1、第二章 第三节 第2课时物质进出细胞的运输方式（2）本课时内容主要包括被动运输不需要细胞供能，主动运输需要细胞供能，细胞的胞吞和胞吐。普通高中生物学课程标准（2017年版）中对本课时的内容要求是“举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白”“举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞”，教材在正文内容的基础上编排了“放眼社会细胞质膜在医学、工业和农业上的应用”活动，体现出新课程标准中学科核心素养中的“社会责任”，社会责任是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力。学生应能够以造福
2、人类的态度和价值观，积极运用生物学的知识和方法，关注社会议题，参与讨论并作出理性解释，辨别迷信和伪科学；结合本地资源开展科学实践，尝试解决现实生活问题；树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，形成生态意识，参与环境保护实践；主动向他人宣传关爱生命的观念和知识，崇尚健康文明的生活方式，成为健康中国的促进者和实践者。教学目标1通过被动运输和主动运输的实例，说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。2通过胞吞和胞吐的实例，说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。3通过细胞质膜在医学、工业和农业上的应用，形成运用生物学知识解决生产实践中的问
3、题的能力。教学目标1：着重体现了“科学思维”和“科学探究”的要素。教学目标2：着重反映了“科学思维”的要素。教学目标3：着重指向“科学思维”和“社会责任”。情境设置你观察过这样的现象吗？向一杯清水中滴入一滴蓝墨水，清澈的水很快就染上了蓝色。这就是物质的扩散现象。那你思考过，物质能从细胞质膜的一侧扩散到另一侧吗？物质通过细胞质膜的方式就只有这一种吗？新课学习教师引导：出示扩散现象示意图。细胞质膜是细胞内外环境之间的一种选择透过性屏障。细胞在从外界摄取营养物质、排出细胞内代谢废物时，各种物质在跨膜运输时各具特点。其中，被动运输有多种方式，主要包括简单扩散和协助扩散。教师出示：简单扩散和协助扩散示意
4、图，引导学生自学该部分内容，思考以下问题：1简单扩散和协助扩散有什么相同点？2简单扩散和协助扩散有什么不同点？学生活动：结合简单扩散和协助扩散的示意图，思考老师提出的问题，自学课本内容。当物质通过细胞质膜进出细胞时，会顺着浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧移动，像这样的过程称为简单扩散或自由扩散。在扩散过程中，单个分子跨膜运输不需要细胞代谢供能。一些物质借助于细胞质膜上的通道蛋白，不需要细胞代谢供能，顺浓度梯度进出细胞质膜的被动运输方式，属于协助扩散。一些物质依赖细胞质膜上的载体蛋白进出细胞，也不需要细胞代谢供能，顺浓度梯度通过细胞质膜，这种被动运输方式也属于协助扩散。与通道蛋白不同的是，载体蛋
5、白先与被运输的离子或分子结合，然后通过自身构象的变化或移动完成物质运输。教师补充：水通道。长期以来，科学界普遍认为细胞内外的水分子以简单扩散的方式透过细胞质膜。后来发现在低渗溶液中，某些细胞在很短的时间内对水的通透性较高，这很难以简单扩散来解释。现在已知，人体一些器官的细胞质膜上确实存在水通道，它由水孔蛋白构成。教师引导：在正常情况下，人体红细胞内K+浓度是血浆K+浓度的30多倍，而红细胞内Na+浓度仅为血浆Na+浓度的1/6，但红细胞仍然不断地吸收K+和排出Na+；同样，海带细胞内的碘浓度比周围海水中的碘浓度高得多，但细胞仍能继续吸收碘。这种现象怎么解释？学生活动：思考问题，能说出物质逆浓度
6、梯度进出细胞，对形成和维持细胞内外物质的浓度差具有特别重要的意义。教师讲授：出示Na+-K+泵跨膜运输Na+、K+过程示意图，引导学生思考问题：1Na+-K+泵是如何跨膜运输Na+、K+的？2与依赖载体蛋白的协助扩散相比，这种跨膜运输方式有什么不同？学生活动：结合示意图，思考老师提出的问题，说出离子或小分子物质逆浓度梯度进出细胞，不仅需要膜上载体蛋白的参与，还需要细胞代谢供能，这种物质运输方式被称为主动运输。教师小结：物质跨膜运输的不同方式。教师引导：对于大分子和部分颗粒性物质，细胞质膜能不能帮助它们运输呢？引导学生自学细胞的胞吞和胞吐，尝试完成表格内容。学生活动：自学细胞的胞吞和胞吐，交流讨
7、论，尝试完成表格内容。教师讲授：囊泡与细胞质膜融合并通过胞吐释放内含物后，会使质膜表面积增加，而发生在质膜其他区域的胞吞则会减少质膜表面积，质膜表面积的这种动态平衡过程对细胞质膜成分的更新和细胞的生存与生长非常必要。真核细胞一般通过胞吞和胞吐完成蛋白质、多核苷酸、多糖等大分子以及部分颗粒性物质的运输。在运输过程中，由膜构成的囊泡包裹着各种物质。胞吞和胞吐涉及细胞内多种膜的破裂与融合，是一个需要细胞代谢供能的过程。教师引导：放眼社会，细胞质膜的这种选择透过性功能已经在医学、工业和农业上得到广泛应用，你能结合生活实例说说看吗？教师引导学生阅读材料。学生活动：学生联系生活，思考并讨论细胞质膜在医学、
