2019最新蘇教版生物必修1第三節(jié)《物質的跨膜運輸》教案

1、2019 最新蘇教版生物必修1 第三節(jié)物質的跨膜運輸教案物質跨膜數量的計算問題 , 在近年的 高考試題中經常出現。在高中生物教材,該知識點屬于再生性知識；但由于學生對解剖結構知識了解甚少, 不理解相關的生理過程,要想準確解答這類問題 , 仍有一定難度。它需要諸多知識點的支持, 特別是要正確理解相關生理過程和生理過程所經過的細胞結構的生物膜的數量。鑒于該知識在教材中的隱蔽性, 下文主要以圖示法 , 較為直觀的談談如何解決物質跨膜數量問題。一、綠色植物體內物質的運輸問題例 1 ： (1999高考題 ) 一分子二氧化碳從葉肉細胞的線粒體基質中擴散出來, 進入一個相鄰細胞的葉綠體基質內 , 共穿過生物

2、膜的層數是：（）A 5B 6C 7D 8解析： 本例考查一個簡單的生理過程和不同細胞結構膜的數量問題。解答此題,首先要了解本題的生理過程(圖 1 所示 )：此生理過程是線粒體通過呼吸作用產生的CO 2,可用于光合作用的暗反應。圖1 中的箭頭方向 ,表示的就是一分子二氧化碳從葉肉細胞的線粒體基質,進入到一個相鄰細胞的葉綠體基質內,物質所經過的細胞結構。其通過的生物膜依次為：線粒體膜 (2 層生物膜 )、細胞膜 (1 層生物膜 )2、葉綠體膜 (2 層生物膜 ), 共計6 層生物膜。將該題進行變式訓練,比如一分子二氧化碳從葉肉細胞的線粒體基質中擴散出來,進入同一個細胞中的葉綠體基質內,共穿過生物

3、膜層數是多少 ? 圖 2便直觀的將答案顯示出來,即 4層。圖 1圖 2本題正確答案：B變式題1：在光照充足的條件下, 綠 色植物葉肉細胞內參與光合作用的二氧化碳分子,共穿過生物膜的層數是：（）A 2B 3C 4D 6變式題2：一分子氧氣從葉肉細胞的葉綠體基質中擴散出來, 進入同一細胞的線立粒體基質內參與有氧呼吸, 共穿過生物膜的層數是：（）A 2B 4C 6D 8參考答案： 1、 BC 2 、 B二、高等動物體內氧氣的吸收和運輸過程中的跨膜運輸了解氧氣的吸收和運輸, 首先要知道肺泡膜也是由單層細胞構成的；其次要知道氧進入血液后 , 要進入紅細胞內與血紅蛋白結合并運輸；三是氧進入組織細胞后, 還

4、要再進入線粒體才能被利用, 因為有氧呼吸的第二階段需要氧, 而該階段是在線粒體基質中完成的。圖3中的- 一描述的就是這一比較復雜的過程：出肺泡(2層膜 )- 進血管 (2層膜 )- 進紅細胞 (1 層膜 )- 運輸到組織器官 - 出紅細胞 (1 層膜 )- 出血管 (2 層膜 )- 進組織細胞 (1 層膜 )- 進線粒體 (2 層膜 ), 共計 11 層生物膜。1 / 7圖 3（一）、肺泡內氣體交換中的跨膜運輸例 2：外界空氣中的氧氣, 通過肺部氣體交換, 進入到血液中與血液中的血紅蛋白結合成氧合血紅蛋白, 共穿過了幾層膜？（）圖 4A、 3B、 4C、 5D、 6 解析： 這是另一種形式的物

5、質跨膜計算。有些同學受到圖4 的干擾 ,形成了錯誤的思維：簡單思考了事。認為據圖所示,肺泡就是一層膜,毛細血管也是一層膜,總共兩層 ,加上血紅蛋白位于紅細胞中,所以就是三層膜了,從而選擇得出錯誤答案A。其實 ,在動物體中 ,外界的物質0 2 進入血管中并與血紅蛋白結合,必須要考慮到三點：一是02 從外界環(huán)境進入到肺泡中來,經過的是呼吸道,并未穿過任何生物膜。二是0 2 從肺泡進入毛細血管中來,肺泡為一層扁平的上皮細胞,02 在穿過時 ,必須是先進細胞膜。再出細胞膜,總共兩層細胞膜。同樣,毛細血管壁也是一層扁平的上皮細胞,02 在穿過時 ,也是要穿過兩層細胞膜。三是一定要切記：血紅蛋白是位于血液

