全章复习与测试名师教学视频（文字实录）

物质跨膜运输的实例和方式

教学设计 于伟辉

教学背景分析

1、教材分析

物质跨膜运输的实例和方式是人教版必修1《分子与细胞》中第4章第1节和第3节的内容。高一时学生已经学过此内容，但是对于高一学生来说，顺相对含量的梯度理解起来有点困难，植物细胞吸水和失水的探究式，物质跨膜运输方式分析是本节难点，高三学生因为已经学习过此项内容，利用高一的基础对此项内容进行细化强化。使学生在复习的过程中，回顾已学知识真正全面的接触了解探究实验，在温故而知新的过程中培养学生学会探究的一般方法和步骤。自由扩散、协助扩散和主动运输，要求学生理解这三种方式的相同点和不同点，主要从膜两侧的浓度差、是否需要载体、是否消耗能量、实例等方面来进行对比，其中主动运输是前后章节内容其中一个综合知识点的基点之一，很好的体现了细胞膜选择透过性的功能特点。二是大分子物质进出细胞的方式，包括胞吞和胞吐，这部分内容体现了生物膜具有流动性特点，可见本节所属的章节内容对学生理解细胞是基本的生命系统有着重要的意义。 2、学情分析

学生基础偏弱，很多关于细胞吸水和失水的生活现象对学习此节内容有帮助，但是要让学生从微观水平上来理解此类问题，如细胞膜的选择透过性，植物细胞的质壁分离现象的高等还是有一定难度，即使高一学过一遍，很多学生还是一知半解，高三第一轮复习，就是在高一已有知识的基础之上，让学生运用所有的知识来自我检查，补缺补漏。对于跨膜运输方式，学生已经具备了细胞膜的结构、水跨膜的实例的基础，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。同时，高中学生具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还不完善，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考，需要结合教师的引导。 学习目标：

1、实验：通过模拟实验探究膜的通透性

2、实验：观察植物细胞的质壁分离和复原

3、能举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点； 4.观察示意图，说出被动运输与主动运输方式的异同点； 5.能够用类比和对比的方法归纳总结进行学习；通过绘制图像，对学生进行正确解读坐标数据图表技能的培养。

教学重难点

1、能够说出探究实验的方法和过程。

2、理解渗透系统

3、举例说出细胞膜是选择透过性膜。

4.物质进出细胞膜的三种方式比较分析。

5.图表数据的解读. 教学设计思路

本设计遵循的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。依据“自主学习”的原则，以探究式教学方法为主线，以学习小组为单位，利用多种教学资源引导学生自主学习，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；在学生自我监控、自我评价、自我发展中培养学生独立思考习惯和创新意识，培养学生的探究能力、分析比较和表达能力以及合作精神。

教学过程

展示考点

考点1：渗透作用原理及应用

考点2：探究（植物）细胞的吸水和失水；植物细胞质壁分离和复原实验

1

考点3：物质跨膜运输方式（相关图表数据解读）

一、观看视频：渗透作用的实验现象。

多媒体动画演示，引导学生思考。

1.师生总结：水分子从数量多的一侧向水分子数量少的一侧扩散，也就是说：水分子是顺着相对浓度梯度跨膜运输的，这种现象称为渗透作用。这个装置叫渗透装置。

2.学生总结上面两个结论得出渗透作用发生的条件： a要有半透膜；b半透膜两侧的溶液存在浓度差。

3.注意事项

4.U型管问题训练

二、动物细胞的吸水和失水

类比渗透装置与细胞，提出问题：细胞是一个渗透系统吗？

从生活中的例子入手，引出动物细胞的吸水和失水。

图片展示：水分进出哺乳动物红细胞的状况。

师生共同总结复习：

当细胞内溶液浓度

﹥外界溶液浓度，细胞吸水

当细胞内溶液浓度

﹤外界溶液浓度，细胞失水

当细胞内溶液浓度

＝

外界溶液浓度，细胞形态不变

动态平衡并不一定指内外浓度相等，只能说水分的进出达到平衡，既不能说没有吸水，也不能说没有失水。

动物细胞是一个渗透系统，水进出细胞是顺相对含量的梯度，通过渗透作用进行的。

三、植物细胞的吸水和失水

1.

