第四章第3节物质跨膜运输的方式一、教材分析“物质跨膜运输的方式”是普通高中课程标准实验教科书生物必修一“分子和细胞”中的内容。

本节内容属于细胞的功能之一：物质的输入和输出。

整节内容除了介绍相关的理论知识外，重点还在于使学生认识生物科学的价值，理解任何一个生命系统都是开放的系统，都与外界有物质的交换。

学生通过学习，理解细胞是基本的生命系统有着重要的意义,会运用生物学知识来解决社会生活中的一些实际问题。

二、教学目标1.知识与技能：(1)说明物质进出细胞的方式；(2)学会进行图表数据的解读。

2.情感态度与价值观。

本节情感态度与价值观的特点不太明显，主要强调积极思考，主动自觉。

三、教学重、难点1.教学重点：物质进出细胞的方式。

2.教学难点：主动运输四、课时安排：1课时五、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。

六、教学方法：采用直观教学法、讲授法、讨论法，基本思路可以确定为：展示现象→提出问题→解释原理→总结概念。

七、教具准备：多媒体课件1八、教学过程教学流程教师活动学生活动教学意图导入新课[复习回顾]前面我们已经学习了细胞膜的镶嵌流动模型和物质跨膜运输的实例，我们了解了：流动镶嵌模型的内容：1、膜主要由脂质和蛋白质构成，其基本支架是磷脂双分子层。

2、组成膜的蛋白质和脂质具有流动性，蛋白质在磷脂双分子层上分布是不均匀的。

3、细胞膜对对物质进出细胞具有选择透过性。

（膜的功能特点）但是，我们还没有了解到，物质究竟是怎么进入细胞膜的？通过什么样的方式进行跨膜运输？这些将是我们这节课学习的内容。

快速回忆前边的内容，并联系到即将学习的内容上来新旧知识联系[问题探讨]呈现教材P70页人工合成的脂双层图大家先看屏幕上的这幅图，这个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？我们待会儿请同学来回答。

***同学，通过这个动画，你看到什么物质可以通过？那哪些物质不能通过呢？很好。

大家再看我们之前学过的天然的细胞膜结构图，跟人工合成的脂双层图的结构对比，这里多了什么物质？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，为什么？[还有什么问题吗？]非常好！这个同学观察能力很好，提了一个很重要的问题，这个问题涉及这节课很重要的内容。

希望这位同学能在这堂课学完后知道答案是什么。

观察，思考讨论后回答（略）学生回答：蛋白质根据细胞膜的结构，推测细胞膜上的蛋白质能够转运葡萄糖。

学生可能会问：“钠离子、给学生造成认知冲突，为下面讲述协助扩散打基础。

鼓励学生自己提出问题。

2细胞在生命活动过程中要不断从外界摄取细胞所需要的营养物质，把产生的废物排出去，以维持细胞正常的生命活动。

那么，物质是怎样通过细胞膜出入细胞的呢？钾离子也不能通过脂双层，但是却能够被细胞吸收，这是为什么？”物理上的扩散[演示扩散试验]我们先来看一个初中大家做过的一个实验。

这是两个被玻璃隔开的广口瓶，分别盛有空气和氮气，大家请看动画演示。

我们可以看到，玻璃片拿开之后，氮气与空气互相进入对方的瓶中，但由于一开始双方的浓度并不一样，氮气的要高，所以现在氮气的扩散量比空气的要多，这种现象，我们从初中物理就开始将其称为扩散，我们可以看到，它的扩散方向是顺着浓度梯度的，即从浓度高扩向浓度低的方向。

整个过程不需要借助外界的力量。

观看动画回忆初中物理知识温故而知新自由扩散那么，假如这种简单的扩散现象在细胞中发生，如我们在本章第一节提到的“植物细胞吸水和失水”实验是不是与上述提到的扩散相似？细胞进行其他物质的输送，又会是怎样的一种情况？[演示氧和二氧化碳进出细胞的动画]我们大家来看，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。

我们刚才就已经了解到了，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。

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。

因此，我们可以总结出自由扩散的概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。

那么，哪些物质能进行这种自由扩散呢？我们上课一开始的图片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，根据相似相容的原理，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。

