高中生物必修1教案全.doc
加入VIP免费下载

高中生物必修1教案全.doc

ID:106058

大小:4.09 MB

页数:192页

时间:2020-07-31

温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天资源网负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。
网站客服:403074932
资料简介
1 第一章 走进细胞 第一节 从生物圈到细胞 教学目标: 1.举例说明生命活动建立在细胞基础上 2.说出生命系统的结构层次 3.认同细胞是最基本的生命系统 教学重点:1.生命活动建立在细胞的基础之上; 2.生命系统的结构层次。 教学难点:生命系统的结构层次。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 引入新课 教师活动 以“病毒是不是生物?”问题引入,简单复习病毒的结构(没 有细胞结构,只有蛋白质外壳和核酸核心,但是能复制)。举引起 SARS 的冠状病毒为例,提出问题,病毒在细胞外不具备很多生命的基本 特征,它是怎么复制的呢?……冠状病毒在那些细胞里面复制呢? 问题探讨 1.提示:病毒尽管不具有细胞结构,但它可以寄生在活细胞中, 利用活细胞中的物质生活和繁殖。 2.提示:SARS 病毒侵害了人体的上呼吸道细胞、肺部细胞,由 于肺部细胞受损,导致患者呼吸困难,患者因呼吸功能衰竭而死亡。 此外,SARS 病毒还侵害人体其他部位的细胞。 1、无细胞结构,既不属于真核生物,也不属于原核生物。营养方 式为寄生,并且只有寄生在生物体的活细胞内才能进行正常的 生命活动。病毒无单独的新陈代谢,病毒属于生物但不属于生 命系统。 蛋白质外壳(衣壳)(上有抗原决定簇决 定了病毒的抗原特异性) 2、(真)病毒的结构 RNA(少数病毒:SARS、 核酸(核心) HIV、TMV、流感病毒) DNA(绝大多数病毒) 讨论、思考问 题:病毒是怎 么样复制的? (在细胞内) 汇 报 冠 状 病 毒 的 相 关 的 资料 小结上面的内容,没有细胞结构的病毒在细胞外表现不出生命 的特征,说明细胞是生命的基本特征。(为什么呢?)细胞的任何一 部分脱离了细胞就不具有独立生存的能力,大分子物质也不具有生 命的特征。所以细胞是生命活动的基本单位。提出问题:细胞能表2 分析细胞 是生命活 动的基本 单位 现出那些生命活动呢?指导学生阅读资料,并开展讨论。 小结:(幻灯片展示提纲)细胞为什么是生命结构和功能的基 本单位。一个细胞能完成各种生命活动;多细胞生物是在在细胞生 命活动基础上实现各种的生命功能。(举出一些实例) 表 1 生命活动离不开细胞的实例 资料分析 1.提示:草履虫除能完成运动和分裂外,还能完成摄食、呼吸、 生长、应激性等生命活动。如果没有完整的细胞结构,草履虫不可 能完成这些生命活动。 2.提示:在子女和父母之间,精子和卵细胞充当了遗传物质的 桥梁。父亲产生的精子和母亲产生的卵细胞通过受精作用形成受精 卵,受精卵在子宫中发育成胚胎,胚胎进一步发育成胎儿。胚胎发 育通过细胞分裂、分化等过程实现。 3.提示:完成一个简单的缩手反射需要许多种类的细胞参与, 如由传入神经末梢形成的感受器、传入神经元、中间神经元、传出 神经元、相关的骨骼肌细胞,等等。人的学习活动需要种类和数量 繁多的细胞参与。由细胞形成组织,由各种组织构成器官,由器官 形成系统,多种系统协作,才能完成学习活动。学习活动涉及到人 体的多种细胞,但主要是神经细胞的参与。 4.提示:例如,胰岛细胞受损容易导致胰岛素依赖型糖尿病; 生物 生物类 型 生 命 活 动 基 本 特 征 说明 草 履 虫 单细胞 生物 运 动 和 分裂 运 动 和 繁殖 单细胞生物具有生命的基本特征 人 多细胞 生物 生 殖 和 发育 繁殖、生 长 和 发 育 多细胞生物的生命活动是从一个 细胞开始的,其生长和发育也是建 立在细胞的分裂和分化基础上的 人 多细胞 生物 缩 手 反 射 应激性 反射等神经活动需要多种细胞的 参与 艾 滋 病 病 毒 非细胞 形态的 生物 侵 入 人 体 的 淋 巴细胞 繁殖 病毒在活细胞中繁殖 人 人和高 等动物 免疫 应激性 免疫作为机体对入侵病原微生物 的一种防御反应,需要淋巴细胞的 参与 阅 读 资 料 并 讨论: (实例一:草 履 虫 除 了 分 裂和运动,还 能镊食、排泄, 生长,应激; 实例二:精子 和 卵 细 胞 作 为桥梁,胚胎 发 育 与 细 胞 的生长、分裂、 分化有关系; 实例 4:例如 疟疾、非典感 冒等等3 脊髓中的运动神经元受损容易导致相应的肢体瘫痪;大脑皮层上的 听觉神经元受损可导致听觉发生障碍,等等。 5.提示:例如,生物体的运动离不开肌细胞;兴奋的传导离不 开神经细胞;腺体的分泌离不开相关的腺(上皮)细胞,等等。 生命系统 的结构层 次(难点) 地球上生物的种类和数量可谓是恒河沙数,但是这些生物,小 到组成它们身体的细胞,大到一个生物个体,一个物种、甚至一个 生态系统、整个生物圈,都可以一个一个的生命系统(什么是系统 呢),而且这些生命系统之间还有层次的关系。(以一只龟为例分析) 单一个心肌细胞就是一个生命系统,(为什么呢?)因为细胞各 个部分都是互相依存,互相影响,而使细胞能表现生命特征;心肌 也是一个系统(分析略)。引导学生分析心脏、循环系统、个体、种 群、群落等也是一个系统。 思考与讨论 1.提示:如果把龟换成人,图中其他各层次的名称不变,但具 体内容会发生变化。例如,心脏应为二心房、二心室;种群应为同 一区域的所有人,等等。应当指出的是,生物圈只有 1 个。如果换 成一棵松树,图中应去掉“系统”这个层次,细胞、组织、器官、 种群的具体内容也会改变。如果换成一只草履虫,细胞本身就是个 结构层次 概念 举例 细胞 细胞是生物体结构和功能的基本单位 心肌细胞 组织 由形态相似,结构、功能相同的细胞联合在 一起 心肌组织 器官 不同的组织按照一定的次序结合在一起 心脏 系统 能够共同完成一种或几种生理功能的多个器 官按照一定的次序组合在一起 循环系统 个体 由各种器官或系统协调配合共同完成 复杂的生命活动的生物。单细胞生物由一个 细胞构成生物体 龟 种群 在一定的自然区域内,同种生物的所有个体 是一个种群 该 区 域 内 同 种 龟的所有个体 群落 在一定的自然区域内,所有的种群组成一个 群落 该 区 域 内 龟 和 其 他 所 有 生 物 的种群 生态系统 生物群落与它的无机环境相互作用而形成的 统一整体 龟 生 活 的 水 生 生态系统 生物圈 由地球上所有的生物和这些生物生活的无机 环境共同组成 地 球 上 只 有 一 个生物圈 完 成 资 料 后 的“思考与讨 论”。4 体,没有组织、器官、系统等层次。 2.提示:细胞层次;其他层次都是建立在细胞这一层次的基础 之上的,没有细胞就没有组织、器官、系统等层次。另一方面,生 物体中的每个细胞具有相对的独立性,能独立完成一系列的生命活 动,某些生物体还是由单细胞构成的。 3.提示:一个分子或一个原子是一个系统,但不是生命系统, 因为生命系统能完成一定的生命活动,单靠一个分子或一个原子是 不可能完成生命活动的。 小结 课后练习 练习 基础题 1.(1)活细胞:A、D、G、I; (2)死细胞:B、E; (3)细胞的产物:C、F、H。 2.(1)细胞层次(也是个体层次,因为大肠杆菌是单细胞生 物); (2)种群层次; (3)群落层次。 拓展题 1.提示:不是。病毒不具有细胞结构,不能独立生活,只能寄 生在活细胞中才能生活,因此,尽管人工合成脊髓灰质炎病毒,但 不意味着人工制造了生命。 2.提示:人工合成病毒的研究,其意义具有两面性,用绝对肯 定或绝对否定的态度都是不全面的。从肯定的角度看,人工合成病 毒可以使人类更好地认识病毒,例如,研制抵抗病毒的药物和疫苗, 从而更好地为人类的健康服务;从否定的角度看,人工合成病毒的 研究也可能会合成某些对人类有害的病毒,如果这些病毒传播开来, 或者被某些人用做生物武器,将给人类带来灾难。 教学反思: 第一章 走进细胞 第一节 从生物圈到细胞 教学目标: 1.举例说明生命活动建立在细胞基础上 2.说出生命系统的结构层次 3.认同细胞是最基本的生命系统5 教学重点:1.生命活动建立在细胞的基础之上; 2.生命系统的结构层次。 教学难点:生命系统的结构层次。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 引入新课 教师活动 以“病毒是不是生物?”问题引入,简单复习病毒的结构(没 有细胞结构,只有蛋白质外壳和核酸核心,但是能复制)。举引起 SARS 的冠状病毒为例,提出问题,病毒在细胞外不具备很多生命的基本 特征,它是怎么复制的呢?……冠状病毒在那些细胞里面复制呢? 问题探讨 1.提示:病毒尽管不具有细胞结构,但它可以寄生在活细胞中, 利用活细胞中的物质生活和繁殖。 2.提示:SARS 病毒侵害了人体的上呼吸道细胞、肺部细胞,由 于肺部细胞受损,导致患者呼吸困难,患者因呼吸功能衰竭而死亡。 此外,SARS 病毒还侵害人体其他部位的细胞。 1、无细胞结构,既不属于真核生物,也不属于原核生物。营养方 式为寄生,并且只有寄生在生物体的活细胞内才能进行正常的 生命活动。病毒无单独的新陈代谢,病毒属于生物但不属于生 命系统。 蛋白质外壳(衣壳)(上有抗原决定簇决 定了病毒的抗原特异性) 2、(真)病毒的结构 RNA(少数病毒:SARS、 核酸(核心) HIV、TMV、流感病毒) DNA(绝大多数病毒) 讨论、思考问 题:病毒是怎 么样复制的? (在细胞内) 汇 报 冠 状 病 毒 的 相 关 的 资料 分析细胞 是生命活 动的基本 单位 小结上面的内容,没有细胞结构的病毒在细胞外表现不出生命 的特征,说明细胞是生命的基本特征。(为什么呢?)细胞的任何一 部分脱离了细胞就不具有独立生存的能力,大分子物质也不具有生 命的特征。所以细胞是生命活动的基本单位。提出问题:细胞能表 现出那些生命活动呢?指导学生阅读资料,并开展讨论。 小结:(幻灯片展示提纲)细胞为什么是生命结构和功能的基 本单位。一个细胞能完成各种生命活动;多细胞生物是在在细胞生 命活动基础上实现各种的生命功能。(举出一些实例) 生物 生物类 型 生 命 活 动 基 本 特 征 说明 阅 读 资 料 并 讨论: (实例一:草 履 虫 除 了 分 裂和运动,还 能镊食、排泄, 生长,应激; 实例二:精子 和 卵 细 胞 作 为桥梁,胚胎6 表 1 生命活动离不开细胞的实例 资料分析 1.提示:草履虫除能完成运动和分裂外,还能完成摄食、呼吸、 生长、应激性等生命活动。如果没有完整的细胞结构,草履虫不可 能完成这些生命活动。 2.提示:在子女和父母之间,精子和卵细胞充当了遗传物质的 桥梁。父亲产生的精子和母亲产生的卵细胞通过受精作用形成受精 卵,受精卵在子宫中发育成胚胎,胚胎进一步发育成胎儿。胚胎发 育通过细胞分裂、分化等过程实现。 3.提示:完成一个简单的缩手反射需要许多种类的细胞参与, 如由传入神经末梢形成的感受器、传入神经元、中间神经元、传出 神经元、相关的骨骼肌细胞,等等。人的学习活动需要种类和数量 繁多的细胞参与。由细胞形成组织,由各种组织构成器官,由器官 形成系统,多种系统协作,才能完成学习活动。学习活动涉及到人 体的多种细胞,但主要是神经细胞的参与。 4.提示:例如,胰岛细胞受损容易导致胰岛素依赖型糖尿病; 脊髓中的运动神经元受损容易导致相应的肢体瘫痪;大脑皮层上的 听觉神经元受损可导致听觉发生障碍,等等。 5.提示:例如,生物体的运动离不开肌细胞;兴奋的传导离不 开神经细胞;腺体的分泌离不开相关的腺(上皮)细胞,等等。 草 履 虫 单细胞 生物 运 动 和 分裂 运 动 和 繁殖 单细胞生物具有生命的基本特征 人 多细胞 生物 生 殖 和 发育 繁殖、生 长 和 发 育 多细胞生物的生命活动是从一个 细胞开始的,其生长和发育也是建 立在细胞的分裂和分化基础上的 人 多细胞 生物 缩 手 反 射 应激性 反射等神经活动需要多种细胞的 参与 艾 滋 病 病 毒 非细胞 形态的 生物 侵 入 人 体 的 淋 巴细胞 繁殖 病毒在活细胞中繁殖 人 人和高 等动物 免疫 应激性 免疫作为机体对入侵病原微生物 的一种防御反应,需要淋巴细胞的 参与 发 育 与 细 胞 的生长、分裂、 分化有关系; 实例 4:例如 疟疾、非典感 冒等等 生命系统 的结构层 地球上生物的种类和数量可谓是恒河沙数,但是这些生物,小 到组成它们身体的细胞,大到一个生物个体,一个物种、甚至一个 完 成 资 料 后 的“思考与讨7 次(难点) 生态系统、整个生物圈,都可以一个一个的生命系统(什么是系统 呢),而且这些生命系统之间还有层次的关系。(以一只龟为例分析) 单一个心肌细胞就是一个生命系统,(为什么呢?)因为细胞各 个部分都是互相依存,互相影响,而使细胞能表现生命特征;心肌 也是一个系统(分析略)。引导学生分析心脏、循环系统、个体、种 群、群落等也是一个系统。 思考与讨论 1.提示:如果把龟换成人,图中其他各层次的名称不变,但具 体内容会发生变化。例如,心脏应为二心房、二心室;种群应为同 一区域的所有人,等等。应当指出的是,生物圈只有 1 个。如果换 成一棵松树,图中应去掉“系统”这个层次,细胞、组织、器官、 种群的具体内容也会改变。如果换成一只草履虫,细胞本身就是个 体,没有组织、器官、系统等层次。 2.提示:细胞层次;其他层次都是建立在细胞这一层次的基础 之上的,没有细胞就没有组织、器官、系统等层次。另一方面,生 物体中的每个细胞具有相对的独立性,能独立完成一系列的生命活 动,某些生物体还是由单细胞构成的。 3.提示:一个分子或一个原子是一个系统,但不是生命系统, 结构层次 概念 举例 细胞 细胞是生物体结构和功能的基本单位 心肌细胞 组织 由形态相似,结构、功能相同的细胞联合在 一起 心肌组织 器官 不同的组织按照一定的次序结合在一起 心脏 系统 能够共同完成一种或几种生理功能的多个器 官按照一定的次序组合在一起 循环系统 个体 由各种器官或系统协调配合共同完成 复杂的生命活动的生物。单细胞生物由一个 细胞构成生物体 龟 种群 在一定的自然区域内,同种生物的所有个体 是一个种群 该 区 域 内 同 种 龟的所有个体 群落 在一定的自然区域内,所有的种群组成一个 群落 该 区 域 内 龟 和 其 他 所 有 生 物 的种群 生态系统 生物群落与它的无机环境相互作用而形成的 统一整体 龟 生 活 的 水 生 生态系统 生物圈 由地球上所有的生物和这些生物生活的无机 环境共同组成 地 球 上 只 有 一 个生物圈 论”。8 因为生命系统能完成一定的生命活动,单靠一个分子或一个原子是 不可能完成生命活动的。 小结 课后练习 练习 基础题 1.(1)活细胞:A、D、G、I; (2)死细胞:B、E; (3)细胞的产物:C、F、H。 2.(1)细胞层次(也是个体层次,因为大肠杆菌是单细胞生 物); (2)种群层次; (3)群落层次。 拓展题 1.提示:不是。病毒不具有细胞结构,不能独立生活,只能寄 生在活细胞中才能生活,因此,尽管人工合成脊髓灰质炎病毒,但 不意味着人工制造了生命。 2.提示:人工合成病毒的研究,其意义具有两面性,用绝对肯 定或绝对否定的态度都是不全面的。从肯定的角度看,人工合成病 毒可以使人类更好地认识病毒,例如,研制抵抗病毒的药物和疫苗, 从而更好地为人类的健康服务;从否定的角度看,人工合成病毒的 研究也可能会合成某些对人类有害的病毒,如果这些病毒传播开来, 或者被某些人用做生物武器,将给人类带来灾难。 教学反思: 第一章 走进细胞 第一节 从生物圈到细胞 教学目标: 1.举例说明生命活动建立在细胞基础上 2.说出生命系统的结构层次 3.认同细胞是最基本的生命系统 教学重点:1.生命活动建立在细胞的基础之上; 2.生命系统的结构层次。 教学难点:生命系统的结构层次。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 引入新课 教师活动 讨论、思考问9 以“病毒是不是生物?”问题引入,简单复习病毒的结构(没 有细胞结构,只有蛋白质外壳和核酸核心,但是能复制)。举引起 SARS 的冠状病毒为例,提出问题,病毒在细胞外不具备很多生命的基本 特征,它是怎么复制的呢?……冠状病毒在那些细胞里面复制呢? 问题探讨 1.提示:病毒尽管不具有细胞结构,但它可以寄生在活细胞中, 利用活细胞中的物质生活和繁殖。 2.提示:SARS 病毒侵害了人体的上呼吸道细胞、肺部细胞,由 于肺部细胞受损,导致患者呼吸困难,患者因呼吸功能衰竭而死亡。 此外,SARS 病毒还侵害人体其他部位的细胞。 1、无细胞结构,既不属于真核生物,也不属于原核生物。营养方 式为寄生,并且只有寄生在生物体的活细胞内才能进行正常的 生命活动。病毒无单独的新陈代谢,病毒属于生物但不属于生 命系统。 蛋白质外壳(衣壳)(上有抗原决定簇决 定了病毒的抗原特异性) 2、(真)病毒的结构 RNA(少数病毒:SARS、 核酸(核心) HIV、TMV、流感病毒) DNA(绝大多数病毒) 题:病毒是怎 么样复制的? (在细胞内) 汇 报 冠 状 病 毒 的 相 关 的 资料 分析细胞 是生命活 动的基本 单位 小结上面的内容,没有细胞结构的病毒在细胞外表现不出生命 的特征,说明细胞是生命的基本特征。(为什么呢?)细胞的任何一 部分脱离了细胞就不具有独立生存的能力,大分子物质也不具有生 命的特征。所以细胞是生命活动的基本单位。提出问题:细胞能表 现出那些生命活动呢?指导学生阅读资料,并开展讨论。 小结:(幻灯片展示提纲)细胞为什么是生命结构和功能的基 本单位。一个细胞能完成各种生命活动;多细胞生物是在在细胞生 命活动基础上实现各种的生命功能。(举出一些实例) 生物 生物类 型 生 命 活 动 基 本 特 征 说明 草 履 虫 单细胞 生物 运 动 和 分裂 运 动 和 繁殖 单细胞生物具有生命的基本特征 人 多细胞 生物 生 殖 和 发育 繁殖、生 长 和 发 育 多细胞生物的生命活动是从一个 细胞开始的,其生长和发育也是建 立在细胞的分裂和分化基础上的 人 多细胞 缩 手 反 应激性 反射等神经活动需要多种细胞的 阅 读 资 料 并 讨论: (实例一:草 履 虫 除 了 分 裂和运动,还 能镊食、排泄, 生长,应激; 实例二:精子 和 卵 细 胞 作 为桥梁,胚胎 发 育 与 细 胞 的生长、分裂、10 表 1 生命活动离不开细胞的实例 资料分析 1.提示:草履虫除能完成运动和分裂外,还能完成摄食、呼吸、 生长、应激性等生命活动。如果没有完整的细胞结构,草履虫不可 能完成这些生命活动。 2.提示:在子女和父母之间,精子和卵细胞充当了遗传物质的 桥梁。父亲产生的精子和母亲产生的卵细胞通过受精作用形成受精 卵,受精卵在子宫中发育成胚胎,胚胎进一步发育成胎儿。胚胎发 育通过细胞分裂、分化等过程实现。 3.提示:完成一个简单的缩手反射需要许多种类的细胞参与, 如由传入神经末梢形成的感受器、传入神经元、中间神经元、传出 神经元、相关的骨骼肌细胞,等等。人的学习活动需要种类和数量 繁多的细胞参与。由细胞形成组织,由各种组织构成器官,由器官 形成系统,多种系统协作,才能完成学习活动。学习活动涉及到人 体的多种细胞,但主要是神经细胞的参与。 4.提示:例如,胰岛细胞受损容易导致胰岛素依赖型糖尿病; 脊髓中的运动神经元受损容易导致相应的肢体瘫痪;大脑皮层上的 听觉神经元受损可导致听觉发生障碍,等等。 5.提示:例如,生物体的运动离不开肌细胞;兴奋的传导离不 开神经细胞;腺体的分泌离不开相关的腺(上皮)细胞,等等。 生物 射 参与 艾 滋 病 病 毒 非细胞 形态的 生物 侵 入 人 体 的 淋 巴细胞 繁殖 病毒在活细胞中繁殖 人 人和高 等动物 免疫 应激性 免疫作为机体对入侵病原微生物 的一种防御反应,需要淋巴细胞的 参与 分化有关系; 实例 4:例如 疟疾、非典感 冒等等 生命系统 的结构层 次(难点) 地球上生物的种类和数量可谓是恒河沙数,但是这些生物,小 到组成它们身体的细胞,大到一个生物个体,一个物种、甚至一个 生态系统、整个生物圈,都可以一个一个的生命系统(什么是系统 呢),而且这些生命系统之间还有层次的关系。(以一只龟为例分析) 单一个心肌细胞就是一个生命系统,(为什么呢?)因为细胞各 个部分都是互相依存,互相影响,而使细胞能表现生命特征;心肌 也是一个系统(分析略)。引导学生分析心脏、循环系统、个体、种 群、群落等也是一个系统。 结构层次 概念 举例 完 成 资 料 后 的“思考与讨 论”。11 思考与讨论 1.提示:如果把龟换成人,图中其他各层次的名称不变,但具 体内容会发生变化。例如,心脏应为二心房、二心室;种群应为同 一区域的所有人,等等。应当指出的是,生物圈只有 1 个。如果换 成一棵松树,图中应去掉“系统”这个层次,细胞、组织、器官、 种群的具体内容也会改变。如果换成一只草履虫,细胞本身就是个 体,没有组织、器官、系统等层次。 2.提示:细胞层次;其他层次都是建立在细胞这一层次的基础 之上的,没有细胞就没有组织、器官、系统等层次。另一方面,生 物体中的每个细胞具有相对的独立性,能独立完成一系列的生命活 动,某些生物体还是由单细胞构成的。 3.提示:一个分子或一个原子是一个系统,但不是生命系统, 因为生命系统能完成一定的生命活动,单靠一个分子或一个原子是 不可能完成生命活动的。 细胞 细胞是生物体结构和功能的基本单位 心肌细胞 组织 由形态相似,结构、功能相同的细胞联合在 一起 心肌组织 器官 不同的组织按照一定的次序结合在一起 心脏 系统 能够共同完成一种或几种生理功能的多个器 官按照一定的次序组合在一起 循环系统 个体 由各种器官或系统协调配合共同完成 复杂的生命活动的生物。单细胞生物由一个 细胞构成生物体 龟 种群 在一定的自然区域内,同种生物的所有个体 是一个种群 该 区 域 内 同 种 龟的所有个体 群落 在一定的自然区域内,所有的种群组成一个 群落 该 区 域 内 龟 和 其 他 所 有 生 物 的种群 生态系统 生物群落与它的无机环境相互作用而形成的 统一整体 龟 生 活 的 水 生 生态系统 生物圈 由地球上所有的生物和这些生物生活的无机 环境共同组成 地 球 上 只 有 一 个生物圈 小结 课后练习 练习 基础题 1.(1)活细胞:A、D、G、I; (2)死细胞:B、E; (3)细胞的产物:C、F、H。 2.(1)细胞层次(也是个体层次,因为大肠杆菌是单细胞生12 物); (2)种群层次; (3)群落层次。 拓展题 1.提示:不是。病毒不具有细胞结构,不能独立生活,只能寄 生在活细胞中才能生活,因此,尽管人工合成脊髓灰质炎病毒,但 不意味着人工制造了生命。 2.提示:人工合成病毒的研究,其意义具有两面性,用绝对肯 定或绝对否定的态度都是不全面的。从肯定的角度看,人工合成病 毒可以使人类更好地认识病毒,例如,研制抵抗病毒的药物和疫苗, 从而更好地为人类的健康服务;从否定的角度看,人工合成病毒的 研究也可能会合成某些对人类有害的病毒,如果这些病毒传播开来, 或者被某些人用做生物武器,将给人类带来灾难。 教学反思: 第二章 组成细胞的分子 第一节 细胞中的元素和化合物(2 课时) 教学目标 1.简述组成细胞的主要元素。说出构成细胞的基本元素是碳。 2.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,探讨细胞中主要化合物的种类。 3.认同生命的物质性。 教学重点 (1)组成细胞的主要元素和化合物。 (2)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。 教学难点 (1)构成细胞的基本元素是碳。 (2)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。 教学过程 教学内 容 教师活动 学生活动 引入 在科学不发达的年代,人们对于生命是有什么物质感到非常 神秘,认为生命是特殊物质构成的,一直到 19 世界,仍然人们 仍然认为生物产生出来的物质,在体外是不可能合成的。同学们 已经学习了两年的化学化学知识,知道自然界的物质都是有元素 来组成的,那么组成生命的元素有哪些呢? 分析 p16 的表格,提出问题,从这个表格中,同学们能对组 成生命的元素有什么印象。 组成生命的元素在地壳中也存在,说明生命物质与非生命物 分 析 资 料 , 发 表 自 己 的 看法13 质的统一性;另外细胞中的各种元素与地球组成的比例不一样, 也说明了生命物质的特殊性。 组 成 细 胞 的 元 素 概述组成生命的元素。结合 p17 两个饼形,引导学生观察、归纳。 大量元素(C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg)可以简单介绍一下 某些元素的作用;微量元素。提出问题:在两个统计图中显示出 那些元素的含量是最大的?可以简单解释一下碳在生命物质中 的地位 组成细胞的元素 大量元素:C H O N P S K Ca Mg 微量元素:Fe Mn B Zn Cu Mo Cl(铁门碰醒铜母氯) 最基本元素:C 基本元素:CHON 主要元素:C H O N P S 细胞中含量最多的元素:O(鲜重)C(干重) 观 察 图 表 , 归 纳。 组成细 胞的化 合物 无机化合物:水 无机盐 组成细胞的化合物 有机化合物:糖类 脂质 蛋白质 核酸 生物体和细胞中含量最多的化合物是水,含量最多的有机物是蛋 白质(鲜重) 生物体和细胞中含量最多的化合物和有机物是蛋白质(干重) 思考与讨论 1.提示:有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子 组成中是否有碳元素,如糖类是有机化合物,由碳、氢、氧三种 元素组成;水是无机化合物,由氢、氧两种元素组成。当然这不 是严格意义上的区别。对这两类化合物的严格区分,请参照化学 教科书。 2.提示:细胞中最多的有机化合物是蛋白质,无机化合物是 水。蛋白质是组成生物体的重要物质,在生命活动中起重要作用; 水是生命之源,离开水,生命活动就无法进行。 3.提示:植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含 有较多的糖类、脂质和蛋白质。如禾谷类的果实、种子中含淀粉 (多糖)较多;甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多;花生、芝麻种子 中含脂质多;大豆种子中含蛋白质多,等等。要想从植物的果实、 种子中获得糖类、脂质和蛋白质,就要设法使细胞破碎,再将这 些物质提取出来。 分析数据, 完成讨论 题: 实验:检 测生物 组织中 的糖类、 脂肪和 蛋白质 以问题引导:你的实验材料选择了什么?你预测你的实验材料还 有什么有机物比较多?你选择的试验仪器和试剂是什么? 在老师的 引导下完 成实验、 汇报实验 结果。14 练习 基础题 1.(1);(2)√。3.B。 拓展题 1.提示:细胞是有生命的,它可以主动地从环境中获取生命活动需要的元素。这是生物 与非生物的区别之一。 2.提示:不能。生命系统内部有严谨有序的结构,不是物质随意堆砌而成的。 教学反思: 第二章 组成细胞的分子 第 1 节 细胞中的元素和化合物 一、教学目标 1.简述组成细胞的主要元素。说出构成细胞的基本元素是碳。 2.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,探讨细胞中主要化合物的种类。 3.认同生命的物质性。 二、教学重点和难点 1.教学重点 (1)组成细胞的主要元素和化合物。 (2)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。 2.教学难点 (1)构成细胞的基本元素是碳。 (2)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。 三、教学策略 1.利用“问题探讨”创设问题情境,让学生在观察、讨论、交流中学习新知识。 本节的主要目的是让学生了解细胞的物质组成,认同生命的物质性。由于学生在初中已 经学习了化学的基本知识,所以在进入这部分学习时,通过让学生比较组成地壳和组成 细胞的部分元素的含量,提出自己发现的问题,在与其他同学的交流中,认识到组成生 物体的元素与组成地壳的元素有相似性又有区别。针对学生提出的问题,教师要引导学 生分别观察组成人体细胞的主要元素(占细胞鲜重的百分比)图和组成人体细胞的主要 元素(占细胞干重的百分比)图,之后再介绍组成细胞的大量元素和微量元素。 2.利用化学知识解决碳为什么是构成细胞的基本元素这个问题。 如果学生对原子结构的知识有较好的基础,建议教师引导学生回忆碳原子核外电子分布 特点,以及碳的性质,为学生理解碳链是构成生物大分子的骨架奠定基础。 学生熟悉元素周期表,很容易找到碳所在的第 14 族位置,它的原子序数是 6,说明一个 碳原子核中含有 6 个质子,核外有 6 个电子,由于电子排布的不同,在最外层有 4 个电 子,这样,碳原子就具有了 4 个能够成键的价电子。正是这 4 个价电子,能够使碳原 子之间、碳原子与其他元素的原子之间结合形成更多的化学键。由于每个碳原 子可以形成 4 个化学键,所以就有可能形成含有成千上万个甚至更多个碳原子15 的物质。利用学生已有的化学知识就能够理解 C 元素对于生命的重要意义了。 3.利用表解和“思考与讨论”获得组成细胞的化合物的知识,提高学习能力。 在学习组成细胞的化合物时,如果由教师直白地讲解细胞的化合物组成,不利于学生参 与学习活动。因此,教师可以利用“思考与讨论”中的问题,引导学生观察教材中的表解, 获得相应的知识信息,提高学习能力。 4.利用化学试剂与糖类、脂肪和蛋白质颜色反应的演示实验,帮助学生明确实验原理, 开展实验研究。 本实验如果单纯上成一个验证性实验,不利于学生探究能力的培养。由于学生在“思考与 讨论”中涉及细胞中的化合物的种类、含量,以及如何从植物组织中提取有机化合物的问 题,所以,教师可以结合学生对上述问题的回答或推测作为实验研究的起点。 教师可以通过演示糖类、脂肪和蛋白质与化学试剂的颜色反应,使学生明确生物组织中 主要化合物的鉴定方法,再指导学生根据自己选择的实验材料,进行实验研究。 本实验难度不大,但是实验材料、化学试剂、用具及步骤较多,因此,教师课前应准备 充分,保证实验顺利进行。 四、教学过程 〔引入〕以“问题探讨”引入,让学生以初中的知识来思考,回答。 〔问题〕以“本节聚焦”再次引起学生的注意和思考。 〔板书〕一、组成细胞的元素 教学过程 教学意图 复习提问 原核细胞和真核细胞有什么异同?使用高倍显 微镜要注意什么? 复习巩固,同时集中学生注 意力。 创设问题 情境 请同学们考虑一下,我们喝的水,吃的盐,吸 入的空气中含有哪些元素?我们为什么要从外 界环境中摄取这些化学元素呢? 教师小节:实际上,不仅仅人体需要不断地从 环境中吸收各种化学元素,其他的生物(包括 动物、植物等)也都需要不断地从外界环境中 摄人各种元素。 引导学生读表提取信息,通 过了解细胞的物质组成,认 同生命的物质性。 组成细胞的 元素 学生活动:比较组成地壳和组成细胞的部分元 素的含量,提出自己发现的问题,在与其他同 学的交流中,认识到组成生物体的元素与组成 地壳的元素有相似性又有区别。 教师活动:针对学生提出的问题,教师要引导 学生分析表中信息。 教师小节:组成细胞的元素在地壳都能找到, 16 生物界与无机自然界具有统一性;而细胞与非 生物相比,各种元素的相对含量又不相同,说 明生物界与无机自然界具有差异性。 教师活动:引导学生观察课文中图 2-1 和 2-2 提出质疑。 学生活动:识图、分析,讨论以下问题 1、从表中看,哪一种化学元素是人体中含量 最多的?(鲜重、干重,同时说明 C 作为细胞 基本元素的原因) 2、除此之外,还有哪几种元素含量较多? 3、表中只列举了 9 种元素,那么是不是说人体 内只含有这 9 种元素呢? 4、构成生物体的这些元素的含量有什么特点 呢? 教师小节:按照含量的多少把元素分为两大类: 一类是大量元素(C、H、O、N、P、S、K、Ca、 Mg),一类是微量元素(Fe、Mn、Zn、Cu、B、 Mo)。 学生活动:归纳总结大量元素和微量元素的概 念和所包含的元素,思考下列问题: 1、既然微量元素在生物体内含量很少,那么, 是不是说它们在生物体内可有可无呢? 2、同学们相互讨论后,归纳一下它们的主要功 能。 由于学生在初中已经学习了 化学的基本知识,所以在进 入这部分学习时,可以 利 用化学知识来解决。 如果 学生对原子结构的知识有较 好的基础,可以引导学生回 忆碳原子核外电子分布特点, 以及碳的性质,为学生理解 碳链是构成生物大分子的骨 架奠定基础。 组成生物体 的化合物 教师活动:利用思考与讨论的问题引导学生分 析图表。 学生活动:分析图表,思考讨论下列问题 17 1、有机化合物和无机化合物有什么区别? 2、细胞中含量最多的化合物和有机化合物是 什么?  3、是不是所有细胞中的化合物含量都是一样 呢? 4、说说哪些植物器官细胞中富含糖类、脂质 或者蛋白质?如何从细胞中获取这些物质呢?  由教师直白地讲解细胞的化 合物组成,不利于学生参与 学习活动。可以利用“思考 与讨论”中的问题,引导学 生观察教材中的表解,获得 相应的知识信息,提高学习 能力。 检测生物组 织中的糖类、 脂肪和蛋白 质 教师活动:演示糖类、脂肪和蛋白质与化学试 剂的颜色反应,使学生明确生物组织中主要化 合物的鉴定方法,再指导学生根据自己选择的 实验材料,进行实验研究。 板书设计 第一节 细胞中的元素和化合物 一、组成细胞的化学元素 大量元素:C、 H 、O 、N、 P、 S 、k、Ca、Mg 微量元素:Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mn、Cl、Ni 重要作用: 1.构成生物体的主要成分 元素→化合物 化合物是生物体进行生命活动的物质基础 2.影响生物体的生命活动 B,缺乏时植物会“花而不实” Mg,缺乏时植物的叶片会发黄 Fe, 人体缺乏会贫血18 Ca, 人体缺乏时幼儿会骨胳发育不良,佝偻病;成年人会骨质疏松 二、构成细胞的化合物 无机物:水和无机盐 有机物:蛋白质、脂类、糖类 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 五、答案和提示 (一)思考与讨论 1.提示:有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素,如糖 类是有机化合物,由碳、氢、氧三种元素组成;水是无机化合物,由氢、氧两种元素组 成。当然这不是严格意义上的区别。对这两类化合物的严格区分,请参照化学教科书。 2.提示:细胞中最多的有机化合物是蛋白质,无机化合物是水。蛋白质是组成生物体的 重要物质,在生命活动中起重要作用;水是生命之源,离开水,生命活动就无法进行。 3.提示:植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白 质。如禾谷类的果实、种子中含淀粉(多糖)较多;甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多;花 生、芝麻种子中含脂质多;大豆种子中含蛋白质多,等等。要想从植物的果实、种子中 获得糖类、脂质和蛋白质,就要设法使细胞破碎,再将这些物质提取出来。 (二)实验 3.生物材料中有机化合物的种类、含量不同。因此,我们应选择多种多样的食物,保证 获得全面的营养。 (三)练习 基础题 1.(1)√;(2)×;3.B。 拓展题 1.提示:细胞是有生命的,它可以主动地从环境中获取生命活动需要的元素。 这是生物与非生物的区别之一。 2.提示:不能。生命系统内部有严谨有序的结构,不是物质随意堆砌而成的。 第二章 组成细胞的分子 第 2 节 生命活动的主要承担者——蛋白质(2 课时) 教学目标19 1.说明氨基酸的结构特点,以及氨基酸形成蛋白质的过程。 2.概述蛋白质的结构和功能。 3.认同蛋白质是生命活动的主要承担者。 4.关注蛋白质研究的新进展。 教学重点 (1)氨基酸的结构特点,以及氨基酸形成蛋白质的过程。 (2)蛋白质的结构和功能。 教学难点 (1)氨基酸形成蛋白质的过程。 (2)蛋白质的结构多样性的原因。 教学过程 教学内 容 教师活动 学生活动 引入 以学生实际生活经验,设问作为引入。婴儿要以奶为主 要食物,因为奶是一种还有蛋白质丰富的食物,蛋白质对人 体的生长发育为什么这么重要呢?安利蛋白粉实际上是水 解植物蛋白,里面还有氨基酸,那么氨基酸与蛋白质之间是 什么关系呢? 教师投影一则洗发水的产品介绍。启发思考:在洗发 水中都含有哪些成分?为什么氨基酸能有效修复发质?发膜 的主要成分是什么? 评价回答,总结蛋白质和氨基酸都是生命活动所必需的生命 物质。它们之间存在着什么关系? 问题探讨 1.提示:富含蛋白质的食品有大豆制品,如豆浆、豆腐、腐 竹;奶类制品,如奶粉、酸奶、袋装奶;还有肉、蛋类食品, 如烤肉、肉肠、鸡蛋,等等。 2.提示:有些蛋白质是构成细胞和生物体的结构成分,如结 构蛋白;有些蛋白质能够调节生命活动,如胰岛素;有些蛋 白质有催化作用,如绝大多数酶都是蛋白质;有些蛋白质具 有运输载体的功能,如红细胞中的血红蛋白;有些蛋白质有 免疫功能,如人体内的抗体。 3.提示:因为氨基酸是构成蛋白质的基本单位,在人体内约 有 20 种氨基酸,其中有 8 种是人体需要而不能自己合成的, 必须从外界环境获得,如赖氨酸、苯丙氨酸等,它们被称为 必需氨基酸。所以有些食品中要添加赖氨酸或苯丙氨酸等人 体必需的氨基酸。 氨基酸 氨基酸是组成蛋白质的基本单位。 氨基酸有哪些特点呢? 思考回答:C、 H、O、N 等。20 展示四种氨基酸的结构式(甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸、亮氨 酸) 引导启发:教师组织与引导 1.组成氨基酸的基本元素是什么? 2.四种氨基酸在结构上有哪些共同点?又有哪些差别之处? 教师给与必要的补充,注意语言表述的准确性。 3.尝试写出氨基酸分子的结构通式。 教师巡查学生书写情况,启发学生依据书写情况与教材作对 比来发现问题,强调结构通式的不同写法。 引导学生通过球棍模型加深对氨基酸结构的理解,特别要形 成其空间结构的认识:(通过对蛋白质的空间结构的理解, 为下一步的理解肽链的空间结构做铺垫 ) 桔红色球:氢原子 黑色球:碳原子 绿色球:氧原子 蓝色球:氮原子 小铁棍:化学键 弹簧棍:碳氧双键 (要求)装配出一个甘氨酸或丙氨酸 深入探讨: 1. 我们插装的甘氨酸的侧链基团是什么? 2. R 基的不同如何决定氨基酸种类的不同?尝试用模型变换 (课下完成) 3. R 基上能不能含有-NH2 或-COOH? 课件展示特殊氨基酸 赖氨酸(含-NH2) 天冬氨酸(含-COOH) 思考与讨论 1 1.每个氨基酸都有氨基和羧基,并且都有一个氨基和一个羧 基连接在同一个碳原子上。 2.“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要的部分──氨 基和羧基。 蛋白质(组成元素:C、H、O、N;S:可作为特征元素,用 来标记蛋白质) 生命活动的主要承担者,生物性状的表现者。 1)蛋白质的基本组成单位:氨基酸(约 20 种) 氨基酸的结构通式: 氨基酸的结构特点: ①至少含有一个氨基(—NH2 )和一个羧基 (—COOH) 观察对比, 尝 试用语言描述。 倾听,并以小组 为单位,合作完 成。 总 结 氨 基 酸 在 空 间 结 构 上 的特点。21 ②有一个氨基和羧基连接 在同 一 个碳原子上 不同的氨基酸的区别在于 R 基 介绍必需氨基酸与非必需氨基酸的概 念,可以把 9 种必需氨基酸展示给学生看,指导学生选择食 物时如何注意氨基酸的均衡吸收。必须氨基酸:赖氨酸、蛋 氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸和苯 丙氨酸。 蛋白质 的结构 生物体中组成蛋白质的氨基酸只有 20 种,而据估计,生物 界的蛋白质种类多达 1010~1012 种。 氨基酸是怎样形成蛋白质的呢? 根据由部分到整体的认知规律, 先引导:两个相同或不同的氨基酸分子脱水缩合过程 讨论: 1. 氨基酸形成蛋白质的大致过程是怎样的? 2. 两个氨基酸脱水缩合反应生成一个二肽,失去几分子水? 3. 三个氨基酸脱水缩合,失去几分子水? 4. N 个氨基酸脱水缩合反应呢? 演示: 氨基酸分子脱水缩合形成两条链的过程 1. 拿一条两头系有不同颜色紧扣的绳子表示一条多肽链 2. 拿剪刀从中间剪开表示肽键的断裂 思考:肽键断裂后需要作出哪些修饰,使其形成两条完整的 多肽链? 评价学生回答加以总结教师组织与引导 引导学生观察: “氨基酸形成蛋白质的示意图” 完成“思考与讨论” 1.提示:氨基酸→二肽→三肽→……→多肽,一条多肽链盘 曲折叠形成蛋白质,或几条多肽链折叠形成蛋白质。 2.提示:食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠蛋 白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用,才能分解为氨基酸。 这些氨基酸进入细胞后,要形成二肽、三肽到多肽,由多 肽构成人体的蛋白质。人体的蛋白质与食物中的蛋白质不 一样,具有完成人体生命活动的结构和功能。 3.提示:10 个氨基酸能够组成 2010 条互不相同的长链。氨 基酸的种类、数量、排列顺序以及蛋白质空间结构的不同 是蛋白质多种多样的原因。 学 生 思 考 回 答:1.甘氨酸的 侧 链 基 团 是 氢 基 2. 学 生 初 步 思 考 3.R 基上可以含 有-NH2 或-COOH, 进 一 步 理 解 “ 每 个 氨 基 酸 分 子 至 少 都 含 有一个-NH2 和 -COOH” 获取信息,主动 思考,体会巨大 的 数 字 差 别 蕴 含有哪些信息。 观察“氨基酸脱 水缩合示意图”, 阅 读 氨 基 酸 脱 水 缩 合 过 程 的 文字、图解,以 小组为单位,讨 论交流,并尝试 利 用 手 中 的 模 型模拟此过程。22 (四)旁栏思考题 n 个氨基酸形成一条肽链时,脱掉 n-1 个水分子,形成 n-1 个肽键。同理,n 个氨基酸形成 m 条肽链时,脱掉 n-m 个水 分子,形成 n-m 个肽键。 蛋白质的形成过程: 合成场所:核糖体 氨基酸→二肽→三肽→多肽→多肽链盘曲折叠形成蛋白质 脱水缩合:一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基 酸分子的氨基(—NH2)相连接,同时脱去 1 分子的水。(羧 基上的羟基和氨基上的一个氢原子结合形成一分子水) 肽键:连接两个氨基酸分子的化学键(—NH—CO—) 多肽:由多个氨基酸分子(3 个或 3 个以上)缩合而成的, 含有多个肽键的化合物 肽链:多肽通常呈链状结构 规律:n 个氨基酸分子形成 m 条肽链,则脱去(n—m)个水 分子,同时形成(n—m)个肽键。至少含有—COOH 和—NH2 都是 m 个 多肽的种类:A、B、C 三种氨基酸,在数目无限的情况下可 形成三肽 9 种,每一种氨基酸只有一个可形成三肽 6 种 3)蛋白质的结构 蛋白质结构多样性原因:组成蛋白质的氨基酸的种类、 数目、排列顺序不同,以及多肽链的折叠方式和空间 结构不同 蛋 白 质 的功能 引导学生阅读 P23 内容,然后进行归纳。 1、生物体的基本结构物质:肌肉干重 80%、皮肤 70%、血 液 90%;2、生命化学反应的主要物质,简单讲讲酶的重要 性;3、有运输能力;调节生命活动,例如某些蛋白质类的 激素;免疫功能。 蛋白质的功能: ①构成细胞和生物体结构的重要物质,如羽毛、肌肉、头发、 丝 ②催化,如绝大多数的酶 ③运输,如血红蛋白、载体 ④调节,如胰岛素等激素 ⑤免疫,如抗体 举 出 一 些 蛋 白 质 相 关 功 能 的 其他例子。 (五)练习 基础题 1.(1)√;(2)√。2.A。 3.B。 拓展题 提示:红细胞中的蛋白质和心肌细胞中的蛋白质,其氨基酸的种类、数量和排列顺序以23 及蛋白质分子的空间结构都不同,它们的功能也不相同。 教学反思: 第二章 组成细胞的分子 第 2 节 生命活动的主要承担者──蛋白质 一、 教学目标 知识与技能 1.说明氨基酸的结构特点,以及氨基酸的种类和氨基酸形成蛋白质的过程。 2.概述蛋白质的结构和功能。 3.理解蛋白质是生命活动的主要承担者。 4. 关注蛋白质研究的新进展 。 过程与方法 1. 尝试建立氨基酸结构通式的球棍模型(模仿水平)。 2. 使用球棍模型演示脱水缩合过程,肽链形成具有空间结构的蛋白质(独立操作水平)。 3. 能够利用多媒体搜集相关信息,学会鉴别、选择、运用和分享信息。 情感态度与价值观 1.认同蛋白质是生命活动的主要承担者。 2.关注蛋白质研究的新进展。 3.讨论蛋白质的重要作用。 二、教学重点和难点 1.教学重点 (1)氨基酸的结构特点,以及氨基酸形成蛋白质的过程。 (2)蛋白质的结构和功能。 2.教学难点 (1)氨基酸形成蛋白质的过程。 (2)蛋白质的结构多样性的原因。 三、教学设计思路 本节是第 2 章的重点内容。由于学生缺乏有关氨基酸和蛋白质的化学知识,细胞的分 子组成又是微观的内容,比较抽象,所以在教学时,应注意联系学生的生活经验,利用模 型模拟或图解加强教学的直观性,增加学生对微观内容的感性认识,使学生在主动获取知 识的过程中完成重点、难点知识的学习,锻炼动手能力、提高思维能力,形成相应的观点。 建议采用“提出问题—获取信息—解决问题”的教学模式。 1、 通过“问题探讨”“思考与讨论”的表达交流活动,使学生获得有关蛋白质 和氨基酸结构的知识 通常学生能够说出一些富含蛋白质的食品,也知道蛋白质对人的生活非常重要,但对于蛋 白质的结构以及氨基酸的结构是陌生的。因此教师要引导学生对比观察几种氨基酸的结构, 利用已有的化学知识,识别氨基酸,在对比的基础上找出不同氨基酸分子共有的结构,写 出氨基酸分子的结构通式,为理解氨基酸形成蛋白质奠定基础。 根据学生对氨基酸结构的认识情况,利用“氨基酸形成蛋白质的示意图”,指导学生明确 氨基酸和蛋白质的关系,以及蛋白质结构多种多样的原因。24 2、 联系学生生活实际,在学生原有生活经验和知识基础上,引导学生理解蛋白 质的功能。 如果学生在“问题探讨”中谈到了蛋白质的功能,教学也可以先介绍蛋白质的功能。 教师可引导学生结合自身的生命活动,观察教材中蛋白质主要功能示例,进行这部分的学 习。在了解了蛋白质多种多样的功能后,提出“蛋白质能够承担多种多样的功能,这与它 的结构有什么关系?”“蛋白质的结构是怎样的?”等问题,进入蛋白质和氨基酸结构的 学习。 如果按照“问题探讨”、“思考与讨论”这样的顺序,学生在了解了蛋白质结构及其多样 性后,就应解决“蛋白质的功能有哪些”的问题。 3.利用“科学史话”“科学前沿”的内容拓展学生的视野,激发学生学习的兴趣。 虽然这些栏目的内容不作为教学要求,但是它们可以成为教学的素材。比如学习氨基酸 形成蛋白质的内容时,可以介绍科学家人工合成蛋白质的过程,其中既有科学方法,又有 科学发展的曲折历程,更有科学精神和爱国主义情感的渗透,对学生也是一种情感教育。 再比如,教师组织学生总结了蛋白质的功能后,提出“科学家研究蛋白质结构和功能,对 人类社会的发展有哪些促进作用呢?”“科学家对蛋白质结构和功能的研究进展怎样?有 哪些新的成果?”等问题,再指导学生通过阅读或上网查询等方式,使学习内容更加丰富, 学习空间更加广阔。 四、课时安排:一课时 五、教学方法:探究学习法、合作学习 六、教学实施过程 学习阶段 教师组织与引导 学生活动 教学意图 问题导学 主动获取 知识 教师投影一则洗发水的产 品介绍。启发思考:在洗发水中 都含有哪些成分?为什么氨基酸 能有效修复发质?发膜的主要 成分是什么? 评价回答,总结蛋白质和 氨基酸都是生命活动所必需的 生命物质。它们之间存在着什么 关系? 氨基酸是组成蛋白质的基 本单位。 氨基酸有哪些特点呢? 展示四种氨基酸的结构式 (甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸、亮 氨酸) 引导启发:教师组织与引 导 1.组成氨基酸的基本元素 思考回答:许多蛋白 质是构成细胞和生物体结 构的重要物质,称为结构 蛋白,如羽毛、肌肉、头发 的成分主要是蛋白质。 