高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 主动运输与胞吞、胞吐公开课教学设计

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 主动运输与胞吞、胞吐公开课教学设计，共9页。教案主要包含了情境导入，问题探讨，布置任务，阅读分析，知识拓展，联系社会，资料分析，特别提醒等内容，欢迎下载使用。

年级
高一年级
授课时间
1课时
课题
第2节 主动运输与胞吞、胞吐
教材分析
本节主要包括“主动运输”、“胞吐与胞吞”两部分内容。通过本节内容的学习，主要让学生掌握“有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白”“大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞”等概念，进而形成“物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动”这一重要概念。教材首先以“问题探讨”甲状腺滤泡上皮细胞逆浓度梯度吸收碘为例，引出不同于被动运输的物质跨膜运输方式——主动运输。一些大分子物质或颗粒，无法直接通过主动运输或被动运输进出细胞，只能以胞吞、胞吐的方式来实现跨膜运输。通过本节内容的学习引导学生理解主动运输和被动运输的区别、胞吞胞吐的特点和意义，认识生命活动的复杂性等特点。同时培养学生归纳与概括、分析与综合等科学思维能力。
教学目标
1.阐明主动运输的过程、特点和意义。
2.举例说明胞吞和胞吐的过程。
3.利用细胞膜的流动镶嵌结构模型解释各种物质跨膜运输的方式。
教学重、难点
1.教学重点
(1)主动运输的过程和特点。
(2)胞吞、胞吐的过程。
2.教学难点
(1)主动运输的过程和特点。
(2)胞吞、胞吐的过程。
教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
引入新课
【情境导入】
播放甲状腺细胞关于吸碘的独白的视频，使学生明白碘对于我们生命活动的重要性。从而导入甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的学习。
【问题探讨】
展示图片，结合视频，结合资料提出问题，引导学生阅读资料并讨论、思考回答问题。
人体甲状腺分泌的甲状腺激素，在生命活动中起着重要作用。碘是合成甲状腺激素的重要原料。甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中高20-25倍。
1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？
不是
2.联想逆水行舟的情形，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是否需要细胞提供能量？
需要细胞提供能量
3.这在各种物质的跨膜运输中是特例还是有一定的普遍性？
具有普遍性
展示图片，提出问题。通过多个事例说明很多物质的运输是逆浓度运输的。
这些物质是如何运进细胞的呢？
都是从低浓度往高浓度方向运输。
观看视频。依据被动运输的概念作出合理判断。初步认识甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点。
通过观察图片中的事例，明白逆浓度运输现象是普遍存在。认同主动运输方式在细胞生命活动中的普遍性。
一、主动运输
【布置任务】
任务一：学生对资料进行分析，探究主动运输发生条件及影响因素。
资料1：肾小球每天滤过钠约500 g，每天尿液中排出3～5 g。
1.探究Na＋进、出肾小管上皮细胞的方式。
肾小管上皮细胞内Na＋浓度仅为10 mml·L－1，远低于细胞外。ATP为一种能源物质。
(1)肾小管腔中原尿里大量的Na＋以何种方式进入肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
协助扩散；Na＋顺浓度梯度且借助于通道蛋白进入肾小管上皮细胞。
