高中生物 第四章 第三節(jié) 物質(zhì)庫膜運輸?shù)姆绞浇贪?新人教版必修1

1、第3節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞揭弧?教學目標1.說明物質(zhì)進出細胞的方式。2.進行圖表數(shù)據(jù)的解讀。二、教學重點和難點1.教學重點物質(zhì)進出細胞的方式。2.教學難點主動運輸。三、教學策略建議使用1課時。本節(jié)教學建議采用講授與討論相結(jié)合的方法，基本思路可以確定為：展示現(xiàn)象提出問題解釋原理總結(jié)概念。1.介紹物理上的擴散現(xiàn)象，得出擴散的概念；讓學生分析水分子進出細胞是不是與上述擴散相似，再列舉氧和二氧化碳進出細胞的現(xiàn)象，總結(jié)出自由擴散的概念。2.呈現(xiàn)“問題探討”中的實驗現(xiàn)象，提出“葡萄糖不能通過無蛋白質(zhì)的脂雙層，卻能通過細胞膜，這是為什么？”這一問題，讓學生嘗試作出解釋，再指出載體蛋白的作用，總結(jié)協(xié)助擴散的概念

2、。3.列舉物質(zhì)逆濃度梯度跨膜運輸?shù)默F(xiàn)象，提出這些物質(zhì)為什么能夠逆濃度梯度運輸?shù)膯栴}，進行解釋，總結(jié)主動運輸?shù)母拍睿ū粍舆\輸?shù)母拍钜部稍诖藢Ρ瓤偨Y(jié)），說明主動運輸?shù)囊饬x。最后可讓學生列表總結(jié)不同運輸方式的特點。教學中還應(yīng)注意以下幾點。1.注意培養(yǎng)學生提出問題的能力，比如“問題探討”中第3道討論題，應(yīng)該充分重視。第1節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗敝幸颜f明Ca2+、Mg2+能跨膜運輸，而本節(jié)“問題探討”中的實驗結(jié)果顯示這兩種離子不能通過脂雙層，學生可以就此提出問題。2.可以采用比喻或類比的方法，以便于學生理解，如“逆水行舟”等。3.注意培養(yǎng)學生解讀圖表數(shù)據(jù)的能力。4.注意聯(lián)系生活實際，讓學生理解研究物

3、質(zhì)跨膜運輸?shù)囊饬x。四、答案和提示（一）問題探討1.從圖上可以看出，氧氣、二氧化碳、氮氣、苯等小分子（苯還是脂溶性的）很容易通過合成的脂雙層；水、甘油、乙醇等較小的分子也可以通過；氨基酸、葡萄糖等較大的有機分子和帶電荷的離子則不能通過合成的脂雙層。2.提示：葡萄糖不能通過人工合成的無蛋白的脂雙層，但小腸上皮細胞能大量吸收葡萄糖，推測小腸上皮細胞的細胞膜上有能夠轉(zhuǎn)運葡萄糖的蛋白質(zhì)。3.提示：通過觀察此圖還可聯(lián)想并提出，細胞需要的離子是否也通過細胞膜上的蛋白質(zhì)來運輸?shù)葐栴}。（二）思考與討論1.自由擴散和協(xié)助擴散都不需要消耗能量。因為二者都是順物質(zhì)的濃度梯度進行的。2.自由擴散與協(xié)助擴散的共同之處是都

4、不需要細胞消耗能量。不同之處是：前者不需要蛋白質(zhì)的協(xié)助，后者必須有蛋白質(zhì)的協(xié)助才能實現(xiàn)。3.因為自由擴散和協(xié)助擴散都是順物質(zhì)的濃度梯度進行的，不需要細胞消耗能量，所以統(tǒng)稱為被動運輸。（三）旁欄思考題提示：這是細胞的胞吞作用。這對于人體有防御功能，并有利于細胞新陳代謝的正常進行。（四）技能訓練1.K+和Mg2+是通過主動運輸進入細胞的。2.Na+和Cl是通過主動運輸排出細胞的。3.提示：因為以上四種離子細胞膜內(nèi)外的濃度差較大，細胞只有通過主動運輸才能維持這種狀況。（五）練習基礎(chǔ)題1.D。2.A。拓展題提示：低溫環(huán)境肯定會影響物質(zhì)的跨膜運輸。溫度會影響分子運動的速率，影響化學反應(yīng)的速率，因此，組成

5、細胞膜的分子的流動性也會相應(yīng)降低，呼吸作用釋放能量的過程也會因有關(guān)酶的活性降低而受到抑制。這些都會影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)乃俾省Ｎ?、參考資料1.生物膜對小分子的轉(zhuǎn)運細胞膜是細胞內(nèi)與細胞所處環(huán)境之間進行物質(zhì)交換的通透性屏障，物質(zhì)進出細胞必須通過細胞膜。物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞脚c物質(zhì)的大小及性質(zhì)有著直接的關(guān)系。氣體分子和小的脂溶性分子可直接穿過細胞膜完成運輸，帶電離子或大一些的分子需經(jīng)由離子通道或載體蛋白協(xié)助進行運輸。這類蛋白在細胞膜上形成特定的孔道，并且這種孔道的開與關(guān)是可調(diào)控的?？刂崎_關(guān)的機制之一是胞外的信號分子通過與通道蛋白的結(jié)合，改變這些蛋白的構(gòu)象，使通道打開或關(guān)閉。這種通道稱為配體門通道。另一種控制

