4.3优秀教案(物质跨膜运输的方式)

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物质跨膜运输的方式高中生物教案范文

物质跨膜运输的方式高中生物教案范文

物质跨膜运输的方式高中生物教学中,物质跨膜运输是一个非常重要的主题。

这个主题涉及到细胞膜的结构、物质在细胞膜上的运动方式等多个方面。

本教案将突出讲解物质在细胞膜上跨膜运输过程中的各种方式。

1. 被动扩散被动扩散是物质跨膜运输中最简单的方式。

它是指物质在不需要输入能量的情况下,仅靠浓度梯度或电化学梯度而实现跨膜传输。

被动扩散的速度受到很多因素的影响,包括浓度梯度、温度、物质分子的大小和极性等。

被动扩散的例子有很多,比如氧气、二氧化碳等小分子物质可以通过细胞膜自由扩散。

但是,比较大的分子,如葡萄糖、氨基酸等,就不能轻易地通过细胞膜。

细胞需要提供一些特殊的途径来实现这些物质的跨膜传输。

2. 运载蛋白运载蛋白是细胞膜上的一种非常重要的结构,它可以通过与特定的物质结合,使之跨过细胞膜。

这种跨膜方式又可以分为两类:主动运载和被动运载。

在主动运载中,运载蛋白需要消耗ATP等能量分子才能运作。

例如,细胞内外的离子浓度差异可以通过主动运载来维持。

这种运载方式可以将离子从低浓度区运输到高浓度区,从而使离子的浓度倒转。

被动运载则是指运载蛋白在与物质结合后,不需要消耗额外的能量就可以进行传输。

水通道蛋白就是一种非常典型的被动运载蛋白。

它可以在细胞内、外的水分子浓度差异驱动下,将水分子从高浓度区转移到低浓度区。

3. 膜通道膜通道也是细胞膜上一种常见的跨膜运输方式。

跟运载蛋白相似,膜通道可以筛选特定的物质进行跨膜传输。

但是,与运载蛋白不同的是,膜通道不与物质直接结合,而是提供一个开放的通道,使物质自由地通过。

这种通道类似于细胞膜上的特定空洞,物质可以通过这些通道快速地跨越细胞膜。

膜通道在细胞代谢中具有至关重要的作用。

例如,细胞膜上的钾通道可以控制胞内外离子浓度差的平衡,而钙通道则可以促进细胞的应激反应。

由于膜通道能够快速地实现物质跨膜,也经常被应用于生物技术领域中。

总结:以上介绍了物质跨膜运输的三种主要方式:被动扩散、运载蛋白和膜通道。

4-3_物质跨膜运输的方式_教案新部编本

4-3_物质跨膜运输的方式_教案新部编本

教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期]任教学科:_____________任教年级:_____________任教老师:_____________xx市实验学校第4章第3节物质跨膜运输的方式【教学目标】知识目标1、举例说明物质跨膜运输的类型及特点。

2、说出被动运输与主动运输的异同点。

3、阐述主动运输对细胞的意义。

4、正确解读坐标数据图标。

能力目标1、运用类比和对比地方法进行学习,抓住关键,掌握本质。

2、运用表格的方式进行总结,简洁明了。

情感目标物质进出细胞的方式反映了细胞膜的功能,这是在细胞膜结构的基础上进一步的学习,树立生物膜结构与功能相适应的生物学观点。

参与课堂讨论与交流,同时培养积极思考的学习习惯。

【教学重点】小分子和离子跨膜运输的方式。

【教学难点】主动运输【课时安排】 1课时【教学过程】学生据图4-7、4-8说明。

教师补充介绍:细胞膜上蛋白质的种类很多,载体蛋白就是负责物质运输的(细胞膜上还有其他功能的蛋白质,以后逐一学习)。

载体蛋白具有专一性,K+载体只负责运输K+,葡萄糖的载体只负责运输葡萄糖。

思考:请利用载体蛋白的专一性分析P63资料分析为什么水稻和番茄对离子的吸收表现出选择性?(3)是否消耗细胞代谢产生的能量?学生据图4-7、4-8说明。

教师补充介绍:ATP是一种能源物质,它水解成ADP 和Pi的过程释放出能量。

动画展示:学生观看协助扩散与主动运输的动画,分析说明其特点。

类比说明:PPT展示3种比喻,学生判断其代表哪种运输方式,并分析:下坡与上坡代表什么?货车代表什么?主动运输耗能体现在哪里?组织学生阅读P70问题探讨,分析:图中所示的物质可能的运输方式是什么?为什么?引导学生关注图中所示的结构是“人工合成的脂双层”,与真正的细胞膜相比缺少“蛋白质”,从而判断相关物质的运输方式。

