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第一节 人体的稳态──血糖的调节 教学过程
一、导言
可从学生熟悉的、生活中的实际问题引出，达到激发学习兴趣的目的。
提出的相关问题是：
（1）为什么有的同学常在第三节课后感到心慌，注意力难以集中？
（2）学校召开运动会的时候，同学们为什么常常给运动员买巧克力？
（3）为什么糖尿病患者不宜吃甜食？
通过以上精心设疑，达到引发学生思考，导入新课的目的。
二、新课
（一）血糖的平衡
结合书中图1-5，引导学生回忆。总结血糖的来源与去路，从而使学生从感性上了解血糖在人体内的含量是稳定的，正常值为80～120 mg／dL。
引导回忆、总结的问题是：
（1）消化糖类的场所在哪？利用了哪些消化酶？什么叫吸收？
（2）肝糖元在什么条件下与葡萄糖进行相互转化？主要场所在哪？
（3）肌糖元在什么条件下分解？其分解的产物是什么，
（4）非糖物质在什么条件下转化为葡萄糖？能否全部转化？
（5）糖类的主要功能是什么？其氧化分解的主要场所在哪？
（6）葡萄糖可以转变成哪种氨基酸？经过什么方式转变？
学生通过对以上问题的回忆、思考、分析、讨论、总结，达到了复习、巩固旧知识，培养学生良好的学习方法和思维习惯的目的。
（二）血糖平衡的调节
1．教师出示胰岛内各种细胞的分布图，引导学生回忆已学习过的调节血糖平衡的激素。
2．引导学生分析、总结出胰岛素、胰高血糖素的生理作用。
3．结合书中图1-6，进一步引导学生分析：胰岛素通过哪些途径降低血糖，胰高血糟素通过哪些途径升高血糖？从而使学生加深对这两种激素的了解。
4．教师提供有关肾上腺素的资料，引导学生阅读、分析、总结，使学生体会出人体内有多种激素能够调节血糖的含量。
5．引导学生分析胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素之间的关系，从而使学生了解动物激素间的相互关系，对体液调节中的激素调节有较全面的认识。
6．通过分析产生各种激素的具体部位，引导学生探究对应的效应器是什么？神经中枢又是什么？从而引出了血糖平衡的神经调节。
7．展示与教学内容相关的课件，引导学生观察、思考。分析、讨论、总结使学生了解血糖平衡的神经调节。
8．引导学生总结调节血糖平衡的两种方式，从而使学生对血糖平衡的调节有全面的理性的认识，对生命活动的调节有更深刻的理解。
（三）糖尿病及其防治
1．引导学生分析：当血糖浓度低于或高于80～120 mg/dL时，可能引发的疾病？
引导探究的问题是：
（1）当血糖浓度低于50～60 mg／dL时，引发什么疾病？症状是什么？如何缓解？
（2）当血糖浓度低于45 mg／dL时，引发什么疾病？症状是什么？如何缓解？
（3）当空腹血糖高于130 mg／dL时，引发什么疾病？此时会形成糖尿吗？为什么？
（4）当血糖浓度高于160～180 mg/dL时，会引发什么疾病，此时会出现尿糖吗，为什么？
（5）血糖平衡有什么重要意义？
通过对以上问题的分析、探究，使学生区分开什么是低血糖的早期症状、晚期症状，什么是高血糖和糖尿，从而总结出血糖平衡的重要意义。
2．引导学生重点分析糖尿病的产生原因及其防治。
（1）教师提出探究问题：如果你是一名医生，如何诊断糖尿病？
学生通过思考分析、小组讨论，认识到：只有当血糖超过了肾糖阈（160～180mg／dL），才可能出现糖尿。所以，诊断糖尿病时，既要验血，又要验尿，只有同时出现了高血糖和糖尿时，才患糖尿病。
（2）教师进一步引导探究：导致患者血糖升高的根本原因是什么？
通过前面的学习，学生已经了解了胰岛素是人体内惟一降低血糖的激素。患者血糖升高，说明胰岛素分泌不足，而胰岛素是由胰岛B细胞分泌的，因此患者血糖升高的根本原因是胰岛B细胞受损，导致胰岛索分泌不足。
（3）教师进一步引导学生探究：如何检测患者的尿中有糖？
这个问题，教师要利用学生已学过的鉴定可溶性还原糖的知识，引导学生通过设计实验加以解决。
在学生分析、讨论、设计实验的过程中，教师要提醒学生设计实验的原则和方法，要对学生的设计方案做出评价，从而达到培养学生根据实验原理学会设计实验的目的。最后教师演示利用班氏糖定性试剂测定尿糖的实验，引导学生观察实验现象，分析其中的原因、得出实验结论，以加深学生的印象。
（4）教师提供有关糖尿病患者会出现“三多一少”症状的资料，引导学生分析其中的原因？
通过深入分析、讨论，使学生明确产生“三多一少”的根本原因是血糖浓度升高，加深对糖代谢、脂肪代谢和蛋白质代谢之间关系的深刻理解。
（5）教师进一步引导学生从基因水平、口服药物、注射药物、饮食结构和体育锻炼等多方面对糖尿病患者提出防治措施。
对这些问题学生可以通过阅读教材、小组讨论、分析研究、发散思维来加以解决，从而提高学生的自我保健意识，养成良好的生活习惯，同时也使学生更加关注生活中的实际问题，提高利用所学知识对实际问题做出解释和说明的能力。
（6）教师引导学生对糖尿病、高血糖症和糖尿进行比较，以检测学生对难点内容的掌握情况：①高血糖一定会出现糖尿吗？②如果某人持续性出现糖尿，是否就能肯定他患了糖尿病？③糖尿病患者是由于多尿才导致多饮的吗？
通过对以上问题的分析、探究，使学生对糖尿病的病因和症状有更深刻的了解，到达巩固强化、融会贯通的目的。
三、教学反馈
引导学生分析导言中提出的问题，作为本节课教学目标完成情况的反馈。
要点提示
1．本节课涉及到大量的旧知识，例如，血糖的三个来源，三个去路；参与血糖调节的主要激素；鉴定还原性糖的方法等。因此，教师要善于利用这些有利条件，通过引导学生对旧知识的回忆和联想，引发学生对新问题的思考和探究，从而达到温故知新的目的。
2．本节课内容与人体健康联系紧密，涉及到了多种血糖失衡症。对这些疾病，学生都有一定的感性认识，教师要充分利用学生的兴奋点，激发学生对生物科学的热爱，善于引导学生利用所学知识对实际问题加以解释和说明。
3．糖尿病是日常生活中的常见病，发病率有上升的趋势，并带有一定的遗传倾向，目前尚无根治的方法。因此，可以作为一个研究性课题，引导学生在课下进行研究学习。
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　　一、血糖的平衡
　 人体内血糖
来 源 ①消化、吸收 ②肝糖元分解 ③非糖物质转化
去 路 ①氧化分解 ②合成糖元 ③转化为脂肪和默写氨基酸
二、血糖平衡的调节
三、血糖平衡的意义
1.当血糖浓度低于50～60 mg／dL时——低血糖早期症状
2.当血糖浓度低于45 mg／dL时——低血糖晚期症状
3.当空腹血糖浓度高于130 mg／dL时——高血糖症
4.当血糖浓度高于160～180 mg／dL时——糖尿
血糖的平衡对于保证人体各种组织和器官的能量供应以及保持人体健康有重要意义。
四、糖尿病及其防治
1．诊断：血糖高且有糖尿
2．病因：胰岛B细胞受损
3．症状：三多一少
4．防治：基因治疗，药物治疗，饮食习惯，加强锻炼。第四节 酶工程简介 教学过程
一、设疑，引入课题
在我国，每年死于冠心病者约60万人，死于脑梗塞、脑溢血者约120万人，约有80％的病例是由于阻止血液流向大脑的凝血块引起而导致突发性死亡的。最近，天津市轻工学院研究人员从一种根霉中分离出了一种溶血栓的物质——“血栓溶解酶”，对血栓溶解活力很高，而对血细胞无分解作用，即有很强的专一性，用于治疗因血栓而引起的疾病起到了很好的实验效果。
那人们怎样把生物体内的酶提取出来，并应用到社会生活中去呢？这就是我们今天要讨论的“酶工程”所要达到的目的。什么是酶工程呢？
教师活动：展示酶工程产品的标本，并做适当介绍（加酶洗衣粉、溶菌酶针剂等）。
加酶洗衣粉，由于把从生物体内提取的蛋白酶、脂肪酶等多种酶加工成了固体酶制剂加入到了洗衣粉中，从而使洗衣粉能更有效地清除衣物上的污渍；溶菌酶制剂，由于加入了从生物体内提取、加工而成的液体溶菌酶制剂，所以对多种细菌有很强的抑制作用，因此，溶菌酶制剂常用于抗菌、消炎。这些都是酶工程的产品。
由此我们不难看出所谓酶工程就是将酶所具有的生物催化功能，借助工程手段应用于社会生活的一门科学技术。
二、进行新课
我们刚才看到了酶工程的产品——酶制剂有固态的也有液态的，那这些酶制剂是怎样产生的呢？
（一）酶制剂的生产。
我们知道，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，它广泛存在于动植物和微生物的体内。如猪的胰脏中有蛋白酶，大麦麦芽中有淀粉酶，人们是怎样获取这些酶的呢？
通过启发引导和讨论得出如下结论：
1．可以采用一定的技术直接从动植物或微生物的组织、细胞中将酶提取出来。
例如：在屠宰厂，可以从家畜胰脏中提取出胰酶；在水果加工厂，可以从菠萝皮中提取出菠萝蛋白酶。
2．可以通过微生物发酵获得所需要的酶。如果是胞外酶，可以从发酵液中直接提取；如果是细胞内酶，则可将细胞弄碎再经过提取纯化而得到。
3．对已知分子结构的酶，可以用人工合成法获得。
提出问题并启发学生思考：从生物体的细胞或组织中提取出来的酶，能不能直接用于催化化学反应呢？
通过启发讲解使学生了解：提取出来的酶还要经过分离、纯化，再加入适量的稳定剂和填充剂，制成相应的酶制剂后才能用于催化化学反应。
提出问题引导学生思考：酶制剂的生产成本是较高的，很多酶制剂却只能用一次，而且，如果将酶制剂直接用于催化化学反应，反应结束后酶制剂会和反应的产物混合在一起。酶制剂既不能重复使用，也影响了产物纯度。怎样才能解决这个难题呢？下面我们就来看看科学家们是如何解决的。
教师活动：出示酶的固定方式示意图，指导学生观察，井作适当的的讲解。
通过启发讲解使学生了解：科学家是通过固定酶来解决酶不能重复使用和影响产物纯度这个难题的。即将分离纯化后的酶固定到一定的载体上，形成固定化酶。使用时，将固定的酶投放到反应溶液中，催化反应结束后又能将固定的酶回收。这样，既可反复使用又不影响反应物纯度。
固定酶的方法：
1．将酶吸附在固体表面上。
2．将酶相互连接起来。
3．将酶包埋在细微网格里。
教师活动：通过小结，概括出酶制剂生产的大致过程。
（二）酶制剂的应用
教师活动：组织学生以“酶制剂在社会生活中的应用”为主题展开讨论，交流收集到的资料、信息、并引导学生通过讨论概括出酶制剂的主要用途。
1．酶制剂可用于治疗疾病。
从曲霉中提取的淀粉酶可用于治疗消化不良、。溶菌酶可用于抗菌、消炎。尿激酶可用于治疗血栓病。
2．酶制剂可用于加工生产一些产品。
（1）用于食品加工：果胶酶可用于澄清果酒和果汁。用木瓜蛋白酶制成的嫩肉粉，可以使肉丝肉片等烹调后吃起来嫩滑可口。
（2）用于生产一些药品：青霉素酞化酶可用于生产氨卞青霉素。
3．酶制剂可用于化验诊断和水质监测。
有关这部分内容的讨论，教师可以先做如下的演示实验：
在几条尿糖试纸上分别滴上两滴不同浓度的葡萄糖溶液。并让学生对比几条试纸上所出现的不同颜色。
再通过启发讲解使学生了解尿糖试纸中葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶用于检测尿糖的原理。
由此可以看茁，葡萄糖的量不同产生的氧气量则不同。进而，氧化而成的颜色也就不同。
以上述的原理为依托启发学生理解尿糖快速测试仪——酶传感器的原理：不同浓度的葡萄糖，在固定化酶膜上的葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的作用下产生不同浓度的氧气。再通过变换器，将氧气的变化量转换成电信号在显示器上反映出来。这样，就可以快速检测出尿液中尿糖的含量。
再通过启发、讲解使学生理解：用不同的固定化酶可以制成不同类型的传感器，用于化验和检测。例如：科学家利用固定化多酚氧化酶研制成多酚氧化酶传感器。这种传感器可以快速检测出水中质量分数仅有百万分之二的酚。
4．酶制剂可用于生物工程其他分支领域。
通过回忆基因工程和细胞工程的相关知识使学生了解：基因工程离不开内切酶和连接酶；植物细胞工程中体细胞杂交离不开纤维素酶和果胶酶；动物细胞的培养过程中，防止细胞黏连离不开胰蛋白酶。这些酶都是用酶工程的方法来生产的。
（三）各分支领域之间的关系
提出问题：到现在为止，我们先后讨论了基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程，那么生物工程中的这些分支之间存在着怎样的联系呢？
教师活动：组织学生以用大肠杆菌通过发酵工程生产人的胰岛素的过程为例，就前面所提问题展开讨论。
通过讨论使学生理解：人们要想获得某些生物工程产品，往往要用基因工程和细胞工程的方法首先对物种进行定向的改造，再通过发酵工程的方式来实现人们的愿望。而基因工程和细胞工程中所需的酶往往要靠酶工程来获得。当然，酶工程中酶的生产一般也需要通过微生物发酵的方法来进行。
在此基础上概括出生物工程各分支领域的相互关系：既相互独立，又有错综复杂的联系。在生物工程的研究，开发和产业化过程中要靠彼此合作来实现。随着生物工程的发展，各分支领域的界限会趋于模糊，相互交叉渗透，高度结合的趋势会越来越明显。
最后教师以“生物工程的现在和未来”为题让学生展开讨论，通过讨论使学生了解生物工程在当今世界的发展现状和未来的发展趋势，以及在世界经济中的重要地位，加深科技是第一生产力的认识。从而激发学生的创造欲望和学习兴趣。
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第四节 酶工程简介
一、酶制剂的生产
二、酶制剂的应用
1．用于治疗疾病 3．用于化验诊断和水质监测
2．用于加工和生产产品 4．用于生物工程其他分支领域
三、生物工程各分支领域之间的关系：略第一节 光合作用──提高农作物的光合作用效率 教学过程
教学目标
1．知识方面
光合作用效率的概念以及提高光合作用效率的主要措施和原理（知道）。
2．态度观念方面
（1）通过本节课的教学，使学生能够将所学的知识和农业生产实践结合起来，从而对学生进行STS（科学、技术、社会）的教育。
（2）通过介绍我国古代农业发展史中的成就，对学生进行爱国主义教育。
3．能力方面
培养学生对问题的分析能力和综合能力。
重点、难点分析
本节课的教学内容并不难，关键是要将必修教材和选修教材联系起来，使学生在整体上建立起知识的联系。提高农作物的光合作用效率要从光合作用的条件和原料两方面考虑，要使学生将所学知识和生产实践联系起来。培养学生的STS思想是本节课的重点和难点。
教学模式
设疑激趣——师生互动——建构知识。
教学手段
制作多媒体课件辅助教学。
课时安排 一课时
设计思路
以问题引导学生，以历史文献吸引学生，以生产实践带动学生，进而培养学生的思维和能力。
教学过程
一、引言
民以食为天。然而人类赖以生存的第一个要素——粮食却面临着日益短缺的严重局面，如何提高农作物的光合作用效率是我们面临的一个严峻的课题。光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值。
二、新课
【教师活动】引导学生复习光合作用的概念、过程，得出光合作用总反应式：
CO2+H2O（CH2O）+O2
从化学反应式的角度分析光合作用总反应式，若要提高光合作用有机物的生成量，我们可采取哪些积极有效的措施？
【学生讨论】得出结论：从光合作用的条件看：
1．增加光照，可以：（1）延长光照时间，提高复种指数；（2）增加光照面积，进行合理密植；（3）控制光照强弱。
2．增加矿质元素的供应，提高叶肉细胞的叶绿素含量。
3．控制温度，大棚作物白天可适当降低温度，夜晚适当提高温度。
从光合作用的原料看：
1.增加作物周围二氧化碳浓度。
2.合理灌溉，增加植物体内的水分来增加光合作用的原料。
【教师活动】肯定学生的结论，确定本节课的中心：说古论今谈如何增加光合作用效率。
阳光给人类带来了光明和温暖，阳光被绿色植物吸收利用，使千姿百态的植物界得以郁郁葱葱，植物为人类及所有动物制造有机物，使其得以繁衍和生存。自古以来我国劳动人民就十分重视阳光与作物生长的关系，对于阳生植物和阴生植物早有记载。例如：《周礼》中记载：“阳木生山南者，阴木生山北者。”《诗经》中说：“梧桐生矣，于彼朝阳。”
【学生活动】翻译以上两句古汉语，并分析其中的含义。
“阳木生山南者，阴木生山北者”意为树木有的喜阳光，适宜种在阳光充足的山南，有的喜阴暗，适宜种在光线较弱的山北。“梧桐生矣，于彼朝阳”意为梧桐生长在那朝阳的地方。
【教师活动】以上两句古汉语反映了古人对多种植物的阴生和阳生之性已有了明确的认识。有些植物进行光合作用时需要强的光照才能生长发育良好，才能提高光合作用效率，这类植物属于阳生植物。有些植物进行光合作用时大强的光照不利于其生长发育，也就不利于提高光合作用效率，这类植物属于阴生植物。
【学生活动】就所学知识举例说明哪些植物是阳生植物，哪些植物是阴生植物。
【教师总结】我们应根据植杨的生活习性因地制宜地种植植物。例如，古书中记载：梧桐“阳木也”，“桐之性皆恶阴、寒，喜明、暖，阴寒则难长，明暖则易大。”又如古书中对荔枝、龙眼的阴阳特性也有记载：“荔枝属火，宜使向阳；龙眼属水，宜向阴”“当日荔枝，背日龙眼。”可见掌握植物阴阳之性，因地制宜地种植是栽培成功。获得优质高产的重要因素之一。
【教师活动】提出问题：如何增加二氧化碳的供应呢？
得出结论：绿色植物周围空气中的二氧化碳的含量，直接影响绿色植物的光合作用效率。
【教师活动】提出问题：空气中的二氧化碳一般占空气体积的0．03%，当植物旺盛生长时，所需的二氧化碳就更多，若只靠空气中二氧化碳本身的浓度差所造成的扩散作用满足不了植物对二氧化碳的需求。那么，如何提高空气中二氧化碳的浓度呢？
【学生活动】讨论分析（教师要参与学生的讨论，引导讨论的中心）。
得出结论：作物需要良好的通风，使大量空气通过叶面，使光合作用正常进行。
【教师活动】肯定学生的分析，并进行归纳总结。
阳光是植物进行光合作用的能量来源，而空气中的二氧化碳和根系吸收的水分是植物进行光合作用的原料。把植物种成一定规格的行列，相互保持一定的距离，使植物受到充足的阳光照射，使流动的空气送进农田的四面八方，是提高作物光合作用效率的有效手段。《齐民要术》中提到种植作物要“正其行，通其风”就是这个道理，我国古书中还记载：“种植桃、李、梨、柿三丈一树，八尺为行，果类相从，纵横得当。”“通风见日，实大而美。”即改善通风透光条件有利于作物提高光合作用效率，使作物增产。
另外，不同的光质对提高光合作用效率也有影响。例如，在蓝紫光下光合产物中蛋白质和脂肪的含量较多；在红光的照射下，光合产物中的糖类含量较多。
【学生活动】分析在作物壮秧的时候，塑料大棚用什么颜色的塑料薄膜较好。
结论：蓝色。
【教师活动】提出问题：随着农业技术的发展，日光温室种植果蔬已成为我国优质高效农业的一枝奇秀，日光温室中如何提高空气中二氧化碳的浓度呢？
【学生活动】分组讨论，得出结论。
1．施用固体二氧化碳（干冰）。
2．使用农家肥，可以使土壤中微生物的数量增多，活动增强，分解有机物，放出二氧化碳。
3．植物的秸秆通过深耕埋于地下，也可以通过微生物的分解作用产生二氧化碳。
4．使用NH4HCO3肥料，既可以为植物提供铵盐，又可以为植物提供二氧化碳。
5．温室作物也要合理密植和通风透光。
6．日光温室可与养殖场的鸡舍和猪圈相连，动物通过呼吸作用产生二氧化为植物光合作用提供原料，植物光合作用产生的氧气可用于动物的呼吸作用。
【教师补充】温室中还可以使用二氧化碳发生器，二氧化碳发生器的原理是利用硫酸和碳酸盐反应生成二氧化碳。
提出问题：当全球范围内空气中二氧化碳的含量无限制地提高时，会有什么负面影响？
【学生活动】讨论并分析回答。
结论：会促成温室效应的出现，使地球变暖、冰川融化、海面上升、气候异常。（教师要对学生的讨论和分析给予充分的肯定。）
【教师讲解】绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素，如N、P、K、Mg等，这些元素在植物的生命活动中都有哪些作用？
【学生活动】讨论氮元素在植物生命活动中的作用。
结论：
1．氮元素是蛋白质的主要组成元素，而蛋白质是细胞结构和酶的重要组成成分。
2．氮元素是ATP中腺苷的组成元素。
3．光反应的电子受体NADP+含有氮元素。
4．核酸中有含氮的碱基。
5．吲哚乙酸中含有氮元素。
【教师补充说明】叶绿素中也含有氮元素。由此可见，氮元素在植物的生命活动中占有重要的地位，故氮元素有生命元素之称。当氮元素供应充足时，叶片大而鲜绿，光合作用旺盛，产量高，因此种植叶菜类的蔬菜，应多施氮肥。但是氮肥施用过多，会造成叶片徒长，机械组织不发达，易倒伏。如果植物缺氮，则生长缓慢，植株矮小，叶绿素含量少，叶子变黄，直接影响植物的光合作用效率。
【学生活动】讨论磷元素在植物生命活动中的作用。
结论：
1．生物膜结构的组成成分磷脂中含有磷元素。
2．磷元素是DNA和RNA的组成成分。
3．磷元素是ATP和NADPH的组成元素。
【教师补充说明】磷元素还直接参与糖类的合成和分解，例如，光合作用暗反应产物中的C3和C5都含有磷元素。在有氧呼吸中，葡萄糖首先转化为葡萄糖-6-磷酸。植物缺磷时，生长缓慢，叶片呈暗绿色，某些植物的叶片还呈红色和紫色，且在老叶最先表现出来。
镁元素是叶绿素的组成成分。植物缺镁时，叶绿素不能合成，在老叶上表现为缺绿，严重影响光合作用的效率。
钾元素能促进糖类物质运输到储藏器官，并促进储藏器官合成多糖，例如，种植马铃薯、水稻、小麦等以收获淀粉为主的作物要多施钾肥。植物缺钾时，蛋白质分解，叶绿素破坏，叶色变黄卷曲，茎杆易倒伏，抗旱抗寒能力降低。
提出问题：如何进行合理施肥？
【学生活动】结合教材“生物的新陈代谢与植物的矿质营养”一节讨论如何进行合理施肥。
结论：
1.根据植物的生长规律和需肥规律施肥。
2.可以进行根外施肥。
3.与豆科植物进行间种和轮作，提高土壤的肥力，使植物获得更多的氮肥。
4.发展生态农业，动物的粪便、沼气池的沼渣、养鱼塘的塘泥、河水表面的藻类（因为含有能固氮的蓝藻，因此含有大量的氮肥）等均可作为肥料。
5．将植物秸秆尤其是豆科植物的秸秆进行深耕翻压，也是增加土壤肥力的有效措施。
【教师总结】我国古代农业注重并大量施用有机农家肥料的历史源远流长，《齐民要术》中指出豆类植物是作物最好的前茬，如“美田之法，绿豆为上”，并总结了20多种轮作的方法，充分肯定了豆类植物轮作的地位，使我国的传统农业走上了种地养地的道路。我国有“庄稼要长好，底粪要上饱”，“庄稼上底粪，粮食打满囤”，“底肥不足苗不长，追肥不足苗不旺”的农谚，足以说明矿质元素对提高农作物光合作用效率的重要作用。但是过多地使用化学肥料会使土壤板结，使水体富营养化，因此应走可持续发展的道路，发展生态农业。
另外，选择具有优良性状的杂交品种也是提高光合作用效率的有效措施。被誉为“杂交水稻之父”的我国著名科学家袁隆平研究的三系配套杂交水稻技术已经在世界上几十个国家推广和应用，大大提高了粮食的产量，解决了几亿人的吃饭问题。这个内容我们将在下一章进行介绍。
要点提示
1.提高农作物的光合作用效率要从光合作用的条件——光和叶绿体中的色素与光合作用的原料——二氧化碳和水等方面考虑。
2．提高作物周围的二氧化碳浓度及增加施用矿质元素一定要注意对环境的影响，培养学生的环保观念和提高环境保护意识。
3．在讲矿质元素对光合作用效率的影响时，要注意将必修教材和选修教材的相关内容联系起来，并向学生渗透生态农业的思想。
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三 提高农作物的光合作用效率
光合作用效率：指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值。
从光合作用的条件看：
1.增加光照，控制光照强弱（阳生植物和阴生植物）。
2.增加矿质元素的供应。
3.控制温度，大棚作物白天可适当降低温度，夜晚适当升高温度。
从光合作用的原料看：
1.增加作物周围二氧化碳浓度（措施）。
2.合理灌溉，增加植物体内的水分来增加光合作用的原料。第一节 生物圈的稳态 教学过程
一、材料引入
以《“生物圈Ⅱ号”的终结》为背景材料，引起学生对生物圈问题的思考，并作为本课的开场白。思考以下问题：
1．“生物圈Ⅰ号”、“生物圈Ⅱ号”分别代表什么？
2．进行“生物圈Ⅱ号”实验的意义是什么？
3．设计“生物圈Ⅱ号”的原理是什么？
4．“生物圈Ⅱ号”由哪些成分组成？
5．什么原因导致了这场实验的失败？
6．实验的失败又说明了什么？
通过阅读和思考，不仅使学生联想到高二所学的有关生态系统的结构、生态系统能量流动、生态系统物质循环、生态系统稳定性等已有的知识结构，而且促使学生从整个生物圈的高度重新审视生态系统的知识，将新问题与己有知识之间建立起有机联系。
二、掌握原理
通过以上的学习、讨论，使学生明确只有生物圈的稳定，人类才能在地球上生存、发展，地球是我们的惟一家园。从而进一步引起学生对本节知识学习的兴趣，明确本节的学习目的。
1．生物圈的概念。
这一部分内容是本节的重点之一，主要通过阅读、讨论来解决，阅读的目的在于了解，讨论的目的在于在大脑思维活动的基础上，通过语言表达将思维过程外显，达到思维训练的目的。
阅读提纲：
（1）地球由哪些圈层组成？生物圈指的是其中的哪些圈层？
（2）什么是生物圈？
（3）生物圈是怎样形成的？你能用简单图表的形式表示其形成过程吗？
此部分中第3问是一个具有开放性、有一定难度的问题，它不仅要学生看懂教材，还要将知识内容在理解的情况下，整合为一体，从而达到突出重点，培养学生学习能力的目的。
2．生物圈稳态的自我调节。
此部分是本节的教学难点。为解决这一难点，首先，仍然从“生物圈Ⅱ号”所设计的问题出发，更进一步讨论是什么原因导致了“生物圈Ⅱ号”的失败。
思考：
（1）“生物圈Ⅱ号”中能量是怎样流动的？
（2）“生物圈Ⅱ号”中物质是怎样循环的？
（3）“生物圈Ⅱ号”失败的原因？
（4）生物圈自动调节能力的基础是什么？为什么？
通过（1）～（3）小问，学生理解了能量的流动和物质的循环在生物圈稳态中的作用，更强调了生物圈的自我调节能力，使学生理解就目前科学技术发展的水平来看，地球是我们惟一的家园，通过对（4）小问的分析回答，使学生了解维持生物圈的稳态，应从爱惜生物圈的一草一木、一水一石做起，对我们的生存空间应倍加爱惜。
三、了解现状
现在我们的地球是怎样的状况？这是学生此时最想了解的问题。
（1）全球性环境问题是什么？可以通过提问的形式由学生归纳。
（2）你想了解哪些内容？
此时可以通过括放录像《我们的地球》，使学生通过声像真切地感受环境的危机，倾听地球的呐喊。这套录像中所涉及环境污染的内容很多，教师可根据学生的需求重点选择2～3个供学生课上观看，其余留在机动课观看。其中关于酸雨的一段应在课上看，便于对教材内容的理解和掌握。