激发学生的学习 兴趣,寓教于乐,同时 为知识点的切入提供了 良好的素材,为讲述氨 基酸是组成蛋白质的基 本单位做铺垫。 考虑到这里出现 的“基本单位”一词, 学生接受可能有些许困 难,所以采取了直接讲25 加工信息, 主动探究, 了解知识 的应用价 值。 阐 明 结 构 与 功能 的 关系, 促 进理 解 是什么? 2.四种氨基酸在结构上有 哪些共同点?又有哪些差别之 处? 教师给与必要的补充,注 意语言表述的准确性。 3.尝试写出氨基酸分子的 结构通式。 教师巡查学生书写情况, 启发学生依据书写情况与教材 作对比来发现问题,强调结构通 式的不同写法。 引导学生通过球棍模型加 深对氨基酸结构的理解,特别要 形成其空间结构的认识:(通过 对蛋白质的空间结构的理解,为 下一步的理解肽链的空间结构 做铺垫 ) 桔红色球:氢原子 黑色球:碳原子 绿色球:氧原子 蓝色球:氮原子 小铁棍:化学键 弹簧棍:碳氧双键 (要求)装配出一个甘氨酸 或丙氨酸 深入探讨: 1. 我们插装的甘氨酸的侧 链基团是什么? 2. R 基的不同如何决定氨 基酸种类的不同?尝试用模型变 换(课下完成) 3. R 基上能不能含有-NH2 或-COOH? 课件展示特殊氨基酸 赖氨酸(含-NH2) 天冬氨酸(含-COOH) 启发引导: 生物体中组成蛋白质的氨 思考回答:C、H、O、N 等。 观察对比, 尝试用语言 描述。 倾听,并以小组为单 位,合作完成。 总结氨基酸在空间结 构上的特点。 授的方法。 这一环节的教学 属于本节的重难点,培 养学生处理信息的能力。 使其主动感知知识的形 成。 26 系统总结 基酸只有 20 种,而据估计,生 物界的蛋白质种类多达 1010~ 1012 种。 氨基酸是怎样形成蛋白质 的呢? 根据由部分到整体的认知 规律, 先引导:两个相同或不同 的氨基酸分子脱水缩合过程 讨论: 1. 氨基酸形成蛋白质的大 致过程是怎样的? 2. 两个氨基酸脱水缩合反 应生成一个二肽,失去几分子水? 3. 三个氨基酸脱水缩合, 失去几分子水? 4. N 个氨基酸脱水缩合反 应呢? 演示: 氨基酸分子脱水缩合形成 两条链的过程 1. 拿一条两头系有不同颜 色紧扣的绳子表示一条多肽链 2. 拿剪刀从中间剪开表示 肽键的断裂 思考:肽键断裂后需要作 出哪些修饰,使其形成两条完整 的多肽链? 评价学生回答加以总结教 师组织与引导 引导学生观察: “氨基酸形成蛋白质的示 意图” 学生思考回答: 1.甘氨酸的侧链基团是氢 基 2.学生初步思考 3.R 基上可以含有-NH2 或 -COOH,进一步理解 “每个 氨基酸分子至少都含有一 个-NH2 和-COOH” 获取信息,主动思考,体 会巨大的数字差别蕴含有 哪些信息。 观察“氨基酸脱水缩 合示意图”,阅读氨基酸 脱水缩合过程的文字、图 解,以小组为单位,讨论 交流,并尝试利用手中的 模型模拟此过程。 根据模型作出描述。 思考作答。 总结得出公式: 由于学生的化学 知识有限,通过动手环 节会更直观,突破学习 难点,进而加深对各学 科间相互关系的认识。 激发学生思维,加 深对教材的理解,培养 学生吃透知识的能力。 通过强烈的数字 对比启发学生主动发现 问题提出问题,进而解 决问题。 在实际动手操作 中享受学习的快乐。 利用归纳演绎的27 完成“思考与讨论” 利用课前搜集的有关人工 合成蛋白质材料,联系本书的科 学家访谈: 1. 如果你是中国人工合成 牛胰岛素科研领导小组的成员, 你认为首先应做哪些方面的工 作以免少走弯路? 2. 设计一个怎样的方案, 以期更科学、更合理?(方案要合 理) 3.如果人工合成的牛胰岛 素没有达到预期的结果,你应该 做哪些方面的分析? 评价学生回答,总结出蛋 白质结构多样性的四大原因。 引导学生再次思考蛋白质 功能实例中如何体现结构与功 能的适应这一生物学观点。 讨论: 1.对于蛋白质的功能,你 还能作出补充吗? 2.人类研究蛋白质的功能 有什么意义? 教师组织与引导。 展示知识概念图。 本节课要理解:氨基酸形 成蛋白质的过程,蛋白质的结构 形成肽键数(脱去的 水分子数)=氨基酸分子数 -肽链条数。 主动参与交流表达, 更深入理解氨基酸形成蛋 白质的过程,运用已学知 识,解决实际问题。 1. 整合资料信息,能说 出几个关键步骤。 2.方案要合乎生物学 原理,合成后的牛胰岛素 要验证其是否有活性。 3. 合成多肽链时少一 个氨基酸分子;合成多肽 链时,氨基酸的连接顺序 出现错误;合成多肽链时, 未严格按照规定的 17 种 氨基酸进行合成;未严格 按照其肽链折叠方式进行 合成(意思对即可)。 能够深层挖掘,作出 相应描述。 回答问题,了解“国 际人类蛋白质组计划”的 研究进展及成就。 学生能回答出组成 蛋白质的基本单位──氨 基酸,氨基酸分子的结合 方式,蛋白质的结构层次, 蛋白质结构多样性的原因, 及其与蛋白质功能多样性 的关系。 方法由易到难,逐步推 测氨基酸形成蛋白质的 过程。 利用演示方法突 破本节课的难点。 体验角色变换的 快乐,同时考查学生对 已学知识的灵活运用程 度。 强调科学发展的 过程,渗透科学方法、 科学精神的教育。 回归主题,阐明蛋 白质是生命活动的主要 承担者。28 和功能多样性的原因。 激发学生对科技 前沿研究工作的兴趣。 通过总结使学 生获得蛋白质是生命活 动的主要承担者的基本 认识。  七、巩固练习 1、人体血红蛋白的一条肽链有145个肽键,形成这条肽链的氨基酸分子数以及它们 在脱水缩合过程生成的水分子数分别是( ) A、145和144 B、145和145 C、145和146 D、146和145 2、某一条多肽链中共有肽键151个,则此分子中分别含有—NH2和—COOH的数目至 少有( ) A、152,152 B、151,151 C、1,1 D、2,2 3、血液中的血红蛋白和肌肉中的肌动蛋白的结构不同的原因是( ) A、所含氨基酸的种类不同 B、所含氨基酸的数目不同 C、所含氨基酸的排列顺序不同 D、所含氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构都不同 4、下列结构属于肽键的是( ) A、—N—H—C = 0 B、O H || | —C— N— O | C、—C—OH D、—NH2—COOH 5、下列物质中属于蛋白质的是( ) A、二肽化合物 B、呈直线形的多肽链 C、具有一定空间结构的多肽链 D、由两个以上的氨基酸分子组成的化合物 6、下列叙述中,能够概括出蛋白质功能的是( ) A、细胞和生物体的重要结构物质 B、生命活动的主要体现者 C、收缩、运输、免疫等功能的物质基础 D、调节细胞和生物体代谢的重要物质 7、已知20种氨基酸的平均相对分子质量为128,现有一蛋白质分子由两条多肽链组 成,共有肽键98个,此蛋白质的相对分子质量最接近于( ) A、12800 B、12544 C、11036 D、12288 8、能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组数字是( ) (1)氨基酸 (2)C、H、O、N等化学元素 (3)氨基酸分子相互结合29 (4)多肽 (5)肽链 (6)形成具有一定空间结构的蛋白质分子 A、(1)(2)(3)(4)(5)(6) B、(2)(1)(4)(3)(6)(5) C、(2)(1)(4)(3)(5)(6) D、(2)(1)(3)(4)(5)(6) 9、关于氨基酸种类的叙述,最正确的是( ) A、氨基酸的种类约20种 B、生物体内氨基酸约有20种 C、构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种 D、每种蛋白质的氨基酸约有20种 10、胰岛素是一种蛋白质分子,它含有2条肽链, A链含有21个氨基酸,B链含有30个氨基酸, 2条多肽链间通过2个二硫键(二硫键是由2个 —SH连接而成的)连接,在A链上也形成1个 二硫键,右图所示为结晶牛胰岛素的平面结构 示意图,据此回答: (1)氨基酸的结构通式可表示为 。 (2)该分子中的51个氨基酸先经 方式形成2条肽链,这2条肽链通过一 定的 ,如图中的 相互连接在一起,最后形成具有 结构的胰岛素分子。 (3)胰岛素分子中含有肽键 个,肽键可表示为 。 (4)从理论上分析,胰岛素分子至少有 个—NH2, 个—COOH (5)这51个氨基酸形成胰岛素后,相对分子质量比原来减少了 。 (6)人体中胰岛素的含量过低,会导致相应的病症,其治疗方法只能注射胰岛素, 而不能口服,原因是 答 案 1-5 DCDBC 6-9 BCDC 10、(1)略 (2)脱水缩合 化学键 不填 空间 (3)49 –CONH- (4)2 ;2 (5)888 (6)口服会使胰岛素分解,失去效用 第二章 组成细胞的分子 第 3 节 遗传信息的携带者——核酸(2 课时) 教学目标 1.说出核酸的种类,简述核酸的结构和功能。 2.以特定的染色剂染色,观察并区分 DNA 和 RNA 在细胞中的分布。 教学重点 核酸的结构和功能。 教学难点 观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布。 教学内容 教师活动 学生活动 引入 以利用 DNA 侦破案件、寻找灾难死难者或者亲子鉴定 在老师的引导30 为例子,并以问题作为引导,激发学生的兴趣:1、DNA 是什么?2、为什么 DNA 能比较精确地定位一个人的身份? 3、你还了解那些关于 DNA 鉴定的应用? 问题探讨 1.提示:脱氧核糖核酸。DNA 是主要的遗传物质,而每个 人的遗传物质都有所区别,因此 DNA 能够提供犯罪嫌疑 人的信息。 2.提示:DNA 鉴定技术还可以运用在亲子鉴定上。在研究 人类起源、不同类群生物的亲缘关系等方面,也可以利 用 DNA 鉴定技术。 3.提示:需要。因为 DNA 鉴定只是提供了犯罪嫌疑人的遗 传物质方面的信息,还需要有嫌疑人是否有作案动机、 时间,是否在犯罪现场,是否有证人等其他证据。如果 有人蓄意陷害某人,也完全有可能将他的头发、血液等 含有 DNA 的物质放在现场。因此案件侦察工作应在 DNA 鉴定的基础上,结合其他证据确定罪犯。 下,思考问题, 并尝试作出回 答。 核 酸 的 种 类 和分布 阐述核酸的种类:DNA 的中文名称是脱氧核糖核酸, 是核酸的一种,还有一种叫做核糖核酸的物质,简称 RNA。这两种核酸就是细胞内携带遗传信息的物质。核酸 与生物的遗传、变异、蛋白质合成有重要的关系(为后面 的留下伏笔) 实验:使用染料对细胞进行染色,观察 DNA、RNA 在 细胞的分布。DNA 主要分布在细胞核中,但是叶绿体、线 粒体中也有 DNA,RNA 主要分布在细胞质。 旁栏思考题 原核细胞的 DNA 位于拟核区域。 完成实验,并 根据观察,提 出推断:DNA、 RNA 主要分布 在细胞的什么 位置。 核酸的结构 为什么核酸很储存遗传信息呢?那还得从学习核酸 的结构入手。(设问,激发学生的好奇心)阐述核酸的结 构:核酸也象蛋白质一样,是一种大分子,而且也是由一 种叫做核苷酸的小单位组成的。(引导学生观察课本彩图 中的两种核苷酸,展示问题)1、核苷酸的化学组成是什 么?2、组成 DNA、RNA 的核苷酸分别是什么,它们的主要 差别是什么?3、核苷酸之间是怎么样连接的?4、DNA、RNA 分别还有什么碱基础?5、尝试作出假设,为什么核酸能 储存遗传信息? 对学生的回答进行更正和总结:核苷酸的共同点是一 分子核苷酸是由一份子磷酸、一分子五碳糖还有一份子碱 基组成的;组成 DNA 的核苷酸是脱氧核苷酸、组成 RNA 的 核苷酸是核糖核苷酸;核苷酸之间是通过磷酸与五碳糖交 阅读相关教材, 讨论并回答问 题;31 替连接而成的;4、DNA 还有的碱基是 A、T、G、C(如何 去去记忆),RNA 中不还有 T,U 代替了 T;5、DNA 和 RNA 上 4 种碱基就好像 4 个字母,可以记载任意长度的内容。 归纳与总结 用图表比较 DNA、RNA 的差异;理顺 DNA、RNA、核酸、 核苷酸、碱基之间的关系。 核酸(组成元素:C、H、O、N、P) 1)核酸的基本组成单位:核苷酸 2)DNA 与 RNA 的区别 类别 DNA RNA 基 本 单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 碱基 腺嘌呤(A)鸟嘌呤 (G) 胞嘧啶(C)胸腺嘧啶 (T) 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U) 五 碳 糖 脱氧核糖 核糖 分布 主要存在于细胞核中 (线粒体、叶绿体) 主 要 存 在 于 细胞质中 结构 双螺旋 单链 3)核酸的功能:核酸能够携带遗传信息,控制蛋白质的 合成。 绝大多数生物的遗传物质是 DNA, 而只有少数病毒的遗传物质是 RNA。 练习 基础题 1.(1)√;(2)√;(3)√。2.C。3.C。 教学反思: 第二章 组成细胞的分子 第 3 节 遗传信息的携带者——核酸 学习目标: 1. 说出核酸的种类,简述核酸的结构和功能 2. 以特定的染色剂染色,观察并区分 DNA 和 RNA 在细胞中的分布 学习重点和难点: 1.重点:核酸的结构和功能。 2.难点:观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布。 知识结构: 种类:DNA 和 RNA 功能:32 分布:实验《观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布》 遗传信息的携带者:核酸 分子结构: 基本组成单位 DNA 和 RNA 的区别 生物遗传信息的储存 学习过程: 第 3 节 遗传信息的携带者——核酸 以“DNA 指纹法”开始思考: 思考 1、试着说出 DNA 的中文名称。为什么 DNA 能够提供犯罪嫌疑人的信息? 思考 2、你还能说出 DNA 鉴定技术在其他方面的应用? 思考 3、如果得到 DNA 方面的证据,是否还需要其他证据呢? 一、核酸在细胞中的分布: 实验:观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布 1.实验原理: 和 两种染色剂对 DNA 和 RNA 的 不同, 使 DNA 呈现绿色, 使 RNA 呈现红色。利用 将细胞染色,可以显示 DNA 和 RNA 在细胞中的分布。 盐酸能够改变 ,加速染色剂进入细胞,同时使 ,有利 于 DNA 与染色剂结合。 2.目的要求:(略) 3.材料用具:(略) 4.实验步骤: (一)取口腔上皮细胞制片 (1)在洁净的载玻片上,滴一滴质量分数为 的 溶液。 思考 4:为什么要选用这种浓度的溶液? (2)用消毒牙签在自己漱净的口腔内侧壁上轻轻刮几下,把牙签上附有碎屑的一端,放 在上述载玻片上的液滴中涂抹几下。 (3)点燃酒精灯,将涂有口腔上皮细胞的载玻片烘干。 (二)水解 (1)在 中加入 30ml 质量分数为 8%的 ,将烘干的载玻片放入 中。 (2)在 中加入 30℃温水。 (3)将盛有盐酸和载玻片的小烧杯放在大烧杯中保温 。 思考 5:为什么要先加入盐酸?为什么把小烧杯放入到大烧杯中? (三).冲洗涂片 用蒸馏水的缓水流冲洗载玻片 。 思考 6:为什么用蒸馏水的缓水流冲洗? (四)染色 (1)用吸水纸吸去载玻片上的水分。33 (2)将 滴 2 滴在载玻片上,染色 。 (3)吸去多余染色剂,盖上盖玻片。 (五)观察 (1)低倍镜观察:选择 的区域,移至 ,将物 象调节清晰。 (2)换用 观察:调节 ,观察细胞核和细胞质的染色情况。 实验结果说明了什么? 3. 实验结果: 4 .实验结论: 思考 7:原核细胞的 DNA 位于细胞内的什么部位? 二、核酸的分子结构 1.核酸的组成元素有 。 2.核酸是一种相对分子质量     的物质,属于       物质。 核酸的基本组成单位是 ,即组成核酸分子的单体。一个该单位又是由 这几部分组成。 3.DNA 与 RNA 比较: 比较项目 DNA RNA 中文名称 分布 基本单位 碱基 五碳糖 结构 三、核酸的功能 核酸是细胞内 的物质,在生物体的 、 和 中具有极其重要的作用。 绝大多数的生物,遗传信息就贮存在 中,部分 的 遗 传 物 质 , 直 接 贮 存 在 中 , 如 等。 思考 8.若 DNA 分子中共有 60 个碱基,能形成多少种不同的分子? 习题: 1.绝大多数生物的遗传信息贮存在 ( ) A.核糖核酸 B.脱氧核糖核酸 C. 核酸 D.核苷酸 2.观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布实验中,所使用的染色剂是 ( ) A.龙胆紫 B.斐林试剂 C.双缩脲试剂 D.甲基绿、吡罗红混合染色剂 3.下列哪一组物质是 DNA 的组成成分? ( ) A.脱氧核糖、碱基、磷酸 B.脱氧核糖、核酸、磷酸 C.核糖、嘧啶、嘌呤、磷酸 D.核糖、碱基、磷酸 4.蛋白质和核酸中共有的化学元素是 ( )34 A.C、H、O B.C、H、O、N、P C.C、H、O、N D.C、H、O、P 5.在观察细胞中 DNA 的分布实验中,在低倍镜下视野明亮,物象清晰,但换高倍镜后, 物象模糊不清,此时应 ( ) A.调节反光镜 B.移动装片 C.调节细准焦螺旋 D.调节粗准焦螺旋 6.生物的遗传物质和生命活动的承担者分别是 ( ) ①核酸 ②核糖核酸 ③脱氧核糖核酸 ④蛋白质 ⑤脂质 ⑥糖类 A.①④ B.②⑤ C.③⑤ D.②④ 7.制作人的口腔上皮细胞临时装片时,在载玻片上滴加一滴 ( ) A.蒸馏水 B.酒精 C.0.9%的 NaCl D.稀盐酸 8. 观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布实验中,制成装片后要 ( ) A.先水解再烘干 B.先烘干再水解 C.立即水解 D.自然凉干后直接观察 9.组成核酸的碱基、五碳糖、核苷酸的种类依次是 ( ) A. 5、2、8 B . 4、4、8 C.4、4、2 D.5、2、2 10.由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子化合物 a 构成了复杂化合物 b,对 a 和 b 的 准确叙述是 ( ) A.a 是核糖,b 则为核苷酸 B.a 是脱氧核糖,b 则为核糖核苷酸 C.a 是五碳糖,b 则是核酸 D. a 是核糖,b 则为核糖核苷酸 11.制作脱氧核苷酸模型时,各部件之间需要连接,下图种连接正确的是 ( ) 12.(多选)在“观察 DNA 和 RNA 的细胞种的分布”实验中,加入 8%盐酸的目的包括 ( ) A.改变细胞膜透性,加速染色剂进入细胞 B.使染色体中的 DNA 与蛋白质分离 C.杀死细胞,有利于 DNA 与染色剂结合 D.水解 DNA 答案: 思考 1:脱氧核糖核酸。DNA 是主要的遗传物质,而每个人的遗传物质都有区别,因此 DNA 能够提供犯罪嫌疑人的信息。 思考 2:DNA 鉴定技术还可以运用在亲子鉴定上。在研究人类起源、不同类群生物的亲缘 关系等方面,也可以利用 DNA 鉴定技术。 思考 3.需要。因为 DNA 鉴定只是提供了犯罪嫌疑人的遗传物质方面的信息,还需要有嫌 疑人是否有作案动机、时间,是否在犯罪现场,是否有证人等其他证据。如果有人蓄意 陷害某人,也完全有可能将他的头发、血液等含有 DNA 的物质放在现场。因此案件侦破35 工作应在 DNA 鉴定的基础上,结合其他证据确定罪犯。 思考 4.因为人体内无机盐的浓度 0.9%,将口腔上皮细胞放入这样浓度的溶液中能保持 细胞的正常形态。 思考 5.盐酸能够改变细胞膜通透性,加速染色剂进入细胞,同时使染色剂中的 DNA 与 蛋白质分离,有利于 DNA 与染色剂结合。 将小烧杯放入大烧杯中是在进行水浴加热。因为盐酸易挥发,所以加热要温和。 思考 6.因为水流过猛,容易冲掉载玻片上的细胞。 思考 7.原核细胞的 DNA 主要位于拟核区域。 DNA 与 RNA 比较: 比较项目 DNA RNA 中文名称 脱氧核糖核酸 核糖核酸 分布 主要在细胞核中 主要在细胞质中 基本单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 碱基 A、T、C、G A、U、C、G 五碳糖 脱氧核糖 核糖 结构 两条脱氧核糖核苷酸链构成 一条核糖核苷酸链构成 思考 8.430。 练习: 1、B2、D3、A4、C5、C6、A7、C8、B9、A10、D11、C12、ABC 第二章 组成细胞的分子 第四节 细胞中的糖类和脂质 一、教学目标: 1、知识与技能 (1)概述糖类的种类和作用 (2)举例说出脂类的种类和作用。 (3)说明生物大分子以碳链为骨架。 2、过程与方法 (1)尝试进行自主学习和合作学习。 (2)运用生物学知识解决社会生活中一些实际问题。 (3)运用互联网、图书、杂志进行资料的收集和整理。 3、情感态度与价值观 (1)参与小组合作与交流,培养学生自主、探究、合作式的学习方式。 (2)认识生物科学的价值。 (3)养成健康的生活方式和习惯。 二、教学重点和难点 1.教学重点 (1)糖类的种类和作用。36 (2)生物大分子以碳链为骨架。 2.教学难点 (1)多糖的种类。 (2)生物大分子以碳链为骨架。 三、课时安排 1 课时 四、导学方法 质疑讨论、反馈矫正、迁移训练、讨论法 五、教学过程 〖引入〗通过提问的方法导课:前面我们学习的细胞中的有机物有哪几种? (糖类、脂质、蛋白质、核酸),我们已经学习了蛋白质和核酸,本节课我们一 起来学习另外两种有机物糖类和脂质。 我们在感到饿的时候,会觉得浑身无力,但吃了一些食物之后,又会有力气了。这 是为什么呢?我们吃的食物有很多种,那么,哪一种食物能尽快补充能量呢? 教师可借此引入能够为细胞生命活动提供能量的物质很多,细胞生命活动的主要能 源物质是糖类。 提问:1、你能列举一些你所熟悉的糖的名称吗? 2、这些糖是同一类型吗? 3、糖都是甜的吗? 师生公同讨论后,进行表格教学: 以下列表格边举例子边问边填。 (一)细胞中的糖类(见课件表格) 1.糖类的种类及其功能 狭义的糖类是指单纯碳水化合物,元素组成是 C、H、0。但在生物体内有许多糖类还 糖类的种类及其功能(高中生物教材上讲的糖类是狭义的糖类的概念) 种类 分布 功能 核糖 细胞中都有 RNA 的成分 五碳糖 脱氧核糖 细胞中都有 DNA 的成分单 糖 六碳糖 葡萄糖 细胞中都有 光合作用的产物,能源物质 麦芽糖 植物,发芽的谷粒中较多 蔗 糖 植物,甜菜、甘蔗中较多二 糖 乳 糖 动物的乳汁中 都能提供能量 淀 粉 植物的贮藏器官中 贮存能量 纤维素 植物细胞壁中 支持、保护 肝糖元 动物的肝脏中 贮存能量,调节血糖 多 糖 糖元 肌糖元 动物的肌肉组织中 贮存和提供能量37 与蛋白质和脂质结合在一起,形成糖蛋白和糖脂,在生物体内执行一些特殊的生理功能。 糖蛋白和糖脂主要在生物膜上,特别是细胞膜,在细胞识别、免疫等方面有重要功能。 种类见表。 那么糖类物质有什么功能? 师生共同讨论得出: 糖类的基本功能有两点: 一是生命活动的主要能源物质,生物体进行生命活动的所需能量的 70%以上是由糖类 提供的; 二是构成细胞和生物体的结构成分,如五碳糖是核酸的成分,纤维素是细胞壁的成 分等。 让学生自己解决〖旁栏思考题 1〗后,由教师总结: 糖尿病人饮食中,米饭、馒头等主食也需限量,是因为其中富含淀粉,淀粉经消化 分解后生成的是葡萄糖。 师生讨论得出: (二)细胞中的脂质 提问:1.脂质包括那几类,各有什么作用? 学生阅读课本,讨论,得出结论后,由教师总结如下表: 2.胆固醇真的一无是处吗? 师生共同讨论得出:固醇包括胆固醇、维生素 D 和性激素等,对于维持生物体正常 的新陈代谢和生殖过程,起着重要的调节作用。 总结:利用课本中的〖思考与讨论〗,师生共同讨论得出: 1.提示:脂肪主要分布在人和动物体内的皮下、大网膜和肠系膜等部位。某些动物 还在特定的部位储存脂肪,如骆驼的驼峰。38 2.提示:花生、油菜、向日葵、松子、核桃、蓖麻等植物都含有较高的脂肪,这些 植物的脂肪多储存在它们的种子里。 3.提示:脂肪除了可以储存大量能量外,还具有隔热、保温和缓冲的作用,可以有 效地保护动物和人体的内脏器官。 让学生自己解决〖旁栏思考题 2〗后,由教师总结: 熊在冬眠前大量取食获得的营养,有相当多的部分转化为脂肪储存,既可御寒,也 供给冬眠中生命活动所需的能量。 六、教学反思: 第二章 组成细胞的分子 第 4 节 细胞中的糖类和脂质(1 课时) 教学目标 1.概述糖类的种类和作用。 2.举例说出脂质的种类和作用。 3.说明生物大分子以碳链为骨架。 教学重点 (1)糖类的种类和作用。 (2)生物大分子以碳链为骨架。 教学难点 (1)多糖的种类。 (2)生物大分子以碳链为骨架。 教学教程: 教学内容 教师活动 学生活动 引入 提出问题,激发学生兴趣:1.作为早餐,你会选择牛奶鸡 蛋还是面包开水?2.很多人对脂肪类食物敬而远之,脂肪真的 如此可怕吗? 问题探讨 1.不一样。 2.糖类。 思考问题, 展 开 讨 论 并 自 由 发 言 回 答 问 题。 细 胞 中 的 糖类 通过解答上面的问题,指出糖类是主要的能源物质。 糖类的概念:关于碳水化合物名称的起源,可以举出一些 例子。哪些糖类是不符合“碳水化合物”。 1、 糖类:(组成元素:CHO) 1)糖类的功能:糖类是生物体内的主要能源物质。 (所含能量:脂肪>糖类,氧化分解耗氧量: 脂肪>糖类;原因是脂肪中 C、H 元素所占 比例高,O 元素所占比例低) 单糖:葡萄糖,果糖,(还原糖)半乳糖, 核糖(RNA 的组成成分)和脱氧核糖(DNA 的组成成 分) 二糖:麦芽糖(2 分子葡萄糖) 蔗糖(果糖+葡萄糖) ——植物特有 乳糖(葡萄糖+半乳糖)——动物特有 多糖:淀粉(植物细胞内的储能物质),合成场所:叶绿 学 生 举 例 日 常 生 活 中 接 触 到 的糖。39 体 纤维素(植物细胞壁成分),合成场所:高尔基体 糖原 肝糖元:肝脏细胞中,调节血糖平 衡 (人和动物细胞内 肝糖元 血糖 的储能物质) 肌糖元:肌肉细胞中,肌糖元 血糖 旁栏思考题 1.糖尿病人饮食中,米饭、馒头等主食也需限量,是因为其中 富含淀粉,淀粉经消化分解后生成的是葡萄糖。 细 胞 中 的 脂质 从动物脂肪和植物脂肪引入。脂质的一般特性:分布、组成元 素、溶解性、种类。 脂肪:完成讨论题,1,脂肪主要分布在动物的皮下组织、内 脏周围。2,例如花生等。3,略。总结脂肪的作用:储存能量 (为什么);保温;保护 磷脂:作用——组成细胞膜、多种细胞器的重要成分。分布 固醇:代表的物质(维生素 D、性激素、胆固醇),各自的作用。 以问题作为引导:1,三种有机物共有那些特点?(都有 C、H、 O,都是有小单位连接而成)2,这些小单位以什么相连? 脂质(组成元素:CHO 1~2%) 1) 脂肪。细胞内良好的储能物质(新教材)生物体内主 要的储能物质(老教材);保温,缓冲减压作用 2) 磷脂(含 P)。生物膜的主要成分。构成生物膜的基本 支架:磷脂双分子层 3) 固醇:胆固醇(细胞膜的重要万分,在人体内参与脂 质运输。性激素:促进人和动物生殖器官的发育和生 殖细胞的形成。维生素 D:促进人和动物对钙和磷的吸 收。 思考与讨论 1.提示:脂肪主要分布在人和动物体内的皮下、大网膜和肠系 膜等部位。某些动物还在特定的部位储存脂肪,如骆驼的驼 峰。 2.提示:花生、油菜、向日葵、松子、核桃、蓖麻等植物都含 有较高的脂肪,这些植物的脂肪多储存在它们的种子里。 3.提示:脂肪除了可以储存大量能量外,还具有隔热、保温和 缓冲的作用,可以有效地保护动物和人体的内脏器官。 2.熊在冬眠前大量取食获得的营养,有相当多的部分转化为脂 肪储存,既可御寒,也供给冬眠中生命活动所需的能量。 根 据 自 己 的 实 际 生 活 经 验 对 脂 肪 相 关 问 题 进 行 讨论。40 理 解 生 物 大 分 子 以 碳 链 为 骨 架 以问题作为引导:1,三种有机物共有那些特点?(都有 C、H、O,都是有小单位连接而成)2,这些小单位以什么相连? 碳链是生物构成生物大分子的基本骨架 生物大分子:蛋白质、多糖、核酸 等 基本单位称为单体,生物大分子称为多聚体。 回 忆 前 面 学 习 的 3 大 有 机 物 的 化 学 组 成,回答老 师的问题。 练习 基础题 1.(1)√;(2)√。2.C。 3.C。 4.C。 5.C。 拓展题 1.提示:糖类是生物体主要利用的能源物质,尤其是大脑和神经所利用的能源必须由糖 类来供应。而脂肪是生物体内最好的储备能源。脂肪是非极性化合物,可以以无水的 形式储存在体内。虽然糖原也是动物细胞内的储能物质,但它是极性化合物,是高度 的水合形式,在机体内贮存时所占的体积相当于同等重量的脂肪所占体积的 4 倍左右。 因此脂肪是一种很“经济”的储备能源。与糖类氧化相比,在生物细胞内脂肪的氧化 速率比糖类慢,而且需要消耗大量氧气,此外,糖类氧化既可以在有氧条件下也可以 在无氧条件下进行,所以对于生物体的生命活动而言,糖类和脂肪都可以作为储备能 源,但是糖类是生物体生命活动利用的主要能源物质。 2.提示:葡萄糖是不能水解的糖类,它不需要消化可以直接进入细胞内,因此葡萄糖可 以口服也可以静脉注射;但是蔗糖只能口服而不可以静脉注射,因为蔗糖是二糖,必 须经过消化作用分解成两分子单糖后才能进入细胞。蔗糖经过口服后,可以在消化道 内消化分解,变成单糖后被细胞吸收。 教学反思: 第二章 组成细胞的分子 第 5 节 细胞中的无机物 一、教学目的要求 1、知识与能力方面 (1)知道水和大多数无机盐在细胞中的存在形式及生理功能。 (2)正确理解多种化合物的相互关系。 (3)通过阅读、收集、整理生活中遇到的有关水、无机盐的信息,获得自主学习的能力。 通过对获得的资料相互交流,培养合作学习的能力。 (4)通过对水含量的分析培养语言表达能力和听取他人意见对自己的见解进行解释证明 和修改的能力。 2、情感态度与价值观 积极参加讨论,列举自己的生活经验,发表自己的见解,在交流中建立自信,能够 关注人类健康。 3、过程与方法 (1)本节课,为了充分发挥教材中蕴含的创新、探究的素材,把教材中的知识点,通过41 多处 “设障”、“布惑”将教材进行活化和优化处理,使学生学的主动、轻松,教师的主 导地位得到高度体现,尝试进行自主学习和合作学习。 (2)运用生物学知识解决社会生活中一些实际问题。 (3)运用互联网、图书、杂志进行资料的收集和整理。 二、教学重点难点 重点:水和无机盐在细胞中的重要作用 难点:1.水的存在形式,结合水和自由水的区别。 2.无机盐的作用。 三、导学方法 质疑讨论、反馈矫正、迁移训练、讨论法 四、课时安排 1 课时 教学过程: 引入:一个人在极限的状态下,可以坚持 20 天以上不进食,但是缺水不出 3 天就会 丧生。地球表面有 3/4 的部分是水,细胞含量最多的化合物是水,这些事实说明水的重 要性,你能列举生活中的哪些现象事实来说明生命活动离不开水呢? (一) 细胞中的水 1.细胞中水的含量: 提问: 细胞中各种化合物所占的比例 化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类 核酸 所占比例(%) 70 1 15 2 3 7 由这个表你能得到什么结论? 师生共同讨论得出: 水是细胞中含量最多的化合物。没有水就没有生命。 提问: 几种不同生物体中水的含量 生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等动物 水的含量(%) 97 80—85 78 65 90 7 由这个表你能得到什么结论? 师生共同讨论得出: 不同种类的生物体中,水的含量差别很大。 人体中几种不同器官或组织中水的含量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心肌 血液 水的含量(%) 10 22 76 79 83 由这个表你能得到什么结论? 师生共同讨论得出: 不同的组织、器官中水的含量是不同的。42 提问:生物体的不同生长发育期,含水量是否相同? 师生共同讨论得出: 生物体的不同生长发育期,含水量是不相同的。例如:老人和婴儿 思考:从表面上看血液是流动的,而心脏是坚实的,但是两者含水量仅相差 4%,为什么? 师生共同讨论得出: 水在生物体中的存在形式不同,那么又是哪些形式呢? 2.水的存在形式及功能: 阅读课本总结出细胞中水的存在形式,各自的定义、含量及功能 形式 定义 含量 功能 自由水 结合水 提问:(1)刚收下的小麦种子经过暴晒后种子变干,是不是小麦种子里就不含水分了 呢?暴晒失去的水应该是哪一种形式?小麦干种子中的水主要是哪一种形式存在 呢? (2)切西瓜时流出的瓜汁和挤菜馅挤出的水是什么形式的水?鸡蛋清里的又是以 什么形式存在的水? 师生共同讨论: 小结: (1) 自由水:填充在有机固体颗粒之间,可流动、易蒸发,加压可析离.是可以参与 代谢的水。 (2) 结合水:吸附和结合在有机固体物质上的水,是一种水胶体(如鸡蛋清).不能 蒸发,不能析离,失去了流动性和溶解性,是生物体的构成物质,具有生命活性。 (3) 自由水和结合水在一定条件下存在着动态转化,自由水和结合水的转化受到温度 的影响。 (4) 自由水的比例高—————代谢活跃。   结合水的比例高—————代谢下降(如:动物的冬眠),动植物抗旱抗 寒能力增强, 以适应不良条件。 提问:烘干一粒小麦种子然后把它烧掉,烘干的是什么物质?烧掉的是什么物质?剩下 的白色灰烬又是什么? 师生共同讨论得出: 烘干一粒小麦种子然后把它烧掉,烘干的是水,烧掉的是碳,剩下的白色灰烬是无 机盐。由此引出细胞中的无机盐。 (二) 细胞中的无机盐 1. 含量:无机盐在生物体中含量 。 2. 存在形式:大部分以_______形式存在。如:____________________________________ 无机盐在细胞中含量是最低的,对生命活动来讲是不是可有可无呢?43 3. 功能: 提问:(1)观察叶绿素分子和血红蛋白分子局部结构简图。为什么人体内缺铁会导致贫 血?植物体缺镁会影响光合作用? (2)什么是无机盐?为什么要在运动员喝的饮料中添加无机盐?无机盐在细胞的 生活中起什么作用? (3)闹急性肠胃炎、痢疾等疾病,突出的症状是又拉又吐,使身体丢失大量的水 分和无机盐,医学上称之为“脱水”,如不及时抢救,都可危机生命。在这种情况下,要 补水和盐分。因为体内的渗透压是有0.9%的氯化钠产生的。因此要为患者输入0.9% 的氯化钠溶液。如果把细胞放在高于或低于0.9%的氯化钠溶液中会出现什么现象? 师生共同讨论: 1.多数无机盐以离子状态存在于细胞中。 2.某些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成成分。 3.许多种无机盐的离子对于维持生物体的生命活动有重要的作用。 4.生物体内的无机盐离子,必须保持一定的比例,这对于维持细胞的渗透压和酸碱平衡非 常重要,是生物体进行正常生命活动的必要条件。 思考:在正常人的血浆中 NaHCO3 的含量约为 H2CO3 含量的20倍.当血浆中 NaHCO3 含量 减少 时,会形成酸中毒,当血浆中 H2CO3 减少时,则形成碱中毒.这个事实表明什么呢? 师生共同讨论: 教后总结: (1)水是细胞中含量最多的化合物。没有水就没有生命。不同种类的生物体中,水的含 量差别很大,不同的组织、器官中水的含量是不同的,生物体的不同生长发育期,含水 量是不相同的。水在生物体中的存在形式有自由水和结合水。 (2)无机盐是构成细胞中某些复杂化合物的重要组成成分。 (3)无机盐对维持细胞和生物体正常生命活动有重要作用。无机盐能够维持细胞正常的 渗透压,维持细胞内酸碱平衡,维持细胞正常形态和功能。 钠离子――――维持细胞外液的渗透压 钾离子――――维持细胞内液渗透压,促进糖类的合成与运输 碘离子――――甲状腺激素成分 镁离子――――叶绿素成分 钙离子――――维持生命活动,牙齿和骨骼的重要成分 二价铁――――血红蛋白的成分 氮――――蛋白质、核酸等的成分      磷――――核酸、磷脂等的成分      硼――――促进花粉萌发和花粉管伸长 五、教学反思: 第二章 组成细胞的分子 第 5 节 细胞中的无机物(1 课时) 教学目标 44 1.说出水在细胞中的存在形式和作用。 2.说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 教学重点水和无机盐在细胞中的作用。 教学难点 (1)结合水的概念。 (2)无机盐的作用。 教学过程: 教学内容 教师活动 学生活动 细 胞 中 的 水 直接引入。设问:非洲的角马、大象不远千里进行迁徙、 沙漠中的植物地下的根是地上部分高度的几倍,这些生物都 在苦苦地寻觅什么呢? 举例说明水对生命的重要性:生命的诞生、沙漠植物的 特殊形态、人胚胎发育的环境、人最长缺水时间和缺食时间 比较。 水在不同生物、同一生物,不同部位、不同时期的含量 变化:细胞中水分的含量最大(在解题时,注意看清楚问的 是干重还是献重)。水分的减少对生物的影响(植物的枯萎、 人的衰老)。 结合水和自由水:请学生说说认为人体什么结构中有水? 指出生物体内的水除了能流动的水的形态以外,还有一种方 式是水分和一些物质结合在一起。(可以举无水硫酸铜和五 水硫酸铜的关系为例子帮助学生理解)结合水的概念、含量、 自由水的的概念。 问题探讨 1.提示:水在细胞中的重要作用:水是细胞结构的重要组成 成分,是细胞内的良好溶剂,许多种物质溶解在水中,细 胞内的许多化学反应也都需要有水的参与,多细胞生物体 的绝大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中。水 在生物体内的流动,可以把营养物质运送到各个细胞,同 时,也把各个细胞在代谢中产生的废物,运送到排泄器官 或者直接排出体外。总之,各种生物体的一切生命活动, 都离不开水。 2.提示:无机盐在细胞中的重要作用:细胞中许多有机物的 重要组成成分,调节细胞的生命活动等。 水 1)含量:生物体和细胞中含量最多的化合物是水,含量最多 的有机物是蛋白质(鲜重) 生物体和细胞中含量最多的化合物和有机物是蛋白质(干重) 2)形式: 自由水(94.5%)和结合水(4.5%) (可以相互转化,相对含量与新陈代谢的旺盛程度有关) 简 单 回 答 老 师的问题。 根据 p35 图, 分 析 人 不 同 生 长 时 期 体 内 含 水 量 的 变化。(广告 词:女人是水 做的,男人也 是水做的) 列 举 人 体 中 有 水 分 的 结 构或者物质。45 3) 作用:结合水:细胞结构的重要组成成分。 自由水:①细胞内的良好溶剂②参与细胞 内的许多生物化学反应③运输营养物质和代谢废 物④细胞内化学反应的场所。 细 胞 中 的 无机盐 无机盐的种类;着重讲无机盐的作用:1. 生物体的组成 部分(血红蛋白的铁离子);2.参与生命活动(钙离子对人体 的作用) P36 旁栏部分:1. 不同种类细胞中的化合物有区别,例 如淀粉与糖原;2.含量有差别:如肌肉细胞中蛋白质教多, 而脂肪细胞中脂肪较多。 旁栏思考题 2.提示:20 世纪 70 年代以前,人们普遍认为缺碘只能引起甲 状腺肿大,还没有认识到缺碘对儿童智力的影响。进入 80 年代以后,人们认识到缺碘对人类危害最大的不是甲状腺 肿,而是造成不同程度的脑发育落后,只有补足了碘才能 确保婴幼儿脑的正常发育。根据 1994 年的统计结果,中国 缺碘地区的人口达 7.27 亿,约占全国人口总数的 56%,轻 度缺碘或碘营养不足已波及所有省、市。1995 年的儿童碘 营养调查结果表明:许多经济发达的大城市,儿童尿碘也 在 100 μg/L 以下,甲状腺肿大率在 5%以上。证明城市也 存在不同程度的碘缺乏。目前公认标准为:人群尿碘水平 在 100μg/L 以上,才能基本上消除碘缺乏危害。从这个全 新的认识出发,我国几乎所有地区,包括以前认为的非病 区,实际上都是缺碘地区,因此需要补碘的范围已扩大到 全国(高碘地区除外)。 3.提示:不同细胞内的化合物都是由无机物和有机物组成的, 其种类有一定差别。例如,淀粉只存在于植物细胞中,糖 原只存在于动物细胞中。不同细胞中各种化合物的含量也 有一定差别。例如,肌细胞中含蛋白质较多,脂肪细胞中 含脂肪较多。但是,各种细胞中的化合物组成及含量又有 许多共性。例如,所含的有机物都是糖类、脂质、蛋白质 和核酸,无机物中都有无机盐和水;各种化合物在不同细 胞中的含量一般维持在一定范围内。这体现了生命世界在 物质组成上的统一性。 思考与讨论 1.提示:人类贫血症中有缺少红细胞和缺少血红蛋白两种类 型,它们都可导致贫血。而血红蛋白的分子结构不能缺少 的一种元素就是铁,所以缺铁会导致血红蛋白的合成障碍, 引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。正常人体内46 含铁量约为 3~5 g,它是制造血红蛋白的主要原料之一。 当铁缺乏时,血红蛋白就不能合成,从而发生缺铁性贫血。 2.提示:光合作用不能缺少叶绿素,而叶绿素的分子结构中 不能缺少的元素之一就是镁。镁是叶绿素的组成元素之一, 因此,镁对于光合作用有重要意义。缺镁时叶绿素的形成 受到阻碍,从而影响光合作用。此外,镁还是许多酶的活 化剂,镁还能促进脂肪的合成。因此,镁是重要的生命元 素。 无机盐(1~1.5%) 1) 形式:细胞中大多数无机盐以离子形式存在 2) 作用:①细胞中某些复杂化合物的组成万分。如 Mg2+Fe2+ ②维持细胞和生物体正常的生命活动。如 Ca2+ ③维持细胞正常的酸碱度和渗透压,从而维持 细胞正常的形态和功能。如:生理盐水 练习 基础题 1.C。 2.A。 3.D。 拓展题 提示:质量分数为 0.9%的氯化钠溶液的浓度,正是人体细胞所处液体环境的浓度,所以 叫生理盐水。当人体需要补充盐溶液或输入药物时,应输入生理盐水或用生理盐水作为 药物的溶剂,以保证人体细胞的生活环境维持在相对稳定的状态。 第三章 细胞的基本结构 第一节 细胞膜——系统的边界 [教材分析] 本章通过前言部分,把组成细胞的分子与细胞的结构联系起来,然后由外而内分析 细胞各部分结构特点与其功能的适应性。本节主要介绍细胞膜的成分和细胞膜的主要功 能两方面的内容。关于细胞膜是如何提取的以及其成分是如何分析出来的,教材安排了 “体验制备细胞膜的方法”的实验。这个实验的目的,不仅是让学生亲自动手,练习制 备细胞膜,更重要的是让学生体验实验材料的正确选择对于科学研究的重要性,以及制 备细胞膜的方法中所蕴涵的科学原理。关于细胞膜的组成成分,教材只述及了分析结果, 要求学生记住结论即可。 细胞膜作为细胞系统的边界,其多种多样的功能,教材用学生能够理解的语言,采 用类比、打比方等手法,深入浅出地介绍了“将细胞与外界环境分隔开” “控制物质进 出细胞” “进行细胞间的信息交流”等几种主要功能。至于其他功能,则以开放的处理 方式,鼓励有兴趣的学生自己去探究。在介绍完细胞膜之后,还提到了植物细胞壁的化 学组成和生理功能。 [学情分析] 学生在“使用高倍镜观察几种细胞”时,已经知道细胞与细胞之间是有“界限”的,47 因此可根据学生的学习经验进行“问题探讨”,让学生了解细胞膜这种结构的存在。 在第 2 章的学习中,学生已经知道了蛋白质、糖类、脂质是重要的化合物,但是对 于这些物质的存在位置并不清楚,因此在本节的教学中,应指导学生将细胞的物质组成 与细胞的结构有机的联系起来,对细胞形成系统的认识,巩固前面所学知识,并为以后 的学习奠定基础。 关于细胞膜的功能,比较抽象,可利用多媒体播放一些资料,便于学生理解。 一、教学目标 (一)知识与技能 1、简述细胞膜的成分和功能。 2、临时装片的制作和显微镜的熟练操作。 (二)过程与方法 1、进行用哺乳动物红细胞制备细胞膜的实验,体验制备细胞膜的方法,学会调整 视野与选择观察的能力。 2、通过设计和分析实验,培养学生的科学探究能力。 (三)情感态度与价值观 1、认同细胞膜作为系统的边界,对于细胞这个生命系统的重要意义,初步形成结 构与功能相适应的观点,树立辩证唯物主义观点。 2、通过体验科学探究的一般方法和过程,逐步建立勇于实践的科学精神和实事求 是的科学态度;分析推理、知识的建构和迁移的能力有所长进。 二、教学重点 1、细胞膜的成分和功能。 2、细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。 三、教学难点 1、用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法。 2、细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。 四、课时安排 一课时 五、教学方法 以讲授法为主,结合讨论法 六、教学用具 实验用具,多媒体设备等 七、教学过程设计 (一)导入:指导学生阅读章首语,了解细胞是一个统一的整体。进入第一节的内容, 指导学生看图,思考并讨论两个讨论题,得出细胞膜是系统的边界这个结 论。 教师:看了显微镜下未经染色的细胞,我们该怎样区分显微镜视野中的气泡和细胞? 光学显微镜下能看见细胞膜吗? 学生思考讨论并给出答案,教师结合学生的答案,得出:气泡是光亮的,里面只 有空气。细胞是一个具有细胞膜、细胞核和细胞质的复杂结构,而且是一个立体的结 构,在显微镜下,通过调节焦距可以看到细胞的不同层面。由于植物细胞的细胞膜紧 贴着细胞壁,所以在光学显微镜下看不见细胞膜,但是在动物细胞中依然能够观察到 细胞与外界环境之间是有界限的,这个界限我们判定就是细胞膜。48 教师:那科学家是如何确定细胞膜的存在的呢? 学生分组讨论并给出他们的设想,然后教师结合学生的回答,再用实例说明:用显 微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能很 快逸出细胞。鸡蛋的卵黄部分就是一个细胞,轻轻触碰完整的卵黄表面,可以感觉到 有一定的弹性,用尖锐的东西将其刺破后,里面的物质就流出来了,说明其表面存在 一层膜结构,科学家就是根据这些判定存在细胞膜的。 (二)新课内容: 1、细胞膜的成分 (1)实验:制备细胞膜的方法(详见 P40) 本实验课标未做要求,所以可以不讲,或者可带学生简单了解。 (2)指导学生阅读课本细胞膜的成分部分,教师列举多种细胞膜的研究结果,再总结: 细胞膜的成分主要是脂质(约 50%)和蛋白质(约 40%),还有少量的糖类(约 2%-10%)。其中脂质主要是磷脂,糖类都是通过化学键与脂质或蛋白质结合成糖脂或糖 蛋白,分布在细胞膜的外表面。 各种膜的基本成分表(质量分数%) 成分 髓鞘 红细胞膜 肝细胞膜 心肌线粒体 叶绿体片层 大肠杆菌 蛋白质 22 60 60 76 50 75 总脂类 78 40 40 24 50 25 并结合课本的“与生活的联系”:细胞癌变过程中,细胞膜成分改变,产生甲胎 蛋白(AFP),癌胚抗原(CEA)等物质。总结得出:蛋白质和细胞膜的关系──蛋白质 在细胞膜行使功能时起重要作用,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多。下 面我们就来看看细胞膜有什么功能。 2、细胞膜的功能 利用多媒体将“控制物质进出细胞”和“细胞间进行信息交流”的视频图像展示给 学生,让学生结合课本 P42 的图 3-2,进一步理解细胞膜的功能。然后,结合细胞膜的化 学成分与其功能的关系,使学生对其如何行使功能有更好的理解,再总结归纳出细胞膜 的三大功能。 ①将细胞与外界环境分隔开:细胞膜的出现使各种生物大分子集中到一个相对稳定 的微环境中,保障了细胞内部环境的相对稳定,从而使学生对“细胞是生物体结构和功 能的基本单位”有更好的理解。 ②控制物质进出细胞:细胞膜具有一定的通透性,也就是说具有选择性透过的能力。 可以有选择性地让物质进出细胞,包括代谢底物的进入和代谢产物的排出。为便于学生 理解,可类比“窗纱”,把害虫挡在外面,又能让空气进来。对一些非己的物质有排斥 性,但当非己成分进入细胞后,就导致疾病了。 ③进行细胞间的信息交流:多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞社会。各个细胞不49 是孤立的存在,而是保持着信息的交流和功能的协调。大多数细胞膜上存在激素的受体 (一种能够识别和选择性结合某种配基的大分子,与配基结合后,产生物理或化学信号, 以启动一系列过程,最终表现为生物学效应,如神经细胞传递兴奋等)、抗原结合点以 及其他有关细胞识别的位点,所以细胞膜可以有选择性的与一些细胞结合,在激素作用、 免疫反应和细胞通讯等过程中起着重要作用。好比现在的通讯工具,把两个细胞联系起 来,进行沟通交流。 结合 P42 的图 3-2 讲解信息交流的几种主要的方式。 ①细胞分泌的化学物质与靶细胞的细胞膜表面的受体结合。细胞识别非己成分是通 过细胞膜来进行的。许多免疫反应,即抗原与抗体的结合就是在细胞膜上进行的。 ②相邻两个细胞的细胞膜接触,可以传递信息,也是细胞识别自身和异己物质的一 种方式。 ③相邻两个细胞之间形成通道,供携带信息的物质在两个细胞间交流。植物细胞具 有细胞壁,但其具有胞间连丝这种结构,也有信息交流的作用。好比两个细胞之间搭了 一座桥。 然后请学生思考:除了上面提到的几种功能外,细胞膜还可能具有哪些功能?然后 结合学生的回答,总结得出:细胞间的识别,连接和通讯,信号转导等功能。 细胞膜的这些功能与它的结构密切相关,在第四章我们将会深入学习细胞膜的功能 和结构相适应的关系。 3、植物细胞的细胞壁 在植物细胞外面还有由细胞分泌的纤维素和果胶等物质构成的细胞壁,它对细胞具 有支持和保护的作用,同时还能防止细胞涨破,保持细胞的正常形态。 举例:用纤维素酶和果胶酶把细胞壁去掉后,它就会象红细胞一样吸水涨破。 (三)课堂巩固练习 1、细胞膜的化学成分:主要由_________和_________组成,还有少量的______ _。 2、细胞膜的功能主要是:________ ___、________ ___、________ ___。 3、细胞膜的透性是________ ___,细胞壁的透性是________ ___。 4、植物的细胞壁的功能是________ ___。50 (四)课堂小结 无论植物细胞还是动物细胞,其原生质的最外层都是细胞膜。提取细胞膜通过显 微镜观察并进行化学成分的分析得知,细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子构成。细胞 膜的生理功能主要包括保护作用。信息传递作用以及进行细胞内外的物质交换等。 (五)作业 课本 P43 的练习 七、板书设计 第 3 章 细胞的基本结构 第 1 节 细胞膜-----系统的边界 一、细胞膜的成分 脂质(约 50%)、蛋白质(约 40%)、糖类(约 2%-10%) 二、细胞膜的功能 1、将细胞与外界环境分隔开 2、控制物质进出细胞:半通透性(选择性透过) 3、进行细胞间的信息交流 ①细胞分泌的化学物质与靶细胞的细胞膜表面的受体结合 ②相邻两个细胞的细胞膜接触 ③相邻两个细胞之间形成通道,供携带信息的物质在两个细胞间交流 三、植物细胞壁 化学成分:纤维素、果胶 功能:支持和保护 透性:全通透 第三章细胞的基本结构 第一节 细胞膜——系统的边界(2 课时) 教学目标 1.简述细胞膜的成分和功能 2.进行用哺乳动物红细胞制备细胞膜的实验,体验制备细胞膜的方法。 3.认同细胞膜作为系统的边界,对于细胞这个生命系统的重要意义。 教学重点 (1)细胞膜的成分和功能。 (2)细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。51 教学难点 (1)用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法。 (2)细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。 教学过程: 教学内容 教师活动 学生活动 引入 提出问题:生物体都一个共同的特点,身体与外部的环境 总是怎么样的? 细胞作为生命活动的基本单位,也有结构使细胞和外界 隔绝开来,那就是细胞膜。(可以提出问题让学生思考,为什 么是细胞膜而不是细胞壁)如何在显微镜下区别细胞和气 泡? 问题探讨 1.提示:气泡是光亮的,里面只有空气。细胞是一个具 有细胞膜、细胞核和细胞质的复杂结构,而且是一个立体的 结构,在显微镜下,通过调节焦距可以观察到细胞的不同层 面。光学显微镜下不能看见细胞膜,但是能够观察到细胞与 外界环境之间是有界限的。 2.提示:在电子显微镜诞生之前,科学家已经能够确定 细胞膜的存在了。依据的实验事实主要有:进入活细胞的物 质要通过一道选择性的屏障,并不是所有的物质都能进入细 胞;用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内, 伊红很快扩散到整个细胞,却不能很快逸出细胞;在光学显 微镜下看到,用微针触碰细胞表面时,细胞表面有弹性,可 以伸展;用微针插入细胞内,细胞表面有一层结构被刺破; 如果细胞表面结构受损面过大,细胞会死亡。 回 答 问 题 ( 生 物 体 和 外 部 环 境 是 隔 绝 开来,体内 体 外 的 物 质 不 能 随 意进出) 细胞膜的成 分 (幻灯片展示哺乳动物红细胞膜各种成分含量),细胞膜的主 奥成分是蛋白质和脂质,磷脂最丰富。蛋白质的作用和糖类 的作用 制备细胞膜的方法(吸水胀破,使细胞内的物质流出来) 选材:人和其他哺乳动物成熟的红细胞(没有细胞核和众多 细胞器) 过程:制作临时装片→显微镜观察→获取细胞膜(从盖玻片 一侧滴一滴蒸馏水,用吸水纸从另一侧吸引)→观察 实验过程中的注意事项:盖盖玻片时,防止产生气泡;吸水 时小心操作,以免把细胞吸走;边操作边观察;均在载 物台上操作。 如果上述实验在试管里进行,细胞破裂后应该需用什么方法 才能获得较纯的细胞膜:52 采用不同转速离心将细胞膜与其它物质分开。 细胞膜的成分:脂质(磷脂最多) 50%;蛋白质 40%;糖类 2%-10% 功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多 细胞膜的功 能 将细胞与外界环境分割开;控制物质进出细胞;进行细胞间 的信息交流:肾上腺素对心脏细胞的影响、精卵识别、敌我 细胞识别;胞间连丝(最好找到图片)。 细胞壁 植物细胞才有,是区分动植物细胞的主要依据。成分是纤维 素和果胶。作用:支持和保护 练习 基础题 1.C。 2.A。 3.C。 拓展题 1.提示:把细胞膜与窗纱进行类比,合理之处是说明细胞膜与窗纱一样具有容许一 些物质出入,阻挡其他物质出入的作用。这样类比也有不妥当的地方。例如,窗纱是一 种简单的刚性的结构,功能较单纯;细胞膜的结构和功能要复杂得多。细胞膜是活细胞 的重要组成部分,活细胞的生命活动是一个主动的过程;而窗纱是没有生命的,它只是 被动地在起作用。 2.提示:“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。台 盼蓝染色剂是细胞不需要的物质,不能通过细胞膜进入细胞,所以活细胞不被染色。而 死的动物细胞的细胞膜不具有控制物质进出细胞的功能,所以台盼蓝染色剂能够进入死 细胞内,使其被染色。 教学反思 教学反思: 第三章 细胞的基本结构 第二节 细胞器——系统内的分工合作 【教材分析】 本课是《普通高中课程标准实验教科书 生物①(必修) 分子与细胞》第三章第二节的 内容,是第三章的重点内容之一。它是后面将要学习的光合作用、呼吸作用、蛋白质的 合成、动物细胞的有丝分裂等的最根本的基础。通过学习,使学生从系统的角度来认识 到细胞,认识系统内的主要细胞器的结构和功能及细胞器之间是怎样分工合作,协调配 合来完成细胞的生命活动的,为后面学习细胞的能量的供应和利用奠定细胞学基础。 【学情分析】 学生在第一章学习了高倍镜的使用及本章第一节的有关细胞膜的知识以后,再进行本节 内容的学习,就有了良好的基础。由于学生的实际操作水平还是比较低,线粒体较小, 在高倍镜下,在短时间内学生可能较难观察到,所以教师要准备好示范镜。 【三维目标】 1、知识与技能: ①举例说出几种细胞器的结构和功能。53 ②制作临时装片,使用高倍显微镜观测叶绿体和线粒体,能在观察实验中发现问题和提 出问题。 ③简述细胞膜系统的结构和功能,接受科学方法的训练,培养学生动手能力以及加强学 生对细胞微观结构的认识。 ④讨论细胞中结构与功能的统一、部分与整体的统一。 2、过程和方法: ①自主学习:通过制作临时装片,使用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体的形态和分布。 巩固高倍镜的使用方法和临时装片的制作方法,并发展学生的综合能力。 ②思维训练:利用插图、课件,培养学生的识图能力,提高分析、归纳的学习方法。 ③合作实验、自主探究、讨论答疑。 3、情感态度和价值观: 通过学习建立细胞器的结构和功能相适应的观点、部分与整体统一的观点,有利于对学 生进行辩证唯物主义的教育,同时体验合作学习的快乐。 【教学重点和难点】 1.教学重点 ①引导学生主动探究细胞中的几种主要细胞器的结构和功能; ②细胞膜系统的结构和功能。 2、教学难点 ①细胞器之间的协调配合; ②制造人的口腔上皮细胞的临时装片,使用高倍显微镜观察线粒体。 【教学方法和手段】 利用自制的多媒体课件,创设形象生动的教学氛围,同时应用实验探究法、讲述法、谈 话法、比较法、指导读书法等,引导学生思考一系列问题,使他们积极主动参与到教学 中,在获取知识的同时,培养学生动手、观察、比较和总结的能力。 【教学准备】 1.准备 20 台显微镜,载玻片,盖玻片,滴管,镊子,消毒牙签,新鲜黑藻叶,1%的詹 那绿染液。 2.课件制作:制作线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体,动植物细胞的亚显微结构模式 图等的幻灯片。 【教材处理】 根据教材的重难点、学生的实际情况以及多媒体课件传递信息量有限制的特点,这部分 内容我安排 2 个课时。第一课时学习细胞器之间的分工及使用高倍显微镜观察叶绿体和 线粒体。第二课时学习细胞器之间的协调配合及细胞的生物膜系统。这里主要说明第一 课时的教学方法和教学过程。 【教学过程】 教 学 内 容 教师的组织和引导 学生活动 教学意图54 问 题 探 究 (1) 展示显示器工厂 LCD(液晶)生产的图片。 提出问题: ①一件优质的产品是如何通过各车间和部门 之间的配合产生出来的? ②细胞内也存在类似工厂的各种车间吗? ③细胞内的各种“车间”是怎么样的? (2)总结:细胞在生命活动中发生着物质和 能量的复杂变化。细胞内部就像一个繁忙的工 厂,在细胞质中有许多忙碌不停的“车间”, 这些车间都有一定的结构如线粒体、叶绿体等, 它们统称为细胞器。 ①观看(液晶)生 产的图片 ②结合生活经验, 以及对细胞的观察, 展开讨论。 ③学生倾听,并参 与交流。 ①创设问题情景,引 出新课; ②通过类比,学生能 更形象地认识细胞内 的各个“车间”── 细胞器。 使 用 高 倍 显 微 镜 观 察 (1)教师先引导学生制作黑藻叶片细胞及人 口腔上皮细胞临时装片,并用显微镜观察黑藻 叶片细胞和人口腔上皮细胞,记载和描述观察 现象,然后依次讨论与交流(本实验的要求还 是要求高倍镜的使用和临时装片的制作,所以 在这一节内容中可不在详细讲述): 针对该试验提出如下问题: ①描述观察到的黑藻细胞的叶绿体分布和形 态。 ②植物的叶子为什么是绿色? ③描述观察到的口腔上皮细胞的线粒体分布 和形态。 (2)总结:在显微镜下叶绿体散布于细胞 质中,呈绿色的、扁平的椭球形或球形。正是 由于植物叶肉细胞中有大量叶绿体,所以植物 的叶子是绿色的。可以看到被詹那绿染成蓝绿 色的线粒体均匀的分布在细胞质中,线粒体形 态多样,有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。 ①学生动手制作临 时装片并用显微镜 观察; ②记载和描述观察 现象; ③展开组内讨论和 小组间交流等活动; ④倾听总结,并参与 交流。 ①学生对微小的细胞 总有一种神秘感,通 过亲自观察细胞来解 决自身的疑惑对学生 来说是很有诱惑力的, 这样能够使学生产生 积极参与探究的学习 兴趣和激情; ②训练了学生制做临 时装片和使用显微镜 观察的能力; ③知道叶绿体和线粒 体在细胞内的分布和 形态; ④对微观世界的细胞 有了初步的认识。 细 胞 器 的 分 工 (1)指导学生带着思考题阅读 P44~47 的课 文内容。 思考内容: ①胞内有哪些细胞器? ②线粒体、叶绿体等细胞器的结构和功能是怎 样的? ③它们的结构与功能相适应吗? 注:有关这两个细胞器的结构和功能在后面 “光合作用”和“呼吸作用”中要具体学习, 所以在这也只需要简单提及,不必详细讲述。 ①学生进行阅读、 思考; ②学生观看幻灯片、 结合课本内容自由 回答有关线粒体的 问题; ③学生观看幻灯片、 结合课本内容回答 ①在实验观察的基础 上,经过阅读使学生 对各种细胞器有一个 初步的认识。 ②与学生的生活经验 相关,有利激发学习 的兴趣。 ③利用多媒体让学生55 (4)教师继续播放电镜下的内质网和高尔基体 幻灯片 引导观察:内质网和高尔基体的结构是怎么样 的?它们有什么功能? (5)教师分别播放动植物细胞亚细微结构模式 图,简要介绍其他细胞器。 有关叶绿体的问题; ④学生观看幻灯片、 结合课本内容回答 有关其他细胞器的 问题 ⑤通过对比找出动 植物细胞的异同点。 通过观看、比较、讨 论,加深理解有利掌 握细胞内的主要细胞 器的结构及其功能。 ④学生自主学习,主 动建构新知识。 ⑤为完成后面的达标 图表做充分的准备。 概 括 反 馈 ①通过投影,出示设计的达标表格(详见附 表),引导学生完成。 ②应用该表格进行小结。 ③习题巩固: ④推荐相关网站,以解决课后遇到的问题: http://biotech.nstm.gov.tw/ ①学生以小组为单 位分别描述线粒体、 叶绿体、内质网、 高尔基体的结构和 功能,简要说说其 他细胞器和细胞质 基质。 ②完成达标表格。 ③每答对一个问 题,小组可以获得 一面红旗,最后红 旗总数最多的小组 胜出。 ④学生记录网址。 ①通过完成表格,归 纳各种细胞器的结构 和功能,使学生更好 的掌握本节课的内容。 ②培养学生的分析问 题和归纳总结的能力; ③培养学生的竞争意 识和团队合作精神。 ④拓展了教育资源, 为学生提供了一个自 主学习的空间。 附:细胞器之间的分工 分布 形态结构特点 功能 线粒体 动植物细胞。 双层膜,内膜向内折叠成 嵴,扩大了内膜面积,基 质和内膜上有许多种与有 氧呼吸有关的酶,含有少 量 DNA。 有氧呼吸的主要场所 (动力工厂) 叶绿体 绿 色 植 物 叶 肉 细 胞等。 双层膜,内有许多类囊体, 叶绿素等色素分布在类囊 体上。类囊体和基质中有 许多进行光合作用所需的 光合作用的场所 (养料制造车间、能量转化站)56 酶,含有少量 DNA。 内质网 动植物细胞。 细胞内蛋白质合成、加工以及 脂质合成的场所。 高 尔 基 体 动植物细胞。 与动物细胞分泌物的形成及 植物细胞壁的形成有关。 液泡 植物细胞,高等动 物细胞中不明显。 储存物质,使植物细胞保持坚 挺。 溶酶体 动植物细胞。 单层膜,形成囊泡状和管 状结构,内有腔。 消化车间。 核糖体 动植物细胞。附着 在 内 质 网 或 游 离 在细胞质基质中。 不具有膜结构,椭球形颗 粒小体。 把氨基酸合成蛋白质的场所 (生产蛋白质的机器) 中心体 动 物 细 胞 和 低 等 植物细胞。在核附 近。 不具有膜结构,由两个互 相垂直的中心粒构成。 与动物细胞有丝分裂有关 1、形状: 2、结构特点: 3、功能: 椭球型或球型 双层膜 绿色植物进行 光合作用的场所 (养料制造车间、能量转换站) 叶绿体 一、细胞器之间的分工57 【板书设计】 1、形状: 2、结构特点: 3、功能: 1、成人的心肌细胞与腹肌细胞 中的线粒体数量有何区别? 心肌细胞代谢活动强,耗能多。 圆球状、哑铃型等 双层膜 有氧呼吸的场所 (能量的动力车间) 线粒体 2、当毒素侵入人体后,妨碍了 细胞呼吸而影响人体的正常活 动,该毒素可能作用于------- 一、细胞器之间的分工 内质网 线粒体 高尔基体 核糖体 内质网 溶酶体 叶绿体液泡58 第2节 细胞器——系统内的分工合作 一、 细胞器的结构和功能: 1、 分离细胞器的方法 2、 细胞器的种类、结构和功能(见附表) 3、 细胞质基质:A、成分;B、功能。 4、 细胞质的统一性 二、 实验:用显微镜观察叶绿体和 1、 观察叶绿体 2、 观察线粒体 【教学体会】 在教学中能否引导学生进入一种最佳的学习情境是教学成败的关键。在讲授《细胞 器──系统内的分工合作》这部分内容时,我不是按传统的教学模式进行讲授,而是通 过实验探究及应用多媒体课件辅助教学,把复杂的问题具体化,把抽象的问题形象化, 动中有静,静中有动,这样就给学生创设了一种良好的学习氛围,激发了学生的学习热 情,使他们积极主动参与到教学中,从而大大提高了课堂教学效果。 第三章 细胞的基本结构 第二节 细胞器——系统内的分工合作(2 课时) 教学目标 1.举例说出几种细胞器的结构和功能。 2.简述细胞膜系统的结构和功能。 3.制作临时装片,使用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。 4.讨论细胞中结构与功能的统一性、部分与整体的统一性。 教学重点 (1)几种主要细胞器的结构和功能。 (2)细胞膜系统的结构和功能。 教学难点 (1)细胞器之间的协调配合。 (2)制作人的口腔上皮细胞临时装片,使用高倍显微镜观察线粒体 教学过程: 教学内容 教师活动 学生活 动 引入 初中学习细胞质的知识层次引入,细胞器最早是由于在光学 回59 显微镜下看到的小的反光点而被发现的。以问题启发学生:一些 学生已经看过的细胞器:在细胞质中,除了看到细胞核以外,还 看过那些有形态的结构? 细胞之所以能完成如此多的生理功能,(可以举一些例子,如 分泌,保持形态,运动等)都是依赖各种复杂的细胞器互相配合 而完成的。 问题探讨 1.提示:一件产品是由多个零部件组成的,不同车间生产不 同的零部件之后,要有组装车间完成装配工作,质量检测部门负 责检查产品的质量。同时要有部门提供原材料,有部门提供设计 图,还要有部门负责动力供应,等等。部门齐全,配合协调,才 能生产出优质产品。 2.提示:例如蛋白质的合成。细胞核是遗传信息库,蛋白质 的合成要在遗传信息的指导下进行,核糖体是合成蛋白质的场所, 同时内质网、高尔基体等细胞器也在蛋白质合成中起到重要的作 用。这说明细胞的生命活动也是需要多个“部门”和“车间”协 调配合完成的。 忆 并 回 答 问 题 ( 如 叶 绿体、液 泡) 几 种 细 胞 器 展示图片,简单讲解几种细胞器及其分工:线粒体(旁栏部分); 叶绿体;内质网;高尔基体。再展示动物、植物的亚显微结构图 片,提出问题,还能找到哪些细胞器。 表格总结细胞器及其功能(补充双层膜、单层膜;提醒学生注意 细胞结构与功能适应) 细胞质分为细胞质基质(新陈代谢的主要场所)和细胞器 细胞质中的几种主要细胞器: 回 答 旁 栏 部 分 的问题 观 察 细 胞 亚 显 微 模 式 图 阅 读 课 文,尝试 填 写 表 格 旁 栏 思 考题 线 粒 体 是 细 胞 进 行 有 氧 呼 吸 的 主 要 场所,能 够 提 供 细 胞 生60 名 称 形 态 结 构 成 分 存 在 功 能 线 粒 体 ① 呈粒状、棒 状 ② 内 膜 向 内 腔折叠形成嵴 ③ 内 膜 上 分 布着许多基粒 ④ 嵴 的 周 围 充 满了液态基质 ①蛋白质 ②磷 脂③在内膜、 基质和基粒中, 有许多种与有 氧呼吸有关的 酶 ④ 少 量 的 DNA 和 RNA 普遍存在 于动物和 植物细胞 中 是细胞进行有氧 呼吸的主要场所 (产生 ATP 供给 细胞进行生命活 动所需的能量) 动力车间 叶 绿 体 双 层 膜 ① 呈扁平的椭 圆形或球形 ② 含几个到几 十个基粒,每 个基粒是圆 柱形的,由 10~100 个片 层结构重叠 而成 ③基粒间充满 着基质 ①蛋白质②磷 脂③叶绿素 a ④叶绿素 b⑤ 叶黄素⑥胡萝 卜素⑦光合作 用所需的酶⑧ 少量的 DNA 和 RNA 主要存在 于植物的 叶肉细胞 和幼茎的 皮层细胞 里 是进行光合作用 的场所 将光能转变成为 化学能储藏在光 合 作 用 的 产 物 ——GA 中;养料 制造车间 命 活 动 需 要 的 能量。鸟 类飞翔、 运 动 员 运 动 需 要 大 量 能量,所 以 飞 翔 鸟 类 的 胸 肌 细 胞中、运 动 员 的 肌 细 胞 中 线 粒 体多。同 样道理, 新 生 细 胞 的 生 命 活 动 比 衰 老 细胞、病 变 细 胞 旺盛,所 以 线 粒 体多。61 内 质 网 ① 由管状、泡状、 扁 平 状 的 膜 结 构 连 接 而 成的网状物 ② 靠 近 细 胞 核 的风质网,它 的 膜 跟 核 膜 相连;靠近细 胞 膜 的 内 质 网,它的膜跟 细 胞 膜 内 褶 的部分相连 ③ 分 为 滑 面 型 内 质 网 和 粗 面型内质网 ① 蛋白质 ② 磷脂 ③ 酶 绝大多数 植物的动 物细胞内 都有 ① 增 大 细 胞 内 膜的面积,为各 种化学反应的正 常进行,创造了 条件 ② 滑 面 型 内 质 网与脂类、激素 等物质的合成有 关 ③ 粗 面 型 内 质 网不仅是核糖体 附着的支架,也 是核糖体合成的 蛋白质的运输通 道 ④ 细 胞 内 蛋 白 质合成和加工, 脂质合成的“车 间” 高 尔 基 体 由扁平囊、小囊 泡 和 大 囊 泡 所 组成 ① 蛋白质 ② 磷脂 ③ 酶 ④ RNA 植物细胞、 动物细胞 中均有, 一般位于 细胞核附 近的细胞 质中 ① 与 植 物 细 胞 的细胞壁形成有 关 ② 与 动 物 细 胞 分泌物的形成有 关,并有运输作 用 液 泡 泡状、囊状膜结 构 有机酸、生物 碱、糖类、蛋 白质、无机盐 和色素等 植物细胞 和低等动 物细胞 保持细胞一定的 紧张度 与细胞渗透吸水 有密切关系 溶 酶 体 单 层 膜 囊状 动植物细 胞 “酶仓库” “消 化车间” 核 糖 体 非 膜 结 构 是 椭 圆 形 的 粒 状小体 ① 蛋白质 ② RNA ②酶 附着在粗 面型内质 网上,有 些游离在 细胞质的 基质中 是细胞内将氨基 酸合成蛋白质的 场所62 真核细胞细胞器总结: 1. 只存在于植物细胞中的细胞器:叶绿体;动、植物细胞中 形态相同、功能可能不同的细胞器:高尔基体;根尖分生 区没有的细胞器:叶绿体、中心体、液泡。 2. 原核细胞中具有的细胞器:核糖体;真核细胞中细胞器的 质量大小:叶绿体>线粒体>核糖体。 3. 有关膜结构的细胞器:双层膜、线粒体、叶绿体(核膜); 单层膜结构:内质网、高尔基体、液泡、溶酶体;无膜结 构:核糖体、中心体。 4. 具有核酸的细胞器:线粒体、叶绿体、核糖体;能自我复 制的细胞器:线粒体、叶绿体、中心体(染色体) 5. 有“能量转换器之称”的细胞器:线粒体、叶绿体;产生 ATP 的场所:线粒体、叶绿体、细胞质基质。 6. 能形成水的细胞器:叶绿体、线粒体、核糖体。 7. 与主动运输有关的细胞器:核糖体(载体合成)、线粒体 (提供能量)。 8. 参与细胞分裂的细胞器:核糖体(间期蛋白质的合成)、中 心体(动物)、高尔基体(植物)、线粒体。 9. 将质膜与核膜连成一体的细胞器:内质网。 10. 与分泌蛋白合成有关的细胞器:核糖体、内质网、高尔基 体、线粒体。 11. 含有色素的细胞器:叶绿体、有色体、液泡。 12. 与脂类及多糖合成有关的细胞器:内质网 中 心 体 每 个 中 心 体 含 有两个中心粒, 相互垂直排列, 每 个 中 心 粒 是 一 个 中 空 的 柱 状小体,由九束 维管组成 蛋白质 动物细胞 和低等植 物细胞中 与细胞的有丝分 裂有关 细 胞 器 之 间 的 协 调 配合 引导学生展开讨论,并对学生的发言进行评价。 以蛋白质的分泌为例子,内质网上的核糖体在核酸的指导下, 合成各种氨基酸,这些氨基酸在内质网中连接成肽链,并初步进 行折叠和包装后,以囊泡的形式运送到高尔基体,在高尔基上, 蛋白质被进一步修饰和包装,再以囊泡的形式运送到细胞膜内侧, 最后被分泌到细胞外。这个过程需要消耗有线粒体提供的能量。 资料分析 1.分泌蛋白是在内质网上的核糖体中合成的。 2.提示:分泌蛋白从合成至分泌到细胞外,经过了核糖体、内质 阅 读 课 文 中 的 资 料 分 析,展开 讨论,分 别 回 答 讨论题63 网、高尔基体和细胞膜等结构。分泌蛋白是在内质网上的核糖 体内初步合成,在内质网内加工,由囊泡运输到高尔基体做进 一步加工,再由囊泡运输到细胞膜,与细胞膜融合,将蛋白质 分泌到细胞外。 3.提示:需要,如核糖体在将氨基酸连接成肽链的过程中就需要 能量。这些能量是由线粒体进行有氧呼吸提供的。 细胞器之间的协调配合(分泌蛋白的合成和分泌过程,方法:同 位素标记法) 分泌蛋白:在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的蛋白质。 分泌蛋白合成和分泌过程:分泌蛋白由核糖体进行脱水缩合形成 不成熟的蛋白质,再由内质网进行初加工(如加糖基等),高尔基 体再加工形成成熟的蛋白质,最后由细胞膜通过外排作用分泌出 细胞。 在此过程中与分泌物有关的是高尔基体(形成分泌小泡),细胞膜 (运输到细胞外)。 因此能把分泌蛋白分泌到细胞外的结构是高尔基体和细胞膜 参与分泌蛋白合成和分泌的细胞器:核糖体、内质网、高尔基体、 线粒体。 细 胞 的 生 物膜系统 P49 图,许多细胞器都有膜的结构。这些膜都互相作用和联系 的。引出生物膜系统的名词。再次回顾蛋白质合成分泌,强调生 物膜系统的工作方式。 生物膜系统的功能:每种功能让学生尝试举出例子。 功能一:维持稳定的细胞内部环境,物质运输、能量转换和 信息传递(例子:细胞膜、叶绿体的膜等);功能二:许多化学反 应都在生物膜上进行,生物膜提供了广阔的反应面积(例子:叶 绿体、线粒体);功能三:隔开各个细胞器。人工血液透析的原理。 ①概念:细胞器膜和细胞膜、核膜等结构共同构成。 ②. 各种生物膜在结构上的联系: 直接联系:是指膜与膜直接相连,如内质网膜外连细胞膜,内连 外层核膜; 间接联系:是指膜之间通过小泡互相转化,如内质网膜可以转移 到高尔基体膜,再转移到细胞膜。 ③ 各种生物膜在功能上的联系:各种生物膜功能上的分工和联系, 如分泌蛋白的合成和分泌。 ④ 研究生物膜的重要意义 实践中:进行海水淡化处理,污水过滤、分离;研究农作物抗寒、 抗旱、耐盐的机理,改善农作物的品质;人工膜材料替代病变器 官行使正常生理功能。 科学家故事(可以提到前面细胞器之前讲),强调几个科学家 分别的成果是什么:克劳德:差速离心法;德迪夫:发现溶酶体: 帕拉德:发现核糖体和线粒体结构,动态研究细胞。(本部分也可 阅读《科 学 家 故 事》,找 出 关 键64 以在讲细胞器前进行) 信息 练习 基础题 1.图 1 中,注字的“内质网”应是“高尔基体”,“高尔基体”应是“内质网”。染色质 的注字指示线位置有误。中心体还应包括指示线下方的中心粒。 图 2 中,注字的“核仁”应是“叶绿体”,“叶绿体”应是“线粒体”,“核糖体”应 是“中心体”。 2.C。 3.B。 4.C。 拓展题 提示:溶酶体的膜在结构上比较特殊,如经过修饰等,不会被溶酶体内的水解酶水解。 教学反思: 第三章 细胞的基本结构 第三节 细胞核——系统的控制中心(1 课时) 教学目标 1.阐明细胞核的结构和功能。 2.尝试制作真核细胞的三维结构模型。 3.认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。 教学重点 (1)细胞核的结构和功能。 (2)制作真核细胞的三维结构模型。 教学难点 理解细胞核是细胞生命系统的控制中心 教学过程: 教学内容 教师活动 学生活动 引入 提出问题:是什么控制着细胞的生命活动呢?可以简单 介绍一下科学发展历史:科学家们思考生物的生命活动必定 有某个蓝图,这个蓝图在哪里呢?很自然,人们的目光集中 在了细胞中的细胞核。 问题探讨 1.提示:细胞核在细胞的生命活动中起控制作用,如细胞核 内贮存的遗传物质携带着遗传信息,可以控制蛋白质的合 成,而蛋白质是生命活动的体现者,所以细胞核可以比喻 为部队的司令部等。 2.不能。 3.不能。 4.提示:不能。细胞生长需要蛋白质等多种物质作基础,细 胞分裂需要遗传物质的复制和相关蛋白质的合成,如果没 有细胞核,这些生命活动都不能进行。 思 考 老 师 提 出的问题65 资 料 分 析 ——细胞核 的功能 引导学生阅读课文资料分析部分,并展示在屏幕上。 并引导学生得出结论“细胞核控制着细胞的遗传和代谢” 资料分析 1.提示:美西螈皮肤的颜色是由细胞核控制的。生物体性状 的遗传主要是由细胞核控制的,因为细胞核中有 DNA, DNA 是主要的遗传物质。DNA 上有许多基因,通过指导 蛋白质的合成,控制生物的性状。 2.没有细胞核,细胞就不能分裂、分化。 3.细胞核是细胞生命活动的控制中心。 4.生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。 5.细胞核具有控制细胞代谢和遗传的功能。 细胞核功能:细胞核是遗传信息库是细胞代谢和遗传的控制 中心 阅读“资料分 析”,讨论, 并回答、交流 后 面 的 讨 论 题。 细胞核的结 构 借助 ppt,讲授 DNA 的结构以及细胞核中的染色质、染 色体的关系。可以让学生看染色体与 DNA 关系的图片 借助 P54旁栏部分,提出问题:“一个多细胞生物,其 细胞核中的蓝图是否都一样的呢”?简单揭示同一生物其 组成的细胞的多样性的原因。因此细胞不仅是生物体结构的 基本单位,也是生物体代谢和遗传的基本单位 细胞核的结构: 核膜 染色质 核仁 核孔 高度螺旋化,缩短变粗 染色质 染色体(同一种物质 在细胞不同时期的两种存在状态) 旁栏思考题 提示:同一个生物体内所有细胞的“蓝图”都是一样的(除非 发生体细胞突变或细胞癌变)。生物体内细胞形态、结构和 功能的多种多样,是细胞分化的结果。 技能训练 1.细胞无核部分随着培养天数的增加,死亡个数迅速增加, 第 4 天就没有存活的了,这是因为没有细胞核,细胞的生 命活动就无法进行。而细胞有核部分存活个数和时间都要 比无核部分多和长,说明细胞核对于细胞的生命活动是不 可或缺的。 2.提示:细胞有核部分出现死亡现象的可能原因有两方面, 理解细胞核 的结构以及 物质组成。在 老师引导下, 讲出 DNA 和 染色质、染色 体之间的关 系 就老师的问 题展开讨论66 一是实验过程中人为因素对细胞造成了伤害,导致部分细 胞死亡;二是细胞的正常凋亡。 细胞是一个 有机的统一 整体 细胞只有保持完整性,才能正常地完成各种生命活动。 (草履虫实验:证明核质关系) 细胞是生物体结构和功能的基本单位,也是生物体代谢和遗 传的基本单位。 练习 基础题 1.(1)√;(2)×。 2.C。 3.C。 拓展题 提示:出生小牛的绝大部分性状像母牛甲。因为小牛获得的是母牛甲细胞核中的遗传物 质,所以它的性状与母牛甲最相似。 自我检测的答案和提示 教学反思: 一、概念检测 判断题 1.×。 2.×。 选择题 C。 连线题 二、知识迁移 提示:与溶酶体的作用有关。细胞死 亡后,溶酶体膜破裂,各种水解酶释 放出来,分解细胞中的蛋白质等物质, 这时的畜、禽肉烹饪后更鲜嫩。这个 过程需要一定的时间。 三、技能应用 调暗视野有两种方法:一是转动反光镜 使进光量减少;二是选择小的光圈,减 少进光量。 四、思维拓展 1.提示:(1)精卵结合时需要精子提 供父方的遗传物质;(2)精子要靠尾 部摆动游到卵细胞所在位置,才能与 卵细胞结合这一过程需要大量的能量, 这些能量主要来自线粒体内进行的有 氧呼吸。67 2.提示:从生物膜在组成、结构、功能上的联系来考虑。 第三章 细胞的基本结构 第三节 细胞核——系统的控制中心 1.知识与技能 (1)阐明细胞核的结构和功能。 (2)尝试制作真核细胞的三维结构模型。 (3)学会进行试验数据分析。 2.过程与方法 (1)通过自主互动的过程式教学,领悟细胞核的功能、细胞核的结构以 及功能与结构相适应的关系。 (2)分小组尝试制作真核细胞的三维结构模型,展开组间评价机制,既 发挥每个学生的潜能,又使学生学习和体会合作的愉悦。 3.情感态度与价值观 (1)认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。 (2)在合作与交流中分享解决问题后的愉悦。 学习重点: 1.细胞核的结构和功能 2. 制作真核细胞的三维结构模型。 学习难点: 1.领悟细胞核是遗传的信息库 2.理解细胞核是细胞生命系统的控制中心 课时安排 1课时 课程准备 1.制作细胞核结构动画。 2.制作“资料分析”的动画课件。 (1)黑白美西螈的核移植实验。 (2)蝾螈受精卵的横溢实验。 (3)变形虫的切割实验。 (4)伞藻的嫁接实验和核移植实验 教学过程 [新课导入] 细胞内部像一个繁忙的工厂,在细胞质中有许多忙碌不停的“车间”,这 些“车间”都有一定的结构,如线立体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体、 溶酶体等,这些都是细胞器。我们知道这些细胞器内部进行着有条不紊的生物 化学反应,并且彼此之间互不干扰。那为什么细胞能够如此精确而有序的进行 这些生物化学反应呢?一个工厂要正常运行,必须要有厂长的正确领导和控制, 可以说厂长是一个灵魂人物,是整个工厂的核心,那么在细胞这个工厂中,它 的灵魂,控制中心是什么呢?答:细胞核 那本堂课我们一起来学习一下细胞这个系统的控制中心——细胞核,我们68 来研究一下细胞核到底是如何对细胞的生命活动进行控制的。 屏幕演示制作的“资料分析”中的四个实验的动画。 请同学们观察实验动画、讨论、回答、填表 实验 实验过程 实验结果 实验结论 两种美西螈细胞 核移植 将黑色美西螈细 胞核移植到白色 美西螈去核卵细 胞中 发育成的都是黑 的 美西螈皮肤颜色 遗传是由细胞核 控制的 伞藻嫁接与核移 植 将两种伞藻的帽、 柄、假根分开后, 相互嫁接与核移 植 “帽”的形状与具 有细胞核的假根 部分一致 伞藻“帽”的形状是 由细胞核控制的 这两个实验共同说明了生物的性状遗传、形态构造的都是由细胞核控制的, 细胞核是遗传的控制中心 实验 实验过程 实验结果 实验结论 横缢蝾螈受精卵 用 头 发 横 缢 蝾 螈 受精卵,一半有核, 一半无核 有 核 的 一 半 能 分 裂,无核的则不能 蝾 螈 的 细 胞 分 裂 和 分 化 是 由 细 胞 核控制的 将变形虫切成两 半 切成的一半有核, 一半无核 有核部分能生长、 分裂、再生,具有 应激性,无核部分 只能消化食物 变形虫的分裂、生 长、再生、应激性 都 是 由 细 胞 核 控 制的 这两个实验从总体看是与细胞代谢相关实验,说明细胞核是细胞代谢的控 制中心。 结论:细胞核控制着细胞的代谢和遗传,是细胞的“大脑”和“控制中 心” 同学们都能利用资料,透过现象看本质,那么细胞核为什么能成为细胞代 谢和遗传的控制中心,要弄清这个问题,我们必须从细胞核的结构中寻找答案。69 二、细胞核的结构 请同学们看细胞核结构模式图,回答以下问题: 问:细胞核由那几部分构成?(看图回答) 生:有核膜.核仁.核孔.染色质。 问:核膜与细胞膜有何不同?(联系前面学习过的知识比较进行比较学习) 生:主要的不同:(1)核膜是双层单位膜,而细胞膜是单层的; (2) 核膜上有 核孔而细胞膜上没有核孔。 再请同学们阅读课本P54,回答以下问题。 1、从课文的段落看,第一段描述了染色质,那么染色质与染色体的区 别和联系是什么?请同学们完成下表: 名称 项目 染色质 染色体 成分相同 特性相同 同种 物质 功能相同 不同时期 两种形态 1.从课文的段落看,第一段描述了染色质的主要成分、特性以及染色质与 染色体的关系,它们各是什么? 染色质的主要成分:它是由DNA和蛋白质组成的。 染色质特性:容易被碱性染料染成深色。 染色体与染色质的关系:是同样的物质在细胞不同时期的两种存在形式。 2、第二段描述了DNA,DNA上储存着 遗传信息,遗传信息能从亲代细胞 传 给 子 代 细 胞 从 而 保 证 亲 子 代 细 胞 在 遗 传 形 状 上 的 一 致 性。 3、第三段描述了遗传信息的作用,它是细胞生命活动的“蓝图”,进行物质 的合成.能量的转换和信息的交流,完成生长.发育. 4、在细胞核的结构中,课文为什么只描述染色质这个结构? 答:细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心,其功能与染色质相关。 5、那么细胞核为什么能成为细胞的控制中心? 答:因为细胞核中有染色质 ,染色质的组成中有DNA,DNA主要在细胞核的 染色质中,DNA储存有遗传信息。 6、由此看来,细胞核的结构与功能的关系如何? 答:相适应。比如我们讲过的的生物体的结构和功能有相适应的关系。 7、细胞核的功能完整的表述应该是什么? 答:(1)遗传信息库。 (2)细胞代谢和遗传的控制中心。70 总结: 事实是最好的说明,一些科学实验的事实说明细胞核功能:即细胞核是细 胞代谢和遗传的控制中心,而细胞核的结构——染色质则回答了细胞核为什 么有这种功能的问题,因为染色质上有DNA,DNA存储着遗传信息,遗传信 息控制细胞代谢和遗传。可见细胞核的结构与其功能是相适应的,这也是我 们在学习生物过程中应掌握和运用的一个基本观点。 通过前面我们对细胞的基本结构的学习请同学们尝试用泡沫、木块、纸 板、塑料袋、布、线绳、细铁丝、大头针等材料制作真核细胞的三维结构模型。 这部分内容可要求学生提前完成,起到预习的作用,但要分组,组的大小 和组数可根据实际情况而定,所做模型必须在第二节课之前完成,第二节课就 学生所做模型给予评价。具体实施:1、由各小组派出学生代表讲述:(1)为 什么这么做;(2)各细胞器有什么形态结构和功能。2、各小组交差评价优缺 点。3、最后教师做总体评价,并对本章内容进行简单复习。(注意时间的控制) 板书设计 细胞核——系统的控制中心 一、 细胞核 形态、数目、大小 二、 细胞核的功能 (1)生物体性状的遗传主要由细胞核决定。 (2)细胞的分化、分裂与细胞核有关。 (3)细胞核是生命活动的控制中心。 (4)生物体的形态结构的建成与细胞核有关。 细胞核的功能:细胞核控制着细胞的代谢和遗传。 细胞核是遗传信息库。 三、 细胞核的结构 (1) 核膜 (2) 染色质:DNA 和蛋白质 (3) 核仁 (4) 核孔 第四章 细胞的物质输出和输入 第一节 物质跨膜运输的实例 教学目标 1.举例说出细胞膜是选择透过性膜。 2.尝试提出问题,作出假设。 3.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。 教学重点 举例说出细胞膜是选择透过性膜。71 教学难点 尝试提出问题,作出假设。 教学过程: 教学内容 教师活动 学生活动 引入 问题 1:细胞是一个基本的生命系统,这个系统的边界是什 么? 问题 2:由于边界的存在,进而将细胞与外界物质分隔,这 种分隔是不是意味着细胞需要的物质不能进来,细胞不需要 的物质不能出去,为什么? “任何一个生命系统都是开放的系统,都与外界有物质的 交换。细胞膜能控制物质进出细胞 。” 引入新课:细胞膜是怎样控制物质进出细胞的?今天,我们 以水分为例,共同探讨水分是怎样通过细胞膜进出细胞的。 学生回答 问题探讨 “问题探讨” (1)演示实验:一滴红墨水滴入到清水中,出现什么现象? 学生观察并回答。 (2)提出探究问题:如果两种不同的溶液被一层半透膜隔开, 结果又会怎样? 演示:渗透作用的实验现象 教师和各小组代表课前做好该实验:烧杯中是清水,漏斗内 是 30%的蔗糖溶液,两种不同的溶液被一层玻璃纸(半透膜) 隔开,实验开始时,漏斗内外的液面在同一水平面上,静置 2 h 后,漏斗内的液面上升。 教师介绍演示实验,说明半透膜的特性。 (3)提出讨论问题 问题① 为什么漏斗内的液面会上升? 多媒体动画演示,:水分子往哪里移动,总体上向哪一个方向 移动? 引导学生联系其他学科知识分析: ①蔗糖分子不能自由通过半透膜而水分子可以。 ②两侧的水分子都在运动。 ③由于单位体积内,清水中的水分子数量多,蔗糖溶液中的 水分子数量少,所以在单位时间内,由烧杯通过半透膜进入 漏斗的水分子数量多于由漏斗通过半透膜进入烧杯的水分子 数量。 ④总体的扩散方向为水分子由烧杯通过半透膜进入漏斗,因 此漏斗管内的液面上升。 教师点评:给学生适当的鼓励。 师生总结:水分子从数量多的一侧向水分子数量少的一侧扩 引导学生思 考,回答问题72 散,也就是说:水分子是顺着相对浓度梯度跨膜运输的,这 种现象称为渗透作用。这个装置叫渗透装置。 让学生思考:漏斗内的液面是否无限升高? 教师总结分析 接着小组讨论另两个问题,总结渗透作用的发生必需的条件 有哪些? 问题②如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升 高吗? 问题③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? 问题探讨 1.由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多 于从长颈漏斗渗出的水分子数量,使得管内液面升高。 2.用纱布替代玻璃纸时,因纱布的孔隙很大,蔗糖分子也可 以自由通透,因而液面不会升高。 3.半透膜两侧溶液的浓度相等时,单位时间内透过玻璃纸进 入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量,液面也不 会升高。 师生共同总结渗透作用条件: a 要有半透膜;b 半透膜两侧的溶液存在浓度差。 渗透作用: 1、概念:水通过半透膜的自由扩散。(注意与自由扩散 的区别) 2、条件:①半透膜(注意与选择透过性膜的区别)。 ②半透膜两侧的溶液具有浓度差。 3、水的流向:从低浓度溶液流向高浓度溶液(强调是溶 液的摩尔浓度) 学生回答: 动物细胞 的吸水和 失水 从生活中的例子引出动物细胞的吸水和失水。例如,当我们 吃比较咸的食物时,如腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等, 你的口腔会有什么感觉?为什么? 有什么办法解决? :教师归纳:这些现象说明动物细胞的吸水和失水。 图片展示:哺乳动物红细胞吸水和失水 什么情况下,哺乳动物红细胞膨胀,皱缩或形态不变? 思考与讨论 1.红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。 2.红细胞的细胞膜相当于“问题探讨”中的半透膜。 3.当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时,红细胞一般 会因持续吸水而涨破。 4.红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差 学生回答 小组讨论 学生思考73 值。一般情况下,差值较大时吸水或失水较多。 小组代表发言,教师补充完整: 当细胞内液浓度 ﹥外界溶液浓度,细胞吸水 当细胞内液浓度 ﹤外界溶液浓度,细胞失水 当细胞内液浓度 = 外界溶液浓度,细胞形态不变 水分进出细胞与细胞内液的浓度和外界溶液是否存在浓度差 有关。细胞膜是否相当于一层半透膜? 师生共同: 细胞膜能让水分子通过,而血红蛋白(大分子物 质)不能通过,符合半透膜的特性,所以细胞膜相当于一层 半透膜。 教师总结:动物细胞相当于一个渗透装置。 动物细胞的渗透吸水和失水 1、条件:①细胞膜当作半透膜。②细胞质与外界溶液存在 浓度差。 2、当细胞质浓度﹥外界溶液浓度(清水)时,细胞吸水 膨胀,甚至吸水胀破。(细胞膜的制 备) 当细胞质浓度﹤外界溶液浓度时,细胞失水皱缩。 当细胞质浓度=外界溶液浓度时,细胞既不吸水也不失 水。 小组代表发 言 植物细胞 吸水和失 水 教师提出:植物细胞吸水和失水的情况又是怎么样? 例如,在日常生活里, 夏天家里做凉伴黄瓜时有水出现,腌 萝卜条时洒上一些盐会出水;而卖菜的阿姨经常向青菜上洒 水,青菜变得硬挺,说明植物细胞也会吸水和失水。 教师引导:我们要善于从生活中的现象发现新的问题,提出问 题。许多科学家的发现并不都是从实验中得到,更多的是通 过观察生活中的现象发现问题的,例如,牛顿从苹果掉下来 的现象中提出地球引力的问题;细菌学家弗莱明从一个长了 青霉的细菌培养皿中提出青霉的分泌物是否具有抑制葡萄球 菌生活的作用,从而提取出青霉素的;当然这要求我们要有 敏锐的观察能力和敏捷的思维。爱因斯坦曾经说过:“提出一 个问题比解决一个问题更重要”。可见,提出一个有价值的问 题,是创造发明的良好开端。 教师:好,提出了一个有价值的问题以后,我们如何去研究它 呢?这是高中生物第一个探究实验,这节课我们主要学习探究 问题的一般方法和步骤。 ●提出问题 教师:从生活中的现象,结合上面这些例子,你可以提出什 提出问题74 么问题? 从卖菜的阿姨的做法等现象,我们发现问题──“植物细胞 也能吸水和失水,”;“植物细胞在什么情况下会吸水和失 水?”;“植物细胞是不是一个渗透系统,哪些结构相当于半 透膜?”等。 提出探究问题:植物细胞是不是一个渗透系统,哪些结构相 当于半透膜? ●作出假设 ⑴作出假设:当一个问题提出后,我们必须结合已有的知识 或经验(必要时还要查找资料)分析问题,并且作出尝试性 的回答,这种尝试性的回答称为“作出假设”。 教师图片展示:“成熟植物细胞结构图。” 提供信息:①成熟植物细胞具有中央大液泡,占整个细胞很 大比例,因此成熟植物细胞内的液体环境主要考虑液泡中的 细胞液。 ②细胞壁的特点:全透性的,伸缩性较小。 ③细胞膜、液泡膜相当于半透膜。 ④原生质层:包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 教师引导,学生作出假设:原生质层相当于半透膜。 ⑵预测实验结果: 当细胞液浓度 ﹥外界溶液浓度,细胞吸水,质壁分离; 当细胞液浓度 ﹤外界溶液浓度,细胞失水,质壁分离复原 教师可以适当补充:细胞液中的水分流失,使细胞壁和原生 质层都出现一定程度的收缩,但由于原生质层的伸缩性比细 胞壁的伸缩性大,当细胞不断失水时,原生质就会与细胞壁 分离开来,也就发生质壁分离。 教师联系上述动物细胞吸水情况,追问:植物细胞会不会像 动物细胞一样,不断的吸水最后涨破呢? ●设计实验 教师引导学生考虑这个实验设计上的一些细节问题,例如: ①实验材料、试剂、用具的选择 材料的选择:有颜色的还是没有颜色的,细胞小的还是相对 比较大的,为什么? 试剂的选择:糖水、酒精、醋酸、盐水? 实验用具的选择:植物细胞的吸水和失水是一个微观的过程,必 须通过什么工具来观察? 教师提示:洋葱表皮细胞有紫色液泡,而且表皮容易撕取获 得。实验过程中细胞应处于生活状态。 ②实验步骤 学生作出假 设 学 生 回 答 。 (略) 学生考虑75 教师:实验材料、试剂、用具选好了,接下来要考虑整个实 验具体的操作步骤。该如何具体操作? 是先把洋葱泡在蔗糖 溶液中,10 min 后取出做成装片,显微镜下观察;还是先做好 装片,再想办法往里加入试剂呢? (先做装片再加试剂好,这样可以在显微镜下观察细胞失水 的变化过程。) 实验要点提示: 第一步:用清水制作洋葱鳞片叶表皮的临时装片,先用低倍 镜观察。 教师:如何使洋葱鳞片叶表皮细胞处于失水状态? 第二步:尝试用不同浓度梯度的蔗糖溶液(质量分数为 10 %、20%、30%、40%、50%)使洋葱表皮细胞发生质壁分离。 教师:如何使它们复原? 第三步:使洋葱表皮细胞浸润于清水中,观察质壁分离的复 原。 ③设计结果记录表 ●进行实验 ●记录结果 ●分析结果,得出结论 做完实验后,我们要对实验结果进行分析,实验结果是否与 预期相吻合?是否支持了我们最初的假设?当实验结果与预期 不符时,我们要多思考,也不要急于认定假设不成立,要考 虑会不会是因为实验操作的不正确导致不能达到预期结果的? 会不会有什么干扰因素呢? 例如这个实验中,如果开始使用了 0.6 g/mL 的蔗糖溶液,很 快就观察到了质壁分离,但后来加清水怎么也不能使细胞发 生质壁分离复原,能否断定当外界浓度低的时候细胞不能吸 水呢?为什么? (不能,因为蔗糖浓度过高了,导致细胞失水过快而死亡。) 教师:所以无论实验成功也好,失败也好,都要认真分析。 植物细胞的渗透吸水和失水 1、条件:①原生质层(细胞膜、细胞质、液泡膜)当作半 透膜。 (注意与原生质和原生质体的区别) ②细胞液与外界溶液存在浓度差。 2、当细胞液浓度=外界溶液浓度时,植物细 胞既不吸水也不失水。 当细胞液浓度﹤外界溶液浓度时,细胞渗 透失水,出现质壁分离。 学生回答76 质壁分离的概念:原生质层与细胞壁分离 外因:当细胞液浓度﹤外界溶液浓度时,细胞渗透失水 内因:细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。 在此过程中细胞体积基本不变(略为变小),液泡变小, 细胞液浓度变大,颜色变深。 失水速率逐渐变小直至为 0 当细胞液浓度﹥外界溶液浓度(清水)时,细胞渗透吸水。 如果是发生质壁分离的细胞才发生产质壁分离复原。 