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

1、第3節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞揭弧?教學(xué)目標(biāo)1.說(shuō)明物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式。2.進(jìn)行圖表數(shù)據(jù)的解讀。二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式。2.教學(xué)難點(diǎn)主動(dòng)運(yùn)輸。三、教學(xué)策略建議使用1課時(shí)。本節(jié)教學(xué)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(wèn)題解釋原理總結(jié)概念。1.介紹物理上的擴(kuò)散現(xiàn)象，得出擴(kuò)散的概念；讓學(xué)生分析水分子進(jìn)出細(xì)胞是不是與上述擴(kuò)散相似，再列舉氧和二氧化碳進(jìn)出細(xì)胞的現(xiàn)象，總結(jié)出自由擴(kuò)散的概念。2.呈現(xiàn)“問(wèn)題探討”中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出“葡萄糖不能通過(guò)無(wú)蛋白質(zhì)的脂雙層，卻能通過(guò)細(xì)胞膜，這是為什么？”這一問(wèn)題，讓學(xué)生嘗試作出解釋，再指出載體蛋白的作用，總結(jié)協(xié)助擴(kuò)散的概念

2、。3.列舉物質(zhì)逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)象，提出這些物質(zhì)為什么能夠逆濃度梯度運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，進(jìn)行解釋，總結(jié)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)母拍睿ū粍?dòng)運(yùn)輸?shù)母拍钜部稍诖藢?duì)比總結(jié)），說(shuō)明主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊饬x。最后可讓學(xué)生列表總結(jié)不同運(yùn)輸方式的特點(diǎn)。教學(xué)中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。1.注意培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題的能力，比如“問(wèn)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(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例”中已說(shuō)明Ca2+、Mg2+能跨膜運(yùn)輸，而本節(jié)“問(wèn)題探討”中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示這兩種離子不能通過(guò)脂雙層，學(xué)生可以就此提出問(wèn)題。2.可以采用比喻或類比的方法，以便于學(xué)生理解，如“逆水行舟”等。3.注意培養(yǎng)學(xué)生解讀圖表數(shù)據(jù)的能力。4.注意聯(lián)系生活實(shí)際，讓學(xué)生理解研究物

3、質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)囊饬x。四、答案和提示（一）問(wèn)題探討1.從圖上可以看出，氧氣、二氧化碳、氮?dú)狻⒈降刃》肿樱ū竭€是脂溶性的）很容易通過(guò)合成的脂雙層；水、甘油、乙醇等較小的分子也可以通過(guò)；氨基酸、葡萄糖等較大的有機(jī)分子和帶電荷的離子則不能通過(guò)合成的脂雙層。2.提示：葡萄糖不能通過(guò)人工合成的無(wú)蛋白的脂雙層，但小腸上皮細(xì)胞能大量吸收葡萄糖，推測(cè)小腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞膜上有能夠轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的蛋白質(zhì)。3.提示：通過(guò)觀察此圖還可聯(lián)想并提出，細(xì)胞需要的離子是否也通過(guò)細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)來(lái)運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題。（二）思考與討論1.自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散都不需要消耗能量。因?yàn)槎叨际琼樜镔|(zhì)的濃度梯度進(jìn)行的。2.自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散的共同之處是都

4、不需要細(xì)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(shí)現(xiàn)。3.因?yàn)樽杂蓴U(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散都是順物質(zhì)的濃度梯度進(jìn)行的，不需要細(xì)胞消耗能量，所以統(tǒng)稱為被動(dòng)運(yùn)輸。（三）旁欄思考題提示：這是細(xì)胞的胞吞作用。這對(duì)于人體有防御功能，并有利于細(xì)胞新陳代謝的正常進(jìn)行。（四）技能訓(xùn)練1.K+和Mg2+是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞的。2.Na+和Cl是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸排出細(xì)胞的。3.提示：因?yàn)橐陨纤姆N離子細(xì)胞膜內(nèi)外的濃度差較大，細(xì)胞只有通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸才能維持這種狀況。（五）練習(xí)基礎(chǔ)題1.D。2.A。拓展題提示：低溫環(huán)境肯定會(huì)影響物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。溫度會(huì)影響分子運(yùn)動(dòng)的速率，影響化學(xué)反應(yīng)的速率，因此，組成

5、細(xì)胞膜的分子的流動(dòng)性也會(huì)相應(yīng)降低，呼吸作用釋放能量的過(guò)程也會(huì)因有關(guān)酶的活性降低而受到抑制。這些都會(huì)影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾?。五、參考資料1.生物膜對(duì)小分子的轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞膜是細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞所處環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)交換的通透性屏障，物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞必須通過(guò)細(xì)胞膜。物質(zhì)跨膜運(yùn)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(guò)細(xì)胞膜完成運(yùn)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(jìn)行運(yùn)輸。這類蛋白在細(xì)胞膜上形成特定的孔道，并且這種孔道的開(kāi)與關(guān)是可調(diào)控的。控制開(kāi)關(guān)的機(jī)制之一是胞外的信號(hào)分子通過(guò)與通道蛋白的結(jié)合，改變這些蛋白的構(gòu)象，使通道打開(kāi)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(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外特定離子的濃度發(fā)生變化而導(dǎo)致膜電位變化，而膜電位的變化又導(dǎo)致通道蛋白構(gòu)象變化，由此來(lái)控制通道的開(kāi)關(guān)，此類通道稱為電位門通道。例如，當(dāng)胞液中游離Ca2+的濃度增加時(shí)，一些K+的通道打開(kāi)。通道開(kāi)放的時(shí)間是非常短的，常常只有幾毫秒，被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)順濃度梯度迅速穿過(guò)通道。不同通道常形成一個(gè)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(xì)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(yùn)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(yùn)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(yùn)到一側(cè)后，就會(huì)與所運(yùn)載的分子

