資源簡介

第4章第1節
物質跨膜運輸實例
一、教材分析：
由“問題探討”引入。可以從“擴散”遷移到“滲透”。分析教材給出的“水分進出哺乳動物紅細胞的狀況”，來認識動物細胞的吸水和失水。
二、教學目標：
知識方面：舉例說出細胞膜是選擇透過性膜
能力方面：1、嘗試提出問題，做出假設，對探究活動進行設計
2、進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作
三、教學重點、難點及解決方法
1、教學重點：舉例說出細胞膜是選擇透過性膜，相當于半透膜。
解決方法：
（1）通過滲透作用的演示實驗，組織引導學生分析滲透現象。歸納總結滲透作用的概念、條件、原理、結果，指出半透膜的特性。
（2）通過分析水分進出紅細胞的狀況，總結出細胞膜相當于半透膜。
2、教學難點：嘗試提出問題，作出假設。
解決方法：
（1）通過名人名言使學生認識到提出問題的重要性。愛因斯坦曾說過，“提出一個問題比解決一個問題更重要。”
（2）充分利用學生已有的知識和生活經驗，引導學生對有關知識現象深入思考，提出相關問題，開展合作學習，利用小組活動討論確定有價值的問題。
四、學情分析：
學生生活中有感性認識，蘿卜條用鹽淹的前后，久旱的莊稼灌溉前后的現象都見過，引導學生思考原因，學習這一部分內容就有了基礎。
五、教學方法：直觀教學法、講述法、啟示法、演示法自學討論法
六、課前準備：吸水、萎蔫的菠菜葉，大燒杯，漏斗，半透膜，清水，蔗糖溶液。
七、課時安排：2課時
八、教學過程
（一）預習檢查、總結疑惑
(1)、水稻培養液里的Ca2＋和Mg2＋濃度為什么會增高？
(2)、不同作物對無機鹽的吸水有差異嗎？
(3)、水分子跨膜運輸是順相對含量梯度的，其他物質的跨膜運輸也是這樣的嗎？
(4)、細胞對物質的吸收有選擇嗎？如果有，這種選擇性有普遍性嗎？
（二）情景導入、展示目標
細胞是一個開放的系統，每時每刻與環境進行著物質的交換，物質的進進出出都要細胞的邊界——細胞膜。這一節課我們共同來探究水分進出細胞的情況。
（三）合作探究、精講點撥
首先我們來探究滲透現象。
1、滲透現象
[問題探討]：演示“滲透作用實驗”——介紹實驗裝置，指導觀察實驗結果。
在屏幕上打出滲透現象示意圖提問：
⑴漏斗管內的液面為什么會升高？
⑵如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內的液面還會升高嗎？
⑶如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結果會怎樣？
學生討論總結。
教師歸納講述：
⑴半透膜的特性：水分子等小分子可以通過，蔗糖等大分子則不能通過。
⑵滲透作用的概念：滲透作用是指水分子或其它溶劑分子通過半透膜的擴散。
⑶發生滲透作用的條件：一是具有半透膜，二是半透膜兩側的溶液有濃度差。
⑷原理：當溶液濃度A>B時，水分子就通過半透膜由B流向A；當溶液濃度A⑸滲透作用的結果：水分子可以通過半透膜進行雙向擴散。從宏觀觀察，水分是由低濃度溶液流向高濃度溶液，直到達到動態平衡。
2、動物細胞的吸水和失水
（1）、請同學們回憶細胞膜制備的實驗。
分析“水分進出哺乳動物紅細胞”的實驗現象。
在屏幕上打出“水分進出哺乳動物紅細胞的狀況”示意圖。
（2）、請同學們思考并討論
A．紅細胞內的血紅蛋白等有機物能夠透過細胞膜嗎？
Ｂ．紅細胞的細胞膜是不是相當于“問題探討”中所說的半透膜？
Ｃ．當外界溶液的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？
Ｄ．紅細胞吸水或失水的多少取決于什么條件？
3、學生討論總結
4、教師歸納講述
⑴動物細胞的吸水：外界溶液濃度小于細胞的濃度。
動物細胞的失水：外界溶液濃度大于細胞的濃度。
般方法和基本步驟是：觀察現象，提出問題→做出假設→設計實驗→開展實驗→分析結果，得出結論→表達與交流
3、組織引導學生觀察現象，嘗試提出問題，做出假設
屏幕上打出“愛因斯坦曾說過：‘提出一個問題比解決一個問題更重要”
⑴觀察現象：
讓學生回憶日常生活的現象：①白菜剁碎準備做餡時常常要放一些鹽。稍等一會兒可見有水分滲出。（失水）②農作物施肥過多會造成燒苗。（失水）③蔫了的青菜放入清水中浸泡一會兒，菜葉變得硬挺起來（吸水）
老師展示課前準備好的蘿卜條吸水和失水實驗。介紹實驗過程。展示實驗結果。
⑵提出問題：
請同學們結合一些吸水和失水現象，深入思考提出想探究的問題，并與本小組同學交流。最終確定有探究價值的問題。
例：一位同學提出：“植物細胞會出現失水的情況嗎？”另一位同學提出：“植物細胞在什么情況下會失水？”通過討論，大家認為植物細胞會不會失水，現象中很明顯，第二個問題更有探究價值。
⑶作出假設
根據已有的知識和生活經驗，對提出的問題作嘗試性的回答，也就是作出假設。
例如，某小組提出的問題是“原生質層相當于一層半透膜嗎？”針對這一問題，他們作出的假設是：“原生質層相當于一層半透膜。”他們的理由是：植物細胞膜和液泡膜都是生物膜，它們具有紅細胞的細胞膜基本相同的化學組成和結構；做菜餡時因為放了鹽，菜中的水分大量流出，這與紅細胞失水很相似。
⑷設計實驗：你所作的假設即使是有依據的，也僅僅是一種推測。這種推測是否正確，還需要實驗來檢測。（見P62
參考案例）
⑸進行實驗：按照實驗方案認真操作，仔細觀察，將每一步的觀察結果記錄下來。例如，上面的實驗方案結果如下：
?
