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一、教材分析 （一）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。 （二）教学重点和难点 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。 （三）编写思路 教材“问题探讨”首先以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，引导学生关注这一方式与上一节所学被动运输的区别，提示学生思考这一方式是不是具有普遍性。节引言补充了更多的主动运输的例子，揭示这种方式是普遍存在的。然后，通过提问让学生思考细胞主动运输为什么能进行，引出关于主动运输特点的学习。显然，教材不是直接抛出一个“主动运输”的概念，而是希望通过“问题探讨”和其他例子，引导学生思考、讨论、自主总结出这些内容。 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。“思考·讨论胞吞、胞吐过程的特点及意义”，其中个别问题与前一章中有关蛋白质的合成与分泌有关。从细胞结构上看，蛋白质的合成与分泌过程与细胞中的核糖体、内质网、高尔基体、线粒体，以及细胞膜等结构都有关系，因此，认真领会这一过程不仅有利于学生理解细胞结构与功能的关系，也有利于形成生命系统的整体观。 本节内容的逻辑十分清晰。教材中的几幅插图形象直观，有助于突破难点，帮助学生理解和记忆。同时，本节教材注意引导学生关注所学内容与健康的关系，用两个“与社会的联系”栏目介绍了与主动运输、胞吞、胞吐有关的问题，提升学生的社会责任意识和担当能力。 特别提示 本节教材正文最后一段，对细胞膜的选择透过性和物质跨膜运输各种方式的结构基础进行了综合概括，既是本章知识内容的提炼，又体现与前面各章的联系，可谓点睛之笔，教学中应当予以重视。 二、教学建议 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。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，发展模型与建模、归纳与概括、分析与综合等科学思维能力，提升对于生命本质的认识，讨论社会公共健康议题，增强社会责任意识。 本节内容建议1课时完成。教学中，可以借助甲状腺激素的分泌、囊性纤维化病和阿米巴痢疾等医学议题开展学习，通过情境创设，结合上节课所学的被动运输进行区别教学，让学生认识到生命活动的复杂性，进一步认识细胞的结构是与其功能相适应的。 1.拓展教材资源，创设探究情境 策略一采用讨论法和讲授法进行教学。可以通过“问题探讨”中的碘运输和教材中氨基酸、葡萄糖、钾离子等运输为情境（也可以为学生补允一些相关学习资源）引导学生进行讨论。有条件的学校可以尝试翻转课堂，提供相应的微课给学生自主学习，可以利用教材中“问题探讨”的“甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘”案例结合正文中“轮藻细胞吸收钾离子”案例制作微课，课前将视频发放给学生观看，引发学生的积极思考和探究学习的兴趣。进入课堂教学环节时，则建议通过“展示现象-提出问题-解释现象-抽象概念”的教学环节来完成本节的学习，由现象到重要概念的建构，凸显主动运输“逆浓度梯度进行运输，还需要载体的协助和能量的消耗”这一概念内涵。 策略二设置核心问题串，发展学生科学思维。例如，通过设置“植物细胞的H2PO4—的跨膜运输可否逆浓度梯度进行？是否需要载体和能量”“人体内的低浓度脂蛋白大分子物质能否进行跨膜运输？如何进行跨膜运输”“细胞有选择地吸收和排出物质以维持细胞的正常代谢活动，这项功能的结构基础是什么？”等问题进行追问。教师可为学生提供必要的参考资料，如“新兴的生态修复方法解决水体富营养化、净化水质的问题”，或者指导阅读教材中“甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的实例”“变形虫摄取水中有机物颗粒”等资料来提高学生发现问题和解决问题的意识和能力，问题驱动和资料阅读更是有利于学生科学思维的发展，应予充分重视。 2.抽象概括，并在对比中区分概念的内涵 在胞吞与胞吐教学环节，应注意区分教材中图4-4与图4-6的不同，区别主动运输与被动运输概念内涵的异同。