6、中的紅細胞中,故 0 2 要與血紅蛋白結合,還得再穿過紅細胞膜這一層膜方可,綜合上述三點 , 總共要通過5 層膜。本題正確答案：C（二）、氧氣的血液中運輸的跨膜運輸例 3：人體心肌細胞有氧呼吸時需要的02 從外界進入該細胞參與呼吸作用, 至少需要通過多少層生物膜（）A 4B5C 9D 11解析： 外界 O2 進入人體的組織細胞的過程是：呼吸運動自由擴散運輸自由擴散外界 O2 肺泡肺部毛細血管組織處毛細血管組織細胞肺泡壁和毛細血管壁非常薄,都是由一層上皮細胞組成,所以通過肺泡壁和毛細血管壁應都為2 層膜。在血液運輸過程中,首先要進入紅細胞與血紅蛋白結合,然后在組織處毛細血管要釋放 ,必然出紅細胞

7、, 因而在運輸過程中要通過2 層膜。進入組織細胞后還要穿過線粒體的雙層膜 , 所以外界 02 進入組織細胞參與呼吸作用至少要通過11 層膜。本題正確答案：D2 / 7變式題1：外界空氣中的氧氣, 經過內環(huán)境 , 最終到達某組織細胞中, 并參與該組織細胞中線粒體中呼吸作用。問氧氣由外界環(huán)境到達該組織線粒體基質中, 共穿過了幾層膜?（）A、 5B、 7C、 9D、 11變式題2：某組織細胞中線粒體由于呼吸作用所產生的C02, 從線粒體中出來, 經過人體內環(huán)境 , 最終通過人的呼吸系統(tǒng)排出體外。C02 由線粒體基質中到達外界環(huán)境中, 共穿過幾層膜?（）A、 5B、 7C、 9D、 11參考答案： 1

8、、 D2、DC三、哺乳動物體內泌尿系統(tǒng)中離子跨膜運輸的問題在人的泌尿系統(tǒng)中, 也?？疾榈接嘘P離子跨膜計算的問題, 圖 5 是哺乳動物泌尿系統(tǒng)的重要器官腎中的一個腎單位的示意圖解。圖 5當血液經入球小動脈流經腎小球時, 除血細胞和分子量比血紅蛋白大的蛋白質外, 所有物質都隨水分濾至腎小囊腔內, 稱為原尿。剩下的部分血漿則攜帶著血細胞從出球小動脈中出來。出球小動脈在匯集了濾過后的血液后, 即圍繞著腎小管、集合管周圍成為毛細血管網,通過腎小管、集合管重吸收回原尿中的營養(yǎng)物質和水進入毛細血管, 最終匯集于腎靜脈。腎小球的過濾量很大, 正常人一天通過腎小球過濾的原尿達到180L 左右 , 如果原尿就這樣

9、白白以尿液的形式流失, 損失非常巨大 , 于是原尿就由腎小囊流經腎小管, 到集合管最終到達腎盂中形成終尿時, 腎小管、集合管源源不斷地進行了重吸收作用, 各類物質又被選擇性重吸收回血液, 其余形成尿液。其中對機體有用的物質, 如葡萄糖全部被重吸收, 水、鈉、鉀、氯等大部分被重吸收；對機體無用或有害的物質, 如尿素、碳酸氫根、磷酸根等只少量被重吸收或不吸收, 肌酸酐全部不吸收。除重吸收外, 腎小管和集合管還有分泌與排泄的功能, 如尿中的氨 , 絕大部分由腎小管和集合管所分泌, 故雖然一晝夜內從腎小球濾過的原尿總量可達 100200 升；但每天排尿量只有 12 升 , 而且其成分通過了重吸收后 ,