中央液泡大小
原生質層的位置
細胞大小
蔗糖溶液
變小
原生質層脫離細胞壁
基本不變
清水
逐漸恢復原來大小
原生質層恢復原來位置
基本不變
⑹分析結果，得出結論
分析結果與你的預期是否吻合，是否支持你的假設，最后得到實驗結論。
例如，上面的實驗結果與預期基本是吻合的，由于植物細胞有細胞壁，且原生質層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性，所以植物細胞不會有明顯的縮小和膨脹，但出現了原生質層與細胞壁的分離和復原。由此，我們可以獲得結論，原生質層相當于一層半透膜。
⑺表達和交流
將本小組探究的問題、過程、結果和結論與其他小組交流，聽取他們的質疑并進行解釋。如果有必要，對本小組的實驗方案進行修改。
⑻進一步探究
植物細胞會由于過多吸水而漲破嗎？（不會，因為植物細胞有細胞壁）
（四）、反思總結、當堂檢測
1、判斷下列表述是否正確
⑴水分進出細胞取決于細胞內外液體的濃度差
（
）
⑵小分子物質都能通過細胞膜，大分子物質則不能
（
）
2、鹽堿地栽種植物，其出苗率和成活率均較低，原因是
A、土壤溶液的PH太小
B、土壤中缺少氮肥
C、土壤溶液的濃度高于細胞液的濃度D、土壤溶液的濃度低于細胞液的濃度
（五）、發導學案、布置預習
九、板書設計
第1節
物質跨膜運輸的實例
一、滲透現象
1、半透膜的特性
2、滲透作用的概念
3、滲透作用的條件
4、滲透作用的原理
二、動物細胞的吸水和失水
1、動物細胞的吸水：外界溶液濃度小于細胞內溶液的濃度
動物細胞的失水：外界溶液濃度大于細胞內溶液的濃度
2、動物的細胞膜相當于半透膜
三、嘗試提出問題，作出假設
1、成熟的植物細胞的特點
⑴成熟的植物細胞中央具有大液泡
⑵原生質層
2、探究的一般步驟
觀察現象；提出問題；作出假設；設計實驗；開展實驗；記錄結果；分析結果，得出結論；表達與交流。
十、教學反思：做實驗，學生有直觀認識。學生討論，能深入思考。第四章第2節
生物膜的流動鑲嵌模型
一、教材分析
學生在第3章的學習中曾經制作真核細胞的三維結構模型，當時就遇到過用什么材料做細胞膜的問題。本節課從這個問題入手，讓學生從結構與功能相適應的角度分析，用什么材料做細胞膜，能更好地體現細胞膜的功能。還可以用設計問題串，分析科學家探索生物膜結構的曲折歷程，學生易學。
二、教學目標
知識方面：簡述生物膜的結構。
情感態度價值觀：
1、探討在建立生物膜模型的過程中，實驗技術的進步所起的作用。
2、探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點。
三、教學重點、難點和解決方法
1、教學重點：流動鑲嵌模型的基本內容。
解決方法：
1、設計問題串分析討論后，讓學生歸納總結流動鑲嵌模型的基本要點。
2、教師呈現生物膜的結構模型示意圖，結合闡述其基本內容。
2、教學難點：探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點。
解決方法：
用設問法講解生物膜結構的探索歷程，在層層剝去“筍衣”中顯現結構與功能相適應的觀點。
四、學情分析：學生在第3章對生物膜的成分和功能有所了解，又安排了學生預習這節內容，所以學生學起來感覺不難，但科學家對生物膜結構的探索歷程學生感覺有難度。
五、教學方法：講述法、啟發式。
六、課前準備：多媒體課件
七、課時安排：1課時
八、教學過程
（一）預習檢查、總結疑惑
1、指導學生閱讀教材，找出需了解的知識點。
2、討論回答相關問題。
（二）情景導入、展示目標
1、根據結構與功能相適應的觀點分析，用哪種材料做細胞膜，更適于體現細胞膜的功能？
2、你還能想出更好的材料做細胞膜嗎？
學生討論回答
（三）合作探究、精講點撥
科學家懷著對物質跨膜運輸現象產生的疑問，開始對生物膜結構的漫長探索，讓我們重溫一下這段歷程。
1、對生物膜結構的探索歷程
設問1：要弄清一種物質或物體的結構，首先要弄清其組成成分。
那么，細胞膜的組成成分是什么呢？（介紹歐文頓的實驗和推論）
對膜的研究為什么是從生理功能入手呢？（主要是限于當時的條件）
設問2：歐文頓的推論是否正確呢？細胞膜中除含有脂質外，還有沒有其他成分呢？（介紹科學家的化學分析結果，指出膜主要由脂質和蛋白質組成；分析假說是如何提出的，假說與觀察和實驗證據的關系）
設問3：脂質和蛋白質是怎樣形成的呢？（介紹兩位荷蘭科學家的實驗，分析脂雙層這一結論的由來）
設問4：蛋白質位于脂雙層的什么位置呢？（簡介20世紀40年代的推測和羅伯特森1959年提出的“三明治”結構模型）
指出“三明治”結構模型的不足，說明細胞膜不應是靜態的剛性的結構，而應當是動態的彈性的結構。
設問5：有什么證據證明細胞膜中的物質是不斷運動的呢？（重點介紹熒光標記小鼠細胞和人細胞融合實驗，指出細胞膜具有流動性；并討論技術的進步在細胞膜研究中的作用，強化結構與功能相適應的觀點）
2、流動鑲嵌模型的基本內容
教師呈現P68生物膜的結構模型示意圖，闡述流動鑲嵌模型的基本內容。①磷脂雙分子層構成了膜的基本支架。②蛋白質分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個雙分子層。③在細胞膜的外表有一層糖蛋白，叫糖被。與細胞識別，信息交流有關。④具一定的流動性
（四）反思總結、當堂檢測：
重點總結生物膜流動鑲嵌模型的基本內容。
檢測題
1．
對生物膜結構的探索歷程：
①19世紀末，歐文頓提出：膜是由
組成的。
②20世紀初，分析表明，膜的主要成分是
和
。1925年，荷蘭科學家用
從人的紅細胞中提取脂質，在
界面上鋪展成單層，測得單分子層的面積恰好是紅細胞的
倍。由此得出結論：細胞膜中的脂質必然排列為
。
③1959年，羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的
的三層結構。
④20世紀60年代以后，對細胞膜是靜態的觀點提出質疑。
⑤1970年，人鼠細胞融合實驗表明：細胞膜具有
性。
⑥1972年，由
和
提出
模型。
2．????????????
