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本节教材利用具体的例子和资料，介绍物质通过被动运输的方式进行跨膜运输过程。细胞中物质的输入和输出都需要经过细胞膜。脂溶性分子通过自由扩散进出细胞，协助扩散借助膜转运蛋白完成，膜转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白。自由扩散和协助扩散都不需要细胞代谢提供能量，叫做被动运输，水分子进出细胞既可以自由扩散，也可以借助通道蛋白进行协助散。
通过探究渗透现象的发生，让学生体验科学探究的乐趣。磷脂分子的结构特点决定了脂溶性物质可以溶解在细胞膜中，磷脂分子的运动对脂溶性物质的跨膜转运是必须的；一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，转运蛋白空间结构的变化，对物质跨膜运输起着决定性的作用，细胞膜具有一定的流动性是细胞膜能够进行跨膜转运的结构基础。
高一的学生具备一定的观察和认知能力，通过交流，学生已经知道了动物细胞的吸水和失水，也知道了植物细胞与动物细胞结构上的差别，这对理解植物细胞的质壁分离现象和原生质层相当于一层半透膜做了铺垫。
根据高中生物核心素养的几个方面：
生命观念：基于结构和功能相适应的观念，认识细胞的结构决定了细胞可以通过渗透作用吸收水分。基于对不同物质跨膜运输实例的分析，理解细胞内物质跨膜运输与能量供应的关系。
科学思维：通过实验探究，发展学生模型与建模思维；对具体实例进行分析，归纳概括被动运输特点，多角度对比类比自由扩散和协助扩散的异同点
科学探究：客观准确描述扩散与渗透现象，对实验结果进行合理分析。
社会责任：关注合理施肥和合理灌溉的农业知识。关注细胞内外的渗透压维持平衡，对生物体正常生命活动的重要性。
确定如下教学目标：
1.说出细胞在什么情况下吸水和失水。
2.举例说明细胞膜是选择透过性膜。
3.尝试从生活现象中发现问题，分析问题。
4.学习科学探究的一般方法和步骤。
5.领悟科学探究的思想方法，培养学生质疑、求实、创新以及勇于实践的科学态度和精神。
教学重点
（1）被动运输的原理和特点
教学难点
（1）探究动物细胞的吸水和失水
（2）转运蛋白的种类和作用
被动运输
一、水进出细胞的原理
渗透作用：
1、半透膜
2、浓度差
二、动物细胞的吸水和失水
三、被动运输
自由扩散：顺浓度，不需要载体、不需要能量
协助扩散：顺浓度，不需要载体，需要载体（载体蛋白、通道蛋白）
必修一 分子与细胞 第4章 细胞的物质输入与输出
第1节 被动运输
一、教学目标的确定
课程标准与本节对应的要求是：“阐明细胞膜具有半透性；被动运输的原理和特点，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。”对应的学业要求是：“通过实验探究水分子进出细胞方式的基础上建构被动运输的概念和特点。”根据上述要求和建议，本节课教学目标确定如下：
1. 了解细胞吸水和失水的条件
2. 说明两种被动运输方式的异同
二、教学重难点
教学重点
（1）被动运输的原理和特点
教学难点
（1）探究动物细胞的吸水和失水
（2）转运蛋白的种类和作用
三、教学步骤
课前板书---被动运输
1.课前回顾
本节课我们学习被动运输，这里是本节课的教学目标，细胞膜的半透性，被动运输的原理和特点，多角度对比自由扩散和协助扩散异同点。上一章我们学习了细胞的结构，认识到细胞膜由磷脂双分子层，蛋白质、糖类组成，不同物质运输的特点是什么呢？水是细胞中含量最多，水是细胞生活的环境，先让我们分析水是如何进出细胞的呢？
一、水进出细胞的原理（黑板上板书）
新课导入
学生展示两个生活中常见的现象：
（1）向空中喷花露水
提问：后排的同学也否闻到香水的味道
回答：闻到了
（2）将红墨水滴在清水中，大家能看到什么现象？
学生：看到清水被染红，
像香气的飘散、墨水的分散等我们生活中常见的扩散现象，物质从相对含量高的区域向相对含量低的区域转移，直到均匀分布的现象，叫做扩散。
接下来，我们来一起探究一种特殊的扩散现象-----渗透作用，
（现在演示渗透装置）长颈漏斗的漏斗口外封上一层玻璃纸（半透膜），往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外液面高度相等。
什么半透膜是呢？半透膜指具有一定孔径，可以让小分子物质通过（如水分子），而大分子物质不能通过的一类多孔性薄膜。
常见的半透膜有玻璃纸，蛋壳膜，鱼鳔、肠系膜等
接下来观看演示实验，请同学们小组讨论导学案中的问题，并派组长解答
5分钟
1、漏斗管内的液面为什么会升高？
半透膜两侧的水分子通过扩散作用自由进出，但由于单位时间内渗入到漏斗中的水分子比渗出的水分子多，最终导致漏斗液面上升。
2、如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
不会，当单位时间内进出半透膜两侧的水分子达到动态平衡时，液面将不再上升。
3、如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
