细胞的物质输入和输出

任务驱动下的大单元教学设计必修一《分子与细胞》第四章细胞的物质输入与输出一、单元学习主题分析本章内容是在”细胞的基本结构“的基础上，进一步学习细胞的功能，细胞是一个最基本的生命系统要想完成正常的生命活动，需要细胞的各个结构与功能相适应。

而细胞要进行生命活动需要物质的输入与输出从而完成正常的细胞代谢。

因此本章在结构的基础之上学习物质运输的各种方式，第五章则在物质进入细胞后又会发生怎样的化学反应，进行层层递进式学习。

从系统的视角去介绍，帮助学生认识细胞这个微观世界，既符合学生的认知特点和规律，又可以帮助学生理解细胞的结构与功能，形成生命的系统观。

内容结构课时教学设计环节一：情景导入情景导入：环节二：渗透作用【活动一：阅读与思考】播放教材P62页中“问题探讨”的实验视频，学生阅读相关内容。

布置任务，展开问题探讨：任务一：1、讨论什么是渗透作用？2、归纳渗透作用发生的条件 3、判断水分子流动的方向根据教材P62“问题探讨”中的渗透现象示意图，回答下列问题：1.漏斗管内的液面为什么会升高?由于单位体积的清水中水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数,因此单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水的水分子数。

2.如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？不会。

原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。

3.如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？不会。

半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。

4.尝试概括渗透作用的发生需要具备怎样的条件？①具有半透膜②膜两侧溶液存在浓度差【概括描述】通过以上问题的探讨，引导学生建构渗透作用的概念。

1.水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散,称为渗透作用。

2.渗透作用方向：3.扩散:分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。

从扩散和渗透作用的示意图中，可以看出两种方式有什么异同吗？渗透作用特指水分子或其它溶剂分子的扩散，而且是通过半透膜的扩散。

细胞物质输入与输出细胞是生物体的基本结构和功能单位，完成各种生物化学反应和物质交换。

在细胞内，物质的输入与输出是细胞正常运作的关键过程。

本文将探讨细胞内物质输入与输出的机制及相关重要分子。

一、物质输入在细胞内，物质的输入主要是通过细胞膜进行的。

细胞膜是一个由脂质双层组成的结构，起到分离细胞内外环境的作用。

以下是细胞物质输入的三种常见方式：1. 被动扩散被动扩散是一种不需要能量消耗的物质输入方式，主要通过细胞膜的渗透作用实现。

当溶质在细胞外浓度高于细胞内时，溶质会沿浓度梯度自发地通过细胞膜进入细胞内部。

这种扩散过程可以穿越细胞膜的脂质双层或通过细胞膜上的通道蛋白进行。

2. 主动运输主动运输是一种需要能量消耗的物质输入方式，主要依靠特定的膜蛋白（即转运蛋白）在细胞膜上进行。

常见的主动运输方式有主动转运和胞吞作用。

主动转运是通过转运蛋白将物质从浓度低的一侧转移到浓度高的一侧，逆浓度梯度运输。

这种运输方式需要细胞消耗能量，如三钠一磷酸转运蛋白(Sodium-Potassium ATPase)负责维持细胞内外的离子平衡。

胞吞作用是一种特殊的主动运输方式，细胞通过细胞膜的褶皱和变形将外界的固态颗粒包围形成囊泡，然后将囊泡内的物质引入细胞内部。

这种方式常见于单细胞生物的摄食行为。

3. 通过受体介导的内吞作用某些物质需要通过特定的受体蛋白介导才能进入细胞。

这些受体蛋白通常位于细胞膜上，如低密度脂蛋白受体（LDL受体）。

该受体可以与低密度脂蛋白结合，然后通过细胞膜的褶皱和变形将低密度脂蛋白引入细胞内部。

二、物质输出细胞内的代谢产物、废物和信号分子需要及时排出细胞，以维持细胞内环境的稳定。

以下是细胞物质输出的两种常见方式：1. 被动扩散被动扩散也是一种常见的物质输出方式，类似于物质的被动输入。

当溶质在细胞内浓度高于细胞外时，溶质会沿浓度梯度自发地通过细胞膜排出细胞。

这种过程可以通过细胞膜的脂质双层或通道蛋白来实现。

一、教案基本信息细胞的物质输入和输出教案课时安排：2课时（90分钟）教学对象：八年级生物课程学生教学目标：1. 理解细胞膜的作用和功能；2. 掌握物质跨膜运输的方式和特点；3. 了解物质通过细胞膜的输入和输出过程；4. 培养学生的观察、思考和动手实验能力。