流動鑲嵌模型的基本內容：
基本支架：
（具有
性）
生物膜的結構:蛋白質：
（也可以運動）
（五）發導學案、布置預習
九、板書設計
生物膜的流動鑲嵌模型
一、對生物膜結構的探索歷程
1、19世紀末，歐文頓提出：膜是由脂質組成的。
2、20世紀初，對膜化學分析：膜是由脂質和蛋白質組成的。
3、1925年荷蘭科學家提出：膜中的脂質分子排列為連續的兩層。
4、1959年羅伯特森提出膜的靜態結構。
5、1970年提出膜具有流動性。
6、1972年提出流動鑲嵌模型。
二、流動鑲嵌模型的基本內容
1、膜的成分
2、膜的基本支架
3、膜的結構特點
4、膜的功能特性
十、教學反思：用課件展示科學家的實驗方法，補充一些材料，便于訓練學生思維。第四章第2節
生物膜的流動鑲嵌模型
課前預習學案
一、預習目標：
1．探討在建立生物膜模型的過程中，實驗技術的進步所起的作用。
2．探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點。
3．嘗試提出問題，作出假設。
學習重點：
流動鑲嵌模型的基本內容。
學習難點：
探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點。
二、預習內容
三、提出疑惑
同學們，通過你的自主學習，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中
疑惑點
疑惑內容
課內探究學案
一、學習目標
知識目標
1．探討在建立生物膜模型的過程中，實驗技術的進步所起的作用。
2．探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點。
3．嘗試提出問題，作出假設。
學習重點：
流動鑲嵌模型的基本內容。
學習難點：
探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點
二、學習過程
(一)、對生物膜結構的探索歷程
（1）從生理功能入手的科學探究
實驗一：1895年E.Overton用植物細胞研究細胞膜的通透性。他選取用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行上萬次的研究，發現：脂溶性分子易透過細胞膜；而非脂溶性分子則難以通過。
問題①：你能推測出什么結論？
問題②：最初認識到生物膜是由脂質組成的，是通過對現象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定？
問題③：在推理分析得出結論后，還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎？
實驗二：20世紀初，科學家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，發現細胞不但會被溶解脂質的物質溶解，也會被蛋白酶（能專一地分解蛋白質的物質）分解。
問題①：你能推測出什么結論？
問題②：在此實驗中為什么要選用紅細胞膜來進行分析？
實驗三：1925年，兩位荷蘭科學家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提紅細胞膜脂質實驗：將抽提出的脂質在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得其分子所占的面積相當于所用的紅細胞表面積的2倍。
問題①：你能推測出什么結論？
問題②：細胞膜中的脂質為什么會排列為連續兩層呢？細胞膜中的磷脂分子會排列成怎樣兩層呢？
思考：討論對膜的研究為什么是從生理功能入手？
（2）單位膜模型的提出
實驗四：1959年，J.D.Robertsen根據電鏡下觀察到的細胞膜暗—亮—暗的三層結構，提出單位膜結構模型。
問題①：單位膜結構的主要內容是什么？
問題②：單位膜結構有什么缺陷？
問題③：有哪些證據證明細胞膜中的物質是不斷運動的呢？
（3）新技術帶來新模型
實驗五：展示1970年L.D.Frye和H.Edidin的人——鼠細胞融合實驗。
問題①：該實驗表明什么？
問題②根據已有的生物知識或生活經驗，你能列舉哪些證明細胞膜具有流動性的證據。實驗六：動物細胞吸水膨脹時，磷脂雙分子層的厚度變小。
問題：說明什么？
實驗七：展示1972年桑格和尼克森提出的流動鑲嵌模型示意圖
問題：①細胞膜的組成成分？
②細胞膜的基本支架？
③蛋白質分子在磷脂雙分子層上如何排布的？
④細胞膜的結構特點和功能特點？
（二）、流動鑲嵌模型的基本內容
（1）、組成成分：_______________________.
（2）、基本支架：_______________________.
（3）、蛋白質分布：_____________________.
（4）、結構特點：_______________________.