关于协助扩散举例,教师补充并强调:葡萄糖进入人体红细胞是协助扩散,而进入其他细胞是主动运输。

物质跨膜运输的方式教案

物质跨膜运输的方式教案

物质跨膜运输的方式教案一、教学目标1. 知识与技能:(1)理解物质跨膜运输的概念和重要性;(2)掌握三种物质跨膜运输的方式——自由扩散、协助扩散和主动运输的特点、实例及区别;(3)能够运用所学知识分析生活中的物质跨膜运输现象。

2. 过程与方法:(1)通过实例分析,培养学生观察、思考和解决问题的能力;(2)利用模型演示,帮助学生直观地理解物质跨膜运输的过程;(3)开展小组讨论,提高学生的合作能力和语言表达能力。

3. 情感态度与价值观:(1)培养学生对生物学知识的兴趣和好奇心;(2)培养学生关注生活,将所学知识与实际生活相结合的能力。

二、教学重点与难点1. 教学重点:(1)物质跨膜运输的概念和三种方式;(2)物质跨膜运输的实例分析。

2. 教学难点:(1)物质跨膜运输方式的原理和区别;(2)如何运用所学知识分析生活中的物质跨膜运输现象。

三、教学过程1. 导入新课:(1)以问题导入:什么是物质跨膜运输?它在我们生活中有哪些应用?2. 自主学习:(1)学生自主阅读教材,了解物质跨膜运输的三种方式;(2)学生结合实例,分析三种物质跨膜运输方式的特点和区别。

3. 课堂讲解:(1)教师讲解物质跨膜运输的原理和实例;(2)教师利用模型演示物质跨膜运输的过程;4. 小组讨论:(1)学生分组讨论生活中的物质跨膜运输现象;(2)每组选取一个代表进行汇报;5. 课堂小结:(2)教师补充并强调重点知识点。

四、课后作业1. 复习本节课所学内容,整理笔记;2. 完成课后练习题,巩固知识点;3. 观察生活中的物质跨膜运输现象,并结合所学知识进行分析。

五、教学反思1. 教师在本节课中的教学效果如何?2. 学生对物质跨膜运输的概念和三种方式的理解程度如何?3. 学生能否运用所学知识分析生活中的物质跨膜运输现象?4. 针对教学中的不足,如何改进教学方法?5. 针对学生的学习情况,如何调整教学策略?六、教学评价1. 学生自评:学生根据自己在课堂上的表现,对自己的学习情况进行评价,包括学习态度、参与程度、知识掌握等方面。

《物质跨膜运输的方式》教学设计

《物质跨膜运输的方式》教学设计

《物质跨膜运输的方式》教学设计教学设计:物质跨膜运输的方式一、教学目标1.知识与能力目标:了解物质跨膜运输的方式,包括主动转运和被动转运的原理和特点。

2.过程与方法目标:培养学生观察、归纳、分析和实验设计的能力。

3.情感态度价值观目标:培养学生对生命现象的好奇心和求知欲,培养科学探究精神。

二、教学内容物质跨膜运输的方式,包括主动转运和被动转运的原理和特点。

三、教学过程1.导入(10分钟)通过展示一些消化道、呼吸道、血液循环等跨膜运输的生理现象的图片,引导学生思考物质是如何跨越细胞膜的。

提出问题,为什么有些物质能够穿过细胞膜,而有些物质却不能穿过?2.概念讲解(15分钟)通过讲解,引导学生了解物质跨膜运输的基本概念和方式。

包括主动转运和被动转运的原理和特点。

3.案例分析(15分钟)以胆固醇跨越细胞膜为例,通过分析胆固醇在细胞膜中的转运过程,引导学生了解主动转运和被动转运的具体过程和区别。

同时,让学生思考为什么细胞需要通过跨膜运输来获取所需物质。

4.实验设计(30分钟)分为主动转运和被动转运两个实验环节。

a.主动转运实验设计:学生将在两个容器中分别放入含有不同浓度的溶液,通过选择适当的实验条件、时间和浓度的变化,设计实验验证物质跨膜运输是需要能量的,并观察主动转运的动态过程。