二、教学内容第一节：细胞膜的功能1. 细胞膜的定义和作用介绍细胞膜的概念；讲解细胞膜的主要功能：物质交换、细胞识别、分泌和吸收等。

2. 细胞膜的结构介绍细胞膜的组成：脂质、蛋白质和糖类；讲解细胞膜的磷脂双层结构及蛋白质的分布。

第二节：物质跨膜运输3. 物质跨膜运输的方式讲解自由扩散、协助扩散和主动运输三种方式；分析各方式的实例和特点。

4. 物质跨膜运输的实例通过具体实例讲解物质如何通过细胞膜进行跨膜运输；引导学生思考实例中物质跨膜运输的方式。

三、教学方法采用问题驱动的教学方法，结合多媒体演示、实验观察和小组讨论等方式进行教学。

四、教学步骤1. 第一节：引入细胞膜的概念，提问学生对细胞膜的认知；讲解细胞膜的作用和功能，通过图片和实例进行讲解；介绍细胞膜的结构，展示相关动画或图片，引导学生理解细胞膜的组成。

2. 第二节：讲解物质跨膜运输的方式和特点，结合实例进行分析；引导学生观察实验现象，进行小组讨论，分析物质跨膜运输的方式；总结物质跨膜运输的实例，强化学生对物质跨膜运输的理解。

五、教学评价通过课堂提问、小组讨论和实验报告等方式进行教学评价，评估学生对细胞膜功能和物质跨膜运输的理解程度。

六、实验探究：细胞膜的选择性透过性1. 实验目的让学生通过实验观察细胞膜的选择性透过性；加深对物质跨膜运输方式的理解。

2. 实验原理讲解细胞膜的选择性透过性原理；介绍实验中使用的试剂和仪器。

3. 实验步骤引导学生进行实验操作，包括细胞膜的制备和实验条件的设置；观察实验现象，记录实验结果。

4. 实验分析引导学生分析实验结果，探讨物质跨膜运输的方式；结合理论知识，解释实验现象。

第4章细胞得物质输入与输出第１节物质跨膜运输得实例【课标定位】１、举例说明细胞膜就是选择透过性膜。

２、观察植物细胞得质壁分离与质壁分离复原现象。

【教材回归】一、细胞得吸水与失水（一）细胞吸水与失水得原理细胞吸水与失水得原理——渗透作用。

（二)渗透作用发生得条件１、实例分析在一个长颈漏斗得漏斗口外密封上一层玻璃纸（一种半透膜,水分子可以透过,而蔗糖分子则不能），往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水得烧杯中,使漏斗管内外得液面高度保持相等.一段时间后,漏斗管内得液面会升高。

特别提示:漏斗管内液面升高得原因：由于单位体积清水中得水分子数比单位体积蔗糖溶液中得水分子数多，在单位时间内，水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内得数量多于水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯内得数量,因此漏斗管内得液面升高了.２、渗透作用发生得条件渗透作用得发生必须具备以下两个条件：一就是具有一层半透膜;二就是半透膜两侧得溶液具有浓度差。

（三）细胞得吸水与失水１、动物细胞得吸水与失水（1）动物细胞得结构由于动物细胞得细胞膜相当于一层半透膜，细胞质有一定得浓度，因此当动物细胞处于外界溶液中时就可能因为存在浓度差而发生渗透作用。

（2）动物细胞得吸水与失水当外界溶液得浓度小于细胞质得浓度时,细胞吸水膨胀；当外界溶液得浓度大于细胞质得浓度时,细胞失水皱缩；当外界溶液得浓度等于细胞质得浓度时,水分子进出细胞处于动态平衡状态。

2、植物细胞得吸水与失水（1）成熟植物细胞得结构（2)当外界溶液浓度大于细胞液浓度→细胞失水，并逐渐发生质壁分离现象;当外界溶液浓度小于细胞液浓度→细胞吸水，并逐渐发生质壁分离复原现象。