(2)Na＋以何种方式运出肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
主动运转；逆浓度梯度进行，需要载体蛋白协助，且消耗能量。
资料2：原尿中的葡萄糖在肾小管几乎全部被重吸收。
2.探究葡萄糖进出肾小管上皮细胞的方式。
肾小管上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na＋浓度差的能量。但是Na＋浓度差的建立是依靠Na＋－K＋泵的，而Na＋－K＋泵需要消耗ATP。
(1)图中葡萄糖进、出肾小管上皮细胞分别是何种方式？
图中葡萄糖进入肾小管上皮细胞为主动运输；出肾小管上皮细胞为协助扩散。
(2)Na＋－K＋泵对葡萄糖的运输有无影响？
有影响。
(3)图中同一种物质进出细胞的方式是否相同？并举例说明。
不同，如葡萄糖、Na＋。
【阅读分析】
播放主动运输视频。结合图示并引导学生阅读教材P69页，明确主动运输的概念、过程及特点。
1概念:物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。
2过程
离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化，就将它所结合的离子或分子细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来，载体蛋白随后又恢复原状又可以去转运同种物质的其他离子或分子。
3.特点
结合动画，引导学生归纳概括主动运输的特点：逆浓度梯度运输、需要载体、需要消耗能量。
【知识拓展】
展示两类主动运输，引导学生进行知识拓展。
直接型：直接消耗ATP的主动运输，通常称为泵（ATP驱动泵）
间接型：利用依赖ATP的Na+-K+泵活动建立的细胞膜两侧Na+的跨膜浓度梯度主动运输
4.意义
请学生根据资料分析主动运输的意义。
资料3：原尿中的葡萄糖如果不能全部被肾小管上皮细胞重吸收，则会排出体外，对人体不利。机体每天可产生40～60 mml氢离子(H＋)固定酸，这些氢离子必须被中和并由肾脏排出，否则会对机体造成严重危害。肾小管通过主动运输分泌氢离子的功能可以确保其从尿液中顺利排出。
学生分析讨论得出结论：主动选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。
【联系社会】
介绍囊性纤维病：患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常，导致患者支气管中黏液增多。
【资料分析】
5.影响主动运输运输速率的因素
请学生根据资料分析影响主动运输运输速率的因素。
资料4：若切断肾的供氧渠道，重吸收速率降低。
资料5：载体介导的跨膜运输速率存在饱和现象，表现为载体对所转运物质存在量的极限，载体与所转运物质的结合达到限度，即使再提高浓度差，也不会再提高运输效率。
分析得出：氧气供应(或能量供应)和载体蛋白的数量会影响主动运输的速率。
6.请学生在坐标上画出各影响因素的曲线。
【特别提醒】
温度也会影响物质运输速率
【讨论分析】
引导学生讨论分析各曲线中各因素与物质运输的关系，进一步理解氧气浓度、物质浓度与物质运输速率的关系。
7.分析下列曲线所代表的物质运输方式及物质运输速率的影响因素
①运输方式： ； 影响物质运输速率的因素有： 。
自由扩散 物质浓度
②运输方式： ； 影响a点运输速率的因素是： ；b点之后运输速率不再改变的原因是 。
协助扩散或主动运输 膜上转运蛋白的数量有限
③运输方式： ；
自由扩散或协助扩散或哺乳动物成熟红细胞的主动运输
④运输方式： 。a点所需能量来自于无氧呼吸，影响b点运输速率的因素是： ；c点之后运输速率不再改变的原因是 。
主动运输 氧气浓度 膜上载体蛋白的数量有限
分小组对资料进行分析，探究主动运输发生条件及影响因素。
观看视频，阅读教材，总结主动运输的特点。
了解主动运输有两种类型。
根据资料分析主动运输的意义。
认同人体内物质运输异常可能导致疾病的发生。
根据资料分析影响主动运输运输速率的因素。
通过知识的整合，在坐标上画出各影响因素的曲线。
分析曲线，理解各曲线中各因素与物质运输的关系。
习题巩固