b.被动转运实验设计:学生通过将不同大小颗粒溶质放入不同大小孔的膜中,观察溶质在膜中的穿透过程,设计实验验证溶质的跨膜运输是否受到被动力的驱动。

让学生思考为什么有些溶质可以通过膜穿透,有些溶质却不能通过。

5.实验结果分析(15分钟)学生对实验结果进行观察、记录和分析,总结实验中观察到的现象,并归纳主动转运和被动转运的特点。

6.拓展应用(10分钟)通过给出一些生活中物质跨膜运输的例子,让学生思考细胞膜在生活中的作用。

鼓励学生运用所学知识,探究解释其他相关现象。

7.课堂小结(5分钟)复习本节课的核心内容,提出问题,让学生对所学知识进行回顾和巩固。

原创8:4.3 物质跨膜运输的方式

原创8:4.3 物质跨膜运输的方式

细胞内的能量
不消耗
不消耗
需要消耗
代表例子
氧气、水、二 氧化碳等通过
细胞膜
葡萄糖通过红 葡萄糖、氨基酸通
细胞
过小肠上皮细胞膜;
离子通过细胞膜等
【典型例题】
(2017•江苏卷.22)下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞 间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述错误的是( BCD)
A.蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输 B.单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞 C.ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输 D.蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞
背景资料1:丽藻细胞液与池水各离子浓度比
离子 (H2PO4)-
K+ ClNa+
细胞液浓度/池水浓度 18050 1065 100 46
细胞内离子的浓度 远大于细胞外的
背景资料2:
逆浓度梯度运输
① 轮藻细胞中的K+浓度比它所生存的环境
中K+ 多63倍
② 海带细胞中的I- 比海水高出40倍 ③ 人的红细胞中的K+比血浆高30倍,而红
【思考与讨论】
1.自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗?为什么? 不需要。因为两者都是顺物质的浓度梯度。
2.自由扩散和协助扩散有什么异同? 共同点:都是顺物质的浓度梯度,不需要细胞消耗能量。 不同点:前者不需要蛋白质的协助,后者必须有蛋白质的协助。
3.为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输? 两者都是顺物质浓度梯度进行的,不需要细胞消耗能量, 所以统称为被动运输。
特征: 顺浓度 梯度运输
例子: ①气体分子 ②水分子 ③脂溶性小分子,如乙醇,甘油,苯
特征: 1.顺浓度梯度运输
2.需要载体蛋白
典型例子: 葡萄糖进入红细胞

物质跨膜运输的方式教案实用

物质跨膜运输的方式教案实用

物质跨膜运输的方式教案实用一、教学目标1.让学生理解物质跨膜运输的基本方式。

2.通过实验和案例分析,培养学生观察、分析和解决问题的能力。

3.培养学生合作学习和自主探究的精神。

二、教学重难点1.教学重点:物质跨膜运输的方式及其特点。

2.教学难点:物质跨膜运输的机制及影响因素。

三、教学准备1.教具:细胞膜模型、物质跨膜运输动画、PPT课件。

2.学具:实验报告、笔记本、笔。

四、教学过程(一)导入1.利用PPT展示细胞膜结构,引导学生关注细胞膜的作用。

2.提问:同学们,你们知道物质是如何进出细胞膜的吗?(二)新课讲解1.讲解物质跨膜运输的方式:1.1自由扩散:展示动画,解释自由扩散的特点,如氧气、二氧化碳的跨膜运输。