10、 與血漿成分有了很大的差別。例 4：血漿中的某個葡萄糖分子, 流經腎小球過濾至腎小囊成為原尿, 然后再通過腎小管重吸收回血漿, 共通過了幾層膜?（）A、 4 層B、 6 層C、 8 層D、 10 層解析： 葡萄糖分子由血漿中進入腎小囊,穿過了腎小球毛細血管壁。還有腎小囊腔壁。腎小球毛細血管壁為單層扁平細胞,腎小囊腔也是單層扁平細胞,兩層細胞四層膜；原尿中的葡萄糖分子重吸收回血漿, 通過了腎小管壁和毛細血管壁, 又是兩層細胞四層膜,總計： 8層。本題正確答案：C變式題：血漿中的某個用同位素標記的葡萄糖分子, 流經腎小球后, 最終發(fā)現于腎靜脈中,請問：它總共穿過了幾層膜?（）A、 4B、 6C、

11、8 層D、 1 0 層E、 8 層或 0 層3 / 7參考答案： E四、高等動物小腸上皮細胞吸收營養(yǎng)物質過程中的跨膜運輸例 5：（ 2003 年高考題）葡萄糖經小腸黏膜上皮進入毛細血管。需透過的磷脂分子層數是（）A 4 層B6 層C 8 層D 10 層解析： 解答此題 ,首先要知道小腸粘膜上皮及其周圍的毛細血管,都是由單層細胞構成的；其次要知道其生理過程是圖6 中的；葡萄糖經小腸進入毛細血管需經過兩層細胞：小腸粘膜上皮細胞和毛細血管壁上皮細胞,所以葡萄糖從小腸進入毛細血管要經過4 層細胞膜。最后還要知道,每層細胞膜由雙層磷脂分子層和蛋白質構成；故共穿過8 層磷脂分子層。圖 6本題正確答案：C變

12、式題：人體組織細胞( 如骨骼肌細胞 ) 有氧呼吸時需要的C6H1206 和 02 從外界進入該細胞參與反應 , 各自至少需要通過多少層生物膜。（）A 3 和 4B 4 和 5C 7 和 9D 7 和 11解析： 這個物質跨膜數量問題就比較復雜, 我們還是用圖示加以說明。先看葡萄糖(C6 H 12O6 ), 機體吸收葡萄糖主要是用于組織細胞的氧化供能。圖丙中的- 便是其運輸的途徑：葡萄糖從小腸進入毛細血管經過4 層細胞膜后 ,還要穿過一層毛細血管壁上皮細胞 (2 層膜 )進入組織液 ,再穿過1 層組織細胞膜進入組織細胞。共通過7 層生物膜。這里特別提醒注意兩點,一是葡萄糖是在血漿中運輸,而不是進

13、入紅細胞內被運輸；二是葡萄糖是細胞質基質中被分解,而不是直接進入線粒體。參考答案： D五、特殊方式的跨膜運輸問題高等動物細胞分泌蛋白從合成、運輸到排出細胞外通過膜的層數應為0 層 , 因為大分子物質進出細胞是通過內吞和外排作用, 不穿過膜。細胞核內外的大分子如蛋白質、酶、信使RNA可通過核孔進出細胞核, 這種方式也并未通過膜結構。植物葉肉細胞間隙中的水分的蒸騰作用和氧氣、二氧化碳從氣孔的進出穿過0 層生物膜。單細胞動物如變形蟲的捕食和代謝產物的排出是內吞、胞飲作用和外排作用, 通過細胞膜結構的改變而完成的, 穿過的生物膜為0 層。4 / 7高等動物在免疫過程中, 體內的吞噬細胞處理抗原和消滅病

