科学前沿 组装细胞教案2

第4章

第3节

物质跨膜运输的方式

新津中学

陈莉

一、教学目标：

知识目标：

（1）举例说明物质跨膜运输的类型及特点；

（2）说出被动运输与主动运输的异同点；

（3）阐述主动运输对细胞的意义；

能力目标：

（1）逐渐形成运用类比和对比地方法进行学习的能力；

（2）逐渐形成运用表格的方式进行总结的能力。

情感态度与价值观：

树立生物膜结构与功能相适应的生物学观点。

探讨生物膜的特性在实践中的应用价值。

二、教学重难点：

教学重点：

小分子和离子跨膜运输的方式：自由扩散、协助扩散、主动运输

教学难点：

主动运输

三、课时安排：1课时

四、教学过程：

教学流

程

导

入

新

课

教师活动

学生活动

（展示图片）

前面我们已经学习了物质跨膜运输的实例和细细胞膜的流动性和选择透过胞膜的流动镶嵌模型，我们知道了细胞膜的结构特性

性和功能特性依次是？

（快速回忆前边的内容，并联非常好，细胞膜具有选择透过性，一部分物质系到即将学习的内容上来）

能通过细胞膜，一部分则不能通过。那究竟什么物

质能通过细胞膜？通过的方式又是怎样的呢？这个

问题不仅困扰着我们，同样使我们的科学家们感到观察，思考问题；

很疑惑，为了弄清楚这个问题，科学家们做了如下

探索（介绍问题探讨）：

（利用“问题探讨”，用幻灯片展示，提出问题，

引导学生观察，并归纳出答案：

1、这个脂双层膜模拟的是什么，有什么特点；

2、什么样的分子能够通过？什么样的分子不能

通过？

3、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？）

大家先看屏幕上的这幅图，这幅图表示的是几

种不同物质，通过人工合成的脂双层膜的情况。大家仔细观察，他们的通过情况有何不同？什么样的物质可以通过？什么样的物质不能通过？ ***同学，通过这幅图，你看到什么物质可以通过？

那哪些物质不能通过呢？

很好。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？）

没错，葡萄糖不能通过无蛋白质的磷脂双分子层，但却可以通过细胞膜，在小肠上皮细胞上被大量吸收，这里边，存在着跨膜运输的什么原理、方式？带着这个问题，我们进入第4章第3节物质跨膜运输的方式的学习。

物

理

上

的

扩

散

（滴红墨水的实验）

现在请同学们仔细观察进行的实验，若将几滴红墨水滴进清水里，很快清水会变成红色，这就是扩散。整个过程是红墨水从浓度高的地方自发地扩散到浓度低的地方，直至均匀地混合在清水中，整个过程需要借助外界的力量吗？

比较红墨水的扩散与氧气等物质进入细胞有何区别？

——氧气等物质需要透过细胞膜，是一种跨膜运输。

那么，假如这种简单的扩散现象在细胞中发生，用于进行物质的输送，又会是怎样的一种情况？我们大家来看动画，并注意观察物质的运输方向。

***同学，你来跟大家说下，动画里的物质是如何进行膜两侧的运输的？

非常好！这位同学观察得非常仔细。我们上课前就已经了解到了，氧气、水、甘油等小分子的物质可以直接跨越细胞膜，不需要借助外界的力量。但他们有一个规律，就像刚才这位同学所说的，由膜外的高浓度向膜内的低浓度运输，即顺浓度梯度进行。我们把细胞中这种类似物理上的扩散运动的运输方式称为自由扩散。

那么，什么是自由扩散呢？自由扩散有什么特征呢？哪些物质能进行这种自由扩散呢？请同学们就这三个问题进行讨论，时间为1分钟。

一分钟后引导学生回答三个问题。

（我们上课一开始的问题探讨已经向大家展示出来了，由于自由扩散过程没有借助其他外界力量，仅仅简单地通过脂双层，根据相似相溶的原理，能够进行这种运输的，应该是具有脂溶性的物质，或者是不带电的小分子物质。）正因为自由扩散具有以

氧气，氮气，水，甘油等物质；

氨基酸、葡萄糖和各种金属离子；

有同学解释和细胞膜中的蛋蛋白质有关

观看实验

回忆初中物理知识

不需要

自

由

扩

散

学生进行思维迁移

学生观看动画

由膜外的高浓度向膜内的低浓度运输

学生讨论

上3点特征，我们可以用一句唐诗来总结其特征：飞流直下三千尺！（练习）

协

助

扩

散

协

助

扩

散

我们刚才介绍的这些物质里边，并没有葡萄糖，而上课一开始我们也已经了解到，葡萄糖并不能通过没有蛋白质的人工脂双层，那葡萄糖是如何运输进入红细胞的呢？我们先来看一个动画，然后请同学说下看到的现象。

***同学，这个动画，跟你之前看的自由扩散的动画有何不同呢？

没错，非常好，在这里我们看到，葡萄糖的跨膜运输，并不是简单地通过磷脂层，而是需要在蛋白质的辅助下，才能顺利通过，我们把这种蛋白质称为载体蛋白。除了需要载体蛋白，我们还发现，这种运输方式，与前边的自由扩散比较，有一个地方是相同的，是什么呢？大家回答。