（5）、功能特點：_______________________
三、反思總結
流動鑲嵌模型基本內容的總結
1、生物膜的組成：主要由蛋白質和脂質組成
2、生物膜的基本骨架：脂分子層（親水性頭部朝向兩側，疏水性尾部朝向內側磷雙）。
3、蛋白質分子存在形態：有鑲在表面、嵌入、橫跨三種，外側的蛋白質分子與糖類結合形成糖被。體現了生物膜的不對稱性。（糖被與細胞識別、胞間信息交流等有密切聯系）
4、生物膜的結構特點：一定的流動性（磷脂分子和大多數蛋白質分子都是運動的）
四、當堂檢測
在研究細胞膜的結構和成分時
（1）應選取人的哪種細胞做實驗
（
）
A．神經細胞
B．口腔上皮細胞
C．成熟的紅細胞
D．白細胞
（2）將選取的上述材料放入
，由于滲透作用，一段時間后細胞將破裂，然后再用
法獲得純凈的細胞膜。
（3）若將細胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，經過充分攪拌后，下列能正確反應其分布的圖是
（
）
（4）脂質單分子層的面積是細胞表面積的2倍，說明
課后練習與提高
1、據研究發現，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質較容易優先通過細胞膜，這是因為
(
）
A
細胞膜具有一定流動性
B
細胞膜是選擇透過性
C
細胞膜的結構是以磷脂分子層為基本骨架
D
細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質分子
2.下列哪一種膜結構能通過生物大分子
（
）
A
細胞膜
B核膜
C線粒體膜
D葉綠體膜
3、一分子CO2從葉肉細胞的線粒體基質中擴散出來，進入一相鄰細胞葉葉綠體基質內，共穿過的生物膜層數是
（
）
A
5
B
6
C
7
D
8
4、細胞膜上與細胞識別、免疫反應、信息傳遞和血型決定有著密切關系的化學物質是（
）
A
糖蛋白
B
磷脂
C
脂肪
D
核酸
5、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細胞能吞噬病菌，這些生理過程的完成都依賴于細胞膜的
（
）
A
保護作用
B
一定的流動性
C
主動運輸
D
選擇透過性
6、生物膜的流動鑲嵌模型認為生物膜是
(
)
①以磷脂雙分子層為基本骨架
②蛋白質一脂質一蛋白質的三層結構
③靜止的
④流動的
A．①③
B．②④
C．①④
D．②③
7、細胞膜上與細胞識別、免疫反應、信息傳遞和血型決定有密切關系的化學物質是（
）
A
糖蛋白
B
磷脂
C
脂肪
D
核酸
8、.
細胞膜具有流動性，是指
（
）
A．整個細胞膜具有流動性
B．細胞膜上的磷脂是靜止的，蛋白質具有流動性
C．細胞膜中磷脂和蛋白質都具有流動性
D．細胞膜上的蛋白質是靜止的，磷脂具有流動性
9、下列有關膜的敘述，錯誤的是
（
）
A．細胞膜主要由蛋白質分子和磷脂分子組成
B．核膜和內質網膜在結構上有密切聯系
C．線粒體膜和葉綠體膜中的蛋白質分子是相同的
D．細胞膜中的大多數蛋白質分子和磷脂分子不是靜止的
10、異體器官移植手術往往很難成功，最大的障礙就是異體細胞間的排斥，這主要是由于細胞膜具有識別作用，這種生理功能的結構基礎是
（
）
A．細胞膜由磷脂分子和蛋白質分子構成
B．細胞膜的外表面有糖被
C．細胞膜具有一定的流動性
D．細胞膜具有一定的選擇透過性
問題探討引入
對生物膜結構的探索歷程
從生理功能入手的科學探究
單位膜模型的提出
新技術帶來新模型
流動鑲嵌模型的基本內容第四章第3節
物質跨膜運輸的方式
課前預習學案
一、預習目標
1物質出入細胞的方式。
2物質跨膜運輸方式的探究、判斷與應用。
二、預習內容
（一
）物質跨膜運輸的方式：
1自由擴散：不需要載體和能量，如水、CO2、O2、甘油、乙醇等。
2協助擴散：需要________，但不需要________，如紅細胞吸收葡萄糖。
3主動運輸：既需要_______協助，又需要消耗___________，如細胞吸收K＋、Na＋、Ca2＋、氨基酸等。
物質跨膜運輸的方式說明生物膜結構特征是_________，功能特性是__________
4大分子物質以________和_____________方式進出細胞，這與細胞膜的___________有關，但不屬于跨膜運輸。
（二）
影響跨膜運輸的因素
1影響自由擴散的因素：
細胞膜內外物質的_________
2影響協助擴散的因素：
細胞膜內外物質的______
細胞膜上運載物質的_____數量。
3能量：凡能影響細胞內產生_____的因素，都能影響主動運輸，如________、_____等。
三、提出疑惑
同學們，通過你的自主學習，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中
疑惑點
疑惑內容
課內探究學案
一、學習目標：1識記物質出入細胞的方式。
2對物質跨膜運輸方式的探究、判斷與應用。
學習重點：
物質出入細胞的方式。
學習難點：
主動運輸
二、學習過程
（一）物質跨膜運輸的方式：