不会，因为纱布是全透的，孔隙很大，物质能自由通过，包括水分子和蔗糖分子
4、如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
漏斗管中的液面将保持不变因为不存在浓度差。
引导学生归纳总结：
（1）、渗透作用的概念？（疑问）
水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称之为渗透作用。
（2）、渗透作用发生的条件？
1、具有半透膜
2、半透膜两侧有浓度差
教师设问：
渗透作用发生时，水分子的移动方向是什么呢？
渗透是溶液中溶剂如水分子等从相对含量高的一侧向相对含量低一侧移动的过程，
但对于溶液来说，水分子多，浓度低。水分子少，浓度高。水分子移动方向是低浓度→ 高浓度。
二、动物细胞的吸水和失水
知识点引入，教师设问：水分子通过细胞膜进出动物细胞也是同样的原理吗？生物细胞也能发生渗透作用吗？
PPT展示：将哺乳动物红细胞放入不同浓度的NaCl溶液中，对比红细胞的变化，
0.9% NaCl红细胞正常，0.09% NaCl红细胞吸水涨破，9% NaCl失水皱缩
教师设问：大家想一想红细胞吸水和失水的条件是什么呢？
当细胞外界溶液浓度＞细胞质浓度，细胞失水皱缩；
当细胞外界溶液浓度<细胞质浓度，细胞吸水膨胀；
当细胞外界溶液浓度＝细胞质浓度。细胞保持原状。
学生活动：独立思考导学案的问题，并做出讲解：
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于[问题探讨]所示装置中的什么物质?
红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。
2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
是（是“相当于”，不是“等同”）。
3、当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
不一定。因为红细胞吸水后细胞内液浓度下降，使外界溶液浓度与细胞内液浓度相等，红细胞将不再吸水。
教师设问：动物细胞吸水和失水是否是渗透现象呢？
是，因为水进出动物细胞满足渗透作用的两个条件：
（1）细胞膜相当于半透膜
（2）细胞质和外界溶液之间存在着浓度差
三、被动运输的概念及特点
像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。
学生活动：接下来给大家三分钟时间，请大家结合导学案自主学习自由扩散和协助扩散，再请小组代表上台演示过程，用磁力贴代表浓度，箭头代表移动方向。
教师活动：利用课件展示自由扩散的动画。
实例：O2、CO2气体分子、H2O、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子有机物物质进出细胞。
请小组代表演示自由扩散，并讲解过程
教师讲解：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫做自由扩散，也叫简单扩散
教师设问：自由扩散的特点是？
学生回答：顺浓度梯度运输；不需要载体；不需要消耗能量。
教师活动：利用课件展示协助扩散的动画
实例：离子和一些小分子物质如葡萄糖、氨基酸等
请另一组小组代表演示协助扩散
教师活动：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式叫：协助扩散，也叫易化扩散
教师设问：协助扩散的特点是？
特点：顺浓度梯度运输；需要载体；不需要消耗能量
教师活动：有研究发现转运蛋白可以分成两种不同的类型：载体蛋白和通道蛋白。
载体蛋白是只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；
如：非脂溶性物质或亲水物质，糖、氨基酸、核苷酸等水溶性小分子。
通道蛋白是只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。
如：Na+、K+等离子或水
教师活动：水分子进出细胞到底是通过自由扩散协助扩散呢？
教师活动：研究表明水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。
学生活动：总结自由扩散和协助扩散的异同点。
类型 |
自由扩散 |
协助扩散 |
概念 |
||
转运蛋白 |
不需要 |
需要 |
能量 |
不需要 |
不需要 |
方向 |
高浓度到低浓度 |
|
实例 |
气体，脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯等） |
血液中的葡萄糖进入红细胞 |
特例 |
水分子的跨膜运输既可以通过自由扩散，也可以借助通道蛋白进行协助扩散 |
|
当堂检测
四、板书设计
被动运输
一、水进出细胞的原理
渗透作用：
1、半透膜
2、浓度差
二、动物细胞的吸水和失水
三、被动运输
自由扩散：顺浓度，不需要载体、不需要能量
协助扩散：顺浓度，不需要载体，需要载体（载体蛋白、通道蛋白）
设为正确答案
