资源简介

“细胞的结构”单元教学设计
1 教材分析及设计思路
本单元聚焦大概念1，以学科概念的构建与学生的亲历的体验作为学习活动的设计起点。在活动中帮助学生形成正确的价值观念、关键能力、必备品格。 “第1节细胞由质膜包裹”对应《课程标准》要求1.2.1，“第2节细胞各部分结构既分工又合作”对应《课程标准》要求1.2.2-1.2.4。课标中的二级概念1.3“各种细胞具有相似的基本结构，但在形态与功能上有所差异”在教材第1章第3节中有所涉及，其学习目标中“举例说明细胞形态与功能的多样性”已达成。但此节学习目标中的“描述原核细胞与真核细胞的区别”由于当时学生还未学习过细胞核、细胞器的亚显微结构，该标准的达成度有待深化，故将原核细胞和真核细胞的区别也纳入本单元。据此，本单元内容框架如图1所示。
图1 “细胞的结构”单元内容框架
学生在实验1.1学生用显微镜观察到不同的细胞并知道了其功能，在第1章第3节中观察过多种细胞的形态，知道细胞是生物体结构的基本单位，不同的细胞具有一些相同点，也有不同点。本单元在第1章第3节的基础上展开，以不同生物细胞结构的共同点入手，从细胞的边界——质膜展开，再进入细胞内部的结构及其功能的学习，各类细胞器的形态和功能分析侧重于这些结构之间的相互联系，呈现“细胞是内部各结构不是孤立的，而是在结构和功能上紧密联系，合作分工承担生命活动”体现细胞内部结构的复杂性和生理活动的相关性。而这些生命活动又受到细胞核这一控制中心的调控。再分析不同生物细胞的不同点，总结原核细胞和真核细胞的区别，进而对于细胞的结构形成整体认识。
本单元需要在第2章细胞的分子组成的内容基础上建构相关概念，如“蛋白质是生命活动的主要承担者”、“脂质对维持细胞结构与功能有重要作用”，是形成“质膜主要由磷脂和蛋白质构成”的知识基础。本单元的学习也为后续学习细胞的各项生命活动如物质跨膜运输、细胞呼吸、光合作用、有丝分裂等奠定结构基础。
2 单元教学目标
能运用结构与功能相适应的观点，阐明细胞各部分结构与功能上的适应关系。
能从物质运输、物质的合成与分解、能量的转换利用信息传递等生命活动中，举例说明细胞各部分的功能，及彼此之间相互联系、协调一致，共同完成生命活动，解释细胞是生命活动的基本单位。
构建并运用细胞膜和细胞模型，阐明细胞各部分在结构和功能上的相互联系，细胞是一个统一的整体。
能运用科学思维方法，基于给定的事实（如结构、功能异常的细胞等）分析判断相关结构和功能的可能变化。
能基于给定的相关实验过程和实验结果，分析判断相关的结论。
能运用临时装片制作方法和光学显微镜观察生活在身边的生物材料，探究其细胞特点和组织特点，能运用简单图示或文字记录描述观察结果，能分析解释材料的微观特点与宏观表现之间的联系。
关注与细胞相关的研究进展，能够对其研究的科学性以及价值做出自己的理性解释和判断。
3 单元活动设计
表1 单元活动与单元教学目标的对应关系
编号 活动内容 支撑的单元教学目标
1 观察各种细胞活动现象,推测细胞膜的功能 目标1
2 根据细胞膜的功能和性质,构建细胞膜结构模型 目标1
3 根据细胞膜结构和功能，设计运载药物的脂质体 目标7
4 分析细胞核的功能 目标5
5 细胞质流动的实验观察 目标7
6 探究细胞功能主要承担者——蛋白质合成和运输 目标2、5
7 解密细胞的“物流系统”——“囊泡运输” 目标2、7
8 线粒体疾病病因分析 目标4
9 归纳细胞器的结构和功能,建构真核细胞结构模型 目标3
活动1：玉米染色演示实验。取数量相等、大小相似的玉米粒两份，分成A、B两组。将B组玉米粒煮熟，然后将红墨水分别加入两组玉米粒中，几分钟后用清水清洗，观察现象。教师提问：为什么B组玉米染色较深？这体现了细胞膜的什么功能？学生思考回答后，教师追问：细胞膜的“控制物质进出”功能和“与外界环境分隔”功能是矛盾的吗？学生讨论回答后，思考“细胞膜的选择性是绝对的吗？细胞不需要的物质一定不能进入细胞吗？”举例证明自己的观点。
设计意图：通过演示实验，激发学生学习兴趣，提升学生分析推理能力，引导学生概括细胞膜的主要功能。
活动2 细胞膜结构的探究过程。资料一：质膜中的主要成分——“小金鱼”。教师提问：不同细胞质膜组成成分的共同特点是什么？推测质膜的主要成分。资料二：1959年罗伯逊根据质膜电镜照片提出“单位膜”模型；1972年辛格和尼克森提出“流动镶嵌”模型。资料三：1970年科学家人鼠细胞融合实验。教师提问：这个实验的结论是什么？补充资料：对质膜结构研究的后续探索。学生在上述资料的基础上，总结细胞膜的流动镶嵌模型特点。