8、工业和农业上的应用。教学板书物质进出细胞的运输方式（第2课时）二、被动运输不需要细胞供能（1） 简单扩散（2） 依赖通道蛋白的协助扩散（3） 依赖载体蛋白的协助扩散三、主动运输需要细胞供能四、细胞的胞吞和胞吐课堂反馈1人体红细胞中K+的浓度比血浆中高出30多倍，人体红细胞吸收K+的方式是（ ）A协助扩散B胞吞C主动运输D简单扩散解析物质跨膜运输包括被动运输和主动运输，被动运输是顺浓度梯度的运输，不需要细胞代谢供能，包括简单扩散和协助扩散，前者不需要细胞质膜上的蛋白，后者需要细胞质膜上的通道蛋白或载体蛋白。主动运输是逆浓度梯度的运输，需要细胞质膜上的载体蛋白，需要细胞代谢供能。人体红细胞中K+的
9、浓度比血浆中高出30多倍，说明人体红细胞是逆浓度梯度吸收K+的，故为主动运输。答案C2图表示葡萄糖、Na和O2进出肝细胞的方式，图、图表示这些物质进出该细胞时，载体数量或O2浓度与运输速度的关系。下列说法错误的是（ ）A葡萄糖进入该细胞的运输速度符合图和图BNa运出该细胞的速度符合图，不符合图CO2进入该细胞不符合，符合D不同物质进出细胞膜的速率可以不同解析题图分析，由图可知葡萄糖进入肝细胞的方式是协助扩散，需要载体蛋白，不需要细胞代谢供能；Na+运出肝细胞是从低浓度到高浓度，需要载体蛋白，需要细胞代谢供能，为主动运输方式；O2进入肝细胞是顺浓度梯度进行的，不需要载体蛋白，也不需要细胞代谢供能
10、，运输方式为自由扩散。图曲线表示随着载体数量的增多，表示的物质转运速率逐渐上升然后稳定，显然受到除载体之外的其他因素的影响，可表示主动运输和协助扩散。图运输方式与氧气浓度无关，可推测该运输方式不受有氧呼吸的影响，但可能受到无氧呼吸的影响，所以该运输方式可能表示自由扩散、协助扩散和无氧呼吸产生的能量支配的主动运输过程。答案C3图甲是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，图乙是小肠上皮细胞转运葡萄糖的过程示意图。请回答下列问题：（1）图甲细胞处于质壁分离状态，则细胞膜和细胞壁之间充满了_；此时细胞液浓度_外界溶液浓度。将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中，一段时间后没有观察
11、到质壁分离现象，可能的原因有_。（2）葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞时，借助相同载体上Na+顺浓度梯度运输时产生的电化学势能。该载体只能转运葡萄糖和Na+，体现了载体的_性。据图乙中的信息分析，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是_浓度梯度进行的主动运输。（3）为了证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，请设计实验探究。实验步骤：第一步：取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞，放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中。第二歩：甲组细胞给予正常的呼吸条件，乙组细胞_，其他条件与甲组相同。 第三步：一段时间后测定葡萄糖的吸收速率。预测实验结果并分析：若_，则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，否则不
12、是主动运输。解析（1）由于细胞壁是全透性的，所以处于质壁分离状态的图甲细胞的细胞膜和细胞壁之间充满了外界溶液。图甲细胞处于质壁分离状态，可能正处于质壁分离复原的过程中，也可能正处于质壁分离的过程中，或是已经达到渗透平衡，所以此时细胞液浓度大于或小于或等于外界溶液浓度。具有中央大液泡的成熟植物细胞才能发生质壁分离，未成熟的植物细胞或死亡的植物细胞不能发生质壁分离；KNO3溶液中的硝酸根离子和钾离子可通过主动运输的方式被细胞吸收，使细胞液的浓度增大，因此在大于细胞液浓度的KNO3溶液中的细胞，在发生质壁分离后能够自动复原。（2）图乙显示：葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞，是从低浓度的一侧通过细胞膜到达
13、高浓度一侧，借助相同载体上Na+顺浓度梯度运输时产生的电化学势能，说明葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是逆浓度梯度进行的主动运输。该载体只能转运葡萄糖和Na+，体现了载体的专一性。（3）证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，自变量是能量的有无，而能量是由细胞呼吸提供的，因此可通过抑制实验组细胞的细胞呼吸、对照组细胞给予正常的细胞呼吸条件加以控制自变量，因变量是葡萄糖的吸收速率。据此，依据给出的不完善的实验步骤可推知：在第二步中，对乙组细胞的处理是抑制细胞呼吸，其他条件都与甲组细胞相同。 预测实验结果并分析：若乙组细胞对葡萄糖的吸收速率小于甲组细胞对葡萄糖的吸收速率，表明小肠上皮细胞吸收葡萄糖
14、需要消耗能量，进而说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，否则不是主动运输。答案（1）外界溶液 大于或小于或等于 该细胞是死细胞，或者是根尖分生区细胞，或者质壁分离后又自动复原 （2）专一性 逆 （3）抑制细胞呼吸（或加入呼吸抑制剂等） 乙组细胞吸收速率小于甲组细胞吸收速率课堂总结在今天这节课中，我们认识了几种不同的跨膜运输方式，被动运输不需要细胞代谢供能，包括简单扩散、依赖通道蛋白的协助扩散和依赖载体蛋白的协助扩散，主动运输需要载体蛋白，还需要细胞代谢供能。对于大分子以及部分颗粒性物质，细胞通过胞吞和胞吐的形式运输。细胞质膜的选择透过性功能在医学、工业和农业上的应用越来越多，展现了生物学知识的重要意义。 8 / 8
