第2節(jié)主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐-教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)課程根本信息課題 第4章第2節(jié)主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：說明主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程、特點(diǎn)和意義。舉例說明胞吞和胞吐的過程。解釋細(xì)胞膜掌握物質(zhì)運(yùn)輸?shù)墓δ芘c細(xì)胞膜構(gòu)造的關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)：主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程和特點(diǎn)。胞吞、胞吐的過程。教學(xué)難點(diǎn)：主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程和特點(diǎn)。胞吞、胞吐的過程。教學(xué)過程教學(xué)時(shí)間環(huán)節(jié)課 掃瞄教材內(nèi)容。前對所學(xué)內(nèi)容有一個(gè)簡潔了解。學(xué)

主要師生活動(dòng)習(xí)任務(wù)復(fù)習(xí)引入：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了一些小分子物質(zhì)和離子可以順濃度梯度以被葡萄糖分子可以通過載體蛋白幫助集中進(jìn)入細(xì)胞，KNa+可以通過通道蛋白幫助集中進(jìn)入細(xì)胞。是不是物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞都是順濃度梯度進(jìn)展的呢？2.69任務(wù)1：閱讀教材供給的資料，探討甲狀腺上皮細(xì)胞吸取碘離子的方式人體甲狀腺分泌的甲狀腺激素，在生命活動(dòng)中起著重要作用。碘是合成甲狀腺激素的重要原料。甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)碘濃度比血液中的高20～25倍。主動(dòng) 1.甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸取碘是通過被動(dòng)運(yùn)輸嗎？運(yùn)輸 2.聯(lián)想逆水行舟的情形甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸取碘是否需要細(xì)胞供給能的量？過程 引導(dǎo)學(xué)生答復(fù)以上問題：1.這肯定不是被動(dòng)運(yùn)輸由于被被動(dòng)運(yùn)輸是順濃、度梯度進(jìn)展的，即物質(zhì)從濃度高的地方運(yùn)輸?shù)綕舛鹊偷牡胤?。而甲狀腺濾泡特細(xì)胞吸取碘離子是逆濃度梯度的。2.逆水行舟明顯需要消耗能量，甲狀腺濾點(diǎn)泡上皮細(xì)胞逆濃度梯度吸取碘離子應(yīng)當(dāng)也是需要細(xì)胞供給的能量的。和意 3.逆濃度梯度運(yùn)輸物質(zhì)的方式是普遍存在于細(xì)胞中的嗎？義教師列舉逆濃度梯度運(yùn)輸?shù)膶?shí)例：小腸液中氨基酸、葡萄糖的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于它們在小腸上皮細(xì)胞中的濃度，但它們?nèi)耘f能被小腸上皮細(xì)胞吸?。蝗思t細(xì)胞中K+30輪藻細(xì)胞中K+63人神經(jīng)細(xì)胞未興奮時(shí)細(xì)胞外的Na+遠(yuǎn)高于細(xì)胞內(nèi)。從這些例子中我們會(huì)覺察物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞的運(yùn)輸方式是普遍存在的。任務(wù)2:觀看主動(dòng)運(yùn)輸示意圖，概括主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程。從圖中我們可以觀看到細(xì)胞運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)濃度，細(xì)胞內(nèi)高于細(xì)胞外，細(xì)胞膜上有運(yùn)輸這種物質(zhì)的載體，它能將這種物質(zhì)逆濃度梯度運(yùn)到了細(xì)胞內(nèi)，因此這一過程消耗了細(xì)胞化學(xué)反響釋放的能量。載體是如何將物質(zhì)從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)的呢？我們下面再來看看主動(dòng)運(yùn)輸過程的模擬動(dòng)畫。在這個(gè)畫面中我們能看到細(xì)胞外的Na+濃度高于細(xì)胞內(nèi)，而細(xì)胞內(nèi)的K+濃度高于細(xì)胞外。那么細(xì)胞是如何逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)這兩種離子的呢？首先三個(gè)Na+ATP中的磷酸基團(tuán)挾能Na+脫離載體蛋2個(gè)K+與載體蛋白結(jié)合，磷酸基團(tuán)從載體蛋白上脫離，引起載體蛋白空間構(gòu)造轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致K+脫離載體蛋白被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外。