设计意图：结合科学探究过程和相关问题，在思考的基础上通过归纳、概括、比较、推理等思维方式，构建流动镶嵌模型，加深理解质膜结构与功能相适应的理解。学习“提出假说”的科学方法，培养学生的科学思维和基本的科学探究能力。
活动3 运载药物脂质体的设计。
问题：
（1）根据图1中包裹位置，分析A、B是脂溶性药物还是水中结晶的药物，说出理由？
（2）若该脂质体能够将药物运送至特定的细胞发挥作用，该脂质体结构还需怎样修改？
（3）靶向配体能够在脂质体上稳定存在，其结构有何特点？
（4）脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞发挥作用？
（5）该脂质体的研究应用，依据了细胞膜的哪些功能？
设计意图：通过给学生特定情境，使其应用所需知识解决问题，有一定的综合性。
活动4：探究活动——细胞核是细胞生命活动的控制中心。呈现资料1：伞藻交叉嫁接实验。教师提问：长出来的伞帽会是哪种形状？与伞柄有关还是与假根有关？你能提出几种假设？ 资料2：变形虫细胞核移植实验。教师提问：细胞核与细胞的代谢有没有关系？
设计意图：基于生物学事实提出假设，进行科学推理，提升科学思维能力及实验设计能力。
活动4：原核细胞和真核细胞比较。呈现原核细胞和真核细胞的亚显微结构及显微图片，学生比较二者的异同点。
设计意图：对原核细胞核真核细胞的差异形成完整的知识框架，发展学生归纳与概括的能力。
活动5 细胞质流动的实验观察
此实验可放在第3章第2节内容开始前进行。鼓励学生进行探究如“比较不同环境条件下的细胞质流动速度”。
设计意图：直观感受细胞质的流动性和叶绿体的真实存在，认识细胞质的流动性与生命活动有关，为接下来的细胞质的学习打下基础。探究活动的设置，提升学生思维，培养学生合作、表达、交流的能力。
活动6：蛋白质合成和运输
（1）分析胰腺腺泡细胞的结构和功能。（2）分析“豚鼠胰腺腺泡细胞蛋白质合成和运输实验”，按照选材——方法——步骤——结果——结论的逻辑线索进行分析
设计意图：通过对实验的分析讨论，体会细胞生命活动由各结构合作完成。
活动7：了解囊泡运输
耶鲁大学的詹姆斯·罗思曼（James Rothman）在20世纪90年代发现了SNARE蛋白复合体介导膜的融合。
美国加州大学伯克利分校的兰迪·谢克曼（Randy Schekma）以酵母温度敏感突变株为材料发现了能控制细胞运输系統不同方面的三类基因，从基因层面上为了解细胞中囊泡运输的严格管理机制提供了新线索。
德国科学家托马斯·祖德霍夫（Thomas Siidhof）在研究突触信息传递中，发现并解释了囊泡如何在神经指令下由Ca2+触发并精确地释放出内部的神经递质。
设计意图：通过科研成果使学生认识到细胞各部分的功能，及彼此之间相互联系、协调一致，共同完成生命活动。引导学生关注与细胞相关的研究进展。
活动8：线粒体疾病病因分析
资料一：人类的线粒体疾病有100多种，常见的有脑坏死、心肌病、帕金森综合征等。线粒体疾病较多的表现在肌肉、心脏和大脑的组织病变。资料二：克山病是一种心肌线粒体病，因为缺硒而引起。硒对线粒体膜具有稳定作用。患者心肌线粒体出现膨胀，嵴稀少且不完整，膜流动性减低。
设计意图：能运用科学思维方法，基于给定的事实（如结构、功能异常的细胞等）分析判断相关结构和功能的可能变化。
活动9：建构真核细胞结构模型
在制作真核细胞三维结构模型前，应对真核细胞结构有充分的了解，让学生明确各个细胞结构的性质、体积、数量、分布等问题。在教学中采用小组合作的形式，并分配工作任务，选择合适的材料和合适的方法，制定出完善的方案。建模过程中，遵循先框架后细节、先大后小、由表及里的原则。小组成员团结互助，共同完成模型搭建。建模完成后，及时进行小组自评、小组互评，找出模型的不足，进行修正和完善，最后进行教师点评，
设计意图：将抽象的真核细胞形象化，提高动手能力和创造性，进一步加深理解细胞各部分的形态结构。强化学生已初步建立的结构与功能观、局部与整体观。
4 单元作业设计
一、选择题
某学生在观察动物细胞亚显微照片时，发现一种细胞器形状大致如图1所示。这种细胞器最可能是 （ ）
A．叶绿体
B．内质网
C．高尔基体
D．线粒体
某同学在电子显微镜下看到如图2所示的细胞结构，他所观察的细胞最有可能所属的生物是 （ ）
A．颤藻
B．细菌
C．人
D．菠菜
未成熟的葡萄是酸的，这种酸性物质主要存在于 （ ）
A．细胞核中 B．质膜中 C．液泡中 D．细胞壁中
“细胞自噬”是指细胞降解自身受损的细胞器及大分子物质的过程，以此维持细胞自身的需要及细胞器的更新，与“细胞自噬”有密切关系的细胞器是 （ ）
A．中心体 B．溶酶体 C．核糖体 D．叶绿体
下列关于细胞膜对信息接受的叙述，错误的是 （ ）
