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2019-2020年高中生物《物質(zhì)的跨膜運輸》教案2 蘇教版必修1 本節(jié)主要介紹物質(zhì)跨膜運輸?shù)膬煞N類型：被動運輸和主動運輸。學(xué)習(xí)本節(jié)的關(guān)鍵詞是被動運輸和主動運輸。 在細胞結(jié)構(gòu)和功能一節(jié)中已經(jīng)學(xué)習(xí)了細胞膜的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和功能的知識，認識了細胞膜能使每個細胞與周圍環(huán)境分隔開，維持細胞內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定，控制細胞與周圍環(huán)境之間進行物質(zhì)交換。本節(jié)教材具體講述物質(zhì)出入細胞的兩種類型，是對第二節(jié)細胞結(jié)構(gòu)和功能的知識的補充和延伸。細胞膜控制物質(zhì)交換的跨膜運輸功能對細胞完成各項生命活動具有重要意義。同時，本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)又是進一步學(xué)習(xí)人體的穩(wěn)態(tài)等后續(xù)知識的基礎(chǔ)。 本節(jié)教材設(shè)置了1個“邊做邊學(xué)”、1個“課題研究”、1個“繼續(xù)探究”和1個“放眼社會”、1個“拓展視野”學(xué)習(xí)欄目?！斑呑鲞厡W(xué)”是通過對3粒葡萄的滲透實驗的探究活動，讓學(xué)生在探究實驗中發(fā)現(xiàn)問題，進而自主發(fā)現(xiàn)水分子的滲透作用，更好地理解水分滲透的原理。“課題研究”的內(nèi)容是如何判斷細胞的死活？教材以探究與生活實際中釀酒、發(fā)面等密切相關(guān)的酵母菌的死活問題為切入點，引導(dǎo)學(xué)生嘗試提出假設(shè)，進而設(shè)計探究實驗方案，通過探究實驗過程，從而更深刻理解細胞膜的選擇透過性，并懂得在生活實踐中應(yīng)用學(xué)到的生物學(xué)知識?！胺叛凵鐣睓谀?，通過介紹生物膜在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，讓學(xué)生認識生物科學(xué)技術(shù)在社會生活中的價值?！袄^續(xù)探究”活動讓學(xué)生利用已學(xué)習(xí)的生物膜選擇通透性知識，嘗試設(shè)計一個濾去海水中鹽分或污水中重金屬離子的方案，讓學(xué)生從中體驗應(yīng)用所學(xué)知識進行探究的樂趣，培養(yǎng)學(xué)生進行科學(xué)探究的能力?！巴卣挂曇啊睓谀客ㄟ^介紹細胞的內(nèi)吞作用和外排作用，使學(xué)生對物質(zhì)的跨膜運輸有了更全面的認識。 教學(xué)重點 主動運輸和被動運輸。 教學(xué)難點 主動運輸和被動運輸?shù)膮^(qū)別。 教具準備 人消化系統(tǒng)消化吸收營養(yǎng)的課件，簡單擴散、易化擴散和主動運輸?shù)膭赢?，物質(zhì)跨膜運輸方式的比較表，滲透實驗所需材料用具等。 課時安排 2課時 三維目標 1.舉例說明物質(zhì)的被動運輸。 2.舉例說明物質(zhì)的主動運輸。 3.通過滲透實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。 4.通過課題研究，繼續(xù)探究活動，讓學(xué)生嘗試應(yīng)用所學(xué)知識進行科學(xué)探究。 5.