在此过程中细胞体积基本不变(略为变小),液泡变大, 细胞液浓度变小,颜色变浅。 吸水速率逐渐变小直至为 0 质壁分离后自动复原:当外界溶液为 8%的 NaCl 溶液、5% 的 K NO3 溶液,10%的葡萄糖溶液、乙二醇溶液时就会出现 这种情况。原因是这些物质可以通过主动运输或自由扩散进 入液泡,使细胞液浓度增大,植物细胞吸水。 课堂小结 这节课通过渗透作用的实验现象,了解渗透作用的原理 以及渗透作用发生必需的两个条件;从生活中的现象我们发 现动植物细胞都能吸水和失水,重点学习实验探究的一般方 法和基本步骤:提出问题→作出假设→设计实验→进行实验 →分析结果,得出结论→表达与交流→进一步探究。下节课 我们就到实验室来完成这个实验。 物 质 跨 膜 运 输 的 其 他实例 细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过 程。其他物质呢? 资料分析:P64 总结:细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜 资料分析 1.在培养过程中,水稻吸收水分及其他离子较多,吸收 Ca2+、 Mg2+较少,结果导致水稻培养液里的 Ca2+、Mg2+浓度增高。 学生讨论:物 质 是 否 都 与 水 一 样 顺 浓 度 梯 度 运 输 的 ? 学 生 小 组交流 细 胞 质 液 浓 度 时间 时间 失 水 速 率 细 胞 质 液 浓 度 时间 时间 吸 水 速 率77 2.不同作物对无机盐的吸收是有差异的。 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 输并不都是这样,这取决于细胞生命活动的需要。 4.细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。 练习 基础题 1.√。 2.√。 3.×。 拓展题 提示:农业生产上的轮作正是针对不同作物根系对矿质元素的选择性吸收而采取的生产 措施。如果长期在同一块田里种植同种作物,地力就会下降(俗称伤地),即某些元素含 量下降,这样就会影响作物的产量。 教学反思: 第四章 细胞的物质输入与输出 第一节 物质跨膜运输的实例 (一)教材分析 本节利用一些具体例子和资料,介绍了两方面的内容 1.水分子是顺着相对含量的梯度跨膜运输的。 2.一些离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度跨膜运输的,最后总结出细胞膜 是选择透过性膜。实例主要突出的是水的跨膜运输方式---渗透。其中,水分的跨膜运输含 有重要的教学价值,这是一个探究实验,也是学生在高中阶段第一次接触探究实验,通过 对植物细胞失水和吸水的实验,培养学生学会探究问题的一般方法和步骤。由“问题探讨” 引入,可以从“扩散”迁移到“渗透”。回忆细胞膜制备的实验,分析教材给出的“水分进出哺 乳动物红细胞的状况”,认识动物细胞的吸水和失水就不困难了。探究植物细胞的吸水和失 水重在做好引导。在细胞的吸水和失水问题上,植物细胞与动物细胞应该相近吗?如果相 近,植物细胞又有什么与动物细胞的不同之处呢?这就需要探究活动来解决了。探究活动 顺利,得出结论也就不难。要通过实验认识到水分子可以自由进出细胞膜,并且是顺相对 含量的梯度进行的,为第 3 节作铺垫。资料分析提供的素材是为了帮助学生了解细胞对无 机盐离子的吸收。讨论题试图引导学生归纳出两点:一是细胞对无机盐离子的吸收不一定 都是顺相对含量梯度的(为第 3 节作铺垫);二是细胞吸收物质是有选择性的,说明细胞膜 具有选择透过性。组织好学生的讨论对于突出整节重点并突破难点非常关键。可以先留一 段时间让学生分小组讨论,然后小组代表发言,教师帮助引导和归纳。 (二)三维目标 1、知识与技能: (1)说出细胞在什么情况下吸水和失水。 (2)举例说出细胞膜是选择透过性膜。 (3)熟练制作临时装片和操作显微镜。 2、过程与方法: (1)尝试从生活现象中提出问题,作出假设。78 (2)进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。 3、情感态度和价值观: (1)体验科学探究过程,培养学生质疑、求实、创新的科学态度和精神。 (2)学生在合作的过程中,学会与人交流,尊重他人。 (三)教学重点 1.如何进行探究实验,其基本方法和一般过程。 2.渗透作用;细胞是一个渗透系统。 3.证明水分进出细胞是顺相对含量梯度的。 4.细胞膜不仅是半透膜,还是选择透过性膜。 (四)教学难点 1.探究“植物细胞的吸水和失水”,尝试提出问题。 2.如何设计实验过程。 (五)教具准备 1.渗透演示实验。 2.渗透原理的多媒体演示课件。 (六)教学方法 学生实验观察、讨论与教师讲述和启发引导相结合。 (七)建议课时 2 课时 第一课时 探究细胞的吸水和失水 教 学 过 程 教学内容、过程安排 教学意图 复习导入 问题 1:细胞是一个基本的生命系统,这个系统的边界是什么? 问题 2:由于边界的存在,进而将细胞与外界物质分隔,这种分隔是不 是意味着细胞需要的物质不能进来,细胞不需要的物质不能出去,为什 么? “任何一个生命系统都是开放的系统,都与外界有物质的交换。细胞 膜能控制物质进出细胞 。” 引入新课:细胞膜是怎样控制物质进出细胞的?今天,我们以水分为例, 共同探讨水分是怎样通过细胞膜进出细胞的。 1、“问题探讨” (1)演示实验:一滴红墨水滴入到清水中,出现什么现象? 学生观察并回答。 (2)提出探究问题:如果两种不同的溶液被一层半透膜隔开,结果又会 怎样? 演示:渗透作用的实验现象 教师和各小组代表课前做好该实验:烧杯中是清水,漏斗内是 30% 通过创设问题情 境,引导学生寻 找新旧知识的结 合点,使学生主 动地参与学习过 程。 介绍实验过程, 并由小组代表亲 自实验,增加可 信度,激起学生79 的蔗糖溶液,两种不同的溶液被一层玻璃纸(半透膜)隔开,实验开始 时,漏斗内外的液面在同一水平面上,静置 2 h 后,漏斗内的液面上升。 教师介绍演示实验,说明半透膜的特性。 (3)提出讨论问题 问题① 为什么漏斗内的液面会上升? 多媒体动画演示,引导学生思考:水分子往哪里移动,总体上向哪一个方 向移动? 引导学生联系其他学科知识分析: ①蔗糖分子不能自由通过半透膜而水分子可以。 ②两侧的水分子都在运动。 ③由于单位体积内,清水中的水分子数量多,蔗糖溶液中的水分子数量 少,所以在单位时间内,由烧杯通过半透膜进入漏斗的水分子数量多于 由漏斗通过半透膜进入烧杯的水分子数量。 ④总体的扩散方向为水分子由烧杯通过半透膜进入漏斗,因此漏斗管内 的液面上升。 教师点评:给学生适当的鼓励。 师生总结:水分子从数量多的一侧向水分子数量少的一侧扩散,也 就是说:水分子是顺着相对浓度梯度跨膜运输的,这种现象称为渗透作 用。这个装置叫渗透装置。 让学生思考:漏斗内的液面是否无限升高? 教师总结分析 接着小组讨论另两个问题,总结渗透作用的发生必需的条件有哪些? 问题②如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗? 问题③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? 学生回答:(略) 师生共同总结渗透作用条件: a 要有半透膜;b 半透膜两侧的溶液存在浓度差。 2、细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的吸水和失水 从生活中的例子引出动物细胞的吸水和失水。例如,当我们吃比较 咸的食物时,如腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等,你的口腔会有什么 感觉?为什么? 有什么办法解决? 学生回答:(略) 教师归纳:这些现象说明动物细胞的吸水和失水。 图片展示:哺乳动物红细胞吸水和失水 小组讨论:什么情况下,哺乳动物红细胞膨胀,皱缩或形态不变? 小组代表发言,教师补充完整: 当细胞内液浓度 ﹥外界溶液浓度,细胞吸水 当细胞内液浓度 ﹤外界溶液浓度,细胞失水 强烈的求知欲望。 培养学生的观察、 比较、分析的能 力;培养学生综 合不同学科知识 的能力。同时, 给学生适当的鼓 励,有利于提高 学生主动参与学 习的积极性。 让学生学会归纳 总结 联系生活中例子, 培养运用所学的 生物学知识解释 生活中一些实际 问题的能力。 培养学生的归纳 能力及友好的合 作精神。80 当细胞内液浓度 = 外界溶液浓度,细胞形态不变 教师引导学生思考:水分进出细胞与细胞内液的浓度和外界溶液是 否存在浓度差有关。细胞膜是否相当于一层半透膜? 师生共同: 细胞膜能让水分子通过,而血红蛋白(大分子物质)不 能通过,符合半透膜的特性,所以细胞膜相当于一层半透膜。 教师总结:动物细胞相当于一个渗透装置。 (2)探究植物细胞的吸水和失水 教师提出:植物细胞吸水和失水的情况又是怎么样? 例如,在日常生活里, 夏天家里做凉伴黄瓜时有水出现,腌萝卜条 时洒上一些盐会出水;而卖菜的阿姨经常向青菜上洒水,青菜变得硬挺, 说明植物细胞也会吸水和失水。 教师引导:我们要善于从生活中的现象发现新的问题,提出问题。 许多科学家的发现并不都是从实验中得到,更多的是通过观察生活中的 现象发现问题的,例如,牛顿从苹果掉下来的现象中提出地球引力的问 题;细菌学家弗莱明从一个长了青霉的细菌培养皿中提出青霉的分泌物 是否具有抑制葡萄球菌生活的作用,从而提取出青霉素的;当然这要求 我们要有敏锐的观察能力和敏捷的思维。爱因斯坦曾经说过:“提出一个 问题比解决一个问题更重要”。可见,提出一个有价值的问题,是创造 发明的良好开端。 教师:好,提出了一个有价值的问题以后,我们如何去研究它呢?这 是高中生物第一个探究实验,这节课我们主要学习探究问题的一般方法 和步骤。 ●提出问题 教师:从生活中的现象,结合上面这些例子,你可以提出什么问题? 从卖菜的阿姨的做法等现象,我们发现问题──“植物细胞也能吸 水和失水,”;“植物细胞在什么情况下会吸水和失水?”;“植物细胞是 不是一个渗透系统,哪些结构相当于半透膜?”等。 提出探究问题:植物细胞是不是一个渗透系统,哪些结构相当于半透膜? ●作出假设 ⑴作出假设:当一个问题提出后,我们必须结合已有的知识或经验(必 要时还要查找资料)分析问题,并且作出尝试性的回答,这种尝试性的 回答称为“作出假设”。 教师图片展示:“成熟植物细胞结构图。” 提供信息:①成熟植物细胞具有中央大液泡,占整个细胞很大比例,因 此成熟植物细胞内的液体环境主要考虑液泡中的细胞液。 ②细胞壁的特点:全透性的,伸缩性较小。 培养运用所学的 生物学知识解释 生活中一些实际 问题的能力。 积极鼓励学生提 出问题 让学生了解相关 信息,作出假设 让学生能够把所 学知识联系在一 起81 ③细胞膜、液泡膜相当于半透膜。 ④原生质层:包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 教师引导,学生作出假设:原生质层相当于半透膜。 ⑵预测实验结果: 当细胞液浓度 ﹥外界溶液浓度,细胞吸水,质壁分离; 当细胞液浓度 ﹤外界溶液浓度,细胞失水,质壁分离复原 教师可以适当补充:细胞液中的水分流失,使细胞壁和原生质层都出现 一定程度的收缩,但由于原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大,当细 胞不断失水时,原生质就会与细胞壁分离开来,也就发生质壁分离。 教师联系上述动物细胞吸水情况,追问:植物细胞会不会像动物细胞一 样,不断的吸水最后涨破呢? 学生回答。(略) ●设计实验 教师引导学生考虑这个实验设计上的一些细节问题,例如: ①实验材料、试剂、用具的选择 材料的选择:有颜色的还是没有颜色的,细胞小的还是相对比较大的, 为什么? 试剂的选择:糖水、酒精、醋酸、盐水? 实验用具的选择:植物细胞的吸水和失水是一个微观的过程,必须通过 什么工具来观察? 教师提示:洋葱表皮细胞有紫色液泡,而且表皮容易撕取获得。实验过 程中细胞应处于生活状态。 ②实验步骤 教师:实验材料、试剂、用具选好了,接下来要考虑整个实验具体的操 作步骤。该如何具体操作? 是先把洋葱泡在蔗糖溶液中,10min 后取出 做成装片,显微镜下观察;还是先做好装片,再想办法往里加入试剂呢? (先做装片再加试剂好,这样可以在显微镜下观察细胞失水的变化过 程。) 实验要点提示: 第一步:用清水制作洋葱鳞片叶表皮的临时装片,先用低倍镜观察。 教师:如何使洋葱鳞片叶表皮细胞处于失水状态? 第二步:尝试用不同浓度梯度的蔗糖溶液(质量分数为 10%、20%、30 %、40%、50%)使洋葱表皮细胞发生质壁分离。 教师:如何使它们复原? 第三步:使洋葱表皮细胞浸润于清水中,观察质壁分离的复原。 通过问题的设置, 使学生在思考领 悟到选择合适实 验材料、试剂的 重要性。 使学生认识到实 验设计的科学性 从实验材料,方 法的选择,实验 过程.结果分析 等一系列探究活 动,使学生体验 实验设计思路, 提高学生的科学 思维。82 ③设计结果记录表 ●进行实验 ●记录结果 ●分析结果,得出结论 做完实验后,我们要对实验结果进行分析,实验结果是否与预期相 吻合?是否支持了我们最初的假设?当实验结果与预期不符时,我们要多 思考,也不要急于认定假设不成立,要考虑会不会是因为实验操作的不 正确导致不能达到预期结果的?会不会有什么干扰因素呢? 例如这个实验中,如果开始使用了 0.6 g/mL 的蔗糖溶液,很快就观 察到了质壁分离,但后来加清水怎么也不能使细胞发生质壁分离复原, 能否断定当外界浓度低的时候细胞不能吸水呢?为什么? (不能,因为蔗糖浓度过高了,导致细胞失水过快而死亡。) 教师:所以无论实验成功也好,失败也好,都要认真分析。 3 课堂小结 这节课通过渗透作用的实验现象,了解渗透作用的原理以及渗透作 用发生必需的两个条件;从生活中的现象我们发现动植物细胞都能吸水 和失水,重点学习实验探究的一般方法和基本步骤:提出问题→作出假 设→设计实验→进行实验→分析结果,得出结论→表达与交流→进一步 探究。下节课我们就到实验室来完成这个实验。 4 布置作业:小组合作完成,针对探究的问题,以小组为单位设计一份 实验方案;预习其他物质跨膜运输内容。 第二课时 水分及其他物质的跨膜运输(实验室内完成) 教学内容、过程安排 教学意图 (一)探究“植物细胞的吸水和失水”实验 1、教师检查学生的实验设计。 学生小组代表展示实验设计内容 教师积极评价 教师根据学生设计内容提问: ⑴若将一个成熟的植物细胞放置到较浓的溶液中,细胞液中的水分子将 向细胞的哪一侧运动? ⑵如果细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性,将会出现什么现象? 学生回答:(略) 教师引导,大家可通过实验来回答该问题 2、实验前教师再次提醒实验过程中的一些细节问题 例如:①实验材料、试剂、用具的选择 材料的选择:有颜色的还是没有颜色的,细胞小的还是相对比较大的, 为什么?如紫色洋葱、黑藻。让学生自己通过实验选择。 让学生养成良好 的习惯;培养学 生语言表达能力 学生在显微镜下 观察洋葱鳞片叶 细胞的结构,理 解其作为实验材83 图片展示洋葱鳞片叶细胞和黑藻的结构。 教师补充:洋葱表皮细胞有紫色液泡,而且表皮容易撕取获得 试剂的选择:糖水、酒精、醋酸、盐水? 教师提示:实验过程细胞处于生活状态 实验用具的选择:植物细胞的吸水和失水是一个微观的过程,必须通过 什么工具来观察? (用显微镜观察。) ②实验步骤 教师:实验要点提示: 第一步:用清水制作洋葱鳞片叶表皮的临时装片,先用低倍镜观察。 设问:如何使洋葱鳞片叶表皮细胞处于失水状态? 第二步:尝试用不同浓度梯度的蔗糖溶液(质量分数为 10%、20%、30 %、40%、50%)使洋葱表皮细胞发生质壁分离。 设问:如何使它们复原? 第三步:使洋葱表皮细胞浸润于清水中,观察质壁分离的复原。 ③实验结果记录表 中央大液泡的大 小 原生质层的位置 细胞的大小 0.3 g/mL 蔗糖溶液 清 水 3 学生进行实验 教师指导;展示植物细胞质壁分离和复原的图片 4 分析结果,得出结论 做完实验后,我们要对实验结果进行分析;是否符合预期的假设 各研究小组进行交流,小组代表发言,各小组相互进行评估,交流心得 教师也给予点评 (二)物质跨膜运输的其他实例 细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程。其 他物质呢? 资料分析:P64 学生讨论:物质是否都与水一样顺浓度梯度运输的? 学生小组交流 总结:细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜 (三)布置作业 完成实验记录表;课后复习题 料的优点 使学生在思考领 悟到选择合适实 验材料、试剂的 重要性 使学生认识到实 验设计的科学性。 体会成功的经验、 出现的问题及其 改进的措施,养 成严谨的科学态 度 这部分内容安排 在第三节物质跨 膜运输方式来上, 在这里,简单介 绍;让学生初步 学会识图表提取 信息 课堂反馈 例 1. 家庭养花,一次施肥过浓,引起花卉萎蔫,可采取的措施是 ( ) ①加强光照 ②改善空气流通 ③适当浇灌清水 ④更换盆中泥土 A.①③ B.②④ C.①② D.③④ 例 2.与细胞的生命活动密切相关,是活细胞的一个重要特征的生物膜特征是 ( )84 A.选择透过性 B.全透性 C.大分子不能通过,小分子可以通过 D.逆相对含量梯度跨膜运输 例 3 如图,在 U 形管中部 c 处装有半透膜,在 a 侧加入红色的细胞色素(相对分子质量 为 13000 的蛋白质)的水溶液,b 侧加入清水,并使 a、b两侧液面高度一致。经过一段时 间后,实验结果将是 ( ) A.a、b 两液面高度一致,b 侧为无色 B.a、b 两液面高度一致,b 侧为红色 C.a 液面低于 b 液面,b 侧为红色 D.a 液面高于 b 液面,b 侧为无色 例 4 某同学在缺少实验仪器的情况下,做了这 样一个实验,将生鸡蛋大头的蛋壳去掉,保留 壳膜完好,将小头打破,让蛋清和蛋黄流出, 如图所示。然后,在蛋内灌上清水,把它放在 O.3 g/mL 的蔗糖溶液中,并且用铅笔在鸡蛋壳 上标上最初的吃水线,半小时后,他发现鸡蛋上浮,原吃水线高出水面。请分析: (1 鸡蛋壳上浮的原因是 。 (2)如果里面是蔗糖溶液,外面是清水,蛋壳将会 。 (3)本实验中相当于渗透装置中的半透膜的是 ,还可用作半透膜的材料有 。 答案:1.D 2.A 3.D 4.(1)因壳内清水通过壳膜渗透进入蔗糖溶液,壳内水减 少,重量减轻 (2)下沉 (3)壳膜 动物膀胱,鸡嗉子等 课后记 科学并非一些概念、规律的堆砌,对科学的正确认识应当懂得科学的原动力、科学 精神和态度。科学的教育应当激发学生内在的动力──求知欲,要培养学生的科学方法、 科学精神和态度。 教材将“渗透作用的实验现象”以图片形式呈现,我认为更好的设计是转化为学生 主动体验实验过程,布鲁纳的“认知──发现学习”理论等一些优秀的学习理论,都含 括了一个非常重要的理念,那就是重视“体验”。通过体验,让学生融入其中,才能真 正有利于培养学生的生物科学素养,同时也为更好的理解教学重点、难点奠定基础。若 课时限制,可以先由兴趣小组实验,并拍摄实验过程,上课播放兴趣小组实验过程录像, 并由其中一同学作代表汇报实验情况,其他同学边观看边听汇报。这节课时间相当紧, 有些问题未能给学生充分的讨论时间,建议学生课前预习,有些问题课前讨论,并互相 评价,写出评价记录。85 第四章 细胞的物质输入与输出 第一节 物质跨膜运输的实例 (一)教材分析 本节利用一些具体例子和资料,介绍了两方面的内容 1.水分子是顺着相对含量的梯度跨膜运输的。 2.一些离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度跨膜运输的,最后总结出细胞膜 是选择透过性膜。实例主要突出的是水的跨膜运输方式---渗透。其中,水分的跨膜运输含 有重要的教学价值,这是一个探究实验,也是学生在高中阶段第一次接触探究实验,通过 对植物细胞失水和吸水的实验,培养学生学会探究问题的一般方法和步骤。由“问题探讨” 引入,可以从“扩散”迁移到“渗透”。回忆细胞膜制备的实验,分析教材给出的“水分进出哺 乳动物红细胞的状况”,认识动物细胞的吸水和失水就不困难了。探究植物细胞的吸水和失 水重在做好引导。在细胞的吸水和失水问题上,植物细胞与动物细胞应该相近吗?如果相 近,植物细胞又有什么与动物细胞的不同之处呢?这就需要探究活动来解决了。探究活动 顺利,得出结论也就不难。要通过实验认识到水分子可以自由进出细胞膜,并且是顺相对 含量的梯度进行的,为第 3 节作铺垫。资料分析提供的素材是为了帮助学生了解细胞对无 机盐离子的吸收。讨论题试图引导学生归纳出两点:一是细胞对无机盐离子的吸收不一定 都是顺相对含量梯度的(为第 3 节作铺垫);二是细胞吸收物质是有选择性的,说明细胞膜 具有选择透过性。组织好学生的讨论对于突出整节重点并突破难点非常关键。可以先留一 段时间让学生分小组讨论,然后小组代表发言,教师帮助引导和归纳。 (二)三维目标 1、知识与技能: (1)说出细胞在什么情况下吸水和失水。 (2)举例说出细胞膜是选择透过性膜。 (3)熟练制作临时装片和操作显微镜。 2、过程与方法: (1)尝试从生活现象中提出问题,作出假设。 (2)进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。 3、情感态度和价值观: (1)体验科学探究过程,培养学生质疑、求实、创新的科学态度和精神。 (2)学生在合作的过程中,学会与人交流,尊重他人。 (三)教学重点 1.如何进行探究实验,其基本方法和一般过程。 2.渗透作用;细胞是一个渗透系统。 3.证明水分进出细胞是顺相对含量梯度的。 4.细胞膜不仅是半透膜,还是选择透过性膜。 (四)教学难点 1.探究“植物细胞的吸水和失水”,尝试提出问题。 2.如何设计实验过程。 (五)教具准备 1.渗透演示实验。 2.渗透原理的多媒体演示课件。 (六)教学方法86 学生实验观察、讨论与教师讲述和启发引导相结合。 (七)建议课时 2 课时 第二课时 水分及其他物质的跨膜运输(实验室内完成) 教学内容、过程安排 教学意图 (一)探究“植物细胞的吸水和失水”实验 1、教师检查学生的实验设计。 学生小组代表展示实验设计内容 教师积极评价 教师根据学生设计内容提问: ⑴若将一个成熟的植物细胞放置到较浓的溶液中,细胞液中的水分子将 向细胞的哪一侧运动? ⑵如果细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性,将会出现什么现象? 学生回答:(略) 教师引导,大家可通过实验来回答该问题 2、实验前教师再次提醒实验过程中的一些细节问题 例如:①实验材料、试剂、用具的选择 材料的选择:有颜色的还是没有颜色的,细胞小的还是相对比较大的, 为什么?如紫色洋葱、黑藻。让学生自己通过实验选择。 图片展示洋葱鳞片叶细胞和黑藻的结构。 教师补充:洋葱表皮细胞有紫色液泡,而且表皮容易撕取获得 试剂的选择:糖水、酒精、醋酸、盐水? 教师提示:实验过程细胞处于生活状态 实验用具的选择:植物细胞的吸水和失水是一个微观的过程,必须通过 什么工具来观察? (用显微镜观察。) ②实验步骤 教师:实验要点提示: 第一步:用清水制作洋葱鳞片叶表皮的临时装片,先用低倍镜观察。 设问:如何使洋葱鳞片叶表皮细胞处于失水状态? 第二步:尝试用不同浓度梯度的蔗糖溶液(质量分数为 10%、20%、30 %、40%、50%)使洋葱表皮细胞发生质壁分离。 设问:如何使它们复原? 第三步:使洋葱表皮细胞浸润于清水中,观察质壁分离的复原。 ③实验结果记录表 中央大液泡的大 小 原生质层的位置 细胞的大小 让学生养成良好 的习惯;培养学 生语言表达能力 学生在显微镜下 观察洋葱鳞片叶 细胞的结构,理 解其作为实验材 料的优点 使学生在思考领 悟到选择合适实 验材料、试剂的 重要性 使学生认识到实87 0.3 g/mL 蔗糖溶液 清 水 3 学生进行实验 教师指导;展示植物细胞质壁分离和复原的图片 4 分析结果,得出结论 做完实验后,我们要对实验结果进行分析;是否符合预期的假设 各研究小组进行交流,小组代表发言,各小组相互进行评估,交流心得 教师也给予点评 (二)物质跨膜运输的其他实例 细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程。其 他物质呢? 资料分析:P64 学生讨论:物质是否都与水一样顺浓度梯度运输的? 学生小组交流 总结:细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜 (三)布置作业 完成实验记录表;课后复习题 验设计的科学性。 体会成功的经验、 出现的问题及其 改进的措施,养 成严谨的科学态 度 这部分内容安排 在第三节物质跨 膜运输方式来上, 在这里,简单介 绍;让学生初步 学会识图表提取 信息 课堂反馈 例 1. 家庭养花,一次施肥过浓,引起花卉萎蔫,可采取的措施是 ( ) ①加强光照 ②改善空气流通 ③适当浇灌清水 ④更换盆中泥土 A.①③ B.②④ C.①② D.③④ 例 2.与细胞的生命活动密切相关,是活细胞的一个重要特征的生物膜特征是 ( ) A.选择透过性 B.全透性 C.大分子不能通过,小分子可以通过 D.逆相对含量梯度跨膜运输 例 3 如图,在 U 形管中部 c 处装有半透膜,在 a 侧加入红色的细胞色素(相对分子质量 为 13000 的蛋白质)的水溶液,b 侧加入清水,并使 a、b两侧液面高度一致。经过一段时 间后,实验结果将是 ( ) A.a、b 两液面高度一致,b 侧为无色 B.a、b 两液面高度一致,b 侧为红色 C.a 液面低于 b 液面,b 侧为红色 D.a 液面高于 b 液面,b 侧为无色 例 4 某同学在缺少实验仪器的情况下,做了这 样一个实验,将生鸡蛋大头的蛋壳去掉,保留 壳膜完好,将小头打破,让蛋清和蛋黄流出, 如图所示。然后,在蛋内灌上清水,把它放在 O.3 g/mL 的蔗糖溶液中,并且用铅笔在鸡蛋壳 上标上最初的吃水线,半小时后,他发现鸡蛋上浮,原吃水线高出水面。请分析:88 (1 鸡蛋壳上浮的原因是 。 (2)如果里面是蔗糖溶液,外面是清水,蛋壳将会 。 (3)本实验中相当于渗透装置中的半透膜的是 ,还可用作半透膜的材料有 。 答案:1.D 2.A 3.D 4.(1)因壳内清水通过壳膜渗透进入蔗糖溶液,壳内水减 少,重量减轻 (2)下沉 (3)壳膜 动物膀胱,鸡嗉子等 课后记 科学并非一些概念、规律的堆砌,对科学的正确认识应当懂得科学的原动力、科学 精神和态度。科学的教育应当激发学生内在的动力──求知欲,要培养学生的科学方法、 科学精神和态度。 教材将“渗透作用的实验现象”以图片形式呈现,我认为更好的设计是转化为学生 主动体验实验过程,布鲁纳的“认知──发现学习”理论等一些优秀的学习理论,都含 括了一个非常重要的理念,那就是重视“体验”。通过体验,让学生融入其中,才能真 正有利于培养学生的生物科学素养,同时也为更好的理解教学重点、难点奠定基础。若 课时限制,可以先由兴趣小组实验,并拍摄实验过程,上课播放兴趣小组实验过程录像, 并由其中一同学作代表汇报实验情况,其他同学边观看边听汇报。这节课时间相当紧, 有些问题未能给学生充分的讨论时间,建议学生课前预习,有些问题课前讨论,并互相 评价,写出评价记录。 第四章 细胞的物质输入与输出 第二节 生物膜的流动镶嵌模型 教学目标 1.简述生物膜的结构。 2.探讨在建立生物膜模型的过程中,实验技术的进步所起的作用。 3.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。 教学重点 流动镶嵌模型的基本内容。 教学难点 探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。 教学过程: 教学内 容 教师活动 学生活动89 复习 设 问 导 入 教师设问:生物膜的功能是什么?其功能特性是什么?为什么生 物膜表现出这样的特性? 教师阐述:依据生物体的结构和功能相适应的观点,生物膜在功 能上的选择性与生物膜的结构有着一定的关系。 学生回答: (略) 问 题 探 讨 在制作真核细胞三维结构模型的活动中,某同学分别用三种材料 做细胞膜:塑料袋、普通布和弹力布,应选哪种好? 教师提示:选择合适的材料,是科学实验成功的关键。那么选择 哪种材料制作细胞膜模型,更适于体现细胞膜的功能呢? 教师设问:弹力布有弹力性,那它能完全具有生物膜的特点吗? 教师引述:显然弹力布不具有生物膜的选择透过功能,那么生物 膜究竟具有怎样的结构呢?科学家也是带着这些问题,进行了探 索生物膜结构的探索。下面让我们体验一下科学家探索生物膜结 构的历程。 问题探讨 1.提示:三种材料比较,弹力布更能体现细胞膜的柔变性和一定的 通透性,相对好一些。当然,这几种材料的特点与真实的细胞膜 之间还有不小的差距。 2.提示:有条件的话,使用微孔塑胶或利用激光给气球打上微孔都 可以作为模型的细胞膜。使用透析袋也可以。如果制作临时使用 的模型,利用猪或其他动物的膀胱做细胞膜是更加理想的材料。 学生回答: (略) 体 验 对 生 物 膜 结 构 的 探 索 历 程 ⑴19 世纪末“欧文顿实验” 教师设问:对“欧文顿实验”──实验得到什么现象? 教师设问:最初实验得到生物膜是由脂质组成的,是通过对现象 的推理分析还是通过膜成分的提取和坚定?假说是如何提出的? 在推理分析得到结论之后还有必要对膜的成分进行提取、分离和 鉴定吗? 教师讲述:对现象的推理分析是要进行鉴定,才能准确地说明 问题。可是鉴于当时技术的限制,不能进行对结构物质的提取。 ⑵20 世纪初“荷兰科学家实验” 教师设问:对“荷兰科学家实验”──实验得到什么现象?如果 你是科学家,展开大胆想象,你会推测出什么样的结论?展示“磷 脂分子图” 教师讲述:先解释磷脂的结构组成,强调头部磷脂的亲水性和尾 部脂肪酸的疏水性,解释细胞膜中的磷脂是双层的;然后说明科 学技术的发展促进了科学探索的进程。 磷脂分子的特点:一个亲水性头部,两个疏水性尾部。(在水—空 气界面上如何分布,在水中如何分布) 思考与讨论 1 1.最初认识到细胞膜是由脂质组成的,是通过对现象的推理分析得 学生回答: 学生交流、 讨论: 学生讨论、 交流、90 出的。 2.有必要。仅靠推理得出的结论不一定准确,还应通过科学实验进 行检验和修正。 3.提示:因为磷脂分子的“头部”亲水,所以在水—空气界面上磷脂 分子是“头部”向下与水面接触,尾部则朝向空气一面。科学家因测 得单分子层的面积恰为红细胞表面积的 2 倍,才得出膜中的脂质 必然排列为连续的两层这一结论。 教师引述:知道了膜中脂质的结构,那么蛋白质又处于如何的位 置呢?有人推测出脂质两边覆盖蛋白质的理论。 ⑶20 世纪 40 年代“罗伯特森电镜实验” 教师设问:对“罗伯特森电镜实验”──实验得到什么现象?让 你来推测,你会推出什么样的结论? 图片展示电镜下细胞膜的结构。 教师讲述:借助于电镜,罗伯特森观察到了细胞膜的结构,并推 出静态结构。“三明治”结构模型有什么不足? 课件展示:细胞分裂、草履虫的运动和分裂、成熟植物细胞的质 壁分裂与复原现象。 教师设问:罗伯特森细胞膜静态结构能说明这些生命现象吗? 教师讲述:20 世纪 60 年代,有人对此静态观点提出异议。并随着 科学技术的发展,对蛋白质的位置也提出了准确的说法,指出蛋 白质不是全部平铺在脂质的表面,有的镶嵌在脂质双分子层中。 ⑷20 世纪 70 年代“荧光染料标记实验” 教师设问:对“荧光染料标记实验”──观察得到怎样的动态现 象?推出什么结论?说明了什么? 教师讲述:细胞膜的流动性是与细胞膜的成分—磷脂分子和蛋白 质分子的运动分不开的。白细胞吞噬细菌、变形虫运动等例子更 强有力地说明细胞膜具有流动性。 教师引述:1972 年,桑格和尼克森通过观察和实验,并在继承前 人的研究成果基础上,提出了生物膜分子模型,即流动镶嵌模型, 并被人们所接受。 思考与讨论 2 1.提示:在建立生物膜模型的过程中,实验技术的进步起到了关键 性的推动作用。如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在; 冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧 并不对称;荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的 流动性等。没有这些技术的支持,人类的认识便不能发展。 2.提示:在建立生物膜模型的过程中,结构与功能相适应的观点始 终引导人们不断实践、认识,再实践、再认识;使人类一步步接 近生物膜结构的真相。例如,不同生物膜的功能是有差异的。在 学生交流、 讨 论 : (略) 学生回答 学生交流、 讨 论 : (略)91 生命系统中,一般来说,功能的不同常伴随着结构的差异,而早 期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的,这显然与不同部 位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有,不同膜的厚度也不 完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问 题。一些学者使用了更加先进的技术,运用红外光谱等技术证明, 膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明,脂双层中分 布有蛋白质颗粒,这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同 种类的蛋白质,以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况,恰能较 好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。 流 动 镶 嵌 模 型 的 基 本 内容 结合生物膜结构的探索历程,学生展开想象,结合生物膜的组分, 自我构建细胞膜的三维立体结构。课件展示“生物膜流动镶嵌模 型的结构” 教师有顺序、有层次阐述其基本内容: 生 物 膜 的 组 成 : 主 要 由 蛋 白 质 和 脂 质 组 成 , 还 含 少量的糖类。 生物膜的基本骨架:磷脂双分子层(亲水性头部朝向两侧,疏水 性尾部朝向内侧)。 蛋白质分子存在形态:有镶在表面、嵌入、横跨三种,外侧的蛋 白质分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。 糖蛋白的作用:与细胞的识别,信息传递,免疫,血型决定等有 关(与细胞膜的功能联系:细胞间的信息交流) 生物膜的结构特点:一定的流动性(磷脂分子和大多数蛋白质 分子都是运动的)如何证明细胞膜具有流动性:吞噬作用、变形 虫的变形运动、人和小鼠细胞的融合实验,细胞融合,胞吞和胞 吐等。 教师设问:此生物膜的流动镶嵌模型是不是完美无缺呢? 学生回答 课 堂 小 结 教师讲述:本节我们体验了科学家探索生物膜结构的历程。科学 家的观点并不全是真理,还必须通过实践验证;科学学说不是一 成不变的,需要后人不断修正和完善;时时刻刻要认识到科学技92 术在科学探索的过程中所起的关键作用;并要以发展的观点看待 科学。 质疑:同学们,如果你是当时的科学家,你也会像当时的科学家 一样,进行这样的思维吗? 教师讲述:在体验探索历程过程中,我们要通过功能现象的观察 分析,推理假设生物膜的结构特点,依据结构与功能相统一的观 点,一步一步地探讨。在其他领域也是如此。 学生回答: (略) 练习 基础题 1.提示:细胞膜太薄了,光学显微镜下看不见,而 19 世纪时还没有电子显微镜,学者们 只好从细胞膜的生理功能入手进行探究。 2.脂质和蛋白质。 3.提示:这两种结构模型都认为,组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质,这是它们的相 同点。不同点是:(1)流动镶嵌模型提出蛋白质在膜中的分布是不均匀的,有些横跨整 个脂双层,有些部分或全部嵌入脂双层,有些则镶嵌在脂双层的内外两侧表面;而三层 结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧。(2)流动镶嵌模型强调组成膜的分子是 运动的;而三层结构模型认为生物膜是静态结构。 4.D。 拓展题 1.提示:生物膜结构的研究历史反映了科学研究的艰辛历程,也告诉我们建立模型的一般 方法。科学家根据观察到的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或模型, 用观察和实验对假说或模型进行检验、修正和补充。一种模型最终能否被普遍接受,取 决于它能否与以后的观察和实验结果相吻合,能否很好地解释相关现象,科学就是这样 一步一步向前迈进的。 2.提示:生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境,随着实 验技术的不断创新和改进,对膜的研究将更加细致入微,对膜结构的进一步认识将能更 完善地解释细胞膜的各种功能,不断完善和发展流动镶嵌模型。 教学反思: 第四章 细胞的物质输入与输出 第二节 生物膜的流动镶嵌模型 1 教学目标 1.1 知识与技能 ① 简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容 ② 举例说明生物膜具有的流动性特点 ③ 通过分析科学家建立生物膜模型的过程阐述科学发展的一般规律 1.2 过程与方法93 ① 分析科学家建立生物膜结构模型过程,尝试提出问题,大胆作出假设 ② 发挥空间想象能力,构建细胞膜的空间立体结构 1.3 情感、态度与价值观 ① 使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点 ② 培养学生严谨的推理和大胆想象能力 ③ 认识到技术的发展在科学研究中的作用,尊重科学且用发展的观点看待科学,树立辨 证的科学观 2 教学重难点 2.1 教学重点 ① 对生物膜结构的探索历程 ② 生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容 2.2 教学难点 探讨建立生物膜模型的过程,如何体现结构与功能相适应的观点 3 教学策路 以学生“自主、探究、合作”的学习方式来优化课堂学习与教学,实现课程教学目 标。本节课采用“引导—观察分析实验现象—提出假设—实验验证再分析”的教学模式, 融合运用引导启发、观察分析、对比归纳、联系实例等方法,配以多媒体辅助教学,尤 其在体验生物膜的探索历程上给学生以动态的感觉。本节安排 1 课时。 4 教学过程 教学内容、 过程安排 教学意图 一 复习设问导入 教师设问:生物膜的功能是什么?其功能特性是什么?为什么生物膜 表现出这样的特性? 学生回答:(略) 教师阐述:依据生物体的结构和功能相适应的观点,生物膜在功能上 的选择性与生物膜的结构有着一定的关系。 二 问题探讨 在制作真核细胞三维结构模型的活动中,某同学分别用三种材料做细 胞膜:塑料袋、普通布和弹力布,应选哪种好? 教师提示:选择合适的材料,是科学实验成功的关键。那么选择哪种 材料制作细胞膜模型,更适于体现细胞膜的功能呢? 学生回答:(略) 教师设问:弹力布有弹力性,那它能完全具有生物膜的特点吗? 学生回答:(略) 教师引述:显然弹力布不具有生物膜的选择透过功能,那么生物膜究 竟具有怎样的结构呢?科学家也是带着这些问题,进行了探索生物膜结构 复习学过知识 结合前面学过 的内容,培养 学生思考解决 解决问题能力94 的探索。下面让我们体验一下科学家探索生物膜结构的历程。 三 体验对生物膜结构的探索历程 ⑴19 世纪末“欧文顿实验” 教师设问:对“欧文顿实验”──实验得到什么现象? 学生回答:(略) 教师设问:最初实验得到生物膜是由脂质组成的,是通过对现象的推 理分析还是通过膜成分的提取和坚定?假说是如何提出的?在推理分析得 到结论之后还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗? 学生交流、讨论:(略) 教师讲述:对现象的推理分析是要进行鉴定,才能准确地说明问题。 可是鉴于当时技术的限制,不能进行对结构物质的提取。 ⑵20 世纪初“荷兰科学家实验” 教师设问:对“荷兰科学家实验”──实验得到什么现象?如果你是 科学家,展开大胆想象,你会推测出什么样的结论?展示“磷脂分子图” 学生讨论、交流、(略) 教师讲述:先解释磷脂的结构组成,强调头部磷脂的亲水性和尾部脂 肪酸的疏水性,解释细胞膜中的磷脂是双层的;然后说明科学技术的发展 促进了科学探索的进程。 教师引述:知道了膜中脂质的结构,那么蛋白质又处于如何的位置呢? 有人推测出脂质两边覆盖蛋白质的理论。 ⑶20 世纪 40 年代“罗伯特森电镜实验” 教师设问:对“罗伯特森电镜实验”──实验得到什么现象?让你来 推测,你会推出什么样的结论? 图片展示电镜下细胞膜的结构。 学生交流、讨论:(略) 教师讲述:借助于电镜,罗伯特森观察到了细胞膜的结构,并推出静 态结构。“三明治”结构模型有什么不足? 课件展示:细胞分裂、草履虫的运动和分裂、成熟植物细胞的质壁分 裂与复原现象。 教师设问:罗伯特森细胞膜静态结构能说明这些生命现象吗? 学生:(略) 教师讲述:20 世纪 60 年代,有人对此静态观点提出异议。并随着科学 技术的发展,对蛋白质的位置也提出了准确的说法,指出蛋白质不是全部 平铺在脂质的表面,有的镶嵌在脂质双分子层中。 ⑷20 世纪 70 年代“荧光染料标记实验” 教师设问:对“荧光染料标记实验”──观察得到怎样的动态现象? 推出什么结论?说明了什么? 学生交流、讨论:(略) 教师讲述:细胞膜的流动性是与细胞膜的成分—磷脂分子和蛋白质分 指导学生阅读 P65--67 这部分内容, 让学生先阅读, 紧紧追随科学 家的思维,通 过观察分析每 一个实验现象 说明了什么问 题,并大胆地 提出假设。 用事实与理论 不符来继续推 动探索细胞膜 的结构 用 Flash 课件 动态展示 让学生学会归95 子的运动分不开的。白细胞吞噬细菌、变形虫运动等例子更强有力地说明 细胞膜具有流动性。 教师引述:1972 年,桑格和尼克森通过观察和实验,并在继承前人的 研究成果基础上,提出了生物膜分子模型,即流动镶嵌模型,并被人们所 接受。 四 流动镶嵌模型的基本内容 结合生物膜结构的探索历程,学生展开想象,结合生物膜的组分,自 我构建细胞膜的三维立体结构。课件展示“生物膜流动镶嵌模型的结构” 教师有顺序、有层次阐述其基本内容: 生物膜的组成:主要由蛋白质和脂质组成,还含少量的糖类。 生物膜的基本骨架:磷脂双分子层(亲水性头部朝向两侧,疏水性尾 部朝向内侧)。 蛋白质分子存在形态:有镶在表面、嵌入、横跨三种,外侧的蛋白质 分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。 生物膜的结构特点:一定的流动性(磷脂分子和大多数蛋白质分子都 是运动的) 教师设问:此生物膜的流动镶嵌模型是不是完美无缺呢? 学生:(略) 五 课堂小结 教师讲述:本节我们体验了科学家探索生物膜结构的历程。科学家的 观点并不全是真理,还必须通过实践验证;科学学说不是一成不变的,需 要后人不断修正和完善;时时刻刻要认识到科学技术在科学探索的过程中 所起的关键作用;并要以发展的观点看待科学。 质疑:同学们,如果你是当时的科学家,你也会像当时的科学家一样, 进行这样的思维吗? 学生回答:(略) 教师讲述:在体验探索历程过程中,我们要通过功能现象的观察分析, 推理假设生物膜的结构特点,依据结构与功能相统一的观点,一步一步地 探讨。在其他领域也是如此。 纳 对细胞膜整体 上有清晰的认 识 让学生学会质 疑,发挥主观 能动性,培养 严谨的科学素 养 第四章 细胞的物质输入与输出 第 3 节 物质跨膜运输的方式(2 课时) 教学目标 1.说明物质进出细胞的方式。 2.进行图表数据的解读。 教学重点物质进出细胞的方式。96 教学难点主动运输。 教学过程 教 学 内 容 教师活动 学生 活动 引 入、 问 题 探 讨 教师呈现“问题探讨”中的实验现象,组织学生讨论三个问题。 问题 1:什么样的分子能通过脂双层?什么样的分子不能通过? 问题 2:葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层,但是,小肠上皮细胞能大量 吸收葡萄糖,如何解释? 问题 3:观察此图表,联系已学过的知识,你还能提出其他问题吗? 教师积极鼓励学生提出问题,如通过观察此图还可联想第一节内容提出, “细胞需要的离子是否也通过细胞膜上的蛋白质来运输?”等问题。 问题探讨 1.从图上可以看出,氧气、二氧化碳、氮气、苯等小分子(苯还是脂溶性 的)很容易通过合成的脂双层;水、甘油、乙醇等较小的分子也可以通 过;氨基酸、葡萄糖等较大的有机分子和带电荷的离子则不能通过合成 的脂双层。 2.提示:葡萄糖不能通过人工合成的无蛋白的脂双层,但小肠上皮细胞能 大量吸收葡萄糖,推测小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋 白质。 3.提示:通过观察此图还可联想并提出,细胞需要的离子是否也通过细胞 膜上的蛋白质来运输等问题。 观 察 图表, 思 考 问题 学 生 分 组 讨论, 小 组 代 表 发 表 看法 被 动 运 输 教师引导:回顾“植物细胞吸水和失水”实验,与这种扩散比较,让学 生分析水分子进出细胞是不是与上述扩散相似? 再列举氧和二氧化碳进出细胞的现象 自由扩散的概念。 特点:物质由高浓度一边扩散到低浓度一边,既不需载体,也不消耗能 量 接着教师设问:提出“水分子能够通过脂双层,葡萄糖不能通过无蛋白 质的脂双层,却能通过细胞膜,这是为什么?” 教师提示:载体蛋白的作用 师生总结:得出协助扩散的概念 特点:物质由高浓度一边扩散到低浓度一边,需要载体,也不消耗能量 教师讲述:自由扩散和协助扩散统称被动运输;展示“自由扩散和协助 扩散示意图” 并通过 CAI 展示下列情景:①木材(或竹捆)从河的上游随水漂到下游; ②船装白糖(或食盐、化肥)从河的上游漂到下游(不开发动机);③船 装着货物由下游开往上游,船尾冒着白烟且伴有发动机的声音。 学 生 总结 学 生 尝 试 作 出 解释97 学生思考:①自由扩散和协助扩散需要能量吗?为什么? ②自由扩散和协助扩散有什么不同? ③为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输? 思考与讨论 1.自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因为二者都是顺物质的浓度梯 度进行的。 2.自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞消耗能量。不同之处是: 前者不需要蛋白质的协助,后者必须有蛋白质的协助才能实现。 3.因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的,不需要细胞消 耗能量,所以统称为被动运输。 学 生 回答: (略) 主 动 运 输 教师继续:上述③船装着货物由下游开往上游,船尾冒着白烟且伴有发 动机的声音。与前二种情形不同在哪儿? 教师指导学生看课本图表 P71;P73;P63 背景资料:轮藻细胞中的 K+浓度比它所生存的环境中 K+ 多 63 倍,海 带细胞中的 I- 比海水高出 40 倍,人的红细胞中的 K+比血浆高 30 倍, 而红细胞中的 Na+ 浓度却是血浆中 Na+ 的浓度的 1/6。 联系第一节内容并设问:这些离子为什么能逆浓度梯度运输呢? 师生得出:主动运输的概念;展示“主动运输的示意图” 特点:物质从低浓度一边被运输到高浓度一边,不仅需要载体的协助, 而且也需要消耗细胞活动产生的能量 再现 CAI 展示三种情景,提问学生:自由扩散、协助扩散和主动运输各 与哪一类情景相似?为什么?对于细胞生活有什么意义? 请学生完成下表: 教 师 巡 回 指导, 学 生 完 成 后 可 稍 作 点评。 如何判断主动运输:一,物质运输是否消耗能量,第二,物质从高浓度 一侧运输到低浓度一侧。 