7、或離子分離。載體蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)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(kuò)散過(guò)程中，載體蛋白將物質(zhì)從膜的一側(cè)運(yùn)輸?shù)侥さ牧硪粋?cè)，不需要細(xì)胞提供代謝能量，因?yàn)槲镔|(zhì)是順著濃度梯度進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?。例如，哺乳?dòng)物肝細(xì)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(diǎn)面向細(xì)胞膜外側(cè)，另一種構(gòu)象是結(jié)合點(diǎn)面向細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)。這種蛋白可將葡萄糖通過(guò)膜向細(xì)胞內(nèi)外兩個(gè)方向運(yùn)輸。究竟向哪個(gè)方向運(yùn)輸，決定于物質(zhì)在膜兩側(cè)的濃度。2.生物膜對(duì)大分子的轉(zhuǎn)運(yùn)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(guò)細(xì)胞膜。這些物質(zhì)通過(guò)與膜上某種蛋白的特異親和力而附著于膜上，這部

8、分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成小囊，將附著物包在里面，然后分離下來(lái)形成小囊泡進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。這個(gè)過(guò)程稱為內(nèi)吞作用。吞噬泡或吞飲泡一般與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的溶酶體融合，逐步將吞進(jìn)的物質(zhì)消化分解。與內(nèi)吞作用相反，有些物質(zhì)通過(guò)形成囊泡從細(xì)胞內(nèi)部逐步移至細(xì)胞表面，囊泡的膜與細(xì)胞膜融合，將物質(zhì)排出細(xì)胞。這個(gè)過(guò)程稱外排作用。內(nèi)吞作用與外排作用屬于主動(dòng)運(yùn)輸，因?yàn)樗鼈兣c其他主動(dòng)運(yùn)輸一樣，也需要能量供應(yīng)。有實(shí)驗(yàn)證明，如果氧化磷酸化被抑制，巨噬細(xì)胞的吞噬作用就會(huì)停止，如果是糖酵解被抑制則無(wú)阻礙作用。內(nèi)吞與外排作用的一個(gè)重要特征，是細(xì)胞攝入的或分泌的大分子被收入在小囊泡中，而不與細(xì)胞中其他大分子或細(xì)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(xì)胞的特征之一。大分子物質(zhì)通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入胞內(nèi)，是通過(guò)受體分子介導(dǎo)的。首先，大分子結(jié)合到細(xì)胞表面特定的受體上，受體所處的細(xì)胞膜稱為有被小窩。大分子與受體結(jié)合后，這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷，并最終從膜上脫落下來(lái)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(xì)胞內(nèi)合成的一些大分子若需轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外，首先包裹在囊泡中，然后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜并與細(xì)胞膜融合，囊泡中的物質(zhì)排出細(xì)胞外，組成囊泡的膜成為細(xì)胞膜的一部分。胞外基質(zhì)中的糖蛋白就是通過(guò)這種途徑運(yùn)到胞外的。對(duì)于一些特殊的細(xì)胞，它們分泌的產(chǎn)物如激素、神經(jīng)遞質(zhì)等，也是通過(guò)這種方式釋放到細(xì)胞外。但是，分泌產(chǎn)物的釋

10、放是受特定信號(hào)調(diào)節(jié)的。首先是分泌分子由囊泡包裹，移向細(xì)胞膜，當(dāng)細(xì)胞接受到分泌信號(hào)后，囊泡與細(xì)胞膜融合，將分泌分子釋放到胞外。自我檢測(cè)的答案和提示一、概念檢測(cè)判斷題1.×。  2.×。  3.×。  4.×。  5.×。選擇題1.D。  2.C。畫概念圖二、知識(shí)遷移提示：小腸絨毛上皮細(xì)胞能夠從消化了的食物中吸收葡萄糖，卻很難吸收相對(duì)分子質(zhì)量比葡萄糖小的木糖。這一事實(shí)說(shuō)明細(xì)胞膜對(duì)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞具有選擇透過(guò)性。這與細(xì)胞的生活關(guān)系密切，細(xì)胞膜的這一特性使細(xì)胞盡可能地只吸收自身需要的物質(zhì)，細(xì)胞不需要或?qū)?xì)胞有害的物質(zhì)常被阻擋在細(xì)胞外。三、技能應(yīng)用提示：溫度高低會(huì)提高或降低水分子通過(guò)半透膜的擴(kuò)散速率。在一定溫度范圍內(nèi)，提高溫度會(huì)加快水分子通過(guò)半透膜的速率；而降低溫度則減緩水分子通過(guò)半透膜的速率。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)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