（3）酸雨的形成及危害。
通过看录像和阅读教材，回答阅读提纲，达到初步理解酸雨的成因、危害的目的。问题如下：
①酸雨形成的主要原因是什么？
②二氧化硫的来源是什么？
③二氧化硫的去路是什么？
④酸雨的危害是什么？
⑤怎样减轻和避免酸雨的危害？
四、巩固提高
此部分内容作为对本节知识的总结和提高，在理解和掌握了原理的基础上，提出保护生物冈和可持续性发展的口号，将学生的思路从观看录像后悲伤的情境唤醒：地球的危机，实质上就是人类的危机，经济的发展决不能以破坏环境为代价。
1．有人认为经济发展和环境保护是一对矛盾，你对这种说法是怎样认识的？
2．你如何认识教材中提到的“原料——产品——原料——产品”这一生产模式，能举例说明吗？
3．请同学们利用课余时间，了解一下天津市在环境保护方面采取了哪些措施，效果如何。
此部分通过对问题的思考，加深对生物圈稳态知识的理解和掌握，同时能够使学生联系实际进行学习。
板书设计
第一节 生物圈的稳态
一、生物圈的概念
1．生物生存和发展的空间：岩石圈、水圈、大气圈。
2．生物圈的形成：是地球的地化环境与生物长期相互作用的结果。
二、生物圈稳态的自我维持
1．从能量角度
2．从物质方面
3．生物圈具有多层次的自我调节能力
三、酸雨等全球性环境问题
1．环境问题：
土地沙漠化 森林植被遭破坏
生物多样性锐减 全球气温上升
臭氧层损耗 酸雨等
2．酸雨的形成：略
四、生物圈的保护和人类社会的可持续发展
1．生物圈的稳态是基础
2．改变生产，生活方式：
能源方面：
物质方面：“原料——产品——原料——产品”的生产模式第二节 细胞工程简介──植物细胞工程 教学过程
一、课前预习，布置预习作业
1．请分别理出细胞全能性和植物组织培养的知识结构和层次。
2．对高二必修课中与上述两知识点有关的内容进行全面、充分地复习。
3．找出新旧知识之间的联系与区别。
问题导入：
1．结合基因工程成果与展望的有关知识，简述“超级细菌”的培育过程。
2．如果将三种假单孢杆菌与第四种假单孢杆菌融合或将其内的细胞器移入第四种假单孢杆菌体内，使之具有分解四种烃类化合物的功能。这样的生物技术应属于何种生物工程？
教师启发：从上述两种生物工程技术的异同点出发，总结出何谓细胞工程。
学生在教师的引导下，对知识信息进行分析、比较、概括等思维加工，得出相应的思维成果。教师予以适当点拨，师生共同总结：细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
采用问题法导入新课较以往的平铺直叙更能激发学生的学习兴趣，拨动其思维之弦，让他们以最佳的精神状态投入到学习活动中去。
通过谈话法导出植物组织培养的理论依据是细胞的全能性。
二、进行新课
（一）细胞的全能性。
问题情境：预习中涉及的相关问题。
教师置疑：投影显示质疑问题。
1．高二必修课中关于细胞全能性有哪些方面的阐述？
2．什么是细胞的全能性？
3．克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？
4．生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？
5．为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？
6．与必修课中有关内容相比，选修课在知识上有了进一步的深入和发展，具体体现在哪些方面？
多向释疑：
对于问题1、2，3、4：通过认真的预习，借助已有的知识积累，学生不难做出正确的解释。
对于问题5：教师启发学生将题目读懂弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论。
师主释疑：在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。当已分化的植物器官、组织或细胞脱离母体后，在一定的营养物质、激素等外界条件作用下分化形成愈伤组织（一种相对没有分化的细胞团），继而在植物激素等诱导下发生再分化，才能表达出全能性。发育成完整植株。
对于问题6：侧重于学法指导和学生能力的培养，属较开放议题，只要有理有据，不强求答案的整齐划一。
小结：教师带领学生对以上知识点进行概括和梳理，使知识条理化，便于复习和记忆。
细胞全能性的典型范例便是植物组织培养，由此自然过渡到植物组织培养。
（二）植物组织培养。
问题情境：
1．放映植物组培的录像（发展史、技术过程、应用等）。
2．传看脱毒马铃薯组培苗实验材料。
3．用投影仪打出植物组培过程简图。
丰富、鲜活的感性材料为学生架起了新旧知识联系的桥梁。在学生充分复习、认真预习的基础上，教师引导学生总结出植物组培的过程。（见“板书设计”）
如果到此为止，学生虽抓住了知识的主干，但却错过了深化知识，发展智力等重要环节。所以教师应适时提出启发性问题，引导学生进一步思维探索。例如：
1.植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？
2.离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？
3.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？
4.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？
在教师的启发下，学生对问题展开分析、讨论，并给予科学正确的解释。
教师做适度的知识扩展，使学生的思维空间得到自然延伸。例如：
1．影响脱分化的一个重要因素是植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成，而两者不同的浓度配比在再分过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发生。
2．愈伤组织再分化过程应先诱导生芽，再诱导生根。
3．愈伤组织的形态发生主要有不定芽方式和胚状体方式两种。教材和录像中介绍的均为不定芽方式，而后者需要在愈伤组织形成后，对其进行处理，形成分散的单个细胞，再诱导其分化出具有胚芽、胚轴、胚根的胚状体，进而发育成完整植株。
关于植物组培技术的应用，在录像及必修课教材中均有介绍，教师只要对学生容易忽略的问题予以点拨。例如：生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂时进行的是大规模的细胞培养而非组织培养，前者只需培养至愈伤组织即可，后者则需诱导产生完整的植物体。另外，还可以鼓励学生就制造人工种子时，在胚状体和人工种皮之间添加何种胚乳成分展开设计，为学生创造广泛、自由的思维空间，培养学生多方向、多角度、多层次的发散思维能力。
（三）植物体细胞杂交。
问题情境： 20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。
提出问题：如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？
教师鼓励学生自由联想，大胆迁移，使学生在最佳思维状态下进入下一学习环节。
教师明确：植物体细胞杂交是用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植牧体的方法（强调起止点）。
提出渐进式问题，引导学生进行思维探究，使学生在获取知识的同时，受到科学方法的训练和培养。
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
学生一般会想到应该是位于细胞外侧不具生命力的细胞壁。
2．有没有一种温和的去壁方法呢？
据已有的知识积累，学生可联想到酶有专一性，而细胞壁的主要成分是纤维索和果胶，所以用纤维素酶和果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造成损伤。
3．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一部该做何处理？
应该诱导其再生壁，才能成为完善的杂种细胞。
4．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
学生可将植物组墙技术迁移运用于此问题的解决。
播放课件：用植物体细胞杂交过程，把以上零散的知识串接起来，使知识条理化、系统化，便于学生的理解和掌握。师生共同归纳植物体细胞杂交的过程。（见“板书设计”）
教师点拨：
1．人工诱导原生质体融合有物理法和化学法两大类，物理法是利用离心、振动、电刺激促使原生质体的融合；化学法是用聚乙二醇（PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合。
2．在细胞杂交过程中，除了形成AB型融合细胞外，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所需的杂种细胞。因此，在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。
3．指出植物体细胞杂交过程中已取得的进展和尚未解决的问题，激发学生热爱生物科学的情感和探索生命科学奥秘的兴趣。
总结：在学完三个知识点后，需引导学生清理知识问的脉络（例如：细胞全能性是植物组培的理论基础，而植物组培又是植物体细胞杂交的技术环节之一），抓住主线，把零散的知识系统化，做到融会贯通。
智能训练：出示“白菜—甘蓝”的投影照片。
设计方案：白菜和甘蓝两种植物之间存在着生殖隔离，不能进行传统的有性杂交。那么，如何才能获得如图这样的“白菜—甘蓝”植株呢？
抓住学生思维的兴奋点，促其联系实际解决问题，不仅巩固强化了所学知识，而且培养了学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力，实现知识的正向迁移。第一节 细胞质遗传 教学过程（2）
我国是泱泱农业大国，但耕地面积仅仅占世界的10％，却要养活占世界22％的人口，粮食问题一直是困绕在中国人民，乃至世界人民心头的难题。经过长期的实践与探索，人们终于发现，“杂种优势”可以大幅度提高粮食产量。什么是“杂种优势”？它为什么能大幅度提高农作物的产量？这样从实际问题入手，可以使学生充分认识到所学生物学知识在生产、生活和社会实践中的广泛应用价值，从而激发学生的学习兴趣，调动学生的学习动力。
一、探究新知
（一）杂种优势
教师采用层层递进的方法，提出一系列探索性问题，引导学生分析、归纳、理解杂种优势有关知识。
1．杂种优势现象：学生自学，从教材中找出。
2．杂种为什么会表现出优势？引导学生回忆基因的自由组合定律在育种上的应用，讨论分析出很可能就是因为杂种可以集合双亲的有利基因而产生杂种优势，并且两个亲本的亲缘关系越远，携带的异质基因越多，杂种优势越明显。使学生对杂种优势的原理有初步理解。
3．杂种优势会不会稳定遗传？不会，根据遗传定律，杂种F1自交后会出现性状分离。
4．在农业生产上利用杂种优势育种所面临的难题是什么？要保持作物的杂种优势，必须年年配制第一代杂交种。
5．杂交育种的主要措施是什么？引导学生回忆盂德尔的杂交试验，讨论归纳出杂交育种的关键步骤就是人工去雄。
6．出示玉米和水稻植株的模式图，让学生比较雌雄同株异花植物和雌雄同花植物在花的结构和位置上的区别，使学生发现，对于玉米等雌雄同株异花植物，人工去雄还比较容易，但是，对于水稻、小麦等雌雄同花植物，花又很小，人工去雄就非常困难了。如何解决实际生产中的问题，让杂交育种工作变得简单易行呢？
此时可以先让学生做出大胆假设，培养学生的创新思维。然后，由教师提出：针对如此大的难题，我国科学家是如何采取措施的？由此引出袁隆平和他培育杂交水稻的三系配套法，进入本节重点课题的探讨。
（二）三系配套法育种
1．学生主要按照以下几个方面进行资料交流。
（1）我国水稻育种专家——袁隆平在20世纪60年代有什么梦想？想利用雄性不育的“母稻”来生产出水稻的杂交种。
什么是雄性不育？植株的雄蕊发育不正常，不能产生可育的花粉，但是雌蕊正常发育，可以接受其他植株的花粉而产生种子，这种现象在遗传学上就被称为雄性不育。同种植物中具有可遗传的雄性不育性状的植株群体叫做雄性不育系。使用雄性不育系育种的优点是什么？免去大量的人工去雄工作，既节省劳动力，又保证杂交种的纯度。
这样他踏上的是一条前人没有走过的路。首要任务是必须找到雄性不育植株。
（2）何时何地他发现了雄性不育植株？
1964年7月5日午后2点25分，袁隆平终于发现了第一株天然雄性不育水稻。发现地点：安江农校水稻实验田。水稻品种：洞庭早籼。
1965年，“知识十汗水十灵感十机遇”，终于成全了袁隆平的第一份心愿。这一年，他通过对8 500多穗（加上去年总计达14 000多穗）扬花期稻穗的仔细观察，新找到了5株（加去年总共6株）天然雄性不育水稻，经测算，他得出水稻天然雄性不育的发生概率大约为三千分之一。
（3）袁隆平及其助手们利用在稻田里发现的雄性不育植株做了几千次的杂交试验，结果都不太理想，他们从中得到的启示是什么？如果用远源的野生雄性不育稻与栽培稻杂交，可能会取得较好的效果。
（4）远源的野生雄性不育稻是何时发现的？1970年，海南。
（5）第一批雄性不育杂交稻种是何时诞生的？1975年，经过103个单位，300多位专家的支持。打破了世界性的自花授粉作物育种的禁区，实现了历史性的突破。
（6）杂交水稻的优势是什么？我国是世界上一个产稻大国。多年来，水稻播种面积在5亿亩左右。近年来，全国杂交水稻每年种植面积为0．153亿ha上下，约占全国水稻总面积的50％，而产量却占稻谷总产量的近60％，平均增产20％，每年增产的稻谷可养活6 000万人口。从这些材料可以看出，杂交水稻可以明显提高产量。除此以外，杂交水稻还有生长健壮、整齐，抗逆性强等优点。所以，杂交水稻技术已经在世界上几十个国家得到了推广和应用。
通过材料的交流，不仅培养了学生的信息处理能力，而且对学生进行了创新精神和爱国主义教育，激发了学生的民族自豪感，激励了学生学习科学家孜孜不倦的探索精神。
2．探究三系配套杂交育种原理
（1）雄性不育现象发生的原理——教师利用投影片讲述。
①雄蕊是否可育，是由核基因和质基因共同决定的。
核基因：可育基因R对不育基因r是显性。
质基因：可育基因为N，不育基因为S
②核基因和质基因的关系：细胞质的可育基因N可使花粉正常发育，细胞核的可育基因R能够抑制细胞质不育基因S的表达。
③结果：
（2）引导学生探究在利用雄性不育系培育杂交种的过程中遇到的两大重要问题。
①如何解决雄性不育系的自身留种问题？
要保持杂种优势，必须年年配制第一代杂交种，这样就年年需要不育系，而雄性不育系不能自花传粉，在杂交过程中只能做母本。用什么品种做父本，可以让不育植株上结出种子，而且又能保持雄性不育的特点呢？引导学生利用上节课学习的细胞质遗传和细胞核遗传知识推导出保持系的基因型是N（rr），并推导出不育系与保持系的杂交结果仍是S（rr）。另外需要对学生说明，保持系不仅要使不育系所产生的后代始终是不育的，而且，保持系的其他性状也要与不育系完全相同，这样才能使不育系完全保持不变。
②如何得到雄性可育的杂交种？大田里使用的杂交种必须是雄性可育的，这样才能生产出粮食。以雄性不育系做母本，什么品种做父本才能使后代恢复可育呢？引导同学推导出恢复系的基因型。学生利用细胞质遗传和细胞核遗传知识，经过分析不仅可以推导出教材中给出的恢复系的基因型N（RR），还可能推导出教材中没有提供的恢复系基因型S（RR）。
从右图的杂交过程可以看出，不论哪种恢复系与不育系杂交，结果都会得到具有杂种优势的S（Rr）基因型的植株。由此培养了学生的发散思维，同时对教材内容做了补充和完善。
小结：在杂交育种中，雄性不育系、雄性不育保持系、雄性不育恢复系配套使用，就是三系配套。我国科学家利用三系配套的方法培育出了小麦、大麦、谷子、玉米、水稻等许多优势杂交种，特别是在培育水稻优势杂交种方面，我国处于世界领先地位。
　　实际生产中怎么才能做到三系确实能够配套使 用？非常关键的一个问题就是要使三系植株间的天然 授粉顺利进行。如何使天然授粉顺利进行呢？学生讨论，教师适时引导，使学生认识到，为了使天然授粉顺利进行，保持系、恢复系不仅要和不育系的花期一致，而且植株通常要比不育系的高一些，以便花粉顺 利地散落到不育系的花上，请学生观察教材第46页图，加强理解。
花期怎么才能一致？植株高矮又如何控制？引导学生联系激素有关知识讨论，提出建议，经对比分析一致认为以下方案可采纳：一是选种时要考虑到遗传性状符合要求；二是一旦种植后，由于环境等情况影响没有达到花期一致。高矮要求，怎么办？可以采取人为喷洒激素的方法改变。此时教师出示资料。实践证明，通过使用不同浓度的赤霉素可以使植株的生长受到促进或抑制，从而调节植株的高矮和花期。这样设计，不仅使学生理论联系实际，还可以联系以前知识，更可以使学生不拘泥于教材，培养学生的发散思维。
（3）巩固练习。
①在一块稻田里，间行种植不育系和保持系，在不育系和保持系的植株上分别结出何种种子？其基因型分别为何种类型？
不育系没有花粉，花粉只能从保持系而来，因此不育系植株上结出的种子仍是不育系，保持系是一种自交情况，因此植株上结出的种子仍是保持系。
②在一块稻田里，间行种植不育系和恢复系，在不育系和恢复系的植株上分别结出何种种子？其基因型分别为何种类型？
与上题道理类似，不育系上结出的种子是杂交优势种S（Rr），恢复系上结出的种子仍是恢复系N（RR）。
③在一块稻田里，不育系、保持系和恢复系三种植株同时间行种植，结果又会怎样？
由于三系间行种植，不育系、保持系、恢复系分别都能既可以接受保持系的花粉，又可以接受恢复系的花粉，因此在不育系植株上可以得到基因型为S(rr)和S(Rr）的种子，保持系植株上可以得到N（rr）和N（Rr）的种子，恢复系植株上可以得到基因型为N（RR）和N（Rr）的种子。
通过此题使学生推想出在实际生产中配制杂交种时，一定要建立两个隔离区。一个是繁殖不育系和保持系的隔离区，交替种植不育系和保持系，在不育系植株上收获不育系种子，在保持系植株上收获保持系种子，达到同时繁殖不育系和保持系的目的。另一个是制杂交种的隔离区，交替种植不育系和恢复系，在不育系植株上收获可供大田使用的优势杂交种，在恢复系植株上收获恢复系种子，从而达到既制备了大量的优势杂交种，又繁殖了恢复系的目的。同时使学生再次感受实际生产操作的艰辛，而我们仅仅学的是三系配套杂交育种的基本理论。
二、知识拓展
杂交水稻世界第一，这是中国的骄傲，它的研究成功和大量推广，为解决我国粮食自给难题发挥了重要作用，创造了巨大的社会效益和经济效益。随着人们生活水平的提高，随着科学技术的发展，在杂交水稻等杂交育种方面，有什么新进展？同学有什么好的设想？请同学根据书后资料及课下搜集的资料，展开讨论交流。如学生会提出：
1．两系法杂交稻是我国独创的高新育种技术，是作物育种又一次重大革新。它与三系法相比，省略了三系法中的保持系，使程序简化，周期短，杂种优势更强，增产潜力更大。实践表明两系法杂交稻比现有的三系杂交稻增产5％～10％，同时米质更好。
2．打开水稻基因组这部天书。通过对水稻全基因组序列分析，可以获得大量的水稻遗传信息和全面地了解其遗传机理，并可获得大量用于农作物改良的有用基因。既有利于选择优良品种进行杂交育种，又便于利用目的性更强的基因工程育种。
3．可以采用航天诱变育种。在卫星、飞船上搭载植物种子，选育有利变异的种子育种。
通过资料交流和对未来的展望，使课堂氛围再次达到一个高潮，充分调动起学生学习的热情与动力，培养学生将科学技术这第一生产力转化为直接生产力和现实生产力的STS意识。
重点提示
1．引导—探究教学策略，目的不仅要教给学生科学知识，更要教给学生探索知识的方法。因此，在处理教材时，可以适当打破教材的顺序，先由学生感兴趣的科伦斯的试验导入，通过学生的观察和分析，发现细胞质遗传的两个特点，发现其与以前学的细胞核遗传的不同，这样前后知识的矛盾，引发学生更强烈的探究欲望，使学生更主动地去探究产生出这些特点的物质基础及原因，之后再由学生自己探究，发现归纳出细胞核遗传和细胞质遗传的概念。
2．关于三系配套育种，知识难度较大，教师应该用丰富的资料与情感，感染学生，激发起学生的学习热情与探究欲望，减少学生心理上的抵触情绪，自然使知识由难变易；另外，紧紧抓住不育系核质互作特点及三系配套中不育系留种、育杂交种这两大问题为主线，可以使知识由繁化简。
3．对于一些抽象、难以理解的知识，如细胞质遗传和三系配套育种的机理，教师应尽量采取直观教学手段，如绘制投影片，设计制作课件，搜集一些图片、照片等直观教具，以形象思维启迪学生的抽象思维，达到突破难点的目的。第三节 草原生态系统 教学过程
一、激发兴趣，导入新课
播放一段录像片，介绍我国草原生态系统分布及草原生态系统拥有的丰富资源。美丽的草原风光配上优美的音乐，将学生带入一种美丽的令人遐思意境之中。忽然画面一转，草原上许多珍稀的动物被捕杀，草场变成了沙漠……
通过这段前后内容对比强烈的录像片，使学生在课初的几分钟就集中注意力，并激发学生想了解草原生态系统相关知识的热情。
二、探求新知（讲授新课）
1．草原生态系统的作用。
（1）自学：让学生阅读书中草原生态系统的作用这部分内容，使其对书中所列草原生态系统诸多方面的作用有一个粗浅的认识。
（2）交流：鼓励同学们把从教材中获得的信息或者从课外收集到的相关信息介绍给其他同学，教师及时给予评价。这样变单向传授为多向交流，可以开阔视野，扩大知识面，也能激发学生的学习兴趣。特别是关于草原上丰富的生物资源，如冬虫夏草、藏羚羊等知识，是学生们很感兴趣的内容。
（3）质疑：草原生态系统为什么具有这些作用呢？
（4）指导总结：教师启发学生回忆森林生态系统的作用，做比较，并进一步引导学生分析得出生态系统的结构特点是与其功能相适应的。草原生态系统群落结构简单，植株矮小，但草原面积广阔，生产者数量多，草原气候干旱，所以植被根系发达，昆虫鸟类哺乳类动物较多。这样顺理成章地总结出草原生态系统具有以下几方面的作用，而不是让学生死记硬背。
草原生态系统的作用：
①在生物目的能量流动和物质循环中起重要作用。
②有丰富的生物资源。
③在水土保持、防风固沙中起重要作用。
④是人类的畜牧业基地。
2．我国草原生态系统的现状。
这部分内容可以先给学生介绍一些资料：
资料一：我国是世界上草原资源最丰富的国家之一，草原总面积将近4×108 km2，占全国土地总面积的40％，为现有耕地面积的3倍，居世界第2位。
资料二：我国草场沙化退化现象严重，据统计，20世纪50年代至60年代沙化土地每年扩展1 560 km2；20世纪70年代至80年代沙化土地每年扩展2 100 km2；到了90年代沙化土地每年扩展2 460 km2。
资料三：内蒙古阿拉都地区，200多年前，这里曾是英雄的图尔扈特蒙古族人浴血东归之后的生息地，这里曾有“湍流不息”的居延海和水草丰美的绿洲，然而在土地沙化的长期作用下，这里变成了9×104 km2的戈壁，4×104 km2的沙漠。而在新疆塔里木河下游、青海柴达木盆地东南部、河北坝上和西藏那曲地区等地，沙化土地年平均扩展率达4％以上，由于风沙的步步逼近，成千上万的农牧民被迫迁往他乡，成为“生态难民”。
这些资料既培养学生的爱国之情，增强自豪感，又唤起学生的忧患意识。同时使学生产生疑问，为什么草场沙漠化的现象这么严重呢？这时教师指出草场沙漠化的原因很多，其中人类过度放牧和盲目开垦是主要原因，接着指导学生分析：“什么是过度放牧？”；“过度放牧的危害体现在哪些方面？”“什么是盲目开垦行为？其危害又表现在哪些方面？通过T讨论使学生加强对这个问题的理解，同时可向学生简单介绍我国退耕还林、休牧等活动，使学生明确人类的生产活动应以尊重生态规律为前提，自觉维护生态系统的稳定性，人和自然才能和谐发展。
3．草原生态系统的合理利用和保护。
（1）教师先组织学生阅读教材并分析季节性放牧与划区轮牧的原理和优点，使学生明确发展畜牧业时应当根据牧草的产量和质量，合理确定载畜量，实现对草原资源的合理利用，而季节性放牧与划区轮牧就是其中较好的措施。
（2）教师列举实例。
①美国当年开发西部是用毁掉森林，草原的代价换来成片粮田，但造成生态环境的大破坏，引发干旱、沙尘暴。直至大规模实施以植树种草为主要内容的“罗斯福工程”之后才逐渐恢复了被严重破坏的生态环境。
②我国一些落后山区养殖对植被破坏性极大的黑山羊出口创汇，但为此付出了沉重的代价——水土流失加剧，陷入继续贫困的恶性循环。但发达国家几乎不养山羊。
③蛇宴盛行，蛇餐馆林立导致草原上鼠害愈演愈烈。鼠害严重的草场每公顷有鼠害1 000～2 000只，使草场上鼠洞遍地，千疮百孔，失去放牧的利用价值。目前我国北方和西部牧区草场每年鼠害发生面积都在2X107 km2以上。
通过分析对比这些成功范例与失败教训，使学生既受到教育又得到启迪，从而打破教材的局限性，广开思路，针对实际分析提出更多的方法。如用生物防治的方法来灭鼠防虫；采用先进的灌溉技术既提高牧草的产量又节约水源；在枯草期进行人工种草；还有同学提出我国西部大开发必须遵循环保先行的原则，防止重蹈美国西部大开发的覆辙等等。这样既提高了学生解决问题的能力，又渗透了可持续发展的观点。
（3）最后教师可以简介我国有关保护草原生态系统及草原上保护动植物的法律法规。使学生认识到保护草原资源的重要性，同时培养自觉遵守法律法规的意识。
板书设计
第三节 草原生态系统
一、草原生态系统的作用
（一）在生物圈能量流动和物质循环中起重要作用
（二）具有丰富的生物资源
（三）在改善生态环境中起重要作用
1．水土保持
2．防风固沙
（四）是人类的畜牧业基地
二、我国草原生态系统的现状
（一）草原面积大，草原资源丰富
（二）草场迟化严重
草场沙漠化的原因：
1．过度放牧
2．盲目开垦
三，草原生态系统的合理利用和保护
（一）季节性放牧
（二）划区轮牧
（三）科学的草场管理
（四）制定有关法律法规和建立自然保护区第四节 基因工程简介 教学过程（2）
一、复习巩固，引出课题
通过上节课的学习，学生基本掌握了基因工程的概念和操作工具，本节课利用提问方式开始，使学生的思路回到所学的内容中，为本节课的推进进行铺垫。
问题如下：（可利用幻灯或多媒体课件演示）
①基因工程的概念是什么？
②基因操作的工具酶有几种？分别是什么？
③基因的剪刀是什么？其主要作用是什么？
④基因的针线是什么？其主要作用是什么？
⑤基因的运输工具是什么？
⑥运载体必须具备的条件是什么？最常用的运载体是什么？
⑦质粒的结构是什么？
通过提问复习巩固旧知识，引导学主在理解基因工程概念和基因操作工具的基础上，提出疑问：有了基因操作的工具后，对基因是如何进行操作的呢，从而顺利导入新课。
