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1、第 4 章 细胞的 物质输入和输出 第 1 节 被动运输 “被动运输”是 生物新人教必修一第 4 章“细胞的 物质输入和输出”的 第一节内容。本节课的 教学内容是 在 学习了细胞结构的 基础上 进行的,主要包括动物细胞的 吸水和失水、植物细胞的 吸水和失水、质壁分离及其复原实验、自由扩散和协助扩散等内容,这有利于学生巩固前面所学的 知识,又能为 学生学习后面的 主动运输作好铺垫,在 教材中起着承上 启下的 桥梁作用。生命观念:说出动、植物细胞失水与吸水的 相应细胞结构。科学思维:理解渗透现象的 原理及其发生的 条件,并能用此现象解释动植物细胞的 失水与吸水。科学探究:通过探究实验,探究植物的
2、原生质是 否为 一层半透膜。社会责任:将植物细胞的 失水与吸水的 原理应用于农业制作方面,做到合理施肥,提高农作物的 产量。1理解动植物细胞的 失水与吸水；2说明自由扩散和协助扩散的 异同；3尝试提出问题,作出假定,并设计相关实验。PPT 展示相关图片,引出渗透现象:玻璃纸（半透膜)水分子可以通过,而蔗糖分子不可以。PPT 播放渗透装置的 动画,思考下列问题:问题 1:漏斗管内的 液面为 什么会升高？单位时间内进入漏斗的 水分子数多于进入烧杯的 水分子数。问题 2:加入用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的 液面还会升高吗？不会,因为 纱布的 孔隙很大,蔗糖分子也可以自由透过。问题 3:加入烧杯中不
3、是 清水,而是 同样浓度的 蔗糖溶液,结果会怎样？不会,单位时间内透过玻璃纸的 水分子数等于渗出玻璃纸的 水分子数量。问题 4:为 什么漏斗管内的 液面不会无限升高？玻璃纸（半透膜)的 两侧由于存在 浓度差,水分子就有从浓度高的 一侧向低的 一侧渗透的 趋势。而漏斗内的 液面不断升高,与清水的 液面会产生一个压力,会使水分子从蔗糖溶液压向清水侧,这个压力随着液面不断升高而不断增大。压向清水侧的 水分子会越来越多,会逐渐与因为 浓度差而渗透到漏斗的 水分子的 量保持平衡。这时漏斗的 液面不会再变化。一、水进出细胞的 原理 1、渗透作用 （1)概念:水分子（或其他溶剂分子)透过半透膜从低浓度溶液向
4、高浓度溶液的 扩散,称为 渗透作用。（2)条件:具有半透膜；半透膜两侧溶液具有浓度差。2、动物细胞的 失水与吸水 （1)外界溶液浓度细胞质浓度,细胞吸水膨胀。（2)外界溶液浓度细胞质浓度,细胞失水皱缩。（3)外界溶液浓度细胞质浓度,细胞保持原状。问题 5:红细胞内的 血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？不能。问题 6:红细胞的 细胞膜是 不是 相当于“问题探讨”中所说的 半透膜？是。问题 7:当外界溶液的 浓度低时,红细胞一定会由于吸水而涨破吗？不一定,浓度差很大时会涨破,浓度差不是 很大时不会涨破。问题 8:红细胞吸水或失水的 几 取决于什么条件？浓度差,外界溶液浓度远大于细胞液浓度时,红细胞失
5、水多。细胞液浓度时远大于外界溶液浓度,红细胞吸水多。浓度差越大细胞吸水或失水越多。问题 9:想一想,临床上 输液为 什么要用生理盐水。防止血细胞失水或吸水,影响细胞的 功能。3、植物细胞的 吸水和失水 PPT 展示植物细胞的 结构:原生质层:细胞膜、液泡膜,以及两层膜之间的 细胞质。探究实验:原生质层相当于一层半透膜吗？现象分析:1、将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。2、对农作物施肥过多,会造成“烧苗”现象。提出问题 原生质层相当于一层半透膜吗？作出假定 假定原生质层相当于一层半透膜。设计实验 思路:将细胞浸润在 较高浓度的 蔗糖溶液中,观察其形态变化；再将细胞浸润在
