热情 最后以朗诵对酶的赞美诗结束 培养学生要常怀感恩的心 陶冶了学生的情操 本节课的教学重点是物质进出细胞的方式 被动运输和主动运输 自由扩散较简单并且学生在学习物质跨膜运输实例这一节时已打下基础 教者采用了直接播放动画 指导学生归纳特点的方式 协助扩散是学生通过分组阅读资料 构建模型 观看动画 修改模型 归纳特点的方式来学习 主动运输是这节的难点 同样采用学生通过分组阅读资料 构建模型 观看动画 修改模型 归纳特点的方式来获得新知 但在播放动画时采用了两个动画 教者首先播放主动运输的卡通动画 不仅激发学生兴趣 而且直观形象 学生易掌握 再播放丽藻细胞吸收钾离子的动画 使学生由感性认识上升到理性认识 学生通过分组构建模型顺利达到本节课的能力和情感目标 二 教材分析 物质跨膜运输的方式 是人教版高中生物必修1第四章第三节的内容 在此之前 通过对本章一二节的学习学生已经知道了细胞膜是选择透过性膜 这种功能与膜结构有关 而本节将带领学生继续探究细胞膜控制物质进出功能的方式和原理 本章三节内容的内在联系是 功能 结构 功能 本节的内容属于细胞的功能之一 物质的输入与输出 学好这章的内容对于学生理解细胞是基本的生命系统有着重要的意义 三 教学目标根据本教材的结构和内容分析 结合着高一年级学生的认知结构及心理特征 我制定了以下的教学目标 一 知识目标 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的异同点 二 能力目标 1 学会综合运用比较 分析 归纳 综合等科学思维方法 2 学会化繁为简 掌握新知识的能力 3 进行图表数据的解读 三 情感目标1 学会参与 合作和交流 2 在学习过程中 培养学生自主探究的精神 四 教学的重 难点本着高一新课程标准 在吃透教材的基础上 我确定了以下教学重点和难点 教学重点 物质进出细胞的方式教学难点 主动运输 五 教学方法生物新课程理念是面向全体学生 提高生物科学素养 倡导探究性学习 所以本节课采用了以下教学方法 坚持 学生是学习主体 的教学原则 充分利用现代声像技术及多种媒体工具 借助多媒体动画将知识直观地展示给学生 有利于学生由感性认识上升到理性认识 坚持 自主学习 的原则 以探究式教学方法为主线 利用多种教学资源引导学生自主构建模型 让学生在讨论 探究 交流中相互启迪 获得新知 形成良好的学习习惯和学习方法 六 学习方法教学是教师与学生交流的过程 教学成功的关键在于找到教法与学法的结合点 实现教 学的统一 本节课主要采用了以下学法 主动学习法 通过设疑引入 学生在自己构建模型 修正模型的过程中获得新知 达标检测 反馈补救法 根据教学目标编辑一些不同梯度的练习 满足不同层次学生的需要 七 教学用具 PPT 多媒体工具八 课时安排 1课时 九 教学过程 一 复习回顾 导入新课复习细胞膜的成分和结构 让学生对基础内容进行复习 为本节课内容的学习做好铺垫 创设情景导入新课 利用 问题探讨 用多媒体展示 提出问题 什么样的分子能够通过 什么样的分子不能通过 葡萄糖不能通过该膜 但是小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖 如何解释 观察此图 联系已有知识 你还能提出其他问题吗 能不能对所提出的问题作出尝试性的回答 引导学生观察 并归纳出答案 二 讲授新课 扩散 扩散是分子从高浓度处向低浓度处运动的现象 物质进出细胞是不是与上述扩散相似 氧气 二氧化碳 氮气 苯 水 甘油 乙醇 氨基酸 葡萄糖 核苷酸 氢离子 钠离子 钾离子 钙离子 氯离子 镁离子 碳酸氢根 合成的脂双层 无蛋白的脂双层膜对不同分子的通透性 资料 实验表明 葡萄糖不能通过磷脂双分子层的人工膜 但如果在人工膜中加入某种蛋白质 葡萄糖则可以通过膜从高浓度处向低浓度扩散 该实验说明什么 说明葡萄糖可以借助载体蛋白通过脂双层 合成的脂双层 葡萄糖 葡萄糖 高 低 蛋白质 物质是以什么方式进出细胞的呢 物质跨膜运输的方式 被动运输 分为自由扩散和协助扩散 主动运输 自由扩散 协助扩散 O2 CO2 水 乙醇 甘油等 举例 举例 葡萄糖进入红细胞 一 被动运输 被动运输 物质以顺浓度梯度的扩散方式进出细胞 自由扩散 协助扩散 物质通过简单的扩散作用进出细胞 水 乙醇 甘油 苯 性激素 维生素 胆固醇 尿素等 进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散 如红细胞吸收葡萄糖 一 被动运输 自由扩散与协助扩散有什么异同 为什么自由扩散和协助扩散被统称为被动运输 共同点 都是顺浓度梯度进行的 不需要消耗能量不同点 前者不需要载体蛋白的协助 后者必须载体蛋白的协助才能实现 因为自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行的不需要消耗能量 所以统称为被动运输 思考与讨论 自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗 自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量 因为二者都是顺物质的浓度梯度进行的 丽藻细胞液与池水的多种离子浓度比 资料1 丽藻细胞液所含的离子浓度远远高于丽藻所生长的池水 为什么丽藻还能从周围环境吸收离子呢 轮藻细胞中 的浓度比周围水环境高63倍 人的红细胞中 的浓度比血浆高30倍 a 的浓度却只有血浆的1 6 物质并不总是顺浓度梯度进入细胞的 有时可以逆浓度运输 二 主动运输 外 细胞膜 内 离子 葡萄糖 氨基酸和核苷酸等 主动运输 主动运输 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 主动运输的特征 1 逆浓度梯度运输 2 需要载体 蛋白质 3 需要消耗能量 主动运输的意义 保证了活细胞能够按照生命活动的需要 主动选择吸收所需要的营养物质 排出代谢废物和对细胞有害的物质 注意 主动运输 能够体现对矿质离子选择性 自由扩散 协助扩散 主动运输 对比 比较三种物质运输方式的异同 高 低 不需要 需要 需要 不消耗 动力为浓度差 不消耗 动力为浓度差 需要消耗 H2O O2 CO2 甘油 乙醇 胆固醇 苯等 葡萄糖进入红细胞 葡萄糖 氨基酸通过小肠上皮细胞膜 各种离子通过细胞膜等 自由扩散 协助扩散 主动运输 高 低 低 高 图甲 自由扩散 图乙 协助扩散或主动运输 图丙 主动运输 浓度差 运输速率 耗氧量 ATP 运输速率 细胞外浓度 下面几幅坐标图中所表示的分别是哪种物质运输方式 为什么 载体数量有限具有饱和性 在协助扩散和主动运输中 载体具有 饱和现象 此外 载体还有专一性 运输特定的物质 影响物质运输速率的曲线分析物质浓度 在一定浓度范围内 载体蛋白数量或能量有限 载体蛋白数量有限 与载体蛋白数量或能量无关 0 0 0 0A段是无氧呼吸提供能量 图丁 自由扩散或协助扩散 与能量无关 分析 1 图甲表示的运输方式为自由扩散 因为图甲中物质的运输速率只与物质的浓度相关 2 图乙可以用于表示协助扩散或主动运输 因为图乙物质的运输速率不仅与物质浓度相关 还受膜上载体蛋白数量的影响 其中A点之后运输速率不再上升的原因是膜上载体蛋白数量有限 若是主动运输还与能量有关 O2的多少会影响细胞呼吸 当O2浓度上升时有氧呼吸增强 释放出的能量会更多 3 丙图可以表示主动运输的方式 因为它的运输速率与能量的多少相关 其中B点之后运输速率不再改变的原因是膜上载体蛋白数量有限 4 丁图可以表示自由扩散或协助扩散的方式 因为它们的运输速率与能量多少无关 3 温度温度可影响生物膜的流动性和有关酶的活性 因而影响物质运输速率 低温会使物质跨膜运输速率下降 易错提醒 运输速率曲线的变化 1 物质浓度影响的自由扩散速率无最大值 而协助扩散和主动运输的速率有最大值 2 O2浓度影响主动运输速率曲线的起点在纵轴上 而不是坐标原点 且运输速率有最大值 根据下图所示曲线回答下列问题 运输速率 浓度差 载体蛋白数量的限制 1 从图中可以看出物质通过细胞膜的运输速度与细胞外浓度的关系是什么 2 b c两点的运输速率相同 和什么有关 3 上述运输方式中 加入蛋白酶后曲线是否会发生变化 为什么 在一浓度范围内 物质的运输速率与浓度差成正比 会 载体受到破坏 a b c 例 图像题 下图为番茄根细胞对K 吸收速率和氧分压的关系图 分析此图的信息并选出下列不正确的说法 A 图中A B两处用于K 吸收的载体相同B A B段 能量是限制根细胞对K 吸收速率的主要原因C 在B点以后 通过中耕松土可进一步促进对K 的吸收D 氧分压为8时 AB曲线将演变为M2形态 C NO3 例 图中是胡萝卜在不同的含氧情况下从KNO3溶液中吸收K 和NO3 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 B A C 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 含氧量 运输速度 胞吞 附着 内陷 包围 分离 人体的白细胞吞噬入侵的细菌 细胞碎片及衰老的红细胞 属于人体的防御功能 三 胞吞和胞吐 包围 移动 融合 排出 胞吞胞吐过程需不需要耗能 胞吞胞吐过程体现了膜的功能特性还是结构特性 具有一定的流动性 需耗能 胞吐 一些大分子或颗粒的运输 是通过胞吞和胞吐作用来实现的 胞吞 内吞 物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜 从细胞外进入细胞内的过程 如果进入的是固态物质 称为吞噬 如果进入的是液态物质 称为胞饮 胞吐 外排 物质以囊泡的形式通过细胞膜 从细胞内排到细胞外的过程 注意 两者都需要消耗能量 不需要载体 不属于物质的跨膜运输 没穿过膜 胞吞和胞吐 大分子物质的运输 解读图表右图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度 分析图表提供的信息 结合本章所学知识 