二、讲授新课
1．基因操作的基本步骤。
由于基因操作的基本步骤比较抽象和微观，理解起来有一定的难度，这就需要教师将复杂的问题简化，使学生直观地理解抽象事物。在教学中为了使学生对基因操作的基本步骤有一个宏观的了解和认识，可以先让学生观看基因操作步骤的有关录像资料，在观看过程中教师要提出相应的思考问题启发学生思维，加深对基因操作步骤的理解。思考问题如下：（可以利用幻灯或多媒体课件演示）
①举例说明什么是目的基因。
②从供体细胞DNA中直接分离基因的方法叫什么？简要说出该方法的过程是什么。
③人工合成基因的方法有几种？其操作过程分别是什么？
④将目的基因与用限制性内切酶处理后的运载体混合，用DNA连接酶处理会出现几种结果？（只考虑两两结合）
⑤将含目的基因的重组质粒导入细菌受体细胞的过程中常用到哪种化学试剂？其作用是什么？
⑦在目的基因的检测过程中，检测的对象是什么？
学生通过观看录像资料，思考问题，对基因工程的步骤能够大体了解，对以上的问题能基本回答，但是对具体的操作步骤还不能从生物学角度上很透彻地理解。这就需要教师引导学生阅读教材内容，从理论上理解有关知识，并使学生从生物学的专业知识角度出发，用生物学的专业术语准确地解答有关问题。这样不仅锻炼了学生的自我学习能力，而且也培养了学生生物学科的专业素养及用科学的语言解答实际问题的能力。
（1）提取目的基因
教师应在学生自学的基础上，让学生根据具体的实例理解目的基固的概念。同时可以启发学生利用所学知识思考，如何从DNA分子中提取目的基因。在学生讨论的基础上，教师加以总结并利用多媒体课件演示目的基因的提取途径。
（2）目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）。
该内容的教学教师最好采用多媒体课件辅助进行，将抽象静止的过程用动画做演示，将限制性内切酶及DNA连接酶的具体作用过程通过演示使学生加深理解。
思考题：目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？
在学生思考讨论的基础上，引导学生理解该问题。有三种情况：目的基因与目的基因结合，质粒与质粒结合，目的基因与质粒结合。
（3）将目的基因导入受体细胞。
教师可按以下形式归纳：
导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
导入过程：（运载体为质粒，受体细胞为细菌）
（4）的目的基因的检测和表达
对于该内容教师应通过指导学生阅读教材有关内容使学生明确检测与表达的区别。可按以下形式归纳：
检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。
表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。
在第二课时的最后，教师应让学生根据教材中的基因操作基本步骤示意图中所示的过程，试着复述基因操作的步骤，以检验学生对本课的理解和掌握程度。
对于第二课时的教学，有条件的学校也可以利用网络信息技术，在教学之前教师将大量的资料和信息做成相关的网页，在教学中教师提出相关的思考问题，通过学生自主的测览和搜索找出问题的答案，而且可以充分利用网络的便利进行网上的交流和反馈，使每位同学都能够将注意力集中在相关的问题上，使所有学生都能够参与到讨论和学习中。第一节 人体的稳态──水和无机盐的平衡和调节 教学过程
教学步骤 教师活动 学生活动 设计意图
创设情境、
导入新课第一章：
人体生命活
动的调节及
营养和免疫 1．投影本章题图，创设探究情境，引导学生思考下列问题：
（1）照片上所展示的内容与哪些生命活动有关？（2）结合照片上的场面，你受到了什么启发和教育？ 通过分析、讨论明确：
（1）人体生命活动的调节及营养和兔疫，对维持人体健康有着非常重要的意；
（2）中国人民军队是人民的子弟兵，是做可爱的人。 （1）激发学生学习本章内容的兴趣；
（2）对学生进行热爱社会主义祖国、热爱人民军队的教育。
第一节：
人体的稳态 2、精心设计问题情境（1）吃的东西过咸，为什么会感到口渴？（2）为什么夏天尿少，而冬无尿多？
（3）大量出汗后为什么要喝点盐水？
（4）“以饮料代水”的做法科学吗？…… 发生兴趣，激起疑惑，产生探究的欲望，处于外在的兴奋状态。 　 （1）诱发探究的欲望，明确探究的问题，培养热爱科学的情感；
（2）总结出本节课的课题——水和无机盐的平
衡和调节。
观察讨论、探究新知　一、水和无
机盐的平衡　　　 1．提供信息资料：
（见书中小资料） 分析讨论，的出结论：水是构成人体各种组织或器官的主要成分，且含量稳定。 （1）培养学生分析图表信息的能力；
（2）使学生明确：人体内的水是平衡的。
2．引导学生讨论：
（1）人体内的水是从哪来的？
（2）排尿是排出体内水分的惟一途径吗？ 回忆旧知识，联系自身生理情况进行分析、讨论，得出结论：
（1）人体内的水有三个来源；
（2）排尿不是排出体内水分的惟一途径。 （1）培养分析问题的能力和理论联系实际的意识；
（2）总结出人体内水的来源与去路。
3．提供信息资料：
（见书中表1-1） 分析、讨论，表达见解：
（1）人体水的摄入量和排出量相等；
（2）机体内的水保持动态平衡。 培养学生正确分析图表信息，得出科学结论的能力。
4．进一步提出问题：
（1）人体内的无机盐主要以什么状态存在？它们在体内是否平衡？
（2）以钠盐和钾盐为例，说明它们的来源与去路。 回忆旧知识，带疑阅读课丈，分析教材中的图1-1和1-2，得出结论：
（1）多数无机盐在人体内以离子状态存在；（2）钠盐和钾盐均来自食物，它们有多条排出途径。 （1）培养阅读能力、自学能力、分析图表的能力；
（2）引导学生总结出：
人体内钠盐和钾盐的来源与去路。
二、水无机盐平衡的调节 1．引导学生回忆：
（1）人体生命活动调节的基本方式是什么？
（2）神经调节的基本方式是什么？其结构基础是什么？
（3）体液调节的主要方式是什么？ 回忆旧知识，独立思考，用专业术语回答问题：
（1）人体生命活动调节的基本方式是神经调节和体液调节；
（2）神经调节的基本方式是反射，其结构基础为反射弧；
（3）体液调节以激素调节为主。 （1）培养学生用专业术语描述生物学概念、原理的能力；
（2）培养学生归纳总结和语言表达能力。
2．进一步诱导：
参与水平衡神经调节的
（1）感受器是什么？
（2）神经中枢在哪？
（3）效应器是什么？ 通过回忆旧知识、联系新知识，分析自身的生理情况，学生能明确：感受器应位于人体内部，神经中枢一定位于中枢神经系统内，而对效应器会误认为是肾小管和集合管，需要
教师进一步点拨更正。 （1）通过引导促成学生知识的合理迁移和思维的有序发展：
（2）突出重点，突破难点。
3．进一步提出问题并点拨：
（1）导致渗透压感受器兴奋的刺激是什么？
（2）效应器如何发挥效应？ 结合自身生理和生活实际，阅读、讨论，发表见解：
（1）刺激是细胞外液渗透压的改变；
（2）效应器通过释放激素发挥效应。 （1）学会利用所学知识解释自身的生理现象，培养学以致用的学习意识；
（2）使学生明确神经调节的效应器是什么。
4．进一步引导探究：
效应器释放激素的名称和作用是什么？ 阅读教材，形成感性认识。 （1）培养通过阅读获取新知的能力：
（2）总结出相关知识。
5．承上启下，课件展示：
（1）尿的形成过程；
（2）水平衡的神经调节和激素调节。 观察、回忆、思考、分析，加深对知识的理解，形成完整的知识体系。 （1）形象直观，突破难点，强化重点；
（2）培养学生观察、分析、总结的思维能力。
6．提出新问题：为什么某人进食钠盐过多，结果尿中钠盐也随之增多？ 思考、分析、讨论，发表见解：钠盐多吃多排。 引导学生联想：体内无机盐的平衡也要靠生命活动的调节。
7．课件展示：
无机盐平衡的激素调节。 观察、分析、讨论，得出结论：调节无机盐平衡的激素是醛固酮。 （1）形象直观，突破难点，突出重点；
（2）引导学生总结无机盐平衡激素调节的全过程。
8．进一步引导探究：无机盐平衡的神经调节是如何实现的？ 回忆旧知识，发表见解。 培养学生将新、旧知识进行整合的能力。
9．引导总结：水和无机盐平衡调节的共同点是什么？ 分析、讨论，用专业术语归纳总结。 （1）培养学生归纳总结的思维能力；
（2）促成学生对重点知识的深刻理解。
三、水和无机盐平衡的意义 1．提供信息资料：
（1）血钠升高或降低，会导致血压异常；
（2）血钾降低，将引起心肌的自动节律异常；
（3）尿量过少，会引起中毒。 分析资料、小组讨论，总结归纳。 （1）培养分析、阅读、归纳总结的能力；
（2）深化学生对人体稳态的理解。
2.引导学生对本节课内容进行总结，对水和无机盐平衡与内环境稳态的关系进行分析。 思考、讨论，将前后知识进行横向、纵向的类比分析。 （1）渗透对立、统一的哲学观点，帮助学生建立辩证唯物主义世界观；
（2）促成知识的融会贯通，达到巩固和提高的目的。
结合实际应用反馈 1．引导学生解释与说明：与本节课内容相关的实际问题（见课前投影在屏幕上的问题）。 思考、小组讨论、归纳总结。 教师对学生的回答做出适宜评价，从中了解教学目标的实现情况。
2．组织学生讨论：本节课的学习内容，对健康生活有什么重要意义？ 发散思维，展开联想，各抒己见，相互交流。 提高学生自我保健意识，逐渐养成良好的生活习惯。
要点提示
1．本节课内容与学生的生理现象、生活实际紧密结合，教师要善于因势利导，鼓励学生提出问题，分析自己的亲身经历，引导学生积极探究，充分发挥学生学习的积极性和主动性。
2．本节课内容教科书提供了5幅图、1个小资料、1个表和4个旁栏思考题，这些内容形象、直观，教师要注意引导学生对这些图表进行分析，研究，从中挖掘出丰富的教育信息，延伸对知识的理解和应用。
3．本节课涉及到“尿的形成”这些初中生物学的知识，由于学过时间已久，学生对一些专业术语已把握不准，因此对这部分内容应作适当复习。第二节 生物固氮 教学过程（1）
教学目标
1.知识方面
（1）知道固氮微生物的种类和生物固氮过程。
（2）识记生物固氮的意义。
（3）了解生物固氮在自然界氮循环中的作用及其在农业生产中的应用。
2．态度观念方面
（1）通过对固氮微生物的形态和生理特点、生物固氮的意义等内容的共同探讨，培养学生科学研究的态度及钻研精神。
（2）通过运用生物固氮原理分析有关农业生产事实中的科学道理，渗透理论联系实际的思想。
3．能力方面
通过师生双边教学活动，致力于培养学生的多种能力，例如，通过固氮微生物的形态和生理特点、自然界氮循环等内容的教学活动，培养学生的观察能力、分析能力、思维能力；通过生物固氮的意义研讨，培养学生的自学能力、搜集和处理信息能力以及表达能力。
重点、难点分析
生物固氮是自然界物质循环中的重要生物学过程，它的研究和利用对氮肥生产的改进和农业产量的提高，解决全球性粮食问题有着重要的意义。通过本节的学习，可以使学生了解有关生物固氮原理及其在农业生产实践中的应用，激发学生探索生物科学奥秘的兴趣，为理科学生的升学和就业打下良好的生物学基础。因此本节教学重点是：
1．固氮微生物的种类；
2．生物固氮的意义。
“生物固氮过程简介”涉及到较多的生物化学反应，这就出现两个问题：一是学生现有知识储备不足，缺乏有关的生物化学基础知识；二是大纲规定的教学要求层次为“选学”，教材只做了简要的介绍。因此生物固氮的基本过程有关内容为本节的教学难点。
教学模式
启发探究、研讨式学习。
教学手段
利用带有根瘤的花生等豆科植物实物标本以及投影、计算机课件展示相关图片等辅助手段，帮助学生增加感性认识，激发学生的兴趣，使学生在教师的指导下主动学习，培养学生科学研究的态度及钻研精神；对学生进行分析问题，解决问题能力的训练，突破教学重、难点，更好地完成教学目标。
课时安排 二课时。
设计思路
教学过程中始终注重创设问题情境，提高学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性和主动性，同时遵循从感性到理性，从宏观到微观，再由微观到宏观的认知规律。
从让学生认识豆科植物根瘤中的根瘤菌入手，在学生对固氮微生物具有一定感性认识的基础上，分析生物固氮的原理。生物固氮在氮循环和农业生产中的作用等一些教学内容，并不难懂，教师引导学生进行自学和讨论，进而得出相关结论，发展学生搜集、处理信息能力及表达能力。
在整个教学过程中，教师要积极创设交流合作的氛围，为学生知识迁移、创造性思维等能力的发展提供时间和空间。
教学过程
第一课时
教学程序 教学内容 方法手段
师生活动 达到目的
创设问题情境、导入新课　　　　　　　　　学习本节课内容　　　　　　　　　　　智能训练（反馈矫正） 　 　 　 　 　 　 　 　 布置作业 所有的生物都需要氮元素。在活细胞内，氮是所有氨基酸、核酸（DNA和RNA）及其他许多重要分子的主要成分，大部分生物不能直接利用大气中的氮，仅能利用氮的某种形式的化合物。形成这些化合物的过程统称为“固氮”，这时氮与其他元素结合，被“固定”在含氮的化合物中。
某些豆科植物含氮元素较丰富，氮素如何获得？
（根瘤中的根瘤菌将大气中的氮“固定”供给植物。）
如果小麦、水稻也能固氮，将给人类带来哪些方面的好处？
每年，大气中被固定下来的氮，大都是由微生物“固定”的，再经过一系列复杂的生化过程成为生物体内所需要的含氮有机物。
什么是生物固氮？哪些生物可完成生物固氮？生物固氮如何完成？
一、生物固氮的概念
固氮微生物将大气中分子态氮还原为氨的过程。
二、固氮微生物种类
1．什么是共生固氮微生物？
以根瘤菌为例研究：
（1）了解根瘤菌的形态特征和生理特点、某些根瘤菌与豆科植物互利共生且具一定专一性的关系以及根瘤菌的代谢类型。
（2）根瘤的形成及作用。
（3）共生固氮微生物概念。
2．什么是自生固氮微生物？
（1）自生固氮菌的形态特点。
（2）实例：圆褐固氮菌
介绍其生活环境，分析其代谢类型，在农业生产中的作用。
三、生物固氮过程简介。
提出问题：为什么固氮微生物可在常温常压下完成“固氮”有关反应？（酶的作用）
固氮酶：由固氮基因编码控制。
固氮过程简介。
1．比较：根据固氮微生物与非固氮微生物的特点，思考：如何将自生固氮微生物与土壤中的其他细菌等微生物分离？
2．练习题：
（1）教材P40
一、填充题 二、选择题
（2）从土壤中分离的自生固氮菌——圆褐固氮菌的代谢类型：（ ）
A.自养需氧型 B.异养需氧型 C.自养厌氧型 D.异养厌氧型 搜集、整理有关资料：
（1）比较分析工业固氮与生物固氮过程。
（2）分析生物固氮的意义和在农业生产中的应用。
（3）查寻生物固氮研究的有关信息。 教师导言。　　　　　　教师演示（出示带有根瘤的花生等豆科植物实物标本）。学生讨论、师生问答　利用教材中的小资料，师生讨论。用实物投影展示：根瘤的外形及临时涂片制作过程，并利用显微投影展示（或用投影展示根瘤菌形态的图片）教师演示实验，提出问题，学生观察、分析、归纳相关内容。投影展示圆褐固氮菌有关图片。
教师引导学生观察、思考、分析。引导学生分析得出结论。
教师简要讲解（投影示展固氮过程图片）
学生提出疑问，教师解答。
教师组织学生思考、讨论，表达个人意见。
师生问答。　 　 学生可从三个课题中任选至少一个，课后完成，准备发言。
教师为学生提供有关课外资料或有关固氮内容的网址和书籍，例如：南京大学出版社出版的《环境微生物工程》等。教师课下要对学生完成第二节 微生物的营养、代谢和生长 教学过程（1）
第一课时
1．由人体营养物质与营养的概念引出微生物的营养物质与营养的概念，导入本课题。
2．由组成生物体的化学元素引出微生物的化学组成，并以下表“C、H、O、N、P、S在不同微生物体内含量（占细胞的质量分数／％）”，证明微生物与其他生物在化学组成的统一性以及不同的微生物化学组成的差异性。
元素 细菌 酵母菌 霉菌
碳 50 49.8 47.9
氢 8 6.7 6.7
氧 20 31.1 40.2
氮 15 12.4 5.2
磷 3 —— ——
硫 1 —— ——
3.组成微生物的化学元素分别来自微生物生长所需的营养物质，营养物质按照它们在机体中的生理作用，将它们区分为碳源、氮源、生长因子、水和无机盐。
4．碳源和氮源。
（1）阅读教材第85～86页相关内容。
（2）教师提供研究课题，学生交流讨论，深化知识理解，拓展学生思维，提高运用知识的能力。
研究课题一：关于自养微生物和异养徽生物碳源的利用和能量的来源。
归纳：
①自养徽生物以二氧化碳或碳酸盐为惟一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物作为碳源进行代谢生长。
②自养微生物生命活动所需的能源：一种类型是利用光能，如蓝细菌等着色细菌；一种类型是依靠物质氧化过程释放能量，如硝化细菌。
异养微生物生命活动所需的能源主要依靠物质氧化分解放能，碳源是异养微生物的主要能源物质，即碳源对于异养微生物来说，不仅可为机体提供构成细胞的物质，而且为机体提供完成整个生理活动所需的能量；某些异养微生物也可以光能作为能源，例如红螺菌，它不能以二氧化碳作为主要或惟一碳源，而需要有机物参与，才能利用光能将二氧化碳还原成细胞物质，这种营养类型称为光能异养型。
③依据微生物生长所需碳源物质的性质以及生长所需能源，将微生物的营养类型进行归纳，以此作为碳源知识的归纳、巩固、深化。
研究课题二：利用某些微生物碳源的特殊性解决环境污染、粮食危机等问题。
归纳：
①利用某些细菌、放线菌、酵母菌以石油作为碳源的原理，消除石油污染；
②运用某些细菌可以分解、利用氰化物、酚等有毒物质的原理处理有害物质；
③研究开发以纤维索、石油、二氧化碳等作为碳源和能源的工业微生物，解决工业发酵用粮与人们日常用粮的矛盾。
研究课题三：关于氮源物质的来源和作用。
归纳：
①对许多微生物来说，既可利用无机含氮化合物作为氮源，也可利用有机合氮化合物作为氮源。
②固氮微生物可以利用氮气作为氮源进行生长。
③铵盐、硝酸盐等既可作为微生物最常用的氮源，也可作为某些化能自养微生物的能源物质。
④自养微生物与异养微生物类型的划分主要是依靠能否以二氧化碳作为生长的主要或惟一碳源，而不决定于氮源，例如，异养微生物最常用的氮源是无机氮源中的铵盐和硝酸盐。
5．生长因子。
（1）以“许多微生物在含有碳源、氮源、水、无机盐的培养基中还不能生长或生长极差，但当补充某些物质后，微生物就能生长良好，补充的这些物质称为生长因子”为引言，导入“生长因子”内容的学习。
（2）引导学生由生长因子的功能归纳培养基中补充生长因子的原因；根据生长因子的化学本质、含量引导学生总结生长因子的概念。
（3）讨论：如何证明某种物质是某种微生物的生长因子？
思路：在含碳源、氮源、水、无机盐但缺乏某种物质的培养基中培养微生物，微生物不能生长或生长极差，向培养基加入该种物质，微生物正常生长。
6．利用以下判断题，反馈、巩固知识。
（1）同一种物质不可能既作碳源又作氮源，（答案：错）
（2）凡是碳源都能提供能量。（答案：错）
（3）除水以外的无机物仅提供无机盐。（答案：错）
（4）无机氮源也能提供能量。（答案：对）
7．培养基的配制原则。
（1）阅读教材86页内容，思考培养基配制的原则及设置这些原则的原理。
（2）学生讨论交流，教师指导归纳。
①培养基配制的第一个原则是目的要明确：目的包含两层含义，一指培养的微生物种类，因为不同的微生物营养需要不同，培养基中要求的营养成分不同，例如自养微生物，能从简单的无机物合成本身需要的有机物，所以培养该类生物的培养基完全可以由简单的无机物组成，而异养微生物，培养它们的培养基至少含有一种有机物质；二指培养的目的，是用于生产还是科学研究，因为二者对培养基的化学成分、物理状态等方面要求不同，例如用于生产的培养基应具有原料易得、价格低廉、配制方便等特点，而用于科学研究的培养基应具有成分含量准确，可多次重复实验的特点。
②培养基配制的第二个原则是营养要协调：它表现在两个方面，一是营养物质的浓度要适宜，二是营养物质间的浓度比例要适宜。
③培养基配制的第三个原则是pH要适宜：由于微生物在生长代谢过程中营养物质利用和代谢产物的形成往往会改变环境中的pH，为了维持培养基中出的相对恒定，可在培养基中加入缓冲剂，最常用的缓冲剂是磷酸氢二钾或磷酸二氢钾。
8．培养基的种类。
（1）自学教材第87页的内容。
①按照物理性质划分培养基
②按照化学成分划分培养基
③按照培养基的用途
（2）依据以上学生的归纳，教师点拨如下内容：
①由“判断对错：制作固体培养基必须加入琼脂”引出固体、半固体培养基中所加的凝固剂，目前最常用的是琼脂。
②由液体培养基为什么适于工业生产的问题，引导学生分析：液体培养基营养物质分布均匀，与菌体充分接触，有利于微生物更快吸收营养，有利于菌体繁殖、积累产物，因而适于大规模生产，培养学生的思维能力。
③关于选择和鉴别培养基的原理，书中并未直接提到，可以引导学生根据实例总结。
（3）设置如下问题，加强知识反馈。
①分离固氮微生物，需用何种类型的培养基？
②如何检查自来水中大肠秆菌是否超标？
第一课时 板书设计
一、微生物的营养
（一）微生物需要的营养物质及功能
1．化学组成：C、H、O、N、P、S及其他元素组成
2．营养要素物质：碳源、氮源、生长因子、水、无机盐
（1）碳源：（见“教学过程”）
（2）氮源：（见“教学过程”）
（3）生长因子：
①化学本质：有机物：（主要）氨基酸、维生素、碱基
②含量：微量
③作用：一般是酶和核酸的组成成分
④补充原因：往往是缺乏合成某些物质所需的酶或合成能力有限
⑤概念：微生物生长不可缺少的微量有机物
（二）培养基配制原则（见“教学过程”）
（三）培养基种类（见“教学过程”）
第二课时 板书设计
二、微生物的代谢
1.特点：微生物代谢旺盛
2.微生物的代谢产物：初级代谢产物、次级代谢产物
3.微生物代谢的调节
4.微生物代谢的人工控制
5.发酵第二节 微生物的营养、代谢和生长 教学过程（2）
第二课时
1．由新陈代谢的定义引导学生总结微生物代谢的概念，导入本课题。
2．由工业生产广泛应用微生物的重要原因之一是微生物代谢旺盛，利用“乒乓球与篮球在相同体积下表面积比较”的比喻，引导学生分析微生物代谢旺盛的原因（微生物的表面积与体积比大，利于外界物质交换；对物质的转化利用快），并由此引申到真核生物进化的一种趋势：细胞呈现体积减小的进化过程。
3．微生物的代谢产物。
（1）学生阅读教材第89页“微生物代谢产物”部分内容，依据知识点自行设计表格，比较初级代谢产物和次级代谢产物的异同点。
（2）同学展示自学成果，并通过交流相互补充、完善知识结构。
（3）教师适时点拨、归纳知识结构。
4．微生物代谢的调节。
（1）复习“人和高等动物，植物生命活动调节的基本形式”，运用结构与功能相适应的生物学观点，引出微生物代谢的调节方式。
（2）结合如下实例，分析微生物代谢调节的方式。
实例：
1.大肠杆菌合成异亮氨酸的调节。
2.亮白曲霉原来不能合成蔗糖酶，所以不能利用蔗糖，但如果在培养基内加入蔗糖，一段时间后，可合成蔗糖酶，并利用蔗糖。
分析：
①由两实例的共同点得出：微生物完成代谢调控主要是通过调节酶实现的。
②由两实例区别得出：
实例1，通过调节酶的活性，控制代谢过程；
实例2，通过调节酶的合成，控制代谢过程。
小结：
微生物代谢调节的主要方式：酶合成的调节和酶活性的调节。
（3）结合学习目标，自学阅读“微生物代谢调节”部分内容。
学习目标：
①酶合成的调节
a.组成酶和诱导酶的区别
b.酶合成调节的对象、结果
c.酶合成调节的机制（本质）
d.酶合成调节的意义
②酶活性的调节
a.酶活性调节的对象。结果
b.酶活性调节的机制
c.酶活性调节的特点
d.酶活性调节的意义
③两种调节方式的区别与联系
（4）教师组织、参与学生学习成果交流，适时提出以下问题引导学生分析，完善和深化知识结构。
①微生物是否在所有场合。所有时间内都合成它们所能合成的全部酶类？这有何意义？
②组成酶、诱导酶合成的条件是什么？
③大肠杆菌乳糖代谢有何特点？大肠杆菌乳糖代谢基因的表达调控过程有何特点？
④根据原核生物基因表达调控过程，酶合成的调节属于哪种水平的调节方式？若诱导酶在没有诱导物的情况下也能合成，有哪些方法？
⑤诱导酶是否接受酶活性调节？
⑥通过书中酶话性调节实例分析，它与高等动物激素调节的哪种方式有相似之处？
⑦为什么酶活性调节比酶合成调节快速、精确？
（5）教师在学生讨论基础上，归纳知识结构。
①酶合成的调节
a.组成酶在细胞内一直存在，它的合成只受基因调控；诱导酶只有环境中存在诱导物才能合成、存在，它的合成受基因与诱导物共同控制；
b.酶合成调节的对象是诱导酶；调节的结果是使细胞内酶的种类增多；
c.酶合成调节的机制（本质）——原核生物基因表达的调控，如大肠杆菌乳糖操纵子学说；
d.酶合成调节的意义：既保证代谢需要，又避免细胞内物质和能量浪费，增强适应性。
②酶活性的调节
a.酶活性调节的对象是酶（组成酶和诱导酶）的催化能力，调节的结果是酶量发生变化；
b.酶活性调节的机制——通过酶与代谢过程产生物质的可逆性结合进行调节；
c.酶活性调节的特点：快速、精确；
d.酶活性调节的意义：避免代谢产物积累过多。
③两种调节方式的区别与联系
区别：
a.从调节对象看：酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率，而酶活性的调节是对已存在的酶活性进行控制，它不涉及酶量变化；
b.从调节效果看：酶活性调节直接而迅速，酶合成调节间接而缓慢；
c.从调节机制看：酶合成调节是基因水平调节，它调节控制酶合成；酶活性调节是代谢调节，它调节酶活性。
联系：
细胞内两种方式同时存在，密切配合，高效、准确控制代谢的正常进行。
5．微生物代谢的人工控制：
（1）首先指出人工控制微生物代谢的目的——最大限度积累对人类有用的代谢产物。
（2）以黄色短杆菌生产赖氨酸，谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸为例，说明人工控制微生物代谢的方法。
①人工控制黄色短杆菌的代谢过程生产赖氨酸。
a.学习黄色短杆茵合成赖氨酸的途径及代谢调节过程；
b.由苏氨酸、赖氨酸共同积累过量会抑制天冬氨酸激酶的活性，而赖氨酸单独过量不会出现抑制的代谢特点引导学生逐步推理，最后落脚点是：通过诱变育种选育不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种作为工业微生物，达到大量生产赖氨酸的目的。
②人工控制谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸。