1.2协助扩散:展示动画,解释协助扩散的特点,如葡萄糖的跨膜运输。

1.3主动运输:展示动画,解释主动运输的特点,如氨基酸、离子的跨膜运输。

2.分析物质跨膜运输的影响因素:2.1物质浓度梯度:讲解浓度梯度对物质跨膜运输的影响。

2.2膜的通透性:讲解膜的通透性对物质跨膜运输的影响。

(三)案例分析1.案例一:展示细胞吸水、失水的动画,引导学生分析原因。

2.案例二:展示神经细胞内外离子分布图,引导学生分析神经冲动产生的原因。

(四)实验探究1.实验一:观察洋葱表皮细胞的吸水、失水现象,分析原因。

2.实验二:观察神经细胞内外离子分布,分析神经冲动产生的原因。

(五)课堂小结2.强调物质跨膜运输在生物体生命活动中的重要性。

(六)课后作业1.复习物质跨膜运输的方式及特点。

2.分析生活中常见的物质跨膜运输实例。

五、教学反思1.本节课通过讲解、动画、实验等多种形式,使学生较好地理解了物质跨膜运输的方式及特点。

2.学生在实验探究中积极参与,提高了观察、分析和解决问题的能力。

3.课堂氛围活跃,学生互动良好。

4.不足之处:部分学生对主动运输的理解不够深入,需要在今后的教学中加以强化。

六、教学拓展1.进一步讲解物质跨膜运输与生物体生命活动的关系。

物质跨膜运输的方式高中生物教案范文

物质跨膜运输的方式高中生物教案范文

物质跨膜运输的方式一、教学目标1. 让学生理解物质跨膜运输的概念和重要性。

2. 让学生掌握三种物质跨膜运输的方式:自由扩散、协助扩散和主动运输。

3. 让学生能够运用所学的知识解释生活中的实际问题。

二、教学重点与难点1. 教学重点:物质跨膜运输的概念、三种跨膜运输的方式及其比较。

2. 教学难点:物质跨膜运输方式的原理和实际应用。

三、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生思考和探索物质跨膜运输的奥秘。

2. 利用多媒体课件,生动形象地展示物质跨膜运输的过程。

3. 结合生活实例,让学生更好地理解和运用所学的知识。

四、教学内容1. 物质跨膜运输的概念:物质跨膜运输是指物质通过细胞膜从一侧移动到另一侧的过程。

2. 自由扩散:自由扩散是指物质从高浓度一侧通过细胞膜自动向低浓度一侧移动,不需要载体,不消耗能量。

例如,氧气、水、二氧化碳等。

3. 协助扩散:协助扩散是指物质从高浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧移动,需要载体,但不消耗能量。

例如,葡萄糖进入红细胞。

4. 主动运输:主动运输是指物质从低浓度一侧通过细胞膜向高浓度一侧移动,需要载体,消耗能量。

例如,氨基酸、钾离子、钠离子等。

5. 三种跨膜运输方式的比较:项目自由扩散协助扩散主动运输特点高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度载体不需要需要需要能量不消耗不消耗消耗实例氧气、水、二氧化碳等葡萄糖进入红细胞氨基酸、钾离子、钠离子等五、教学反思通过本节课的学习,学生应能理解物质跨膜运输的概念和重要性,掌握三种物质跨膜运输的方式,并能够运用所学的知识解释生活中的实际问题。

在教学过程中,教师应注意引导学生思考和探索,利用多媒体课件和实例让学生更好地理解和运用所学的知识。

六、教学活动设计1. 导入新课:通过一个简单的实例,如氧气进入肺泡细胞,引出物质跨膜运输的概念。

2. 自主学习:让学生阅读教材,了解三种物质跨膜运输的方式。

3. 课堂讨论:分组讨论三种跨膜运输方式的异同,并总结出每种方式的特点、载体和能量消耗。

物质跨膜运输的方式高中生物教案范文

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物质跨膜运输的方式一、教学目标1. 知识与技能:(1)理解物质跨膜运输的概念;(2)掌握三种物质跨膜运输的方式:自由扩散、协助扩散和主动运输;(3)能够运用所学知识解释生活中的实际问题。

2. 过程与方法:(1)通过观察模型,了解细胞膜的结构;(2)通过实例分析,掌握各种物质跨膜运输的特点;(3)运用对比法,分析不同物质跨膜运输方式的异同。

3. 情感态度与价值观:(1)培养对生物学知识的兴趣;(2)提高解决实际问题的能力;(3)树立科学的思维方式。

二、教学重点与难点1. 重点:(1)物质跨膜运输的概念;(2)三种物质跨膜运输的方式及特点;(3)物质跨膜运输在生活中的应用。

2. 难点:(1)物质跨膜运输的分子机制;(2)不同物质跨膜运输方式的异同;(3)如何运用所学知识解决实际问题。

三、教学过程1. 导入:(1)利用多媒体展示细胞膜模型,引导学生关注细胞膜的结构;(2)提问:什么是物质跨膜运输?2. 自主学习:(1)让学生阅读教材,了解物质跨膜运输的定义;(2)引导学生通过实例分析,掌握三种物质跨膜运输的方式;3. 课堂讲解:(1)详细讲解物质跨膜运输的分子机制;(2)通过对比法,分析不同物质跨膜运输方式的异同;(3)结合生活实例,阐述物质跨膜运输在实际应用中的重要性。