(相当于半透膜)（3)（一）细胞对无机盐离子得吸收实例实例1：某科学家将番茄与水稻幼苗分别放入含有Cａ2+、Mg2+与SiO4－４得相同培养液中进行人工培养.一段时间以后检测发现,番茄培养液中Ca2+与Ｍg２+得浓度明显下降，而水稻培养液中Cａ２+与Mg２+得浓度明显增高,SiＯ4-4得情况刚好相反。

第4章细胞的物质输入和输出（新课标下的单元教案设计）4.1被动运输4.2主动运输和胞吞胞吐一、分析教学目标(1)渗透现象的机理和发生的条件(2)通过动植物细胞的失水和吸水理解细胞膜的选择透过性(3)掌握被动运输、主动运输和胞吞胞吐的运输方式(4)将细胞膜的流动镶嵌模型与几种运输方式相联系二、分析教学对象在初中阶段的学习中，学生已对细胞的失水和吸水有了感性的认识；在物理的学习中，学生对物质的扩散现象也有了基本的了解；同时，经过必修一前三章的学习，已经掌握了细胞的基本结构。

这些已有的知识和经验可以作为教师创设教学情境的理想素材，帮助学生更好地理解物质跨膜运输的具体机制。

三、分析教材地位本章内容安排在第3章“细胞的基本结构”之后，因为细胞膜的结构是学习本章的基础。

同时第3章第二节“细胞器的分工合作”中蛋白质的分泌是借助胞吐方式进行的。

因此，这部分内容对于学生学习本章中的胞吞胞吐的过程和意义是很好的铺垫。

本章教材的最后一段，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，又体现与前面章节的联系，可谓画龙点睛，在教学中应予以重视。

四、设计教学重难点1.重点：被动运输的原理和特点；探究植物细胞的吸水和失水；主动运输的过程和特点；胞吞胞吐的过程。

2.难点：探究植物细胞的失水和吸水；转运蛋白；主动运输的过程和特点；胞吞胞吐的过程。

五、生物学核心素养1)生命观念理解物质跨膜运输的方式，关键在于理解膜的结构。

非生命的膜只具有隔断、渗透或过滤作用，而生物膜却具有神奇的选择透过性，尤其具有主动运输功能，这是膜的生命属性。

2)科学思维本章首先通过膜成分与结构的分析，深刻了解生物膜的多种功能。

其次，利用物质的跨膜运输的相关原理，对其它成分物质出入细胞的方式进行推理和判断。

当然，实验探究过程以及相关原理的应用，也都可作为科学思维训练的有效途径。

3)科学探究本章中的实验“探究植物细胞的失水和吸水”旨在培养学生提出问题、作出假设、设计实验等科学探究能力以及动手实践能力。

第四章细胞的物质输入和输出一、物质跨膜运输的实例1、渗透作用1)概念：水分从低浓度溶液通过半透膜向高浓度溶液扩散的现象2) 原理：动物：细胞膜相当于半透膜植物：原生质层相当于半透膜。

3) 条件：⑴、具有半透膜⑵、膜两侧有浓度差4)选择透过性膜（半透膜）可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他离子、小分子和大分子则不能通过的一类膜的总称。

5)生物膜是一种选择透过性膜，是严格的半透膜。

2、.细胞的失水和吸水1) 动物细胞的吸水和失水（哺乳动物成熟红细胞吸水失水）外界溶液浓度＞细胞内溶液浓度→细胞失水而褶皱外界溶液浓度＜细胞内溶液浓度→细胞吸水，吸水过多细胞涨破。