6、方式是細胞內(nèi)或細胞外特定離子的濃度發(fā)生變化而導致膜電位變化，而膜電位的變化又導致通道蛋白構(gòu)象變化，由此來控制通道的開關(guān)，此類通道稱為電位門通道。例如，當胞液中游離Ca2+的濃度增加時，一些K+的通道打開。通道開放的時間是非常短的，常常只有幾毫秒，被運輸?shù)奈镔|(zhì)順濃度梯度迅速穿過通道。不同通道常形成一個完整的系統(tǒng)，相互間協(xié)調(diào)，共同產(chǎn)生某一效應(yīng)。載體蛋白位于細胞膜上，它能與特定的分子和離子，如糖類、氨基酸，或金屬離子等結(jié)合，將這些分子或離子從膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運到另一側(cè)。載體蛋白具有高度的特異性，一種載體蛋白通常只能轉(zhuǎn)運一類分子或離子。載體蛋白與分子或離子的結(jié)合是可逆的，即它轉(zhuǎn)運到一側(cè)后，就會與所運載的分子

7、或離子分離。載體蛋白的轉(zhuǎn)運效率與分子在膜兩側(cè)的濃度梯度的大小有關(guān)。在協(xié)助擴散過程中，載體蛋白將物質(zhì)從膜的一側(cè)運輸?shù)侥さ牧硪粋?cè)，不需要細胞提供代謝能量，因為物質(zhì)是順著濃度梯度進行運輸?shù)摹＠?，哺乳動物肝細胞上的葡萄糖載體，是一種橫跨膜的蛋白，這種蛋白有兩種構(gòu)象，一種構(gòu)象是載體的葡萄糖結(jié)合點面向細胞膜外側(cè)，另一種構(gòu)象是結(jié)合點面向細胞膜的內(nèi)側(cè)。這種蛋白可將葡萄糖通過膜向細胞內(nèi)外兩個方向運輸。究竟向哪個方向運輸，決定于物質(zhì)在膜兩側(cè)的濃度。2.生物膜對大分子的轉(zhuǎn)運大分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、多核苷酸、多糖、膽固醇與脂蛋白形成的顆粒等，很難直接穿過細胞膜。這些物質(zhì)通過與膜上某種蛋白的特異親和力而附著于膜上，這部

8、分細胞膜內(nèi)陷形成小囊，將附著物包在里面，然后分離下來形成小囊泡進入細胞內(nèi)部。這個過程稱為內(nèi)吞作用。吞噬泡或吞飲泡一般與細胞質(zhì)內(nèi)的溶酶體融合，逐步將吞進的物質(zhì)消化分解。與內(nèi)吞作用相反，有些物質(zhì)通過形成囊泡從細胞內(nèi)部逐步移至細胞表面，囊泡的膜與細胞膜融合，將物質(zhì)排出細胞。這個過程稱外排作用。內(nèi)吞作用與外排作用屬于主動運輸，因為它們與其他主動運輸一樣，也需要能量供應(yīng)。有實驗證明，如果氧化磷酸化被抑制，巨噬細胞的吞噬作用就會停止，如果是糖酵解被抑制則無阻礙作用。內(nèi)吞與外排作用的一個重要特征，是細胞攝入的或分泌的大分子被收入在小囊泡中，而不與細胞中其他大分子或細胞器混合。小囊泡快速地大規(guī)模地形成和融合，

9、是所有真核細胞的特征之一。大分子物質(zhì)通過內(nèi)吞作用進入胞內(nèi)，是通過受體分子介導的。首先，大分子結(jié)合到細胞表面特定的受體上，受體所處的細胞膜稱為有被小窩。大分子與受體結(jié)合后，這部分細胞膜內(nèi)陷，并最終從膜上脫落下來形成小囊泡，由于受體與大分子特異性結(jié)合，加之膜內(nèi)陷與形成囊泡的速度極快，囊泡中含有的胞外液非常少。細胞內(nèi)合成的一些大分子若需轉(zhuǎn)運到細胞外，首先包裹在囊泡中，然后轉(zhuǎn)移到細胞膜并與細胞膜融合，囊泡中的物質(zhì)排出細胞外，組成囊泡的膜成為細胞膜的一部分。胞外基質(zhì)中的糖蛋白就是通過這種途徑運到胞外的。對于一些特殊的細胞，它們分泌的產(chǎn)物如激素、神經(jīng)遞質(zhì)等，也是通過這種方式釋放到細胞外。但是，分泌產(chǎn)物的釋

10、放是受特定信號調(diào)節(jié)的。首先是分泌分子由囊泡包裹，移向細胞膜，當細胞接受到分泌信號后，囊泡與細胞膜融合，將分泌分子釋放到胞外。自我檢測的答案和提示一、概念檢測判斷題1.×。  2.×。  3.×。  4.×。  5.×。選擇題1.D。  2.C。畫概念圖二、知識遷移提示：小腸絨毛上皮細胞能夠從消化了的食物中吸收葡萄糖，卻很難吸收相對分子質(zhì)量比葡萄糖小的木糖。這一事實說明細胞膜對物質(zhì)進入細胞具有選擇透過性。這與細胞的生活關(guān)系密切，細胞膜的這一特性使細胞盡可能地只吸收自身需要的物質(zhì)，細胞不需要或?qū)毎泻Φ奈镔|(zhì)常被阻擋在細胞外。三、技能應(yīng)用提示：溫度高低會提高或降低水分子通過半透膜的擴散速率。在一定溫度范圍內(nèi)，提高溫度會加快水分子通過半透膜的速率；而降低溫度則減緩水分子通過半透膜的速率。實驗方案設(shè)計如下：按本章第1節(jié)滲透現(xiàn)象示意圖組裝好三組裝置。在第一組