植物细胞的吸水方式实例条件

2.

教师图片展示：“成熟植物细胞结构图。”

2

学生总结：①成熟植物细胞具有中央大液泡，细胞壁

②原生质层：包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。

最后确定：原生质层相当于半透膜。

预测实验结果：

当细胞液浓度

﹥外界溶液浓度，细胞吸水；

当细胞液浓度

﹤外界溶液浓度，细胞失水。

教师可以适当补充：细胞液中的水分流失，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩，但由于原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质就会与细胞壁分离开来，也就发生质壁分离。将发生质壁分离的细胞放入清水中时，会发生质壁分离复原。

四、观察植物细胞的质壁分离及复原

1.原理：成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。

2.

选材

本实验选用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，原因是它容易剥离制成临时装片，同时含有紫色中央大液泡，容易在显微镜下观察

①一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。

②不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。

3.实验试剂使用

①本实验用30%（0.3g/ml）的蔗糖溶液（既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞）

②使用浓度过高的蔗糖溶液(质量浓度为0.5 g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。使用浓度过低，将不会发生质壁分离或者不明显。

③不宜选用HCL、酒精、醋酸等溶液，因其会杀死细胞。

4.流程：

3

5.质壁分离的原因及表现：

(1)原因

①外因：外界溶液浓度>细胞液浓度。②内因a.细胞壁的伸缩性<原生质层的伸缩性。

b.原生质层相当于一层半透膜。

(2)表现①宏观：坚挺→萎蔫。

②微观。a.液泡：大→小b.细胞液颜色：浅→深。c.原生质层与细胞壁分离。

（3）质壁分离后，原生质层与细胞壁之间充满的液体是外界溶液（如本实验中的蔗糖溶液）

6.某学生将3%的KNO3溶液滴加在载玻片上的洋葱表皮上，观察到了植物细胞的质壁分离现象，1小时后企图再次观察时却发现细胞质壁分离自动复原了。

原因：①渗透失水发生质壁分离 ②主动运输吸收K＋和NO3－③渗透作用吸水后质壁分离复原

质壁分离自动复原：当外界溶液是葡萄糖、甘油、尿素、KNO3、乙二醇等时，发生质壁分离后因细胞主动或者被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，可出现质壁分离自动复原现象。

实验总结拓展

植物细胞质壁分离与复原实验的拓展应用：

1、判断细胞死活：

（1）发生质壁分离与复原—活细胞；（2）不发生质壁分离—可能为死细胞；（3）发生质壁分离后不能复原—细胞失水过多死亡。

2、测定细胞液浓度范围

设置一组具有浓度梯度的蔗糖溶液，分别使用植物细胞镜检，细胞液的浓度范围是：未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围。

3、比较不同植物细胞的细胞液浓度

为不同植物细胞设置同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较（思考此处应比较什么数据？）刚发生质壁分离所需的时间，从而判断细胞液浓度。

4、比较未知浓度溶液的浓度大小

对处于未知浓度溶液中的同一植物的成熟细胞镜检，比较刚发生质壁分离所需的时间，判断溶液浓度的大小（时间越短，未知浓度溶液的浓度越大）。

5、验证原生质层与细胞壁伸缩性大小。

6、鉴别不同种类的溶液

成熟植物细胞处于浓度稍大于细胞液的溶液中。若只发生质壁分离，则外界溶液的溶质不能进入细胞，如蔗糖。若发生质壁分离后可自动复原，则外界溶液溶质可被细胞主动吸收到细胞内，如KNO3。

五．物质跨膜运输的其他实例

动物细胞和植物细胞吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨摸运输的过程，其他物质的跨摸运输是不是也是顺梯度进行的呢？引导学生阅读资料分析。