通過本節(jié)教材中課題研究、放眼社會的教學(xué)，使學(xué)生認識生物技術(shù)在社會生活中的應(yīng)用價值。 6.通過對物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞脚c細胞膜結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系的分析，認識細胞膜結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。 第1課時　被動運輸、主動運輸 教學(xué)過程 導(dǎo)入新課 教師利用多媒體顯示人體消化系統(tǒng)模式圖，接著顯示各類營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)消化后，主要在小腸處被吸收過程，動畫顯示水、無機鹽、維生素、葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸等吸收進入小腸上皮細胞的情景。 師 這些營養(yǎng)物質(zhì)是如何進入小腸上皮細胞的呢？ 課件展示： 我國運動員劉翔在奧運會上110米欄奪冠鏡頭，突顯其骨骼肌的劇烈運動。 運動員劇烈運動時，其肌細胞需吸收利用大量O2，同時產(chǎn)生大量CO2，那么，O2和CO2是如何進出細胞的呢？ 學(xué)生閱讀教材P40相關(guān)內(nèi)容，分析回答：O2和CO2通過擴散方式通過細胞膜。 推進新課 　板　書： 一、被動運輸 師 為什么O2和CO2能通過擴散方式進出細胞呢？ 教師活動：利用多媒體動畫演示O2和CO2進出細胞的情景。 師 （1）細胞膜主要是由什么物質(zhì)組成的？基本骨架是什么？它有什么結(jié)構(gòu)特點？ （2）O2和CO2這兩種物質(zhì)的相對分子質(zhì)量是多少？是否具有極性？ （3）組織細胞在新陳代謝過程中要不斷消耗O2，釋放出CO2，那么組織細胞與周圍環(huán)境之間O2和CO2的濃度如何？ 生 （1）細胞膜主要是由磷脂分子、蛋白質(zhì)分子等組成，細胞膜的基本骨架是磷脂雙分子層，細胞膜具有一定的流動性。 （2）O2和CO2的相對分子質(zhì)量分別是32和44，都是非極性分子。 （3）組織細胞內(nèi)O2濃度低，CO2濃度高；而周圍環(huán)境中O2濃度高，CO2濃度低。 師 O2和CO2都是小分子物質(zhì)，都是非極性、脂溶性分子，由于組織細胞在新陳代謝過程中不斷消耗O2，釋放CO2，因此組織細胞內(nèi)O2濃度比周圍環(huán)境中低，O2能不斷從周圍環(huán)境透過細胞膜移動到細胞內(nèi)，而CO2正好相反。像O2、CO2分子這種通過細胞膜的方式叫擴散，又稱為簡單擴散。 師 什么叫擴散？再舉一例。 生 擴散是指由于分子運動而產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，即一種物質(zhì)的分子從相對高濃度的區(qū)域移動到低濃度的區(qū)域，例：乙醇、甘油、脂肪酸等。 教師活動：利用多媒體動畫演示葡萄糖通過載體運輸進入紅細胞的情景。 師 葡萄糖進入紅細胞的過程與O2、CO2進出細胞的過程相比較，有什么異同？ 生 相同點是運輸方向都是從高濃度向低濃度方向，不同點是O2、CO2擴散時不需要載體，而葡萄糖進入紅細胞需要載體協(xié)助。 師 像葡萄糖進入紅細胞這種過程稱為什么方式？ 生 易化擴散。 師 簡單擴散和易化擴散都是物質(zhì)從高濃度向低濃度方向運輸，不需要消耗細胞代謝產(chǎn)生的能量，其運輸動力都是細胞膜兩側(cè)的濃度差，因此，這兩種方式都屬于物質(zhì)的被動運輸。 