4. 课堂练习:(1)设计一些有关物质跨膜运输的练习题,让学生独立完成;(2)挑选部分学生进行解答展示,并给予评价。

四、课后作业2. 选取一个生活实例,运用所学知识进行分析;3. 预习下一节课内容。

五、教学反思在课后,教师应认真反思本节课的教学效果,包括:1. 学生对物质跨膜运输概念的理解程度;2. 学生对三种物质跨膜运输方式的掌握情况;3. 学生运用所学知识解决实际问题的能力;4. 针对教学过程中出现的问题,调整教学策略,为下一节课的教学做好准备。

六、教学评价1. 课堂表现评价:观察学生在课堂上的参与程度、提问回答情况以及小组讨论的表现,了解学生的学习状态和知识掌握程度。

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第3节物质跨膜运输的方式●从容说课生物膜是一种选择透过性膜,它的选择性是与其结构密切相关的,那生物膜的这种选择性功能是如何实现的呢?则在这一节中来阐述。

主要介绍两大块内容,一是小分子或离子进出细胞膜的方式,包括自由扩散、协助扩散、主动运输,要求学生理解这三种方式的相同点和不同点,主要从膜两侧的浓度差、是否需要载体、是否需要消耗能量、代表的例子等方面来进行对比。

二是大分子物质进出细胞的方式,包括胞吞和胞吐,这部分内容和前面所学的“分泌蛋白的合成和运输”有关联的地方,同时这又是对生物膜具有流动性的一个很好的佐证,老师要引导学生将知识融会贯通。

本节教材中的“问题探讨”设置很好,有启发性和思考性,通过对比不同物质通过不含蛋白质的人工脂双层的实验结果,引导学生思考为什么葡萄糖不能通过脂双层,而小肠上皮细胞不仅能吸收水,还能大量吸收葡萄糖,很自然地引出后面的协助扩散和主动运输。

值得注意的是,“问题探讨”并未将所有该提的问题和盘托出,而是鼓励学生自己提出问题。

比如,学生可能会问:“钠离子、钾离子也不能通过脂双层,但是却能够被细胞吸收,这是为什么?”也为后面讲述主动运输埋下了伏笔,同时也培养了提出问题的能力。

本节内容属于原理性的内容,但学生并不难掌握,通过自学课本,结合老师的动画课件演示,学生还是能很容易比较出三种方式的异同的。

但是学生应用这些基本知识解决实际问题习题时,可能会有一定难度。

所以建议采用“先学后教,当堂训练”的教学方法能取得较好的教学效果,老师先引导学生自学并总结对比三种跨膜运输的方式之异同,然后老师稍做点拨,最后精选一些习题让学生当堂训练。

在精选的习题中,可以突出一些对坐标图表分析的题型,因为新教材越来越强调解读数学坐标图表的能力,并要求学生能用坐标图表来表达一些结论。

本节内容在对坐标图表分析上有较好教学价值。

●三维目标1.知识与技能(1)举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点。

(2)说出被动运输与主动运输方式的异同点。

(3)阐述主动运输对细胞生活的意义。

(4)正确解读坐标数据图表。

2.过程与方法(1)运用类比和对比的方法进行学习,抓住关键,掌握本质。

(2)运用表格的方式进行总结,简洁明了。

3.情感态度与价值观本节情感态度与价值观的教学价值方面不太明显,主要强调积极思考,主动自觉。

●教学重点1.小分子和离子跨膜运输的方式:自由扩散、协助扩散和主动运输。

2.大分子跨膜运输的方式:胞吞和胞吐。

●教学难点主动运输。

●教具准备自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞、胞吐五种跨膜运输方式的多媒体演示课件●课时安排1课时●教学过程[课前准备](1)用于指导学生对比学习三种运输方式的表格。

(2)自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞、胞吐五种跨膜运输方式的多媒体演示课件。

(3)精选一些相关的习题,用于当堂训练。

[情境创设]前面我们讲到生物膜是半透膜,有的分子可以通过而有的分子和离子则不能通过,下面我们看看图4-3-1:H2O2OH+C l-K+N a+C a2+脂溶性物质葡萄糖图4-3-1教师:首先大家仔细观察,这张图所反映的膜是不是生物膜?为什么?学生:不是生物膜,它只有磷脂双分子层,中间没有镶嵌蛋白质。