6、清水中,观察其大小变化。预期结果:1.在 高浓度溶液中植物细胞失水,中央液泡会变小,细胞皱缩。2.在 清水中吸水后的 植物细胞吸水,中央液泡会变大,细胞膨胀。进行实验 材料用具:刀片,镊子,滴管,盖玻片,吸水纸,显微镜。质量浓度为 0.3g/mL 的 蔗糖溶液、清水。方法步骤:a、制作临时装片。b、用低倍镜观察洋葱鳞片叶处表皮细胞中。c、引流法,滴入蔗糖溶液,低倍镜下观察。d、引流法,滴入清水,低倍镜下观察。PPT 展示实验的 结果:实验现象 分析结果,得.到结论:植物细胞的 原生质层相当于半透膜。外界溶液浓度细胞液浓度:细胞失水原生质层的 伸缩性细胞壁质壁分离。外界溶液浓度细胞液浓度:细胞吸
7、水原生质层逐渐恢复质壁分离复原。结论:植物细胞原生质层相当于一层半透膜,水分是 顺着相对含量梯度而进出植物细胞的。问题 10:加入把实验中 0.3g/ml 的 蔗糖溶液换成 0.5g/ml 的 蔗糖溶液,还会发生质壁分离和复原现象吗？会发生质壁分离。但由于细胞过度失水死亡,无法发生复原。问题 11:植物细胞会由于吸水过多而涨破吗？细胞壁会限制细胞膨胀,对原生质层起爱护和支持作用,细胞不会涨破。问题 12:加入换成 8NaCl 或者 5KNO3,会出现什么现象？会出现质壁分离并自动复原一开始外界溶液浓度高,细胞失水,发生质壁分离；后来细胞膜因吸收钠离子,氯离子而使外界溶液浓度降低出现自动复原。二
8、、自由扩散和协助扩散 1、被动运输 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。2、自由扩散 PPT 展示自由扩散的 动画:特点:顺浓度梯度运输；不需要载体；不需要消耗能量。举例:水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等进出细胞。3、协助扩散 PPT 展示协助扩散的 动画:特点:顺浓度梯度运输；需要载体；不需要消耗能量。举例:葡萄糖进入红细胞。问题 13:自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为 什么？不需要。都是 顺浓度的 梯度跨膜运输。问题 14:自由扩散与协助扩散有什么异同？一样点:都是 顺浓度的 梯度跨膜运输,不需要消耗能量。不
9、同点:自由扩散不需要载体蛋白的 参与；协助扩散需要载体蛋白的 参与。问题 15:为 什么自由扩散和协助扩散被称为 被动运输？都是 顺物质的 浓度梯度进行的,不需要细胞消耗能量,所以被称为 被动运输。转运蛋白可以分为 载体蛋白和通道蛋白两种类型。载体蛋白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目身构象的 改变；通道重日只谷许与自身通道的 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。过去人们普遍认为,水分子都是 通过自由扩散进出细胞的,但后来的 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方式进出细胞的。本节课,充分发挥教材中蕴含的 创新、探究的 素材,把教材中的“现成结论”,通过多处“设障”、“布惑”,将教材进行活化和优化处理,使之真正成为 学生的“学材”,潜移默化地把培养了学生的 对图形描述、解释坐标图形的 功底。具体操作表现:一是 展示动画、引导性问题并不是 要求探讨些什么,其主要目的 是 为 了引起学生的 注意和激发学生的 兴趣,形成感性认识；二是 展示自主性探究学习的 任务和要求是 一个关键性的 问题,主要是 适度限定学生自主性学习的 范围、要求和任务,避免学生的 自主性学习出现盲目性,是 保证自主性学习取得.实效的 措施。