14、原體的過程, 效應B 細胞向外分泌抗體 , 消化腺分泌消化酶, 內分泌腺分泌蛋白類激素的外排作用, 都可看作是通過零層生物膜 ( 參看教材中的圖解) 。高等動物突觸傳遞過程中神經遞質的跨膜運輸例 6：圖 7 是動物突觸結構模式圖 , 當神經興奮時 , 突觸小泡 C 中的神經遞質由前膜釋放 經 過 間 隙 , 再 和 突 觸 后 膜 上 的 特 異 性 受 體 結 合 的 過 程 中 共 穿 過 幾 層 生 物 膜 ？（）A、 0 層B、1 層C、 2 層D、 3 層圖 7解析： 突觸小泡中的神經遞質是在突觸小體中的高爾基體里形成的,小泡的膜是由一層細胞構成的 ,突觸前膜也是一層細胞構成,但是當

15、小泡中的神經遞質在前膜釋放的時候,是突觸小泡的膜和突觸小體的膜融合后斷裂釋放出來的,沒有穿過膜的結構 ,同樣在突觸后膜上只是發(fā)生神經遞質和受體的結合, 也沒有發(fā)生跨膜運輸的問題,即穿過了0 層膜。本題正確答案： A以上總結了物質出入細胞通過膜的層數的幾種情況, 同學們在解題過程中最好自己草擬一個模式圖顯示通過的結構, 而不要只是抽象的想象, 用圖示法可直觀、簡單、明了的解決物質跨膜數量問題, 不妨一試。六、綜合檢測：1、在適宜光照情況下和在黑暗條件下植物葉肉細胞中線粒體進行有氧呼吸所需O 通2過的膜結構的最少層數分別為（）A 4 和 3B 6 和 4C 4 和 2D 2 和 3解析： 適宜光照

16、條件下, 植物同時進行細胞呼吸和光合作用, 且光合作用強度大于細胞呼吸強度。線粒體進行有氧呼吸的O2 來源于同一細胞中的葉綠體,故是4 層膜。在黑暗條件下 ,植物進行細胞呼吸 ,不進行光合作用 , 線粒體進行有氧呼吸的O 2 來源于外界環(huán)境 ,故是 3層膜。2、在缺氧條件下 , 某高等植物葉肉細胞中產生的CO2, 用于相鄰的光合作用, 至少通過幾層磷脂分子 ()A 4B6C 8D 12正確答案為 C?3、外界0 進入組織細胞內被利用應至少穿過幾層磷脂分子（）2A 8B 12C 18D 22解析： 進入組織細胞內利用是O2 要進入線粒體 ,而線粒體是雙層膜結構,因而至少要穿過 11層膜。一層膜是

17、由2 層磷脂分子構成 ,則至 少穿過 22層磷脂分子層。4、下列各處02 濃度最低的是()A肺泡B紅細胞C組織液D組織細胞解析： 答案為 D 。因為O2 進出細胞的方式為自由擴散即：從高濃度-低濃度。不5 / 7需要載體 ,不需要能量。故應是組織細胞內O2 濃度最低。如果題目稍微變換一下,下列各處CO 2 濃度最高的是 ,同樣是 D 答案。5、空氣中的氧氣要與人的血紅蛋白結合, 需要穿過幾層磷脂分子()圖 8A 3B5C 6D 106 、 葡 萄 糖 經 小 腸 黏 膜 上 皮 進 入 毛 細 血 管 , 需 通 過 的 磷 脂 分 子 層 數 是( )A 4 層B 6 層C 8 層D 10

18、層其中1 小腸黏膜上皮細胞圍成的腸腔；2 毛細血管腔；3 腸黏膜上皮細胞；4 毛細血管上皮細胞圖 97、組織細胞產生C0 排出體外至少通過幾層膜（）2A 4 層B 6 層C 8 層D 9 層解析： CO 2 的排出與0 2 進入組織細胞的途徑正好相反,但少量的 CO 2 可在血漿中運輸 ,可不進出紅細胞。故至少9 層膜。8 、 細 胞 中 的 RNA 分 子 從 產 生 部 位 到 作 用 場 所 需 要 穿 過 多 少 層 磷 脂 雙 分 子 層（）A 0B 4C 5D 6解析： RNA屬于生物大分子 ,其不能通過生物膜的分子層。我們知道,真核細胞中的信使 RNA 是在細胞核內合成的,RNA是從核孔進入細胞質中與核糖體結合完成