a.复习谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径及调节方式
b.由谷氨酸积累过量会抑制谷氨酸脱氢酶活性的特点，引导学生推理：如何使细胞内的谷氨酸不会抑制谷氨酸脱氢酶恬性？（细胞内谷氨酸浓度下降）如何使细胞内谷氨酸浓度下降？（将细胞内谷氨酸透出细胞）如何使谷氨酸通过细胞膜由细胞内到达细胞外？（改变细胞膜透性），由此可大量生产谷氨酸。
（3）总结人工控制微生物代谢的措施
6．结合教材91页相关内容，阅读归纳发酵概念和种类。第四节 基因工程简介 教学过程（3）
一、课前准备
由于本课时的内容是基因工程的成果与发展前景，属于基因工程的实际应用问题，所以教材中的大量内容是基因工程发展近几年的成果，相对其他章节来讲该内容比较新颖和超前，而且该内容是一个动态的知识体系，其内容不断地更新、发展和变化。如果按照以往的教学手段，必然导致学生对知识的机械记忆，不利于开阔学生的思路、发展学生的思维和素质能力的提高。因此本课打破原有的教学模式，尝试利用网络环境进行信息化教学。这就需要教师和学生做充分的准备。
1．教师准备：
（1）教师设计并参与制作计算机教学课件，在校园网上制作网页，查找大量资料，完善网页内容，建立内容丰富的“基因工程知识资源库”。
（2）熟练计算机系统、课件等的操作，为教学做好准备。
2．学生准备：
（1）学生预习教材，对教材中的内容做宏观的了解。
（2）利用课余时间，通过看书、看报及看电视，收集有关基因工程的成果与发展前景的资料或信息，也可以走访有关的专家学者了解该内容，有条件的学校可以请专家学者做有关基因工程知识的讲座。
（3）熟悉计算机的基本操作，为本课进行做准备。
二、具体教学过程
1．情境创设：
（1）教师活动：辅导学生操作计算机进入校园网并找到相关的网页，浏览本节课的有关内容。
（2）学生活动：进入相关的网页，按照自己的兴趣爱好浏览有关的资料和信息，进入学习情境。
2．确定课题：
（1）教师活动：教师帮助学生确立自主研究的子课题：
①在医药卫生方面，基因工程有哪些应用和前景？
②在农吐业和食品工业方面，基因工程有哪些应用和前景？
③在环境保护方面，基因工程有哪些应用和前景？
④你想像中未来的基因工程会有怎样的发展趋势？
（2）学生活动：学生按照自己搜集的资料和兴趣爱好在教师时协调下分成4个小组，每个小组分别确定一个子课题作为本组研究和讨论的中心内容，并且各小组研究的子课题内容不能重复。
3．自主探究：
（1）教师活动：作为学生的指导者、帮助者、咨询者和学习伙伴，在学生上网自主探究的过程中，给予必要的帮助和指导：
①在信息技术上，指导学生如何上网、浏览、搜索和网上交流讨论。
②在学生交流处理信息的过程中给予指导帮助。
（2）学生活动：以小组为单位，按照子课题的内容在网上搜索有关资料信息，同时可以将课前收集准备的有关资料在组内进行信息交流和讨论；在交流的过程中每个小组将信息归纳、整理，建构自己的知识框架，将知识内化；通过组内的交流和讨论，全组成员形成共识，将各子课题的研究成果进行概括的归纳总结，并可在网上公布。
4．交流协作：
（1）教师活动：
①组织4个小组进行组间交流，在参与交流的同时，对交流进行点评、导拨，以确保交流的正确性和有效性。
②在交流中教师组织学生讨论，可以打破组的界限使同学们各抒己见。
③在交流和讨论中，教师可以将有代表性的学生网页，在学生发言时进行切换，供全体学生交流。
（2）学生活动：各小组围绕呈现不同侧面的情境所获得的认识，展开小组讨论、交流，形成分享式、合作式的学习方式，并学会利用网络知识解决实际问题，将知识外显化。在讨论交流中，每个学生的观点在和其他同学以及教师一起建立的协商环境中受到考察、评论，同时，每个学生也对别人的观点、看法进行思考并做出反应。
5．归纳总结：
（1）教师活动：将学生对基因工程成果与发展前景讨论的结果进行总结，并将本节课的重点内容总结成板书（屏显），帮助学生理清知识体系。
（2）学生活动：通过本课的学习增长了见识，开拓了思路，学到了方法，调动了对生物学科的学习积极性。通过对本课知识体系的理解，对知识的掌握、技能的提高进行自我评价。
要点提示
1．由于本节的内容信息量大、专业术语较多，在教学中学生不易理解，所以在教学过程中教师要注意调动学生的积极性，通过不断地质疑引导学生的思维，将复杂的知识简化，让学生直观地、自然地接受本节的知识。
2．本节的内容涉及的概念和名称较多，教师应指导学生对本节知识中出现的概念，名称进行比较加以区别。例如，基因工程的概念、目的基因的概念、供体细胞与受体细胞的区别，重组质粒与重组DNA分子的区别，目的基因的检测与表达的区别等。
3．在教学中应搞好组织工作，处理好各种媒体的使用，做到恰到好处，点到为止。处理好学生的讨论，交流与操作的关系，掌握好教学过程中的时间分布，做到心中有数。
4．在教学中要敢于放手，对于学生可以理解的内容尽量让学生独立思考和解决，教师在其中只作为教学的指导者，这样不仅可以培养学生的创新意识和实践能力，也可以锻炼学生的自主学习能力，同时也有利于学生的个性发展和认知水平的提高。教学过程要体现主体性和科学性的现代教育理论和原则，使学生全员参与到教学过程的整个探究中，并在平衡——不平衡——平衡中不断得到丰富、提高和发展。
5．在知识内容方面，由于本节的知识较抽象，有条件的学校最好制作多媒体课件或相关的网页，这就需要教师具备一定的计算机软件开发能力，教师与学生都要具备一定的计算机操作使用基础，才能上好本课。
6．本节的内容要求学生掌握的层次是了解水平，教师可以适当的将课本的知识延伸，既可以提高学生对生物学科的兴趣，又可以锻炼学生的观察、思维、归纳、协作能力。但是教师在适当扩充延伸知识的同时，不要忽视本课知识点的掌握。第一节 细胞的生物膜系统 教学过程（1）
一、创设情境，导入新课
1．大屏幕显示：变形虫的去核实验。
提问：每一步实验现象如何？该实验说明了什么？
学生分析讨论，得出结论：细胞只有保持完整性，才能够正常地完成各项生命活动。
教师总结：细胞是生物体结构和功能的基本单位，人们对许多生命现象的探索都要深入到细胞中寻求答案，使细胞生物学得到了迅猛的发展。
教师可利用大屏幕显示细胞生物学发展简史和细胞生物学总图的资料，进行简单介绍。
2．引入新课。
细胞生物学作为生命科学的重要支柱之一，已广泛地渗透到生命科学的各个分支领域中。本章选择生物膜系统和细胞工程作为代表，简要介绍细胞生物学在理论研究和应用方面的重要进展。
二、师生互动，完成新知识的学习
1．挂图复习细胞的亚显微结构。（可设计如下问题）
具有单层膜的细胞结构有哪些？
具有双层膜的细胞结构有哪些？
细胞膜的化学成分是怎样的？结构如何？
教师引导：是不是所有膜的成分和结构都与细胞膜一样呢？（学生看课本68页表）
教师说明：细胞亚显微结构的膜化学组成相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。
教师需指出的是：
（1）除了挂图中所标注的一些结构以外，溶酶体、圆球体、微体、胞饮泡、收缩泡、吞噬泡等均为具单层膜的结构。
（2）生物膜的化学组成是蛋白质、脂类和糖类。
由于必修课已给学生留下了细胞膜是由磷脂、蛋白质和糖类组成的印象，学生往往误认为生物膜的化学成分中的脂类专指磷脂，这样就忽略了另外一种成分——胆固醇（有的还含糖脂），实际上组成脂双层的脂类成分随不同生物而不同。细菌、蓝藻等原核细胞和植物细胞中一般没有胆固醇，在动物细胞中，胆固醇在脂双层中所占的比例较大，特别是在哺乳动物细胞中，它可和磷脂分子一样多。
2．各种生物膜在结构上的联系。
教师引导：生物膜的厚度一般为7 nm～8 nm，真核细胞的生物膜约占细胞干重的70％～80％，最多的是内质网膜，因此内质网在各种膜结构的联系中处于中心地位。
学生观察教学挂图和课本插图，分析出各种生物膜在结构上有哪些联系。
需给学生指出的是：液泡、叶绿体的膜与其他有膜结构也有一定的联系。
教师提问：内质网既可以与核膜、线粒体、细胞膜直接相连，还可以借助于小泡与高尔基体间接相连，其物质基础是什么？（学生思考并回答）
教师引导：既然它们之间有着直接或间接的联系，它们之间能否相互转化呢？
大屏幕显示资料
Grimstone曾观察到：饥饿的原生动物逐渐停止形成高尔基体，同时粗面内质网也减少或几乎完全消失，由于这些细胞于实验期间还继续形成分泌小泡，所以每一个高尔基体的囊的数目减少了，但当给动物重新喂食后，形成了新的粗面内质网，同时产生新的高尔基体，囊的功能也恢复了。
教师提问：该实验说明了什么问题？（学生思考并回答）
结论：细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性。实验四 观察二氧化硫对植物的影响
教学目标
1．利用不同浓度二氧化硫气体对植物影响的对照实验，理解大气中二氧化硫对植物的危害，进而提高控制二氧化硫污染的环保意识。
2．学会观察二氧化硫对植物影响的实验方法。
3．在实验观察中培养耐心细致、实事求是的科学态度。
难点、重点分析
学生完成本实验似无多大难度，但是要使实验比较准确，应把实验重点放在以下两个方面：
1．测试放入植物的幼苗后玻璃罩容积的方法。因为玻璃罩容积的测试方法，是本实验必须学会的一种实验方法。
2．观察并如实记录实验现象。实验现象记录得是否及时，详细程度，真实情况都将直接影响对实验结果的分析。另外，这也是完成第三个教学目标的基本条件。
课时安排
本实验的课内部分为1～2课时。课外准备实验材料——植物幼苗的培养时间，则视所采用的受试植物的种类及当地气候条件的不同而有所区别。
设计思路
本实验由课外准备与课内实验两部分组成。
一、课外准备
1．培养植物幼苗此项工作可由学生自己完成，这样可以训练学生学习培养幼苗的方法以及供对照实验用的实验材料（幼苗）的选择方法。
2．课外预习通过教师的书面指导，学生完成预习内容，达到了解实验梗概、理解实验原理、明白实验方法步骤的目的，为课内实验奠定基础。
二、课内实验
学生分组实验之前，安排“教师检查学生的准备工作”这一环节，为分组实验落实物质准备和必要的理论知识准备。
第二个环节是“教师的讲解”，体现教师对实验指导的主导作用。讲解的重点放在实验设计的原则、步骤、要求以及注意事项上，内容力求少而精。
第三个环节是“分组实验”，这是本实验的主体，时间上要给予充分保证，学生操作要求分工合作。
学生实验结束之后，安排“总结”。总结包括汇报实验结果，分析实验结果，找出某些规律，解释异常现象，鼓励学生创新等内容。这是学生实验的延伸和深化，舍此不能称为一个完整的实验。安排此环节，还可培养学生的科学态度和工作方法。
最后是“整理”，这对于学生科学习惯的养成是必不可少的一环。
教学过程
一、课外准备
1．实验所需植物幼苗的准备工作。
城市中学和农村中学的实验材料准备工作有所不同。
农村中学的教师可根据当地条件要求学生：
（1）根据大田或园田所栽培的植物，自选实验材料，或根据自家条件，自己培养植物幼苗。
（2）于实验前自己移栽幼苗。
城市中学的教师应要求学生自己培养幼菌：
（1）自选植物种子，进行播种培养幼苗。
（2）全班集体培养植物幼苗或按组分别培养自己所用的植物幼苗。
2．预习实验指导。
布置预习作业时，教师应提出预习要求：
（1）实验中需要哪几种药品，它们各自的用途是什么？
（2）明白放入植物幼苗后玻璃罩容积的测量方法。
（3）了解对照实验的设计方法。
（4）对实验结果做出预期。
二、课内实验
1．教师检查学生的准备工作。
（1）检查学生准备植物幼苗的种类及相关的材料用具。
（2）请几个学生分别回答有关问题：
①本实验中对照实验的设计方法。
②二氧化硫制备方法：说出配制两种不同浓度的二氧化硫所需亚硫酸钠的质量的计算方法；制备二氧化硫的方法和原理。
③实验前为什么要给幼苗浇足水？
④实验前为什么要将幼苗在阳光下放置0.5 h？实验过程中为什么要将实验装置放在向阳处？
2．实验前教师讲解。
（1）对照实验的设计原则。
（2）简述实验步骤。
测量玻璃罩容积→计算并称取所需要亚硫酸钠的质量→完成实验装置→观察幼苗受害部位及受害程度。
（3）实验现象重点记录内容。
叶片颜色的变化，伤斑的部位、形状及颜色；同一片叶子的受害顺序；不同叶龄的叶片受害的时间顺序及受害程度；植株死亡时间。
（4）实验注意事项。
①准确计算并称量配制两种不同浓度二氧化硫所需的亚硫酸钠的质量。
②亚硫酸钠投入盛有稀硫酸的小烧杯中后，应立即扣上玻璃罩。
③玻璃罩与玻璃板之间必须用凡士林密封。
3．分组实验。
组内同学分工合作，完成以下工作：
（1）测试1、2、3号三个同样大小的玻璃罩容积：用注水法和溢水法分别测出空罩及放入幼苗后的容积。
（2）计算玻璃罩内二氧化硫浓度分别为14 mg／m3和28 mg／m3所需亚硫酸钠的质量。
（3）称取两份相应质量的亚硫酸钠。
（4）取1号与2号小烧杯，各倒入2 ml稀硫酸。
（5）在1、2、3号三块玻璃板边缘分别涂上凡士林，将三株幼苗分放在三块玻璃板中央。1号、2号小烧杯分放在1号与2号幼苗旁。
（6）将称好的两份亚硫酸钠分别迅速投入1号和2号小烧杯中，立即扣上玻璃罩。3号烧杯和3号幼苗扣上3号罩。
（7）观察记录：上述装置放在向阳处，观察三株幼苗变化。每5 min观察一次。
教师为学生提供实验现象记录表，记录表的格式如下。学生做记录时，必须说明实验用的植物名称。
二氧化硫对植物影响的观察记录表
时 间 1号植物 2号植物 3号植物
叶Ⅰ 叶Ⅱ 叶Ⅲ 叶Ⅰ 叶Ⅱ 叶Ⅲ 叶Ⅰ 叶Ⅱ 叶Ⅲ
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
注：1号植物为二氧化硫浓度为14 mg/m3的罩内植物，2号植物为二氧化硫浓度为28 mg/m3的罩内植物，3号植物为对照组罩内植物。叶Ⅰ、叶Ⅱ、叶Ⅲ分别代表自下而上的第1片叶、第2片叶，第3片叶。
①学生填写观察记录表。
②有条件的学校可以用摄影或录像的方法同时记录下实验现象。
三、总结
1．各组汇报实验结果。
必须说明实验用的植物名称，不同浓度二氧化硫条件下叶片的受害情况，叶片最早出现伤害的时间，同一株植物上不同叶片受害的先后顺序。
2．比较各组的实验结果。
比较不同植物在同样二氧化硫浓度下叶片最早受害有无种类差别及受害程度有无差别。
3．引导学生总结二氧化硫对植物危害的特点。
（1）叶片受害症状：伤斑的部位、形状、颜色。请学生用色粉笔在黑板上画出叶片受害症状示意图。
（2）植物受害症状的发展情况。
（3）植株各部分受害的顺序。
（4）叶片受害与叶龄的关系。
4．通过不同植物的受害实验，能否分出对二氧化硫敏感和不敏感的植物。
5．讨论二氧化硫对植物的影响，与二氧化硫的浓度有什么关系？与作用时间有什么关系？
6．组织学生分析出现与预期不同的实验现象。
7．说出本实验中用到了哪些有关的化学知识。
8．如果学校没有玻璃罩，你怎样解决实验装置问题？
四、整理工作
1．拆卸实验装置。
2．清洗烧杯，擦净玻璃罩下口边缘及玻璃板上的凡士林。
3．剪下3株幼苗，夹入旧报纸中吸干水分，制成标本。
五、布置课后作业
1．撰写实验报告。
2．查阅有关资料，找到二氧化硫危害植物的机理。
参考资料
二氧化硫对细胞膜透性的影响
天津市南开区教育中心教研室 陈志祺
细胞膜在调控细胞内外物质交流方面起着屏障作用，当植物处在不利环境条件下时，刺激首先作用于细胞膜，大量观察研究表明，细胞膜也是二氧化硫作用的最初部位，植物接触高浓度的二氧化硫之后，细胞膜首先受到损伤继而膜透性发生改变。
二氧化硫对植物细胞膜的影响与环境状况及植物种类密切相关。就植物种类而言，一些植物非常敏感，另一些种类则很不敏感。
二氧化硫对植物细胞膜透性的影响，还与叶细胞的成熟度有关。通常幼叶抗性最强，质膜透性在二氧化硫处理后变化最小；成熟叶最敏感，在与二氧化硫短时间接触后膜透性即有大幅度增加，并随处理时间的延长增幅加大；老叶介于二者之间。
植物细胞膜透性改变与叶片可见伤害间有密切关系。一般认为，二氧化硫对植物的伤害起始于膜，也即膜透性的改变先于叶片可见伤害症状的出现，但在叶片未出现受害症状之前，膜透性变化往往很小，当叶片出现可见伤害症状后，膜透性才发生显著变化。研究表明，植物出现可见伤害症状的过程为：二氧化硫首先作用于细胞膜，使细胞膜受到伤害，其中受害的最初部分是光合作用最活跃的栅栏组织细胞膜，随着栅栏组织细胞膜被害加重，海绵组织的细胞膜表面也发生伤害，随之叶绿体和叶绿素被相继破坏，与之同时细胞质分离，细胞干燥枯萎，最终引起叶表伤害。实验表明，细胞膜透性变化与叶片可见伤害在一定二氧化硫剂量范围内成正比。
对膜伤害机理研究表明，二氧化硫引起膜透性的改变可能是由于膜组成成分发生变化所引起。第一节 细胞质遗传 教学过程（1）
一、创设情景，导入新课
提到遗传，人们不会忘记遗传学之父——孟德尔，他以严谨求实的科学态度和正确的研究方法以及持之以恒的探索精神，发现了基因分离定律和基因自由组合定律，拉开了20世纪人类解开遗传之谜的序幕。尽管他的两大发现被埋没了30余年，但在他去世后的第16年——1900年，由于德国学者科伦斯等人的努力使孟德尔的科学发现重见天日。然而，就在9年之后，还是科伦斯的发现再一次对孟德尔的遗传定律提出了质疑。这到底为什么呢？
二、探究新知
（一）提供感性材料
1．利用投影片演示1909年德国植物学家兼遗传学家——科伦斯的紫茉莉质体遗传试验。
（1）简要介绍实验材料——紫茉莉。
紫茉莉的枝条一般是绿色的，因为它含有叶绿素的正常叶绿体。但这种植物存在着多种变异类型，如花斑植株，它的枝叶呈现出白绿相间的花斑状，有时在它的植株上还会出现三种不同的枝条——绿色的、白色的、花斑状的。为什么？科伦斯通过镜检发现：是由于紫茉莉的叶肉细胞中存在着不同种类的质体。绿色叶的细胞里含有的是有叶绿素的叶绿体；白色叶的细胞里不含叶绿体，而仅含没有色素的白色体，这种白化突变在自然界中可能是由某种因素引起的，如紫外线照射等；而花斑叶中含有三种不同的细胞：只含有叶绿体的细胞、只含有白色体的细胞、同时含有叶绿体和白色体的细胞，三种不同的细胞互相间隔存在，使得枝条呈现了白绿相间的花斑状。
（2）演示紫茉莉枝叶的性状遗传的杂交试验过程（参考教材P43表3-1，紫茉莉花斑植株的杂交结果），学生观察、思考。
2．结果是不是一种偶然？经过科伦斯的多次重复性试验，都得到了相同的试验结果。与此同时，德国科学家鲍尔发现天竺葵的叶色遗传也有相似现象。
3．针对以上两组感性材料，学生展开付论：为什么上述试验对孟德尔的遗传定律再次提出了挑战？孟德尔的一对相对性状和两对相对性状的豌豆杂交试验结果是怎样的？紫茉莉枝叶遗传的杂交试验与之相比有哪些主要不同？教师适时引导学生回顾已有知识，通过对比使学生认识到，紫茉莉枝叶性状的独遗传特点是：一是F1并不表现出显性性状，而总是表现出母本性状。此时给出“母系遗传”的概念，二是F1的性状不会出现一定的分离比。再次强化学生已有知识与当前知识的矛盾冲突，使学生渴望知识的心理处于激发状态，以引发学生强烈的探索欲望。
（二）进行理性分析
按照从现象到本质，从感性到理性的认知规律，教师应适时抓住学生心理，引导学生复习和设疑提问，启发学生思维，发现科学本质。
1．性状受何物质控制？
基因是决定生物性状的基本单位。
2．基因分布于细胞的何种结构中？
基因是有遗传效应的DNA片断。 DNA主要存在于细胞核，少量存在于细胞质，如线粒体、叶绿体中。此处顺理成章地引出“核基因”和“质基因”的概念，并且分析比较核基因和质基因的主要区别：一是存在位置不同，二是存在方式不同。核基因在染色体上直线排列，而组成质基因的DNA并不与蛋白质结合，而是呈双链环状等形状单独存在。
在复习已有知识的基础上，教师进一步设疑引导，既然细胞核与细胞质内都有可以控制性状的基因，今天遇到的紫茉莉与天竺葵枝叶的遗传与以前学习的豌豆、果蝇等性状的遗传要受谁的控制呢？富有探索性的问题使学生思维极为活跃。经回顾已有知识、讨论分析，学生一致认为孟德尔的遗传定律描述的是细胞核遗传，即细胞核内染色体上的基因控制的遗传。而前面已经分析了紫茉莉枝叶的遗传特点与细胞核遗传特点存在很大差别，那么，是不是不再受核基因的控制，而是受质基因的控制呢？学生大胆提出了假设：它们可能属于细胞质遗传。如果是细胞质遗传的话，细胞质遗传的物质基础应该是细胞质中线粒体、叶绿体等细胞质结构中的DNA，即质基因。那么，这种假设是否正确？引导学生进行以下探究。
3．是什么原因导致核基因和质基因遗传特点的不同呢？
（1）利用投影片出示教材P44图3-2“母系遗传与核遗传正、反交比较”，由学生讨论、交流、归纳：后代的核基因不论正交还是反交，总是父方与母方各提供一半，因此核基因型相同；而质基因在正交和反交时却出现明显的不同，因为受精时精子中只带有很少的细胞质，使得受精卵中的细胞质几乎全部来自于卵细胞，这样受细胞质内的遗传物质控制的性状实际上是由卵细胞传给后代的，因此会表现为母系遗传现象。这也初步证明了学生的假设是成立的，使学生感受到了成功的喜悦，增强了学习探索的信心。
（2）为什么以花斑紫茉莉为母本时，后代会产生三种不同的植株？引导学生分析得出：由于花斑紫茉莉的卵原细胞在减数分裂时，细胞质中的基因并不像核基因那样有规律地分离，而是随机地、不均等地分配到子细胞中去，因此会产生三种卵细胞，从而会产生三种不同的植株。这种随机性和不均等性就导致了细胞质遗传的第二个特点：后代不出现一定的分离比。
通过分析使学生再次确认，紫茉莉枝叶性状的遗传是细胞质遗传。从而认识到高二阶段学习的细胞核遗传并不是生物惟一的遗传方式，科伦斯对细胞质遗传现象的发现，是对孟德尔定律的挑战，更是对它的补充。与导言呼应，对导言中提出的质疑做出了解答。
三、归纳升华
教师提供细胞核遗传和细胞质遗传的一些实例资料，并请学生阅读教材P46“线粒体DNA的重要作用”的资料，然后引导学生归纳。
1．生物体中绝大部分性状是受细胞核基因的控制，核基因确实是主要的遗传物质，而有些性状是要受到细胞质基因的控制。
2．细胞核遗传和细胞质遗传各自都有相对的独立性。这是因为，尽管在细胞质中找不到染色体一样的结构，但质基因与核基因一样，可以自我复制，可以控制蛋白质的合成，也就是说，都具有稳定性、连续性、变异性和独立性。
3．细胞核遗传与细胞质遗传相互影响，很多情况是核质互作的结果。虽然细胞核遗传与细胞质遗传都有相对的独立性，但这并不意味着二者没有丝毫关系。因为细胞核和细胞质都是细胞的重要组成部分，共同存在于一个整体中，它们之间必然是相互依存、相互制约，不可分割的。它们控制的遗传现象也必定相互影响，很多情况是核质互作的结果。此处为下一课时埋下伏笔。
四、知识反馈
学生独立完成下面表格，师主共同进行学习结果的评价。
比较 细胞核遗传 细胞质遗传
物质基础 　 　
表现性状 　 　
杂交后代性状比例 　 　
减数分裂形成的子细胞中遗传物质的分配 　 　
通过对比练习，再一次使学生对细胞核遗传和细胞质遗传各自特点进行归纳总结，培养学生概括、归纳知识的能力，使学生在归纳和概括的过程中把所学的知识系统化、条理化。使学生学会归类、对比的学习方法。
五、布里作业
1．全体学生完成书后习题。
2．对于那些对生物学科兴趣浓、学有余力的学生，请他们通过书刊杂志、网络等途径搜集“袁隆平和杂交水稻”的有关资料，这样，不仅可以给学生提供更多的参与机会，而且可以培养学生搜集资料、处理信息的能力，并为下一课时的顺利进行做好铺垫。 第二节 森林生态系统 教学过程
教学目标
1．知识方面
（1）森林生态系统的作用（识记）；
（2）森林的合理利用和保护（识记）。
2．态度观念方面
通过了解森林生态系统的作用，使学生热爱大森林，增强保护森林的意识。
3．能力方面
通过查阅资料、收集信息、观看录像处理信息，培养学生收集信息、处理信息的能力。
重点、难点分析
森林生态系统的作用是本节的重点。
教学模式
查阅、讨论式教学模式。
课时安排 1课时
设计思路
作业交流——理性升华——了解现状——巩固提高
通过学生课前查找的关于森林生态系统有关的信息，使学生初步了解森林生态系统的知识、现状。激发学生保护森林的热情。同时以涉及到的森林生态系统的问题为主线，逐层展开对问题的讨论，使学生对森林生态系统的认识由感性上升到理性，在已有知识的基础上加深理解森林生态系统在生物圈的稳态中所起到的重要的作用。
教学过程
课前，给同学们留下调查作业：搜集与森林生态系统有关的信息。“信息”的内容没有具体化，这样可以充分发挥学生的主动性和创作性，只要是他认为与森林生态系统有关联的信息就可以，以培养学生收集信息的能力。
一、作业交流
学生利用课余时间，通过多种渠道查阅到许多内容。有从辞海中查阅到的森林中珍稀物种的名称、图片，有从网上查阅到的世界各国森林覆盖情况，有我国大兴安岭森林资源介绍等，有的同学还查阅到了有关森林生态系统旅游资源的情况，甚至还有的同学查阅到森林被破坏后自然环境前后对比的情况。
通过作业交流，拓宽了师生的思维途径，开阔了视野，激发了学生的学习兴趣。
二、理性升华
教师此时做简要小结，归纳一下学生搜集的资料，并及时对学生的主动参与提出表扬，同时明确本节课的主要教学内容——森林生态系统的作用、保护及利用。
然后，请同学们观看一段西双版纳风景区的资料片，请同学们在观看的过程中，思考教师提出的问题，培养学生处理信息的能力。
问题如下：
1．从生态系统分类的角度看，西双版纳风景区属于哪一类生态系统？
2．在资料片中，记录了哪些生物因素和非生物因素？这些因素之间的关系如何？
3．西双版纳风景区作为森林生态系统，它的主要特点是什么？
4．你认为森林生态系统对人类有什么作用？
5．从生物目的稳态来考虑，森林生态系统的作用？
6．请对比以上第4，5两题的回答，人类对森林生态系统的利用有没有不合理之处？其后果是什么？
此教学过程，由于从具体的生态系统出发，通过第（1）～（3）题的思考，使学生对森林生态系统的认识从模糊到具体，比如说动植物的种类、特点、气候特征等。通过第（4）～（5）题的回答，使学生对森林生态系统的认识由感性上升到理性，如森林是人类的资源宝库：有丰富的物质资源、是宝贵的基因库；如动植物的种类繁多、群落的结构复杂，增强生态系统的自我调节能力；再如，西双版纳热带雨林这一巨大的绿色宝库，是生物圈能量流动和物质循环的主体等，从中学生不仅能够感受到大自然的美丽，更能理解它美的真谛。
在此基础上，请同学们阅读教材，总结归纳森林生态系统的作用。
三、了解现状
我们可以看一下世界版图，与我国西双版纳同纬度的非洲是撒哈拉沙漠，是什么原因？向同学们提供参考资料，思考森林与生态环境改变的关系：大面积毁林使全球面临的危机，常年坚持植树造林、退耕还林，为环境的改善带来的无限生机，进一步说明森林在改善生态环境方面的重要作用以及合理利用的重要举措。
四、巩固提高
思考并口答：
1．近年来京津地区常有沙尘暴发生，请分析其成因及提出防治措施。