被動運輸：1、自由擴散：不需要載體和能量，如水、CO2、O2、甘油、乙醇等。2、協助擴散：需要載體，但不需要能量，如紅細胞吸收葡萄糖。
主動運輸：既需要載體協助，又需要消耗能量，如細胞吸收K＋、Na＋、Ca2＋、氨基酸等。
物質跨膜運輸的方式說明生物膜結構特征是流動性，功能特性是選擇透過性。
大分子物質以胞吞和胞吐方式進出細胞，這與細胞膜的流動性有關，但不屬于跨膜運輸。
（二）三種物質出入細胞方式的圖例比較
（三）主動運輸的意義：在細胞的生命活動過程中，主動運輸起到了重要作用，它使細胞能主動地從外界吸收被選擇的物質，供生命活動利用。同樣，細胞也能利用主動運輸把新陳代謝產物排出細胞外。總之，細胞通過主動運輸，攝取、積累物質以及不斷排出代謝廢物，從而維持細胞組成成分的動態穩定，保證生命活動的正常進行。
（四）影響跨膜運輸的因素
1影響自由擴散的因素：細胞膜內外物質的濃度差。
2影響協助擴散的因素：（1）細胞膜內外物質的濃度差。（2）細胞膜上運載物質的載體數量。
3影響主動運輸的因素：（1）載體：是細胞膜上的一類蛋白質。a
.載體具有特異性，不同物質的載體不同，不同生物細胞膜上載體的種類和數目也不同。B.載體具有飽和現象，當細胞膜上的載體全部參與物質的運輸時，細胞吸收該載體運載的物質的速度不再隨物質濃度的增大而增大。
(2)能量：凡能影響細胞內產生能量的因素，都能影響主動運輸，如氧氣濃度、溫度等。
（五）影響物質運輸速度的曲線分析
1、物質濃度（在一定濃度范圍內）對運輸速率的影響曲線：（1）自由擴散的運輸方向是由高濃度一側到低濃度一側，其動力是兩側溶液的濃度差，在一定濃度范圍內，隨物質濃度的增大，其運輸速率與物質濃度成正比。（2）協助擴散或主動運輸的共同點是都需要載體協助，在物質濃度較低時，隨物質濃度的增大，運輸速率也逐漸增大，到達一定物質濃度時，由于受膜上載體數量的限制，運輸速率不再隨濃度增大而增大。
2、氧氣濃度對物質運輸速率的影響曲線：（1）自由擴散和協助擴散統稱為被動運輸，其運輸方向都是從高濃度一側到低濃度一側，其運輸的動力都是濃度差，不需要能量，因此與氧氣濃度無關，運輸速率不隨氧氣濃度增大而改變。（2）主動運輸方式既需要載體協助又需要消耗能量。在氧氣濃度為零時，通過細胞無氧呼吸供能，但無氧呼吸產生能量較少所以運輸速率較低，在一定范圍內隨氧氣濃度升高，有氧呼吸加強，產生的能量逐漸增多，所以運輸速率不斷加快，當氧氣濃度足夠高時，能量供應充足，但由于受到載體數量的限制，運輸速率不再隨氧氣濃度增大而加快。
3、圖像如下
三、反思總結
四、當堂檢測
1、神經細胞間可以通過一種特殊的介質來傳遞信息，含有傳遞分子的囊泡與神經細胞內的質膜融合之后再打開，將傳遞分子釋放到神經細胞之外，這屬于
（
）
A、主動運輸
B、協助擴散
C、胞吐
D、胞吞
2、實驗發現，葡萄糖進入紅細胞時，如果使用藥物限制蛋白質的活性，則葡萄糖的運輸速率迅速下降，如果減少能量的供應，卻對運輸沒有影響。由此推斷葡萄糖進入紅細胞的方式是
（
）
A、自由擴散
B、主動運輸
C、協助擴
D、逆濃度梯度運輸
3(2008·江蘇卷，2)線粒體DNA上的基因所表達的酶與線粒體功能有關。若線粒體DNA受損傷，則下列細胞的功能受影響最大的是
(
)
A．紅細胞吸收葡萄糖
B．小腸上皮細胞吸收水
C．神經細胞吸收K＋
D．肺泡細胞吸收氧氣
4、（2008廣東生物2）甲、乙兩種物質分別依賴自由擴散（簡單擴散）和協助擴散進入細胞，如果以人工合成的無蛋白質磷脂雙分子膜代替細胞膜，并維持其他條件不變，則（
）
A、甲運輸被促進
B、乙運輸被促進
C、甲運輸被抑制
D、乙運輸被抑制
5、（2006廣東高考）夏季高溫時段，用較低溫度的地下水灌溉，容易導致農作物萎蔫。其主要原因是
（
）
A、葉片蒸騰劇烈，水分散失快
B、植物體溫度下降，氣孔關閉
C、根系對礦質元素吸收減少
D、根系滲透吸水下降
6．(2009·南通最后訓練)某實驗小組要對“低溫是否會影響物質的跨膜運輸”進行實驗探究，設計了如下實驗。
實驗步驟：
①組裝滲透裝置兩套，分別編號為1、2。
②在兩組燒杯中分別加入等量的水，在長頸漏斗中分別加入等量的同一濃度的蔗糖溶液，保持管內外液面高度相等。
③對兩組裝置進行不同處理：1組用水浴鍋加熱至37℃，2組的燒杯外加冰塊降溫。
④兩組裝置同時開始實驗，幾分鐘后觀察記錄漏斗的液面刻度變化。
請分析回答下列問題：
(1)本實驗是通過測定水分子通過膜的擴散即________作用速率來進行探究的。
(2)此實驗的自變量是__________________；為了直觀地表示相對速率，用_________________作為因變量。
(3)該實驗可能的結果與結論：
①若1組漏斗液面比2組高，則說明____
_______________________
________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果上述實驗結果證明了“低溫能影響物質跨膜運輸的速率”，那么對于生物活細胞來講，產生這種情況的原因是：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
?