教师归纳: 不同物质通过细胞膜的方式是不同的,也就说明细胞膜对通 运输方式 浓度梯度 载体 能量 自由扩散 由高到低(氧气,水,甘油等小 分子脂溶性物质) 不 需 要 不需要 协助扩散 由高到低(葡萄糖入红细胞) 需要 不需要 主动运输 由低到高(小肠吸收葡萄糖,氨 基酸,无机盐) 需要 需要 学 生 答 : (略) 学 生 回 答 (略) 学 生 答 : (略)98 过的物质具有选择性,它是一种选择透过性膜。具体表现在:水分子可 以自由通过,细胞要选择吸收的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。   教师提出一些问题启发学生进行议论,以加深理解和巩固所学知识。 ① 物质通过细胞膜出入细胞的三种方式中,你认为哪种方式对于活细胞 完成各项生命活动最重要,为什么? 技能训练 1.K+和 Mg2+是通过主动运输进入细胞的。 2.Na+和 Cl-是通过主动运输排出细胞的。 3.提示:因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大,细胞只有通过主动 运输才能维持这种状况。 学 生 回答: (略) 胞 吞 和 胞 吞 ②细胞膜是选择透过性膜。即水分子等细胞要选择吸收的离子和小分子 可以通过,而其它的离子、小分子和大分子不能通过细胞膜。那么大分 子如何出入细胞呢?例如水中的有机物颗粒是如何进入原生动物草履虫 体内的,未被消化的食物残渣又是如何排出体外的? 教师指出,物质出入细胞除上述三种方式外,还有其它特殊方式。大分 子物质不能直接通过细胞膜不等于大分子物质不能出入细胞。一些大分 子物质是以一定方式出入细胞的,如细胞的内吞作用和外排作用,白细 胞对异物的吞噬作用,胰岛细胞对胰岛素的分泌作用等。 让学生自己识图 P72 大分子物质出入细胞的方式,需要能量,不需载体,同时证明了细胞膜 的流动性。 原理:依靠细胞膜的流动性。白细胞的吞噬作用,变形虫摄食,分泌蛋 白的分泌。 旁栏思考题 提示:这是细胞的胞吞作用。这对于人体有防御功能,并有利于细胞新 学 生 自 己 识图99 陈代谢的正常进行 水 通 道 和 离 子 通 道 相当于水龙头,需要通道蛋白,通道开启和关闭需要消耗能量。(如何证 明水通道蛋白的存在。 教学反思: 练习 基础题 1.D。  2.A。 拓展题 提示:低温环境肯定会影响物质的跨膜运输。温度会影响分子运动的速率,影响化学反 应的速率,因此,组成细胞膜的分子的流动性也会相应降低,呼吸作用释放能量的过程 也会因有关酶的活性降低而受到抑制。这些都会影响物质跨膜运输的速率。 自我检测的答案和提示 一、概念检测 判断题 1.×。 2.×。 3.×。 4.×。 5.×。 选择题 1.D。 2.C。 画概念图 二、知识迁移 提示:小肠绒毛上皮细胞能够从消化了的食物中吸收葡萄糖,却很难吸收相对分子质量 比葡萄糖小的木糖。这一事实说明细胞膜对物质进入细胞具有选择透过性。这与细胞的 生活关系密切,细胞膜的这一特性使细胞尽可能地只吸收自身需要的物质,细胞不需要 或对细胞有害的物质常被阻挡在细胞外。 三、技能应用100 提示:温度高低会提高或降低水分子通过半透膜的扩散速率。在一定温度范围内,提高 温度会加快水分子通过半透膜的速率;而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率。 实验方案设计如下: 按本章第 1 节渗透现象示意图组装好三组装置。在第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加 热升温;第二组烧杯外加冰块降温;第三组留作对照。三组装置同时开始实验,并记录 液面变化及时间。 四、思维拓展 提示:在顺浓度梯度的情况下,葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞。当 细胞外葡萄糖或氨基酸的浓度低于细胞内时,如果此时细胞的生命活动需要这些营养物 质,细胞还能吸收这些营养物质,是通过主动运输。 第四章 细胞的物质输入与输出 第三节 物质跨膜运输方式 一、 教学目标 1.知识目标 ⑴说明物质进出细胞的方式。 ⑵进行图表数据的解读。 2.技能目标 培养学生提出问题的能力;培养学生解读图表数据的能力 3.情感目标 联系生活实际,让学生理解研究物质跨膜运输的意义 二、教学重点和难点 1.教学重点 物质进出细胞的方式,说出被动运输与主动运输的异同点 2.教学难点 主动运输,正确解读坐标数据图表 三、教学方法策略 本节教学宜采用讲授与讨论相结合的方法,基本思路可以确定为:展示现象→提出 问题→解释原理→总结概念。并适时运用多媒体辅助教学 四 教学过程 教师呈现“问题探讨”中的实验现象,组织学生讨论三个问题。 问题 1:什么样的分子能通过脂双层?什么样的分子不能通过? 问题 2:葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层,但是,小肠上皮细胞能大量吸收葡萄 糖,如何解释? 问题 3:观察此图表,联系已学过的知识,你还能提出其他问题吗? 学生分组讨论 小组代表发表看法 教师积极鼓励学生提出问题,如通过观察此图还可联想第一节内容提出,“细胞需 要的离子是否也通过细胞膜上的蛋白质来运输?”等问题。 教师:细胞在生命活动过程中要不断从外界摄取细胞所需要的营养物质,产生的废 物排出去,以维持细胞正常的生命活动。那么,物质是怎样通过细胞膜出入细胞的呢?101 演示:清水中滴一滴红墨水,清水很快就变成红色,为什么? 学生小组交流得出:扩散的概念 (一)被动运输 教师引导:回顾“植物细胞吸水和失水”实验,与这种扩散比较,让学生分析水 分子进出细胞是不是与上述扩散相似? 再列举氧和二氧化碳进出细胞的现象 学生总结:自由扩散的概念。 特点:物质由高浓度一边扩散到低浓度一边,既不需载体,也不消耗能量 接着教师设问:提出“水分子能够通过脂双层,葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双 层,却能通过细胞膜,这是为什么?” 学生尝试作出解释 教师提示:载体蛋白的作用 师生总结:得出协助扩散的概念 特点:物质由高浓度一边扩散到低浓度一边,需要载体,也不消耗能量 教师讲述:自由扩散和协助扩散统称被动运输;展示“自由扩散和协助扩散示意 图” 并通过 CAI 展示下列情景:①木材(或竹捆)从河的上游随水漂到下游;②船装 白糖(或食盐、化肥)从河的上游漂到下游(不开发动机);③船装着货物由下游开往上 游,船尾冒着白烟且伴有发动机的声音。 学生思考:①自由扩散和协助扩散需要能量吗?为什么? ②自由扩散和协助扩散有什么不同? ③为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输? 学生回答:(略) (二)主动运输 教师继续:上述③船装着货物由下游开往上游,船尾冒着白烟且伴有发动机的声 音。与前二种情形不同在哪儿? 学生答:(略) 教师指导学生看课本图表 P71;P73;P63 背 景 资 料 : 轮 藻 细 胞 中 的 K+浓 度 比 它 所 生 存 的 环 境 中 K+ 多 63 倍 , 海 带 细 胞 中 的 I- 比 海 水 高 出 40 倍 , 人 的 红 细 胞 中 的 K+比 血 浆 高 30 倍 , 而 红 细 胞 中 的 Na+ 浓 度 却 是 血 浆 中 Na+ 的 浓 度 的 1/ 6。 联系第一节内容并设问:这些离子为什么能逆浓度梯度运输呢? 学生回答(略) 师生得出:主动运输的概念;展示“主动运输的示意图” 特点:物质从低浓度一边被运输到高浓度一边,不仅需要载体的协助,而且也需 要消耗细胞活动产生的能量 再现 CAI 展示三种情景,提问学生:自由扩散、协助扩散和主动运输各与哪一类 情景相似?为什么?对于细胞生活有什么意义? 学生答:(略)102 幻灯片展示,请学生完成下表: 出 入 细 胞 的 物质举例 物 质 出 入 细 胞的方式 细 胞 膜 内 外 物质的浓度 是 否 需 要 载 体蛋白质 是否需要消 耗细胞内的 能量 出 入 细 胞 的 物质类型 甘油 进 入 红 细 胞 的葡萄糖 进入细胞的 K+ (答案略)教师巡回指导,学生完成后可稍作点评。 教师归纳: 不同物质通过细胞膜的方式是不同的,也就说明细胞膜对通过的物质具 有选择性,它是一种选择透过性膜。具体表现在:水分子可以自由通过,细胞要选择吸 收的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。   教师提出一些问题启发学生进行议论,以加深理解和巩固所学知识。 ①物质通过细胞膜出入细胞的三种方式中,你认为哪种方式对于活细胞完成各项生 命活动最重要,为什么? 学生回答:(略)   ②细胞膜是选择透过性膜。即水分子等细胞要选择吸收的离子和小分子可以通过, 而其它的离子、小分子和大分子不能通过细胞膜。那么大分子如何出入细胞呢?例如水 中的有机物颗粒是如何进入原生动物草履虫体内的,未被消化的食物残渣又是如何排出 体外的? 教师指出,物质出入细胞除上述三种方式外,还有其它特殊方式。大分子物质不能 直接通过细胞膜不等于大分子物质不能出入细胞。一些大分子物质是以一定方式出入细 胞的,如细胞的内吞作用和外排作用,白细胞对异物的吞噬作用,胰岛细胞对胰岛素的 分泌作用等。 让学生自己识图 P72 第五章 细胞的能量供应和利用 第一节 降低化学反应活化能的酶 教学目标 1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。 2.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料,认同科学是在不断的探索和争论中前进 的。 3.进行有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对103 照组和重复实验。 教学重点 酶的作用、本质和特性。 教学难点 (1)酶降低化学反应活化能的原理。 (2)控制变量的科学方法。 教学过程: 教学内容 教师活动 学生活动 情境创设 人不吃饭行吗?食物进入人体内发生了怎样的变化?这些问 题在现在来说都已经十分清楚了。这些变化过程在其他生物中有没 有呢?早在二百多年前科学家就对此进行了探索。 实验介绍:1783 年意大利科学家斯帕兰札尼将肉块放在小巧 的金属笼中,然后让鹰吞下,过了一段时间,将笼子取出,肉块不 见了。 问:(1)为何要将肉块放在笼子中? 答:排除了胃对肉块的物理性消化。 问:(2)对肉起消化作用的是什么物质? 答:一定是某些物质进入到金属笼中,使肉分解。现在已经知 道这个能让肉分解的物质就是——酶。 问:(3)进行肉类消化的过程的条件是怎样的? 答:进行分解肉的反应是在一种极温和的条件下进行的。 问:(4)在实验室中能否也能让肉分解?能的话需要怎样的 条件? 答:实验室也能进行肉的分解,但是比起在生物体中来说,需 要高温、高压、强酸、强碱等剧烈的条件才能进行。 问题探讨 1.这个实验要解决的问题是:鸟类的胃是否只有物理性消化,没有 化学性消化? 2.是胃内的化学物质将肉块分解了。 3.提示:收集胃内的化学物质,看看这些物质在体外是否也能将肉 块分解。 总结:对于一个生物体来说要进行的生理活动非常之多,构成 生物体的每一个细胞内的物质需要不断地合成与分解,不断地处于 自我更新的状态,而这种自我更新的过程完全依赖于细胞内发生的 生物化学反应,每一个化学反应都伴随着能量的变化。细胞中全部 有序的化学变化的总称就叫细胞代谢。 细胞生存的条件是很温和的,那么细胞内数量如此巨大的生物 化学反应如何在常温、常压、水溶液环境、pH 接近中性的条件下, 迅速高效地进行呢?在化学反应中有没有提高化学反应的方法呢? 学生思考回 答 过氧化氢在 不同条件下 实验前介绍:动植物在代谢中产生的过氧化氢,对机体是有毒的。 机体通过过氧化氢酶,催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。104 的分解 铁离子也可催化这一反应。 2H2O2 H2O+O2 问:如何获得过氧化氢酶? 答:新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶,所以新鲜肝脏研磨液 含有较多的过氧化氢酶。 按以下实验步骤来进行实验: 试管编 号 1 2 3 4 实验原 理 过氧化氢在高温或 Fe3+或过氧化氢酶的作用下都可分 解成水和氧气 第一步 每支试管各加入 2 mL 3%的 H2O2 溶液 第二步 90 ℃热水浴 用滴管加 2 滴 3.5%FeCl3 溶 液 用滴管加 2 滴质量分数 为 20%肝脏 研磨液 观 察 观察气泡冒出情况,并记录 现象 无 较多 较多 很多 将点燃 的卫生 香放在 液面上 没变化 火头变亮 火头变亮 复燃 原因 没有生 成氧气 生成了少量氧 气 生成了少量 氧气 生成了大量 氧气 结论 酶的催化效率比无机催化剂的催化作用更显著 对上述实验进行分析,对照实验的特点。 问:上述实验分成了 1、2、3、4 号四支试管,哪些是四支试 管共同的条件?两两比较不同的条件有几个? 答:共同点:都在试管中加入 2 mL H2O2 溶液,都在相同的压 力下进行。 不同点:1 和 2:只有温度不同;1 和 3:3 多了 2 滴 FeCl3 溶 液;1 和 4:4 多了 2 滴肝脏研磨液;3 和 4:加入的催化剂不同。 问:1 号试管没有加任何试剂,它起的作用是什么? 答:它起的是对照的作用。 结论:进行该实验的其他因素相同,而只有其中某一因素不同, 观察其对实验结果的影响。如果结果不同,那么影响该结果的就是 这一不同的因素。在上述实验 3 试管和 4 试管只有加入的催化剂不 同,那么该实验的结果 3 放的氧气少,4 放出氧气多就是因为加入 到 4 号催化剂的催化效率比加入到 3 号的高。即酶具有高效性。 学生思考回 答 学生讨论回 答105 问:2 和 4 试管现象基本相同,能否在生物体中也利用 2 的方 法来解毒? 答:不能。加热到这样的温度会造成生物的细胞死亡。 问:能否用同一滴管给 3 和 4 试管加 FeCl3 溶液和肝脏研磨 液? 答:不能。共用滴管会让肝脏研磨液(或 FeCl3 溶液)残留在 滴管内,难以判断出过氧化氢的分解是哪种滴加液的作用,影响实 验结果的准确。 问:为何酶的催化效率会比无机催化剂更高呢? 答:酶降低了活化能。活化能就是分子从常态转化变为容易发 生化学反应的活跃状态所需要的能量。活化能越大,反应就越不容 易进行,反之就容易进行。 教师精讲] 在生物体中,生物体内的化学反应每时每刻进行着。以人为例: 据估计人体细胞内每分钟大约要发生几百万次的化学反应,这么多 的化学反应能在人体中顺利而迅速地完成,完全是靠酶的催化作用。 它和无机催化剂相比,具有更高的催化效率。 酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用,这个作用是其他 物质无法代替的。它降低了化学反应中的活化能,而自身却没有发 生变化,所以是一种催化剂。它是细胞内产生的,所以它也是细胞 中具有高效催化效率的生物催化剂。它的作用就是降低活化能。 2.在医院常用双氧水作为身体出现小伤口的消毒用药,能观察 到什么现象吗?试解释该现象。 2.能看到伤口有气泡产生。原因是人体细胞中产生的酶将双氧 水分解成了水和 氧气。 课堂小结 酶的本质 现在已经知道细胞内的生理活动之所以如此有序地快速进行, 酶的作用无可替代,但是 19 世纪以前,人们对这些所知甚少,人 们对酶的认识是科学家不懈努力的结果。 [] 巴斯德和李比希观点的比较 巴斯德 李比希 1822~1895(法国) 1803~1873(德国)106 微生物学家、通过显微镜观察 化学家,通过对化学变化的研究 发现发酵的过程中有酵母菌存在 认为糖类变成酒精就是一 个化学反应 结论:没有活细胞 结论:在这个变化过程中,只有细胞 糖类不可能变成酒精 死亡之后放出了某些物质起了作用 问:从巴斯德研究的领域来看,他得出结论的出发点主要是什么? 答:巴斯德是微生物学家,他主要强调生物体或细胞的整体作用。 问:从李比希研究的领域来看,它得出结论的出发点主要是什么? 答:李比希是化学家,倾向于从化学的角度考虑问题。 问:他们的争论被哪位科学家的研究成果平息了? 答:毕希纳。 请分析毕希纳研究的过程(学生活动)。 实验:酵母细胞研磨 加水搅拌 加压过滤 含酵母 细胞的提取液 加入葡萄糖。 现象:冒出气泡。 结论:酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用一样。 酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。 问:你认为毕希纳只凭上面的实验能不能说明酵母细胞的提取液和 活酵母细胞的作用 一样? 答:不能。 问:那还应做怎样的实验? 答:对照实验。将酵母菌分成两等份,一半直接加入葡萄糖,另一 半通过研磨、过滤等过程来进行,观察结果是否一样。 问:有人说毕希那的研究成果与前人无关,你同意这样的观点吗? 答:不同意。正是由于巴斯德、李比希的研究确定了争论的焦点, 使得毕希纳的研究更加具有针对性。 虽然已经确定了酶在物质变化中的作用,但酶到底是什么物质仍然 是困扰大家的问题。要研究酶是什么物质,首先要得到纯度较高的 酶,然后才能作出鉴定。美国科学家萨姆纳在研究酶究竟是什么过 程中作出了杰出贡献。 萨姆纳的研究过程 问:萨姆纳研究哪种酶?是如何确定的? 答:脲酶。借助其他科学家的研究,知道刀豆种子中脲酶的含量比 较高。 问:脲酶提取出了,根据你学过的知识如何证明它就是脲酶,不是 细胞中其他的有机物呢? 答:在这个实验中首先可以证明是不是蛋白质。用双缩脲试剂这个 特有反应来鉴定。然后根据脲酶的特性:尿素 氨+二氧化碳, 师生互动 学让思考回 答107 来判定它不是脲酶。 1926 年萨姆纳的重要科学研究成果让人们知道脲酶就是蛋白质, 后来其他科学家也提取了其他种类的酶,也证明是蛋白质,所以在 以后一段较长的时间,人们都认为酶就是蛋白质。 问:科学家得出的结论应用的什么方法? 答:概括法。 问:你能说出当时概括得出这个结论的基本思路吗? 答:脲酶是蛋白质,胰蛋白酶也是蛋白质,胃蛋白酶也是蛋白质。 人们发现的酶都是蛋白质,所以酶就是蛋白质。 问:这样的结论到了 20 世纪 80 年代美国科学家的重要发现出现了 什么变化? 答:美国科学家切赫和奥特曼发现了一种酶,它也有催化功能,但 是它是 RNA。这样酶的定义就有了发展。即:酶是活细胞产生的 具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少量的是 RNA。 资料分析 1.巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的,但是认为发酵是整个细 胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的;李比希认为引起 发酵的是细胞中的某些物质是合理的,但是认为这些物质只有在酵 母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。 2.提示:巴斯德是微生物学家,特别强调生物体或细胞的作用;李 比希是化学家,倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后 人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上,使科学研究更加 有的放矢。 3.毕希纳的实验说明,酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎 后继续起催化作用,就像在活酵母细胞中一样。 4.萨姆纳历时 9 年用正确的科学方法,坚持不懈、百折不挠的科学 精神,将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。 [教师精讲] 酶作为生物催化剂,人们对它的认识经历了较长的时间,从酶 究竟是在活细胞中能起作用还是释放出来起作用一直争论到到底 是什么物质,每次争论的结果都让人们对酶的认识更深入一步,更 加准确,所以可以说酶的本质的发现过程也正是人们认识自然的一 个真实写照。 酶的概念:活细胞产生的具有生物催化活性的有机物。 只要是活细胞就能产生酶(人和哺乳动物成熟的红细胞除 外) 注意与激素,维生素的区别 酶的作用。降低活化能,使细胞代谢在温和条件下快速地进行。 本质:绝大多数为蛋白质,少量为 RNA(构成酶的基本单位是氨108 基酸和核糖核苷酸) 第一小节练习 基础题 1.巴斯德:发酵与活细胞有关,发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。 李比希:引起发酵的是细胞中的某些物质,但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后 才能发挥作用。 毕希纳:酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母 细胞中一样。 萨姆纳:酶是蛋白质。 2.提示:(1)细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应,这些化学反应需要高效 率地进行,酶的催化效率比无机催化剂高得多。 (2)细胞内的化学反应需要在常温、常压、酸碱度适中等温和条件下进行,无机催化剂 常常需要辅助以高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件才能有较高的催化效率。 3.D。 拓展题 1.提示:可用第 2 章中学过的鉴定蛋白质的方法。在萨姆纳之前,之所以很难鉴定酶的本 质,主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。 2.提示:(1)如四膜虫的 rRNA 前体具有催化活性。(2)目前已有发现具催化活性的 DNA 的报道。 第五章 细胞的能量供应和利用 第一节 降低化学反应活化能的酶 第二课时 酶的特性 教学内容 教师活动 学生活动 情境创设 回顾 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,从物质本质来 看它是有机物,不同于无机催化剂,但是它们又有共性,就是 都具有催化功能,那么它们的功能是不是完全一样呢? 回顾:过氧化氢在不同的条件下的分解。 问:过氧化氢(H2O2)在 Fe3+的催化下,可分解成 H2O 和 O2,动物新鲜肝脏中含有的过氧化氢酶也能催化这个反应。 如果现在我们想弄清楚 Fe3+与过氧化氢酶,哪一种催化剂的催 化效率高,那么,我们应该如何设计这个实验? 答:要比较 Fe3+和过氧化氢酶的催化效率,设计实验中的 其他条件应该相同,如两支试管中过氧化氢溶液的量应该相同, Fe3+和动物肝脏也应尽可能同时加入两支试管中。 问:上一节我们已经做过实验,试管 3 和试管 4 的现象有 何不同?从这个实验你可以得出什么结论? 答:试管 4(加了过氧化氢酶)放出的氧气比试管 3(加了 学生思考 回答109 无机催化剂)多了许多,过氧化氢酶的催化能力强) 过氧化氢酶的催化效率和 Fe3+相比,要高很多。事实上, 酶的催化效率一般是无机催化剂的 107~1013 倍。上述实验说明 了酶的一个特性——高效性。 酶还具有什么特性呢?让我们继续通过实验来探索。让学 生根据自己的选择的材料来 进行。 酶的特性 问:淀粉和蔗糖都是非还原性糖,淀粉在酶的催化下能水 解为麦芽糖和葡萄糖,蔗糖在酶的催化下能水解为葡萄糖和果 糖。麦芽糖、果糖、葡萄糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐 林试剂发生氧化还原反应,生成砖红色的沉淀。现在给你淀粉 酶溶液,要观察淀粉酶能催化哪种糖水解,应该如何设计这个 实验?你又怎么能知道淀粉酶催化了糖的水解呢?(可引导学 生复习 P17 实验) 答:设计一个对照实验,分别取两支试管,加入等量的淀 粉和蔗糖,然后加入同样的淀粉酶,放在同样的环境(60 ℃)。 实验过程总结如下表: 淀粉溶液(1 号试管)蔗糖溶液(2 号试管) 实验原理 淀粉酶能让淀粉水 解成还原性糖,还 原性糖与斐林试剂 反应生成砖红色沉 淀 淀粉酶不能让蔗糖水 解,所以与斐林试剂不 能反应生成砖红色沉 淀 一 试管各加入 2 mL 淀粉溶液 试管各加入 5 mL 蔗糖 溶液 二 加入淀粉酶 2 滴,振荡,放在 60 ℃的左右, 反应约 5 min 实验 步骤 三 加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸 实验现象 蓝色→棕色→砖红 色沉淀 无变化 结 论 问:哪支试管加入斐林试剂后再加热会出现砖红色的沉淀? 答:在加入淀粉的试管中。 问:出现砖红色沉淀的原因是什么? 答:装有淀粉溶液的试管中出现了还原性糖。 问:装有蔗糖溶液的试管中有何现象? 答:没有出现砖红色的沉淀。 问:实验得出的结论是什么? 答:淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解。 上述实验说明了酶具有的又一个特性——专一性。110 问:根据酶的专一性,催化蔗糖的水解,应该是哪一种酶? 答:蔗糖酶。 (用实验来验证上述实验现象) 从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件,比 如淀粉酶要在 60 ℃左右最好,那么我们能不能在低于或高于这 个温度下进行这个实验呢? 答:在最适温度下,酶的活性最高,低于或高于最适温度时酶 的活性都降低。 问:能不能设计一个这样的实验,来证明温度会影响酶的活性? 答:把淀粉酶放在不同的温度下进行实验。 设计实验如下表: 淀粉溶液(1 号 试管) 淀粉溶液(2 号试管) 淀粉溶液(3 号试管) 实验原理 淀粉酶能让淀粉水解成还原性糖,还原性糖 与斐林试剂反应生成砖红色沉淀酶只有在合 适的温度时候它的催化效率才最大 一 试管各加入 2 mL 淀粉溶液 二 加入淀粉酶 2 滴,振荡,加 热 至 60 ℃ 左 右,反应约 5 min 加入淀粉酶 2 滴,振荡, 保持 20 ℃左 右,反应约 5 min 加入淀粉酶 2 滴,振荡, 加 热 至 100 ℃左右,反 应约 5 min 实 验 步 骤 三 加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸 实验现象 无变化 蓝色→棕色 →砖红色沉 淀 无变化 结 论 只有在一定温度下酶的催化效率最好 介绍右图(P 85 图 5-3) 图 5-1-1 温度对酶促反应速度有很大影响,如图 5-1-1 所示,每种酶 都有自己的最适温度。在最适温度的两侧,反应速度都比较低, 所以我们看到的是一个钟形的曲线。大部分酶在较高的温度下111 (如 60 ℃以上)时,会因为酶的分子结构遭到破坏而失去活性。 根据这个道理, 我们在使用加酶洗衣粉时,用哪种水(如凉水、沸水、温水) 浸泡好呢? 答:温水。 酶的催化效率还能受 pH 的影响,展示图介绍,科学实验证 实,不同的 pH 条件下测同一种酶的活性,并且根据所得到的数 据绘制成曲线图 5-1-2。 图 5-1-2 问:pH 与酶的活性有什么关系呢? 答:在最适的 pH 下,酶的活性最高。 设计实验来验证不同的 pH 下,酶的活性不同: 1 号试管 2 号试管 3 号试管 实验原理 过氧化氢酶能使过氧化氢快速分解 一 试管各加入 2 mL 体积分数为 3%的过氧化氢 溶液 二 pH 为 2 左右 pH 为 7 左右 pH 为 12 左 右 实 验 步 骤 三 分别加入过氧化氢酶溶液 2 滴 实验现象(用 卫生香来检 验) 反应不剧烈,几 乎无变化 复燃 反应不剧烈, 几乎无变化 结 论 不同的 pH 下过氧化氢酶的催化效率不同 [教师精讲] 酶的专一性是普遍存在的,生物体内有些酶能够催化某些 分子结构相近的矿物质,如二肽酶,可以催化任何两种氨基酸 组成的二肽水解。所以,确切地说,酶的专一性是指一种酶只112 能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。 酶的催化效率的高低与温度有关,它影响酶的活性,进而 影响酶的催化效率。 酶的催化效率还与 pH 等条件有关。因为在过酸、过碱的条 件下,都会使酶的分子结构遭到破坏而失去恬性。 旁栏思考题 绝大多数酶是蛋白质,强酸、强碱、高温等剧烈条件都会影响 到蛋白质的结构,所以酶比较“娇气”。 酶的特性: 高效性:与无机催化剂相比酶的催化效率很高。(酶降低 化学反应活化能的作用更显著) 实验:探究过氧化氢在不同条件下的分解(注意 实验设计及原则) 专一性:一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应。 如:蛋白酶只能催化蛋白质分解成为多肽,麦芽糖酶只能催化 麦芽糖,将麦芽糖水解成为葡萄糖,而对其他的糖则不起催化作 用。 实验设计:①酶相同,底物不同。②酶不同,底物相同。 探究淀粉酶只能分解淀粉而不能分解蔗糖。(注意此实验不能 用碘液检验只能用斐林试剂检验现象) 作用条件温和:酶的催化需要适宜的温度和 PH。 不同的酶最适温度不同。人体内的酶最适 温度为 37℃,a-淀粉酶最适温度为 60℃。 低温抑制酶的活性, 高温使酶变性失活(空间结构被破坏),温度恢复时酶活性不能 恢复。 实验:验证温度对酶活性的影响(3 组,如果用淀粉溶液和唾液 淀粉酶做实验只能用碘液检验) 探究酶催化所需的最适温度。需设置一系列的梯度温度。(加酶 洗衣粉的实验) 不同的酶最适 PH 不同。唾液淀粉酶为 6.8,胃蛋白酶为 2,胰 蛋白酶为 8~9。(肠液为碱性) 过酸,过碱使酶变性失活。 验证 PH 对酶活性的影响(3 组,如果用淀粉溶液和唾液淀粉酶做 实验只能用斐林试剂检验) 探究酶催化所需的最适温度。需设置一系列的梯度 PH。 (3)影响化学反应速率的其他因素:113 底物足够 酶 的量(浓度)是有限的 酶和底物都是有限的 教学反思: 第二小节练习 基础题 1.B。 2.B。 3.提示:这个模型中 A 代表某类酶,B 代表反应底物,C 和 D 代表反应产物。这个模型 的含义是:酶 A 与底物 B 专一性结合,催化反应的发生,产生了产物 C 和 D。这个模型 揭示了酶的专一性。 拓展题 1.(1)A 点:随着反应底物浓度的增加,反应速率加快。B 点:反应速率在此时达到最 高。C 点:反应速率不再随反应底 物浓度的增加而升高,维持在相对 稳定的水平。 (2)如果 A 点时温度升高 10 ℃, 曲线上升的幅度变小。因为图中原 曲线表示在最适温度下催化速率随 底物浓度的变化。温度高于或低于 最适温度,反应速率都会变慢。 (3)该曲线表明,B 点的反应底物 的浓度足够大,是酶的数量限制了 反应速率的提高,这时加入少量的 酶,会使反应速率加快(图略)。 第五章 第 1 节 降低化学反应活化能的酶 ●三维目标 1.知识与技能 (1)细胞代谢的概念。 (2)酶的作用和本质。 (3)酶的特性。 (4)提高学生观察、分析、判断的思维能力,提高学生的实验操作能力。114 2.过程与方法 (1)通过本节课教学,让学生进行有关的实验和探索,学会控制自变量,观察和检 测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。 (2)通过让学生了解酶的发现过程,使学生体会实验在生物学研究中的作用地位; 通过讨论酶在生产、生活中的应用,使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关 系;体会科学、技术、社会之间相互促进的关系,进而体会研究生命科学价值。 (3)在实验能力提高的基础上,提高学生运用语言表达的能力和分享信息、分享实 验成果的能力。 3.情感态度与价值观 (1)通过学习生物学家研究酶的本质的过程,激励学生学习科学家实事求是的科学 态度和勇于探索的科学精神。(2)通过实验探究影响酶活性的条件,培养学生的探索精 神、创新精神和合作精神。 ●教学重点 1.比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验,并引导学生得出结论——酶的 高效催化作用(酶的作用)。 2.酶的本质。 3.酶的特性。 ●教学难点 1.酶的活化能降低的原理。 2.实验中控制变量的科学方法。 ●教具准备 酶活性受温度、pH 影响的示意图。 ●课时安排 建议课时:3 课时 第一课时 酶的作用 ●教学过程 [课前准备] 教师准备实验器材,并设计好观察记录表;学生预习实验,掌握实验的原理并设计 好实验的过程。 [情境创设] 人不吃饭行吗?食物进入人体内发生了怎样的变化?这些问题在现在来说都已经十 分清楚了。这些变化过程在其他生物中有没有呢?早在二百多年前科学家就对此进行了 探索。 实验介绍:1783 年意大利科学家斯帕兰札尼将肉块放在小巧的金属笼中,然后让鹰 吞下,过了一段时间,将笼子取出,肉块不见了。 [师生互动] 问:(1)为何要将肉块放在笼子中? 答:排除了胃对肉块的物理性消化。115 问:(2)对肉起消化作用的是什么物质? 答:一定是某些物质进入到金属笼中,使肉分解。现在已经知道这个能让肉分解的 物质就是——酶。 问:(3)进行肉类消化的过程的条件是怎样的? 答:进行分解肉的反应是在一种极温和的条件下进行的。 问:(4)在实验室中能否也能让肉分解?能的话需要怎样的条件? 答:实验室也能进行肉的分解,但是比起在生物体中来说,需要高温、高压、强酸、 强碱等剧烈的条件才能进行。 总结:对于一个生物体来说要进行的生理活动非常之多,构成生物体的每一个细胞 内的物质需要不断地合成与分解,不断地处于自我更新的状态,而这种自我更新的过程 完全依赖于细胞内发生的生物化学反应,每一个化学反应都伴随着能量的变化。细胞中 全部有序的化学变化的总称就叫细胞代谢。 细胞生存的条件是很温和的,那么细胞内数量如此巨大的生物化学反应如何在常温、 常压、水溶液环境、pH 接近中性的条件下,迅速高效地进行呢?在化学反应中有没有提 高化学反应的方法呢? 过氧化氢在不同条件下的分解 实验前介绍:动植物在代谢中产生的过氧化氢,对机体是有毒的。机体通过过氧化 氢酶,催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。铁离子也可催化这一反应。 2H2O2 H2O+O2 问:如何获得过氧化氢酶? 答:新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶,所以新鲜肝脏研磨液含有较多的过氧化氢 酶。 按以下实验步骤来进行实验: 试管编号 1 2 3 4 实验原理 过氧化氢在高温或 Fe3+或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气 第一步 每支试管各加入 2 mL 3%的 H2O2 溶液 第二步 90 ℃热水浴 用滴管加 2 滴 3.5%FeCl3 溶液 用滴管加 2 滴质量 分数为 20%肝脏研 磨液 观 察 观察气泡冒出情况,并记录 现象 无 较多 较多 很多 将点燃 的卫生香 放在液面上 没变化 火头变亮 火头变亮 复燃 原 因 没有生 成氧气 生成了少量氧气 生成了少量氧气 生成了大量氧气 结 论 酶的催化效率比无机催化剂的催化作用更显著116 对上述实验进行分析,对照实验的特点。 问:上述实验分成了 1、2、3、4 号四支试管,哪些是四支试管共同的条件?两两比 较不同的条件有几个? 答:共同点:都在试管中加入 2 mL H2O2 溶液,都在相同的压力下进行。 不同点:1 和 2:只有温度不同;1 和 3:3 多了 2 滴 FeCl3 溶液;1 和 4:4 多了 2 滴 肝脏研磨液;3 和 4:加入的催化剂不同。 问:1 号试管没有加任何试剂,它起的作用是什么? 答:它起的是对照的作用。 结论:进行该实验的其他因素相同,而只有其中某一因素不同,观察其对实验结果 的影响。如果结果不同,那么影响该结果的就是这一不同的因素。在上述实验 3 试管和 4 试管只有加入的催化剂不同,那么该实验的结果 3 放的氧气少,4 放出氧气多就是因为加 入到 4 号催化剂的催化效率比加入到 3 号的高。即酶具有高效性。 问:2 和 4 试管现象基本相同,能否在生物体中也利用 2 的方法来解毒? 答:不能。加热到这样的温度会造成生物的细胞死亡。 问:能否用同一滴管给 3 和 4 试管加 FeCl3 溶液和肝脏研磨液? 答:不能。共用滴管会让肝脏研磨液(或 FeCl3 溶液)残留在滴管内,难以判断出过 氧化氢的分解是哪种滴加液的作用,影响实验结果的准确。 问:为何酶的催化效率会比无机催化剂更高呢? 答:酶降低了活化能。活化能就是分子从常态转化变为容易发生化学反应的活跃状 态所需要的能量。活化能越大,反应就越不容易进行,反之就容易进行。 [教师精讲] 在生物体中,生物体内的化学反应每时每刻进行着。以人为例:据估计人体细胞内 每分钟大约要发生几百万次的化学反应,这么多的化学反应能在人体中顺利而迅速地完 成,完全是靠酶的催化作用。它和无机催化剂相比,具有更高的催化效率。 酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用,这个作用是其他物质无法代替的。它 降低了化学反应中的活化能,而自身却没有发生变化,所以是一种催化剂。它是细胞内 产生的,所以它也是细胞中具有高效催化效率的生物催化剂。它的作用就是降低活化能。 [评价反馈] 1.选用新鲜肝脏来比较过氧化氢在不同的条件下分解的实验,是因为新鲜的肝脏中 A.含 Fe 离子多 B.含酶的种类多 C.温度高 D.过氧化氢酶多且活性高 2.在医院常用双氧水作为身体出现小伤口的消毒用药,能观察到什么现象吗?试解释 该现象。 参考答案: 1.D 2.能看到伤口有气泡产生。原因是人体细胞中产生的酶将双氧水分解成了水和 氧气。 [课堂小结]117 [布置作业] 1.查资料:催化剂之所以能加快化学反应,它的作用原理是什么? 2.预习 P81 的资料分析,说出酶的研究过程。从这些过程中你得到了什么启示? [课后拓展] 1.酶—底物复合物的形成及诱导契合假说 酶与底物相互接近时,其结构相互诱导、相互变形和相互适应,进而相互结合。这 一过程为酶-底物结合的诱导契合假说。 2.酶促反应的机制 (1)邻近效应与定向排列:两种或数种底物分子在酶活性中心聚集、特异结合,使 活性中心的底物浓度增加;底物受催化攻击部位对准活性中心的催化基团,可增加催化 效率。 (2)多元催化:一种酶常兼有酸、碱双重催化作用,发生多个功能基团的协同作用, 提高酶的催化效率。 (3)表面效应:酶的活性中心提供的疏水环境可排除水分子对各功能基团的干扰性 吸引或排斥,防止底物与酶之间形成水化膜,利于酶与底物结合。 第五章 第 1 节 降低化学反应活化能的酶 ●三维目标 1.知识与技能 (1)细胞代谢的概念。 (2)酶的作用和本质。 (3)酶的特性。 (4)提高学生观察、分析、判断的思维能力,提高学生的实验操作能力。 2.过程与方法 (1)通过本节课教学,让学生进行有关的实验和探索,学会控制自变量,观察和检 测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。 (2)通过让学生了解酶的发现过程,使学生体会实验在生物学研究中的作用地位; 通过讨论酶在生产、生活中的应用,使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关 系;体会科学、技术、社会之间相互促进的关系,进而体会研究生命科学价值。 (3)在实验能力提高的基础上,提高学生运用语言表达的能力和分享信息、分享实 验成果的能力。 3.情感态度与价值观118 (1)通过学习生物学家研究酶的本质的过程,激励学生学习科学家实事求是的科学 态度和勇于探索的科学精神。(2)通过实验探究影响酶活性的条件,培养学生的探索精 神、创新精神和合作精神。 ●教学重点 1.比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验,并引导学生得出结论——酶的 高效催化作用(酶的作用)。 2.酶的本质。 3.酶的特性。 ●教学难点 1.酶的活化能降低的原理。 2.实验中控制变量的科学方法。 ●教具准备 酶活性受温度、pH 影响的示意图。 ●课时安排 建议课时:3 课时 第二课时 酶的本质 ●教学过程 [课前准备] 教师收集有关酶研究的资料,比如酶工程、酶的分类等。学生整理酶本质探索的基 本过程,了解这些科学家所作的重要贡献和基本观点。 [情境创设] 现在已经知道细胞内的生理活动之所以如此有序地快速进行,酶的作用无可替代, 但是 19 世纪以前,人们对这些所知甚少,人们对酶的认识是科学家不懈努力的结果。 [师生互动] 巴斯德和李比希观点的比较 巴斯德 李比希 1822~1895(法国) 1803~1873(德国) 微生物学家、通过显微镜观察 化学家,通过对化学变化的研究 发现发酵的过程中有酵母菌存在 认为糖类变成酒精就是一个化学反应 结论:没有活细胞 结论:在这个变化过程中,只有细胞 糖类不可能变成酒精 死亡之后放出了某些物质起了作用 问:从巴斯德研究的领域来看,他得出结论的出发点主要是什么? 答:巴斯德是微生物学家,他主要强调生物体或细胞的整体作用。 问:从李比希研究的领域来看,它得出结论的出发点主要是什么? 答:李比希是化学家,倾向于从化学的角度考虑问题。 问:他们的争论被哪位科学家的研究成果平息了? 答:毕希纳。 请分析毕希纳研究的过程(学生活动)。119 实验:酵母细胞研磨 加水搅拌 加压过滤 含酵母细胞的提取液 加 入葡萄糖。 现象:冒出气泡。 结论:酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用一样。 酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。 问:你认为毕希纳只凭上面的实验能不能说明酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作 用 一样? 答:不能。 问:那还应做怎样的实验? 答:对照实验。将酵母菌分成两等份,一半直接加入葡萄糖,另一半通过研磨、过 滤等过程来进行,观察结果是否一样。 问:有人说毕希那的研究成果与前人无关,你同意这样的观点吗? 答:不同意。正是由于巴斯德、李比希的研究确定了争论的焦点,使得毕希纳的研 究更加具有针对性。 虽然已经确定了酶在物质变化中的作用,但酶到底是什么物质仍然是困扰大家的问 题。要研究酶是什么物质,首先要得到纯度较高的酶,然后才能作出鉴定。美国科学家 萨姆纳在研究酶究竟是什么过程中作出了杰出贡献。 萨姆纳的研究过程 问:萨姆纳研究哪种酶?是如何确定的? 答:脲酶。借助其他科学家的研究,知道刀豆种子中脲酶的含量比较高。 问:脲酶提取出了,根据你学过的知识如何证明它就是脲酶,不是细胞中其他的有 机物呢? 答:在这个实验中首先可以证明是不是蛋白质。用双缩脲试剂这个特有反应来鉴定。 然后根据脲酶的特性:尿素 氨+二氧化碳,来判定它不是脲酶。 1926 年萨姆纳的重要科学研究成果让人们知道脲酶就是蛋白质,后来其他科学家也 提取了其他种类的酶,也证明是蛋白质,所以在以后一段较长的时间,人们都认为酶就 是蛋白质。 问:科学家得出的结论应用的什么方法? 答:概括法。 问:你能说出当时概括得出这个结论的基本思路吗? 答:脲酶是蛋白质,胰蛋白酶也是蛋白质,胃蛋白酶也是蛋白质。人们发现的酶都 是蛋白质,所以酶就是蛋白质。 问:这样的结论到了 20 世纪 80 年代美国科学家的重要发现出现了什么变化? 答:美国科学家切赫和奥特曼发现了一种酶,它也有催化功能,但是它是 RNA。这 样酶的定义就有了发展。即:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数 酶是蛋白质,少量的是 RNA。 [教师精讲] 酶作为生物催化剂,人们对它的认识经历了较长的时间,从酶究竟是在活细胞中能120 起作用还是释放出来起作用一直争论到到底是什么物质,每次争论的结果都让人们对酶 的认识更深入一步,更加准确,所以可以说酶的本质的发现过程也正是人们认识自然的 一个真实写照。 [评价反馈] 1.细胞内合成酶的主要的场所是 A.细胞质 B.线粒体 C.核糖体 D.内质网 2.分析上题中能不能说合成酶的场所是核糖体? 参考答案: 1.C 2.不能。因为还有少量的酶是 RNA,它的合成场所就不在核糖体。 [课堂小结] 通过对酶本质的发现过程的学习,我们知道酶的本质就是具有催化作用的有机物。 酶的本质的发现过程也说明了一个问题,这个科学结论的得出是科学家不断探索、不断 进行实验,最终揭示出来的。它是许多科学家共同努力的结果。 [布置作业] 1.P82 一基础题 1、2、3。 2.预习酶的特性的内容。分小组来设计实验验证酶的专一性和酶要起作用需要温和条 件。 [课后拓展] 通过对酶的研究,证实绝大多数的酶都是蛋白质。酶按照化学组成可分成两类:单 纯酶和结合酶,单纯酶就是只有氨基酸组成,不含其他成分。例如:脲酶、胃蛋白酶等。 结合酶就是除了蛋白质之外,还含有对热稳定的非蛋白质的小分子物质(如金属离子, 也可以是小分子有机物),前者称为酶蛋白,后者称为辅酶。只有两者结合才具有活力。 如转氨酶、乳酸脱氢酶都属于此类酶。 ●板书设计 第五章 第 1 节 降低化学反应活化能的酶 ●三维目标 1.知识与技能 (1)细胞代谢的概念。 (2)酶的作用和本质。 (3)酶的特性。 (4)提高学生观察、分析、判断的思维能力,提高学生的实验操作能力。 2.过程与方法 (1)通过本节课教学,让学生进行有关的实验和探索,学会控制自变量,观察和检 测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。 (2)通过让学生了解酶的发现过程,使学生体会实验在生物学研究中的作用地位; 通过讨论酶在生产、生活中的应用,使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关 系;体会科学、技术、社会之间相互促进的关系,进而体会研究生命科学价值。121 (3)在实验能力提高的基础上,提高学生运用语言表达的能力和分享信息、分享实 验成果的能力。 3.情感态度与价值观 (1)通过学习生物学家研究酶的本质的过程,激励学生学习科学家实事求是的科学 态度和勇于探索的科学精神。(2)通过实验探究影响酶活性的条件,培养学生的探索精 神、创新精神和合作精神。 ●教学重点 1.比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验,并引导学生得出结论——酶的 高效催化作用(酶的作用)。 2.酶的本质。 3.酶的特性。 ●教学难点 1.酶的活化能降低的原理。 2.实验中控制变量的科学方法。 ●教具准备 酶活性受温度、pH 影响的示意图。 ●课时安排 建议课时:3 课时 第三课时 酶的特性 ●教学过程 [课前准备] 教师准备有关实验的器材和材料(根据学生的设计来提供)。学生预习探究——影响 酶活性的条件,以小组为单位设计自己所选做的实验。 [情境创设] 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,从物质本质来看它是有机物,不同于无 机催化剂,但是它们又有共性,就是都具有催化功能,那么它们的功能是不是完全一样 呢? [师生互动] 回顾:过氧化氢在不同的条件下的分解。 问:过氧化氢(H2O2)在 Fe3+的催化下,可分解成 H2O 和 O2,动物新鲜肝脏中含 有的过氧化氢酶也能催化这个反应。如果现在我们想弄清楚 Fe3+与过氧化氢酶,哪一种 催化剂的催化效率高,那么,我们应该如何设计这个实验? 答:要比较 Fe3+和过氧化氢酶的催化效率,设计实验中的其他条件应该相同,如两 支试管中过氧化氢溶液的量应该相同,Fe3+和动物肝脏也应尽可能同时加入两支试管中。 问:上一节我们已经做过实验,试管 3 和试管 4 的现象有何不同?从这个实验你可 以得出什么结论? 答:试管 4(加了过氧化氢酶)放出的氧气比试管 3(加了无机催化剂)多了许多, 过氧化氢酶的催化能力强)122 过氧化氢酶的催化效率和 Fe3+相比,要高很多。