回答问题 1 哪种离子通过主动运输进入细胞 2 哪种离子通过主动运输排出细胞 3 你是如何作出以上判断的 K Mg2 Na Cl 因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大 细胞只有通过主动运输才能维持这种状况 四 技能训练 外高内低 内高外低 外高内低 协助扩散 自由扩散 物质跨膜运输的方式 小分子和离子 主动运输 大分子物质 胞吞 胞吐 顺浓度梯度 被动运输 课堂小结 逆浓度梯度 十 板书设计物质跨膜运输的方式1 被动运输2 主动运输3 列表比较 十一 教学反思本节课比较符合新课标的理念 改变了以往填鸭式的教法 体现了教师为主导 学生为主体的教学模式 这部分内容本身并不难 学生在学习的过程中相对轻松 但是如果不把新旧知识进行整合 在解题的时候还是存在一定困难 在分组讨论中 虽然学生的回答不一定完整 但还是从多角度对学生给予积极的肯定 从而增强了学生的自信心 在教学节奏的把握上 由于学生讨论和交流比较花费时间 容易出现前紧后松或是前松后紧的情况 因此在时间上应当注意控制 会 因为低温会使酶的活性降低 从而使呼吸作用减弱 释放的能量少 低温降低分子的运动速率 从而使组成细胞膜的分子的流动性降低 一 基础题1 下列关于物质跨膜运输的叙述 正确的是 A 相对分子量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内 B 大分子有机物要通过载体蛋白的转运才能进入细胞内 并且要消耗能量 C 协助扩散和自由扩散都是顺浓度梯度进行的 既不需要消耗能量 也不需要膜上的载体蛋白 D 主动运输发生在细胞逆浓度梯度吸收物质时 既要消耗细胞的能量 也需要依靠膜上的载体蛋白 2 下列说法中错误的是 A 果脯在腌制中慢慢变甜 是细胞主动吸收糖分的结果 B 水分子进出细胞是通过自由扩散 C 葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的帮助 但不消耗能量 属于协助扩散 D 大肠杆菌吸收K 属于主动运输 既消耗能量 又需要膜上的载体蛋白 二 拓展题低温环境会影响物质的跨膜运输吗 为什么 D A P73课后练习 P76自我检测 一 概念检测判断题1 协助扩散和主动运输都需要细胞膜上的同一种载体蛋白 2 只有小分子物质和离子能通过协助扩散和自由扩散进入细胞 3 较大的分子 如葡萄糖等 只有通过主动运输才能进入细胞 4 所有的细胞都具有相同的细胞膜结构 既由磷脂分子构成的基本支架 嵌入 支架或 漂浮 在支架两侧的蛋白质的种类和数量相同 5 当细胞内外存在浓度差时 细胞就会发生质壁分离或复原 选择题1 将刚萎蔫的菜叶放入清水中 菜叶细胞中的水分能够得到恢复的原因属于 A 主动吸水 B 主动运输 C 自由扩散和主动运输 D 自由扩散2 下列物质通过细胞膜时需要载体的是 A 水分子进入根毛细胞 B 氧进入肺泡细胞C K 被吸收进入小肠绒毛上皮细胞 D 二氧化碳进入毛细血管 D C 画概念图在下面的概念图中填写适当的词 物质出入细胞 被动运输 举例 举例 举例 主动运输 自由扩散 协助扩散 H2O O2 葡萄糖进入红细胞 各种离子 二 知识迁移小肠绒毛上皮细胞能够从消化了的食物中吸收葡萄糖 却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖 这个事实说明细胞膜具有什么特性 这与细胞的生活有什么关系 三 技能应用温度高低会提高或降低水分通过半透膜的扩散速率吗 请你提出假设 并设计检验的实验方案 选择透过性 使细胞尽可能只吸收自身需要的物质 在一定范围内会 设计三组实验 第一组的烧杯用酒精灯或水浴锅加热 第二组的烧杯加冰块降温 第三组不处理 作为对照组 如果需要就能吸收 四 思维拓展在顺浓度梯度的情况下 葡萄糖 氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞 当细胞外葡萄糖或氨基酸的浓度低于细胞内时 细胞还能吸收这些营养物质吗 你还能提出其他问题吗 巩固练习 1 物质出入细胞的方式中 协助扩散区别于自由扩散的是 A 由高浓度向低浓度扩散B 由低浓度向高浓度扩散C 需要载体蛋白D 不需要载体蛋白 2 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 细胞膜上载体的数量C 线粒体呼吸作用的强度D 液泡中物质的浓度 3 下列说法中错误的是 A 黄瓜在腌制中慢慢变甜 是细胞主动吸收糖分的结果B 水分子进出细胞是自由扩散C 葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的协助 但不消耗能量 属于协助扩散D 大肠杆菌吸收K 属于主动运输 既消耗能量 又需要膜上的载体蛋白 C A A 4 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颉氨酸 含12个氨基酸的脂溶性抗菌素