教师:很好,观察很准确。

这是人工合成的没有蛋白质的脂双层膜。

研究它的通透性。

大家看什么分子能通过人工合成的脂双层?什么分子不能通过人工合成的脂双层?学生:氧气、二氧化碳、氮气、水等小分子很容易通过合成的脂双层;苯、甘油、乙醇等脂溶性的分子也可以通过;氨基酸、葡萄糖等较大的有机分子和带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。

教师:很好,大家发现葡萄糖分子不能自由通过人工合成的无蛋白质的脂双层,但我们又知道细胞生命活动中是离不开葡萄糖的,细胞需要不断补充葡萄糖以提供能量,也就是说葡萄糖肯定是可以通过细胞膜进到细胞内部的。

那这又该如何解释呢?学生:因为人工脂双层中是没有蛋白质的,会不会是蛋白质对葡萄糖等物质的运输起了作用呢?教师:想得很好,大家看这个图还能发现什么问题?学生:前面我们讲了水稻、番茄会有选择地吸收离子,而这个图中显示离子是不能通过脂双层的,会不会离子的吸收也与蛋白质有关?教师:很好,大家开始具备一些分析问题的能力了。

其实蛋白质在物质的跨膜运输中起了十分重要的作用。

那下面我们就一起来学习物质跨膜运输的方式。

[师生互动]1.小分子或离子的跨膜运输教师:这部分内容不难,要求大家先进行自学,首先大家看物质的跨膜运输有几种方式?学生:两大类三种:被动运输(自由扩散、协助扩散)和主动运输。

教师:那这几种方式有什么异同呢?我们如何来区分它们?希望大家能通过自学总结出来。

大家可以结合这个表格来总结:学生活动:阅读课本按表格进行总结。

(约给学生十分钟时间)在老师的引导下完成表格。

老师展示自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输的多媒体动画。

(动画演示之前要交代清楚背景知识,如什么图形代表什么物质,哪边是细胞膜内侧,哪边是细胞膜外侧等,要注意引导学生有侧重地观察)请学生依次来填充表格:教师:自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗?为什么?学生:自由扩散和协助扩散都不需要消耗细胞代谢产生的能量。

因为二者都是顺物质的浓度梯度进行的。

教师:自由扩散和协助扩散有什么异同?学生:自由扩散与协助扩散的共同之处是都是顺着物质的浓度梯度进行的,都不需要细胞消耗能量。

不同之处是:前者不需要蛋白质的协助,后者必须有蛋白质的协助才能实现。

因为有蛋白质的协助,协助扩散的速度远远比自由扩散快。

教师:为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输?学生:因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的,不需要细胞消耗能量,所以统称为被动运输。

教师:主动运输与被动运输的区别是什么?这对于细胞的生活有什么意义?学生:最大的区别是是否消耗能量。

主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中,保证了活细胞能按照生命活动的需要,主动选择吸收所需要的营养物质,主动排出代谢废物和对细胞有害的物质。

2.大分子的跨膜运输载体蛋白虽能帮助许多离子和小的分子通过细胞膜,但对于一些像蛋白质这样的大分子的运输是无能为力的,那这些特别大的分子是如何进出细胞的呢?我们来回忆一下我们以前讲的分泌蛋白是如何运输的。