2．黄河素有“天河”之称，请分析“天河”的成因及治理措施。
3．现在城市建设迅猛发展，市容建设水平也在不断提高，宽阔的马路不断增加，绿色的草坪处处可见，惟有树木日益稀少，请你从生态学的角度分析其利与弊。
4．今后如果有机会到森林中去旅游、考察，你会怎样做？
这里所提出的是开放性的问题，目的在于鼓励学生积极思维、大胆创新，不拘泥于条条框框，培养创新精神、保护环境、爱护环境的意识。
重点提示
环境问题是世人瞩目的问题，无论大人还是小孩，都很关注。特别是中学生，他们思维活跃、知识面广，会通过各种渠道了解到环境问题，特别是城市污染，而对森林生态系统的认识一般只停留在表面，所以通过具体形象的实例，展开对知识的学习利于学生接受。
对于学生课前准备的作业教师一定要认真对待，不能走过场，对其中好的、有特色的要及时给与鼓励、强化，既是对学生劳动的认可，也是对学生的尊重，同时激发学习兴趣，掌握一定的学习方法。利于学生的长远发展。
板书设计
第二节 森林生态系统
1．森林生态系统的作用：
是人类的资源宝库
是生物圈物质循环和能量流动的主体
在改善生态环境方面有重要作用：
防风固沙、消除污染、净化空气、调节气候
2．森林的合理利用和保护：
措施：颁布《森林法》
兴建防护林
建立自然保护区第二节 细胞工程简介──动物细胞工程 教学过程
动物细胞首先引领学生回忆:何谓抗体 其由何种细胞
知识铺垫
工程的第产生 主要分布在哪
大技术
教师课前将书本中有关内容加工整理成文字资
隆抗体料,制成课件
问题情境
软件展示文字资料
种抗原反复注射到动物体内,然后从动物血清中分
离出所需抗体的方法。用这种方法获得的抗体
仅产量低,而且抗体的特异性差,纯度低,反应不
们发现,在动物发生免疫反应的过程
中,体内的B淋巴细胞可以产生多达百万种以上的
特异性抗体,但是每个B淋巴细胞只分泌一种化学
性质单一、特异性强的抗体
提出启发性问题
(1)请从以上文字资料中找出单克隆抗体的概变“灌”为“导
启迪思维
发学生主
(2)怎样才能获得单克隆抗体呢
动思考、主
动参与
问题(1):难度不大,学生很快便能找出答
题(2):在未经预习
下,多数学生
会提出如下思路:把产生相应抗体的B淋巴细胞提正论
取出来,用我们所学的动物细胞培养技术经原代
养和传代培养(把单个B淋巴细胞克隆),将该细胞
培养成细胞系,能无限传代,大量繁殖,便能从这
些细胞中提取单抗
教师质疑:该方案可行性如何
些学生提出异
B淋巴细胞不可能渡
引发认知冲
过原代培养和传代培养过程中的两次危机而达到细反辩
胞系水平。因为每经历一次危机,都有大部分细胞
异思维
被淘汰,只有少部分生存下来,而单个B淋巴细胞
在这个过程中的命运便可想而知
教师应及时抓住学生这一认识过程中的矛盾冲
突,引领学生进入下一挑战性环节
单克隆抗体的制备过程。
教师启发:请同学们充分利用已有的知识储
备,设计一种制备单克隆抗体的可行性方案
给予学生思考时间,鼓励他们自由联想,发散
思考,大胆设计,以寻求创意。
教师因势利
汇报方案:由
名同学代表本组阐明单克小组讨论
导,提出挑
隆抗体制备过程的设计方案
集思广益
战性间题
激发学生的
对于学生的设计方案,教师不急于做出评判
智力参与
是带领他们观看两位诺贝尔奖获得者制备单抗的学生汇报设计方
学生在互动
实验过程课件,并辅以精讲
的讨论中,互
相补充,互相
展示单克隆抗体制备激发灵感,达
过程的动画软件
成共识,形成
方案。
鼓励学生对科学家的实验过程进行质疑
学生或于平
(1)为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与B淋巴细胞多向质疑
淡无奇处生
融合
(2)骨甓瘤细胞是癌细胞吗
层蕴意间生
(3)整个制备过程为何要经过两次筛选
疑,在质疑
(4)杂交痛细胞在小鼠腹腔内培养与在体外培
间题中,进
5)杂交瘤细胞在小鼠腹腔增殖,可否造成小
思维浪花。
鼠死亡
(6)鼠单抗能用于人体疾病的治疗吗
对问题(4)(5)(6):属学生认知范围内能够发现
解决的问题,交给学生自行解决
多向释疑
分发挥学
对问题(1):教师引导学生从两种融合细胞的
起源问题作为突破口,积极思考,大胆推测。最后启发释疑
用,让学生
由教师点明:细胞的同源性越近,融合形成的杂种
主动参与探
细胞越易成活。
索。感知
内化的学习
有无限增殖能力(失去
过程,促进
凋亡机制,失去接触抑制等)的细胞是肿瘤细胞
学生智力的
而具有转移能力的肿瘤细胞,称为癌细胞,所以教师精讲
发展,能力
说,瘤细胞不能等于癌细胞
的提高。第一节 光合作用──光能在叶绿体中的转换教学过程
教学目标
1．知识方面
学生运用高二已学到的光合作用的过程和叶绿体的知识，并通过观察分析示意图和相关资料，知道光能在叶绿体中如何转换成电能，进而转换成活跃的化学能的过程，进一步了解NADPH和ATP中活跃的化学能，在暗反应中转换为储存在糖类等有机物中稳定化学能的过程。
2．态度观念方面
通过学生对示意图的观察、分析与讨论，提高学生的合作精神和认真探索知识的严谨科学态度，并激发学生学习生物科学的兴趣及热情。
3．能力方面
（1）通过光合作用过程中能量转换的示意图，学会利用图文资料进一步理解和获取生物科学基础知识的能力。
（2）借助对示意图的观察和问题的思考，提高学生的科学判断、推理等思维能力和观察力。
（3）学生通过示意图对光合作用过程中能量在叶绿体中转换的三个步骤的叙述，培养学生的语言表达能力。
（4）在学习光合作用中的能量转换过程后，学会运用新知识解决和分析实际问题，理论联系实际的能力。
重点、难点分析
光合作用是地球上几乎一切生物的存在、繁荣和发展的根本源泉，弄清其机理，在理论和生产实践中有着重要意义。教材中进一步阐明能量的变化是由光能转换成电能，再由电能转换成活跃的化学能，是教学中的重点。
光合作用过程中的能量在叶绿体中的转换是一个非常复杂、抽象、快速的过程，并蕴含着许多物理、化学变化和原理，在教学中思考如何把这个过程直观形象地呈现，以帮助学生理解，是教师在教学中需要解决的难点。
教学模式
针对教学内容和教学目标，选择教学模式为：提出问题——观察现象——分析探索——交流讨论——得出结论。
教学手段
大屏幕和实物投影，计算机课件（光能转换成电能的动画课件；光合作用中形成NADPH和ATP的动画课件），光合作用中能量在叶绿体中转换全过程的示意图。
课时安排 一课时。
设计思路
本节教学设计内容——光能在叶绿体中的转换，是以充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用作为理念，利用学生已有的知识，采用直观的教学手段把抽象的难于理解的瞬时发生的微观变化形象化、动态化，进行模拟展示。教师只是提供相关的资料和材料（如多媒体动画课件），通过不同问题的引导，让学生独立观察发现、探索交流并归纳总结，从而获得新知，培养学生的科学思维和观察能力，强化学生求知意识。
教学过程
一、创设问题情境
从当今世界面临的粮食危机对人类生存和发展的严重影响以及我国耕地减少与人口数量大引发的粮食需求的突出矛盾；从提高粮食产量的紧迫性和巨大潜力，引出进一步对光合作用中能量转换和物质变化进行深入研究的必要，从而导入本节的研究内容——光合作用。
二、学生展示材料，教师引导发现问题
（一）光能在叶绿体中的转换
光能转换成电能的转换步骤是本课时教学内容中的重点和难点。把这一抽象微观的变化转变成直观的现象，更易于学生的理解和进一步深入探索。先引导学生从对一位中学生所作的生物科学小实验的现象的分析出发，从感性上认识和发现光合作用中光能转变成电能的事实，进而总结出光能在叶绿体中的能量转换的三个步骤，了解本课时需要探索的三个主题。具体做法是：由学生利用大屏幕展示并介绍本班生物兴趣小组在课下进行“调查媒体对生物科技发展的报道”的研究性学习中所搜集到的一份资料。（一篇获得中学生物百项论文一等奖中的生物小实验。具体内容是：利用一台正负电荷检验器，贴近在室内生长的花卉以及在室外生长的植物的茎、叶后，检验结果发现有些植物带有负电荷，还有的植物未有此现象；经进一步检测在早、中、晚不同时段植物的带电情况，同时对室内花卉进行暗处理后做对照检测，结果发现：一些茎叶宽大的植物在有光的情况下均带有负电荷，并且在一天当中以中午和下午3时左右带电最强，无光情况下所有的植物都不带电。）
这段资料把抽象化的能量转换变成了具体化的实验现象，学生在对资料简单分析的基础上得出植物在光合作用过程中能够把光能转换成电能的结论。教师再启发学生回忆在高二学习中已知的能量转换过程，与新获得的结论结合思考，引导学生推导出光能在叶绿体中转换的三个步骤的发生部位及反应阶段。并进入下面的三个研究主题。
1．光能转换成电能。
观察探索 围绕学生得出的结论“光能转换成电能”，教师提醒学生复习回忆叶绿体结构，特别是与光能的吸收、传递和转换有关的色素的种类、功能和位置以及与光合作用有关的酶的位置，在学生阅读教材中有关色素内容的基础上，从色素的功能方面对各种色素进行分类总结。
引导学生观察探索 教师提出问题“光能是如何转换成电能的”后，组织学生进行探索。首先教师利用大屏幕多次展示光能转换成电能的动画示意图，要求学生反复观察，引导学生通过对示意图的观察、分析、讨论，依次解决以下问题：
（1）A、B表示色素，它们分别代表什么色素以及各自的作用。
思考：光能在色素分子之间通过什么方式进行传递？
（提供资料：光能在色素之间以诱导共振的方式进行传递。）
（2）特殊状态的叶绿素a在光的照射下发生了什么变化？
（3）特殊状态的叶绿素a失去的电子是怎样传递的，自身的氧化还原性质的前后变化情况怎样？
（4）脱离叶绿素a的电子，经过一系列的传递，最后传递给什么物质？（阅读教材中的小资料。）
（5）失去电子的叶绿体a最终从什么物质中获得电子，而恢复稳定状态？该物质发生了什么变化？并尝试写出物质变化的反应简式。
（6）特殊状态的叶绿素a在光照下连续不断失电子和得电子形成电子流，从物理学角度，表示能量形式发生了什么变化？
（7）能量转换的场所？（与高二知识内容衔接，提示：叶绿体的囊状结构即类囊体。）
思维发散与开拓 学生自我探索解决光能转换成电能的过程后，教师要求学生分析回答氧气的来源和产生的原因，回忆氧气来自于水的光解的发现过程和方法。并启发思考绿色植物这种独有的现象在不同领域特别是宇宙空间、国防现代化和能源发展等方面的广阔应用和研究前景。鼓励学生各抒己见，用新的视角去看待和思考光合作用，把学生思维的积极性充分调动起来，这是拓宽学生思维，激发学生的创造思维和学习兴趣的有效环节。
同时提出水的光解中电子的传递和氢离子的去路的问题，以此进入第二个研究主题，即电能转换成活跃的化学能。
2．电能转换成活跃的化学能
在叶绿体的囊状结构的薄膜上发生的能量转换的两个步骤，由光能转换成电能，由电能进一步转换成活跃的化学能是连续不可分割的过程，光合作用中光合磷酸化与电子传递是偶联的。这一转换步骤可借助光合作用中形成NADPH和ATP的动画示意图和对教材中资料的阅读，引导学生分析。
（1）少数特殊状态的叶绿素a分子电荷分离的根本原因。
（2）形成电子流的化学原理。
（3）水的光解产生的电子和氢离子最终传递给什么物质，并生成了什么物质？反应需何条件？尝试写出物质变化的反应式。
（4）在电子传递过程中还形成了什么物质？写出其反应式。
（5）在物质形成过程中，能量形式发生的变化情况。
（6）电能转换成的活跃的化学能，贮存在什么物质中？
（7）能量转换的场所？
要求学生在观察的基础上，判断、推理、讨论后得出结论。
3．活跃的化学能转换成稳定的化学能
在暗反应阶段活跃的化学能转换成稳定的化学能这部分内容是学生在高二阶段已经学到的知识，教师需要在学生原有的知识基础上，通过教学过程，使学生达到温故知新的目的。思考回忆以下问题：
（1） ATP和NADPH在细胞中的含量？属于光合作用的什么产物？
（2） ATP和NADPH参与暗反应阶段的什么过程的反应？
（3）在此过程中能量形式发生的变化以及场所？
使学生回忆ATP在细胞内数目不多并容易水解释放高能磷酸键所储存的能量的特点，同时介绍NADP+很容易与氢结合而被还原，在需要氢的反应中，有很容易与氢分离的特性。教师通过提问的方式强调与高二学习中的有区别的知识内容：
（1）一个被还原的物质再氧化时是吸收能量还是释放能量？
（2） ATP和NADPH在暗反应阶段CO2的还原中各自的作用。
（3） ATP和NADPH在不同阶段自身不断氧化还原的变化情况以及在光反应和暗反应阶段的联系中所起的作用。
归纳总结 在分别学习探索光能在叶绿体中的转换的三个步骤后，依据教材中图2-2，要求学生完整叙述在光合作用中能量转换的全过程，教师引导学生进行前后知识比较，发现光合作用中能量转换和物质变化的相互联系、不可分割、同时进行的关系，以运动变化和联系的观点深入理解光合作用的实质即能量转换和物质变化过程，从而全面深刻地掌握知识，并形成能力。
迁移深化 通过联系实际，教师引导学生将生物学知识迁移，形成一个再认识的深化过程。依据此原则，设计了具有不同难度层次的问题：
（1）甲、乙两个密闭的玻璃钟罩内，分别喂养同样小鼠各一只，和长势良好的同样绿色植物各一盆。与甲罩不同的是，乙罩内多了一杯氢氧化钙溶液。两玻璃罩同在阳光下培养一段时间后，甲、乙两个钟罩内的小鼠和植物各发生了什么变化？分析产生此现象的原因。教师需要特别指导分析乙罩内的小鼠死亡的原因和光合作用中的暗反应的联系，深入体会和总结光反应与暗反应之间的关系。
（2）要求学生自己设计试验，突出对学生创造力的培养。利用一些简单的仪器和设备，如一盆生长良好的天竺葵、电池、电线、碘液和风布等，设计一组实验证明光能、电能与有机物的生成之间的关系。并在课下进行实际的操作。
要点提示
光能在叶绿体中的转换内容中，要点集中为能量转换中的光能转换成电能，电能转换成活跃的化学能这两个能量转换步骤及相应的物质变化。第三节 免 疫──免疫失调引起的疾病 教学过程
一、激发兴起，导入新课 教师在上课之初，可以提问学生，谁愿意说一说自己有无曾经对某种物质过敏的现象？如果学生不愿意承认，教师可以帮助学生打消顾虑，指出大多数过敏反应来得快，去得也快，一般不会引起组织细胞的损伤。也可以请学生说一说听过见过的别人的过敏反应，指出过敏反应虽然是一种常见病，却和人们谈虎色变的艾滋病、系统性红斑狼疮、癌症一样属于免疫失调引起的疾病。了解这些病的发病机理，有效地防病治病是我们学习、研究免疫学的重要目的。 二、复习旧知 引导学生回忆什么叫免疫，回忆体液免疫和细胞免疫的过程。理解到人体的免疫功能正常时可以对非己抗原产生体液免疫和细胞免疫，发挥免疫保护作用。当免疫功能失调时，就可引起各种疾病。 三、学习新课 （一）过敏反应 请负责该内容的调查小组介绍相关资料，在可能的范围内让学生把他们掌握的内容说足说透。学生事前准备的文字材料、数字、图表要用摄像头当堂打出来，效果会更好。之后教师要引导学生从以下方面进行归纳总结： 1．过敏反应的举例和类型 学生举的实例可能会很多，尤其是走访专家医生和查阅资料之后，正好弥补了教材内容的不足。因为课本上讲的只是临床上最常见的I型过敏反应疾病，其他类型的均未涉及，所以如果学生举的实例中除了有书本上的实例外，还有如新生儿溶血症、自身免疫性溶血性贫血、链球菌感染后肾小球肾炎、类风湿性关节炎等。教师也要肯定，因为有些自身免疫病其发病机理相似于Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型过敏反应。然后教师要引导学生把能引起I型过敏反应的物质与具体的过敏反应症状联系起来，例如： 全身性过敏反应：引起过敏性休克，主要是药物过敏，如青霉素、头孢霉素，普鲁卡因，链霉素等。 呼吸道过敏反应：引起过敏性鼻炎和过敏性哮喘，如花粉、尘螨、真菌、毛屑等。 消化道过敏反应：引起恶心、呕吐、腹痛、腹泻，甚至休克，如鱼、虾、蟹、蛋、奶等食物。 皮肤过敏反应：引起麻疹、湿疹、血管性水肿，如药物、食物、肠道寄生虫、冷热刺激等。 这样进行总结，学生以后再遇到类似情况可以自己判断，有效预防。 2．过敏反应的概念和特点 在总结上述内容的基础上，教师引导学生理解上述反应就属于过敏反应，而引起过敏反应的物质就叫过敏原，由于I型过敏反应同学听到见到的比较多，它的三个主要特点也容易理解，即： ①发作迅速，反应强烈，消退较快； ②一般不会损伤组织细胞； ③有明显的遗传倾向和个体差异。 3．机理 过敏反应发生的机理是一个复杂和抽象的过程，按照书上的示意图和文字叙述，学生可能不易理解，学生汇报查阅的资料也可能过于复杂。教师可将I型过敏反应发生的机制划分为三个阶段： ①致敏阶段：过敏原进入机体后可选择诱导过敏原特异性B细胞产生抗体应答，此类抗体与肥大细胞和嗜碱性粒细胞（即课本上所说的皮肤、呼吸道或消化道黏膜以及血液中的某些细胞，其中肥大细胞分布于皮下小血管周围的结缔组织中和黏膜下层，而嗜碱性粒细胞主要分布于外周血中）的表面相结合，而使机体处于对该过过原的致敏状态。通常这种致敏状态可维持数月或更长，如果长期不接触该过敏原，致敏状态可自行逐渐消失。 ②激发阶段：指相同的过敏原再次进入机体时，通过与致敏的肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的抗体特异性结合，使这种细胞释放生物活性介质的阶段。在这个阶段中，释放的生物活性介质除了组织胺以外，还可以是前列腺素D2、白三烯、血小板活化因子等，但它们的作用都相似，都可引起平滑肌收缩，毛细血管扩张和通透性增强，腺体分泌物增多。 ③效应阶段：指生物活性介质作用于效应组织和器官，引起局部或全身过敏反应的阶段。根据反应发生的快馒和持续的时间长短，可分为早期相反应和晚期相反应两种类型。早期相反应主要由组织胺引起，通常在接触过敏原数秒钟内发生，可持续数小时，晚期相反应由白三烯、血小板活化因子等引起，在过敏原刺激后6～12 h发生反应，可持续数天。 4．防治措施 关于过敏反应的防治措施，学生调查后会汇报得比较全面。否则，教师可简要介绍过敏原皮肤实验的方法、脱敏治疗、扑尔敏、苯海拉明等药物防治的机理。 （二）自身免疫病 1．概念和举例 由责该部分内容的小组汇报调查憎况，使同学们了解除了书上的实例，还有哪些病也用于自身免疫病。学生可能会涉及到的自身免疫病还有：自身免疫溶血性贫血、毒性弥漫性甲状腺肿、重症肌无力、肺出血肾炎综合症、胰岛素依赖型糖尿病，肾小球肾炎、慢性活动性肝炎等，总结这些病的共同特点，都是自身免疫反应对自身的组织和器官造成了损伤，并出现症状，引出自身免疫病的概念。 2．发病机理 关于自身免疫病的发病机理，具体过程各不相同。课本上仅以风湿性心脏病为例，讲了由于分子模拟而导致自身抗原出现的过程，与之相类似的还有流感病毒、多瘤病毒、巨细胞病毒等。它们都与正常细胞或细胞外成分有相类似的抗原决定簇，针对这些病毒，抗原决定簇的免疫应答可引起自身免疫性疾病。例如，可萨奇病毒感染激发的免疫应答可攻击胰岛B细胞，引发糖尿病。链球菌有多种抗原蛋白与人体肾基底膜有交叉抗原，也可引发急性肾小球肾炎。多种徽生物因其热休克蛋白与人的热休克蛋白以及多种组织有交叉的抗原，可引起类风湿性关节炎、心肌炎、馒性活动性肝炎。而书上小字介绍的红班狼疮的病因与上述病因并不相同，不能一概而论，教师可根据实际憎况简要介绍。 教师可创设问题情境：预防自身免疫疾病应注意什么？ 学生根据上述发病原理分析讨论，应该理解到：由于多种们原体的感染可邀过抗原模拟的方式诱发自身免疫性疾病，所以采用疫茵和抗生袁控制病原体的感染可降低自身免疫性疾病的发病率。 教师引导学生思考：上述两类疾病在免疫反应上有什么相似点？学生邀过分析思考这个问题，理解免疫失调的含义，包括过强和过弱两个方面。上述I型过敏反应就可以理解为因免疫反应过强而造成的免疫失调，但通常不损伤组织细胞；而免疫反应过强坯可能造成不能识别自我成分而患自身免疫疾病。那么免疫反应过弱又会出现什么结果呢？这样引出免疫缺陷病的概念。 （三）免疫缺陷病 1．免疫缺陷病的概念及特点 由学生汇报收集资料的结果，首先明确免疫缺陷病的概念，是指由于免疫功能不足或缺乏而引起的疾病。教师还应从概念出发引导学生思考该病的共同特点是什么。学生通过分析推理应该理解到该病的共同特点是：由于对各种病原体的易感性增加，患者出现反复的、持续的、严重的感染，如气管炎、肺炎、中耳炎、化脓性脑膜炎、脓皮病，甚至于恶性肿启的发病率比同龄正常人高100～300倍。 2．免疫缺陷病的种类 学生汇报的免疫缺陷病可能有多种，教师应引导学生划归到书上提到的两种类型中，即先天性免疫缺陷病和获得性免疫缺陷病。 ①对于先天性免疫缺陷病的概念学生容易理解，但书上并没有举出实际的病例，教师可视具体情况介绍几种病例以丰富学生的感性认识，如性联无丙种球蛋白症、先天性胸腺发育不全、伴湿疹血小板减少的免疫缺陷病、重症联合免疫缺陷病等。 ②教师引导学生理解到其实大多数免疫缺陷病主要发生于出生后较晚时期，属于获得性免疫缺陷病。书上的概念中提到“是由于疾病和其他因素引起的”，学生可能会对这些因素非常关注，教师或调查小组的同学可以向学生介绍常见的引起获得性免疫缺陷病的因素，如营养不良、感染、药物、肿瘤、手术、外伤、烧伤、脾切除等。接着教师指出，艾滋病就是由“人类免疫缺陷病毒（HIV）”感染人体而引起的一种获得性免疫缺陷疾病，调查小组的同学可以展示他们收集到的关于艾滋病的图片、数字、录像等，学生或者通过自学，或者在调查小组同学的引导下明确以下内容：艾滋病的全称、病原体及存在部位、发病机理、症状、传播途径、预防措施，其中关于发病机理因为涉及到前面讲述的免疫应答的内容，学生对课本上“特别是能够侵入T细胞”存在疑问。例如，侵入的到底是哪种T细胞？除了侵入T细胞还能侵入哪些细胞？对此教师可适当展开：HIV的表面有一层糖蛋白分子，其构象正好和助T细胞上的一种糖蛋白互补，两者结合后病毒得以进入助T细胞。但另外一些免疫细胞，如巨噬细胞和一些B细胞，甚至其他一些组织细胞如脑细胞，也可被HIV侵入，后者使有些艾滋病患者有严重痴呆、行动迟缓、记忆力丧失等症状。因为助T细胞是两种免疫系统都要依靠的细胞，助T细胞大量被消灭，患者将失去一切免疫功能，而各种传染病将乘虚而入，患者最后常因心力衰竭而死亡。由于艾滋病已成为全社会关注的热点，教师最后可以引导学生讨论：我们应该怎样看待艾滋病和艾滋病患者？目的是引导学生既要重视又要消除不必要的恐慌，同时做到全社会都来关心艾滋病患者。 （四）免疫学的应用 1．免疫预防 教师引导学生了解我国古代劳动人民用种人痘的方法预防天花是人类免疫预防的开始，借此激发学生的民族自豪感。然后回忆体液免疫和细胞免疫的过程，理解机体受到病原体感染后，能产生特异性抗体和效应T细胞，从而提高对该病的免疫力，这正是免疫预防的基本原理。接着教师提出启发性问题： （1）什么叫免疫预防？ （2）什么叫疫苗？你知道用来预防接种的疫茵有哪些？ （3）免疫接种可以预防所有的传染病吗？为什么？ 学生通过对上述问题的讨论理解到，预防免疫就是采用人工方法使机体获得特异性免疫力来预防疾病的方法。免疫预防常用的方法是预防接种疫苗，而国际上把细菌性制剂、病毒性制剂以及类毒索统称为疫苗。然后教师可以向学生展示我国推荐的儿童免疫程序，并且指出像艾滋病等很多传染病的疫苗还有待于进一步的研制，需要更多人的共同努力。 2．免疫治疗 请学生根据书上所提供的免疫治疗的常规方法及两种具体方法，思考下列启发性问题： 这两种方法分别是针对哪两种免疫系统起作用的？为什么？ 免疫治疗是否只是加强免疫系统的作用？为什么？ 从上面第一个问题引导学生注意，对于体液免疫的缺陷和细胞免疫的缺陷应采用不同的方法进行有针对性的治疗。从上面第二个问题引导学生注意，“调整”二字的含义，包括免疫增强和免疫抑制两种疗法，以此来启发学生思维的广阔性。同时教师举例：糖皮质激素和环磷酞胺就常常作为器官移植中的免疫抑制剂来抑制免疫应答。这样就顺理成章地引出器官移植的问题。 3．器官移植 学生不难理解器官移植的概念和四种类型。教师主要要引导学生分析临床上常用的同种移植及其成败的关键是什么，并使学生理解：一是寻求与受者HLA相配的供者组织或器官；二是使用免疫抑制剂。分析上述第一条措施时要向学生渗透关爱他人的崇高精神境界，分析第二条措施时可以分析患者终生使用免疫抑制剂有什么不良影响，进而引出当前抑制免疫研究的热门——诱导对移植物的特异性耐受，这是最理想的方法，就是指在不使用免疫抑制剂的情况下，机体免疫系统对某一整套抗原的长期特异性无应答状态，以此来引起学生对当代生物科学的关注和责任感。 要点提示 1．各种免疫失调引起的疾病很多，教师在课前要多查一些资料，不要轻易否定学生所举的病例。 2．在本小节所列举的三类免疫缺陷病中，过敏反应和免疫缺陷病属于免疫反应过强引起的疾病，区别在于前者一般不会引起组织损伤，后者会引起组织损伤。而免疫缺陷病属于免疫反应过弱引起的疾病。板书设计 　 （一）过敏反应（二）自身免疫病（三）免疫缺陷病（四）免疫学的应用1．举例和类型1．概念和举例1．概念和特点1．免疫预防：方法 意义2．概念和特点2.发病机理2．种类2.免疫治疗：方法 举例3．发病机理 3．防治措施3．器官移植：概念 成败关键4．防治措施第三节 免 疫──特异性免疫 教学过程（1）
教学目的
1．知识方面
（1）了解非特异性免疫的特点和功能；
（2）识记淋巴细胞的起源和分化；
（3）理解抗原和抗体的知识；
（4）理解体液免疫和细胞免疫的过程以及两者的关系。
2．态度观念方面
（1）通过介绍我国古代劳动人民种人痘预防传染病的历史，增强学生的民族自豪感；
（2）通过介绍牛痘的发明以及科学家在免疫科学方面的研究过程，引导学生热爱科学，建立科学的价值观，对学生进行科学精神和科学态度的教育；
（3）通过学习体液免疫和细胞免疫的过程和两者的关系，认识到生命的物质性、生命运动的多样性，树立普遍联系的观点。
3．能力方面
（1）通过介绍抗体的发现、淋巴细胞的种类、分化和功能等科学研究过程，培养学生从科学事实推理得出正确结论的能力；
（2）通过组织小组自学，师生共同创设问题情境，培养学生的自学能力和比较、分析、判断等思维能力。
重点、难点分析
1.抗原和抗体的知识是体液免疫和细胞免疫的基础，学生虽然在初中已学过一些，但毕竟粗浅。教师在引导学生复习原有知识的基础上，要注意与高中相关知识的联系，例如抗原的性质、抗体的概念都要联系蛋白质、糖类的结构和功能。在讲抗体时要适当扩展知识，向学生介绍抗体多方面的功能，帮助学
生加强对知识的深化理解。
2．体液免疫和细胞免疫的过程很复杂，又是一个微观的动态过程，既是本节的重点又是难点。可是书上的内容和附图过于简化，反而不利于学生的理解，教师应多翻阅一些参考书，根据学生的实际水平，适当拓展深度和广度。不一定要学生记住扩充的知识，只是希望通过这些知识，更好地理解书上的重点和难点内容，否则学生只会死记硬背，不利于知识的掌握。