師 制作人口腔上皮細胞臨時玻片標本時，為什么在載玻片上滴一滴生理鹽水，而不用蒸餾水呢？ 師生共同討論：水是小分子，能自由進出細胞，生理鹽水與人的口腔上皮細胞細胞質(zhì)濃度等滲，水分子進出細胞能保持動態(tài)平衡，若使用蒸餾水，細胞膜會因過量吸水而膨脹破裂。水分子從濃集區(qū)域向水分子稀少區(qū)域的特殊擴散現(xiàn)象稱為滲透。 （1）每2人一組，取三只玻璃杯，編號1、2、3，用量筒分別量取等量的葡萄汁、飽和葡萄糖溶液、自來水倒入三只杯中，加蓋。 （2）挑選3粒新鮮葡萄，分別稱重記錄后，分別放入3只玻璃杯中，加蓋。觀察并記錄葡萄在玻璃杯中位置。 （以上實驗在課前一天做好） （3）靜置24 h后，觀察并記錄葡萄在玻璃杯中位置。取出葡萄，用吸水紙吸去葡萄表面上的溶液，稱重，測試軟硬度并記錄。 生 比較實驗前后葡萄質(zhì)量有何變化？三個葡萄之間軟硬度有何不同？這些現(xiàn)象說明了什么問題？ 師 葡萄汁是等滲溶液，葡萄吸水和失水保持動態(tài)平衡，其質(zhì)量幾乎無變化，軟硬度也幾乎不變；飽和葡萄糖溶液濃度大于葡萄細胞液濃度，葡萄失水，質(zhì)量減少，葡萄變軟；放在自來水中，葡萄大量吸水膨脹變硬，質(zhì)量增加。這些現(xiàn)象說明了水分子能通過細胞膜從溶液濃度較低的一側(cè)向溶液濃度較高的一側(cè)滲透。 師 葡萄糖以易化擴散方式進入紅細胞，那么小腸上皮細胞吸收葡萄糖時以什么方式吸收呢？ 　板　書： 二、主動運輸 教師活動：多媒體動畫演示主動運輸?shù)倪^程。 學(xué)生活動：觀察主動運輸?shù)膭赢嬤^程，閱讀教材P41相關(guān)內(nèi)容，并討論、思考下列問題： （1）主動運輸與被動運輸相比較，有什么異同點？ （教師提示從運輸方向、載體、能量幾方面分析） （2）舉例說明哪些物質(zhì)的跨膜運輸是主動運輸過程。 （3）主動運輸對生活細胞有何意義？ 課堂小結(jié) （1）主動運輸時，可以從低濃度向高濃度方向運輸，需要載體協(xié)助，并且要消耗能量，而被動運輸必須從高濃度向低濃度方向運輸，不需要消耗能量。 （2）動物體內(nèi)神經(jīng)細胞或肌肉細胞吸收K+和排出Na+；海帶細胞從海水中吸收碘；小腸絨毛上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸、無機鹽等；植物細胞吸收礦質(zhì)元素等等，都是通過主動運輸方式進行的。 （3）主動運輸能保證生活細胞按照生命活動的需要，主動地選擇吸收營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對細胞有害的物質(zhì)，因此，主動運輸對于生活細胞完成各項生命活動具有重要作用。 學(xué)生活動：學(xué)生閱讀教材P44細胞的內(nèi)吞作用和外排作用，認識這種作用的概念和過程。 教師活動：多媒體展示變形蟲吞噬過程和腺細胞分泌過程。 師 物質(zhì)進出細胞共有哪幾種方式？ 生 物質(zhì)進出細胞的方式有簡單擴散、協(xié)助擴散、主動運輸、內(nèi)吞作用和外排作用。 第2課時　課題研究、放眼社會 教學(xué)過程 導(dǎo)入新課 教師利用多媒體分別演示O2、葡萄糖進入人的紅細胞，Na+進入小腸絨毛上皮細胞的過程。 師 剛才演示的三種物質(zhì)進入細胞的方式分別是什么？ 生 O2、葡萄糖進入紅細胞分別屬于擴散和易化擴散方式，Na+進入小腸絨毛上皮細胞屬于主動運輸。 