明确两种运输方式对于离子和小分子的运输的重要作用，要凸显主动运输的普遍性和重要性。对于进行生物大分子转运的胞吞和胞吐则应从具体案例入手指导学生进行分析，如单细胞动物变形虫、草履虫等都可吞噬细菌或其他食物颗粒，人的白细胞特别是巨噬细胞能吞噬细菌、细胞碎片以及衰老的红细胞，通过案例分析明确其概念和意义。可列表总结不同运输方式的特点和案例，进一步发展结构与功能观。 三、答案和提示 （一）问题探讨 1.不是。 2.需要细胞提供能量。 3.具有普遍性。 （二）思考·讨论 1.细胞膜结构的流动性是胞吞、胞吐的基础；胞吞、胞吐过程中膜的变形本身也体现了膜的流动性。 2.因为游离于细胞质基质中的核糖体，所合成的蛋白质也只能游离于细胞质基质中。由于蛋白质是大分子有机物，无法直接通过被动运输或主动运输穿过细胞膜运输到细胞外，所以一般只能留在细胞内供细胞自身使用。而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够进人内质网腔中，并借助囊泡移动进入高尔基体，经加工包装后，包裹在囊泡中的蛋白质就可以胞吐的方式分泌到细胞外。 （三）练习与应用 概念检测 1.（1）×；（2）×；（3）×；（4）√。 2.A。 3.A。 拓展应用 1.放人蒸馏水中的草履虫，其伸缩泡的伸缩频率加快，放入海水中的则伸缩频率减慢。 2.提示：主动运输和被动运输的区别之一是是否需要能量，而能量来自细胞呼吸，故可通过抑制根细胞呼吸，并观察无机盐离子吸收速率是否受影响来判断其吸收过程属于主动运输还是被动运输。具体步骤：取甲、乙两组生长状态基本相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2+、K+的溶液中；甲组给予正常的细胞呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸；一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、K+的吸收速率。若两组植株对Ca2+、K+的吸收速率相同，说明柽柳从土壤中吸收无机盐为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐是主动运输。 四、背景资料. 1.钾离子通道、钙离子通道、钠离子通道 离子通道是细胞膜上能调节和转运特定离子通过细胞膜的通道，通常由蛋白质分子构成，而且往往是数个跨膜蛋白亚单位构成一个离子通道。它是维持机体神经系统的信息传递、心脏的节律性跳动、激索的分泌、肌肉的收缩等生理活动的重要基础。根据通过离子通道的离子种类，可以将其分为钾离子通道、钙离子通道、钠离子通道等。 钾离子通道钾离子通道能使钾离子快速、有选择性地顺着电化学梯度通过细胞膜，是一类分布最广泛的离子通道，存在于绝大多数的细胞类型中，并且几乎所有的生物都有。1998 年，美国的科学家麦金农（R.Mackinnon，1956-）首次利用X射线晶体衍射解析了一种链霉菌的钾离子通道的三维结构。它由四个相同的亚基形成了一个倒圆锥体，在宽的一端外部有一个选择性的“过滤器”。这个过滤器只与脱水后的钾离子相匹配，钠离子因太小面而不能通过。在过滤器中，两个靠近的钾离子会相互排斥，这种排斥力能够克服离子与蛋白质之间强烈的相互作用力，从而使得钾离子高选择性地快速通过通道。钾离子通道参与调节激素的分泌，如调节胰岛素的释放；钾离子通道还参与维持血管的张力，调节心肌细胞的动作电位，其功能障碍可能导致心律失常。近年来，研究人员以钾离子通道为靶点研发药物。例如，钾离子通道阻滞剂4-氨基吡啶已被研究用于治疗多发性硬化症，钾离子通道激活剂则是很重要的抗高血压和支气管扩张药物。 钙离子通道钙离子通道是选择性通过钙离子的通道，它是一个寡聚蛋白质，主要参与神经递质释放及神经元兴奋性的调节。根据激活与失活的动力学特征，离子特异性以及对药物和毒素的敏感性，可以将通道分为L型、P型、N型、R型、T型等，其中L型和T型存在于心血管和中枢神经系统中，N型、P型、Q型和R型则主要位于神经元中。钙离子通道阻滯剂是一类能阻滞Ca2+流人细胞内，降低细胞内Ca2+浓度的药物，具有重要的临床应用价值。例如，L型钙离子通道阻滞剂可以用于治疗高血压。因为在我们身体的大多数区域，去极化的过程是由钠离子内流介导的，改变钙离子的通透性对动作电位的影响不大。