教学模式
问题导学式教学模式。
教学手段
计算机课件显示微观动态过程，教师提供相关资料指导小组学生合作学习。
课时安排 二课时。
设计思路
1．通过艾滋病，种人痘和牛痘预防天花等实例引入新课，引导学生对免疫知识的关注，激发学习兴趣，优化引入过程。
2．注重引导学生对初中、高二相关知识的复习和整理，形成完整的知识结构。
3．适当介绍免疫科学的应用，如通过血液检测鉴定是否吸毒，理解科学、技术与社会的相互关系。
4．充分利用课本中的相关内容、图表，组织学习小组合作自学，自己创设问题情境，教师可以及时根据学生反馈的情况，为学生提供课本外的学习资料，以利于对相关知识的进一步理解。
教学过程
第一课时
一、激发兴起，引入新课
教师借助摄像头展示艾滋病患者的照片和收集到的相关数据以及艾滋病毒攻击T细胞的照片，指出：当21世纪钟声敲响的时候，人们发现许多麻烦已伴随着这钟声一同进入新世纪，艾滋病就是其中之一。据估计到2000年底，全世界感染这种“世纪之疫”病毒的已有3610万人。现在每天都有1．6万人成为带毒者。
由于艾滋病毒是以人的T细胞为攻击靶子，直接破坏了人的免疫系统，所以称为“获得性免疫缺陷综合症”，也成为迄今为止最难对付的疾病，所以攻克艾滋病成为现代免疫学的重要研究课题。
二、温故知新，导入新课
请学生根据自己原有的理解，讨论什么是免疫，回忆初中知识，教师给出现在对免疫概念比较一致的看法是：免疫是肌体的一种特殊的保护性生理功能，通过免疫，机体能够识别“自己”，排除“非己”，以维持内环境的平衡和稳定。通过这一概念使学生理解免疫是人体内环境稳态的重要组成部分。教师用摄像头显示初中课本上皮肤的保护作用、呼吸道黏膜上纤毛的清扫作用等几幅插图，请学生回忆：
1．什么是特异性免疫和非特异性免疫？
2．人体的三道防线是什么？
三、学习新课
教师承上启下引入新课：关于特异性免疫具体是怎样发挥作用的是本节课要学习的内容。
特异性免疫
教师用摄像头展示：中国古代种人痘和詹纳种牛痘的图。使学生了解古代中国人通过穿患者的衣服、用痘痂研细吹入鼻孔的方法预防天花，这在防治传染病方面是一大创举，而詹纳的工作开创了免疫疗法的先河。
教师提问：为什么种牛痘可以预防天花？
教师引导学生讨论：由于牛痘病毒和天花病毒的结构很相似，牛痘病毒进入人体后刺激人体产生的抗体与天花病毒进入人体后刺激人体产生的抗体相似，所以能用牛痘病毒刺激人体产生对抗天花病毒的抗体。我们就把天花病毒、牛痘病毒都称为抗原。
1．抗原
通过上面的分析得出抗原的概念是：凡是能够刺激机体的免疫系统产生抗体或效应细胞，并且能够和相应的抗体或效应细胞发生特异性结合反应的物质，就叫做抗原。
教师提出启发性问题：
（1）由上述抗原的概念分析抗原有哪两种性能。
（2）是否人体内部和外界环境中各种各样的物质都是抗原？
（3）抗原具有哪些性质呢？
（4）人体的免疫系统会与自身成分发生免疫反应吗？为什么？
学生以小组合作的形式自学课本上的相关内容，分析讨论上述问题，教师根据学生的实际水平适当扩展相关知识，明确如下问题：
①抗原有两种性能，即免疫原性和反应原性。免疫原性是指能够刺激机体产生抗体或效应细胞；反应原性是指能够和相应的抗体或效应细胞发生特异性结合反应。兼备这两种性能的物质叫做完全抗原。如病原体、异种动物血清等。只具有反应原性而没有免疫原性的物质叫做半抗原。如青霉素、吗啡等。但半抗原如果和大分子蛋白质结合后就可成为完全抗原。例如，吗啡和蛋白质结合就有了抗原性，能够刺激细胞产生对吗啡特异的抗体。把嗜吗啡者的血液取出一滴，用特异抗体鉴定，就可根据有无抗体——抗原反应而确定此人血液中有无吗啡，是不是吸毒者。
②并非人体内部和外部所有物质都可以成为抗原。
③抗原应该具有如下性质：
第一，异物性：一般说抗原与机体之间的亲缘关系越远，组织结构差异越大，其免疫原性越强。各种病原体、动物蛋自制剂等对人都是强抗原；同种异体也用异物，也有免疫原性；自身成分在胚胎期未与免疫活性细胞充分接触过的物质也具有免疫原性，如精子、脑组织、眼球晶状体蛋白和免疫球蛋自的独特型抗原，都属自身抗原。另外，外伤和癌变细胞也能成为抗原。
第二，大分子性：相对分子量小于6 000的物质一般无抗原性；不能引起免疫反应。一般说来，蛋白质的抗原性强于多糖，寡糖和低聚精、脂类均没有抗原性，不能刺激动物产生抗体。
第三，特异性：一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合，这种特异性取决于抗原物质表面具有的某些特定的化学基团，即抗原决定簇。
④人体的免疫系统一般不会与自身成分发生免疫反应。但当自身细胞因某些特殊憎况（如外伤、癌变等）而发生改变后，免疫系统会与这些细胞发生免疫反应。
2．抗体。
教师介绍抗体的发现过程：
（1） 19世纪末20世纪初，科学家们在实验中发现，用细菌或其外毒素给动物注射，过一段时间后，该动物的血清中出现一些有防御作用的保护性成分。
（2）在20世纪30年代，科学家用电泳法鉴定，证明抗体是一种球蛋白。
（3） 1959年科学家对抗体的结构进行了研究，证明它是由四条肽链组成，借二硫键连接在一起，形成一个“Y”型的四链分子。不同的抗体某些部分氨基酸序列各不相同，决定抗体的特异性。
学生根据以上资料归纳总结：
抗体的概念：机体受抗原刺激后产生的，并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。
抗体的分布：主要分布于血清中，也分布于组织液及外分泌液中，如乳汁中，所以新生儿在一定时间内可由于获得母体乳汁内的抗体而获得免疫。
那么，抗体是由哪里产生的呢？
3.淋巴细胞的起源和分化。
教师提供科学研究过程：
（1）用大剂量的射线照射大鼠，杀死其淋巴细胞和其他白细胞，大鼠就失去了免疫的功能，因而很容易感染疾病。
（2）给上述大鼠分别输入各种类型的白细胞，发现只有在注入了淋巴细胞之后，大鼠才能恢复免疫功能。
提问：上述实验能证明什么？
结论：在特异性免疫中发挥免疫作用的主要是淋巴细胞。
教师提供科学研究过程：
（1）用大剂量X射线照射去掉胸腺的小鼠，小鼠可失去全部免疫功能。
（2）此时如果输给小鼠来自胸腺的淋巴细胞，免疫功能虽得到恢复，但仍与正常小鼠不同，即不能产生游离于体液中的抗体。
（3）如果在X射线照射后不输给小鼠来自胸腺的淋巴细胞，而输给来自骨髓的淋巴细胞，去胸腺小鼠的细胞免疫功能不能恢复，但产生抗体的功能却得到一定恢复。
（4）如果同时给X射线照射过的去胸腺小鼠输入来自胸腺和骨髓的淋巴细胞，小鼠就可恢复全部免疫功能。
（5）将新生小鼠的胸腺切除，小鼠仍能住长发育，对某些抗原入侵仍有一定的产生抗体的能力，即仍能发生有所减弱的体液免疫反应，但却失去了细胞免疫功能。
（6）做器官移植时，如果切除小鼠胸腺，移植器官较易停留在小鼠体内；如果将小鼠胸腺的淋巴细胞再输给去胸腺小鼠，免疫功能又得到恢复，而移植器官又被抵制。
学生分析上述实验得出结论：胸腺内的淋巴细胞和骨髓中的淋巴细胞在免疫中起不同的作用，分别称为T细胞和B细胞。
教师引导学生总结以下内容：
（1）淋巴细胞的起源：骨髓中的造血干细胞。
（2）分化：在中心淋巴器官。
造血干细胞在胸腺分化成T细胞。
造血干细胞在骨髓分化成B细胞。
（3）分布：在外周淋巴器官，如淋巴结、脾、扁桃体等。
（4）免疫系统的组成
免疫器官：胸腺，骨髓、脾、淋巴结等。
免疫细胞：淋巴细胞、吞噬细胞等。
体液中的各种抗体和淋巴因子等。第一节 细胞的生物膜系统 教学过程（2）
一、复习提问
大屏幕显示：
1.什么叫做生物膜？
2.生物膜的结构特性和功能特性是什么？
3.如何证明细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性？
导入新课：各种生物膜不仅在结构上有一定的联系，而且在功能上也有一定的联系。
二、新课学习
1．知识的铺垫：
（1）蛋白质的合成场所是什么？
（2）核糖体有哪几种存在形式？
教师引导：这两种类型的核糖体所合成的蛋白质有何不同呢？
大屏幕显示资料：
蚕的丝腺细胞在5龄的初期主要是细胞本身增大，这时细胞质中的核糖体多为游离型的，而内质网很贫乏。但到5龄的后半期，腺细胞开始大量合成和分泌丝心蛋白时，则核糖体都与内质网结合，形成发达的粗面内质网。
提问：通过上述事实你可得出什么结论？（学生思考并回答）
教师总结：丝心蛋白是在附着于内质网上的核糖体上合成的，它是一种分泌蛋白。
大屏幕显示：
科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，发现了各种生物膜在功能上有一定的联系。
2．证明各种生物膜在功能上有一定的联系的实验介绍。
（1）大屏幕显示资料：简介显微放射自显影法。
利用所研究物体中的放射性物质（示踪物质）放出的射线对照相底片或乳胶的作用，从而得知在所研究物体中预测成分的分布。这种方法称放射性自显影法。应用于细胞学或组织学则称显微放射自显影法。
这种方法的基本过程是，先使细胞吸收含有示踪原子的化合物，然后把这种组织细胞制成切片，是液体乳胶涂于其上，经过一定时间的曝光（即放射性物质放出的射线落在乳胶上使其溴化银还原而析出金属银，这个过程成为自显过程，亦称曝光），再进行显影和定影手续。根据乳胶上出现的银粒在细胞中的位置，便可判断放射性物质（或由这种放射性以及其他物质合成的化合物）在细胞内的分布。
（2）教师说明：豚鼠胰脏腺泡细胞分泌物形成过程的研究即采用了此方法。
首先给动物注射氚(3H)标记的亮氨酸，进行3 min的脉冲标记，然后制作电镜的显微放射自显影标本。
课件显示观察结果是：被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中。
教师提问：被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中说明了什么？（学生思考并回答）。
课件继续显示：脉冲标记后17 min和117 min后的情况。学生仔细观察并回答下列问题。
①17 min和117 min后被标记的氨基酸相继出现在哪些部位？
②与此分泌物的合成和分泌有关的结构有哪些？
③这些分泌物的运输方向是怎样的？
④这些分泌物通过哪种方式被运输到细胞外？
课件连续显示豚鼠胰脏腺泡细胞分泌物形成过程，教师引导学生总结分泌蛋白的合成与分泌的过程。
核糖体—→内质网—→高尔基体—→细胞膜—→细胞外
设问：①在核糖体上合成的分泌蛋白，为什么要经过内质网和高尔基体，而不是直接运输到细胞膜呢？
②内质网和高尔基体与蛋白质的形成有何关系呢？
教师引导学生思考并复习内质网和高尔基体的功能。
教师讲解：在核糖体上翻译出的蛋白质，进入内质网后，还要经过一些加工，如折叠、组装、加上一些糖基团等，才能成为比较成熟的蛋白质。然后，由内质网腔膨大、出芽形成具膜的小泡，包裹着蛋白质转移到高尔基体，把蛋白质输送到高尔基体腔内，做进一步的加工。接着，高尔基体边缘突起形成小泡，把蛋白质包裹在小泡里，运输到细胞膜，小泡与细胞膜融合，把蛋白质释放到细胞外。在分泌蛋白的合成、加工和运输的过程中，需要大量的能量。
小结：综上所述，细胞内的各种生物膜不仅在结构上有一定的联系，在功能上也是既有明确的分工，又有紧密的联系。各种生物膜相互配合，协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够继续、高效地运转，它们所形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。（引出下一个专题）
3．生物膜系统的重要作用。
（1）学生根据已有的各种生物膜的基础知识，加以讨论、分析，试述生物膜的重要作用。
（2）学生阅读课本，总结生物膜系统的重要作用。
（3）教师设计问题，温故知新，加深学生对知识的理解。
细胞膜使细胞所具有的内环境与人体的内环境有何区别？
细胞膜在控制物质进出细胞时是如何发挥作用的？
列举实例说明在生物膜上发生的重要的化学反应。
教师介绍：20世纪70年代以来，由于各种新的物理、化学的技术和方法的使用，使得生物膜的研究已深入到分子水平，并且取得了突飞猛进的发展，成为分子细胞生物学研究中的前沿领域之一。（引出下一个专题）
4．研究生物膜的重要意义。
（1）大屏幕显示资料：生物膜与膜生物工程国家重点实验室的介绍。
生物膜与膜生物工程国家重点实验室是由中国科学院与我国著名的北京大学、清华大学有关实验室组成的联合实验室之一，它是在中国科学院动物研究所、北京大学生物系、清华大学生物科学与技术系有关从事生物膜及工程的实验室基础上于1988年创建的，1990年建成，向国内外开放。
中国科学院动物研究所膜生物化学分实验室
清华大学膜生物物理分实验室
北京大学兴奋膜电生理分实验室
主要研究方向：在近代生物学与近代物理学及有关工程学科相互结合的基础上，探讨生物膜的能量转换、信息识别与传递和物质转移等基本生命现象的分子机理及其结构基础；揭示这些与生物膜密切相关的基本生命过程的内在联系。一方面，为发展膜分子生物学和解决生物学、医学及农学中的重大理论问题服务，如肿瘤和其他主要疾病的防治，神经和免疫功能的调节，发育和遗传的控制等；另一方面，通过生物膜的人工模拟研究，当前着重运用人工膜生物技术作为药物和遗传物质的定向导运系统，为解决医学临床和动、植物和微生物遗传工程等方面的重大实际问题服务。从较长远的发展方向上看，膜生物工程将包括在阐明生物膜的换能机理、选择透性、信息感受、识别和传递等工作原理的基础上结合其他工程技术发展“生物换能器”、“生物分离浓缩器”、“生物传感器”、“生物电子计算机”及“生物光计算机”等新兴技术领域，更广泛地为国民经济和国防建设服务。
主要研究成果：
①研究了线粒体氧自由基的生成、转移和靶向的作用机制，提出活性氧理论。
②研究了Mf细胞膜上离子通道活动的变化与GM一CSF激活过程的关系以及Mf与NK细胞对同种和异种抗原的识别作用。
③研制出对癌细胞恶性增殖有较强抑制活性的药物和有明显降糖效果的口服脂质体新剂型。
④蛋白质构象变化及基因导入的研究。用表面园二色谱法以及FTIR—ATR（全内反射傅利叶红外谱）和固体荧光谱法测定了蛋白质与生物医用材料表面作用后蛋白质构象的变化；在国内率先建立了磁园二色谱（MCD）技术，在蛋白质二维晶体组装的基础研究和突触形成过程中突触前后膜相互作用的研究中，都取得了许多重要的成果。研制并开展了一系列导入外源基因的新方法，用超声波法在植物完整细胞及组织块中实现外源基因的转移。
⑤细胞膜离子通道特性的研究。人工合成的22肽在肌细胞膜上组装成具有离子选择性的通道，分离纯化了具有生物活性的抗吗啡肽和芋螺毒素，在离子通道水平上研究其作用机理；阐明心肌细胞早后去极化的发生机制、电生理学特性及各种抑制因素。
（2）介绍科学技术在攻克人类疾病、提高粮食产量、改善作物品质等方面的例子。（课前可以给学生布置作业，通过网络、报纸、杂志等渠道收集相关资料，经筛选后，课上交流）
（3）归纳研究生物膜的重要意义。
结束语：生物膜与膜生物工程是现代生物科学的重大方向之一，它将近代生物学与近代物理学及有关工程学科互相结合起来，对阐明生物能量转换、信息识别、传递和物质转移等诸多生命现象具有重大意义，同时在生物学、医学及农学中具有实际应用的前景。随着科学技术的不断发展，可以更广泛地为国民经济和国防建设服务。
重点提示
1．在教学过程中注意与高中必修教材相关内容的衔接，使学生明确知识的整体性。
教师可以通过设计的问题，创设问题情境，引导学生思考，在激活学生原有知识的基础上，进一步发现新的知识。
2．注意区别生物膜和生物膜系统这两个概念。
3．适当补充一些资料，使学生知道相关知识发展的新动向，了解一些科研的方法，并且有利于培养学生的阅读和分析能力。第三节 发酵工程简介 教学过程（1）
第一课时
一、设疑引出新课题
前面我们学习了有关微生物的代谢的内容，我们知道了微生物的代谢是指微生物细胞内所发生的全部的化学反应。在微生物的代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物，如氨基酸、维生素、抗生素等。而且，这些代谢产物又是我们人类所需要的。那我们能不能通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物呢？这就是我们今天所要讨论的“发酵工程”。
二、进行新课
（一）介绍谷氨酸发酵的生产实例
教师活动：出示谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径的投影片，指导学生观察并作适当讲解。
讨论后教师小结如下：从投影片我们可以看出，谷氨酸棒状杆菌在一定的条件下能够利用环境中的营养物质来合成谷氨酸。下面我们就来看看在工厂里是怎样应用谷氨酸棒状杆菌来生产谷氨酸的。
提出问题：谷氨酸发酵最重要的无疑就是选择菌种了，是不是所有的谷氨酸棒状杆菌都可用于谷氨酸发酵生产呢？我们应该选育什么样的谷氨酸棒状杆菌作为菌种呢？
教师活动：以前面出示的投影片为依托组织学生就所提问题进行讨论。
讨论后教师小结：只有选择细胞膜通透较强，在细胞内不积累谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌做菌种才有可能获得大量的谷氨酸。
提出问题：有了菌种用什么样的培养基去培养呢？
教师活动：通过复习有关培养基的知识，使学生理解培养基应满足微生物生长所需要的碳源、氮源、水、无机盐和生长因子等营养需求。
教师活动：出示谷氨酸发酵所需培养基的成分表格并指导学生观察、思考。
通过讨论使学生把培养基中的各种成分按照水、无机盐、氮源、碳源、生长因子的分类方法进行分类，进而得出这种培养基能满足谷氨酸棒状杆菌所需各种营养的结论。
提出问题：这种培养基从组成成分和物理性质上看属于哪种培养基？
通过讨论得出结论：从物理性质上看是液体培养基，从化学成分上看是天然培养基。
提出问题并组织学生讨论：在工业生产过程中常采用这种天然成分作为营养物质的液体培养基，这在发酵生产中有什么好处呢？
引导学生通过讨论得出以下结论：
（1）液体培养基能使营养物质在发酵过程中得到充分的利用，还能为菌体提供更大的生存空间。同时，也有利于生产过程中培养条件的控制以及产物的提取。
（2）采用天然物质作营养物质既能满足菌体的营养需求，又能降低生产成本，还能减少对环境的污染。
提出问题：有了菌种和合适的培养基，那发酵的主体设备又该是什么样的呢？
教师活动：出示发酵罐的示意图，并对发酵罐的组成结构进行简单介绍。通过介绍使学生了解发酵的主体设备由发酵罐及其控制部分构成。
提出问题：设备中的这些控制部分在生产过程中有什么用呢？
教师启发讲解使学生了解：在发酵过程中，发酵罐内的温度、pH、溶氧量都会变化，从而影响微生物的生长。因此，必须有相应的控制结构来保持发酵条件的稳定。
提出问题并指导学生阅读教材中有关内容：在发酵罐中是怎样进行谷氨酸发酵生产的？
师生共同总结出大致过程
在以上总结的基础上使学生了解发酵工程的概念，即采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程中的一种新技术。
（二）深入讨论发酵工程的相关内容
通过刚才的谷氨酸发酵的实例我们不难看出，发酵工程主要包括了菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等内容，对于发酵工程的这些内容我们应该注意些什么呢？
1．菌种的选育：
发酵工程是利用微生物为人类生产有用产品，因此要想通过发酵工程获得在种类、产量和质量等方面符合人们要求的产品，最重要的是要有优良的菌种。
提出问题：人们怎样才能得到优良的菌种呢？
教师活动：启发学生以基因突变、基因工程、细胞工程的有关内容为依托就所提出的问题进行讨论。
通过讨论得出结论：如果生产的是微生物直接合成的产物，如青霉素、谷氨酸等，则可以从自然界中先分离出相应的菌种，再用物理或化学的方法使菌种产生突变，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。
如果生产的是一般微生物不能合成的产品，则可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品的目的。
例如：可将人工合成的人的胰岛素基因与大肠杆菌的质粒结合，形成重组DNA，再把重组DNA导入大肠杆菌细胞内形成工程菌。通过筛选则可培养出能生产人的胰岛素的菌种。
2．培养基的配制：
要进行发酵生产，有了优良的菌种还需要有与菌种相适应的培养基。在配制培养基时应该注意哪些事情呢？
教师活动：组织学生用以前学过的有关培养基的知识就所提问题进行讨论。通过讨论引导学生从以下几方面去理解：
（1）根据不同的菌种，应选择不同的材料配制培养基。配制的培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的pH。
（2）培养基的营养要协调，以利于产物的合成。
（3）培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。
例如：发酵生产常采用天然成分的液体培养基。而且，经常用野生的植物淀粉、甘蔗渣、秸秆水解物以及乙醇、醋酸等石化产品代替粮食来配制培养基。
3．灭菌：
发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢？
教师活动：组织学生讨论，通过讨论使学生认识到：在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形成竞争关系，对发酵过程造成不良影响。
例如：如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶，将合成的青霉素分解掉。
提出问题：那如何防止杂菌的污染呢？
通过讨论得出结论：要在发酵前对培养基和发酵设施进行严格的灭菌处理。
提出问题：怎样才算灭菌彻底呢？
通过讨论得出结论：用高温、高压的方式，杀死所有杂菌的胞体、芽孢和孢子。
4．扩大培养和接种：
工业发酵要想在较短的时间内得到大量的发酵产物，这无疑需要大量的菌体。如何得到发酵生产所需要的大量菌体来缩短生产周期呢？这就需要经过多次的扩大培养。
提出问题：如何对菌种进行扩大培养呢？
教师活动：出示细菌的生长曲线示意图，并依托曲线就所提问题组织学生讨论。
通过讨论得出结论：扩大培养是将培养到对数期的菌体分开，分头进行培养，以促使菌体数量快速增加，能在短时间里得到大量的菌体。
提出问题：扩大培养与发酵生产过程中的培养有何不同呢？
通过讨论得出结论：扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖，而发酵过程中的培养是为了获得代谢产物，目的不同采用的培养条件就有可能不同。例如：在酒精发酵过程中，扩大培养是为了促使酵母菌快速增殖，因此是在有氧条件下进行。而在发酵产生酒精的过程中则必须在无氧条件下进行以获得大量的酒精。
提出问题并组织学生讨论：有了用于生产的充足的菌体，在接种时要注意什么事项呢？
通过讨论得出结论：接种过程中要注意防止杂菌污染。
5．发酵过程：
将菌体接种到装有培养液的发酵罐中，是不是发酵生产就能顺利地进行呢？不是的！还需要对发酵过程进行检测和对发酵条件进行控制。这又是为什么呢？
通过教师启发和学生讨论了解：发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。因此，要在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数目、产物浓度以了解发酵进程，及时添加必需的培养基成分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物。同时，还应对发酵条件进行严格控制。
提出问题：哪些条件能影响菌体的发酵呢？
教师活动：让学生依据以前所学知识就所提问题展开讨论，并引导学生通过讨论得出结论：发酵生产中温度、pH、溶氧量等对发酵过程有重大影响。
提出问题：发酵过程中为什么还要控制发酵条件呢？
教师活动：出示影响谷氨酸代谢途径的因素表格，指导学生观察、分析，并组织学生就所提问题进行讨论。通过讨论使学生认识到：发酵过程中氧的溶量、pH、磷酸盐等都能影响谷氨酸代谢途径，从而影响代谢产物的合成。同时，随着代谢的进行，产热的增加、某营养物质的消耗，以及某些酸性和碱性物质的产生，会使温度、pH等发生变化，这些都会对微生物的生长造成不利影响。因此，需要对发酵过程的中温度、pH、溶氧量等发酵条件进行严格的控制，以保证菌体生长和代谢途径朝着有利人类的方向进行。
6．分离、提纯：
提导学生阅读课本中相关内容，再通过讨论使学生了解：发酵产物不同分离提纯的方法会有所不同，并总结出产物分离、提纯的一般方法。第二节 生物固氮 教学过程（2）
导言　　　研究过程　　　　　交流信息、实现资源共享　　　　　　　　　学习本节课内容　　　　　　　　　　　发展学习 氮元素是生命所必需的。分子态氮在大气中的含量很丰富，约占79％（v/v），但绝大多数生物无法直接利用。只有当游离氮被“固定”成为含氮化合物后，才能被这些生物吸收利用，氮成为活细胞的一部分并进入生态系统中的食物链。氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分（复习概念和特点）。
氮在生态系统中的循环涉及一系列相当复杂的过程，这些过程大多是由微生物调节的。一、自然界氮循环过程的分析。
1．大气中的氮气可通过三条途径被“固定”。
2．生物群落中的氮素传递是以有机氮形式通过生物的同化作用实现的。
3．动植物遗体、排出物（如尿素等）、残落物中的有机氮是通过微生物的氨化作用及硝化作用转变成为植物再度利用的形式。
4．在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氨则返回到大气中。二、生物固氮在自然界氮循环中的重要作用。
1．比较分析工业固氮与生物固氮过程。
区别：工业固氮需要极高的温度和压力，对大气产生严重污染；生物固氮在常温常压下就可以完成，对大气没有任何不良影响。
分析原因：氮气分子中的氮—氮三键是很强的，要将此三键拆开并转化为氨，需要相当大的能量。因此，化学固氮必须在高温、高压及催化剂的作用下才能使H2与N2反应。工业固氮需高温（500 ℃）和高压（20 000—30 000kPa）条件，而生物固氮在固氮酶作用下消耗生物自身能量，在常温常压下进行，大大节约了能源，对环境无污染。