事实上,酶的催化效率一般是无机 催化剂的 107~1013 倍。上述实验说明了酶的一个特性——高效性。 酶还具有什么特性呢?让我们继续通过实验来探索。让学生根据自己的选择的材料 来 进行。 问:淀粉和蔗糖都是非还原性糖,淀粉在酶的催化下能水解为麦芽糖和葡萄糖,蔗 糖在酶的催化下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、果糖、葡萄糖均属还原性糖。还原性 糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应,生成砖红色的沉淀。现在给你淀粉酶溶液,要观 察淀粉酶能催化哪种糖水解,应该如何设计这个实验?你又怎么能知道淀粉酶催化了糖 的水解呢?(可引导学生复习 P17 实验) 答:设计一个对照实验,分别取两支试管,加入等量的淀粉和蔗糖,然后加入同样 的淀粉酶,放在同样的环境(60 ℃)。 实验过程总结如下表: 淀粉溶液(1 号试管) 蔗糖溶液(2 号试管) 实验原理 淀粉酶能让淀粉水解成还原 性糖,还原性糖与斐林试剂反 应生成砖红色沉淀 淀粉酶不能让蔗糖水解,所以与斐 林试剂不能反应生成砖红色沉淀 一 试管各加入 2 mL 淀粉溶液 试管各加入 5 mL 蔗糖溶液 二 加入淀粉酶 2 滴,振荡,放在 60 ℃的左右,反应约 5 min 实验 步骤 三 加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸 实验现象 蓝色→棕色→砖红色沉淀 无变化 结 论 问:哪支试管加入斐林试剂后再加热会出现砖红色的沉淀? 答:在加入淀粉的试管中。 问:出现砖红色沉淀的原因是什么? 答:装有淀粉溶液的试管中出现了还原性糖。 问:装有蔗糖溶液的试管中有何现象? 答:没有出现砖红色的沉淀。 问:实验得出的结论是什么? 答:淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解。 上述实验说明了酶具有的又一个特性——专一性。 问:根据酶的专一性,催化蔗糖的水解,应该是哪一种酶? 答:蔗糖酶。 (用实验来验证上述实验现象) 从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件,比如淀粉酶要在 60 ℃左右最 好,那么我们能不能在低于或高于这个温度下进行这个实验呢? 答:在最适温度下,酶的活性最高,低于或高于最适温度时酶的活性都降低。 问:能不能设计一个这样的实验,来证明温度会影响酶的活性? 答:把淀粉酶放在不同的温度下进行实验。 设计实验如下表:123 淀粉溶液(1 号试管) 淀粉溶液(2 号试管) 淀粉溶液(3 号试 管) 实验原理 淀粉酶能让淀粉水解成还原性糖,还原性糖与斐林试剂反应生成砖 红色沉淀酶只有在合适的温度时候它的催化效率才最大 一 试管各加入 2 mL 淀粉溶液 二 加入淀粉酶 2 滴,振荡, 加热至 60 ℃左右,反 应约 5 min 加入淀粉酶 2 滴,振 荡,保持 20 ℃左右, 反应约 5 min 加入淀粉酶 2 滴, 振荡,加热至 100 ℃左右,反应约 5 min 实验 步骤 三 加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸 实验现象 无变化 蓝色→棕色→砖红 色沉淀 无变化 结 论 只有在一定温度下酶的催化效率最好 介绍右图(P 85 图 5-3) 图 5-1-1 温度对酶促反应速度有很大影响,如图 5-1-1 所示,每种酶都有自己的最适温度。在 最适温度的两侧,反应速度都比较低,所以我们看到的是一个钟形的曲线。大部分酶在 较高的温度下(如 60 ℃以上)时,会因为酶的分子结构遭到破坏而失去活性。根据这个 道理, 我们在使用加酶洗衣粉时,用哪种水(如凉水、沸水、温水)浸泡好呢? 答:温水。 酶的催化效率还能受 pH 的影响,展示图介绍,科学实验证实,不同的 pH 条件下测 同一种酶的活性,并且根据所得到的数据绘制成曲线图 5-1-2。124 图 5-1-2 问:pH 与酶的活性有什么关系呢? 答:在最适的 pH 下,酶的活性最高。 设计实验来验证不同的 pH 下,酶的活性不同: 1 号试管 2 号试管 3 号试管 实验原理 过氧化氢酶能使过氧化氢快速分解 一 试管各加入 2 mL 体积分数为 3%的过氧化氢溶液 二 pH 为 2 左右 pH 为 7 左右 pH 为 12 左右实验 步骤 三 分别加入过氧化氢酶溶液 2 滴 实验现象(用卫生 香来检验) 反应不剧烈,几乎无变 化 复燃 反应不剧烈,几乎 无变化 结 论 不同的 pH 下过氧化氢酶的催化效率不同 [教师精讲] 酶的专一性是普遍存在的,生物体内有些酶能够催化某些分子结构相近的矿物质, 如二肽酶,可以催化任何两种氨基酸组成的二肽水解。所以,确切地说,酶的专一性是 指一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。 酶的催化效率的高低与温度有关,它影响酶的活性,进而影响酶的催化效率。 酶的催化效率还与 pH 等条件有关。因为在过酸、过碱的条件下,都会使酶的分子结 构遭到破坏而失去恬性。 生物催化剂——酶和无机催化剂相比,具有高效性、专一性,并且需要适宜的条件。 [评价反馈] 1.人在发高烧时,常常食欲大减,最根本的原因是 A.所吃食物不能消化 B.胃没有排空 C.体温超过合适温度,消化酶的活性下降 D.吃药使人没有了胃口 2.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用,主要原因是125 A.pH 不适合 B.胃中已经起了消化作用,不能再起作用了 C.被小肠中的物质包裹起来,所以起不到催化作用 D.小肠中没有蛋白质可被消化 3.苹果削皮之后,不马上吃掉会变色,但是放在盐水中泡一下,却不会变色,试解释 为什么会出现这样的现象? 答案:1.C 2.A 削皮后,水果里的酶和水果的物质充分接触,把水果的有机物转 变成了褐色的物质。放入盐水中泡一下,使水果中的酶变性,失去了作用,就不会生成 褐色的物质了。 [课堂小结] 酶在细胞中的生理活动过程中的作用是无可代替的,它在催化过程中高效性、专一 性和作用条件温和的特点对生物有何重要意义呢?高效性保证细胞中的化学反应快速进 行,专一性使细胞代谢有条不紊地进行,作用条件的温和符合生物体存在的基本环境。 [布置作业] P86 一、基础题 1、2、3,二、拓展题 1。 [课后拓展] 酶和一般的催化剂相比,有共同点也有不同点。共同点:(1)都能加快反应进行; (2)只能催化热力学上允许进行的反应,而不能使本来不能进行的反应进行;(3)只 能加快反应达到平衡,不能改变达到平衡时反应物和生成物的浓度。不同点:酶的特点 就是它的高效性和专一性,而且作用的条件比较温和。 [教后反思] 第五章 细胞的能量供应和利用 第二节 细胞的能量“通货”——ATP ●三维目标 1.知识与技能 (1)简述 ATP 的化学组成和特点。 (2)写出 ATP 的分子简式。 (3)解释 ATP 在能量代谢中的作用。 2.过程与方法 (1)通过 ATP 与 ADP 相互转化关系的多媒体动画,认识 ATP 在细胞中作为能量流 通的原因。 (2)通过分析,比较在生物体生命活动中,ATP 如何生成又如何消耗,找出能量代 谢的规律。 3.情感态度与价值观 (1)激发学生的学习兴趣和渗透热爱自然和生命的情感教育。 (2)通过对课本 P90 图 5-7 进行补充和完善,以调动学生学习积极性,培养主动参 与的学习态度,培养用准确的科学术语阐述观点和进行合作学习的态度。 ●教学重点126 1.ATP 化学组成的特点及其在能量中的作用。 2.ATP 与 ADP 的相互转化。 ●教学难点 ATP 与 ADP 的相互转化。 ●教具准备 1.教师课件。 2.ATP 结构式挂图。 ●课时安排 建议课时:1 课时 ●教学过程 [课前准备] 思考问题:在人类的生产和生活中是怎样解决能量的“稳定储存”和“灵活利用”这 一矛盾的?例如,发电厂是如何转化能量的?人们是如何从农产品转化成各种生活用品的? [情境创设] 1.老师提出问题,学生讨论 (1)萤火虫发光需要能量吗? (2)细胞中的糖类、蛋白质等有机物都储存着大量稳定化学能,生物的生命活动需 要能量能直接利用它们吗? 2.教师讲解 从课文中的唐诗中我们知道,生物的生命活动需要能量。实际上,细胞中还有许多 化学反应是需要能量的,这些能量是从哪里来的呢?我们知道,细胞中的糖类、蛋白质 等有机物都储存着大量稳定化学能,这些能源物质的稳定性,利于大量地储存,但它们 不能直接为细胞的生命活动提供能量,细胞是怎样解决“稳定储存”和“灵活利用”这 一矛盾的?细胞把稳定的能量转化成另一种能直接给细胞的生命活动提供能量的有机物 ——ATP,解决了这一问题。ATP 什么物质呢? [师生互动] 1.ATP 分子结构特点 学生阅读课本 P88 相关内容后,教师讲解: (1)展示 ATP 结构式挂图,向学生介绍腺嘌呤、核糖(两者结合而成腺苷)、磷酸。 (2)ATP 是三磷酸腺苷的英文名称的缩写。ATP 分子的结构可以简写成 A—P~P~ P,其中 A 代表腺苷,P 代表磷酸基团,T 代表三,~代表一种特殊的化学键,叫做高能 磷酸键,ATP 分子中大量的能量就储存在高能磷酸键中。ATP 水解时高能磷酸键可以水 解放出大量的能量,达到 30.54 kJ/mol。所以说,ATP 是细胞内的高能磷酸化合物。 2.ATP 与 ADP 相互转化 (1)学生阅读课本 P88~P89 页相关内容,回答问题:ATP 与 ADP 是怎样相互转化 的? (2)教师讲解:ATP 的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下,ATP 分子中远离 A 的那个高能磷酸键很容易水解脱离开来,形成游离的 Pi(磷酸),同时,储存在这个高 能磷酸键中的能量释放出来,ATP 就转化成 ADP(二磷酸腺苷的英文名称的缩写)。在 有关酶的催化作用下,ADP 可以接受能量,同时与一个游离的 Pi 结合,重新形成 ATP (播放多媒体课件:ATP 与 ADP 相互转化)。 资料显示,正常人每天 ATP 的转变量几乎接近于体重,但在体内存在的 ATP 的量是 很少的。ATP 和 ADP 在体内总是处于不断转化的动态平衡之中。如下所示:127 3.ATP 的形成途径 (1)学生阅读课本 P89 相关内容后,分组讨论:动植物 ATP 的形成途径有哪些? (2)教师讲解:对于绿色植物来说,ADP 转化成 ATP 时所需的能量来自于呼吸作 用和光合作用;对于人、高等动物、真菌和大多数细菌来说,ADP 转化成 ATP 时所需的 能量除来自于呼吸作用外,人和高等动物还可以来自磷酸肌酸的转移。 4.ATP 的利用 (1)教师讲解:吸能反应总是与 ATP 水解的反应相联系,由 ATP 水解提供能量; 放能反应总是与 ATP 的合成相联系,释放的能量储存在 ATP 中。能量通过 ATP 分子在 吸能反应和放能反应之间循环流通。 (2)学生看课本图,讨论 ATP 还有哪些用途,从而对该图进行补充和完善。 [教师精讲] 1.细胞内储存能量的物质有糖类、脂肪、蛋白质等。细胞内消耗能源物质的顺序是: 糖类 脂肪 蛋白质。一般情况下生物体内细胞利用的能源物质是糖类,而且糖类中 的能量需要分解释放传递给 ATP,转变成活跃的化学能,才能供给各种生命活动利用, 从而解决能量的“稳定储存”和“灵活利用”的矛盾。 2.直接供给生命活动能量的能源物质是 ATP。在生物体内能量的转换和传递中,ATP 是一种关键物质。ATP 是生物体内能量转换的“中转站”,它有利于能量的运输和协调供 给,如线粒体呼吸释放能量合成的 ATP,可以转移到细胞膜用于主动运输,也可以进入 细胞核推动 DNA 的复制等等,从而解决“产能”和“用能”在空间上的矛盾。 3.ATP 的结构与物理、化学知识有密切联系,ATP 中的能量可以转变成机械能(如 肌肉收缩、鞭毛摆动)、化学能、电能(如神经冲动的传导)、渗透能(如主动运输的能 量)、光能等其他形式的能量。 4.胞内供能物质有 ATP 和磷酸肌酸,ATP 普遍存在,但含量不多,当 ATP 大量消耗时, 则磷酸肌酸释放能量供 ADP 和 Pi 合成 ATP。磷酸肌酸的存在对 ATP 含量的相对稳定起缓 冲作用。 [评价反馈] 学生做课本练习题、教师检查评讲。 [课堂小结]128 [课后拓展] 1.其他高能磷酸化合物 在动物和人体细胞(特别是肌细胞)内,除了 ATP 外,其他的高能磷酸化合物还有 磷酸肌酸(可用 C~P 代表)。磷酸肌酸的结构式是: 当动物和人体细胞由于能量的大量消耗而使细胞内的 ATP 含量过分减少时,在有关 酶的催化作用下磷酸肌酸中的磷酸基团连同能量一起转移给 ADP,从而生成 ATP 和肌酸 (可用 C 代表);当 ATP 含量比较多时,在有关酶的催化作用下,ATP 可以将磷酸基团 连同能量一起转移给肌酸,使肌酸转变成磷酸肌酸。 对于动物和人体细胞来说,磷酸肌酸只是能量的一种储存形式,而不能直接被利用。 由此可见,对于动物和人体细胞来说,磷酸肌酸在能量释放、转移和利用之间起着缓冲 的作用,从而使细胞内 ATP 的含量能够保持相对的稳定,ATP 系统的动态平衡得以维持。 2.萤火虫发光的原理和意义 萤火虫不论雄性的还是雌性的,夏秋的夜晚都会一闪一闪地发光。雄虫比雌虫的个 体小一些,但发出的闪光却亮一些。萤火虫发出的闪光,主要是求偶的信号,用来吸引 异性前来交尾。萤火虫有许多种,如平家萤火虫、姬萤火虫等。不同种类的萤火虫会发 出各自特定的闪光信号。雌虫看到飞舞着的同种雄虫发出的闪光信号后,就会以特定的 闪光信号回应。雄虫的每一组闪光信号是由几个节奏组成的,每个节奏都包括闪光的次 数、闪光的频率和每次闪光的时间,这些都是雌虫能够识别的。如果雌虫顺利地回应了129 闪光信号,则雄虫就会前来交尾,以繁衍后代。有的科学家准确分析出某种雄性萤火虫 的闪光规律后,用手电筒模拟这种闪光信号,竟然发现同种的雌虫会迎光而来。 有趣的是,雌虫看到其他种类雄虫的闪光信号后,有时竟能发出该种雌虫的闪光信 号,这种闪光信号具有欺骗性,能使该种雄虫误以为可以前去交尾而被雌虫吃掉。雌虫 的这一特性,可以使自己获得丰富的营养。这种现象被科学家戏称为“死亡拥抱”。此外, 萤火虫发出的荧光还具有一定的警戒作用和照明作用。 萤火虫的发光器官位于腹部后端的下方,该处具有发光细胞。发光细胞的周围有许 多微细的气管,发光细胞内有荧光素和荧光素酶。荧光素接受 ATP 提供的能量后就被激 活。在荧光素酶的催化作用下,激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并且 发出荧光。顺便说到,荧光是一种冷光,其发光效率可高达 98%左右,而热光则发光效 率低得多,如太阳的发光效率只有 35%左右。 ●板书设计 第 2 节 细胞的能量“通货”——ATP 1.ATP 分子结构特点 (1)化学组成:腺嘌呤、核糖、磷酸; (2)ATP(三磷酸腺苷),结构简式 A—P~P~P,是细胞内的高能磷酸化合物。 2.ATP 与 ADP 相互转化 (1)ATP 和 ADP 在体内总是处于不断转化的动态平衡之中。如下式所示: ADP+Pi+能量 ATP (2)ATP 和 ADP 能相互转化的原因 3.ATP 的形成途径 (1)绿色植物:能量来自于呼吸作用和光合作用; (2)人、高等动物、真菌和大多数细菌:能量除来自于呼吸作用外,人和高等动物 还可以来自磷酸肌酸的转移。 4.ATP 的利用 (1)运输物质; (2)肌肉收缩; (3)合成物质; (4)生物发电; (5)神经活动。 [教后反思] 第五章 细胞的能量供应和利用 第二节 细胞的能量“通货”——ATP(1 课时) 教学目标 1.简述 ATP 的化学组成和特点。 2.写出 ATP 的分子简式。 3.解释 ATP 在能量代谢中的作用。 教学重点和难点 1.ATP 化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。 2.ATP 与 ADP 的相互转化。130 教学过程: 教学内 容 教师活动 学生活 动 引入、 问题探 讨 提出问题:前面学习过的能源物质有那些?这些能源物质被细胞 分解后,以什么形式提供为细胞提供能量呢? 问题探讨:萤火虫发光的生物学意义是什么?萤火虫为什么能发光? 一个关于 ATP 让萤火虫尾部重新发光的例子。引出 ATP 是直接能量物 质。 问题探讨 1.萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号,以便交尾、繁 衍后代。 2.萤火虫腹部后端细胞内的荧光素,是其特有的发光物质。 3.有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能,只有在转变成 光能时,萤火虫才能发光 回 答 问 题 ( 如 糖 类 、 葡萄糖、 脂肪) ATP 分 子简介 以 及 ATP 和 ADP 的 转化 展示 ATP 的分子结构式,讲授 ATP 的分子简式的写法和含义。磷 酸键水解放出的能量水平。 由 ATP 脱去最远离 A 的磷酸放出能量引入,讲述 ADP 可以和 Pi 结合,吸收能量,形成 ATP 的过程。,用幻灯片或板书辅助。 问:能不能称为可逆反应 学 生 随 教 师 的 讲 授 作 出回应, 特别是 ATP 和 ADP 相 互 转 化 过程中, 能 量 的 变化。 ATP 的形成 途径 ATP 的利用 ATP 的形成途径 (1)学生阅读课本 P89 相关内容后,分组讨论:动植物 ATP 的 形成途径有哪些? (2)教师讲解:对于绿色植物来说,ADP 转化成 ATP 时所需的 能量来自于呼吸作用和光合作用;对于人、高等动物、真菌和大多数 细菌来说,ADP 转化成 ATP 时所需的能量除来自于呼吸作用外,人 和高等动物还可以来自磷酸肌酸的转移。 4.ATP 的利用 (1)教师讲解:吸能反应总是与 ATP 水解的反应相联系,由 ATP 水解提供能量;放能反应总是与 ATP 的合成相联系,释放的能量储 存在 ATP 中。能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间循环流 通。131 (2)学生看课本图,讨论 ATP 还有哪些用途,从而对该图进行 补充和完善。 产生 ATP 的场所和生理过程:细胞质基质(有氧呼吸第一阶段和无 氧呼吸), 叶绿体类囊体薄膜(光合作用光反应),线粒体(有氧呼吸第二、三 阶段) [教师精讲] 1.细胞内储存能量的物质有糖类、脂肪、蛋白质等。细胞内消耗 能源物质的顺序是:糖类 脂肪 蛋白质。一般情况下生物体内细 胞利用的能源物质是糖类,而且糖类中的能量需要分解释放传递给 ATP,转变成活跃的化学能,才能供给各种生命活动利用,从而解决 能量的“稳定储存”和“灵活利用”的矛盾。 2.直接供给生命活动能量的能源物质是 ATP。在生物体内能量的 转换和传递中,ATP 是一种关键物质。ATP 是生物体内能量转换的 “中转站”,它有利于能量的运输和协调供给,如线粒体呼吸释放能 量合成的 ATP,可以转移到细胞膜用于主动运输,也可以进入细胞核 推动 DNA 的复制等等,从而解决“产能”和“用能”在空间上的矛 盾。 3.ATP 的结构与物理、化学知识有密切联系,ATP 中的能量可以 转变成机械能(如肌肉收缩、鞭毛摆动)、化学能、电能(如神经冲 动的传导)、渗透能(如主动运输的能量)、光能等其他形式的能量。 4.胞内供能物质有 ATP 和磷酸肌酸,ATP 普遍存在,但含量不多, 当 ATP 大量消耗时,则磷酸肌酸释放能量供 ADP 和 Pi 合成 ATP。磷酸 肌酸的存在对 ATP 含量的相对稳定起缓冲作用。 思考与讨论 1.1 分子葡萄糖所含的能量,约是 1 分子 ATP 所含能量的 94 倍(指 ATP 转化为 ADP 时释放的能量)。 2.有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定,不能被细胞直 接利用。这些稳定的化学能只有转化成 ATP 分子中活跃的化学能,132 才能被细胞直接利用。 练习 基础题 1.B。2.提示:吸能反应:如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应,需要消耗能量,是吸能反应。 这一反应所需要的能量是由 ATP 水解为 ADP 时释放能量来提供的。放能反应:如丙酮 酸的氧化分解,能够释放能量,是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失 外,用于 ADP 转化为 ATP 的反应,储存在 ATP 中。 3.提示:在储存能量方面,ATP 同葡萄糖相比具有以下两个特点:一是 ATP 分子中含有 的化学能比较少,一分子 ATP 转化为 ADP 时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的 1/94;二是 ATP 分子中所含的是活跃的化学能,而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。 葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为 ATP 分子中活跃的化学能,才能被细胞利用。 拓展题 提示:植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“通货”──ATP,这可以从一 个侧面说明生物界具有统一性,也反映种类繁多的生物有着共同的起源。 教学反思: 第五章 细胞的能量供应和利用 第三节 ATP 的主要来源——细胞呼吸 教学目标 1.说出线粒体的结构和功能。 2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。 3.说明细胞呼吸的原理,并探讨其在生产和生活中的应用。 4.进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。 教学重点 有氧呼吸的过程及原理。 教学难点 (1)细胞呼吸的原理和本质。 (2)探究酵母菌细胞的呼吸方式。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 引入 回顾 ATP 的生理功能,糖类、脂肪被细胞分解后把能量储 存在 ATP 的高能磷酸键中。提出问题:有机物进入细胞后以什 么方式分解的呢?在体外,有机物与氧气发生燃烧反应,放出 大量能量。而生物学家发现,有机物在细胞内也是通过复杂的 氧化反映产生能量的。 问题探讨 1.两者的共同点是:都是物质的氧化分解过程;都能产生二氧 化碳等产物,并且都释放出能量。 2.不能。否则,组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解, 能量会迅速地全部释放出来,细胞的基本结构也就会遭到彻底 的破坏。 3.在无氧条件下,细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。但是, 回顾旧知识, 受教师的问 题所引导, 进入新课。133 无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。 引出细胞呼吸的概念 有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他 产物,释放出能量并生成 ATP 的过程 探 究 酵 母 菌 细 胞 呼 吸的方式 引导其他学生对参加实验的学生进行提问,并进行归纳。 (问题如:为什么选用酵母菌作为实验材料,而不选用小白鼠 等;NaOH 溶液的作用是什么) 总结出结论:细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸。引导学生说 出酵母菌的有氧呼吸产生 CO2;无氧呼吸产生酒精和 CO2 酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧无氧条件下都能生存, 属于兼性厌氧菌,因此便于用来研究细胞的不同呼吸方式。比 如平时我们吃的馒头、面包之所以松软多孔,就是因为在和面 时加入了酵母菌,经发酵产生的气体遇热膨胀所致。 对实验的设 计、结果进 行交流和表 达,并回答 老师和其他 学生提出的 问题 有氧呼吸 于绝大多数生物来说,有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式, 这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。 1.复习线粒体的结构 师:线粒体有哪些结构与呼吸作用相适应? 生:线粒体具有内、外两层膜,内膜的某些部位向线粒体 的内腔折叠形成嵴,嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充 满了液态的基质。线粒体的内膜和基质中含有许多种与有氧呼 吸有关的酶。 2.有氧呼吸的过程 (1)教师:引导学生,回顾初中学过的有关呼吸的知识, 在讨论中板书有氧呼吸的反应式。即 C6H12O6+O2 CO2+H2O+能量 教师:呼吸作用是怎样进行的呢? 学生:阅读课本 P93~P94 相关内容。 教师:有氧呼吸的全过程十分复杂,可以概括地分为三个 阶段,每个阶段的反应都有相应的酶催化。 关于呼吸作用过程的教学,可对照图(图 5-9)讲解, 在讲解中讲清以下几点: ①首先应指出,下面以葡萄糖为例讲述呼吸作用过程。其 他有机物也可以通过呼吸作用氧化分解。 阶段 物质变化 场所 第一阶段 1 分子葡萄糖分解为 2 分子丙酮 酸 产生少量[H],释放少量能量 细 胞 质 基 质 回 答 问 题 (线粒体) 观察线粒体 的结构,并 回答相关问 题,并把多 个问题的答 案进行整合, 得出线粒体 适应有氧呼 吸功能的结 构。 学生阅读相 关内容,填 写表格,并 进行分组讨 论后,分别 讲述有氧呼 吸三个阶段。 比较两者的134 (2)在整理出三个阶段后,根据学生状况,进一步分析以下 几点: ①引导学生,将呼吸作用的反应式配平 即 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量 配平过程中,提问,呼吸作用产生的 H2O 中的 O,来自哪 种原料?(学生回答出:来自 O2),接着提出,消耗 6 分子的 O2 应该产生 12 个分子的 H2O,可是,如果形成 12 分子的 H2O, 又需要 24 个 H,一分子的 C6H12O6,只有 12 个 H,差 12 个 H 来自哪里?最后指出,呼吸作用还消耗水。因而呼吸作用的反 应式应改为: C6H12O6+6O 2+6H2O 6CO2+12H 2O+能量才能 反映其本质。解决了这一环节,其他物质的来龙去脉就可迅速 解释清楚。 ②分析呼吸作用过程中的能量问题。 学生:阅读课本 P94 小字。 教师:1 mol 的葡萄糖彻底氧化分解成二氧化碳和水,释 放出 2 870 kJ 的能量,其中 1 161 kJ 左右的能量被 ADP 捕获, 储存在 ATP 中(约 38 mol 的 ATP)。可见,呼吸过程中释放 的能量,只有 40%储存在 ATP 中,用于推动其他生命活动。 其余以热的形式散失了。因此,在有些情况下,如新鲜蔬菜、 粮食等保存,通过控制呼吸速率,可减少有机物的消耗。 (3)线粒体是呼吸作用的主要场所。 教师:为什么说线粒体是呼吸作用的主要场所? 学生:呼吸作用的三个阶段,后两个阶段都是在线粒体中 进行的。另外,从能量角度看,在细胞质的基质中进行的第一 步产生 4 mol 的 ATP,其余 34 mol 的 ATP 是在线粒体中产生 的。因此,线粒体是呼吸作用的主要场所。 大部分以热能的形式散失(恒温动物,用来维持 体温) 能量变化: (2870 kJ/mol) 小部分转移到 ATP 中(稳定的化学能 活跃 的化学能)(1161 kJ/mol 40.5%) 播放多媒体课件观看有氧呼吸全过程 第二阶段 丙酮酸和水彻底分解成 CO2 和[H] 释放少量能量 线 粒 体 基 质 第三阶段 [H]与 O2 结合成水,释放大量能量 线 粒 体 内 膜 区别 分析有机物 产生的热能 的生理意义。135 3.归纳有氧呼吸概念 教师:请同学们归纳有氧呼吸的概念。 学生:有氧呼吸是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催 化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水, 释放能量,生成许多 ATP 的过程。 无氧呼吸 教师:除前节课我们探究过的酵母菌以外,还有许多细胞 在缺氧条件下也可以进行无氧呼吸,无氧呼吸的过程又是怎样 的呢? 学生:阅读课本 P94~P95 相关内容。 教师:无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段是否相 同? 学生:无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段是相同 的。 教师:接下来两者有何不同? 学生:在有氧的情况下,丙酮酸进入线粒体继续氧化分解, 脱下的氢与氧气结合而消耗,即进行有氧呼吸;在无氧情况下, 则在细胞质的基质中,在酶的作用下,利用第一阶段脱下的氢, 把丙酮酸还原成酒精或乳酸。因此,两种呼吸作用是在丙酮酸 后分道扬镳的。 教师:请学生写出有关化学方程式: C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量 教师:两种呼吸作用,有何共同点? 学生:两种呼吸作用,不仅在过程上有共同点,而且都具 有分解有机物,释放能量,产生 ATP 的本质。 教师:两种呼吸作用,放出的能量有何不同?为什么? 学生:无氧呼吸,由于没有彻底分解有机物,所以释放的 能量少,合成 ATP 少。因此,利用有机物分解获得 ATP 的效 率低。 教师:无氧呼吸是否有害? 学生:由于无氧呼吸产生的小分子有机物,如酒精和乳酸, 在细胞中大量积累,对细胞有毒害。因此大多数生物不能长时 间用无氧呼吸维持生命,涝田时应及时排水就是这个道理。 教师:无氧呼吸是否有利? 学生:生物体或部分器官组织在缺氧条件下,作为有氧呼 吸的补充,是生物的适应性的表现(举例)。 教师:在远古时期,地球的大气中没有氧气,那时微生物 进行讨论, 或者自由发 言,利用无 氧呼吸的知 识,解释教 材中相关的 实例 学生思考回 答136 的呼吸是无氧呼吸。随着大气中出现了氧气,细胞内出现了有 氧呼吸的酶类,在无氧呼吸的基础上发展出有氧呼吸。由于有 氧呼吸比无氧呼吸优越,有氧呼吸逐渐成为绝大多数生物的主 要呼吸形式,但还保留无氧呼吸的能力,使生物体或部分器官 组织在缺氧条件下,作为有氧呼吸的补充,是生物的适应性的 表现(举例)。 有些微生物,至今仍只在无氧的条件下生活。人类在生活 和生产中,对其有很多利用 (举例)。 播放多媒体课件观看无氧呼吸全过程。 阶段 变化 场 所 第一阶段 1 分子葡萄糖分解为 2 分子丙酮酸 产生少量[H],释放少量能量 细 胞 质 基 质 第二阶段 丙酮酸在不同酶的催化下,分解成酒精 和二氧化碳,或者转化成乳酸 细 胞 质 基 质 酶 C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量 (马铃薯块茎,肌细胞,玉米胚,甜菜块根,乳酸菌) 酶 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量 (大部分高等植物,酵母菌) 能量变化:大部分以热能的形式散失;小部分转移到 ATP 中 (196.65 61.08 31%) 注意:为什么无氧呼吸有两种方式;为什么无氧呼吸释放的 能量少。 2.归纳无氧呼吸概念 教师:参照有氧呼吸的概念,用准确而精练的语言概括无 氧呼吸的定义。 学生:一般是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化作用, 把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物,同时释放少量能 量的过程。 3.发酵 无氧呼吸如果不用于高等动植物和人体,而用于微生物则137 叫做发酵。需要指出的是,工业上所说的发酵,并非完全是无 氧的,如醋酸发酵就是需要氧的。 旁栏思考题 提示:一般来说,如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多,会对 细胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适合的情况下,随 着发酵产物(如酒精)的增多,营养物质的减少以及 pH 发生 变化等的影响,它的繁殖速率逐渐下降,死亡率逐渐上升,酒 精发酵最终就会停止。其他的例子如用乳酸杆菌使牛奶发酵形 成酸牛奶,最终情况也是这样。 比 较 有 氧 呼 吸 和 无 氧 呼 吸的异同 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 是否需氧 需氧 不需氧 分解产物 二氧化碳和水 二氧化碳和酒精或乳酸 释放能量 较多 较少 联 系 从葡萄糖到丙酮酸这一阶段完全相同,从丙酮 酸开始,它们才沿着不同的途径形成不同的产 物 学生总结 影 响 有 氧 呼 吸 的 因 素 及 其 在 生 产 实 践 中的应用 .内因—遗传因素(决定呼吸酶的种类和数量) (1)不同的植物呼吸速率不同; (2)同一植物不同发育时期呼吸速率不同; (3)同一植物不同器官呼吸速率不同。 呼吸速率的比较:阳生植物大于阴生植物,幼苗期大于成 熟期,生殖器官大于营养器官。 2.外因—环境因素 (1)温度 在一定范围内,随温度升高呼吸速 率逐渐加强,超过最适温度,随温度 升高,呼吸酶的活性逐渐减弱,呼吸速 率逐渐下降,甚至完全停止。 应用:生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果,在大 棚蔬菜的栽培过程中 夜间适当降温,降低呼 吸作用减少有机物的 消耗,提高产量。 (2)氧气的浓度 氧气浓度:氧气浓 度为零时,无氧呼吸 最强,有氧呼吸速率 为零。随氧气浓度的增138 大,无氧呼吸逐渐被抑制,有氧呼吸不断加强,当氧气浓度达到 一定值后,随氧气浓度增大,有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数 量的影响)。如图所示。 应用:生产中常利用降低氧的含量能够抑制呼吸作用减少 有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。 (3)二氧化碳的浓度 增加二氧化碳的浓度对细胞呼吸 有明显的抑制效应(从化学平衡的 角度得到解释)。在蔬菜水果保鲜中, 增加二氧化碳的浓度也具有良好的 保鲜效果。 应用:如在冬天,北方地区常用地窖来储存大白菜,在冬 季地窖里的温度比外界要高一些,一般不会结冰;地窖的口基 本是密封的,地窖中的大白菜进行细胞呼吸.消耗掉地窖中的 大量氧气,地窖中氧气的含量下降,二氧化碳的含量上升,。 这两个因素都会使细胞呼吸速率下降,延长大白菜的保鲜时 间。 (4)含水量 在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而加强,随 含水量的减少而减弱(即自由水含量增加时,代谢旺盛)。 应用:种子在贮藏时,必须降低含水量,使种子呈风于状 态(使细胞呼吸降至最低,以减少有机物的消耗)。如果种子 中含水量过多,细胞呼吸加强,使种子堆温度上升,反过来又 进一步促进种子的呼吸。 (5)生产实践中的其他应用 ①、合理灌溉、带土移栽等都是为了保证细胞正常的呼吸。 中耕松土的好处:增加土壤中的氧气含量,从而促进根细胞 的呼吸,有利于根对矿物质的吸收;促进硝化细菌的繁殖,使 土壤中的 NH4+转变为 NO3-,提高土壤肥力。 ②在农业生产中,为了使有机物向着人们需要的器官积累,常 把下部变黄的、已无光合能力、仍然消耗养分的枝叶去掉,使 光合作用的产物更多地转运到有经济价值的器官中去。 资料分析 1.提示:参见本节参考资料。 2.提示:胖人通过适量的运动,细胞呼吸的速率会加快,细胞内有机物的分解会增加,体 重就会下降。应当将蔬菜和瓜果放入冰箱或地窖等冷凉的地方储藏,这样能够降低细胞 呼吸的速率,减少细胞内有机物的损耗。 练习 基础题139 1.C。 2.B。3.提示:有氧呼吸与无氧呼吸的第一个阶段完全相同:都不需要氧;都与线 粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构,可以作出这样的推测:在生物进化 史上先出现无氧呼吸而后才出现有氧呼吸,即有氧呼吸是由无氧呼吸发展变化而形成的。 先出现原核细胞而后出现真核细胞,即真核细胞是由原核细胞进化而来的。 4.不能。因为绿色植物在光合作用中也能形成 ATP。 拓展题 提示:人与鸟类和哺乳类维持体温的能量来源都是细胞呼吸。在这些生物的细胞呼吸过 程中,葡萄糖等分子中稳定的化学能释放出来:除一部分储存在 ATP 中外,其余的则转 化成热能,可以直接用于提升体温;ATP 水解释放出的能量,除了维持各项生命活动外, 有一部分也能转化成热能,用于提升体温。而维持体温的相对稳定,还需复杂的调节机 制。 教学反思: 第五章 细胞的能量供应和利用 第三节 ATP 的主要来源——细胞呼吸(2 课时) 三维目标 1.知识与技能 (1)说出线粒体的结构和功能。 (2)说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。 (3)说明细胞呼吸的原理,并探讨其在生产和生活中的应用。 (4)进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。 2.过程与方法 (1)通过酵母菌细胞呼吸方式的探究,学生认识到有氧呼吸和无氧呼吸的条件和生 成的产物,为后面学习有氧呼吸和无氧呼吸打下了基础。 (2)通过有氧呼吸和无氧呼吸教学课件,让学生了解细胞呼吸的本质是通过有机物 的氧化分解为生命活动提供能量,维持细胞的正常生活。 (3)通过让学生分析课本中相关的图文资料,说明这些事例中所应用的细胞呼吸原 理。 (4)通过比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同,学会运用对比的方法识记理解相关的生 物学知识,培养综合分析能力。 3.情感态度与价值观 (1)通过学习有氧呼吸的主要场所,树立结构和功能相适应的生物学基本观点。 (2)通过分析有氧呼吸与无氧呼吸的关系,理解生命活动不断发展变化以及适应的 特性,学会运用发展变化的观点认识生命。 教学重点 有氧呼吸的过程及原理。 教学难点 1.细胞呼吸的原理和本质。 2.探究酵母菌细胞的呼吸方式。 教具准备 教师课件。 课时安排 2 课时140 第一课时 细胞呼吸的方式 教学过程 [课前准备] 要求学生利用各种方式收集有关酵母菌的知识。 [情境创设] 提出问题,学生讨论: 1.你所了解的有关酵母菌的知识有哪些? 酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧无氧条件下都能生存,属于兼性厌氧菌,因此便 于用来研究细胞的不同呼吸方式。比如平时我们吃的馒头、面包之所以松软多孔,就是 因为在和面时加入了酵母菌,经发酵产生的气体遇热膨胀所致。 2.想一想关于酵母菌细胞呼吸的方式,自己有哪些不清楚的地方? 有氧呼吸:C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 无氧呼吸:C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量 3.我要探究的问题是什么?酵母菌发酵时产生的气体是什么? [师生互动] 1.作出假设 师:要探究问题,首先得提出假设,你提出的假设是什么? 生:酵母菌发酵时所产生的气体是 CO2。 2.根据假设让学生分组讨论、设计实验方案 (1)你选择的实验材料:鲜酵母菌培养液。 (2)你选择的实验器具和试剂 器具:试管,烧杯,量筒,玻璃管(弯成门形),温度计,玻棒,橡皮塞(中间钻 孔),铁架台,铁夹,酒精灯,石棉网,火柴。 试剂:质量分数为 5%的葡萄糖液、质量分数为 0.1%的溴麝香草酚蓝水溶液。 (3)实验步骤: ①取 2 支试管,分别编号 1、2,各注入质量分数为 0.1%的溴麝香草酚、蓝水溶液 3 mL。 ②另取 1 支试管,注入鲜酵母菌培养液,注入量约为试管容量的 2/3,试管口加塞。 ③用弯成 U 形的玻璃管按图所示将盛有鲜酵母菌培养液的试管与 2 号管相通,并固 定于铁架台上,1 号试管设为对照。141 ④将盛有鲜酵母菌培养液的试管置于 35~38 ℃中水浴 5 min。 ⑤观察 2 号管内的颜色变化。 ⑥向装有酵母菌培养液的试管滴加 0.5 mL 溶有 0.18 重铬酸钾的浓硫酸溶液(体积分 数为 95%~97%)并轻轻振荡,使不均匀。观察试管中溶液的颜色变化。 (4)自己设计的实验记录表格: (5)老师指定几组实验方案设计较好的组,派代表到讲台读设计方案,请老师和同 学提出意见。其他各组设计方案等老师认可后开始做实验。 3.实施实验 按实验方案进行操作,仔细观察,认真记录。 4.分析与结论 根据实验结果得出本小组结论。 5.表达与交流 与其他小组交流。然后,各小组代表用简明、科学的语言,在班里说出细胞呼吸有 几种方式,每种方式的条件和产物有什么区别。 [教师精讲] 1.生物实验中的无关变量很多,必须严格控制,要平衡和消除无关变量对实验的影响, 对照实验是最有效的方法。 2.本实验要探究的问题是酵母菌发酵时所产生的气体是不是 CO2?首先要考虑的是 酵母菌发酵所需的条件是什么?如何控制?接着要考虑的是如何检验 CO2?又因为酵母 菌发酵时还可能产生酒精,所以还要考虑的是如何检验酒精。根据以上分析我们设计实 验步骤。 3.对实验结果的分析,如是实验结果与假设相符,则假设成立。如是实验结果与假设 不相符,则假设不成立,应分析出现此结果的原因,在此基础上得出正确的结论。 [评价反馈] 学生做课堂练习题、教师检查评讲: 1.在探究实验的设计过程中,往往要进行对比实验,下列有关叙述中正确的是 A.只能设置两个实验组,互为对比实验 B.在“观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布”实验中,没有对比实验 C.进行对比实验是为了探究某种因素与实验对象的关系 D.只要实验现象明显,有没有对比实验对实验结论都没有影响 2.在啤酒生产过程中,发酵是重要环节。生产过程大致如下:将经过灭菌的麦芽汁充 氧,接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,产生白色 泡沫,溶解氧逐渐耗尽。随后,酵母菌繁殖速度迅速下降,糖度加速降低,乙醇浓度逐 渐上升,泡沫不断增多。当糖浓度下降到一定程度后,结束发酵。最后分别输出有形物 质和鲜啤酒。142 根据上述过程,回答以下问题: (1)该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是________________________________。 (2)初期,酵母菌呼吸方式是______________________________。 (3)经测定酵母菌消耗的糖中,98.5%形成了乙醇和其他发酵产物,其余 1.5%则是 用于______________________________。 参考答案: 1.C 2.(1)兼性厌氧呼吸 (2)有氧呼吸 (3)酵母菌本身的生命活动需要 消耗掉了 [课堂小结] 1.实验目的:探究酵母菌细胞呼吸的方式 2.实验原理:(1)CO2 可使澄清石灰水变浑浊,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝色 变绿色再变黄色。根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短,可 以检测酵母菌培养液中 CO2'情况。(2)橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与乙醇发生 化学反应,变成灰绿色。 3.实验步骤:①取 2 支试管,分别编号 1、2,各注入质量分数为 0.1%的溴麝香草酚 蓝水溶液 3 mL。②另取 1 支试管,注入鲜酵母菌培养液,注入量约为试管容量的 2/3, 试管口加塞。③用弯成 U 形的玻璃管按图所示将盛有鲜酵母菌培养液的试管与 2 号管相 通,并固定于铁架台上,1 号试管设为对照。④向装有酵母菌培养液的试管滴加 0.5 mL 溶有 0.1 g 重铬酸钾的浓硫酸溶液(体积分数为 95%~97%)并轻轻振荡,使它们混合均 匀。观察试管中溶液的颜色变化。 4.实验现象:2 号试管中可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝色变绿色再变黄色。橙色的重 铬酸钾溶液,在酸性条件下与乙醇发生化学反应,变成灰绿色。 5.实验结论:酵母菌在有氧和无氧条件下都可产生 CO2 气体,在无氧条件下产生 CO2 同时产生了酒精。 [布置作业] 写好实验报告。 [课后拓展] .发酵 无氧呼吸如果不用于高等动植物和人体,而用于微生物则叫做发酵。发酵与无氧呼 吸的共同点是:H+和 e 的最终受体都不是氧,并且呼吸底物只是部分地被氧化,所以最 终形成的产物有酒精、乳酸等。需要指出的是,发酵工业上所说的发酵,并非完全是无 氧的,如醋酸发酵就是需要氧的。 酒精发酵 酵母菌和其他一些微生物,在缺氧的情况下,以酒精发酵的形式进行无 氧呼吸,这是因为它们的细胞内含有乙醇脱氢酶。 酒精发酵的第一个阶段,与糖酵解的步骤完全相同。然后在缺氧的情况下,丙酮酸 就在丙酮酸羧化酶的作用下,脱羧形成乙醛,乙醛则在乙醇脱氢酶的作用下,被糖酵解 产物——NADH 还原为酒精(乙醇)。酒精发酵的总反应式是: C6H12O6+2ADP+2Pi 2C2H5OH+2CO2+2ATP143 图 5-3-1 酒精发酵过程与乳酸发酵过程简图 概括地说,1 分子葡萄糖经过酒精发酵后所提供的可利用的能量,只是糖酵解过程中 净得的 2 分子 ATP,该葡萄糖分子中原有的大部分能量则存留在酵母菌不能利用的酒精 中。所以说,酒精发酵是产生 ATP 的一条低效途径。 乳酸发酵 乳酸发酵也不需要氧的参与,1 分子葡萄糖经乳酸发酵后,形成 2 分子 乳酸,所提供的可利用的能量,同样只是糖酵解过程中净得的 2 分子 ATP。 葡萄糖分解成丙酮酸的情况与上述酒精发酵相同,只是丙酮酸是在乳酸脱氢酶的作 用下还原成乳酸,同时还原型辅酶 I(NADH)被氧化成氧化型辅酶 I(NAD+),从而保 证了乳酸发酵的持续进行。乳酸发酵的总反应式是: C6H12O6+2ADP+2Pi 2C3H6O3+2ATP 乳酸菌可以使牛奶发酵而成酸牛奶或奶酪。此外,泡菜、酸菜、青贮饲料能够较长 时间地保存,也都是利用乳酸发酵积累的乳酸抑制了其他微生物活动的缘故。 第二课时 细胞的呼吸和呼吸原理的应用 ●教学过程 [课前准备] 要求学生把上一节课的探究实验结果以书面报告形式总结。 [情境创设] 学生:把上一节课的探究实验结论总结。 教师:上节课我们通过探究实验,知道了酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞 呼吸。在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水;在无氧条件下, 酵母菌通过细胞呼吸产生酒精,还产生少量的二氧化碳。 科学家通过大量的实验证实,细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。 [师生互动] (一)有氧呼吸 对于绝大多数生物来说,有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,这一过程必须有氧的参 与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。 1.