然而，在许多平滑肌组织中，去极化主要通过钙离子内流来介导，L-型钙离子通道阻滞剂就是通过选择性抑制平滑肌中的这些动作电位，导致血管扩张，从而达到治疗高血压的目的。 钠离子通道钠离子通道是膜上存在的允许少量钠离子顺着电化学梯度进人细胞的一种亲水性孔道，其本质为一种内在膜蛋白。它广泛存在于可兴奋的细胞中。钠离子通道开放的主要作用是使细胞去极化，并传播动作电位。当细胞受到-定刺激时，该通道开放形成动作电位，导致膜电位迅速升高而去极化。膜电位去极化又可引起钾离子通道和钙离子通道开放，从而使动作电位复极化。可见，钠离子通道在维持细胞的兴奋性和正常生理功能上起着重要作用。与钾离子通道、钙离子通道一一样，它也是许多药物作用的靶点。 2.对胞吞胞吐的解释 大分子物质，如蛋白质、多核苷酸、多糖、胆固醇与脂蛋白形成的颗粒等，很难直接穿过细胞膜。这些物质通过与膜上某种蛋白的特异亲和力而附着于膜上，这部分细胞膜内陷形成小囊，将附着物包在里面，然后分离下来形成小囊泡进人细胞内部。这个过程称为胞吞。吞噬泡或吞饮泡一-般与细胞质内的溶酶体融合，逐步将吞进的物质消化分解。 与胞吞相反，有些物质通过形成囊泡从细胞内部逐步移至细胞表面，囊泡的膜与细胞膜融合，将物质排出细胞。这个过程称为胞吐。 胞吞与胞吐属于主动运输，因为它们与其他主动运输一样，也需要能量供应。有实验证明，如果氧化磷酸化被抑制，巨噬细胞的吞噬作用就会停止，如果是糖酵解被抑制则无阻碍作用。胞吞与胞吐的一个重要特征，是细胞摄人的或分泌的大分子被收人在小囊泡中，而不与细胞中其他大分子或细胞器混合。小囊泡快速地大规模地形成和融合，是所有真核细胞的特征之一。大分子物质通过胞吞进入胞内，是通过受体分子介导的。首先，大分子结合到细胞表面特定的受体上，受体所处的细胞膜称为有被小窝。大分子与受体结合后，这部分细胞膜内陷，并最终从膜上脱落下来形成小囊泡，由于受体与大分子特异性结合，加之膜内陷与形成囊泡的速度极快，囊泡中含有的胞外液非常少。 细胞内合成的一-些大分子若需转运到细胞外，首先包裹在囊泡中，然后转移到细胞膜并与细胞膜融合，囊泡中的物质排出细胞外，组成囊泡的膜成为细胞膜的一部分。胞外基质中的糖蛋白就是通过这种途径运到胞外的。对于一些特殊的细胞，它们分泌的物质如激素、神经递质等，也是通过这种方式释放到细胞外。但是，分泌产物的释放是受特定信号调节的。首先是分泌分子由囊泡包裹，移向细胞膜，当细胞接受到分泌信号后，囊泡与细胞膜融合，将分泌分子释放到胞外。 3.植物的抗逆性 植物受到对其自身生长和生存不利的各种环境因素的影响（也称逆境或胁迫），在长期的系统发育中逐渐形成的对外界不良环境的适应、抵抗和忍耐能力，这种适应、抵抗和忍耐能力称为抗逆性。植物可以通过调整生命周期、改变形态和生理特征等方式，提高各种逆境的抵抗能力。植物抗逆性大致可分为三种形式：避逆性、御逆性、耐逆性。 避逆性体现在植物通过调整生长发育周期，在时间上不与逆境相遇，避开逆境的干扰。这种方式在植物进化上十分重要。例如，当有水时，有些沙漠植物会迅速发芽，在短时间内完成发芽、生长、发育到开花结实的生命全过程。 御逆性体现在植物通过特定的形态结构抵抗胁迫因子的影响，使其在逆境下仍能进行基本正常的生理活动。逆境出现时，胁迫因子并未进人组织，植物体内不发生与环境变化相应的变化。例如，耐旱植物通过根系发达、叶片小、角质层厚、蒸腾低、输导组织发达等形态特征来抵御干旱。 耐逆性是指植物受到环境胁迫时，通过代谢反应来阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其仍保持正常的生理活动。此时，胁迫已经进人植物体内，植物以形成胁迫蛋白、增加渗透调节物质和脱落酸含量等方式，提高细胞对各种胁迫的抵抗能力。以渗透调节为例，在干旱、高温、低温或盐渍等环境下，细胞会被动失去一些水分，结合水的含量相对提高，而自由水的含量则相对减少，结合水不易结冰和蒸腾，有利于植物对抗逆境。此外，逆境还会诱导参与渗透调节的基因的表达，形成一些渗透调节物质，提高细胞内溶质浓度，降低水势，保持与环境的渗透平衡，使植物能继续从外界吸水，保持正常生长。渗透调节物质主要有糖、有机酸和离子（特别是K+），其中脯氨酸是最有效的渗透调节物质，任何逆境下，植物都积累脯氨酸，尤其在干旱时，可比原始含量增加几十倍到几百倍。 