外界溶液浓度= 细胞内溶液浓度→细胞既不吸水也不失水。

2) 植物细胞吸水和失水①未形成大液泡的细胞，靠吸涨作用吸水；这样的细胞主要靠细胞内的蛋白质、淀粉和纤维素等亲水性物质吸收水分，叫做吸涨作用。

干燥的种子和根尖分生区的细胞，主要靠吸涨作用吸收水分。

（注意：蛋白质、淀粉和纤维素的亲水性依次减弱）②大液泡形成以后，细胞主要靠渗透作用吸水；细胞液浓度>外界溶液浓度→细胞吸水；细胞液浓度<外界溶液浓度→细胞失水。

③成熟的植物细胞是一个渗透系统：植物的最外层是细胞壁，主要由纤维素分子组成，分子间空隙较大，一切溶剂和溶质都能够透过，细胞壁是全透过性的。

细胞膜和液泡膜是选择透过性膜。

我们可以把细胞膜、液泡膜、以及两膜之间的其他物质即“原生质”当做一层选择透过性膜，“膜”内的细胞液有一定的浓度，与细胞的溶液存在浓度差。

这样，细胞也就通过这层选择透过性膜与外界环境中的溶液发生渗透作用。

④质壁分离与质壁分离复原a. 外界溶液浓度＞细胞溶液浓度→渗透失水→质壁分离b.外界溶液浓度＜细胞溶液浓度→渗透吸水→质壁分离复原（1）发生的条件：活细胞、具有大液泡、浓度差（2）质壁分离产生的原因：内因：原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性，外因：外界溶液浓度>细胞液浓度质壁分离与复原实验可拓展应用于：（指的是原生质层与细胞壁）①证明成熟植物细胞发生渗透作用；②证明细胞是否是活的；③作为光学显微镜下观察细胞膜的方法；④初步测定细胞液浓度的大小；物质跨膜运输的其他实例：1、对矿质元素的吸收（1）逆浓度梯度——主动运输（2）对物质是否吸收以及吸收多少，都是由细胞膜上载体的种类和数量决定。

第4章细胞的物质输入和输出第1节被动运输（第二课时）一、教学目标1、通过进一步探究植物细胞的吸水和失水，说明水分子进出植物细胞的原理，阐释原生质层的选择透过性与质壁分离及其复原的关系。

2、通过水分进出细胞方式的探索学习，初步建构被动运输的概念，能比较自由扩散和协助扩散的异同点。

3、通过对被动运输的具体实例的讨论，分析细胞膜的成分、结构与物质跨膜运输功能之间的关系，尝试运用物质跨膜运输的知识解决有关实际问题。

二、教学重难点1．理解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三、教学过程四、课堂练习利用平板草稿箱发布习题，使用全班作答，分组作答，抢答等方式进行答题，提高学生兴趣。

1.下列细胞能用于质壁分离实验材料的是A.人的口腔上皮细胞B. 洋葱根尖分生区细胞C.菠菜叶肉细胞D. 哺乳动物成熟的红细胞2.某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”实验时，在实验室老师的帮助下，进行了对上表的推断或解释不正确的是A.x为质壁分离，因为细胞壁伸缩性弱于原生质层B.z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅C.y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡D.④组无变化是因为细胞吸水量等于失水量3.水通道蛋白对水有专一性，能使水分子顺浓度梯度进出细胞。

下列有关说法，错误的是A.水通道不能协助氨基酸进入细胞B.水分子通过水通道的过程不消耗能量C.一种物质可能有多种跨膜运输方式D.加入蛋白质抑制剂会提高水通道跨膜运输水分子的速率4.在物质出入细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是A.由高浓度向低浓度扩散B.需要转运蛋白C.由低浓度向高浓度扩散D.不需要转运蛋白5.GLUT是某细胞的葡萄糖转运蛋白，其作用过程如图所示。

下列相关叙述错误的是A.GLUT顺浓度梯度转运葡萄糖B.GLUT的空间结构可发生改变C.GLUT的数量与转运葡萄糖的速率无关D.GLUT的转运功能具有专一性五、教学反思本节课，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”，具体操作表现：一是展示动画、引导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；二是通过学生实验，展示交流，锻炼学生的科学探究能力和语言表达能力；三是通过问题串的设置，一步步引导学生思维，有利于学生生物学学科核心素养的形成。