在這個(gè)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)睦又屑?xì)胞消耗能量物質(zhì)ATP，推動(dòng)載體蛋白空間構(gòu)造的Na+K+的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過程來維持細(xì)胞內(nèi)外的Na+和K+濃度梯度以實(shí)現(xiàn)它們的細(xì)胞功能。教師概括主動(dòng)運(yùn)輸?shù)母拍睿褐鲃?dòng)運(yùn)輸：逆濃度梯度進(jìn)展的跨膜運(yùn)輸，需要載體蛋白的幫助，同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反響釋放的能量，這種方式叫作主動(dòng)運(yùn)輸。與主動(dòng)運(yùn)輸一樣的是，幫助擴(kuò)撒也需要載體，那么這兩種運(yùn)輸方式到底有哪些異同呢？任務(wù)3：比較幫助集中和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)漠愅?，填寫學(xué)習(xí)任務(wù)單主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程：與幫助集中一樣的是，H+、Na+等離子和其他物質(zhì)在逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸時(shí)，也要與膜上的載體蛋白的特定部位結(jié)合。并且這些載體只能運(yùn)輸離子或小分子。與幫助集中不同的是，載體蛋白的空間構(gòu)造的變化需要細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反響釋放的能量的推動(dòng)。載體蛋白的空間構(gòu)造發(fā)生變化后就將它所結(jié)合的離子或分子從細(xì)胞膜一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)并釋放出來。從圖中我們還可以看到幫助集中和主動(dòng)運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)運(yùn)輸方向不同。在幫助集中的過程中物質(zhì)是順濃度梯度運(yùn)輸?shù)?，而主?dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程中物質(zhì)是逆濃度梯度運(yùn)輸?shù)?。我們回到本?jié)課一開頭提到的甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞逆濃度梯度吸取I-的過程。科學(xué)家把這一過程畫成下面這樣的示意圖。從這張示意圖中我們可以看到運(yùn)輸I的載體也運(yùn)輸Na+I-的運(yùn)輸借助了Na+Na+細(xì)胞外高于細(xì)胞內(nèi)的濃度梯度，就需要消耗細(xì)胞化學(xué)反響釋放的能量，把順濃度梯度運(yùn)進(jìn)來的Na+皮細(xì)胞吸取I-最終也要消耗細(xì)胞化學(xué)反響釋放的能量，是主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程。這樣的例子還有不少，比方小腸上皮細(xì)胞吸取葡萄糖。所以說推斷某種離子或小分子是否以主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)出細(xì)胞，需要確認(rèn)細(xì)胞在這一轉(zhuǎn)運(yùn)過程中是否消耗了能量。細(xì)胞不僅可以主動(dòng)吸取生命活動(dòng)所需的離子和小分子，還能通過主動(dòng)運(yùn)輸排出對身體有害的物質(zhì)。很多海生動(dòng)物如海鷗，它們生活在海邊，以海水中的動(dòng)物為食，它們吃了這些食物后體內(nèi)鹽濃度上升會(huì)危害正常的生命活動(dòng)，幸運(yùn)的是它們進(jìn)化出鹽腺這樣的構(gòu)造，通過鹽腺細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸排出多余的鹽，以維持體內(nèi)細(xì)胞正常的生命活動(dòng)。奇特的是，很多生活在海邊或鹽堿地的植物也進(jìn)展出這樣的泌鹽力量。如桐花樹也可以通過鹽腺主動(dòng)排出體內(nèi)過多的鹽分。可見主動(dòng)運(yùn)輸這種物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式是生物能夠適應(yīng)多種多樣環(huán)境而生存下來的一個(gè)重要的細(xì)胞學(xué)根底。主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊饬x：主動(dòng)運(yùn)輸普遍存在于動(dòng)植物和微生物細(xì)胞中，通過主動(dòng)運(yùn)輸來選擇吸取所需要的物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)，從而保證細(xì)胞和個(gè)體生命活動(dòng)的需求。留意：不同離子或分子的大小和性質(zhì)不同，所以不同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)的空間構(gòu)造差異也很大，一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通常只能運(yùn)輸一種或一類離子或分子。