复习线粒体的结构 师:线粒体有哪些结构与呼吸作用相适应?144 生:线粒体具有内、外两层膜,内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴,嵴使 内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜和基质中含有许多 种与有氧呼吸有关的酶。 2.有氧呼吸的过程 (1)教师:引导学生,回顾初中学过的有关呼吸的知识,在讨论中板书有氧呼吸 的反应式。即 C6H12O6+O2 CO2+H2O+能量 教师:呼吸作用是怎样进行的呢? 学生:阅读课本 P93~P94 相关内容。 教师:有氧呼吸的全过程十分复杂,可以概括地分为三个阶段,每个阶段的反应都 有相应的酶催化。 关于呼吸作用过程的教学,可对照图(图 5-9)讲解,在讲解中讲清以下几点: ①首先应指出,下面以葡萄糖为例讲述呼吸作用过程。其他有机物也可以通过呼吸 作用氧化分解。 ②第一阶段,一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸,在分解的过程中释放能 量,一部分被 ADP 捕获(把 ADP 转变成 ATP),并脱下[H]。这一过程在细胞质的基质 完成。 ③第二阶段,丙酮酸进入线粒体内,继续脱[H],氧化分解成二氧化碳,同时释放能 量合成 ATP。 ④第三阶段,前两阶段脱下的[H]在线粒体内,与从外界吸收或叶绿体光合作用产生 的 O2 结合成水。在此过程中释放大量的能量,合成大量的 ATP。 (2)在整理出三个阶段后,根据学生状况,进一步分析以下几点: ①引导学生,将呼吸作用的反应式配平 即 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量 配平过程中,提问,呼吸作用产生的 H2O 中的 O,来自哪种原料?(学生回答出:来 自 O2),接着提出,消耗 6 分子的 O2 应该产生 12 个分子的 H2O,可是,如果形成 12 分 子的 H2O,又需要 24 个 H,一分子的 C6H12O6,只有 12 个 H,差 12 个 H 来自哪里?最 后指出,呼吸作用还消耗水。因而呼吸作用的反应式应改为: C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H 2O+能量才能反映其本质。解决了这一环节, 其他物质的来龙去脉就可迅速解释清楚。 ②分析呼吸作用过程中的能量问题。 学生:阅读课本 P94 小字。 教师:1 mol 的葡萄糖彻底氧化分解成二氧化碳和水,释放出 2 870 kJ 的能量,其中 1 161 kJ 左右的能量被 ADP 捕获,储存在 ATP 中(约 38 mol 的 ATP)。可见,呼吸过程 中释放的能量,只有 40%储存在 ATP 中,用于推动其他生命活动。其余以热的形式散失 了。因此,在有些情况下,如新鲜蔬菜、粮食等保存,通过控制呼吸速率,可减少有机145 物的消耗。 (3)线粒体是呼吸作用的主要场所。 教师:为什么说线粒体是呼吸作用的主要场所? 学生:呼吸作用的三个阶段,后两个阶段都是在线粒体中进行的。另外,从能量角 度看,在细胞质的基质中进行的第一步产生 4 mol 的 ATP,其余 34 mol 的 ATP 是在线粒 体中产生的。因此,线粒体是呼吸作用的主要场所。 播放多媒体课件观看有氧呼吸全过程 3.归纳有氧呼吸概念 教师:请同学们归纳有氧呼吸的概念。 学生:有氧呼吸是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机 物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成许多 ATP 的过程。 (二)无氧呼吸 1.无氧呼吸过程 教师:除前节课我们探究过的酵母菌以外,还有许多细胞在缺氧条件下也可以进行 无氧呼吸,无氧呼吸的过程又是怎样的呢? 学生:阅读课本 P94~P95 相关内容。 教师:无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段是否相同? 学生:无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段是相同的。 教师:接下来两者有何不同? 学生:在有氧的情况下,丙酮酸进入线粒体继续氧化分解,脱下的氢与氧气结合而 消耗,即进行有氧呼吸;在无氧情况下,则在细胞质的基质中,在酶的作用下,利用第 一阶段脱下的氢,把丙酮酸还原成酒精或乳酸。因此,两种呼吸作用是在丙酮酸后分道 扬镳的。 教师:请学生写出有关化学方程式: C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量 教师:两种呼吸作用,有何共同点? 学生:两种呼吸作用,不仅在过程上有共同点,而且都具有分解有机物,释放能量, 产生 ATP 的本质。 教师:两种呼吸作用,放出的能量有何不同?为什么? 学生:无氧呼吸,由于没有彻底分解有机物,所以释放的能量少,合成 ATP 少。因 此,利用有机物分解获得 ATP 的效率低。 教师:无氧呼吸是否有害? 学生:由于无氧呼吸产生的小分子有机物,如酒精和乳酸,在细胞中大量积累,对 细胞有毒害。因此大多数生物不能长时间用无氧呼吸维持生命,涝田时应及时排水就是 这个道理。 教师:无氧呼吸是否有利?146 学生:生物体或部分器官组织在缺氧条件下,作为有氧呼吸的补充,是生物的适应 性的表现(举例)。 教师:在远古时期,地球的大气中没有氧气,那时微生物的呼吸是无氧呼吸。随着 大气中出现了氧气,细胞内出现了有氧呼吸的酶类,在无氧呼吸的基础上发展出有氧呼 吸。由于有氧呼吸比无氧呼吸优越,有氧呼吸逐渐成为绝大多数生物的主要呼吸形式, 但还保留无氧呼吸的能力,使生物体或部分器官组织在缺氧条件下,作为有氧呼吸的补 充,是生物的适应性的表现(举例)。 有些微生物,至今仍只在无氧的条件下生活。人类在生活和生产中,对其有很多利 用 (举例)。 播放多媒体课件观看无氧呼吸全过程。 2.归纳无氧呼吸概念 教师:参照有氧呼吸的概念,用准确而精练的语言概括无氧呼吸的定义。 学生:一般是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解为不 彻底的氧化产物,同时释放少量能量的过程。 3.发酵 无氧呼吸如果不用于高等动植物和人体,而用于微生物则叫做发酵。需要指出的是, 工业上所说的发酵,并非完全是无氧的,如醋酸发酵就是需要氧的。 (三)比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同 要求学生完成下表 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 是否需氧 需氧 不需氧 分解产物 二氧化碳和水 二氧化碳和酒精或乳酸 释放能量 较多 较少 联 系 从葡萄糖到丙酮酸这一阶段完全相同,从丙酮酸开始,它们才沿着不同 的途径形成不同的产物 (四)细胞呼吸原理的应用 教师:对照课本 P95,说出它们应用的呼吸原理。 学生:(1)控制呼吸条件,造成只能进行有氧呼吸或无氧呼吸。如课本中的“创可 贴”,中耕松土应用的是有氧呼吸;酸菜、面包、酿酒应用的是无氧呼吸。 (2)抑制酶活性、抑制呼吸作用,减弱有机物分解速度等。低温、减少水分,加 CO2、N2 等。 [教师精讲] 1.有氧呼吸 有氧呼吸全过程,可以分三个阶段: 第一阶段:C6H12O6 2 丙酮酸+4[H]+2ATP 第二阶段:2 丙酮酸 6CO2+20[H]+2ATP147 第三阶段:6O2+24[H] 12H2O+34ATP 从物质变化的角度来看,是有机物脱去氢,脱下的氢与氧结合生成水,又脱去 CO2, 分解成无机物。从能量的角度看,有氧呼吸是在有机物的逐渐分解中,使储存在有机物 中的能量逐步释放,一部分转移到 ATP 中,另一部分能量则以热能的形式散失。有氧呼 吸之所以能正常进行,是因为线粒体中含有与有氧呼吸有关的酶,有机物之所以彻底氧 化分解,是因为有氧气的参加。 2.无氧呼吸:只需相应的酶,不需要氧气,在有氧气存在时,无氧呼吸会受到抑制; 从物质变化的角度来看,由于缺氧,C6H12O6 不能彻底氧化分解,而产生不彻底的氧化 产物,如 C3H6O3(乳酸)、C2H5OH(酒精)。从能量的角度看,因为分解不彻底,氧化 产物中严寒储存着能量,所以释放少。无氧呼吸不一定只有在无氧条件下才能进行,如 小麦、水稻、玉米等种子的胚芽早期,在有氧条件下就可以进行无氧呼吸,但一些高等 植物在通气不良时,会诱发无氧呼吸,如苹果、梨储存久了就会产生酒味。因为酒精对 细胞有毒害作用,所以一般陆生植物不能长期进行无氧呼吸。 3.有氧呼吸与无氧呼吸的联系 (1)有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段是相同的,都产生丙酮酸,两种呼吸作用是在 丙酮酸后分道扬镳的。 (2)两种呼吸作用不仅在过程上有共同点,而且在本质上也有共同点,都是分解有 机物,释放能量产生 ATP。 4.细胞呼吸原理的应用 主要是从控制反应的条件来应用的,如有无氧气、水分、温度等。 [评价反馈] 学生做课本探究练习题,教师检查评讲。 [课堂小结] 1.呼吸作用 2.有氧呼吸与无氧呼吸的比较148 [布置作业] 练习 P96:1、2、3、4。 第五章 细胞的能量供应和利用 第四节 能量之源——光与光合作用(3 课时) 教学目标 1.说出绿叶中色素的种类和作用。 2.说出叶绿体的结构和功能。 3.说明光合作用以及对它的认识过程。 4.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 5.说出光合作用原理的应用。 6.简述化能合成作用。 教学重点 (1)绿叶中色素的种类和作用。 (2)光合作用的发现及研究历史。 (3)光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。 (4)影响光合作用强度的环境因素。 教学难点 (1)光反应和暗反应的过程。 (2)探究影响光合作用强度的环境因素。 教学过程 教学内 容 教师活动 学生活动 引入 光合作用对自然界的意义:生成氧气,进而紧接形成地球的臭氧 层;直接或间接为其他生物提供能源;促进碳的循环。 光 合 色 素 [问题探讨]结合教材 P97 图讨论:1、用这种方法有什么好处? 不用颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗?2、为什么不使 用发绿色光的灯管作补充光源? 导言:追根溯源,对绝大多数生物来说,能量的最终来源是 光能。将光能转换成化学能要靠光合作用, 进行光合作用的细胞,首先要能够捕获光能, 那么捕获光能的色素有哪些呢? 实验:探究光合色素的的种类 讲述光合色素的种类、吸收光谱 光合作用色素 A. 色素分布:色素分布在内囊体的薄膜上,149 色素可以吸收、传递、转化光能 B. 色素种类: 叶绿素 a(3/4)(蓝绿色) 叶 绿 素(3/4) 类囊体薄膜 叶绿素 b(1/4)(黄绿色) 上的色素 红光、篮紫光 叶黄素 (2/3) (黄色) 类胡萝卜素(1/4) 胡萝卜素 (1/3)(橙黄色) 蓝紫光 问题探讨 1.用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是 光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有 影响。 2.因为叶绿素对绿光吸收最少,所以不使用绿色的塑料薄膜或补 充绿色光源。 学 生 通 过 实验总结 叶 绿 体 的结构 通过图片和问题的引导,讲述叶绿体的结构及其适应光合作用的 特点。 1817 年,两位法国科学家首次从植物 中分离出叶绿素,但当时并不清楚叶绿素分 布于何处?1865 年德国植物学家萨克斯 研究叶绿素在光合作用中的功能时,发现叶绿素并非普遍分布在 植物的整个细胞中,而是集中在一个个更小的结构里,后来人们 称之为叶绿体。 活动——环境因素对光合作用强度的影响,让学生掌握光合 作用原理在农业二、叶绿体的结构 结合 P99 图示讲解叶绿体的结构,教师归纳: 外膜 叶 绿 体 内膜 基粒:由两个以上的类囊体组成,含色素和 酶 基质:含酶 [资料分析]叶绿体的功能。结合 P100 恩格尔曼的实验讨论 下列问题; 1、恩格尔曼实验的结论是什么? 2、恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处? 资料分析 1.恩格尔曼实验的结论是:氧气是叶绿体释放出来的,叶绿体是 绿色植物进行光合作用的场所。 2.提示:实验材料选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式 对 恩 格 尔 曼 的 两 个 实 验 进 行 讨论,并进 行 表 达 交150 带状,便于观察,用好氧细菌可确定释放氧气多的部位;没有空 气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰;用极细的光束照射,叶绿 体上可分为光照多和光照少的部位,相当于一组对比实验;临时 装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果,等等。 3.叶绿体是进行光合作用的场所。 流 光 合 作 用 的 探 究历程 利用学生初中学过的关于光合作用的反应式,利用填空的方 式,展示光合作用的定义。 引导学生对几个主要的探索历程资料进行阅读,并找出相关阶段 的研究成果或观点。特别讲述用同位素追踪氧元素走向和碳元素 走向的实验 教师列表呈现相关内容,学生讨论回答问题。 年代 科学家 实验 结论 思考 1771 年 英 国 的 普 利 斯 特利 将点燃的蜡烛与绿 色植物一起放在密 闭的玻璃罩内,蜡 烛不容易熄灭;将 小鼠与绿色植物一 起放在玻璃罩内, 小鼠也不易窒息而 亡。 结论? 为什么有 人认为植 物也能使 空气变污 浊? 1779 后 荷 兰 的 英 格 豪 斯 将普利斯特利所做 的实验装置分别放 在光下和黑暗中做 结论? 与前人相 比,实验 做了什么 改进? 1864 年 德 国 的 萨克斯 结论? 1、为什么 要把绿叶 先在暗处 放置几小 时?2、谁 是实验组, 谁是对照 组? 1880 年 美 国 的 恩 格 尔 曼 上一节课已讲 1939 年 美 国 的 鲁 宾 和 采用同位素标记法 分 别 标 记 H2O 和 结论? 二位科学 家采用了 学生思考 探究151 卡门 CO2 ,进行两组光 合作用的实验。第 一组向绿色植物提 供 H218O 和 CO2 ; 第 二 组 提 供 H2O 和 C18O2。 什么研究 手段? 20 世 纪 40 年代 美 国 的 卡尔文 用 14C 标记 14CO2, 供小球藻进行光合 作用。 讨论:1、从人类对光合作用探究历程来看,生物学的发展与物 理学和化学有什么联系?与技术手段的进步有什么联系?2、人 类对光合作用的探究过程,你还有哪些感悟? 旁栏思考题 提示:持这种观点的人,很可能是在无光条件下做的这个实验。 无光时,植物不进行光合作用,只进行细胞呼吸,所以没有释放 氧气,而是释放二氧化碳,也就是使空气变污浊了。 (五)思考与讨论 1 1.光合作用的原料是二氧化碳和水,产物是糖类和氧气,场所是 叶绿体,条件是要有光,还需要多种酶等。光合作用的反应式是: CO2 + H2O (CH2O) + O2 2.提示:从人类对光合作用的探究历程来看,生物学的发展与物 理学和化学的研究进展关系很密切。例如,直到 1785 年,由于 发现了空气的组成,人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气, 吸收的是二氧化碳,这个事例说明生物学的发展与化学领域的研 究进展密切相关。又如,鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合 作用释放的氧气来自水,而不是来自二氧化碳;卡尔文用同位素 示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中 碳的途径,都说明在科学发展的进程中,相关学科的互相促进, 以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。 第一小节练习 基础题 1.(1)×;(2)√。2.B。 3.结论是:叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用,放出氧气。 拓展题 1.植物体吸收光能的色素, 还存在于植物幼嫩的茎和果实等器官的一些含有光合色素的 细胞中。 2.提示:是的。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光,即 红藻反射出了红光,绿藻反射出绿光,褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部152 分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收,即到达深水层的光线是相对富含短波长的光,所 以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布 于海水深的地方。 第五章 细胞的能量供应和利用 第四节 能量之源——光与光合作用(3 课时) 一、教学目标 1.知识与技能 (1)、说出绿叶中色素的种类和作用。 (2)、说出叶绿体的结构和功能。 (3)、说出光合作用以及对它的认识过程。 (4)、尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 (5)、说出光合作用原理的应用。 (6)、简述化能合成作用。 2.过程与方法 (1)利用各种媒体调查和收集资料,学会鉴别、选择、运用和分享信息 (2)通过探究“环境因素对光合作用的影响”,初步学会科学研究的一般方法,发 展科学探究能力 3.情感态度与价值观 (1) 通过本节的学习,使学生养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科 学态度 (2)通过了解光合作用原理在农业生产上的应用,使学生认识生命科学的价值, 从而 乐于学习生命科学 二、教学重点、难点及解决方法。 1、教学重点及解决方法 [教学重点] ⑴绿叶中色素的种类和作用。 ⑵光合作用的发现及研究历史。 ⑶光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。 ⑷影响光合作用强度的环境因素。 [解决方法] ⑴通过色素提取和分离实验,让学生仔细观察分离出的不同色带,色带的颜色、分 布顺序和宽窄,思考其原因及作用。 ⑵让学生从化学反应的角度看光合作用的过程,明确每一个物质变化的来龙去脉和 相应的能量转化的过程。 ⑶让学生通过探究活动理解光合作用原理的应用。 2、教学难点及解决方法 [教学难点] ⑴光反应和暗反应的过程。 ⑵探究影响光作用强度的环境因素。153 [解决方法] ⑴通过由浅入深的讲解,让学生理解光反应和暗反应的过程,区别和联系。 ⑵通过探究生产中的应用。 三、课时安排—3 课时。 四、教学方法—讲解、实验法。 五、教具准备—课件、实验仪器、试剂、材料等。 六、学生活动 1、指导学生阅读教材,找出需了解的知识点。 2、让学生讨论认识叶绿体的结构,这种结构有哪些适于进行光合作用的特点;光合 作用的过程,影响因素等。 七、教学程序 第 1 课时 [问题探讨]结合教材 P97 图讨论:1、用这种方法有什么好处?不用颜色的光照对植物 的光合作用会有影响吗?2、为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源? 导言:追根溯源,对绝大多数生物来说,能量的最终来源是光能。将光能转换成化 学能要靠光合作用,进行光合作用的细胞,首先要能够捕获光能,那么捕获光能的色素 有哪些呢? 一、捕获光能的色素。 探究绿叶中色素的种类:教师指导学生完成如 P97——98 的实验。教师可让学生带着 下列问题去做实验: 1、加入 SiO2、CaCO3 的作用是什么? 2、研磨时为什么要迅速而充分? 3、将滤液收集到试管中后,为什么要用棉塞将试管口塞严? 4、滤纸条一端为什么要剪去两角? 5、画滤液细线时应注意什么? 6、为什么不能让滤液细线触及层析液? 7、滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排序怎样?宽窄如何?这说明了什么? 教师归纳总结: 叶绿素 a(蓝绿色) 叶绿素 绿叶中的色素 叶绿色 b(黄绿色) 胡萝卜素(橙黄色) 类胡萝卜素 叶黄素(黄色) 教师演示相关实验让学生得知:叶绿素 a 和叶绿素 b 吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素 和叶黄素主要吸收蓝紫光,并结合 P99 吸收光谱图讲解。 1817 年,两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素,但当时并不清楚叶绿素分布 于何处?1865 年德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时,发现叶绿素并 非普遍分布在植物的整个细胞中,而是集中在一个个更小的结构里,后来人们称之为叶154 绿体。 活动——环境因素对光合作用强度的影响,让学生掌握光合作用原理在农业二、叶 绿体的结构 结合 P99 图示讲解叶绿体的结构,教师归纳: 外膜 叶 绿 体 内膜 基粒:由两个以上的类囊体组成,含色素和酶 基质:含酶 [资料分析]叶绿体的功能。结合 P100 恩格尔曼的实验讨论下列问题; 1、恩格尔曼实验的结论是什么? 2、恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处? 三、总结 重点总结捕获光能的色素有哪些,叶绿体的结构,其结构上有哪些特点适用于进行 光合作用。 四、作业布置 P100 练习 第五章 细胞的能量供应和利用 第四节 能量之源——光与光合作用(3 课时) 教学目标 1.说出绿叶中色素的种类和作用。 2.说出叶绿体的结构和功能。 3.说明光合作用以及对它的认识过程。 4.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 5.说出光合作用原理的应用。 6.简述化能合成作用。 教学重点 (1)绿叶中色素的种类和作用。 (2)光合作用的发现及研究历史。 (3)光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。 (4)影响光合作用强度的环境因素。 教学难点 (1)光反应和暗反应的过程。 (2)探究影响光合作用强度的环境因素。 第 2 课时 光合作用的原理和应用 教学 内容 教师活动 学生活 动 光 合 作 用 1、光反应:155 的 过 程 条件:光,色素,酶 场所:叶绿体基粒的类囊体薄膜上 过程:(物质变化) ①水的光解 12H2O 光 24[H] + O2 ②光合磷酸化(ATP 的合成) ADP + Pi + 能量 酶 ATP 能量变化:光能转变为活跃的化学能 2、暗反应: 条件:[H]、ATP、酶 场所:叶绿体基质 过程:①二氧化碳的固定 6CO2 + 6C5 酶 12C3 ②三碳化合物的还原 12C3 + 24[H] + ATP 酶 C6H12O6 + 6H2O + 6C5 物质变化:CO2 C3 (CH2O) ATP ADP + Pi 能量变化:ATP 中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。 2. 光反应与暗反应比较 (1)光反应与暗反应的比较 项目 光反应 暗反应 实质 光 能 转 化 为 活 跃 化 学能(ATP、[H]), 放出氧气 活跃化学能转变成稳定化 学能储存起来(CH2O) 时间 短促、以微秒计 较缓慢 条件 需叶绿素、光、酶 不需要叶绿素和光、需要 酶 场所 在 叶 绿 体 的 类 囊 体 膜上 在叶绿体的基质中 物质变化 2H2O 4[H] + O2 ADP+ Pi ATP CO2 的固定 CO2 + C5 C3 CO2 的 还 原 (CH2O) 能量变化 叶 绿 素 将 光 能 转 化 成 活 跃 的 化 学 能 储 存在 ATP 中 ATP 中的活跃化学能转化 为糖等有机物中稳定的化 学能 学 生 总 结→光 →光酶 →  → ][H酶156 联系 ①光反应为暗反应提供[H]、ATP,暗反应为光反 应提供 ADP 和 Pi。②光反应与暗反应是光合作用 全过程的两个阶段。既有区别又有联系,是缺一 不可的整体。 光 合 作 甲 付 程 中 的 元 素 去向 上述方程式表示的光合产物 只是单糖,实际上光合产物 主要是糖类,包括单糖(葡 萄糖和果糖)、二糖(蔗糖)和多糖(淀粉),其中以蔗糖和淀粉 最为普遍,但一些实验证明,蛋白质、脂肪和有机酸也都是光合 作用的直接产物。因此对光合作用产物应该理解为有机物和氧更 为确切。 光 合 作 用 条 件 骤 变 时 物 质 量 的 变 化 当外界因素下 光 照 强 度 、 CO2 浓度骤然 变化时,短时 间内将直接影 响光合作用过 程中 C3 、C5 、 [H],ATP 及 ADP 的 生 成 量,进而影响叶肉细胞中这些物质的含量,它们的关系归纳如 下: 第五章 细胞的能量供应和利用 第四节 能量之源——光与光合作用(3 课时) 一、教学目标 1.知识与技能 (1)、说出绿叶中色素的种类和作用。 (2)、说出叶绿体的结构和功能。 (3)、说出光合作用以及对它的认识过程。 (4)、尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 (5)、说出光合作用原理的应用。 (6)、简述化能合成作用。 2.过程与方法 (1)利用各种媒体调查和收集资料,学会鉴别、选择、运用和分享信息 (2)通过探究“环境因素对光合作用的影响”,初步学会科学研究的一般方法,发 展科学探究能力 3.情感态度与价值观157 (1) 通过本节的学习,使学生养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科 学态度 (2)通过了解光合作用原理在农业生产上的应用,使学生认识生命科学的价值, 从而 乐于学习生命科学 二、教学重点、难点及解决方法。 1、教学重点及解决方法 [教学重点] ⑴绿叶中色素的种类和作用。 ⑵光合作用的发现及研究历史。 ⑶光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。 ⑷影响光合作用强度的环境因素。 [解决方法] ⑴通过色素提取和分离实验,让学生仔细观察分离出的不同色带,色带的颜色、分 布顺序和宽窄,思考其原因及作用。 ⑵让学生从化学反应的角度看光合作用的过程,明确每一个物质变化的来龙去脉和 相应的能量转化的过程。 ⑶让学生通过探究活动理解光合作用原理的应用。 2、教学难点及解决方法 [教学难点] ⑴光反应和暗反应的过程。 ⑵探究影响光作用强度的环境因素。 [解决方法] ⑴通过由浅入深的讲解,让学生理解光反应和暗反应的过程,区别和联系。 ⑵通过探究生产中的应用。 三、课时安排 3 课时。 四、教学方法 讲解、实验法。 五、教具准备 课件、实验仪器、试剂、材料等。 六、学生活动 1、指导学生阅读教材,找出需了解的知识点。 2、让学生讨论认识叶绿体的结构,这种结构有哪些适于进行光合作用的特点;光合 作用的过程,影响因素等。 七、教学程序 第 2 课时 导言:我们知道,光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水 转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。人们得出这一认识经历了漫长的 探索历程。让我们重温一下这段历程吧!158 一、光合作用的探究历程 教师列表呈现相关内容,学生讨论回答问题。 年代 科学家 实验 结论 思考 1771 年 英 国 的 普 利 斯 特利 将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭 的玻璃罩内,蜡烛不容易熄灭;将小鼠 与绿色植物一起放在玻璃罩内,小鼠也 不易窒息而亡。 结论? 为什么有人 认为植物也 能使空气变 污浊? 1779 后 荷 兰 的 英 格 豪 斯 将普利斯特利所做的实验装置分别放在 光下和黑暗中做 结论? 与前人相比, 实验做了什 么改进? 1864 年 德 国 的 萨克斯 结论? 1、为什么要 把绿叶先在 暗处放置几 小时?2、谁 是实验组, 谁 是 对 照 组? 1880 年 美 国 的 恩 格 尔 曼 上一节课已讲 1939 年 美 国 的 鲁 宾 和 卡门 采用同位素标记法分别标记 H2O 和 CO2,进行两组光合作用的实验。第一 组向绿色植物提供 H218O 和 CO2;第二 组提供 H2O 和 C18O2。 结论? 二位科学家 采用了什么 研究手段? 20 世纪 40 年代 美 国 的 卡尔文 用 14C 标记 14CO2,供小球藻进行光合作 用。 讨论:1、从人类对光合作用探究历程来看,生物学的发展与物理学和化学有什么联系? 与技术手段的进步有什么联系?2、人类对光合作用的探究过程,你还有哪些感悟? 二、光合作用的过程。 教师结合 P103 图讲解。光合作用总反应式: CO2+H2O→(CH2O)+O2 光反应阶段 暗反应阶段 部位 类囊体的薄膜上 叶绿体的基质中 条件 光、色素、水、酶 [H]、ATP、CO2、酶 物质 变化 ①水的光解:2H2O→4[H]+O2 ②ATP 的形成:ADP+Pi+能量 ATP ①CO2 的固定:CO2+C5 2C3 ②2C3 (CH2O)+C5+H2O →酶 →酶 →酶159 能量 变化 光能转变成活跃的化学能储存在 ATP 中 ATP 中活跃的化学能转变成稳定 的化学能储存在各类有机物中。 联系 ①光反应为暗反应提供[H]、ATP,暗反应为光反应提供 ADP 和 Pi。②光反 应与暗反应是光合作用全过程的两个阶段。既有区别又有联系,是缺一不 可的整体。 三、总结 人类认识光合作用的历程和光合作用的过程。 四、布置作业 P106 练习 第五章 细胞的能量供应和利用 第四节 能量之源——光与光合作用(3 课时) 教学目标 1.说出绿叶中色素的种类和作用。 2.说出叶绿体的结构和功能。 3.说明光合作用以及对它的认识过程。 4.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 5.说出光合作用原理的应用。 6.简述化能合成作用。 教学重点 (1)绿叶中色素的种类和作用。 (2)光合作用的发现及研究历史。 (3)光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。 (4)影响光合作用强度的环境因素。 教学难点 (1)光反应和暗反应的过程。 (2)探究影响光合作用强度的环境因素。 第 3 课时 影响光合作用的因素及其应用 教师指导学生完成 P104——105 的实验。 因 素 对光合使用的影响 在生产上的应用 光 1 、光照强度:光合作 用随光照强度的变化 而变化。光照弱时光 合作用减慢,光照逐步 增强时光合作用随之 加快,但是光照增强到 一定程度,光合作用速 1、适当提高光照强度。 2、延长光合作用时间。 3、增加光合作用面积—— 合理密植。 4、对温室大棚用无色透明 玻璃。 5、若要降低光合作用则用160 度不再增加。 在一定光照强度范围内,增加光照强度可提高 光合作用速率。 曲线分析:A 点光照强度为 0,此时只进行细胞 呼吸,释放 C02 量表明此时的呼吸强度。 AB 段表明光照强度加强,光合作用逐渐加强。 C02 的释放量逐渐减少,有一部分用于光合作用; 而到 B 点时,细胞呼吸释放的 CO2 全部用于光合作 用,即光合作用强度“细胞呼吸强度,称 B 点对 应的光照强度为光补偿点(植物白天的光照强度 在光补偿点以上,植物才能正常生长)。 BC 段表明随着光照强度不断加强,光合作用 强度不断加强,到 C 点以上不再加强了,称 C 点 对应的光照强度为光饱和点。 应用:阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低, 如上图虚线表示。间作套种时农作物的种类搭配, 林带树种的配置,冬季温室栽培避免高温等都与 光补偿点有关。 2.光照面积(如图 所示)曲线分析:OA 段表明随叶面积的不 断增大,光合作用实际 量不断增大,A 点为光合 作用面积的饱和点。 随叶面积的增大,光合 作用不再增加,原因 是有很多叶被遮挡,光照强度在光补偿点以下。 OB 段表明干物质量随光合作用增加而增加,而由 于 A 点以后光合作用不再增加,但叶片随叶面积的 不断增加,呼吸量(OC 段)不断增加,所以干物质 积累不断降低(BC 段)。 应用:适当间苗、修剪,合理施肥、浇水, 避免徒长。 2、光质不同影响光合速率,白光为复色光,光合作 用能力最强。单色光中红光作用最快,蓝紫光次之, 绿光最差。 3、日变化,光合速率在一天中有变化,一般与太 阳辐射进程相符。①光照时间越长,产生的光合产 物越多。 有色玻璃,如用红色玻璃, 则透红光吸收其他波长的 光,光合能力较白光弱,但 较其他单色光强。161 温 度 光合作用的光反应和暗反应是酶促反应,温度直接影 响酶的活性,从而影响光合速率。温度过高,还会影 响植物叶片气孔开度,影响 CO2 供应,进而影响暗反 应,从而影响光合速率。 般植物在 10~35℃下正 常进行光合作用,其中 AB 段(10-35℃)随温度的升高 而逐渐加强,B 点(350℃)以 上光合酶活性下降,光合作用开始下降,50℃左 右光合作用完全停止 1、适时播种。 2、温室栽培植物时,白天 适当提高温度,晚上适当降 温。 3、植物“午休”现象的原 因之一。 二 氧 化 碳 浓 度 二氧化碳是光合作用的原料之一。环境中二氧化碳浓 度的高低明显影响光合速率。在一定范围内,植物的 光合速率是随 CO2 浓度增加而增加,但到达一定程度 时再增加 CO2 浓度,光合速率不再增加。 温室栽培植物时适当提高 室内 CO2 的浓度,如施放 一定量的干冰或多施农家 肥。 矿 质 元 素 矿质元素直接或间接影响光合作用。N、Mg、Fe、 Mn、Cu、P、Cl 产生直接影响(N 影响酶的含量, N、Mg、Fe、Mn 影响叶绿素的组成或生物合成)。 K、P、B 对光合作用产生间接影响。 合理施肥 水 水分是光合作用原料之一,缺少时光合速率下降。 合理灌溉 (5)叶龄(如图所示) 曲线分析:OA 段为幼叶,随幼叶的不断生长,叶面积不断增 大,叶内叶绿体不断增多,叶绿素含量不断增加,光合作用速率 不断增加。 AB 段为壮叶,叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态,光合速率也基 本稳定。 BC 段为老叶,随着叶龄的增加,叶片内叶绿素被破坏,光合速率也随之下降。 应用:农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶,都162 是根据其原理,可减少其细胞呼吸消耗的有机物。 3.多因子对光合作用速率影响 的分析(如图所示) 曲线分析:P 点时,限制光合速 率的因素应为横坐标所表示的因 子,随其因子的不断加强,光合速率不断提高。当到 Q 点时,横坐标所表示的因素, 不再影响光合速率,要想提高光合速率,可采取适当提高图示中的其他因素的方法。 应用:温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性, 提高光合速率,也可同时适当充加 C02,进一步提高光合速率。当温度适宜时,可适 当增加光照强度和 C02 浓度以提高光合速率。总之,可根据具体情况,通过增加光 照强度、调节温度或增加 C02 浓度来充分提高光合速率,以达到增产的目的。 六、光合作用强度的表示方法及计算 1.光合作用强度表示方法 ①单位时间内光合作用产生有机物的量 ②单位时间内光合作用吸收 C02 的量 ③单位时间内光合作用放出 02 的量 注意:最容易检测的是③。 2.光合作用的有关计算 (1)物质计算 依据光合作用的总反应式 进行计算,反应式为: (2)能量计算:依据光合作用 反应式进行计算。 (3)与呼吸作用结合的计算 在光下,光合作用与呼吸作用同时进行: 光合作用(实际)产氧量=实测的氧气释放量+呼吸作用耗氧量 光合作用(实际)二氧化碳消耗量=实测的二氧化碳消耗量+呼吸作用二氧化碳 释放量 光合作用葡萄糖净生产量=光合作用(实际)葡萄糖生产号一呼呀作用葡萄糖消 耗量 化能合成作用 学生阅读 P105 回答:1、什么是自养生物?什么是异养生物?2、自养生物与异养生 物的本质区别是什么?3、自养生物有哪些类型?它们的主要区别是什么? 教师归纳:自然界中少数种类的细菌,虽然细胞内没有叶绿素,不能进行光合作用, 但是能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物,这种合成作用, 叫做化能合成作用,如硝化细菌。 2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2→2HNO3+能量 6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2163 第二小节练习 基础题 1.(1)√;(2)×。2.B。 3.D。 4.C。 5.D。 6.B。 7.光合作用中光反应阶段的能量来源是光能,暗反应阶段的能量来源是 ATP。 8.白天若突然中断二氧化碳的供应,叶绿体内首先积累起来的物质是五碳化合物。 拓展题 1.(1)根据图中的曲线表明,7~10 时光合作用强度不断增强,这是因为在一定温度和 二氧化碳供应充足的情况下,光合作用的强度是随着光照加强而增强的。 (2)在 12 时左右光合作用强度明显减弱,是因为此时温度很高,蒸腾作用很强,气孔 大量关闭,二氧化碳供应减少,导致光合作用强度明显减弱。 (3)14~17 时光合作用强度不断下降的原因,是因为此时光照强度不断减弱。 教学反思: 自我检测的答案和提示 一、概念检测判断题 1.√。 2.×。 3.√。 选择题 1.D。 2.D。 画概念图 二、知识迁移 提示:松土是我国农业生产中一项传统的耕作措施。松 土可以增加土壤的透气性,能促进土壤中枯枝落叶、动 物遗体和粪便等有机物的分解,从而有利于农作物生长。 但是,松土容易造成水土流失,可能成为沙尘暴的一种诱 发因素。科学研究表明,产生沙尘的地表物质以直径为 0.005~0.06 mm 的粉尘为主,这些粉尘主要来自农田。由 于松土促进了土壤微生物的有氧呼吸,增加了二氧化碳 的分解和排放,从而使温室效应和全球气候变暖问题变 得更加严重。此外,松土还增加了农业生产的成本。为 此,农业生产上应当提倡免耕法。 免耕法又叫保护性耕作法,是指农业生产中平时不用或 尽量少用松土措施(能保证种子发芽出土即可),收获时只收割麦穗或稻穗等部位,而将 经过处理后的农作物秸秆和残茬保留在农田地表,任其腐烂,以便尽量恢复土壤的自然 状态并保护土壤,避免水分蒸发。对于农业病虫害和农田杂草,则主要通过使用农药和 除草剂来解决。免耕法有利于水土保持,能减少沙尘暴的发生,并能提高土壤的肥力。 三、技能训练 20 ℃ 50 ℃ 6 h 12 h 6 h 12h164 1.提示:对于具有两个变量的对照实验,探究的原则是先探究其中的一个变量,然后探究 另一个变量。为了节省时间和实验材料,一些探究两个变量的实验可以同时进行操作。 例如,本实验可以参照下表同时进行,然后对 2 个变量的 4 组实验数据,分别进行分析 研究。 2. 比较项目 光合作用 细胞呼吸 场所 植物细胞内的叶绿体 细胞内的线粒体和细胞质基质 原料 CO2 和 H2O C6H12O6 (或和 O2); C6H12O6 是光合 作用的产物,其中所含的能量最终来自光 能 条件 光能、酶 酶 产物 (CH2O)和 O2;(CH2O) 中的能量由光能转化而来, (CH2O)可以为细胞呼吸提 供原料 CO2 和 H2O,或 C3H6O3,或 C2H5OH 和 CO2;C3H6O3 和 C2H5OH 中含有的能量 最终也来自光能 四、思维拓展 哈密地区位于我国的高纬度地区(夏季的白天长),阳光充足,而且光照强烈,所以哈密 瓜植株的叶片进行光合作用的时间长,光合作用的强度大,积累的糖类自然就会很多。 哈密地区夜间温度比较低,哈密瓜植株的细胞呼吸相对比较弱,消耗的糖类物质就会比 较少。这样,哈密瓜内积存的糖类比较多。哈密瓜细胞内的糖类在有关酶的催化作用下, 最终转化成果糖和葡萄糖,所以哈密瓜特别甜。 自己的家乡或社区如果想种植哈密瓜并使瓜甜,就要模仿哈密地区的自然条件,创造类 似的生态环境,如采取白天适当增加光照时间和光照强度,夜间适当降低温度等措施。 第五章 细胞的能量供应和利用 第四节 能量之源——光与光合作用(3 课时) 一、教学目标 1.知识与技能 (1)、说出绿叶中色素的种类和作用。 (2)、说出叶绿体的结构和功能。 (3)、说出光合作用以及对它的认识过程。 (4)、尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 (5)、说出光合作用原理的应用。 (6)、简述化能合成作用。 2.过程与方法 (1)利用各种媒体调查和收集资料,学会鉴别、选择、运用和分享信息 (2)通过探究“环境因素对光合作用的影响”,初步学会科学研究的一般方法,发 展科学探究能力 165 3.情感态度与价值观 (1) 通过本节的学习,使学生养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科 学态度 (2)通过了解光合作用原理在农业生产上的应用,使学生认识生命科学的价值, 从而 乐于学习生命科学 二、教学重点、难点及解决方法。 1、教学重点及解决方法 [教学重点] ⑴绿叶中色素的种类和作用。 ⑵光合作用的发现及研究历史。 ⑶光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。 ⑷影响光合作用强度的环境因素。 [解决方法] ⑴通过色素提取和分离实验,让学生仔细观察分离出的不同色带,色带的颜色、分 布顺序和宽窄,思考其原因及作用。 ⑵让学生从化学反应的角度看光合作用的过程,明确每一个物质变化的来龙去脉和 相应的能量转化的过程。 ⑶让学生通过探究活动理解光合作用原理的应用。 2、教学难点及解决方法 [教学难点] ⑴光反应和暗反应的过程。 ⑵探究影响光作用强度的环境因素。 [解决方法] ⑴通过由浅入深的讲解,让学生理解光反应和暗反应的过程,区别和联系。 ⑵通过探究生产中的应用。 三、课时安排 3 课时。 四、教学方法 讲解、实验法。 五、教具准备 课件、实验仪器、试剂、材料等。 六、学生活动 1、指导学生阅读教材,找出需了解的知识点。 2、让学生讨论认识叶绿体的结构,这种结构有哪些适于进行光合作用的特点;光合 作用的过程,影响因素等。 七、教学程序 第 3 课时 导言:上节课我们学习了光合作用的具体过程。在农业生产上为了增加农作物的产 量,可采用提高光合作用的强度的措施。那么哪些环境因素能影响光合作用的强度呢?166 先让我们来做个实验。 一、光合作用原理的应用。 教师指导学生完成 P104——105 的实验。 因素 对光合使用的影响 在生产上的应用 光 1、光照强度:光合作用随光照强度的变化而变化。 光照弱时光合作用减慢,光照逐步增强时光合作用 随之加快,但是光照增强到一定程度,光合作用速 度不再增加。 2、光质不同影响光合速率,白光为复色光,光合作 用能力最强。单色光中红光作用最快,蓝紫光次之, 绿光最差。 3、日变化,光合速率在一天中有变化,一般与太阳 辐射进程相符。 1、适当提高光照强度。 2、延长光合作用时间。 3、增加光合作用面积——合 理密植。 4、对温室大棚用无色透明玻 璃。 5、若要降低光合作用则用有 色玻璃,如用红色玻璃,则 透红光吸收其他波长的光, 光合能力较白光弱,但较其 他单色光强。 温度 光合作用的光反应和暗反应是酶促反应,温度直接 影响酶的活性,从而影响光合速率。温度过高,还 会影响植物叶片气孔开度,影响 CO2 供应,进而影 响暗反应,从而影响光合速率。 1、适时播种。 2、温室栽培植物时,白天适 当提高温度,晚上适当降温。 3、植物“午休”现象的原因 之一。 二氧 化碳 浓度 二氧化碳是光合作用的原料之一。环境中二氧化碳 浓度的高低明显影响光合速率。在一定范围内,植 物的光合速率是随 CO2 浓度增加而增加,但到达一 定程度时再增加 CO2 浓度,光合速率不再增加。 温室栽培植物时适当提高室 内 CO2 的浓度,如施放一定 量的干冰或多施农家肥。 矿质 元素 矿质元素直接或间接影响光合作用。N、Mg、Fe、 Mn、Cu、P、Cl 产生直接影响(N 影响酶的含量, N、Mg、Fe、Mn 影响叶绿素的组成或生物合成)。 K、P、B 对光合作用产生间接影响。 合理施肥 水 水分是光合作用原料之一,缺少时光合速率下降。 合理灌溉 二、化能合成作用 学生阅读 P105 回答:1、什么是自养生物?什么是异养生物?2、自养生物与异养生 物的本质区别是什么?3、自养生物有哪些类型?它们的主要区别是什么? 教师归纳:自然界中少数种类的细菌,虽然细胞内没有叶绿素,不能进行光合作用, 但是能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物,这种合成作用, 叫做化能合成作用,如硝化细菌。 2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2→2HNO3+能量 6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2 三、总结167 重点小结光合作用受哪些外界因素的影响及化能合成作用。 四、作业布置 P106 练习二 五、板书设计 (一)、光合作用原理的应用 1、 提高光合作用强度的措施 2、探究环境因素对光合作用强度的影响 (二)、化学合成作用 1、自养生物、异养生物概念、区别 2、 化能合成作用概念、与光合作用的区别 六.教后反思 第六章 细胞的生命历程 第一节 细胞的增殖 教学目标 1.简述细胞生长和增殖的周期性。 2.观察细胞的有丝分裂并概述其过程。 3.描述细胞的无丝分裂。 4.模拟探究细胞大小与物质运输的关系,探讨细胞不能无限长大的原因。 教学重点 (1)细胞生长和增殖的周期性。 (2)真核细胞有丝分裂的过程。 教学难点 真核细胞有丝分裂过程中,各个时期染色体行为和数目的变化,以及 DNA 数量的变 化。 教学内容 教师活动 学生活动 引入:问 题探讨 问题探讨:展示图片,提出问题,不同生物体体积的差异 主要是由于细胞数量造成的,还是细胞体积造成的呢?引 导:如果大象的体积是老鼠的 1 万倍,大象的细胞也是老 鼠的一万或者几千倍吗?引导学生得出结论(例外:人的 神经系统的发育,主要是由于细胞体积的变化) 问题探讨 1.象与鼠相应器官和组织的细胞大小无明显差异。 2.生物体的生长,既靠细胞分裂增加细胞的数量,还要靠 细胞生长增大细胞的体积。 进 行 思 考和讨论,发 表观点。在教 师引导下,得 出结论,多细 胞 生 物 个 体 的差异,主要 是 由 于 细 胞 数量的差异。 探究活动: 细胞不能 提出问题:为什么细胞的体积不能无限增大?先从两 方面引导,如果细胞体积过大,细胞内的物质运输速度会 思 考 问 题,师生进行168 无限长大 的原因 减慢;细胞体积过大,细胞核的调控能力会减弱 进行探究活动。设定情景,设细胞为正方体,边长本 别是 3 微米、2 微米、1 微米,引导学生计算 3 种情况中, 细胞的表面积和体积之比。进一步以实验的方式进行探究。 以问题引导学生进行探究:氢氧化钠溶液和含有酚酞的琼 脂块之间的有什么关系,作用是什么?实验现象说明了什 么? 分析细胞为什么不会无限变小的原因。培养学生批判 性思维。 批判性思维 细胞体积的最小限度,是由完成细胞功能所必须的基本结 构(如核糖体)和物质(如酶)所需要的空间决定的。 细胞不能无限长大(细胞体积趋于小) 原因:细胞体积越小,相对表面积越大,物质运输效率超 高。 受细胞核控制范围的限制。