課后練習與提高
1．(2008·江蘇卷，2)線粒體DNA上的基因所表達的酶與線粒體功能有關。若線粒體DNA受損傷，則下列細胞的功能受影響最大的是
(　
)
A．紅細胞吸收葡萄糖
B．小腸上皮細胞吸收水
C．神經細胞吸收K＋
D．肺泡細胞吸收氧氣
2．(2008·廣東卷，2)甲、乙兩種物質分別依賴自由擴散(簡單擴散)和協助擴散進入細胞，如果以人工合成的無蛋白磷脂雙分子膜代替細胞膜，并維持其他條件不變，則
(　　)
A．甲運輸被促進
B．乙運輸被促進
C．甲運輸被抑制
D．乙運輸被抑制
3．(2010·黃岡模擬)丙氨酸進入小腸絨毛上皮細胞和腎小管上皮細胞的共同點是
(　　)
A．需要載體，消耗能量
B．需要載體，不消耗能量
C．不需要載體，消耗能量
D．不需要載體，不消耗能量
4．(2010·浦東模擬)如圖不能夠表達的生理過程是
(　　)
A．腎小管細胞分泌K＋
B．胰島細胞分泌胰島素
C．突觸小體釋放神經遞質
D．腸腺細胞分泌腸液
5．(2009·廣東卷，31)某實驗小組為了探究細胞膜的通透性，將小鼠肝細胞在體外培養一段時間后，檢測培養液中的氨基酸、葡萄糖和尿素含量，發現它們的含量發生了明顯變化(如下圖)。請回答問題。
(1)由圖可知，隨培養時間延長，培養液中葡萄糖和氨基酸含量________，尿素含量________。由于在原培養液中沒有尿素，推測其是________的產物。
(2)培養液中的氨基酸進入細胞后，其主要作用是________________________________
____________；被吸收的葡萄糖主要通過________作用，為細胞提供__________。
(3)轉氨酶是肝細胞內參與氨基酸分解與合成的一類酶，正常情況下這類酶不會排出胞外，若在細胞培養液中檢測到該類酶，可能的原因是____________________________。
(4)由(1)和(3)可初步判斷，細胞膜對物質的轉運具有__________________的特性。
學案答案
課前預習學案
（一）第四章第1節
物質跨膜運輸的實例
課前預習學案
一、預習目標：
通過模擬實驗探究膜的透性。
二、預習內容
細胞的吸水和失水的原理：發生了_______作用，該作用必須具備兩個條件：
1、具有
2、膜兩側溶液具有
。
動物細胞的吸水和失水（以紅細胞為例：紅細胞膜相當于一層
）：1、當外界溶液濃度＜細胞質濃度時，細胞
。2、當外界溶液濃度＞細胞質濃度時，細胞
。3、當
時，水分進出平衡。
植物細胞的吸水和失水：1、在成熟的植物細胞中，原生質層（細胞膜＋液泡膜＋二者之間的細胞質）相當于一層
。2、成熟植物細胞發生質壁分離的條件是
，發生質壁分離復原的條件是
。
三、提出疑惑
同學們，通過你的自主學習，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中
疑惑點
疑惑內容
課內探究學案
一、學習目標：
知識方面：舉例說出細胞膜是選擇透過性膜
能力方面：1、嘗試提出問題，做出假設，對探究活動進行設計
2、進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作
教學重點：舉例說出細胞膜是選擇透過性膜，相當于半透膜
二、學習過程
（一）滲透系統的組成分析及應用：
1、滲透系統的組成（如圖）及特點：（1）、半透膜，可以是生物性的選擇透過性膜，如細胞膜，也可以是物理性的過濾膜，如玻璃紙。（2）、半透膜兩側的溶液具有濃度差。
2、滲透作用的發生：（1）、若S1溶液濃度大于S2，則單位時間內由S2→S1的水分子數
S1→S2，外觀上表現為S1液面
；若S1溶液濃度小于S2，則情況相反，外觀上表現為S1液面
。（2）、在達到滲透平衡后，若存在如圖所示的液面差Δh，則S1溶液濃度
S2。
3、滲透作用的應用：（1）、比較不同溶液濃度大小
漏斗內
燒杯內
溶液濃度
M
N
現象及結論
①若漏斗內液面上升，則M
N②若漏斗內液面不變，則M
N③若漏斗內液面下降，則M
N
（2）、驗證滲透作用發生的條件
A、具有
。
B、具有
。
（二）、物質跨膜運輸的其他實例
1、對無機鹽的吸收實例
（1）、水稻和番茄對同一離子的吸收量
。
(2)、水稻或番茄對
的吸收量不同。
(3)、人體甲狀腺濾泡上皮細胞可以
從血液中吸收碘。
(4)、不同微生物對不同礦物質的吸收表現出較大的
。
2、生物膜的特性：細胞膜和其他生物膜可以讓
自由通過，一些
也可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過，因此它們都是
膜。
思考：半透膜和選擇透過性膜有哪些異同點？
三、反思總結
(1)、滲透現象
觀察課本60頁問題探討中的滲透現象示意圖，回答右側的問題。
總結：通過以上問題，得出發生滲透現象的條件：____________________________
水分的流動方向：___________________。
(2)、動物細胞的吸水和失水
1、哺乳動物紅細胞的吸水失水現象
2．動物細胞相當于一個滲透裝置。
3．醫生給病人進行靜脈注射時，常常使用0.9%的生理鹽水和5%葡萄糖溶液，為什么？
(3)、植物細胞的吸水和失水
1．植物細胞的吸水和失水現象
2．植物細胞相當于一個滲透裝置。
3.把植物細胞和動物細胞放到清水里，結果是否相同？說明理由。
4.根據所學的知識，談談你對“合理施肥”的理解.
四、當堂檢測
1：下列現象中屬于滲透作用的是
（
）
A.
水分子通過細胞壁
B.
葡萄糖分子通過半透膜
C.K+通過半透膜
D.