提问：是不是所有的物质跨膜运输都是顺相对含量梯度进行的？从而得出结论：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。并指出这种膜的特性。

六、物质跨膜运输的方式

展示动画：

物质跨膜运输的方式主要分为两类：被动运输和主动运输

总结：

4

++补充：神经冲动在神经纤维上传导和突触的化学传递过程中的电压控制离子通道（Na通道、K通道）和受体耦联离子通道引起的离子运输也属于顺浓度梯度的协助扩散。

（1）曲线解读：转运速率随被转运物质在细胞内外浓度差的增大而加快。说明影响因素是细胞膜内外物质的浓度差。

（2）曲线解读：在一定浓度范围内，随着细胞内外浓度差的加大，物质转运速率加快，超过一定范围，物质转运速率不再随细胞内外物质浓度差的加大而加快，这时限制因素是载体蛋白数量。说明影响因素是细胞膜内外物质的浓度差和载体数量。

（3）曲线解读：由于主动运输需要载体蛋白和消耗细胞内化学反应释放的能量（ATP），因而当载体饱和或能量供应不足时，主动运输就会减弱。说明影响因素有载体蛋白的数量和能量供应，而影响能量供应的因素又有温度、氧气浓度等。

影响自由扩散、协助扩散、主动运输的因素：

1、影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。

2、影响协助扩散的因素：（1）细胞膜内外物质的浓度差。（2）细胞膜上载体蛋白的种类和数量。

3、影响主动运输的因素：（1）细胞膜上载体蛋白的种类和数量。（2）能量：应该说影响细胞内产生能量的因素，均会影响主动运输，如氧气浓度、温度、抑制细胞呼吸的物质等。其中，温度可以影响生物膜的流动性和酶的活性，进而影响物质跨膜运输的速率。

相关曲线：

（1） 转

运

速

率

0 细胞内呼吸作用强度

5

曲线解读：限制因素是载体蛋白的数量

+（2）K

吸

收

量

0 细胞内氧气浓度

曲线解读：①无氧呼吸也可以提供能量。②限制因素是载体蛋白的数量。

（3）细

胞

内 细胞外浓度

浓 度

0 时间

曲线解读：由于主动运输需要载体蛋白和消耗细胞内化学反应释放的能量（ATP），因而当载体饱和或能量供应不足时，主动运输就会减弱。说明影响因素有载体蛋白的数量和能量供应，而影响能量供应的因素又有温度、氧气浓度等。

七、胞吞和胞吐

1、胞吞和胞吐都是针对大分子进出细胞的。被动运输和主动运输针对离子或小分子物质。胞吞和胞吐穿过的细胞膜的层数为0，需要消耗细胞能量，体现细胞膜具有一定的流动性的结构特点。

2、胞吞（内吞）：

（1）过程：细胞摄取大分子时，大分子物质通过与膜上特异性受体结合，附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。

（2）实例：如吞噬细胞吞噬病原体（人体的第二道防线）和抗原抗体复合物（人体的第三道防线）。变形虫吞食食物颗粒。

（3）吞噬泡进入细胞后可与细胞质内的溶酶体融合，将囊泡中的物质消化分解。

3、胞吐（外排）：将细胞内的分泌泡或其它某些膜泡中的物质通过细胞膜运出细胞。细胞不需要的大分子物质或细胞产生的供生物体其他部位所需要的物质均可通过外排作用排出细胞外。

（1）过程：形式上可看作与胞吞作用相反，过程中有高尔基体参与。

（2）实例：如分泌蛋白的合成和分泌；神经递质的储存和释放。

4、胞吞、胞吐的图示：要求正确识别。

八、习题训练

练习是使学生掌握知识形成技能发展智力的重要手段，设计练习时尽量地做到科学、合理，体现出一定的层次性和针对性，难易适中，对所学内容进行及时的反馈。

学内容进行完后给学生一定的时间，反思自己思维中的不足，消化所学知识。

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