五、教学案例与评析 主动运输与胞吞、胞吐 北京大学附属中学 郭莉 张亚慧 教学目标的确定 课程标准对本节内容的要求是：举例说明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乔、胞吐进出细胞。依据上述要求，确定本节课的教学目标如下。 1.通过对小分子物质逆浓度梯度运输的分析，说明主动运输的特点。 2.通过对大分子物质进出细胞过程的学习，说明胞乔、胞吐的特点。 3.通过对物质跨膜运输进出细胞多种方式的比较，总结概括细胞膜具有选择透过性、物质跨膜运输有各种方式的结构基础。 教学设计思路 本节课由“甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的过程”导入新课，引出主动运输过程。通过分析“大蒜根吸收H2PO4—”的实验，理解主动运输所需条件，建构主动运输概念。通过分析"LDL（低密度脂蛋白）进入细胞”的实例，认识到大分子物质的跨膜运输不同于被动运输和主动运输。进一步分析“变形虫摄食过程”，理解胞吞、胞吐所需条件。最后，学生通过构建模型，综合比较被动运输、主动运输、胞吞和胞吐，理解这几种跨膜运输方式与细胞膜结构、细胞内能量的关系。教学流程如下。 教学实施的程序 评析 本节课基于发展学生的生物学学科核心素养的宗旨进行设计，授课对象为北京市具有较好学习基础的学生。本节课教学设计在以下两个方面相对比较突出。 1.创设真实问题解决情境，为学科核心素养发展搭建平台教师在本节课设计过程中努力创设真实的问题情境，通过任务驱动，让学生参与到学习过程中，在问题解决过程中，发展学科核心素养。例如，教师在科研人员研究用大蒜治理水体富营养化、净化水质的研究为问题情境，提出“大蒜能否吸收H2PO4—，是如何吸收的？”等一系列问题，引导学生利用已学的自由扩散、协助扩散知识进行分析、讨论，明确H2PO4—在逆浓度梯度下也发生跨膜运输但必须需要能量和载体，载体数量和对H2PO4—的转运效率影响吸收速率，从而帮助建构新的生物学概念。问题情境既能引导学生关注环境问题，增强社会责任感，体会通过科学实验解决生物学问题的思路，也能在分析数据中培养学生获取和分析信息、有逻辑地思维的能力，使学生的科学思维得到真实发展，帮助学生深入领悟结构与功能观、物质与能量观。 2.任务和问题驱动学习，促进学生有效思维活动真实发生本节课设计十分关注从学习活动任务到具体问题的设计，既有清晰的活动任务，又有梯度合理，层层递进的问题来引导学生思号，例如，教师创设了分析“LDL（低密度脂蛋白）进入细胞"的任务情境，通过引导学生讨论“为什么动物细胞需要胆固醇？”到“如何预防动脉粥样硬化？”等几个递进的问题，促进学生进行有质量的思维活动，帮助学生认识“大分子物质进出细胞需要能量，需要与细胞相互识别信息”。在本课结尾，教师创设“物质通过何种方式进人或离开小鼠胰腺细胞”这一学习任务，引导学生对本课内容进行概括总结。这些活动设计体现了教师对如何促进学生有效思维活动及有效学习发生的思考。 教师在创设本节课学习情境时，并没有按部就班地照搬教材，而是既有依托于教材典型教学内容创设的学习情境，也有较多依托于教材以外的真实研究创设的情境，更加开放和创新，体现了较强的求新、求变意识。教学设计在发展中、高层次学生的思维能力方面进行的探索较为突出，有利于促进学生科学思维、科学探究素养的发展。广大教师在使用本教学设计时还可以根据学生的学习能力，进行修正，适当地回归教材。 评析人：柳忠烈（北京市海淀区教师进修学校） “复习与提高”参考答案 一、选择题 1.A。 2.A。 3.C。 4.D。 二、非选择题 1.从上到下，从左到右依次是：白由扩散；协助扩散；主动运输；高浓度到低浓度，不需要转运蛋白、不需要能量；高浓度到低浓度，需要转运蛋白、不需要能量；低浓度到高浓度，需要载体蛋白、需要能量；大分子有机物、颗粒物进出细胞的方式、需要能量；O2、CO2出人细胞；血液中的葡萄糖进人红细胞；红细胞吸收K+；细胞分泌蛋白质类激素。 2.（1）K+和Mg2+这两种离子的浓度细胞内大于细胞外，细胞若要吸收这两种离子必须递着浓度梯度进行 （2）Na+和Cl-这两种离子的浓度细胞内小于细胞外，细胞若要排出这两种离子必须逆浓度梯度进行 3.（1）渗出 增大 （2）缓慢增大后趋于稳定 蔗糖溶液 清水 （3）乙二醇 增大 （4）大液泡 囡波湾生物 扫码查看更多 点击即为支持 觉得不错就给我个"在看"!  |
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