水分子通過半透膜
2：如圖，在U形管中部c處裝有半透膜，在a側加入紅色的細胞色素(相對分子質量為13000的蛋白質)的水溶液，b側加入清水，并使a、b
兩側液面高度一致。經過一段時間后，實驗結果將是
(
)
A．a、b
兩液面高度一致，b側為無色
B．a、b兩液面高度一致，b側為紅色
C．a液面低于b液面，b側為紅色
D．a液面高于b液面，b側為無色
3：關于科學探究活動的敘述不正確的是
(
)
A．科學探究活動的正確順序是提出問題→作出假設→設計實驗→進行實驗
B.所謂假設就是根據已有的知識和生活經驗對提出的問題作出嘗試性的回答
C．所謂提出問題就是對實驗設計提出問題，對實驗設計中有可能出現的問題作出判斷
D.設計實驗是緊緊圍繞假設進行的，是對假設的檢驗。
4：放在O.3
g／mL的蔗糖溶液中，不會發生質壁分離的一組細胞是
(
)
①洋蔥根尖分生區細胞
②人的口腔上皮細胞
③洋蔥鱗片葉表皮細胞
④干種子細胞
⑤蛔蟲卵細胞
⑥洋蔥根尖的根冠細胞
A．①②④⑤
B．①④⑤⑥
C．①②④⑥
D．②③④⑤
5：植物細胞發生質壁分離復原時，水分子依次通過的結構是
(
)
A．細胞壁、細胞膜、細胞質、液泡膜
B．細胞膜、細胞質、液泡膜
C．液泡膜、細胞質、細胞膜、細胞壁
D.細胞膜、液泡膜、細胞質
6：對植物細胞質壁分離和復原實驗進行分析，下列敘述中得不到證實的是
(
)
A.原生質層具有選擇透過性
B.細胞處于生活狀態或已死亡
C.細胞液和周圍溶液的關系
D.溶質分子進出細胞的方式
7：某同學在缺少實驗儀器的情況下，做了這樣一個實驗，將生雞蛋大頭的蛋殼去掉，保留殼膜完好，將小頭打破，讓蛋清和蛋黃流出，如圖所示。然后，在蛋內灌上清水，把它放在O.3
g／mL的蔗糖溶液中，并且用鉛筆在雞蛋殼上標上最初的吃水線，半小時后，他發現雞蛋上浮，原吃水線高出水面。請分析：
(1)雞蛋殼上浮的原因是
。
(2)如果里面是蔗糖溶液，外面是清水，蛋殼將會
。
(3)本實驗中相當于滲透裝置中的半透膜的是
，還可用作半透膜的材料有
。
課后練習與提高
1、紅細胞懸液為不透明的紅色液體，而紅細胞發生溶血（紅細胞破裂）后，溶液會逐漸透明，所以可通過紅細胞懸液澄清的速度判斷紅細胞溶血速度，進而根據紅細胞溶血速度來判斷物質進入紅細胞的速度。
（1）實驗目的：設計實驗判斷葡萄糖和甘油進入紅細胞的速度。
（2）試劑用具：稀釋的羊的紅細胞懸液、0.3mol·L－1的葡萄糖溶液、0.3mol·L－1的甘油溶液、試管、量筒、計時器、試管架、記號筆。
（3）實驗步驟
第一步：取2支試管，分別標記為A、B。
第二步
第三步:
（4）結果結論
①如果加入葡萄糖的試管內溶液透明所用的時間短，說明
②如果
，說明甘油比葡萄糖進入細胞的速度快。
③如果
，說明
（5）實驗思考
根據研究得知，0.3mol·L－1的葡萄糖溶液和0.3mol·L－1的甘油溶液都是紅細胞的等滲溶液，為什么還會使紅細胞發生溶血？
2、下列實例中，最能體現植物細胞滲透失水和吸水原理的是
（
）
①將萎蔫的菠菜放入清水中，不久變得硬挺；②將大豆種子浸入清水后，種皮變軟，體積膨大；③用糖拌西紅柿，西紅柿變軟，滲出許多汁水；④洋蔥鱗片葉的表皮細胞發生質壁分離和質壁分離復原
A、①
B、②③
C、④
D、①④
3、用完全培養液在兩個相同容器內分別培養水稻和番茄苗，假設兩植物的吸水速率相同，一段時間后，測定培養液中各種離子與實驗開始時各種離子濃度之比如圖所示。該實驗的結果不能說明（
）
A、不同植物對各種離子的需要量是不同的
B、與番茄相比，水稻對Si4＋需要量大，對Ca2＋需要量小
C、不同植物根尖細胞膜上載體的種類和數量是不同的
D、植物對各種離子的吸收速率與溶液中離子的濃度有關
4、（2008上海生物20）在保持細胞存活的條件下，蔗糖溶液濃度與蘿卜條質量變化的關系如右圖。若將處于b濃度溶液中的蘿卜條移入a濃度溶液中，則該蘿卜條的質量將
（
）
A、不變
B、增大
C、減小
D、先增后減
溶液
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
質量變化率
＋8%
－6%
－4%
0
5、（2006上海高考）將相同的四組馬鈴薯條分別浸入四種溶液中，一小時后測定薯條質量變化的百分率，結果如下表。下列敘述中正確的是（
）
A、Ⅰ的濃度最低
B、Ⅱ的濃度較Ⅲ低
C、Ⅳ的濃度最高
D、Ⅳ可能是蒸餾水
答案：當堂檢測第四章
第3節
物質跨膜運輸的方式
一、教材分析
本節內容屬于細胞的功能之一──物質的輸入和輸出。任何一個生命系統都是開放的系統，都與外界有物質的交換。可見本節所屬的章節內容對學生理解細胞是基本的生命系統有著重要的意義。
二、教學目標
1知識目標：說明物質進出細胞的方式；簡述主動運輸對細胞生命活動的意義。
2能力目標：進行圖表數據的解讀。
3情感態度價值觀：強調積極參與討論，主動思考。
三、教學重點、難點及解決方法
1、教學重點：物質進出細胞的方式。
解決方法：
（1）介紹擴散現象，列舉氧和二氧化碳進出細胞的現象，總結出自由擴散的概念。
（2）葡萄糖不能通過無蛋白質的脂雙層，卻能通過細胞膜，總結協助擴散的概念。
（3）列舉逆濃度梯度跨膜運輸現象，總結出主動運輸的概念。
2、教學難點：主動運輸
解決方法：通過列舉逆濃度梯度跨膜運輸的現象，播放相關的多媒體動畫，講清主動運輸的概念及特點。
四、學情分析
學生已經具備了細胞膜的結構、水跨膜運輸的實例的基礎，掌握了蛋白質多樣性的知識，為新知識的學習奠定了認知基礎。、教學方法：直觀教學法、講授法、討論法。
五、教學方法
1．學案導學：見前面的學案。
2．新授課教學基本環節：預習檢查、總結疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結、當堂檢測→發導學案、布置預習