(所以草履虫有两个细胞核) 谈论 学 生 进 行 计 算,初步得出 结论,体积越 大,相对表面 积越小。 学 生 进 行 实 验,并得出结 论 细胞增殖: 间期 细胞通过分裂进行增殖 1、细胞增殖是重要的细胞生命活动,是生物体生长、 发育、繁殖、遗传的基础。 2、细胞以分裂的方式进行增殖。细胞在分裂之前, 必须进行一定的物质准备。细胞增殖包括物质准备和细胞 分裂整个连续的过程。 有 丝分裂 3、真核细胞的分裂方式 无丝分裂 减 数分裂 细胞周期概念:细胞分裂活动具有周期性,什么是周期性? 提出问题,细胞分裂后会造成细胞内物质,特别是细胞核 内遗传物质的减少吗?说明细胞周期分为物质准备和细 胞分裂两个阶段。过渡到分裂间期。 间期和分裂期经历时间的比较,得出结论:间期的时间远 远长于分裂期。分裂间期的概念;细胞间期细胞的生命活 动:强调 DNA 的合成和相关蛋白质的合成(染色体的复 制)——回顾染色质的组成(DNA 和蛋白质),用板画形 式描述染色质丝的复制。 引导学生思考:分裂间期的生理意义是什么(遗传物质的 复制)、分裂期的生理意义是什么(遗传物质的平均等分) 1、细胞周期:连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开 始,到下一次细胞分裂完成时结束为一个细胞周期。 (有丝分裂有,而无丝分裂和减数分裂没有) 思考问题,作 出反应。 观 察 分 裂 间 期 和 分 裂 期 时间比例图, 得出结论。 细胞周期 分裂期(时间短):完成细胞分裂 分裂间期(时间长): 完成 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成169 细胞增值: 分裂期 播放动画,让学生对细胞分裂的动态过程有感性的认识。 前期:展示图片,比较间期和前期的变化:染色质螺旋, 染色体出现,纺锤体出现,核仁、核膜消失。归纳为“两 出现两消失”展示图片,明确姐妹染色单体、染色单体、 染色质、DNA、着丝点等名词的概念和之间的关系。 中期:展示图片和引导性填空题,指导学生观察和阅读, 说出中期细胞所进行的生理活动,强调染色体的运动 后期:展示图片和引导性填空题,指导学生观察和阅读, 说出后期细胞所进行的生理活动,强调染色体数目的变化。 末期:展示图片和引导性填空题,指导学生观察和阅读, 完 成 引 导 性 的填空题。 阅读课文,完 成填空,并对 中 期 的 特 征 进行表达。 阅读课文,完 成填空,并对 中 期 的 特 征 进行表达。 阅读课文,完 成填空,并对 后 期 的 特 征 进行表达。 阅读课文,完 成填空,并对 末 期 的 特 征170 说出末期细胞所进行的生理活动,归纳为两消失三出现。 再次播放植物细胞有丝分裂动画,进行巩固。 展示动物细胞和植物有丝分裂图片,以问题引导学生观察 两种细胞有丝分裂的差异:动物细胞纺锤体的形成以及细 胞质分裂的方式。 1、前期:⑴染色质成为染色体(特点见教材 P113)⑵核 仁逐渐解体,核膜逐渐消失 ⑶纺缍体形成⑷染色体散乱地分布在纺缍体的中央(两失 两现一散乱) 2、中期:⑴每条染色体的着丝点排列在细胞中央的 一个平面上⑵染色体形态稳定,数目清晰,便于观察(着 丝点一平面,形态数目清晰见) 3、后期:⑴着丝点分裂成两个,姐妹染色体单体分 开成为染色体⑵染色体移至细胞的两极⑶染色体数目加 倍(着丝点一分为二,数目加倍两移开) 4、末期:⑴染色体变成染色质丝⑵纺缍丝消失,出 现新的核膜和核仁⑶出现细胞板,一个细胞分裂成为两个 子细胞(两失两现一重建) 进行表达。 观察图片,进 行 讨 论 和 阅 读。回答问题。 动物细胞 与植物细 胞的有丝 分裂,有 何异同 与细胞分 以表格形式,对有丝分裂过程中,染色体形态、染色体数 目、着丝点数目、染色单体数目、DNA 分子数目等进行 对比。并对染色体数目、DNA 分子数目,染色单体数目 作出变化曲线。 有丝分裂的意义。(把概念拆开,细化,联系有丝分裂的 间期和分裂期,帮助学生记忆和理解。 植物细胞:核糖体、线粒体、高尔基体 植物细胞有丝分裂 动物细胞有丝分裂 相同点 分裂过程基本相同。 染色体变化规律相同;分裂间期完成染色体 复制;分裂期实现染色体平均分配到两个子 细胞中去。 前 期 由细胞两极发出 的纺缍丝形成纺 缍体 由两极中心体发出 的星射线,形成纺 缍体 不同点 后 期 细胞中部形成细 胞板扩展形成细 胞壁,将一个细胞 分裂成两个子细 胞 细胞膜从中部向内 凹陷,把细胞缢裂 成两个子细胞 在 老 师 的 引 导下,完成表 格。171 裂有关的 细胞器 有丝分裂 染色体、 姐妹染色 单 体 与 DNA 的 数量关系 有丝分裂 的特征和 意义 动物细胞:核糖体、线粒体、中心体 特征:在有丝分裂的过程中,染色体复制一次,细胞分裂 一次,分裂结果是染色体平均分配到两个子细胞中。 意义:将亲代细胞的染色体经复制后,精确地平均分配到 两个子细胞中。因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传 性状的稳定性。 染色体核内 DNA 染色 单体 着丝 点 数 目 位置 形态 间期 2N→ 4N 0→ 4N 2N 2N 前期 4N 4N 2N 2N 核内四 周散乱 分布↓ 中期 4N 4N 2N 2N 赤道板 集结 后期 4N 0 4N 4N 末期 2N 0 2N 2N ↓ 移向两 极 染色质 ↓ 染色体 ↓ 染色质 (五)无 丝分裂 无丝分裂的实例、过程。强调没有出现染色体(不等于没 有染色体)和纺锤体。 技能训练 提示:限制细胞长大的因素主要有两方面。1.细胞表面积 与体积的比。原生动物细胞中的伸缩泡就是增大膜表面积 与体积的比。2.细胞的核质比,细胞核所控制的细胞大小 与核的大小成比例。所以像草履虫这样个体较大的细胞有 两个细胞核,保证正常的核质比。 练习 基础题 1.C。 2.A。 3.D。 4.C,E。 5.B。 拓展题172 1.提示:卵细胞的卵黄中贮存了大量营养物质,卵裂初期所需的营养物质由卵黄提供,不 是靠细胞外物质的输入;细胞的表面积与体积之比限制细胞的物质运输,而卵细胞内部 储存了大量的营养物质,可以长得比较大。 第六章 细胞的生命历程 第一节 细胞的增殖 一、教学目标 1.知识与技能 (1)了解真核细胞增殖的方式及意义 (2)理解细胞周期的概念 (3)准确描述细胞有丝分裂各阶段的重要特征 (4)掌握有丝分裂的过程、特征和意义 2.过程与方法 (1)学会科学探究细胞大小与物质运输的关系的方法 (2)学会用曲线图描述 DNA 和染色体数量的变化规律 3.情感态度与价值观 (1)培养学生树立对生命的运动性对事物发展变化过程中由量变到质变的辩证 唯物主义世界观 (2)培养学生实事求是的科学态度和严谨的工作作风 二、教学重点、难点及解决方法 1、教学重点及解决方法 [教学重点] ⑴细胞生长和增殖的周期性。 ⑵真核细胞有丝分裂的过程。 [解决方法] ⑴用吹塑板做成细胞和染色体模型,边讲解边在黑板粘贴有丝分裂各时期剪贴图。 ⑵运用多媒体再现动态的植物细胞有丝分裂过程。 2、教学难点及解决方法 [教学难点] 真核细胞有丝分裂过程中,各个时期染色体行为和数目的变化,以及 DNA 数量的变 化。 [解决方法] 用传统的教学方式与现代教学手段相结合,既让学生感受细胞分裂过程的动态性和 连续性,又能克服电教手段转瞬即逝的弊端,再通过表格、曲线图呈现变化。 三、课时安排 2 课时 四、教学方法 实验法,讲解法,启发法。 五、教具准备 课件,实验用品173 六、学生活动 1、通过实验,启发学生发现事物的规律性。 2、指导学生阅读教材,找出知识点,回答相关问题。 七、教学程序 第 1 课时 [问题探讨]出示教材 P110 图讨论:1、推测象与鼠相应器官和组织的细胞大小差异如 何?2、生物体的长大,是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的增大?(让学生明确多细 胞生物体体积的增大,即生物体的生长,既靠细胞生长增大细胞的体积,还要靠细胞分 裂增加细胞的数量。不同动(植)物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异,器官 大小主要决定于细胞数量的多少。) 导言:细胞为什么都那么微小呢?什么因素限制了细胞的长大?让我们通过模拟实 验来探讨之。 一、细胞不能无限长大 [实验]:细胞大小与物质运输的关系]先引导学生设计模拟实验的方案,然后讨论各 种方案的可行性,最后实验按教材 P110——111 提供的方案。 1、据测量结果计算后填入教材 P111 表中。 2、写出实验结论。 3、讨论回答教材 P111 的讨论题。 4、教师总结:细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞的物质运输的效率就越低。 细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。 二、细胞通过分裂进行增殖 1、细胞增殖是重要的细胞生命活动,是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。 2、细胞以分裂的方式进行增殖。细胞在分裂之前,必须进行一定的物质准备。细胞 增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。 有 丝分裂 3、真核细胞的分裂方式 无丝分裂 减 数分裂 三、有丝分裂 引言:有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式。细胞进行有丝分裂具有周期 性。(学生阅读教材 P112) 教师提问: 1、什么叫细胞周期? 2、一个细胞周期包括哪两个阶段? 3、什么是分裂间期,什么是分裂期?哪个时期长? 4、细胞分裂间期有什么特点? 5、新的细胞周期从什么开始? 6、要观察细胞的有丝分裂过程采用什么样的细胞比较好? 分裂期细胞有哪些特点呢?下面我们以高等植物细胞为例,来了解有丝分裂的过程。 教师可先用吹塑板做成细胞和染色体模型,边讲解边在黑板粘贴有丝分裂各时期剪贴图。174 1、前期:⑴染色质成为染色体(特点见教材 P113)⑵核仁逐渐解体,核膜逐渐消失 ⑶纺缍体形成⑷染色体散乱地分布在纺缍体的中央(两失两现一散乱) 2、中期:⑴每条染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平面上⑵染色体形态稳定, 数目清晰,便于观察(着丝点一平面,形态数目清晰见) 3、后期:⑴着丝点分裂成两个,姐妹染色体单体分开成为染色体⑵染色体移至细胞 的两极⑶染色体数目加倍(着丝点一分为二,数目加倍两移开) 4、末期:⑴染色体变成染色质丝⑵纺缍丝消失,出现新的核膜和核仁⑶出现细胞板, 一个细胞分裂成为两个子细胞(两失两现一重建) 四、总结 重点小结细胞不能无限长大的原因,细胞通过什么方式增殖,细胞周期的概念,高 等植物细胞有丝分裂的过程。 五、作业布置 P114 练习一 1、2、3,二 1 第六章 细胞的生命历程 第一节 细胞的增殖 一、教学目标 1.知识与技能 (1)了解真核细胞增殖的方式及意义 (2)理解细胞周期的概念 (3)准确描述细胞有丝分裂各阶段的重要特征 (4)掌握有丝分裂的过程、特征和意义 2.过程与方法 (1)学会科学探究细胞大小与物质运输的关系的方法 (2)学会用曲线图描述 DNA 和染色体数量的变化规律 3.情感态度与价值观 (1)培养学生树立对生命的运动性对事物发展变化过程中由量变到质变的辩证 唯物主义世界观 (2)培养学生实事求是的科学态度和严谨的工作作风 二、教学重点、难点及解决方法 1、教学重点及解决方法 [教学重点] ⑴细胞生长和增殖的周期性。 ⑵真核细胞有丝分裂的过程。 [解决方法] ⑴用吹塑板做成细胞和染色体模型,边讲解边在黑板粘贴有丝分裂各时期剪贴图。 ⑵运用多媒体再现动态的植物细胞有丝分裂过程。 2、教学难点及解决方法 [教学难点] 真核细胞有丝分裂过程中,各个时期染色体行为和数目的变化,以及 DNA 数量的变175 化。 [解决方法] 用传统的教学方式与现代教学手段相结合,既让学生感受细胞分裂过程的动态性和 连续性,又能克服电教手段转瞬即逝的弊端,再通过表格、曲线图呈现变化。 三、课时安排 2 课时 四、教学方法 实验法,讲解法,启发法。 五、教具准备 课件,实验用品 六、学生活动 1、通过实验,启发学生发现事物的规律性。 2、指导学生阅读教材,找出知识点,回答相关问题。 七、教学程序 第 2 课时 教师:动物细胞与植物细胞的有丝分裂,有何异同? 植物细胞有丝分裂 动物细胞有丝分裂 相同点 分裂过程基本相同。 染色体变化规律相同;分裂间期完成染色体复制;分裂期实现染色体平均 分配到两个子细胞中去。 前期 由细胞两极发出的纺缍丝形成纺 缍体 由两极中心体发出的星射线, 形成纺缍体 不同点 后期 细胞中部形成细胞板扩展形成细 胞壁,将一个细胞分裂成两个子 细胞 细胞膜从中部向内凹陷,把细 胞缢裂成两个子细胞 4、与细胞分裂有关的细胞器 植物细胞:核糖体、线粒体、高尔基体 动物细胞:核糖体、线粒体、中心体 5、有丝分裂染色体、姐妹染色单体与 DNA 的数量关系 染色体核内 DNA 染色单 体 着丝 点 数目 位置 形态 间 期 2N→4N 0→4N 2N 2N 前 期 4N 4N 2N 2N 核内四周散乱分布 ↓ 中 期 4N 4N 2N 2N 赤道板集结 后 期 4N 0 4N 4N ↓ 移向两极 染色质 ↓ 染色体 ↓ 染色质176 末 期 2N 0 2N 2N (注:设正常体细胞核内染色体为 2 N) 上述数据变化可用数学方法表示: 6、有丝分裂的意义 四、无丝分裂 过程:核延长→核缢裂→质缢裂→两个细胞 特点:不出现纺缍丝和染色体 实例:蛙的红细胞 [技能训练]引导学生回答 P114 解释现象 [实验]观察根尖分生组织细胞的有丝分裂,参照教材 P115——116 相关实验内容指导 学生完成。同时提出下列问题让学生讨论回答: 1、为什么要解离? 2、为什么要漂洗? 3、为什么要染色? 4、为什么要用镊子尖把洋葱根尖弄碎和压片? 5、根尖分生区细胞的特点是什么? 6、在你的观察结果中,处于哪一时期的细胞最多?为什么? 7、如何比较细胞周期不同时期的时间长短? 五、总结 重点小结动物细胞与植物细胞有丝分裂过程的异同点,有丝分裂的意义,无丝分裂 的特点,实验过程。 六、作业布置 P115 一 4、5 二 2 七、板书设计 4、动、植物细胞有丝分裂的异同点: 植物细胞有丝分裂 动物细胞有丝分裂 相同点 分裂过程基本相同。 染色体变化规律相同;分裂间期完成染色体复制;分裂期实现染色体平均 分配到两个子细胞中去。 不同点 前期 由细胞两极发出的纺缍丝形成纺 缍体 由两极中心体发出的星射线, 形成纺缍体177 后期 细胞中部形成细胞板扩展形成细 胞壁,将一个细胞分裂成两个子 细胞 细胞膜从中部向内凹陷,把细 胞缢裂成两个子细胞 5、有丝分裂的意义 (四)、无丝分裂 过程:核延长→核缢裂→质缢裂→两个细胞 特点:不出现纺缍丝和染色体 实例:蛙的红细胞 (五)、观察植物细胞的有丝分裂 [教后反思] 第六章 细胞的生命历程 第二节 细胞的分化 一、 教学目标 1.知识与技能 (1)了解细胞的分化与生物体发育的关系 (2)能举例说明细胞的全能性及其在科学研究中的应用 2.过程与方法 (1)培养学生分析比较的能力 (2)培养学生联系实际灵活运用知识的能力 (3)学会有关干细胞研究进展与人类健康的资料搜集和分析 3.情感态度与价值观 (1)通过学习使学生体会生命的运动性,体会内因和外因对生命进程的影响等 哲学思想 (2)激发学生的社会责任感和使命感,激发学生关爱生命的美好情感 二、教学重点和难点 1.教学重点 (1)细胞分化的概念和意义。 (2)细胞全能性的概念。 2.教学难点 细胞全能性的概念及实例。 三、教学方法 讲述法,探讨法,谈话法 四、课时安排 1 课时 五、教学过程 〖引入〗大家都是从一个受精卵生长发育而来,为何一个细胞能发育为这么多种不 同的细胞呢?请大家一起来学习第二节 细胞的多样性和统一性。 〖学生活动〗学生思考讨论“问题探讨”的 “讨论”,教师提示。 〖提示〗1.健康人会不断产生新的血细胞,补充到血液中去。 2.骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化,不断产生不同种类的血细胞。 〖板书〗一、细胞分化及其意义178 〖学生活动〗学生阅读课 P117,总结出分化的概念。 〖板书〗分化:在个体发育中,有一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构 和生理功能上发生稳定性差异的过程,叫做细胞分化。 〖1.旁栏思考题〗学生思考讨论回答,教师提示。 〖提示〗细胞分化的实例:如根尖的分生区细胞不断分裂、分化,形成成熟区的输 导组织细胞、薄壁组织细胞、根毛细胞等;胚珠发育成种子,子房发育成果实;受精卵 发育成蝌蚪,再发育成青蛙;骨髓造血;皮肤再生等都包涵着细胞的分化。 〖讲述〗细胞分化是一种普遍的生命现象。由受精卵发育成为一个成熟个体的过程 实际上就是一个细胞由全能性向专能稳定性发展的过程。细胞的分工加强,生命活动的 效能得到了提高。与此同时已分化的细胞的发育潜能也逐渐受到抑制。细胞开始出现形 态、结构和功能上的特异性,而且这种变化具有明显的区域性。形态结构相同的细胞通 过细胞识别作用聚集粘连在一起,最终形成了一个个具有较明显差异的细胞群。细胞由 同型到异型的发展过程就是细胞的分化过程。细胞分化的结果就是组织的形成。 〖板书〗细胞分化的特点: 1.细胞分化的持久性:发生于整个生命进程中。 2.细胞分化的差异性:高等生物比低等生物分化显著;动物比植物分化显著。 3.细胞分化具有相对的稳定性:一般情况下细胞分化是不可逆转的过程。 〖问〗多细胞生物体在胚胎早期随着细胞的有丝分裂,细胞数目迅速增加。这些细 胞的遗传物质相同吗?(复习有丝分裂特点)从理论上讲具有同样的遗传性的体细胞就 应该表现出相同的形态、结构和功能特点。事实果真如此吗?为什么? 〖学生活动〗P118 第三段得到答案。 〖板书〗 二、细胞的全能性 〖学生活动〗阅读 P119 并思考第一段的问题。 〖板书〗细胞的全能性:是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。  〖学生讨论交流〗:以上科学原理在生产实际和科学研究领域中的应用 〖讲述〗克隆技术可以应用于珍稀动物的保护;组织培养技术广泛地应用于名贵花 卉、珍稀草药、优良物种的迅速繁殖等;医学上组织器官的体外培养扩增可以用于移植 手术;骨髓中造血干细胞的体外培养和定向分化可以挽救许多血液病人的生命…… 〖2.旁栏思考题〗学生思考讨论回答,教师提示。 2.动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制,细胞分化潜能变窄, 这是指整体细胞而言。可是细胞核则不同,它含有保持本物种遗传性所需要的全套基因, 并且并没有因细胞分化而失去基因,因此,高度分化的细胞核仍然具有全能性。这可以 从细胞核移植实验以及其他的实验证据中得到证实。 〖学生活动〗学生完成“资料收集和分析”中的“讨论”。 〖教师提示〗1.在个体发育过程中,通常把那些具有自我复制能力,并能在一定条 件下分化形成一种以上类型细胞的多潜能细胞称为干细胞。干细胞有很多种类型,大体 上可分为成体干细胞和胚胎干细胞。 2.干细胞的研究为替换病变的组织和器官,某些癌症和遗传病的治疗带来新的希望。179 〖小结〗略。 〖作业〗练习一二。 [教后反思] 第六章 细胞的生命历程 第二节 细胞的分化 教学目标 1.说明细胞的分化。 2.举例说明细胞的全能性。 3.进行有关干细胞研究进展与人类健康的资料搜集和分析。 教学重点 (1)细胞分化的概念和意义。 (2)细胞全能性的概念。 教学难点 细胞全能性的概念及实例。 教学过程: 教学内容 教师活动 学生活动 (一)引 入及细胞 分化的概 念 通过复习有丝分裂的意义——保持了遗传 的稳定性。提出问题:有丝分裂后产生的两个 子细胞应该在形态结构上相同的,但事实上呢? 例如组成人体的所有细胞,都是由一个受精卵 进行有丝分裂产生的,这些细胞的形态结构都 一样吗?展示人体不同形态的细胞。 引出细胞分化的概念,可以用板画的形式 解释细胞分化的动态过程。强调细胞分化的稳 定性和分化的基础。 问题探讨 1.健康人会不断产生新的血细胞,补充到血液中 去。 2.骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化,不断 产生不同种类的血细胞。 思考老师的问题, 根据初中学习过的内容 和实际的生活经验作出 回答。再在老师的引导 下,说出同一生物体内 不同形态结构细胞的例 子。 (二)细 胞分化的 意义与机 理 利用反向思维法,提出问题:如果组成多 细胞生物的那些细胞形态结构功能都是一样的, 会出现怎么样的现象呢?引出细胞分化的意义: 是个体发育的基础。 提出问题,细胞核是细胞的遗传和代谢的 控制中心,那么组成生物体的细胞中的遗传物 质是否一样?如果是一样的话,为什么这些细 胞会出现这样的差异呢?解释细胞分化在分子 水平上的原因。 思考、讨论问题, 作出回答:生物体各部 分不出现功能的分化, 生命活动的效率低 思考问题,作出回 应180 分化:在个体发育中,有一个或一种细胞增殖 产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生 稳定性差异的过程,叫做细胞分化。 旁栏思考题 1.提示:细胞分化的实例:如根尖的分生区细胞 不断分裂、分化,形成成熟区的输导组织细胞、 薄壁组织细胞、根毛细胞等;胚珠发育成种子, 子房发育成果实;受精卵发育成蝌蚪,再发育 成青蛙;骨髓造血;皮肤再生等都包涵着细胞 的分化。 细胞分化的特点: 1.细胞分化的持久性:发生于整个生命进程中。 2.细胞分化的差异性:高等生物比低等生物分 化显著;动物比植物分化显著。 3.细胞分化具有相对的稳定性:一般情况下细胞 分化是不可逆转的过程。 意义:细胞分化是生物个体发育的基础;细胞 分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有 利于提高各种生理功能的效率。实例:P117 学 生 阅 读 课 P117, 总结出分化的概念。 学生思考讨论回答 (三)细 胞的全能 性 提出问题,既然分化后的细胞内遗传物质 和受精卵是一样的,受精卵能分裂发育为一个 个体,那分化后的细胞可以吗?讲述斯图尔德 所做的植物组织培养实验,证明植物细胞的全 能性。引出细胞全能性的概念 细胞的全能性:是指已经分化的细胞,仍 然具有发育成完整个体的潜能。 〖学生讨论交流〗:以上科学原理在生产实际 和科学研究领域中的应用 〖讲述〗克隆技术可以应用于珍稀动物的保护; 组织培养技术广泛地应用于名贵花卉、珍稀草 药、优良物种的迅速繁殖等;医学上组织器官 的体外培养扩增可以用于移植手术;骨髓中造 血干细胞的体外培养和定向分化可以挽救许多 血液病人的生命…… 〖2.旁栏思考题〗,教师提示。 2.动物细胞的全能性随着细胞分化程度的 提高而逐渐受到限制,细胞分化潜能变窄,这 是指整体细胞而言。可是细胞核则不同,它含 有保持本物种遗传性所需要的全套基因,并且 根据课外知识,对 问题作出回应。 学生思考讨论回答181 并没有因细胞分化而失去基因,因此,高度分 化的细胞核仍然具有全能性。这可以从细胞核 移植实验以及其他的实验证据中得到证实。 资料收集和分析 〖教师提示〗1.在个体发育过程中,通常把那 些具有自我复制能力,并能在一定条件下分化 形成一种以上类型细胞的多潜能细胞称为干细 胞。干细胞有很多种类型,大体上可分为成体 干细胞和胚胎干细胞。 2.干细胞的研究为替换病变的组织和器官, 某些癌症和遗传病的治疗带来新的希望。 动物细胞全能性的表现:目前只能体现出 动物细胞的细胞核具有全能性。动物的干细胞 概况。适当补充干细胞技术的研究前沿以及引 起的社会问题。 学生完成“资料收 集 和 分 析 ” 中 的 “ 讨 论”。 练习 基础题 1.数目增多,染色体数目,稳定性差异。2.C。 拓展题 1.提示:通过植物组织培养技术繁殖花卉,保证花木的优良品质不变,并且繁殖得快;通 过体细胞克隆哺乳动物;干细胞移植治疗白血病;利用干细胞技术解决器官移植缺少供 体器官的难题等。 2.提示:动物细胞特别是高等动物细胞随着胚胎的发育,细胞分化潜能变窄。肌细胞是已 分化的细胞,它通常不能转化为其他类型的细胞,因而不能用肌细胞代替干细胞培育组 织和器官。 教学反思: 第六章 细胞的生命历程 第三节 细胞的衰老和凋亡 教学目标 1.描述细胞衰老的特征。 2.简述细胞凋亡与细胞坏死的区别。 3.探讨细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系,关注老年人的健康状况。 4.进行与社会老龄化相关的问题的资料搜集和分析。 教学重点 (1)个体衰老与细胞衰老的关系,细胞衰老的特征。 (2)细胞凋亡的含义。 教学难点 细胞凋亡的含义以及与细胞坏死的区别。 教学过程: 教学内容 教师活动 学生活动182 引 入 及 个 体 衰 老 与 细 胞 衰 老 的关系 设置情景:学生想象自己衰老之后,和现在身体的特征 进行对比,说出区别 个体衰老与细胞衰老的关系:细胞衰老会表现为个体的 衰老吗?婴儿的体内有衰老的细胞吗?个体衰老是由于组 成个体的细胞普遍衰老。解释婴儿、老人体内都有衰老细胞, 为什么老人会表现出衰老呢? 问题探讨 1.提示:人体的衰老特征:白发,皱纹,老年斑,耳聋,眼 花,行动迟缓,记忆力减退等。 2.老年人体内还会有幼嫩的细胞,如精原细胞仍能增殖产生 精子,造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞;年 轻人体内也有衰老的细胞,如皮肤表皮细胞衰老成角质层细 胞,最后细胞凋亡、脱落。 3.人体衰老与细胞衰老并不是一回事。人体内的细胞总是在 不断更新着,总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。 但从总体上看,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰 老的过程。 人体衰老与细胞衰老的关系 1.单细胞生物体:细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或 死亡; 2. 多细胞生物个体总是在不断更新着,总有一部分细 胞处于衰老或走向死亡的状态。但从总体上看,个体衰老的 过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 进行讨 论,表达自 己的意见。 思考老 师提出的问 题,并作出 回答。 细 胞 衰 老 的特征 细胞衰老的特征,注意几个特征之间是有因果关系的,例如 水分减少、酶活性降低、色素积累影响物质运输都是造成细 胞呼吸速率下降的原因之一。 ①细胞内水分减少 ②酶的活性降低 ③色素积累 ④细胞核膨大,核膜内折,染色质固缩,染色加深,细胞呼 吸速率减慢 ⑤细胞膜的通透性改变,物质运输功能降低 旁栏思考题 老年斑是由于细胞内的色素随着细胞衰老而逐渐积累造成 的。衰老细胞中出现色素聚集,主要是脂褐素的堆积。脂褐 素是不饱和脂肪酸的氧化产物,是一种不溶性颗粒物。不同 的细胞在衰老过程中脂褐素颗粒的大小也有一定的差异。皮 肤细胞的脂褐素颗粒大,就出现了老年斑。 细胞衰老的原因:利用纪录片辅助讲解自由基学说;端粒学 说。引导学生对延缓衰老的争议进行讨论。 讨论,表达183 (三)细胞 的凋亡 以神经细胞为例,讨论细胞死亡对于个体的影响。提出问题: 细胞死亡总是带给生物不良的影响吗?以人胚胎发育过程 中尾的消失、手的发育等例子,讲述细胞凋亡对生物体的重 要性。提出细胞凋亡的概念,并举出所包括的例子。细胞凋 亡与细胞坏死的区别。 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,就叫细胞的凋亡。 细胞死亡有正常凋亡和异常死亡(坏死)两类。正常的细胞 死亡是在细胞遗传物质的控制下进行的主动过程,它有一套 严格的程序。(凋亡) 它对于生物体的正常发育具有重要的影响。比如胚胎发育期 手的发育如果没有细胞的调亡就不会有纤细的手指;如果没 有正常的细胞调亡,蝌蚪的尾部就不会消失,它将永远不能 变成青蛙……。正常的细胞调亡骸肩负着维持各种组织器官 固有体积和形态的功能;还会使机体内异常的细胞得到及时 清除,去处潜在的隐患;例如癌症就是异常的细胞没有及时 死亡的结果……。因此细胞的正常死亡是生物体的一种非常 重要的调节机制,是机体平衡细胞增殖,调节机体细胞树木 恒定的方式,是必不可少的生命过程。 技能训练 1.细胞的寿命与分裂能力无关。寿命短的细胞不一定能分裂, 如白细胞。 2.有关系。 3.提示:学生可作出各种推测。皮肤表皮细胞的寿命约为 10 d,生发层细胞分裂能力强。 练习 基础题 1.(1)×;(2)√;(3)×。 2.C。 拓展题 提示:细胞凋亡的速率与它们的功能有关系。因为白细胞的功能是吞噬病菌等,所以白 细胞凋亡的速率很快。细胞凋亡不仅保证了多细胞生物个体发育的正常进行,而且在维 持生物体内部环境的稳定,抵御外界各种因素的干扰方面也都起着非常关键的作用。 第六章 细胞的生命历程 第三节 细胞的衰老和凋亡 一、 教学目标 1.描述细胞衰老的特征。 2.简述细胞凋亡与细胞坏死的区别。 3.探讨细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系,关注老年人的健康状况。 4.进行与社会老龄化相关的问题的资料搜集和分析。184 二、教学重点和难点 1.教学重点 (1)个体衰老与细胞衰老的关系,细胞衰老的特征。 (2)细胞凋亡的含义。 2.教学难点 细胞凋亡的含义以及与细胞坏死的区别。 三、教学方法 学生阅读指导法,探讨法,讲述法 四、课时安排 1 课时 五、教学过程 〖引入〗以“问题探讨”引入,学生思考讨论回答,教师提示。 〖提示〗 1.人体的衰老特征:白发,皱纹,老年斑,耳聋,眼花,行动迟缓,记忆力减退等。 2.老年人体内还会有幼嫩的细胞,如精原细胞仍能增殖产生精子,造血干细胞一生 都能增殖产生各种类型的血细胞;年轻人体内也有衰老的细胞,如皮肤表皮细胞衰老成 角质层细胞,最后细胞凋亡、脱落。 3.人体衰老与细胞衰老并不是一回事。人体内的细胞总是在不断更新着,总有一部 分细胞处于衰老或走向死亡的状态。但从总体上看,个体衰老的过程也是组成个体的细 胞普遍衰老的过程。 〖板书〗一、人体衰老与细胞衰老的关系 1.单细胞生物体:细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡; 2. 多细胞生物个体总是在不断更新着,总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。 但从总体上看,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 二、细胞衰老的特征(P122 共有五点) 〖讲述〗形态变化 细胞核:增大,染色深,核内有包含物,核膜内陷。 染色质:凝聚,固缩,碎裂,溶解。 细胞膜:黏度增加,流动性降低。 细胞质:色素积聚,空泡形成。 线粒体:数目减少,体积增大。 高尔基体:碎裂。 包含物:糖原减少,脂肪积聚。 脂质:不饱和脂肪酸被氧化,引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联,膜的流动性降 〖旁栏思考题〗学生思考讨论回答,教师提示。 〖提示〗老年斑是由于细胞内的色素随着细胞衰老而逐渐积累造成的。衰老细胞中 出现色素聚集,主要是脂褐素的堆积。脂褐素是不饱和脂肪酸的氧化产物,是一种不溶 性颗粒物。不同的细胞在衰老过程中脂褐素颗粒的大小也有一定的差异。皮肤细胞的脂 褐素颗粒大,就出现了老年斑。 〖板书〗三、细胞衰老的原因(略) 〖课外活动〗“社会老年化的相关问题”有条件的学生进行资料搜集和分析。185 〖板书〗四、细胞的凋亡 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,就叫细胞的凋亡。 细胞死亡有正常凋亡和异常死亡(坏死)两类。正常的细胞死亡是在细胞遗传物质 的控制下进行的主动过程,它有一套严格的程序。(凋亡)   它对于生物体的正常发育具有重要的影响。比如胚胎发育期手的发育如果没有 细胞的调亡就不会有纤细的手指;如果没有正常的细胞调亡,蝌蚪的尾部就不会消失, 它将永远不能变成青蛙……。正常的细胞调亡骸肩负着维持各种组织器官固有体积和形 态的功能;还会使机体内异常的细胞得到及时清除,去处潜在的隐患;例如癌症就是异 常的细胞没有及时死亡的结果……。因此细胞的正常死亡是生物体的一种非常重要的调 节机制,是机体平衡细胞增殖,调节机体细胞树木恒定的方式,是必不可少的生命过程。 〖技能训练〗学生思考讨论回答,教师提示。 〖提示〗1.细胞的寿命与分裂能力无关。寿命短的细胞不一定能分裂,如白细胞。 2.有关系。3.学生可作出各种推测。皮肤表皮细胞的寿命约为 10 d,生发层细胞分 裂能力强。 〖小结〗略。〖作业〗练习一二。 〖提示〗 基础题 1.(1)×;(2)√;(3)×。2.C。 拓展题 :细胞凋亡的速率与它们的功能有关系。因为白细胞的功能是吞噬病菌等,所以白 细胞凋亡的速率很快。细胞凋亡不仅保证了多细胞生物个体发育的正常进行,而且在维 持生物体内部环境的稳定,抵御外界各种因素的干扰方面也都起着非常关键的作用。 第六章 细胞的生命历程 第 4 节 细胞的癌变 教学目标 1.说出癌细胞的主要特征和致癌因子。 2.讨论恶性肿瘤的防治,选择健康的生活方式。 教学重点 (1)癌细胞的主要特征。 (2)致癌因子。 教学难点 原癌基因与抑癌基因的区别。 教学过程: 教学内容 教师活动 学生活动 引 入 及 癌 细 胞 的 特 征 提问学生,设置情景:如果你被告知患有癌症,你会怎么 想,怎么做?你在媒体上看到哪里物质、行为具有致癌/诱 癌作用,你会怎么做呢? 在我们身边时常听到有关癌症的情况,就你所知,你 听说过哪些癌症? 〖学生回答〗肝癌、肺癌、胃癌、肠癌、食管癌、宫 进入情境,回 答问题186 颈癌、鼻咽癌、乳腺癌、皮肤癌、血癌(白血病)、脑癌、 前列腺癌、舌癌等等。 问题探讨 1.提示:日光浴使皮肤生发层细胞中的胆固醇在紫外线照 射下转化成维生素 D,可以预防佝偻病、骨质疏松症;同 时在紫外线的照射下,表皮细胞可以产生黑色素,保护内 部组织和器官。 2.提示:(1)尽量不在紫外线强烈辐射的时间和地点长时 间进行日光浴。不同的地区由于经纬度不同,因而日照强 度过强的时间长短不同。可以引导学生调查当地的紫外线 辐射的情况。(2)涂上防晒霜,可以在一定程度上减弱紫 外线辐射对皮肤的伤害。(3)使用防紫外线遮阳伞,可以 适当减少紫外线辐射。 3.提示:臭氧层可以部分吸收紫外线。当臭氧层被破坏时, 过多的紫外线辐射有可能伤及表皮细胞中的遗传物质,严 重时可能导致皮肤癌。 根据学生的回答,随机应变由人们对癌症的恐惧,设问: 什么是癌症呢?讲述癌细胞的概念、主要特征。展示一些 癌细胞的图片,与正常细胞进行比较。 癌细胞与正常细胞的区别是: ①恶性增值的“不死的细胞”:能够无限增值; ②形状显著改变的“变态的细胞”:形态结构变化; ③黏着性降低的“扩散的细胞”:癌细胞表面糖蛋白 减少,使得细胞之间的黏着性减少,因此癌细胞容易在机 体内分散和转移。 致癌因子 先让学生列举自己了解的致癌物质,再对学生的发言进行 归纳,致癌因子的种类。补充遗传因素,遗传因素也是在 外部条件诱发下产生癌细胞的。 ⑴物理致癌因子:主要指辐射,如紫外线、X 射线、电离 辐射等。 ⑵化学致癌因子:无机物如石棉、砷化物、铬化物、镉 化物等;有机物如黄曲霉素、亚硝胺、联苯胺、烯环烃等。 ⑶生物致癌因子:如 Rous 肉瘤病毒。 原癌基因与抑癌基因的相互作用,适当补充癌症发展的过 程。 细胞中既有原癌基因,又有抑癌基因,其中原癌基因 主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程。抑 癌基因则主要是阻止组织细胞不正常的增值。 癌症的发生是基因突变的累积效应。环境中的致癌因 子会损伤细胞中的 DNA 分子,使原癌基因和抑癌基因发生 突变,导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。细 胞的畸形分化,与癌细胞的产生有直接关系。 根 据 生 活 经 验,列举致癌 物质187 〖提问〗癌细胞、原癌基因和致癌因子之间有什么联 系? 〖回答〗正常细胞在致癌因子的作用下,使原癌基因 被激活,从而导致正常细胞畸形分化为恶性增值细胞,即 癌细胞。 癌 症 的 防 止 介绍一些生活中避免接触致癌因子的做法。让学生说说了 解到的哪些癌症的治疗方法,然后介绍现代医学治疗癌症 的方法,展望未来可能采取的治疗手段。 在个人日常生活中注意远离物理、化学和病毒致癌因 子;同时要注意增强体质,保持心态健康,养成良好的生 活习惯,从多方面采取防护措施。 资料分析 1.“病从口入”也适用于癌症。发霉的、熏制的、烧烤的以 及高脂肪的食品中含有较多的致癌物质,如黄曲霉素、亚 硝酸盐、苯并〔α〕芘等。 2.物理的,化学的,生物的。 〖提问〗预防癌症的措施,能同时预防禽流感和预防 SARS 吗? 〖教师归纳〗 禽流感 AI 1.尽量不跟候鸟、活禽接触。专家建议:接触禽类后 要彻底洗净双手。 2.注意日常消毒。在 70℃时加热数分钟或者阳光直射 40 到 48 小时以内,均可杀死禽流感病毒。 3.重视疾病预防。市民平时应加强体育锻炼,多休息, 避免过度劳累;保持室内空气流通,尽量少去空气不流通 场所;注意个人卫生,打喷嚏或咳嗽时掩住口鼻。市民出 现流感症状,无需紧张,但应及时就医,对原因不明的肺 炎患者必须进行禽流感排查。 4.不要去疫区旅游。 非典型性肺炎 SARS: 最有效预防 SARS 的方法是保持良好的个人及环境卫 生。   要预防呼吸道感染,市民应采取以下措施:   1.保持良好的个人卫生习惯,在打喷嚏、咳嗽或 清理鼻子后要洗手;   2.保持空气流通;   3.避免前往人多挤迫及空气流通不佳的地方;   4.若出现呼吸系统受感染征状,立即求医;   5.若呼吸系统受感染,应戴上口罩,减低疾病传 说 出 自 己 了 解 的 癌 症 治 疗方法。188 播的机会; 6.注意均衡饮食、定期运动及足够休息,减轻压力及 避免吸烟,建立良好的身体抵抗力。 练习 基础题 1.(1)√;(2)√。2.癌细胞的特点:细胞增殖失控,能够无限增殖;细胞的形态结构发 生显著变化;容易在体内分散和转移。 拓展题 1.提示:不都是。如果早发现,有些癌症完全可以通过手术切除、化疗或放疗治愈,如乳 腺癌、胃癌、肠癌等。 2.提示:(1)被动吸烟也可能导致肺癌。(2)其他因素可能导致肺癌。 自我检测的答案和提示 一、概念检测 判断题 1.×。 2.√。 选择题 1.C。 2.D。 3.A。 4.A。 5.C。 6.A。 二、技能应用 1.提示:(1)2~21.3;(2)21.3~40.6。 2.细胞周期:19.3 h;间期:17.3 h;分裂期:2 h。 三、思维拓展 提示:用哺乳动物小鼠进行胚细胞培养和成体细胞核移植实验。 实验设计和预期实验结果如下,从而证明动物细胞分化程度越高,它的全能性越受到 限制,但细胞核仍具有全能性。 步骤 1:分离小鼠 8 细胞胚胎的一个细胞,培养到胚泡时期,移植到代孕母体子宫中, 结果发育成小鼠; 步骤 2:分离囊胚期细胞,移植到代孕母体子宫中,结果不能发育成小鼠; 步骤 3:分离囊胚期细胞,将其核移植到去核的卵细胞中,可发育成小鼠; 步骤 4:分离小鼠肠上皮细胞,将其核移植到去核的卵细胞中,可发育成小鼠。 第六章 细胞的生命历程 第四节 细胞的癌变 一、知识教学点: 1、说出癌细胞的主要特征和致癌因子。 2、讨论恶性肿瘤的防治,选择健康的生活方式。 二、能力训练点: 1、通过学生在解决实际问题的过程中理解生物学的基本概念,培养学生的理解能力 以及从课文中提取信息的能力。 2、通过对癌症的预防措施的讨论,让学生亲历思考和探究的过程,领悟研究方法, 养成尊重事实的研究态度和能力,以及应用理论知识解决实际生活问题的能力。 三、德育渗透点: 1、通过癌症的致死率高的学习,激发学生对细胞癌变的关注,从而确立积极的生活189 态度和健康的生活方式。 2、通过致癌因子的讨论,引导学生认识到吸烟的危害,以及增强爱护环境的意识。 四、美育渗透点: 通过本节课的学习,让学生认识到生命的美,从而感知生命的珍贵。 五、学科方法训练点: 1、结合本课内容,引导学生联系实际生活,发现问题、探究问题、解决问题。 2、对学生进行口头表述能力的训练。 六、教学重点:1、癌细胞的主要特征。2、致癌因子。 七、教学难点: 原癌基因与抑癌基因的区别。 八、课时安排:1 课时 九、教具:多媒体平台 十、教学设计: (一)明确目标、重点和难点 出示本节课应达到的教学目标以及应掌握的重点和难点的内容。 (二)教学过程 导言: 〖提问〗在我们身边时常听到有关癌症的情况,就你所知,你听说过哪些癌症? 〖学生回答〗肝癌、肺癌、胃癌、肠癌、食管癌、宫颈癌、鼻咽癌、乳腺癌、皮肤 癌、血癌(白血病)、脑癌、前列腺癌、舌癌等等。 〖问题探讨〗学生思考回答,教师提示。 〖提示〗1.日光浴使皮肤生发层细胞中的胆固醇在紫外线照射下转化成维生素 D,可 以预防佝偻病、骨质疏松症;同时在紫外线的照射下,表皮细胞可以产生黑色素,保护 内部组织和器官。 2.(1)尽量不在紫外线强烈辐射的时间和地点长时间进行日光浴。不同的地区由于 经纬度不同,因而日照强度过强的时间长短不同。可以引导学生调查当地的紫外线辐射 的情况。(2)涂上防晒霜,可以在一定程度上减弱紫外线辐射对皮肤的伤害。(3)使 用防紫外线遮阳伞,可以适当减少紫外线辐射。 3.臭氧层可以部分吸收紫外线。当臭氧层被破坏时,过多的紫外线辐射有可能伤及 表皮细胞中的遗传物质,严重时可能导致皮肤癌。 〖问〗细胞的分裂和分化如果出现异常将会造成什么后果呢? 〖板书〗癌细胞:有的细胞受到致癌因子的作用,细胞中遗传物质发生变 化,就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞,这种细胞就是癌 细胞。 〖问〗(分四小组,每组讨论一个问题) 1、癌细胞与正常细胞有什么区别? 2、引起细胞癌变的致癌因子有哪些? 3、细胞为什么会发生癌变? 4、怎样预防癌症的发生?与预防禽流感 AI、非典型性肺炎 SARS、的措施有什么不 同? (教师巡查指导,待学生讨论分析后由学生回答,教师归纳) 〖代表发言〗各小组组长代表发言汇报,经过全体同学的质疑和探讨后得出: 1、 题可以带出癌细胞的概念:细胞受到致癌因子的作用,细胞中遗传物质发生变 化,就变成不受机体控制的,连续进行分裂的恶性增值细胞,这种细胞就是癌细胞。190 一、癌细胞与正常细胞的区别是: ①恶性增值的“不死的细胞”:能够无限增值; ②形状显著改变的“变态的细胞”:形态结构变化; ③黏着性降低的“扩散的细胞”:癌细胞表面糖蛋白减少,使得细胞之间的黏着性 减少,因此癌细胞容易在机体内分散和转移。 二、致癌因子 ⑴物理致癌因子:主要指辐射,如紫外线、X 射线、电离辐射等。 ⑵化学致癌因子:无机物如石棉、砷化物、铬化物、镉化物等;有机物如黄曲霉素、 亚硝胺、联苯胺、烯环烃等。 ⑶生物致癌因子:如 Rous 肉瘤病毒。 〖练习 1〗根据以下案例分析是哪种致癌因子引起的癌症? (1)二战时日本受原子弹爆炸影响,幸存居民经 29 年观察,发现白血病发生率明 显增高,距离爆炸中心越近,发生率也越高。(物理致癌因子) (2)3、4-苯并芘是煤焦油的主要成分,近几十年来肺癌的发生率增加,可能与烟 草燃烧的烟雾、工厂的煤烟、汽车的废气等气体有关。(化学致癌因子) (3)有人用砷酸钠治疗皮肤病后,出现局部色素增加,过度角化,最后发展为皮肤 癌,砷是唯一能使人类致癌而动物不致癌的物质。(化学致癌因子) 3、细胞中既有原癌基因,又有抑癌基因,其中原癌基因主要负责调节细胞周期,控 制细胞生长和分裂的进程。抑癌基因则主要是阻止组织细胞不正常的增值。 癌症的发生是基因突变的累积效应。环境中的致癌因子会损伤细胞中的 DNA 分子, 使原癌基因和抑癌基因发生突变,导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。细胞 的畸形分化,与癌细胞的产生有直接关系。 〖提问〗癌细胞、原癌基因和致癌因子之间有什么联系? 〖回答〗正常细胞在致癌因子的作用下,使原癌基因被激活,从而导致正常细胞畸 形分化为恶性增值细胞,即癌细胞。 4、在个人日常生活中注意远离物理、化学和病毒致癌因子;同时要注意增强体质, 保持心态健康,养成良好的生活习惯,从多方面采取防护措施。 〖资料分析〗健康的生活方式与防癌。学生思考讨论回答,教师提示。 〖提示〗1.“病从口入”也适用于癌症。发霉的、熏制的、烧烤的以及高脂肪的食 品中含有较多的致癌物质,如黄曲霉素、亚硝酸盐、苯并〔α〕芘等。 2.物理的,化学的,生物的。 〖提问〗预防癌症的措施,能同时预防禽流感和预防 SARS 吗? 〖学生回答〗略 〖教师归纳〗 禽流感 AI 1.尽量不跟候鸟、活禽接触。专家建议:接触禽类后要彻底洗净双手。 2.注意日常消毒。在 70℃时加热数分钟或者阳光直射 40 到 48 小时以内,均可杀死 禽流感病毒。 3.重视疾病预防。市民平时应加强体育锻炼,多休息,避免过度劳累;保持室内空 气流通,尽量少去空气不流通场所;注意个人卫生,打喷嚏或咳嗽时掩住口鼻。市民出 现流感症状,无需紧张,但应及时就医,对原因不明的肺炎患者必须进行禽流感排查。 4.不要去疫区旅游。191 非典型性肺炎 SARS: 最有效预防 SARS 的方法是保持良好的个人及环境卫生。   要预防呼吸道感染,市民应采取以下措施:   1.保持良好的个人卫生习惯,在打喷嚏、咳嗽或清理鼻子后要洗手;   2.保持空气流通;   3.避免前往人多挤迫及空气流通不佳的地方;   4.若出现呼吸系统受感染征状,立即求医;   5.若呼吸系统受感染,应戴上口罩,减低疾病传播的机会; 6.注意均衡饮食、定期运动及足够休息,减轻压力及避免吸烟,建立良好的身体抵 抗力。 〖随堂练习 2〗 1、癌细胞形成的根本原因是( ) A、细胞内原癌基因的激活 B、物理致癌因子的刺激 C、化学致癌因子的刺激 D 病毒致癌因子的刺激 2、检测某一植物组织,发现其分解有机物速率减慢,且细胞萎缩。该细胞正在( ) A、分化 B、分裂 C、衰老 D、癌变 3、下列哪组是细胞癌变的特征( ) ① 细胞无限分裂 ②水分减少 ③畸形改变 ④酶活性减低 ⑤色素沉着 ⑥易分散转移 ⑦呼吸速率减慢 ⑧细胞膜通透性改变 A、①③⑥ B、①②⑤⑦ C、②④⑤⑦⑧ D、②④⑥⑧ 4、当今世界严重威胁人类生存的细胞变化是( ) A、细胞增值 B、细胞分化 C、细胞癌变 D、细胞衰老 5、癌细胞具有的特征中,不正确的是( ) A、能无限增值 B、形态与结构出现畸形变化 C、细胞表面发生变化 D、能进行正常的细胞分化 6、当人的成纤维细胞由扁平梭形变成球形时,说明该细胞已经完成( ) A、细胞分裂 B、细胞分化 C、细胞癌变 D、细胞衰老 A C A C D C〖小结〗 1、 癌细胞的主要特征:①恶性增值的“不死的细胞”; ②形状显著改变的“变态的细胞”; ③黏着性降低的“扩散的细胞”。 2、致癌因子:物理、化学、病毒致癌因子。 3、原癌基因和抑癌基因的区别:原癌基因主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和 分裂的进程。抑癌基因则主要是阻止组织细胞不正常的增值。 4、预防癌症发生的措施:在个人日常生活中注意远离物理、化学和病毒致癌因子; 同时要注意增强体质,保持心态健康,养成良好的生活习惯,从多方面采取防护措施。 〖作业〗练习一二。 〖提示〗基础题 1.(1)√;(2)√。 2.癌细胞的特点:细胞增殖失控,能够无限增殖;细胞的形态结构发生显著变化; 容易在体内分散和转移。192 拓展题 1.提示:不都是。如果早发现,有些癌症完全可以通过手术切除、化疗或放疗治愈, 如乳腺癌、胃癌、肠癌等。 2.提示:(1)被动吸烟也可能导致肺癌。(2)其他因素可能导致肺癌。

资料: 4978

进入主页

人气:

10000+的老师在这里下载备课资料