学生:通过高尔基体形成小囊泡将分泌蛋白包住,然后小囊泡移动到细胞膜处,与细胞膜融合,将蛋白质分泌出去。

教师:很好,其实大家已经知道了大分子的蛋白质是如何排出的,就是通过这种方式,叫做胞吐。

那大家知道白细胞是如何吃掉病菌的吗?学生:通过细胞膜内陷形成小囊泡包住细菌,然后囊泡从细胞膜上脱离出来,在细胞内杀死细菌。

教师:对了,这其实也就是大分子物质进入细胞膜的方式,叫胞吞。

[教师精讲]1.小分子或离子的跨膜运输(1)自由扩散一滴蓝墨水滴到清水中,很快就会分散到清水中,使清水呈现蓝色,这就是扩散。

水分子和脂溶性的小分子物质按照一般扩散作用的原理从分子密度高的地方向分子密度低的地方运动,能够自由通过细胞膜,这种方式称为自由扩散。

前面我们所讲的渗透作用水分子的移动也就是自由扩散。

脂溶性小分子和不带电的极性小分子顺浓度梯度扩散通过质膜的过程,不需要特殊的膜装置协助,也不直接消耗A TP ,是自由扩散,属于被动运输。

扩散是有方向的,总是从高浓度向低浓度的方向发生物质的转移。

自由扩散的动力是物质由高浓度流向低浓度的倾向。

例如CO 2、O 2、N 2进出红细胞,取决于血液和肺泡中该气体的浓度差。

脂溶性的甾类小分子激素(性激素、肾上腺皮质激素)以及酰胺类、甘油、乙醇等出入细胞是自由扩散。

自由扩散的速度基本上取决于分子的大小和油溶度,分子越小,油溶度越大,扩散速度越快。

还与分子的大小、溶解性和电性有关。

例如,由于膜的基本结构是脂类双分子层,所以疏水性分子较易扩散,而亲水性分子和离子主要是通过膜上小孔进行扩散,这种小孔的直径小于1.0 nm ,因此只有不大于1.0 nm 的分子才能穿膜扩散。

同种分子的扩散速度取决于膜两侧的分子浓度差,浓度差越大,扩散速度越快。

用坐标图表示,如图4-3-2。

浓度差图4-3-2 (2)协助扩散一些非脂溶性的物质或水溶性强的物质,依靠细胞膜上镶嵌在脂质双分子层中特殊蛋白质的“帮助”,顺着化学浓度梯度扩散的过程。

即将本来不能或极难进行的跨膜扩散变得容易进行,所以叫做协助扩散。

协助扩散也是顺着浓度梯度扩散,也不需要细胞提供代谢能量,但扩散速度确远远大于自由扩散。

其物质的运输速度与其浓度差关系可用图4-3-3的坐标图4-3-3图表示。

当细胞外侧浓度增加到一定的时候,运输速度不再增加,这是因为受到载体数量的限制。

例如,存在于红细胞膜中的葡萄糖透过体已经分离纯化出来,并已查明是一种相对分子质量为45 000的蛋白质。

将这种透过体嵌入人工制造的脂双层中,葡萄糖分子就能很快穿过脂双层。

大体来说,葡萄糖首先结合到这一透过体的表面,使透过体在构象上发生变化,出现通道,葡萄糖分子就可从这一通道进入细胞之中。

如图4-3-4:细细胞内葡萄糖透过体结合透过体构象改变图4-3-4(3)主动运输主动运输指细胞通过本身的某种耗能过程,将某种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程。

按照热力学定律,溶液中的分子由低浓度区域向高浓度区域移动,就像举起重物或推物体沿斜坡上移,或使电荷逆电场方向移动一样,必须由外界供给能量。

在膜的主动转运中,能量只能由膜或膜所属的细胞来供给,这就是主动的含义。

前述的单纯扩散和易化扩散都属于被动转运,其特点是在这样的物质转运过程中,物质分子只能作顺浓度差,即由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的净移动,而它所通过的膜并未对该过程提供能量。

被动转运时物质移动所需的能量来自高浓度所含的势能(图4-3-5示),因而不需要另外供能。

如果被动转运的是某种离子,则离子移动除受浓度差的影响外,还受当时电场力的影响,亦即当最终的平衡点达到时,膜两侧的电—化学势的差应为零。

主动转运与此不同,由于膜以某种方式提供了能量,物质分子或离子可以逆浓度或逆电—化学势差而移动。

体内某种物质分子或离子由膜的低浓度一侧向高浓度一侧移动,结果是高浓度一侧浓度进一步升高,而另一侧该物质愈来愈少,甚至可以全部被转运到另一侧。

如小肠上皮细胞吸收某些已消化的营养物;肾小管上皮细胞对小管液中某些“有用”物质进行重吸收,均属此现象。

由于此过程在热力学上为耗能过程,不可能在无供能的情况下自动进行,因此如果在生物体内出现这种情况,说明有主动的跨膜转运在进行,必定伴随了能源物质(常常是ATP)的消耗。

主动运输因要消耗能量,而能量的产生又与有氧呼吸的耗氧量有关,所以其运输速度与耗氧量有关,用坐标图表示为图4-3-6。

图中出现一段平台期同样是因为载体的数量是有限的。

图4-3-62.胞吞和胞吐一些大分子或物质团块的转运,是通过胞吞作用和胞吐作用来实现的。

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