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以下均為復(fù)習(xí)備考資料及相關(guān)練習(xí)題，以供使用

教學(xué)目標(biāo)

1.通過(guò)水分子進(jìn)出細(xì)胞膜的方式，說(shuō)明被動(dòng)運(yùn)輸?shù)膬煞N主要方式，對(duì)比自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的異同;舉例說(shuō)明轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的類型和作用。

2.通過(guò)水分子進(jìn)出細(xì)胞的多種方式，體會(huì)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的多種形態(tài)，是生物適應(yīng)性的體現(xiàn)，深入領(lǐng)悟細(xì)胞膜是有選擇透過(guò)性的生物膜；運(yùn)輸物質(zhì)的方式取決于細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，形成生物的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。

3.通過(guò)水通道蛋白科學(xué)史的學(xué)習(xí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析推導(dǎo)，培養(yǎng)科學(xué)思維，科學(xué)探究的能力。?

教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)重點(diǎn)：

水分子的運(yùn)輸方式；

教學(xué)難點(diǎn)：

自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的特點(diǎn)；

自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的異同點(diǎn)；?

教學(xué)過(guò)程

【情景引入】

過(guò)去，人們一度認(rèn)為水分子可以自由透過(guò)磷脂雙分子層，但卻很難解釋某些條件下，生物膜極高的透水性。水分子具體是怎么運(yùn)輸?shù)哪?？今天我們一起探究被?dòng)運(yùn)輸和水通道蛋白的發(fā)現(xiàn)。

【溫故知新】

師：你還記得上節(jié)課中細(xì)胞吸水的方式嗎？動(dòng)物細(xì)胞膜與植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，細(xì)胞透過(guò)滲透作用吸水與失水。兩側(cè)相對(duì)含量梯度提供運(yùn)輸動(dòng)力。像水分子這樣，物質(zhì)以擴(kuò)散的形式（從相對(duì)含量高的的一側(cè)運(yùn)輸?shù)较鄬?duì)含量低的一側(cè)），不需要消耗細(xì)胞內(nèi)能量的運(yùn)輸方式叫做被動(dòng)運(yùn)輸。被動(dòng)運(yùn)輸分為自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散。其他物質(zhì)和水分子類似嗎？?

【情景探究】

思考 ：看圖思考，甘油、氧氣和二氧化碳的運(yùn)輸有什么特點(diǎn)？（引導(dǎo)生物膜與人工膜的主要區(qū)別是？）?

生：生物膜比人工膜多了蛋白質(zhì)，他們?cè)谏锬づc人工膜的運(yùn)輸效率相當(dāng)，說(shuō)明他們的運(yùn)輸不需要膜上蛋白質(zhì)的參與。

【情景探究--自由擴(kuò)散】

資料：氧氣、二氧化碳等氣體分子很容易擴(kuò)散透過(guò)磷脂雙分子層，在肺部氧氣一路順濃度擴(kuò)散進(jìn)組織細(xì)胞，細(xì)胞呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳又一路擴(kuò)散進(jìn)入肺泡。?

?

師:我們把這種通過(guò)通過(guò)簡(jiǎn)單擴(kuò)散作用，不需要膜蛋白參與的運(yùn)輸叫做自由擴(kuò)散，也叫做簡(jiǎn)單擴(kuò)散。

師：一些脂溶性物質(zhì)，比如苯、性激素、乙醇、甘油也能通過(guò)自由擴(kuò)散順濃度進(jìn)出細(xì)胞。

師：為什么他們可以如此簡(jiǎn)單不費(fèi)力氣的運(yùn)輸呢？你能想到原因嗎？

生：因?yàn)闅怏w分子較小，可以自由穿梭；而細(xì)胞膜主要成分也是脂質(zhì)，所以他們不需要膜上蛋白質(zhì)的協(xié)助。

【情景再探究--協(xié)助擴(kuò)散】

師：再看看水分子的運(yùn)輸與他們相比有什么不同？生：水分子生物膜與人工膜中均能進(jìn)行運(yùn)輸，但是生物膜中的運(yùn)輸速率更快。說(shuō)明什么問(wèn)題呢？

生：膜上蛋白質(zhì)的存在提高了水分子的運(yùn)輸速率。說(shuō)明還存在其他的運(yùn)輸方式，并且效率更高。

師：正確的猜想需要被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

師：20世紀(jì)美國(guó)科學(xué)家阿格雷從哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜中提取到了一種蛋白，并使其在爪蟾卵母細(xì)胞表達(dá)，發(fā)現(xiàn)蛋白的表達(dá)，5分鐘卵母細(xì)胞迅速脹破。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，提取到了蛋白，并稱為水通道蛋白。?

師：水通道蛋白的發(fā)現(xiàn)使阿格雷榮獲諾貝獎(jiǎng)，與他一同獲獎(jiǎng)的還有解析鉀離子通道蛋白的麥金農(nóng)。?

師：我們把這種通過(guò)擴(kuò)散，并且需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助的運(yùn)輸稱為協(xié)助擴(kuò)散，也叫易化擴(kuò)散。

師：2003年與阿格雷一同獲得諾貝爾獎(jiǎng)的是美國(guó)科學(xué)家麥金農(nóng)，他解析了鉀離子通道蛋白的結(jié)構(gòu)。什么是通道蛋白呢？?

鉀離子通道蛋白結(jié)構(gòu)

生：（觀看視頻）常見(jiàn)的通道蛋白有離子如鉀離子、鈉離子，和水通道道白，分子或離子通過(guò)通道蛋白時(shí)，不需要與通道蛋白結(jié)合，只容許與自身通道直徑和形狀匹配、大小和電荷適宜的分子或離子通過(guò)。

師：剛才我們知道水分子存在自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散，到底哪一個(gè)是它的主要運(yùn)輸方式呢？請(qǐng)看資料。?

資料：成人每天原尿有180升，最終排出的尿液卻只有1.5升。水分子去哪里了呢？師：水分子主要被腎小管和集合管重吸收。怎樣才能保證水分子快速、大量被重吸收？?

生：是的，自由擴(kuò)散遠(yuǎn)效率低，遠(yuǎn)不能滿足生命活動(dòng)的需要。協(xié)助擴(kuò)散提高了水分子的運(yùn)輸速率，所以協(xié)助擴(kuò)散是水分子的主要運(yùn)輸方式。

【小結(jié)】

師：自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散之所以叫做被動(dòng)運(yùn)輸。是因?yàn)樗麄冇幸粋€(gè)共同點(diǎn)，物質(zhì)都是順濃度，不需要消耗能量。你能否辯析這兩個(gè)曲線分別對(duì)應(yīng)什么運(yùn)輸方式嗎?

?

生：濃度差提供了方面為運(yùn)輸提供了動(dòng)力；

另一方面，濃度梯度的大小直接影響運(yùn)輸速率；自由擴(kuò)散不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，濃度差越大，運(yùn)輸效率越高。因此1為自由擴(kuò)散，2為協(xié)助擴(kuò)散。

師：為什么隨著濃度差的增大，物質(zhì)的運(yùn)輸速率沒(méi)有一直提高呢？你能想到嗎？

生：因?yàn)檗D(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量是有限的，因此某些物質(zhì)的運(yùn)輸速率還受轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量的的影響。

課下，你可以嘗試?yán)L制他們的運(yùn)輸過(guò)程。

（播放協(xié)助擴(kuò)散視頻）

師：可以看到轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，除了剛才提到的通道蛋白，還有載體蛋白。它和通道蛋白有何不同呢？我們下節(jié)課再來(lái)揭曉。