没错，这种方式同样也是顺浓度梯度进行的。由于需要蛋白质的辅助，我们将它称为协助扩散，请大家归纳出协助扩散的定义。相互间进行简单的交流和讨论，协助扩散有什么特征呢？哪些物质能进行协助扩散呢？

引导学生得出答案，并用“轻舟已过万重山”来概括协助扩散的特征。

OK，学习了自由扩散和协助扩散，请大家回忆一下刚才所观看的动画，回忆他们的概念，思考一下，他们有何异同。我们待会儿请同学来小结。

***同学，你来说一下，这两种运输方式存在着什么联系和区别？

很好，请坐。正如这位同学所说，自由扩散不需要载体蛋白的协助，而协助扩散需要载体蛋白；但这两种方式都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，也正是这个原因，我们将其称为被动运输。

从上边我们总结的被动运输的特点，我们可以看到，被动运输总是从浓度高的一侧向浓度低的一侧进行的，假如仅存在自由扩散和协助扩散这两种运输方式，能否满足细胞或生物体的需要呢？

新陈代谢过程中，不可能细胞内的物质浓度总是低于细胞外。我们来看一个表格。（展示丽藻细胞内外离子浓度对比的表格）

从这个表格中你能发现什么？

从这个表格我们可以看到，这些离子在丽藻细胞内的浓度远远高于细胞外的，但仍然可以源源不断地向内运输来满足细胞新陈代谢所需。这种逆浓度梯度的运输时如何进行的？还可不可以通过自由

学生大胆猜测应该存在其他的运输方式

认真观看动画

回答：需要借助蛋白质的辅助

掌握协助扩散的特点

（引导学生用类比的方法来解决问题）

从高浓度向低浓度运输

进出细胞的物质借助载体蛋白质的扩散，叫做协助扩散。

学生交流讨论

小

结

学生归纳小结

掌握被动运输的概念

不能

分析表中数据对比的情况

学生发表看法

思考教师所提出的问题

主

动

运

输

扩散或协助扩散的方式进行？

我们再来看几张图片，这里表示上下坡运东西的情况，我们知道，如图所示，向下运输，我们可以借助重力势能的降低转化，而不需要施加外力；但向上运输的话，由于重力势能是升高的，所以我们需要施加外力。同样的道理，如果物质从细胞膜低浓度的一侧向高浓度的一侧运输，需要借助外界的能量。那么这个过程是如何实现的呢？大家注意看动画。

在这里，离子的运输，都是从低浓度向高浓度进行，我们把这种方式称为主动运输。从刚才的动画我们可以看出，主动运输具有什么特征？哪些物质的运输方式是主动运输呢？请大家相互间进行交流和讨论。（请学生起来回答问题，引导并用“逆水行舟拼命撑”来概括主动运输的特征。）

在生物体中，很多的物质运输都是通过主动运输进行的。比如各种离子，氨基酸等各种物质。

根据上述主动运输的特征，我们可以归纳出主动运输的概念，请同学归纳一下。

主动运输利用了能量，所以可以保证细胞根据自身的需要，主动地选择吸收需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。这正是主动运输的意义所在。

（技能训练和巩固练习）

由物体向上运输联想到细胞物质逆浓度跨膜运输亦需要能量；

仔细观察动画；

学生交流讨论

学生归纳：

（从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时也需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。）

掌握主动运输的概念与意义

引导学生学会利用表格来分析问题。

完成三种运输方式的比较。

观看胞吞动画

掌握胞吞过程、概念

掌握胞吐的概念

——流动性

小

结

胞

吞

与

胞

吐

OK，到这里，我们已经将小分子物质运输的方式学习完了，大家回顾一下，比较它们的异同。完成屏幕上的表格。（引导学生完成三种运输方式的比较）

那么，我们刚才所讲的都是小分子物质的运输，但我们在初中学习过，生物体的免疫系统可以将外来的大分子异物吞噬，这种过程又是如何实现的？大家请看屏幕。（演示胞吞动画）

通过这个动画我们可以看到，当大分子物质要通过细胞膜进入细胞时，需要首先与膜接触，细胞膜内陷形成小囊，接着小囊分离形成囊泡，从而最终进入细胞内部，我们将这种运输方式称为胞吞。

同样的道理，当细胞需要向外排出异物时，也是首先形成囊泡，接着囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，从而将大分子物质运送出去。我们将其称为胞吐。

胞吞和胞吐的顺利完成依赖于细胞膜的什么特性？

课堂OK，到这里为止，我们已经将本节内容学习完了，与教师一起归纳总结。

总

结

请大家梳理出本节主要内容，我们一起归纳。（总结）

课后探讨

1、主动运输是否一定是逆浓度梯度进行？

2、胞吞和胞吐是否属于跨膜运输？

3、低温环境会影响物质的跨膜运输吗？

课后思考

五、板书设计：

第3节 物质跨膜运输的方式

一、被动运输

1、自由扩散

2、协助扩散

3、自由扩散与协助扩散的异同

二、主动运输

1、主动运输的概念

2、主动运输的意义

三、被动运输与主动运输的异同（列表）

四、胞吞和胞吐