1.物质跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一，也是细胞膜的重要功能之一。如图表示某种离子跨膜运输的过程，下列叙述正确的是
A.用呼吸抑制剂处理不会影响该离 子的跨膜运输
B.图中膜结构一定是细胞膜
C.这种运输方式能够保证活细胞主动选择吸收所需要的营养物质
D.膜上载体蛋白结合离子后其空间结构发生不可逆的改变
【答案】C
【解析】A.据图分析可知,该离子的运输方式需要能量,需要载体蛋白的协助,属于主动运输,呼吸抑制剂处理会抑制细胞呼吸,能量产生受阻,会影响该离子的跨膜运输,故A错误;
B.图中膜结构不一定是细胞膜 ,有可能是细胞器膜,故B错误;
C.主动运输能够保证活细胞主动选择吸收所需要的营养物质,故C正确;
D.膜上载体蛋白与离子结合后构象会发生改变,但这种改变是可逆的,故D错误。
故选 C。
2.主动运输的能量可来自ATP水解或电化学梯度(离子的浓度梯度)，如图是与小肠上皮细胞有关的葡萄糖跨膜运输的示意图，其中a、b、c表示载体蛋白。据图分析，下列叙述正确的是
A.载体蛋白b转运葡萄糖的过程中需要ATP水解供能
B.在载体蛋白c的协助下，细胞内外的Na＋浓度趋于相同
C.肠腔中的Na＋浓度降低，会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖
D.机体短暂的供氧不足，会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液
【答案】C
【解析】A.葡萄糖进入小肠上皮细胞时,是由低浓度向高浓度一侧运输,为主动运输;而运出细胞时，是从高浓度向低浓度一侧运输，为协助扩散，钠离子进入小肠上皮细胞时，是由高浓度向低浓度一侧运输，为协助扩散;而运出细胞时,由低浓度向高浓度一侧运输，为主动运输。载体蛋白b转运葡萄糖是从高浓度向低浓度一侧运输,为协助扩散,不需要消耗TP,A错误;
B.载体蛋白c运输Na+,是由低浓度向高浓度一侧运输,为主动运输,最终会使细胞外的Nat浓度高于细胞内的Na+浓度,B错误;
C.根据图示分析可判断葡萄糖进入小肠上皮细胞与Na+从肠腔到小肠上皮细胞是相同的载体,肠腔中的Na+浓度降低,就会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖,C正确;
D.葡萄糖运出小肠上皮细胞进入组织液时,是从高浓度向低浓度一侧运输，为协助扩散，不需要消耗ATP,机体短暂的供氧不足，不会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液,D错误。
故选C。
3.(2023·广西北海高一质检)如图是胡萝卜在不同氧浓度下从硝酸钾溶液中吸收K＋和的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收速率不同的因素分别是
A.载体蛋白数量、能量
B.能量、载体蛋白数量
C.载体蛋白数量、离子浓度
D.能量、离子浓度
【答案】B
【解析】胡萝卜吸收K+和NO3-的方式是主动运输，需要载体蛋白协助，消耗能量。A、B两点表示不同氧浓度下吸收NO3-的速率，载体蛋白相同，影响因素是能量;B,C两点表示在同一氧浓度下吸收K+和NO3-的速率，能量相同,影响因素是载体蛋白数量。
故选B。
二、胞吞与胞吐
【资料展示】
资料1 人体的血浆、原尿、终尿主要成分和含量
原尿中每天滤出的蛋白质可达1.8g左右，但尿液中几乎无蛋白质
【布置任务】
任务二：学生阅读教材P71页，根据图文资料请学生辨析大分子物质进、出肾小管上皮细胞的方式。思考讨论胞吞、胞吐的特点。
当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部，这种现象叫作胞吞
细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫作胞吐。
【思考讨论】
（1）胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系？
生物膜的流动性是胞吞、胞吐的基础