细胞膜上的载体蛋白通常就是受体
细胞膜上有各种各样的受体，可接受不同的信息
C．肾上腺素通过与心肌细胞上的受体结合发挥作用
D．受体的化学本质是蛋白质
图3所示为细胞核的亚显微结构，下列叙述正确的是 （ ）
A．①由一层磷脂双分子层构成
B．②由RNA和蛋白质组成
C．③与核糖体的形成有关
D．④在代谢旺盛的细胞中数量较少
在萝卜的紫色块根细胞内，液泡中含有紫红色的花青素。将块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化。若进行加温，随着水温的升高，水的颜色逐渐变紫红色。其主要原因是 （ ）
A．细胞壁在加温过程中受到破坏
B．加温使质膜和液泡膜失去了控制物质进出的功能
C．水温升高，花青素的溶解度增大
D．加温使水中的化学物质发生了变化
肺炎支原体是一种单细胞生物，会引发支原体肺炎。图4为肺炎支原体的结构模式图，由此可判断出肺炎支原体属于 （ ）
A．原核细胞
B．真核细胞
C．高等动物细胞
D．高等植物细胞
图5中a、b是两种生物（图中并非按照相同比例绘画），下列叙述正确的是 （ ）
A．细胞体积大小a>b
B．a细胞中细胞器的种类多于b细胞
C．b细胞中含有螺旋带状叶绿体
D．a、b细胞中都有成形的细胞核
研究表明，将细胞加热到43°C，荧光素酶会错误折叠并与伴侣蛋白结合进入核仁暂时储存，保护细胞免受损伤。条件适宜时，这些蛋白质被重新折叠并从核仁中释放。下列分析错误的是 （ ）
A．荧光素酶与伴侣蛋白结合后需通过核孔进入细胞核
B．伴侣蛋白能防止因蛋白质错误折叠导致的细胞损伤
C．核仁能够将发生错误折叠的蛋白质重新合成
D．核仁能对蛋白质进行修复
科学家对单细胞伞藻的幼体进行嫁接时，将甲的伞柄嫁接到乙的假根上，长出了伞帽（见图6）。下列有关评价合理的是 （ ）
A．该实验证明了细胞核能控制伞帽的形状
B．该实验证明了细胞核是代谢的调控中心
C．若要证明细胞核的功能，须同时进行对照实验
D．该实验证明了细胞质能控制伞帽的形状
人、鼠细胞融合实验是用带有不同荧光染料的抗体标记两种细胞的膜蛋白，一段时间后两种膜蛋白能在杂种细胞膜上均匀分布形成嵌合体。图7是相关实验结果的记录，据此不能得到的结论是 （ ）
A．温度增加到15°C以上，质膜流动性增强
B．该实验证明膜蛋白能够运动
C．温度对膜蛋白的运动有影响
D．融合时间越长形成的嵌合体越多
二、综合题
（一）
图8和图9显示了电子显微镜下的细胞结构，图中所标注的部分结构名称有错误。
圈出图8、9中的错误，再将正确的名称写在图中错误标注旁边。
在图8和图9标出的结构中，具有双层膜的结构是________________________________。
图9细胞最可能存在于植物体的_____________中。
A．根尖组织 B．种子 C．叶肉组织 D．叶表皮
在图8标出的细胞器中，有一个在代谢率很高的细胞中的数量很多，这个结构是_____________。就你的答案写出判断理由。
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
（二）
图10表示某动物细胞分泌蛋白合成和分泌的途径。细胞的分泌活动分为：组成型分泌和调节型分泌。组成型分泌途径中运输小泡持续不断地从高尔基体运送到细胞膜，此过程不需要任何信号的触发；调节型分泌小泡离开高尔基体后聚集在细胞膜附近，当细胞受到细胞外信号刺激时，就会与细胞膜融合将内含物释放到细胞外。注：（[ ]填字母或数字，横线上写文字）。
若用含3H标记的氨基酸培养液培养图10细胞，发现在合成分泌蛋白的过程中产生H2O，则3H2O的生成部位是[ ]_______________。其3H标记在细胞中出现的部位依次是[ ]。
图10中结构6的名称是_________，它所参与的是__________（组成型/调节型）分泌。
图10细胞在分泌蛋白分泌时有关生物膜面积会发生改变，其结构基础是_____________。
答案
一、选择题
D D C B A C B A C C C D
二、综合题
（一）
图9 内质网为高尔基体 染色质为核仁 高尔基体为内质网
图10 核仁为叶绿体 叶绿体为线粒体
叶绿体、线粒体、核膜
C
线粒体 代谢率高的细胞需要充足的能量，而线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所，能提供大量能量
（二）
2核糖体 2345
受体 调节型
生物膜具有流动性

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