细胞的物质输入和输出【考情分析】考查内容：物质的跨膜运输方式的区分是本专题重点考查的内容。

命题规律：考题中多以图像分析或实验分析形式进行考查，选择题、非选择题都有出现。

考查趋势：（1）多以文字选择题呈现。

（2）常与细胞的分子组成相结合考查学生的综合分析能力，新教材新增考点要重视。

物质的跨膜运输依然是考查重点。

【易错辨析】1.渗透作用的方向：低浓度溶液至高浓度溶液2.植物细胞的吸水和失水（1）获得具有中央液泡的成熟植物细胞（2）原理①当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象②将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞吸水，发生质壁分离复原现象3.只有活的，成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原，无液泡的细胞不发生质壁分离和复原，已发生质壁分离的细胞在死亡后无法复原4.被动运输：由高浓度至低浓度，包括自由扩散和协助扩散5.主动运输：由低浓度至高浓度，包括主动运输6.影响物质跨膜运输的因素（1）物质浓度（在一定浓度范围内）①图1表示的运输方式可以为自由扩散，该方式只收膜内外物质浓度差的影响，浓度差越大，自由扩散的速率越大②图2表示的运输方式是协助扩散或主动运输，这两种方式都受膜内外物质的浓度差和载体数量的影响。

图中P点之后，物质运输速率不再增加的限制因素是载体的数量（2）氧气浓度①图3表示的运输方式可以为自由扩散或协助扩散，这两种运输方式都不消耗能量，不受O2浓度的影响②图4表示的运输方式可以为主动运输。

图中O2浓度为0时，离子吸收速率不再为0，其原因是细胞通过无氧呼吸提供能量，P点之后运输速率不变的限制因素是载体的数量（3）温度温度主要通过影响酶的活性及膜的流动性进而影响物质的运输速率7.胞吞和胞吐不是跨膜运输跨膜运输包括主动运输和被动运输，是由物质直接穿过细胞膜完成的物质进出细胞的物质运输方式，其动力来自物质的浓度差或由ATP提供。

新修订高中阶段原创精品配套教材细胞的物质输入和输出教材定制 / 提高课堂效率 /内容可修改Cell material input and output教师：风老师风顺第二中学编订：FoonShion教育细胞的物质输入和输出1 跨膜运输是否等同于穿膜运输？现行的人教版课标教材把物质进出细胞称为跨膜运输，并且把物质跨膜运输的方式分为被动运输、主动运输、胞吞和胞吐3种。

大学《细胞生物学》教材大多也持此种观点[1][2]。

中图版课标教材则把物质出入细胞方式首先分为穿膜运输和膜泡运输两大类，穿膜运输再分为被动运输、主动运输，膜泡运输指的就是胞吞、胞吐。

可见“跨膜运输”与“穿膜运输”两概念并不等同，大分子与颗粒性物质的跨膜运输是通过胞吞作用和胞吐作用完成的，物质并没有从细胞膜中穿过，因此不属于穿膜运输。

可是现在不少生物老师混淆了穿膜运输、跨膜运输两个概念，把跨膜运输等同于穿膜运输，所以在很多教辅资料上都特别“提醒”考生胞吞和胞吐不属于跨膜运输，有的资料上还煞有介事地把物质进出细胞的方式分为跨膜运输和非跨膜运输，把被动运输和主动运输归为跨膜运输，把胞吞、胞吐归为非跨膜运输，其实这些说法是不科学的。

2 穿膜是否等同于穿过磷脂双分子层？通过自由扩散跨膜运输的物质，如水、氧气、二氧化碳、甘油等，它们的分子都很小，能够通过人工的无蛋白质的脂双层，它们跨膜运输是直接穿过细胞膜的磷脂双分子层。

而离子和一些较大的分子如葡萄糖、氨基酸等，不能通过无蛋白质的脂双层，它们跨膜运输的方式不可能是自由扩散，而只能是协助扩散或主动运输，这些物质穿过细胞膜时并没有穿过细胞膜的磷脂双分子层，而是从膜上镶嵌的特殊蛋白质分子（载体蛋白或通道蛋白）那里通过的。

这样看来，下面这道高考题似乎是个错题。

[03上海生物，第25题]葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管，需透过的磷脂分子层数是（）a．4层b．6层c．8层d．10层答案：c。

3 葡萄糖、氨基酸进出细胞的方式到底是协助扩散还是主动运输？xx年以前的老版高中生物教材上讲过红细胞从血浆中吸收葡萄糖是协助扩散，小肠绒毛上皮细胞从肠腔里吸收葡萄糖、氨基酸是主动运输，肾小管管壁上皮细胞从原尿中吸收葡萄糖、氨基酸也是主动运输。