（2）物质通过胞吞、胞吐进出细胞的方式有何特点？
需要消耗能量和特定蛋白质的识别
（3）胞吞，胞吐穿过了几层生物膜？
0层
阅读教材，分析资料，理解胞吞、胞吐的过程，思考讨论胞吞、胞吐的特点。
习题巩固
4.(2022·广西南宁高一期末)受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用，主要用于细胞摄取特殊的生物大分子，其过程如图所示。下列叙述正确的是
A.构成有被小泡膜的基本支架是磷脂双分子层
B.该过程需要膜上蛋白质的参与但不消耗能量
C.右图说明细胞摄取大分子需要借助载体蛋白
D.性激素属于分泌蛋白，促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成
【答案】A
【解析】A.细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，构成有被小泡膜的基本支架是磷脂双分子层，A正确；
B.受体的化学本质为蛋白质，该过程需要膜上蛋白质的参与且消耗能量，B错误;
C.上图说明细胞摄取大分子不需要借助载体蛋白来运输，大分子通过胞吞方式进入细胞，C错误;
D、性激素是固醇类激素，不是分泌蛋白，D错误。
故选A。
5.用磷脂双分子层将某种不容易进入细胞的药物包裹成小球，通过小球膜与细胞膜的融合将药物送入细胞，从而达到治疗疾病的目的。该药物的化学成分和进入细胞的方式最可能是
A.蛋白质 胞吞B.固醇 自由扩散
C.性激素 协助扩散D.蛋白质 主动运输
【答案】A
【解析】由题意可知，“某种不容易进入细胞的药物”，表明该物质是大分子物质，蛋白质是大分子物质，通过胞吞进入细胞，A符合题意。
三、物质跨膜运输比较
【布置任务】
任务三：列表比较主动运输和被动运输。学生结合上节及本节学习内容，填写表格，完成任务。
回忆各种物质的跨膜运输方式，比较不同运输方式的特点。
习题巩固
6.(2022·江苏徐州高一期中)如图是物质跨膜运输三种方式的示意图，据图分析，下列有关说法错误的是
A.脂溶性物质易透过细胞膜，是因为组成细胞膜的主要成分有磷脂分子
B.经研究某动物会将体内多余的盐分通过方式①排出体外，说明其运输方式为被动运输
C.葡萄糖是细胞内主要的能源物质，进入细胞只能通过方式③
D.对某动物的心脏施加某种毒素后，对Ca2＋的吸收明显减少，但不影响 对K＋和葡萄糖的吸收，原因可能是毒素抑制了心肌细胞膜上转运Ca2＋载体蛋白的活性
【答案】C
【解析】A.根据“相似相溶”原理可知，脂溶性物质易透过细胞膜，是因为组成细胞膜的主要成分有磷脂分子，A正确;
B.①表示高浓度运输到低浓度，需要载体，不需要能量，表示协助扩散，是被动运输，B正确;
C.葡萄糖分子进入红细胞，是通过①协助扩散，葡萄糖分子进入小肠绒毛上皮细胞，是③主动运输，C错误;
D.对某动物的心脏施加某种毒素后，对Ca2+的吸收明显减少，但不影响对K*和葡萄糖的吸收，原因可能是毒素抑制了心肌细胞上转运Ca2+载体蛋白的活性，因为若毒素直接或间接抑制ATP的合成，会影响对K+的吸收，D正确。
故选C。
7.如图表示物质进入细胞的四种方式，下列有关说法错误的是
A.温度只影响图中②和③过程的速率
B.吞噬细胞通过④过程吞噬病原体
C.小肠上皮细胞吸收乙醇的方式是①
D.氧气进入细胞的方式是①
【答案】A
【解析】A.温度影响分子的运动速率,影响膜的流动性,图中①②③④四种运输方式都会受到影响, A错误;
B.④过程属于胞吞作用,吞噬细胞通过④过程吞噬病原体, B正确;
C.乙醇进入细胞的方式是自由扩散,小肠上皮细胞吸收乙醇的方式是①, C正确;
D.葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，②为协助扩散，D正确;
故选A。
课堂小结
板书设计
第2节 主动运输与胞吞、胞吐
一、主动运输
1概念：物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。
2过程
3.特点：
逆浓度梯度运输、需要载体、需要消耗能量。
二、胞吞、胞吐
1.生物膜的流动性是胞吞、胞吐的基础
2.需要消耗能量和特定蛋白质的识别