推進新課 　板　書： 三、物質(zhì)跨膜運輸方式的比較 教師投影顯示三種運輸方式的比較表，要求學(xué)生討論歸納完成下表： 物質(zhì)跨膜運輸方式的比較 方式 被動運輸 主動運輸 簡單擴散 易化擴散 方向 高濃度向低濃度 高濃度向低濃度 低濃度向高濃度 載體 不需要 需要 需要 能量 不消耗 不消耗 消耗 作用 被選擇吸收的物質(zhì)能從濃度高的一側(cè)通過細胞膜向濃度低的一側(cè)轉(zhuǎn)運 能保證生活細胞按照生命活動需要，主動地選擇吸收所需物質(zhì)，排出代謝廢物和對細胞有害的物質(zhì) 師 生活細胞的細胞膜可以讓水分子自由通過，細胞要選擇吸收的離子和小分子物質(zhì)也可以通過，其他的離子、小分子物質(zhì)和大分子物質(zhì)則不能通過，由此表明生活細胞細胞的膜具有的功能特性是選擇通透性。 教師設(shè)疑引入課題研究：死亡的細胞細胞膜是否也具有選擇通透性呢？ 　板　書： 四、課題研究 學(xué)生閱讀教材P42課題研究內(nèi)容，討論設(shè)計實驗方案。 師 細胞活性檢查是細胞培養(yǎng)的基本技術(shù)，染料排除法是檢查細胞活性常用的方法。其原理是：細胞損傷或死亡時，某些染料如臺盼藍，可穿透變性的細胞膜與解體的DNA結(jié)合，使其著色?；畹募毎茏柚惯@類染料進入細胞內(nèi)，因而可以鑒別細胞的死活。在顯微鏡下觀察，用臺盼藍染色時，凡折光性強而不著色者為活細胞，染上藍色者為死細胞。 學(xué)生活動：討論設(shè)計實驗方案。 教師活動：教師巡回指導(dǎo)，了解學(xué)生的設(shè)計情況。選擇1～2個設(shè)計方案，請有關(guān)同學(xué)作說明，并就此展開討論，完善實驗設(shè)計方案： 研究課題：測試酵母菌的存活率。 實驗器材：酵母菌懸液、臺盼藍染液、光學(xué)顯微鏡、載玻片、蓋玻片、吸管、吸水紙、鑷子等。 方法與步驟 （1）制作酵母菌的臨時玻片標本。 （2）用高倍顯微鏡觀察酵母菌細胞臨時玻片標本。 （3）從蓋玻片一側(cè)滴入臺盼藍染液，在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙吸引。這樣重復(fù)幾次，使蓋玻片下的酵母菌細胞浸潤在蔗糖溶液中。 （4）用高倍顯微鏡觀察酵母菌細胞著色情況，并記錄視野中酵母菌細胞總數(shù)及著色數(shù)。 活動過程：學(xué)生分組進行實驗，教師巡回指導(dǎo)。 小組討論：實驗結(jié)束后，各小組在班內(nèi)交流實驗觀察到的現(xiàn)象，組織討論： （1）為什么在染色前先觀察酵母菌細胞裝片？ （2）染色后，為什么有的酵母菌呈現(xiàn)藍色，有的酵母菌細胞不著色？ （3）本實驗?zāi)苷f明什么？ 師生討論歸納： （1）染色前先觀察酵母菌細胞裝片，便于進行染色前后對照。 （2）染色后，死酵母菌細胞細胞膜失去選擇通透性，染料能進入細胞內(nèi)與DNA結(jié)合而呈藍色，活酵母菌細胞細胞膜具有選擇通透性，臺盼藍染料不能進入細胞內(nèi)而不著色。 （3）本實驗說明了生活細胞細胞膜具有選擇通透性。 　板　書： 五、放眼社會：生物膜在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 學(xué)生活動：閱讀教材P42“放眼社會”，并結(jié)合自己課前通過網(wǎng)絡(luò)、圖書資料等途徑查找到的“生物膜與工、農(nóng)、醫(yī)的關(guān)系”的相關(guān)內(nèi)容，交流討論生物膜在生產(chǎn)生活中的作用。 （課前布置學(xué)生以生物膜與工、農(nóng)、醫(yī)的關(guān)系為主題內(nèi)容去查找相關(guān)資料） 學(xué)生交流后歸納生物膜的應(yīng)用： （1）工業(yè)方面的應(yīng)用：海水淡化處理、污水處理等。 （2）農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用：研究農(nóng)作物抗寒、抗旱、耐鹽的機理，尋找改善農(nóng)作物品質(zhì)的新途徑。 （3）醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用：研制透析型人工腎。 教師活動：多媒體展示血液透析儀及人工腎工作原理，并介紹其在醫(yī)療上的巨大應(yīng)用價值。 課堂小結(jié) 本節(jié)主要講述了物質(zhì)跨膜運輸?shù)闹饕绞?，使我們進一步認識細胞膜在細胞中的重要功能。細胞膜是細胞的一個組成部分。回顧本章所學(xué)細胞的結(jié)構(gòu)和功能知識，同學(xué)們要認識到細胞各部分結(jié)構(gòu)既相對獨立，又彼此聯(lián)系，是不可分割的整體，細胞各部分結(jié)構(gòu)和功能是統(tǒng)一的。 板書設(shè)計 三、物質(zhì)跨膜運輸方式的比較 四、課題研究 五、放眼社會：生物膜在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 活動與探究 探究課題： 設(shè)計一個濾去海水中鹽分或污水中重金屬離子的方案。 方法與步驟： （1）2～3個人一組，以小組合作形式進行。 （2）各小組制定研究計劃。 （3）實施研究計劃：各小組成員分工，分別利用網(wǎng)絡(luò)、圖書資料等查找海水淡化、污水處理的相關(guān)資料（有條件的可以先參觀污水處理廠），作必要的記錄。 （4）各小組根據(jù)收集的資料，討論并完成實驗設(shè)計方案。 結(jié)果與交流： 各小組在班級中說明實驗設(shè)計方案，進行交流討論。 習(xí)題詳解 1.解析：脂溶性物質(zhì)能優(yōu)先通過生物膜，且生物膜會被溶解脂質(zhì)的溶劑溶解，說明生物膜中含有脂質(zhì)；蛋白酶能分解蛋白質(zhì)，說明生物膜中有蛋白質(zhì)。 答案：脂質(zhì)、蛋白質(zhì) 2.解析：細胞膜能讓水分子自由通過，細胞要選擇吸收的離子和小分子物質(zhì)也能通過，不需要的離子、小分子和大分子物質(zhì)都不能通過，這體現(xiàn)了細胞膜具有選擇通透性。 答案：選擇通透 3.解析：簡單擴散不需要載體，擴散速度決定于細胞膜內(nèi)外濃度差；易化擴散，不僅受細胞膜內(nèi)外濃度差影響，而且需要載體協(xié)助。載體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，因此，簡單擴散不受蛋白酶影響，乙醇、二氧化碳為脂溶性小分子物質(zhì)，以簡單擴散方式進出細胞膜，而氨基酸則是以主動運輸方式進入細胞。 答案：（1）簡單擴散　易化擴散 （2）A　載體是一種蛋白質(zhì)，簡單擴散不需要載體，所以在加入蛋白酶后，簡單擴散系不受影響。 （3）簡單擴散　主動運輸 4.解析：葡萄糖進入紅細胞是通過易化擴散方式，而進入小腸絨毛上皮細胞是通過主動運輸方式。 答案：B 5.答案：甘油進入細胞是簡單擴散，不需要載體，也不消耗能量；葡萄糖進入紅細胞是易化擴散，需要載體，不消耗能量；K+進入細胞是主動運輸方式，既需要載體協(xié)助，也需消耗能量。 6.解析：細胞膜是以磷脂雙分子層為基本骨架，蛋白質(zhì)排布、嵌插或貫穿于磷脂雙分子層中，細胞膜外有一些糖類，與蛋白質(zhì)形成糖蛋白，從結(jié)構(gòu)特點來說，它具有一定的流動性。從功能來說，它具有選擇透過性。細胞吸水膨脹時，由于細胞膜具有流動性使磷脂雙分子層變薄。被動運輸都是順濃度梯度，不需要消耗能量，包括簡單擴散和易化擴散兩種方式。 答案：（1）蛋白質(zhì)　磷脂雙分子層　糖蛋白（糖被） （2）選擇透過性　具有流動性 （3）流動性 （4）b、c、d