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《物质跨膜运输的实例》教学设计

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《物质跨膜运输的实例》教学设计

一、教学目标:

知识方面:举例说出细胞膜是选择透过性膜

能力方面:1、尝试提出问题,做出假设,对探究活动进行设计

2、进行关于职务细胞吸水和失水的实验设计和操作

二、教学重点、难点及解决方法

1、教学重点:举例说出细胞膜是选择透过性膜,相当于半透膜。

解决方法:

(1)通过渗透作用的演示实验,组织引导学生分析渗透现象。归纳总结渗透作用的概念、条件、原理、结果,指出半透膜的特性。

(2)通过分析水分进出红细胞的状况,总结出细胞膜相当于半透膜。

2、教学难点:尝试提出问题,作出假设。

解决方法:

(1)通过名人名言使学生认识到提出问题的重要性。爱因斯坦曾说过,“提出一个问题比解决一个问题更重要。”

(2)充分利用学生已有的知识和生活经验,引导学生对有关知识现象深入思考,提出相关问题,开展合作学习,利用小组活动讨论确定有价值的问题。

三、教学用具:ppt、实验材料

四、课时安排:1课时

五、教学方法:直观教学法、讲述法、启示法、演示法自学讨论法

教学过程:

一、情境导入

无论是从个体层次还是细胞层次来看,生命系统并不是一个孤立封闭的系统,它要不断与外界发生物质和能量的交换,包括从外界摄入物质(如植物依靠根从土壤溶液中吸收水分和无机盐;我们吸入氧气、吃饭等),同时也包括及时地把代谢产生的废物排出体外(如呼出二氧化碳,排尿,出汗等)。那么这一章我们着重探讨在细胞层次上物质是如何跨膜进行输入和输出的。(→导入本章,板书课题)不同物质的跨膜运输特点一样吗?水是活细胞中含量最多的物质,首先我们一起来探究水是如何进出细胞的。

二、探究新知

活动一:联系生活实际,感受细胞的吸水和失水

(1)你吃比较咸的食物时,例如腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等,你的口腔和唇的黏膜会有什么感觉?为什么?

(2)凉拌西红柿时,常常要放一些糖,过一段时间后就可见有水分渗出,(或当你把白菜剁碎准备做馅时,常常要放一些盐,过一段时间后也可见有水分渗出,)这些水分是从哪里来的?

(3)蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后,会有什么变化?为什么?

(引导学生从生活实际走近生物学,激发学生主动参与学习的热情)

活动二:感受扩散与渗透

(介绍生活中的实例)花香的飘散;蔗糖的溶解等

提问:

1、水分进出细胞与上述事例有何不同?(教师可根据学生回答的情况,做适当引导并明确:水分进出细胞必须过膜)

2、这与细胞膜的作用有什么关系呢? →下面请看模拟生物学实验:渗透现象

3、介绍(或演示)渗透作用的实验,分析教材P60渗透装置示意图,引导学生思考:

何为半透膜?(→明确何谓半透?)装置中的半透膜可用哪些材料制取?(玻璃纸、膀胱膜、肠衣)

漏斗内的液面为什么会升高?试说明原因。(→明确水的进多出少)会持续上升吗?(视情况简单介绍静水压=渗透压时,即进出达到平衡时液面停止上升)

如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗内的液面还会升高吗?

如果烧杯中不是清水,而是同样浓度的蔗糖溶液,结果会怎样?

对比观察、讨论,总结出:

渗透作用是指水分子等溶剂分子透过半透膜,从相对含量多的地方向相对含量少的地方(低浓度溶液向高浓度溶液)的扩散。

渗透作用发生的条件:具有一层半透膜;半透膜两侧的溶液具有浓度差。

比较扩散与渗透:

扩散泛指物质从相对含量多的地方向相对含量少的地方运动,可以通过半透膜,也可以不通过半透膜,如花香的飘散;蔗糖的溶解;氧气通过肺泡和毛细血管壁进入血液;甘油和脂肪酸被小肠上皮吸收等过程,习惯上一般相对于溶质而言。

渗透仅指指水分子等溶剂分子透过半透膜,从相对含量多的地方向相对含量少的地方(低浓度溶液向高浓度溶液)的扩散。如成熟植物细胞的吸水与失水;动物细胞的吸水与失水等。----------------渗透是一种特殊的扩散

活动三:探究细胞的吸水和失水(按照感受生活经验→作出假设→验证假设→得出结论的思路学习)

(一)动物细胞的吸水和失水

感受实例:吃比较咸的食物时,例如食用腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等,口腔和唇的黏膜会有干燥难受感觉。

提出问题:动物细胞是一个渗透系统吗?(动物细胞在什么情况下吸水或失水?)

作出假设:动物细胞是一个渗透系统(当细胞外界溶液的浓度过大或者说大于细胞内的浓度时,细胞会失水; 当细胞外界溶液的浓度过小或者说小于细胞内的浓度时,细胞会吸水)

《物质跨膜运输的实例》教学设计海世伟
验证假设:引导学生回顾细胞膜获取实验,结合教材插图分析实验现象:

当外界溶液的浓度比细胞质  当外界溶液的浓度比细胞质  当外界溶液的浓度与细胞质的浓度   时,细胞      的浓度    时,细胞      的浓度   时,水分进出细胞处于        。

思考、讨论与小结:(对于教材中的的思考题,四人小组之间展开讨论交流,然后代表总结)

动物细胞是一个渗透系统,其细胞膜相当于半透膜,细胞质是动物细胞内的液体环境,当细胞内外的溶液出现浓度差时,就会发生细胞的吸水或失水,即                      。

(二)植物细胞的吸水和失水

《物质跨膜运输的实例》教学设计海世伟

1、教学精讲做好铺垫:结合下图讲解成熟植物活细胞作为严格的渗透系统所具备的结构。(注意:此过程中要能够真正让学生认识到细胞壁的特点;原生质层包括哪些部分;细胞液是指什么)

感受实例:把白菜剁碎准备做馅时,常常要放一些盐,过一段时间后也可见有水分渗出;对农作物施肥过多,会造成“烧苗”现象。

提出问题:植物细胞在什么情况下吸水或失水?(原生质层相当于一层半透膜吗?)