不同細(xì)胞的細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和數(shù)量是不同的，因此對同一物質(zhì)的運(yùn)輸力量也是不同的?？茖W(xué)家爭論這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的構(gòu)造有什么用呢？請大家看一下教材70頁“與社會(huì)的聯(lián)系”欄目中的內(nèi)容。囊性纖維病的主要病因是患者肺部支氣管上皮細(xì)胞外表轉(zhuǎn)運(yùn)Cl-的載體蛋白的構(gòu)造和功能發(fā)生特別。類似的疾病還有很多，解析這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的構(gòu)造，將有助于找到治療疾病的方法。4唾液腺細(xì)胞能分泌淀粉酶，胰島細(xì)胞能分泌胰島素。淀粉酶和胰島胞素能通過自由集中、幫助集中或者主動(dòng)運(yùn)輸運(yùn)出細(xì)胞嗎？請你依據(jù)細(xì)胞膜的吞構(gòu)造組成做出分析。和胞HOCO分子這樣胞2 2吐通過自由集中穿過細(xì)胞膜的脂雙層。幫助集中和主動(dòng)運(yùn)輸都是通過細(xì)胞膜上的的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的運(yùn)輸方式，是用來運(yùn)輸離子和小分子的，也無法轉(zhuǎn)運(yùn)這些大分過子。程我們首先來回憶一下這些分泌蛋白的合成和運(yùn)輸?shù)倪^程。淀粉酶和胰島素這些分泌蛋白首先由附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成，然后經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工后，通過包裹在囊泡中運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜四周，最終囊泡膜和細(xì)胞膜融合這些大分子就被分泌到細(xì)胞外了。這種大分子物質(zhì)排出細(xì)胞的過程叫作胞吐。細(xì)胞不僅能排出大分子，也可以吸取大分子。我們來看這張大分子進(jìn)細(xì)胞的電鏡照片。首先是細(xì)胞膜發(fā)生內(nèi)陷把大分子包圍在這個(gè)“小坑”里，然后“小坑”的口漸漸縮緊，最終形成小囊泡脫離細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。這個(gè)過程被稱為胞吞。有的同學(xué)可能要問了，細(xì)胞外的大分子那么多，細(xì)胞怎么識(shí)別哪種大分子是自己需要運(yùn)進(jìn)細(xì)胞的呢？問的好，下面這些示意圖就是科學(xué)家們對此進(jìn)展?fàn)幷摰慕Y(jié)果。細(xì)胞膜上有能夠識(shí)別大分子的蛋白質(zhì)，比方圖上這個(gè)藍(lán)色分子，它可以和紫色的大分子顆粒相結(jié)合，然后這局部細(xì)胞膜就發(fā)生內(nèi)陷，形成小囊泡并且和細(xì)胞膜分別。這樣，細(xì)胞就通過胞吞吸取了它需要的大分子。所以胞吞的過程需要細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)對選擇吸取的大分子進(jìn)展識(shí)別。并且小囊泡的形成和移動(dòng)需要消耗細(xì)胞呼吸釋放的能量。下面請大家再看兩個(gè)單細(xì)胞生物進(jìn)展胞吞和胞吐的例子。變形蟲通過胞吞攝取單細(xì)胞生物等食物，經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)消化后，剩下的廢物經(jīng)由胞吐排出細(xì)胞。痢疾內(nèi)變形蟲通過胞吐作用分泌蛋白分解酶，溶解人的腸壁組織，通過胞吞這就提示我們要留意飲食衛(wèi)生、培育良好的個(gè)人衛(wèi)生習(xí)慣來預(yù)防阿米巴痢疾等傳染性疾病。任務(wù)5：請同學(xué)們概括胞吞、胞吐這種跨膜運(yùn)輸方式，并記錄在學(xué)習(xí)任務(wù)單上。細(xì)胞通過胞吞胞吐將大分子運(yùn)入或運(yùn)出細(xì)胞，這需要細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)參與并消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反響所釋放的能量。在這個(gè)過程中細(xì)胞膜的內(nèi)陷和囊泡與細(xì)胞膜的融合都離不開磷脂雙分子層的流淌性。任務(wù)6：請同學(xué)們嘗試以概念圖的方式將本章所學(xué)內(nèi)容總結(jié)在學(xué)習(xí)任務(wù)單上3.本章小結(jié)我們知道細(xì)胞是一個(gè)開放的生命系統(tǒng)，隨時(shí)與外界進(jìn)展物質(zhì)交換。細(xì)胞是怎樣保證吸取有用的物質(zhì)，排出有害的物質(zhì)呢？首先細(xì)胞膜磷脂雙分子層有阻隔作用，物質(zhì)不能隨便進(jìn)出。只有一些不帶電荷的小分子如水，O2、CO2和甘油、乙醇等可以自由集中的方式進(jìn)出細(xì)胞。離子和較小的有機(jī)分子〔如葡萄糖和氨基酸等〕的跨膜運(yùn)輸必需借助于轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白往往只適甘油、乙醇等可以自由集中的方式進(jìn)出細(xì)胞。離子和較小的有機(jī)分子〔如葡萄糖和氨基酸等〕的跨膜運(yùn)輸必需借助于轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白往往只適K+通道蛋白只能幫助集中K+，Na+-K+