3．据科学家估算，每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90％左右。可见，生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用，而且对维持生态系统平衡有重要意义。三、生物固氮在农业生产中的应用。
1．20世纪初以来，全球农作物单位面积产量不断增长，在一定程度上依赖于氮素化肥的施用量不断增加。农作物依赖于施用氮素化肥所获得的增产实际上是以消耗能源和污染环境为代价的。在现代化农业中，生物固氮具有提高农作物产量和增强土壤肥力的作用。
2．土壤获得氮素消耗和补充的途径。
3．生物固氮在农业生产中的应用实例：拌种、绿肥。
4．人类自从发现豆科植物与根瘤菌共生结瘤固氮现象以来，对生物固氮研究己有一百多年之久，我国对生物的共生固氮现象也进行了长达六十余年的探索性研究。围绕着培育新的固氮植物，通过生物技术改造固氮微生物和现有的农作物，使新的固氮菌与新的农作物更容易形成共生固氮关系。可以肯定，生物固氮工程的研究已经进入一个新的历史阶段，扩大生物间共生固氮范围和将豆科植物的固氮能力转移到非豆科植物中的研究已呈现出希望之光。随着生物固氮研究地不断深入，将逐步实现禾本科农作物与固氮微生物共生结瘤固氮的美好愿望。教材P40 三、简答题 　　师生问答　　利用计算机课件分步展示或用投影展示（见要点提示2）氮循环过程。
师生讨论。　　　　　教师组织学生利用投影展示自己搜集的资料并汇报。　教师适时肯定并予以补充。教师启发学生分析得出结论。　　　师生问答。
投影展示教材图片。
教师组织学生提出问
题，互相解答，教师补充。　　　教师组织学生汇报搜集的有关信息，进行演讲。 　　　　学生恩考。
师生讨论。 明确知识联系，引入氮循环研讨过程。使学生了解自然界氮循环过程，培养学生知识迁移运用能力，发展学生思维的流畅性及认识问题的深刻性。　　
调动学生主动参与学习过程，激励学生的学习等情感，使学生深有效地学习，培养学生合作学习的态度。　了解生物固氮有关原理在农业生产中的应用事实，渗透理论联系实际的思想。为学生提供展示自己的机会，发展学生的学习等情感。　　　　　　巩固相关知识，渗透理论联系实际的思想。第一节 光合作用──C3植物和C4植物 教学过程
教学目标
1.知识方面
（1）通过观察C3植物和C4植物叶片的永久横切片，使学生识记C3植物和C4植物在叶片结构上的区别，并以此了解C4植物光合作用的特点（识记）。
（2）C4植物固定二氧化碳的能力明显提高的原因（知道）。
2．态度观念方面
通过对C3植物暗反应发现过程的介绍，使学生了解一种科学研究方法—放射性同位素标记法，以此培养学生对科学的热爱和对科学研究的兴趣。
3．能力方面
通过本节课的教学，培养学生的实验观察能力、对生命现象及背景材料的分析归纳能力和获取知识的能力。
重点、难点分析
重点：C3植物和C4植物在叶片结构上的区别及C3植物光合作用的特点。
难点：C4植物光合作用的特点。
教学模式
实验观察——材料分析——概括归纳。
教学手段
实验观察、材料分析和多媒体课件辅助教学。
课时安排 一课时
设计思路
提供原始材料，使学生了解美国化学家卡尔文对C3植物的暗反应的研究成果，引出C3植物的发现过程。通过用显微镜观察C3植物和C4植物叶片结构，了解C3植物和C4植物的叶片结构的不同从而进行C3途径和C4途径的教学。
教学过程
一、引言
光合作用是在叶绿体内进行的一个复杂的能量转换和物质变化过程，是地球上最基本的物质代谢和能量代谢。由于光合作用如此重要，它很早就吸引了许多科学家的兴趣。一个世纪以来，为了探寻光合作用的具体化学反应过程，科学家进行了大量的研究，诞生出众多的科学巨人，如在必修教材中涉及到的海尔豪特、普利斯特利、萨克斯、恩吉尔曼、鲁宾和卡门等，其中美国化学家卡尔文因揭示了植物光合作用暗反应的机理而获得了1961年的诺贝尔化学奖。
二、新课
【教师活动】提供材料：《卡尔文与地球上最重要的化学反应》。
卡尔文（Me1vin Ca1vin 1911～1997）生于美国明尼苏达州， 1931年获得密欧根采矿技术学院的化学学士学位， 1935年获明尼苏达州大学的博士学位， 1944年到1945年在曼哈顿计划中从事铀的研究。
1940年，鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kanmen）发现了碳的长寿命同位素14C，使卡尔文有了一种理想的工具来追踪二氧化碳是如何在暗反应中一步步变成碳水化合物的。在卡尔文的研究过程中，14C成了主要工具，发挥了特别重要的作用。
卡尔文在一个装置中放入进行光合作用的小球藻悬浮液，注入普通的二氧化碳，然后按照预先设定的时间长度向装置中注入14C标记的二氧化碳，在每个时间长度结束时，杀死小球藻，使酶反应终止，提取产物进行分析。他通过色谱分析法发现当把光照时间缩短为几分之一秒时，磷酸甘油酸（C3）占全部放射性的90％，这就证明了磷酸甘油酸（C3）是光合作用中由二氧化碳转化的第一个产物。在5秒钟的光合作用后，卡尔文找到了含有放射性的C3、C5和C6。
在实验中，卡尔文发现在光照下C3和C5很快达到饱和并保持稳定。但当把灯关掉后，C3的浓度急速升高，同时C5的浓度急速降低。如果在光照下突然中断二氧化碳的供应，则C5就积累起来，C3就消失。
【学生活动】分析材料，结合所学内容回答问题：
1．在文中，卡尔文运用了哪些研究方法？（放射性同位素标记法、色谱分析法）
2．被标记的碳元素首先出现在哪一种化合物中？（磷酸甘油酸C3）
3．文中的最后一段说明了什么问题？（C5是二氧化碳的受体，C3是二氧化碳固定后的产物）
【教师活动】复习总结C3植物暗反应特点。介绍C4植物的发现过程。
澳大利亚科学家M.D.Hatch和C.R.Slack在研究玉米、甘蔗等原产热带地区的绿色植物发现，当向这些绿色植物提供14C时，光合作用开始后的1秒内， 90％以上的14C出现在含有四个碳原子的有机酸（C4）中。随着光合作用的进行，C4中的14C逐渐减少，而C3中的14C逐渐增多。
【学生活动】分析上述材料。
结论：说明在这类绿色植物的光合作用中，CO2中的C原子首先转移到C4中，然后才转移到C3中。
【教师活动】介绍C3和C4的概念和常见的种类。
【学生活动】用显微镜观察菠菜叶和玉米叶的永久横切片。
课堂讨论：C3植物和C4植物的叶片结构有哪些不同？
【师生互动】结合教材图2-3和图2-4及多媒体课件分析C3和C4植物叶片结构的区别并将观察结果记录于下表。
植物种类 维管束鞘细胞 叶肉细胞
细胞大小 是否含有叶绿体 排列 是否含有叶绿体
菠菜叶横切（C3） 　 　 　 　
玉米叶横切（C4） 　 　 　 　
（详细内容见板书设计）
【教师补充说明】通过研究发现，C3植物的维管束鞘细胞含有没有基粒的叶绿体，这种叶绿体不仅数量多，而且体积大。C3植物和C4植物之所以具有不同的固定CO2的途径与二者的结构有密切关系。
【学生活动】以学习研究小组为单位分析选修教材图2-5C4植物光合作用特点示意图和必修教材图3-8并填写下表：
植物种类 CO2的受体 CO2固定后的产物 CO2固定后的场所 CO2还原的场所 ATP和NADPH的作用对象 暗反应的途径
C3植物 　 　 　 　 　 　
C4植物 　 　 　 　 　 　
【师生互动】结上表，得出结论：
1．C4途径的CO2的受体是磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），CO2与PEP结合生成C4的场所是叶肉细胞的叶绿体。
2．C4形成后进入维管束鞘细胞释放CO2，CO2与C5结合生成2C3进行C3途径。
3．C3植物仅在叶肉细胞的叶绿体内进行C4途径，C4植物既在叶肉细胞的叶绿体内进行C4途径又在维管束鞘细胞的叶绿体内进行C3途径。
【教师总结】C4植物固定CO2的PEP羧化酶与CO2的亲和力比C3途径中C5羧化酶与CO2的亲和力高60倍。因此，C4植物能够把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来，并运输到维管束鞘细胞的叶绿体中供C3途径利用。因此，在热带的高温地区及在夏季炎热的中午，叶片气孔关闭，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用。C4植物比C3植物更适于生活在温度较高的热带地区，C4植物比C3植物在进化上更高等。
要点提示
1．卡尔文的研究成果在教材中未涉及到，但是在1991年全国高考和1996年的上海高考题中引用了卡尔文的研究过程。在教学中应尽量给予学生科学研究的第一手资料，使学生在了解C4植物的发现过程中不仅掌握科学研究的结果，还学习到了科学研究的方法和过程。
2．C4植物和C3植物的叶片结构特点的教学应尽量发挥学生的主体性，使学生通过实验观察先获得感性认识，再讨论归纳总结，这样比较符合学生的认知规律。
3．教师要尽量将图片、图表制作成多媒体演示文稿，这样可吸引学生的注意力，并能发挥教师的主导作用，引导学生的讨论中心，有益于学生知识的建构。学习测量空气中二氧化硫污染的方法
教学目标
1．通过学习测量空气中二氧化硫污染的方法，进一步理解二氧化硫的排放对大气造成的污染。
2．通过实习初步学会一种测量空气中二氧化硫污染的简易方法。
3．在实习中，通过亲自测量空气中二氧化硫的污染程度，认识二氧化硫污染的严重性，进而提高控制二氧化硫污染的环保意识。
重点、难点分析
实习指导中提供了两种测量空气中二氧化硫污染的简易方法，具体到一个学校，只需选择其中的一种方法即可。无论采用哪种测量方法，其关键是必须了解学校附近的污染源以及找准进行测量的地点、位置，这是实习的重点。如果找不到理想的采样地点，那么就无法无成实习任务。
实习的难点是空气采样器的使用，如果不会使用空气采样器，就会影响实习的进行。
课时安排 2 课时。实习主要在室外或野外进行，因此，比较费时。另外，了解空气采样器的构造，练习采样器的使用，约需20 min。
设计思路
发动学生，寻找污染源。可以训练学生学习社会调查的方法，充分调动学生的积极性。
教师讲解空气采样器的构造，为学生认识空气采样器，熟练掌握空气采样器的使用方法铺平道路。
室内练习空气采样器的使用——为缩短室外实习时间打下基础，另外，也可以训练学生使用空气采样器的技能。
室外采集空气样品，测量空气污染程度。学生通过亲自操作，初步学会测量空气中二氧化硫污染的简易方法。
回校分析数据。分析采集到的数据，并对空气质量进行评价，以学习分析、评价的方法，培养学生做科学报告的良好习惯。
教学过程
一、实习前的准备
1．确定测量的地点。
教师可以发动学生，到校外进行社会调查，寻找污染原，尽量多找几个二氧化硫污染较重的地点，为分组外出测量做好准备。
2．预习实习指导。
预习的重点是理解实习原理，看懂空气采样器的构造图。
3．教师讲解空气采样器的构造。
将空气采样器和检气管分发到各组，每组各一套。教师通过实物投影，利用实物讲解。
4．练习空气采样器的使用。
先是利用实物投影仪，教师示范空气采样器的使用方法，并提醒使用中的注意事项。然后请学生复述使用过程。最后是每组学生轮流练习空气采样器的使用方法。
二、实习
1.检气管编号。
每组发几支检气管，由学生用标签编号。
2.发放记录表，每组一份。
3．分组采样。
根据本校学生调查了解到的污染源地点，安排各小组进行实地采样，最好每人动手采集1～2次。
采样地点最好有多个较大的工厂，如硫酸厂、发电厂或其他厂矿企业；还应该有小煤炉，如个体餐馆、家庭取暖炉或煤炉。每个采样点采集的样品至少3个，每采集1次换1支检气管，同时变换一次采样位置。边采样边记录下数据，组内最好安排专人负责做记录。
三、分析数据，做出评价
此环节安排在室内进行。因外出采样的地点远近不同，学生回校的时间不一致，故需另安排时间进行分析、评价。
1．小组汇报。
各小组推选出一位代表，汇报本组采集空气污染样品的地点、污染源、每处污染源不同采集位置的SO2浓度数据。汇报形式采用口头报告，或实物投影，或书写在大纸上边指边讲。
2．综合分析。
（1）同一污染源因采集位置不同而出现采集数据差异的原因分析。
（2）横向分析。
综合不同污染源测得的SO2浓度的数据，分析SO2浓度的高低与污染源特点的关系以及与空气样品采集点同污染源的距离、位置之间的关系。
（3）为什么有些污染处测量不出SO2的浓度？
（4）影响测量结果的因素有哪些？
综合分析可采用教师出题——学生讨论——教师汇综的形式进行。
3．空气质量评价。
请一个学生对照教材中提供的“我国规定的空气污染物三级标准浓度限值”表，对各组测量点附近的空气质量做出初步评价。第四节 基因工程简介 教学过程（1）
一、激发情趣、复习导入、引出新课
众所周知，对于大多数生物而言， DNA是主要的遗传物质，有遗传效应的DNA片段叫基因，生物之所以体现出各种形态是基因表达的结果。但是各种生物间的性状千差万别这是为什么呢？
提出问题，引导学生回答：生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。
教师演示幻灯或利用多媒体课件列举几种生物的不同性状，如下：
1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素。
2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。
3．人的胰岛日细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。
以上几种生物各自有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果，但是人类能不能改造基因呢？能不能使本身没有某个性状的生物具有某个特定性状呢？例如，让禾本科植物能够固定空气中的氮气；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等药物。这样既节省了人力，又简化了生产，同时还不会对环境造成污染。这种设想能实现吗？回答是可以的。通过科学家们的不断努力，在20世纪70年代终于创立了一种能定向改造生物的新技术——基因工程。
根据具体实例提出假设，引导学生思考，激发学生求知、探究的欲望，同时引出本节课题：第四节基因工程简介
二、讲授新课
1．基因工程的概念
对于基因工程的概念，教师应在指导学生阅读教材的基础上，让学生理解基因工程概念的两种不同的表述方式（标准概念和通俗概念），并通过提问的方式指导学生找出概念中的关键词语，便于学生的记忆，最后由教师归纳列表，引导学生独立完成。
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切→拼接→导入→表达
结果 人类需要的基因产物
对于概念的学习，学生往往不够重视，但是生物学概念又是学生必须了解和掌握的。这就需要教师能够利用多种方法，对抽象的概念进行简化和概括，以利于学生的理解和记忆，并为后面知识内容的讲授做好铺垫。
通过对基因工程概念的理解，我们知道其操作水平是在DNA分子水平，用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？回答是不能。这就需要有专门的工具对DNA分子进行操作。
由基因工程的概念入手，提出相关的问题，引出基因操作的工具。
2．基因操作的工具
教师利用幻灯或多媒体课件演示基因工程培育抗虫棉的简要过程，同时提出讨论问题，进行分组讨论，最后交流讨论结果，教师进行归纳总结。
思考题：在以上的基因工程培育抗虫棉的过程中，关键步骤或难点是什么？
经过学生的讨论和交流，教师对基因工程关键步骤归纳总结：（幻灯演示或多媒体课件演示）
关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取。
关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接。
关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞。
通过对以上关键步骤的确定，教师引导学生思考，使学生理解在关键步骤的完成过程中都要用到基因操作工具，并使学生形象地记忆“工具”的作用。（幻灯演示或多媒体课件演示）
关键步骤一的工具：基因的剪刀——限制性内切酶。
关键步骤二的工具：基因的针线——DNA连接酶。
关键步骤三的工具：基因的运输工具——运载体。
（1）基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）。
对于限制性内切酶的教学，教师应在学生熟练掌握DNA分子结构的基础上展开。通过演示幻灯或多媒体动画，将限制酶的作用过程进行动态演示，使学生理解抽象的知识内容。最后教师要在学生直观理解的基础上指导学生归纳总结限制酶的知识要点。（可让学生在观察自学的基础上自主完成）
①分布：主要在微生物中。
②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。
③结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。
④举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
思考题：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性未端？
（2）基因的针线——DNA连接酶。
从DNA的结构入手，利用幻灯或多媒体动画演示连接酶的连接部位，利用形象的比喻使学生更容易接受和理解。最后教师指导学生归纳如下：（可让学生在观察自学的基础上自主完成。）
①连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。
②结果：两个相同的黏性未端的连接。
思考题：
用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？
用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
（3）基困的运输工具——运载体
对于运载体的教学，应使学生形象地理解运载体的作用、种类及其所具备的条件，可通过教材中的示意图或多媒体演示使学生由浅入深逐步理解，指导学生归纳如下：（可让学生在观察自学的基础上自主完成）
①作用：将外源基因送入受体细胞。
②具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。
具有多个限制酶切点。
具有某些标记基因。
③种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
④质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。
存在于许多细菌及酵母菌等生物中。
质粒的存在对宿主细胞无影响。
质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
细胞染色体外能自主主复制的小型环状DNA分子。
思考题：
质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什么用途？
要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内切酶和几种DNA连接酶处理？
第一课时的教学重点是使学生理解基因工程的概念和基因操作的工具。通过教师适当的置疑，启发学生的思维，通过直观教学手段，将复杂的问题简化，并在教学中注意培养学生的自主学习能力、语言表达能力和文字归纳能力。同时在第一课时结尾提出疑问引导学生思考，为第二课时的进行埋下伏笔。第三节 发酵工程简介 教学过程（2）
第二课时
一、课前准备
1．组织学生以“发酵工程的过去、现在与未来”为主题展开调查活动，收集有关发酵工程发展过程的资料，了解当今世界及本地区发酵工程的现状和发酵工程的最新进展。了解发酵工业在世界及本地区的经济中的重要地位，展望发酵工业的未来前景。
2．组织学生以“我与发酵工程”为主题展开调查活动，收集与人们生活密切相关的发酵工程产品的相关资料。
发酵工程的应用：
复习发酵工程的相关内容以及发酵产品的种类并引出课题。
组织学生以“发酵工程的过去、现在与未来”为主题展开讨论和信息交流。
通过讨论使学生了解：发酵工程从20世纪40年代初逐渐兴起，50年代开始将代谢控制发酵技术和诱变育种技术应用于发酵工程。70年代，由于基因工程、细胞工程等生物工程技术的利用，使发酵工程进入了定向育种的新阶段，80年代以后由于以计算机技术为代表的高科技手段应用于发酵工程，使发酵工程得以迅猛发展。在医药工业、食品工业、农业、冶金业、环境保护等许多领域得到了广泛的应用，逐渐形成了规模庞大的发酵工业。现在，发达国家发酵工业的总产值已占到国民生产总值的5％左右。
组织学生以“我与发酵工程”为主题展开讨论并相互交流。
二、进行新课
通过讨论使学生感受到发酵工程与人们的生活密切相关。并总结出发酵工程在以下几个方面的重要作用：
（一）在医药方面：
1．发酵工程能生产人们所需的药品。例如：通过青霉发酵能生产青霉素。
2．通过发酵工程能生产基因药品。例如：将合成的人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞内构建成“工程菌”，再通过培养“工程菌”即可获得人的胰岛素。
（二）在食品工业方面：
1．发酵工程能为人们提供丰富优质的传统发酵产品。
如：生产呻酒，果酒等。
2．发酵工程能生产各种食品添加剂：
酸味剂：柠檬酸、乳酸等。
鲜味剂：谷氨酸等。
色 素：β-胡萝卜素等。
甜味剂：高果糖浆等。
3．发酵工程能为解决人类粮食短缺问题开辟新途径。
例如：通过发酵可获得大量的微生物菌体——单细胞蛋白。20世纪80年代中期全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0x107t，广泛用于食品加工和饲料中。
重点提示
1．关于谷氨酸发酵的简分，应注意引导学生用以前学过的有关微生物培养基的配制原则等知识，对谷氨酸发酵所用培养基的成分进行剖析，以培养学生理论联系实际的科学态度。
2．在关于菌种选育的教学过程中，要注意通过实例重点介绍基因工程在菌种选育上的作用，为后面介绍发酵工程在生产基因工程产品方面的应用作好铺垫，也为下一章有关生物工程间的相互联系的教学打好基础。
3．发酵过程中发酵条件的控制，应注意从影响谷氨酸代谢途径的因素进行分析使学生理解发酵条件控制的重要性。有条件的学校还可以针对发酵过程中有哪些因素可以使温度、pH等发酵条件发生改变展开讨论。
4．发酵工程的应用，可事先准备些实物、药品、标本等以供学生讨论时展示，可把一些学生不易查到的资料提前印发给学生以便于学生阅读学习。
板书设计
谷氨酸发酵：
发酵工程：略
发酵工程内容：
1．菌种选育
2．培养基配制
3．灭菌
4．扩大培养和接种
5．发酵过程
6．分离、提纯
发酵工程的应用：
1．发酵工程的概况
2．发酵工程的应用
在医药工业上的应用：
（1）生产药品
（2）生产基因工程药品
在食品工业上的应用：
（1）生产传统发酵产品
（2）生产食品添加剂
（3）解决粮食短缺，单细胞蛋白第一节 微生物的类群 教学过程
一、以图表和学生的实验结果引入本课，启发学生思维
通过以上资料和实验结果，进行设问，引导学生总结资料，发现微生物在土壤、水体和空气中均有存在，实际上微生物是无处不在的。
由表2可以发现细菌总数和细菌形态在不同地区有所不同，这与河水的清洁程度有关。
二、运用电化教学手段，创造教学情境
叙述学生实验，描述不同微生物的形态，提出问题：为什么观察到的微小生物个体有的有核，有的没核？引出原核与真核微生物的区别，引导学生进行比较观察。
生物个体很小，为了便于学生加深印象，加强感性认识，应用多媒体图片展示多种微生物的形态。
1．细菌
运用图5-1讲解细菌的结构。细菌属原核生物，其基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核区。
运用材料引导学生分析细胞壁的功能。（保护和维持细胞形状）。
材料一：将杆菌接入浓度为0.2 mol／L的蔗糖等渗溶液和盛有玻璃珠的三角烧瓶中，加以摇动，可使细胞壁破裂，细胞内容物流出。
材料二：将细菌用溶菌酶处理，除去细胞壁，并接入低渗溶液，无细胞壁的细胞膜就会破裂。这是因吸水过多而胀破的。
细菌核区的环状DNA控制着细菌的主要遗传性状，质粒上的基因与细菌的杭药性、固氮、抗生素生成有关。
介绍学生查阅的有关炭疽热的知识，讲解细菌的特殊结构：一般说，芽孢不起繁殖作用，只起度过不良环境的作用，芽孢对热、紫外线和许多有毒化学物质有很强的抗性。鞭毛与运动有关，不少细菌在细胞壁外具有荚膜，对细菌具一定的保护作用。
观察学生制作的菌落形态，结合表3进行分析。由于微生物个体很小，很难进行直接观察，而微生物群体——菌落具有大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等特征。如教材图5-3所示。
2．放线菌
通过多媒体手段，展示放线菌的形态。放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种类和数量很多。其结构主要由菌丝组成，包括营养菌丝（基内菌丝）和气生菌丝。放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性抱子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。放线菌与许多抗生素的产生有关。
3.病毒
展示多种病毒图片，提出问题，分析病毒的结构特点。病毒的结构包括核酸、衣壳（合称核衣壳），衣壳的基本单位是衣壳粒，通常由1～6个多肽组成。某些病毒还包括囊膜，由蛋白质、多糖和脂类构成。有的病毒囊膜表面具有突起物，称刺突。衣壳具有保护病毒核酸，决定病原特异性等功能。病毒所具有的遗传物质或是DNA，或是RNA。
利用多媒体电化教学手段展示病毒增殖的过程，即吸附、注入、复制合成、组装、释放的过程。
阅读相关资料，了解艾滋病、流感、肝炎、烟草花叶病毒等产生的因素。
三、运用相关知识，进行实验设计，提高学生能力
指导学生应用微生物知识，测定公共场所中细菌总数，反馈教学效果。通过该实验，可以观察学生在实验设计、数据统计、菌落观察、实验分析等方面的能力。
公共场所空气中细菌总数检验方法
1．检验方法
自然沉降法 是指直径9 cm的营养琼脂平板在采样点暴露15 min，经37 ℃、8 h培养后计数生长的细菌菌落数的采样测定方法。