如：水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等。

学生进行思维迁移学生观看动画膜两侧的物质类似物理上的扩散运动注意教师所强调的特点掌握自由扩散的概念协助扩[回忆问题探讨现象][演示：葡萄糖进入红细胞的动画] 前后联系3散那么，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，那葡萄糖如何运输呢？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，而是需要一个载体，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：进出细胞的物质借助载体蛋白质的扩散，叫做协助扩散。

采用这种方式的例子有：葡萄糖进入红细胞、氨基酸、核苷酸及细胞代谢物等。

认真观看动画回答：需要蛋白质的辅助掌握协助扩散的特点回答：顺浓度梯度进行掌握协助扩散的概念小结[展示教材P71图4-7][ P71讨论与思考1-2题]OK，学习了自由扩散和协助扩散，请大家看这幅图，回忆一下刚才所观看的动画，回忆他们的概念，思考一下，他们需要能量吗？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。

学生归纳小结回答：略掌握被动运输的概念小结巩固主动运输[列举物质逆浓度跨膜运输的现象][ 展示教材P71表4-1]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，但新陈代谢过程中，不可能细胞内的物质浓度总是低于细胞外。

例如植物细胞液质中的矿质元素镁离子、铁离子等都要比土壤溶液高，但细胞还是不断从土壤溶液中吸收这些无机盐；又例如人的红细胞中钾离子的浓度比血浆高30倍，钠离子的浓度却只有血浆的1/6，细胞却仍在“吸钾排钠”，这是为什么呢？我们再来看思考教师提出的问题前后联系，对比理解主动运输的过程和特点4一个表格。

（展示丽藻细胞内外离子浓度对比的表格）从这个表格我们可以看到，这些离子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？[举出日常生活例子]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。

[演示主动运输的动画]我们可以看到，在这里，葡萄糖和离子的运输，都是从低浓度向高浓度进行，因此他们在需要载体蛋白的辅助的同时，还接受了来自ATP的能量，从而顺利地进行物质运输。

我们把这种方式称为主动运输，大家一起归纳一下它的概念：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，这种方式叫做主动运输。

***同学上课一开始时提到的那个离子的问题，就可以在这里得到解释。

[展示教材P72图4-8主动运输示意图]从这个概念以及刚才的动画，我们可以看出，主动运输具有什么特征？主动运输有三个特征：逆浓度梯度运输；需要载体；需要消耗能量。

那同学们再来思考一个问题：这些物质进出死细胞还能进行主动运输吗？物质通过细胞膜进出细胞的三种方式中，哪种方式对于活细胞完成各项生命活动最重要？为什么？没错。

主动运输是活细胞的特性，它证明细胞能选择地透过一些物质；而死细胞的细胞膜没有选择透过性，失去了主动运输的能力。

[说明主动运输的意义] 分析表中数据对比的情况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；学生集体归纳主动运的三个特征：.逆浓度梯度运输2.需要载体3.需要消耗能量5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，以及葡萄糖、氨基酸等各种物质。

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。

掌握主动运输的与意义技能训练我们来完成练习1：[如何判断主动运输： 1.物质运输是否消耗能量； 2.物质是否从低浓度运输到高浓度]〖练习1〗右图为物质出入细胞膜的示意图，请据图回答：（1）A代表蛋白质分子；B代表磷脂双分子层。

（2）细胞膜从功能上来说，它是一层_选择透过性_膜。

（3）在a～e的五种过程中，代表被动运输的是_b、c、d_。

[如何判断运输方式]我们再来看看这几幅坐标图，分别代表的是哪种物质运输方式？〖练习2〗几幅坐标图中所表示的分别是哪种物质运输方式？为什么？运运运输速率浓度差输速率耗氧量输速率浓度差细时间胞内浓度细胞外浓度观察图表，思考问题根据曲线进行讨论，并分析达到能解读图表数据意义的教学目标小结[引导学生完成三种运输方式的比较]OK，到这里，我们已经将小分子物质运输需要能量与不需要能量、需要载体与不需要载体都学习完了，大家回顾一下，比较它们的异同，完成屏幕上的表格。

完成三种运输方式的比较6运输方式方向载体能量举例被动运输自由扩散顺浓度梯度不需要不需要CO2、O2、水、甘油协助扩散顺浓度梯度需要不需要葡萄糖进入红细胞主动运输逆浓度梯度需要需要小肠吸收葡萄糖、氨基酸胞吞与胞吐那么，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。

[演示胞吞胞吐动画]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。