資源簡介

被動運輸 教學設計
課程基本信息
學科 生物學 年級 高一 學期 秋季
課題 被動運輸
教科書 書 名：生物學教材 出版社：人民教育出版社
教學目標
1.通過水分子進出細胞膜的方式，說明被動運輸的兩種主要方式，對比自由擴散和協助擴散的異同;舉例說明轉運蛋白的類型和作用。 2.通過水分子進出細胞的多種方式，體會物質進出細胞的多種形態，是生物適應性的體現，深入領悟細胞膜是有選擇透過性的生物膜；運輸物質的方式取決于細胞膜的結構特點，形成生物的結構與功能相適應的觀念。 3.通過水通道蛋白科學史的學習，進行實驗結果分析推導，培養科學思維，科學探究的能力。
教學內容
教學重點： 水分子的運輸方式； 教學難點： 自由擴散和協助擴散的特點； 自由擴散和協助擴散的異同點；
教學過程
【情景引入】 過去，人們一度認為水分子可以自由透過磷脂雙分子層，但卻很難解釋某些條件下，生物膜極高的透水性。水分子具體是怎么運輸的呢？今天我們一起探究被動運輸和水通道蛋白的發現。 【溫故知新】 師：你還記得上節課中細胞吸水的方式嗎？動物細胞膜與植物細胞的原生質層相當于一層半透膜，細胞透過滲透作用吸水與失水。兩側相對含量梯度提供運輸動力。像水分子這樣，物質以擴散的形式（從相對含量高的的一側運輸到相對含量低的一側），不需要消耗細胞內能量的運輸方式叫做被動運輸。被動運輸分為自由擴散和協助擴散。其他物質和水分子類似嗎？ 【情景探究】 思考 ：看圖思考，甘油、氧氣和二氧化碳的運輸有什么特點？（引導生物膜與人工膜的主要區別是？） 生：生物膜比人工膜多了蛋白質，他們在生物膜與人工膜的運輸效率相當，說明他們的運輸不需要膜上蛋白質的參與。 【情景探究--自由擴散】 資料：氧氣、二氧化碳等氣體分子很容易擴散透過磷脂雙分子層，在肺部氧氣一路順濃度擴散進組織細胞，細胞呼吸作用產生二氧化碳，二氧化碳又一路擴散進入肺泡。 師:我們把這種通過通過簡單擴散作用，不需要膜蛋白參與的運輸叫做自由擴散，也叫做簡單擴散。 師：一些脂溶性物質，比如苯、性激素、乙醇、甘油也能通過自由擴散順濃度進出細胞。 師：為什么他們可以如此簡單不費力氣的運輸呢？你能想到原因嗎？ 生：因為氣體分子較小，可以自由穿梭；而細胞膜主要成分也是脂質，所以他們不需要膜上蛋白質的協助。 【情景再探究--協助擴散】 師：再看看水分子的運輸與他們相比有什么不同？生：水分子生物膜與人工膜中均能進行運輸，但是生物膜中的運輸速率更快。說明什么問題呢？ 生：膜上蛋白質的存在提高了水分子的運輸速率。說明還存在其他的運輸方式，并且效率更高。 師：正確的猜想需要被實驗證實。 師：20世紀美國科學家阿格雷從哺乳動物細胞膜中提取到了一種蛋白，并使其在爪蟾卵母細胞表達，發現蛋白的表達，5分鐘卵母細胞迅速脹破。進一步實驗，提取到了蛋白，并稱為水通道蛋白。 師：水通道蛋白的發現使阿格雷榮獲諾貝獎，與他一同獲獎的還有解析鉀離子通道蛋白的麥金農。 師：我們把這種通過擴散，并且需要轉運蛋白協助的運輸稱為協助擴散，也叫易化擴散。 師：2003年與阿格雷一同獲得諾貝爾獎的是美國科學家麥金農，他解析了鉀離子通道蛋白的結構。什么是通道蛋白呢？ 鉀離子通道蛋白結構 生：（觀看視頻）常見的通道蛋白有離子如鉀離子、鈉離子，和水通道道白，分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結合，只容許與自身通道直徑和形狀匹配、大小和電荷適宜的分子或離子通過。 師：剛才我們知道水分子存在自由擴散和協助擴散，到底哪一個是它的主要運輸方式呢？請看資料。 資料：成人每天原尿有180升，最終排出的尿液卻只有1.5升。水分子去哪里了呢？師：水分子主要被腎小管和集合管重吸收。怎樣才能保證水分子快速、大量被重吸收？ 生：是的，自由擴散遠效率低，遠不能滿足生命活動的需要。協助擴散提高了水分子的運輸速率，所以協助擴散是水分子的主要運輸方式。 【小結】 師：自由擴散和協助擴散之所以叫做被動運輸。是因為他們有一個共同點，物質都是順濃度，不需要消耗能量。你能否辯析這兩個曲線分別對應什么運輸方式嗎 生：濃度差提供了方面為運輸提供了動力； 另一方面，濃度梯度的大小直接影響運輸速率；自由擴散不需要轉運蛋白，濃度差越大，運輸效率越高。因此1為自由擴散，2為協助擴散。 師：為什么隨著濃度差的增大，物質的運輸速率沒有一直提高呢？你能想到嗎？ 生：因為轉運蛋白的數量是有限的，因此某些物質的運輸速率還受轉運蛋白數量的的影響。 課下，你可以嘗試繪制他們的運輸過程。 （播放協助擴散視頻） 師：可以看到轉運蛋白，除了剛才提到的通道蛋白，還有載體蛋白。它和通道蛋白有何不同呢？我們下節課再來揭曉。
備注：教學設計應至少含教學目標、教學內容、教學過程等三個部分，如有其它內容，可自行補充增加。

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