六、課前準備
1．學生的學習準備：利用《課前預習學案》預習
2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內探究學案，
七、課時安排：1課時
八、教學過程
(一)預習檢查、總結疑惑
檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。
（二）情景導入、展示目標。
[問題探討]給學生呈現P70圖，提出下列討論題：1、什么樣的分子能夠通過脂雙層？什么樣的分子不能通過？
2、葡萄糖不能通過無蛋白質的脂雙層，但是小腸上皮細胞能大量吸收葡萄糖，對此該如何解釋？
3、觀察此圖，你還能提出其他問題嗎？
學生討論后回答。
（三）合作探究、精講點撥。
探究—發現活動
探究—發現活動一
在學生自學完后，我希望學生能按照表格歸納出三種跨膜方式的特點和所需的條件。于是，我設計了以下表格（預先印發），讓小組合作填寫。
物質的跨膜運輸的方式：________。
物質跨膜運輸主要與該物質的________、________、________、________、________等條件有關。
項　　目
自由擴散
協助擴散
主動運輸
膜外、膜內濃度高低
是否需載體蛋白
是否消耗ATP
實例
探究－發現活動二
為了讓學生更深刻地理解細胞內的物質跨膜的過程，我提問：既然我們都了解了物質的三種跨膜方式所需的條件以及它們的特點，那么甚微觀的過程是怎樣的呢？下面，請大家補充并完成下圖。
（1）自由擴散。
當細胞外O2的濃度＞細胞內O2的濃度
或者　　細胞外CO2的濃度＜細胞內CO2的濃度
（2）協助擴散。
根據以往的教學經驗，學生對物質的進出有個誤區，認為物質的進出只與細胞膜內外有關系，而沒有抓住關鍵──濃度梯度。于是，我在自由擴散的圖中，設計了“細胞內外O2與CO2的擴散”，讓學生從繪圖中得知物質的進出與它的濃度有關。另外，一些離子和小分子有機物進出細胞的方式可以是多種的，于是，我在協助擴散和主動運輸的圖中，都以葡萄糖為例，讓學生能體會到這一點。
探究－發現活動三
為了落實課程標準的新理念，培養學生運用數學思維進行“探究”，我設計了第三個
活動。
細胞的物質運輸速率與濃度差的關系的實驗探究，在中學課堂上是不可能實現的，如果憑空讓學生去繪出曲線圖，不符合學生認知的規律。為此，我收集了大學做自由擴散實驗的數據，給學生分析數據，繪出曲線圖，但協助擴散和主動運輸則不提供數據，目的是為了考查學生是否能從自由擴散的物質運輸速率和濃度差關系中推斷出其他兩種方式的曲線圖。
請繪出下列曲線圖
（1）自由擴散。
O2跨紅細胞膜時的運輸速率：
結論：物質的運輸速度與物質濃度差成_____關系，自由擴散過程只受________影響。
（2）協助擴散。
結論：在一定濃度范圍內，
物質的運輸速率與物質濃度成____關系，協助擴散過程中物質運輸速率受________限制。
（3）主動運輸。
結論：在一定范圍內，物質的運輸速率與物質的濃度差成____關系，超過一定的物質濃度范圍，物質運輸速率_________。
活動三需要的探究能力較強，它要求學生用數學的思維推斷協助擴散和主動運輸的曲線圖。在課堂教學中，由于有了第一組數據，較多小組能正確完成自由擴散的曲線圖，并得出正確的結論。在協助擴散中，不少小組忽略了載體數目的限制，依舊畫出和自由擴散一樣的曲線圖。而主動運輸的曲線圖的繪制更是高潮，學生激烈地爭議到底是反比還是正比的關系，還有物質運輸速率的最小值，而剛好發言的小組代表是數學科代表，他用語準確，還在黑板上繪出物質進出細胞的圖，舉出一些簡單的假設數據來比喻，生動地解釋了主動運輸的物質運輸速率與物質的濃度差成反比的關系，還有物質的速率的最小值可以達到零的結論。
（四）反思總結、當堂檢測
最后，我用課件小結主動運輸的特點，幫助學生理順討論中對主動運輸的特點的思路。而其他的運輸方式：胞吐、胞吞，則由我來講授，點出關鍵的知識點即可。
【思考感悟】要確定某種物質的運輸方式，關鍵應該抓住那些方面？
（1）分析被運輸的物質是否通過細胞膜；（2）明確被運輸物質微粒的性質（大分子、小分子、離子）；（3）分析物質通過細胞膜的轉運方向，是否需要載體協助，是否需要消耗能量。
（五）發導學案、布置預習。
我們已經學習了在下一節課我們一起學習了物質跨膜運輸的方式
。這節課后大家可以先預習第五章《細胞的能量供應和利用》的第一節《降低化學反應活化能的酶》這一部分內容，著重分析科學家是如何設計實驗，如何得出恰當的結論的。并完成本節的課后練習及課后延伸拓展作業。
設計意圖：布置下節課的預習作業，并對本節課鞏固提高。教師課后及時批閱本節的延伸拓展訓練。
九、板書設計
第３節
物質跨膜運輸的方式
一、小分子和離子的跨膜運輸
項　　目
自由擴散
協助擴散
主動運輸
膜外、膜內濃度高低
膜外高，膜內低
膜外高，膜內低
膜外低、膜內高
是否需要載體蛋白
不需要
需要
需要
是否消耗ＡＴＰ
不需要
不需要
需要
實例
Ｏ２、ＣＯ２、甘油、乙醇、苯、水
紅細胞吸收Ｃ６Ｈ１２Ｏ６
Ｎa＋、K＋、Ca2＋、氨基酸
二、大分子的跨膜運輸方式
1、胞吞
2、胞吐
十、教學反思
1.本節內容的整個教學過程設計為一種“指導型探究”過程，倡導探究性學習。在自主探究的過程中對學生的能力提出了較高的要求，教師要及時幫助學生解決探究實驗和探究性學習過程中遇到的問題。教師在課堂上要細致地關注學生的即時表現、學生的觀點和發言，通過關注學生的興奮和疑惑，再對自己何時參與指導、如何進行指導作出決策。
2.新課改背景下，教師應靈活運用教材，充分開發和利用課程資源，合理設計，創造性地解決教學任務重而課時有限的矛盾。

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