作出假设:当植物细胞外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时,细胞会失水; 当植物细胞外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时,细胞会吸水(原生质层相当于一层半透膜)

验证假设:简介植物细胞的质壁分离与复原实验(第二课时进行动手实验)

当细胞液浓度 ﹤蔗糖溶液浓度时,细胞失水,质壁分离;

当细胞液浓度 ﹥外界溶液浓度时,细胞吸水,质壁分离复原

得出结论:

1、 成熟植物细胞是一个严格的渗透系统:植物细胞的原生质层相当于一层           ,液泡内的液体就是细胞液。当      浓度小于外界溶液浓度时,细胞通过渗透作用失水,(细胞壁和原生质层发生分离,此现象称为          );当        浓度小于外界溶液浓度时,细胞通过渗透作用吸水,(细胞壁和原生质层慢慢地恢复成原来的状态,此现象称为            。)

2、 植物细胞的质壁分离和复原证明水分子是可以出入细胞的物质;而且水分子进出细胞的方向取决于        两侧溶液的浓度,细胞吸水和失水是水分子顺__________进行跨膜运输的过程。同时也证明细胞膜是____________膜,因为,蔗糖分子并未像水分子那样进出细胞膜。→从而也可以此判断植物细胞的死活。

活动四:物质跨膜运输的其他实例

问题:

细胞的吸水与失水是水分子顺相对含量的梯度进行跨膜运输的过程。那么其他物质的跨膜运输是怎样的呢?参照插图阅读教材P63文字,进行资料分析,回答下列问题:

    1、水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高?(提示:从化学角度思考培养液里的Ca2+和Mg2+浓度增高的可能性有哪些?)

2、不同作物对无机盐的吸收有差异吗?

3、水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的,其他物质的跨膜运输也是这样吗?

水分子跨膜运输是顺_________的,其他物质的跨膜运输并不都是这样,这取决于___________。

4、细胞对物质的吸收有选择吗?如果有,这种选择性有普遍性吗?(微生物实例)

归纳与总结:

(1)物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。既有_________梯度的,也有_________梯度的,这取决于细胞生命活动的需要,即细胞对于物质的输入和输出有_________。由此可见______________________________。

(2)选择透过性膜的涵义:水分子可以自由通过;细胞需要的离子和小分子物质也可以通过,而细胞生命活动不需要的离子、小分子、大分子物质不能通过。

(知识链接→选择透过性膜的关键是具有选择性,其结构基础是其上具有各种蛋白质(载体),由于不同的细胞膜上载体的种类和数量,因此细胞膜对物质透过表现出高度的选择性,当细胞死亡后,细胞膜的选择性丧失,成为全透性。)

问题探究与知识延伸:

1、你认为选择透过性膜与半透膜有什么区别和联系?

半透膜是指一些物质可以透过,另一些物质不能透过的多孔性薄膜。例如:玻璃纸,花生种皮,猪肠衣,鸡卵的卵壳膜,离体的膀胱膜,蚕豆种皮,鱼鳔,青蛙皮,火棉胶等。根据半透膜是否具有生命现象可分为生物膜和非生物膜。
    选择性透过膜是具有活性的生物膜,它对物质的通过既具有半透膜的物理性质,还具有主动的选择性,如细胞膜、液泡膜、叶绿体膜等。因此,具有选择透过性的膜必然具有半透性,而具有半透性的膜不一定具有选择性透过,活性的生物膜才具有选择透过性。
2、植物细胞的吸水方式:植物细胞主要有三种吸水方式,即吸涨吸水、渗透吸水、代谢性吸水。

一般来说,细胞在形成液泡之前的吸水主要靠吸涨作用。如风干种子的萌发吸水,果实种子形成过程的吸水,根尖分生区细胞的吸水等,都是靠吸涨作用。这种吸水方式的原理是细胞中存在亲水性物质,如淀粉粒、纤维素、蛋白质等凝胶物质。吸涨作用大小与凝胶物质亲水性有关,蛋白质、淀粉和纤维素三者的亲水性依次递减,所以含蛋白质较多的豆类种子吸涨现象非常显著。例如桃、杏等植物播种前的“沙埋”处理;利用种子吸涨打开人的颅骨研究中都是对这个原理的应用。
成熟的植物活细胞具有大液泡主要靠渗透作用吸水,这也是植物吸水的最主要方式。渗透作用是指水分从水势高(浓度低)的系统通过半透膜向水势低(浓度高)的系统移动的现象。其发生需要有两个条件:一是半透膜,一是半透膜两边有水势差。成熟的细胞含有大液泡,液泡中有一定浓度的细胞液,液泡外是原生质层,在讨论细胞吸水时,常把它当作一半透膜。这样一个细胞放在水或溶液中时,如果原生质层两边有水势差,就具备了进行渗透作用的条件。当外界溶液水势高于细胞液的水势时,细胞就通过渗透作用吸水。一般情况下,土壤溶液的水势是比较高的,因此根系可从土壤中吸水。但当外界溶液水势低于细胞液的水势时(如一次施用过量的化肥),细胞不仅不能从外界吸水,反会使细胞中的水分外流,从而造成对植物不利的影响。由于一株植物的全身细胞大都是成熟细胞,所以植物吸水,以渗透吸水为主。

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