2．仪器和设备
高压蒸汽灭菌器、干热灭菌器、恒温培养箱、冰箱、平皿（直径9 cm）。制备培养基用一般设备：量筒、三角烧瓶、pH计或精密pH试纸等。
3．培养基
3.1 成分：蛋白胨10 g、牛肉浸膏10 g、氯化钠3 g。琼脂15～20 g，蒸馏水1 000 mL。
3.2 制法：将上述各成分混合，加热溶解，校正pH至7.4，过滤分装，121 ℃、20 min高压灭菌。用自然沉降法测定时，倾注约15 mL于灭菌平皿内，制成营养琼脂平板。撞击法参照采样器使用说明制备营养琼脂平板。
4．操作步骤
4.1 设置采样点时，应根据现场的大小，选择有代表性的位置作为空气细菌检测的采样点。通常设置5个采样点，即室内墙角对角线交点为1个采样点，该交点与四墙角连线的中点为另外4个采样点。采样高度为1.2～1.5 cm。采样点应远离墙壁1m以上，并避开空调、门窗等空气流通处。
4.2 将营养琼脂平板置于采样点处，打开皿盖，暴露5 min，盖上皿盖，翻转平板置36 ℃恒温箱中，培养48 h。
4.3 计数每块平板上生长的菌落数，求出全部采样点的平均菌落数。第二节 基因的结构 教学过程
[教师活动]引导学生复习。
1．基因的概念，何谓遗传效应？
2．基因的分子结构。
3．思考：唾液淀粉酶和胃蛋白酶的基因存在于人体的什么细胞中？为什么细胞含基本相同的基因，但只有唾液腺细胞中合成唾液淀粉酶、胃腺细胞中合成胃蛋白酶呢？
能明白基因的结构不仅包括能转录成信使RNA的片段，还应具有调控序列。
[教师指导学生活动］提供材料，学生分组讨论这些资料。
材料一
人类基因组计划是人类历史上第一次由全世界各国不分大小、不分强弱，所有科学家一起执行的科研项目。实施人类基因组计划伊始，发达国家具有远见的科学家即号召全球各个国家的政府都重视这一项目，并号召全世界科学家共同参与，建议所有的进展、所有的数据、所有的实验资源应随时公布于众，让全世界所有国家兔费享用。在实施过程中，各国科学家精诚合作、共享材料、共享数据，共同攻关。这在人类自然科学史上，是史无前例的。人类基因组计划与另两个有全球性意义的项目，即曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划相比，更显示了人类的谐同与进步，自（http://）
材料二
人类基因组计划（Human Genome Project， HGP）
也称人类基因测序计划，主要目标是完成对人类的基因组的所有碱基序列的测定，阐明人体中全部基因的位置、结构、功能、表达、调控方式及致病突变的全部信息。自（http：//）
材料三
20世纪70年代的人类疾病的“基因论”之说，无疑是人类基因组计划的主要思路。不仅疾病与基因有关，人类的生存、出生、生长都与基因有关，都与DNA的序列有关。正如著名的诺贝尔奖获得者、意大利的杜伯克在他发表的一篇文章，即后来被称为“人类基因组计划”的“标书”之中写的：人类的DNA序列是
人类的真谛。这个世界上发生的一切，都与之息息相关。……正如杜伯克说的：既然大家都知道基因的重要性，那我们就只有两种选择，一是“零敲碎打”，大家都去“个体作业”，去研究自己“喜欢”的，认为是重要的基因。而另一种选择呢？则是前所未有的大胆说法：从整体上来搞清楚人类的整个基因组，集中力量先认识人类的所有基因。自（http：//）
资料四
1989年美国成立“国家人类基因组研究中心”。诺贝尔奖获得者、 DNA分子双螺旋模型提出者沃森（J．waston）出任第一任主任。1990年，历经5年辩论之后，美国国会批准美国的“人类基因组计划”于同年10月1日正式启动。美国的人类基因组计划总体规划是：拟在15年内至少投入30亿美元，进行对人类全基因组的分析。此计划在1993年作了修改，其主要内容包括：人类基因组的基因图构建与序列分析；人类基因的鉴定；基因组研究技术的建立；人类基因组研究的模式生物；信息系统的建立。此外，还有人类基因组研究的社会、法律与伦理问题，交叉学科的技术训练，技术的转让，研究计划外延等共9方面的内容。自（http：//）
资料五：人类基因组草图也仅仅是草图
1990年首先在美国启动的“人类基因组计划”是为了测定组成人类基因组的核苷酸序列。人类基因组大约由30亿个碱基对组成，打个比方，就像是一部由30亿个由ATCG四个字母交替组成的大书。这个计划的目的，就是要知道这四个字母的排列顺序。但是由于技术的原因，在测序之前，需要先把这本书撕成许多个片断分别阅读，然后再把这些片断拼接起来恢复成一本完整的书。所谓完成了“工作草图”，这仅仅指的是初步把这些片断拼凑了起来，里面还有空白和错误，并不是一本完整准确的书。
即使在两三年以后得到了完整的书，也绝不意味着就读懂了这本书。知道了基因组序列并不是就破译人类基因的奥秘。人类基因组绝大部分是没有功能意义的DNA序列，只有少部分是有意义的，包括了大约十万个基因。在获得基因组完整序列之后，下一步的工作，是把其中的全部基因找出来。只有找到了这十万个基因，了解了其编码的蛋白质的结构和基本功能以及基因调控的机制，才可以说初步破译了人类基因的奥秘，这是极其艰巨的工作，目前已从基因组序列找出来的人类基因已有三万多个，但是能跟被编码的蛋白质对上号的，也不过数千个。最乐观的估计，没有几十年的时间，不可能初步完成这项破译，而如果要把所有蛋白质的相互关系研究透彻，那要花上更长久的时间。
即使到了这个遥遥无期的时刻，也绝不意味着我们完全掌握了人类遗传的奥秘。人类基因组计划是源于一个并不恰当的观念，以为存在着一种典型的纯粹的人，可以用少数几个人（塞来拉公司用的是5个不同种族的人）的基因组来代表人类基因组。但是人类的遗传有着无限多的变异性。基因的变异远多于蛋白质的变异，并不存在一本单一的基因标准“密码本”。如果将某些个特定个体的遗传当成了人类遗传的标准而忽视了人类遗传的多样性，是极其危险的。
人类基因组的完整序列，无疑能成为遗传学研究的重要工具，至少，它有助于我们更快速地鉴定、克隆人类基因，特别是那些已先在别的生物中发现的基因。但是，人类基因组序列所起的作用是相当有限的。就像一张地图，它能给旅行者带来很大的便利，却不能保证就能达到目的地。何况还存在着无数不尽相同的地图。人类基因组序列的获得，只是全面破译人类遗传奥秘的起点，而不是结束。自《叩问基因时代的争论》方舟子著 P35。
资料六：六国科学家公布人类基因组细节研究成果
新华网华盛顿2月11日专电（记者吴伟农）人类基因计划、美国塞莱拉遗传信息公司、美国《科学》杂志和英国《自然》杂志联合宣布，继科学家去年绘制成功人类基因组工作框架图之后，他们又绘制出了更加准确、清晰、完整的人类基因组图谱，对人类基因的面貌有了新的发现：
一、基因数量少得惊人。一些研究人员曾经预测人类约有14万个基因，但塞莱拉公司将人类基因总数定在2．6383万到3．9114万个之间。如果最终确定出的基因数在这个范围内，比如3万个左右，那么，人类只比果蝇多大约1．3万个基因。塞莱拉公司的科学家测出的序列准确地覆盖了基因组的95％，并已经确定了所有基因的2/3，平均测序精度为99．96％。
二、人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”，人类基因组序列中所谓的“荒漠”就是包含极少或根本不包含基因的部分，基因组上大约1／4的区域是长长的、没有基因的片段。基因密度在第17、第19和第22号染色体上最高，在X染色体，第4、第18号和Y染色体上相对贫瘠。
三、35．3％的基因组包含重复的序列。这意味着所有这些重复序列，即原来被认为的“垃圾DNA”应该被进一步研究。事实上，第19号染色体57％是重复的。除了重复片段，科学家还鉴定了210万个人与人之间不同的基因序列，这些序列被称为“单核苷酸多态性”，它们通常是无害的。
四、地球上人与人之间99．99％的基因密码是相同的。研究发现，来自不同人种的人比来自同一人种的人在基因上更为相似。在整个基因组序列中，人与人之间的变异仅为万分之一。
在谈到这一发现的意义时，《科学》杂志总编肯尼迪说，塞莱拉科学家揭示的人类基因组面貌是一项出色的成就，它代表了所有迄今完成的最准确的人类基因组，也为人类医学新发展提供了崭新的、激动人心的前景。
[学生活动]学生分组阅读、讨论上述资料。
[教师活动]教师提出具体问题，并用实物投影仪投射在大屏幕上。
1.人类基因组计划于哪年启动？耗资多少？有哪些国家参与？
2.人类基因组计划的研究对象是什么？
3.耗此巨资意义何在？我国有什么必要参与其中？
4. 2000年6月26日宣布的“人类基因组草图”完成的是什么？是不是如同《中国青年报》（2000年6月27日）所言“人类基因密码破译”？
5.某报道说，当某科学家被记者问到，以后是否可能用转基因技术创造出从事特殊服务的“新人类”，如不吃不拉埋头苦干的转基因奴隶时，他断言“这是可能的！”（《南方周未》2000年7月7日）你的意见呢？
6.由于人类基因组计划的实施，某科学家预言：“不久的几年内，人们将看到一份描述人类自身的说明书，它是一本完整地讲述人体构造和运转情况的指南，届时危害人类健康的5 000种遗传病以及与遗传密切相关的癌症、心血管疾病、关节炎、糖尿病、高血压、精神病等，都可以得到早期诊断和治疗。你同意此种说法吗？细胞的生物膜系统
【知识体系】

【教材全解】
一、重难点诠释
细胞是生物体结构和功能的基本单位。人类的许多问题需要借助细胞生物学的知识加以解决。如癌细胞的杀伤、处理污水的过滤膜装置等等。因此在初步掌握细胞的基础知识以后，我们来进一步学习细胞与细胞工程。
根据下图4－1－1动物、植物细胞的亚显微结构模式图，分别归纳出由单层膜结构、双层膜构成的细胞结构：
但是细胞核中的染色体。细胞质中的核糖体、中心体则不具备膜结构。
（一）各种生物膜在结构上的联系：
（二）各种生物膜在功能上的联系
核糖体是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所；高尔基体与细胞分泌物的形成有关，在植物细胞分裂时，还与细胞壁的形成有关；内质网膜上附着许多种酶，为细胞内多种化学反应的进行提供场地，还与蛋白质、脂类和糖类的合成有关，也是蛋白质等的运输通道。
联系如图4－1－2所示：
（三）生物膜系统的概念
细胞内的各种生物膜（包括细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等细胞器的膜）不仅在结构上有一定的联系，在功能上也是既有明确的分工，又有紧密的联系。各种生物膜相互配合，协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够高效、持续地运转，它们所形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。
（四）生物膜系统的作用
1．细胞膜在维持细胞内环境稳定、物质运输、能量交换和信息传递方面起着决定性的作用。具体阐释并举例如下：
①关于物质运输。物质出入细胞都要穿过细胞膜，出入方式以自由扩散和主动运输两种方式为主。此外，还有内吞作用和外排作用等。自由扩散时，物质从细胞膜高浓度的一侧穿过细胞膜移到低浓度的一侧，但不消耗能量ATP，不需要载体蛋白；而主动运输不仅消耗ATP，而且需要载体的帮助，载体的本质是细胞膜中的蛋白质。细胞膜在控制物质的自由扩散和主动运输时，表现出选择透过性的功能特点：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，而其它的离子、小分子和大分子则不能通过，由细胞膜来甄别被选择的物质。细胞的内吞作用和外排作用则以细胞膜的流动性作为基础。
②关于能量交换。神经细胞由静息状态下的细胞膜外带正电荷，膜内带负电荷，转变为兴奋状态下的外负内正，靠的就是细胞膜有选择地出入Na+、K+，使化学势能转变为电能的典型实例。
③关于信息传递。如神经元之间的信息传递，上一个神经元释放化学递质，通过与下一个神经元细胞膜上受体蛋白结合，从而引起下一个神经元的兴奋或抑制。细胞膜在传递过程中发挥着决定性作用。
再例如，红细胞膜表面有A和B两种凝集原，从而决定着血型的类型；每个人的细胞膜上都带有一组与别人不同的组织相容性抗原，即人类白细胞抗原，简称HLA，如果别人的组织或器官移植到病人身上，病人的免疫系统就会识别出不同的信息而加以排斥。事实上，红细胞表面的凝集原和HLA都是细胞膜上的结构蛋白，它们往往与多糖结合，以糖蛋白的形式存在，具有识别信息的作用。
2．生物膜系统可以为酶提供了大量的附着位点，为许多重要反应的进行提供了场所。
例如植物细胞的高尔基体膜上，含有催化单糖聚合为多糖（如纤维素等）的酶，纤维素等合成后由细胞释放到细胞外间隙中，作为构成细胞壁的主要成分。
肝细胞具有解毒功能，其原因是肝细胞的内质网上分布有解毒酶，可催化分解各种药物或有毒物质。
线粒体内膜上，含有一系列与有氧呼吸作用相关的酶。
3．生物膜把细胞分隔成小室，保证各种化学反应互不干扰，高效有序地进行。
如线粒体是一个有界膜的细胞器，有氧呼吸的酶非常有序地排列在线粒体的膜上，高度有序的排列方式使得一种反应的产物不需移动很远就可以遇到催化下一个反应的酶。这些高度有组织排列的酶彼此之间保持着密切的联系，保证多种化学反应互不干扰，高效地进行。
（四）生物膜研究的重要意义
1．研究层次：达到了分子水平
2．理论意义：有助于从理论上阐明细胞的生命活动规律，是现代生物科学发展的重大方向之一
3．实践应用
①农业上，研究培育抗寒、抗旱、耐盐的农作物新品种。
如：植物细胞内的生物膜体系与植物的抗寒性有密切关系。当植物遭到低温时，生物膜便会发生形态的改变，即从液晶态变成凝胶状态，并使膜的结构破坏，结果在细胞膜上形成透性较大的非脂类的“洞穴”，成为许多电解质自由出入的通道，细胞质内的溶胶因而大量排出，最终引起死亡。因此，研究生物膜系统对抗寒农作物的培育具有重要的意义。
②工业上，人工模拟生物膜的选择透过性（如：利用人工膜滤去海水中的盐分，对海水进行淡化处理；利用人工膜阻挡污水中的重金属离子来净化污水等）。
③医学上，尝试用人工合成的膜材料代替病变器官（如透析型人工肾等）。
透析型人工肾起关键作用的是人工合成的血液透析膜，它与膜外的透析液一起，共同模拟了生物膜的选择透过性功能，使得血液中的代谢废物得以排除。
4．生物膜与生物工程的发展前景
发展膜的分子生物学，为解决生物学、医学及农学中的重大理论问题服务，如肿瘤和其它恶性疾病的防治，神经和免疫功能的调节，发育和遗传的控制等。
二、旁栏思考题
1．回忆高中生物必修课中学过的有关细胞亚显微结构的知识，想一想哪些细胞（器或细胞结构）是由单层膜构成的，哪些细胞器（或细胞结构）是由双层膜构成的？
2．物质通过细胞膜的运输方式有哪几种？
[精析] 物质通过细胞膜的运输方式主要是自由扩散和主动运输两种方式，是指水、能够被细胞吸收的离子、小分子进入细胞膜的方式；大分子以内吞作用、外排作用的方式进出细胞膜。
三、易误辨析
例1 内质网膜与核膜、细胞膜相连，这种结构特点表明内质网的重要功能之一是（ ）
A．扩展细胞内膜，有利于酶的附着
B．提供细胞内物质运输的通道
C．提供核糖体附着的支架
D．参与细胞内某些代谢反应
[精析] 内质网的功能是多方面的，它既与蛋白质、脂肪等有机物的合成、加工、包装和运输有关，又与脂类、胆固醇代谢、糖元的分解等作用有关。因此所有选项均是内质网的功能。但就题中所阐述的结构特点分析，表达的是其重要的功能之一——提供细胞内物质运输的通道。例如细胞内合成的胰岛素、抗体、血浆蛋白、各种消化酶等各种分泌蛋白，就是从这些膜构成的管道内通过，运输到高尔基体，经加工包装后再分泌到细胞外。
[答案] B
[易误辨析] 题目所给的四个选项均为内质网的功能，但题中所给的信息为内质网与核膜细胞膜相连，只能说明内质网提供细胞内物质运输的通道；其他选项所表述的作用只靠题目信息表达不出。若没有仔细分析题目所给的信息则容易误选其他选项。
例2 体现各生物膜在结构上的联系，以“出芽”方式进行的是（ ）
A．核膜和内质网膜 B．内质网膜和细胞膜
C．细胞膜和高尔基体膜 D．细胞膜和线粒体膜
[精析] 本题从以下几方面分析：①各种生物膜在结构上的联系分为直接联系和间接联系两种方式；②内质网膜与核膜和细胞膜可直接相连，能直接相互转变而成，不需小泡作中介；③内质网膜、高尔基体膜、细胞膜之间不直接相连，需要以“出芽”的形式形成小泡，才能完成膜之间的转变，从而体现了生物膜在结构上的连续性。
[答案] C
[易误辨析] 如果对生物膜在结构上的联系理解不深，容易误把直接联系的当作“出芽”方式完成膜之间的转变，从而选择错误选项。

【思维拓展】
例1 衣藻是淡水单细胞绿藻，它的有性生殖依靠两个形态相似的双鞭毛配子的结合，配子有（+）和（-）两种交配型，同种交配型不发生结合。即：
（+）+（-）→合子，结合
（+）+（+）→不结合
（-）+（-）→不结合
则衣藻的配子依靠什么识别其它的配子是否与自己同型或异型？经研究发现此物质在衣藻鞭毛端部的细胞膜上，除了参与细胞识别还与免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系，则此物质是（ ）
A．糖蛋白 B．磷脂 C．脂肪 D．核酸
[精析] 分析材料可以得知此物质是位于鞭毛端部细胞膜上，具有识别信息的作用，再联系其血型决定等功能则可确定此化学物质为糖蛋白，因为细胞膜主要由蛋白质和脂类中的磷脂组成，其中的磷脂分子没有特异性和多样性的特点，不可能起到识别、免疫、信息传递和决定血型等多种功能；而蛋白质则具有多样性和特异性，可以完成上述功能。
［答案］ A
例2 生物膜结构和功能的研究成果在工农业生产和医学实践中有着重要用途。下列有关生物膜的应用的叙述中，错误的是（ ）
A．模拟生物膜可以处理污水，淡化海水
B．研究生物膜可以寻找改善农作物品质的新途径
C．模拟生物膜可以人工合成代替人体病变器官的膜材料
D．通过膜生物工程技术可以诊断、治疗疾病，完全改变细胞的遗传特性
［精析］ 生物膜结构和功能的应用主要表现在人工膜技术。人工合成的膜材料与生物膜一样也具有选择透过性，其成分与生物膜基本相似，与生物膜具有亲合性，因此它可以淡化海水，处理污水，也可用于治疗、诊断疾病等。但是目前的生物技术还没有达到人工合成人体器官的水平，此技术不能改变细胞的遗传特性。
［答案］ D

【高考链接】
★ 命题趋向：本考点是对必修本《生命的基本单位一细胞》一章内容的扩展和补充，在新情景材料中常用到细胞工程知识。本考点主要考查以下内容：①各种生物膜在结构上的联系：如内质网膜与外层核膜、细胞膜、线粒体外膜相连。②不同生物膜之间的相互转化：如内质网膜、细胞膜和高尔基体膜之间的相互转化，内质网膜通过“出芽”的形式，形成高尔基体膜的一部分。③各种生物膜在功能上的相互联系：如在胰岛素的合成与分泌过程中是按照：内质网上的核糖体合成→内质网运输和加工→高尔基体加工并形成小泡→细胞膜的方向进行的。
例1 （2001·天津）牛奶中含有乳球蛋白和酪蛋白等物质，在奶牛的形成过程中，与上述物质的合成和分泌有密切关系的细胞结构是（ ）
A．核糖体、线粒体、中心体、染色体 B．线粒体、内质网、高尔基体、核膜
C．核糖体、线粒体、质体、高尔基体 D．线粒体、核糖体、内质网、高尔基体
[精析] 分泌蛋白由内质网上的核糖体（附着型核糖体）合成，经内质网、高尔基体加工后将分泌到细胞外去。而游离型核糖体合成的蛋白质是供细胞自身利用的，不向外分泌，与高尔基体无关。而该过程需要大量的能量。则需要线粒体。牛奶中含有的乳球蛋白就是分泌蛋白，分泌蛋白的合成、运输和分泌与核糖体、内质网、高尔基体有关，且需要线粒体提供能量。
［答案］ D
例2 （2002·江苏）科学工作者用绿色和红色荧光染料，分别标记人和鼠的细胞膜上的蛋白质，然后将两个细胞融合成一个细胞。起初，一半膜发绿色荧光，另一半膜发红色荧光。一段时间后，两种颜色的荧光均匀分布，如图4－1－3所示：
（1）该实验结果说明细胞膜 ，这是因为 。
（2）若两个细胞融合成一个细胞后，将融合细胞置于0℃条件下保持40分钟，则融合细胞仍是一半膜发绿色荧光，另一半膜发红色荧光，这说明 。
[精析] 细胞膜的基本成分是磷脂和蛋白质。细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，这主要是其成分中的蛋白质和磷脂分子发生了运动，而这种运动也会受温度、pH、金属离子等因素的影响。细胞膜的功能特点是具有选择透过性。细胞膜的结构特点则表现为具有一定的流动性，这种流动性的特点可表现在如下几个方面：①大分子蛋白质向外分泌时的外排；②变形细胞对外界环境中营养物质的内吞作用；③荧光标记的细胞融合后，荧光物质的重新分布的过程；
[答案] （1）具有一定的流动性 细胞磷脂分子和蛋白质分子大都是可以运动的
（2）细胞膜的流动性受温度的影响，在低温条件下，磷脂分子和蛋白质分子的运动受到抑制

【同步达纲练习】
[实力检测]
一、选择题
1．细胞内的各种膜结构中，功能全、联系广的细胞器是（ ）
A．细胞膜 B．内质网 C．核膜 D．线粒体
2．不具有膜结构的细胞器是（ ）
A．染色体与核糖体 B．中心体与核糖体
C．中心体与线粒体 D．高尔基体与线粒体
3．下列哪种物质不是分泌蛋白（ ）
A．抗体 B．血红蛋白 C．血浆蛋白 D．生长激素
4．对生物膜化学组成的描述，最全面的是（ ）
A．蛋白质、糖类、类脂 B．糖蛋白、类脂
C．蛋白质、糖类、脂类 D．糖蛋白、脂类
5．在处理污水时，人们设计出的一种膜结构，将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属对水的污染，这是模拟了生物膜的（ ）
A．自由扩散功能 B．流动性
C．主动运输功能 D．选择透过性
6．一种细胞器的部分生物膜是怎样转移到另一种细胞器的（ ）
A．随着细胞质的流动到达特定部位 B．从高尔基体到内质网
C．从内质网直接到细胞膜 D．通过形成具有膜的小泡而转移
7．组成生物膜系统的生物膜是指（ ）
A．在结构上直接相连的生物膜 B．细胞内的所有生物膜
C．具有单层膜的细胞器 D．具有双层膜的细胞器
8．有关生物膜的应用，正确的是（ ）
A．海水淡化中应用了生物膜的信息传递功能
B．抗旱、抗寒品种的培育，与基因有关而与生物膜无关
C．可以利用生物膜的选择透过性进行污水处理
D．人工膜可以模拟生物膜的能量交换功能
9．胰岛细胞中与合成胰岛素有关的一组细胞器是（ ）
A．线粒体、中心体、高尔基体、内质网
B．内质网、核糖体、高尔基体、线粒体
C．内质网、核糖体、叶绿体、高尔基体
D．内质网、核糖体、高尔基体、中心体
10．下列有关生物膜的叙述，不正确的是（ ）
A．各种生物膜的化学组成和结构完全相同
B．不同种细胞器或细胞结构的生物膜之间的可以相互转变的
C．生物膜的研究已经深入到分子水平
D．细胞内的生物膜既各司其职，又相互协作，共同完成细胞的生理功能
11．下列有关生物膜转化的叙述中，正确的是（ ）
A．生物膜的功能特性是膜之间转化的前提条件
B．一种膜结构的膜成为另一种膜结构的一部分与膜的流动性无关
C．具膜结构中膜的转化是可逆的
D．具膜小泡成为具膜结构的一部分要靠膜融合
12．下列哪种物质的形成与内质网上的核糖体、高尔基体和线粒体都有关（ ）
A．血红蛋白 B．性激素
C．胃蛋白酶原 D．呼吸氧化酶
二、非选择题
1．如图4－1－4所示为某动物细胞结构示意图，如果在一定时间内，让该细胞吸收放射性同位素标记的氨基酸，请回答下列问题：
（1）放射性同位素将依次出现在图中的哪些部位（用图中号码表示）___________
（2）图上方的黑圆点首先是附着在[ ]___________上的[ ] ___________合成的___________类物质。
（3）它是由[ ] 再加工后形成的。
（4）该系列过程需要[ ] 提供动力。
2．如果将一个变形虫的核取出，无核部分能短期生存，但不能繁殖后代，单独的细胞核则无法生存。如果去核后三天，再植回一个细胞核，这个变形虫生活恢复正常，如图4—1—5所示：
（1）去掉细胞质的细胞核将不能生存，是因为细胞核代谢需要细胞质为其提供两类重要物质___________和 。
（2）去核后，变形虫仍能生活一段时间的原因是 ，但生活不久便死亡，其原因又是因为 。（从以下答案中选择合适的）
A．去核前合成的部分蛋白质仍能发挥作用
B．质、核的代谢活动不同，是独立的
C．去核前已转录的信使RNA仍能指导合成一定数量的蛋白质
D．去核较长时间后，细胞内将不再合成蛋白质类物质
（3）以上实验说明：正常细胞中核质的关系是 ，也说明细胞中完成其正常生理功能的前提是 。
3．某科学家从细菌中分离出耐高温的蛋白酶基因a，通过基因工程的方法将a转移到大豆植株中。经检测，蛋白酶在其子叶细胞中被大量发现，如将下图视为其子叶细胞的模式图，请据图4－1－6回答：（请在括号内填上相应结构的序号）
（1）a已整合到图[ ] 的结构中。
（2）在细胞核中以 为模板合成该蛋白酶的 。
（3）该蛋白酶合成后经[ ] 再加工并分泌到细胞外，从而位于细胞间隙中。
（4）该图多画的一项结构是[ ] 。
【参考答案】
一、选择题
1．精析：内质网膜与外层核膜相连，在有些细胞中还与细胞膜相连，因此分布最广。其上附着有许多酶，与多种物质的合成与运输及多种化学反应的进行有关。答案：B
2．精析：有膜结构的细胞器有单层的高尔基体、内质网、液泡、溶酶体等；具有双层膜的细胞器有叶绿体和线粒体；不具有膜结构的细胞器有核糖体和中心体。染色体不是细胞器。本题的关键是弄清细胞器的概念。答案：B
3．精析：分泌蛋白合成后要由细胞内排到细胞外，除抗体、血浆蛋白、生长激素外，还有消化酶等。答案：B
4．精析：细胞膜的化学成分是磷脂、蛋白质和糖类；生物膜是细胞内所有膜结构的统称，当然也包括细胞膜，因而生物膜的化学成分与细胞膜是相似的，也为磷脂、蛋白质和糖类；磷脂属于类脂，有的生物膜中除了含有磷脂外，还含有胆固醇。因此，说成生物膜中含有脂类比较恰当。在膜的组成成分中，不能把糖类和蛋白质合在一起称糖蛋白，因为有些蛋白质不和糖类结合，同样有些糖类也不和蛋白质结合。答案：C
5．精析：细胞膜是一种选择透过性膜，它允许水分子、被选择吸收的离子和小分子通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。答案：D
6．精析：细胞器之间部分生物膜的转移是通过形成具有膜的小泡，从一种细胞器转移到另一种细胞器的，并与之融合成为该细胞器膜的一部分。答案：D
7．精析：由生物膜的概念可知，生物膜是细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等细胞器膜的统称，这些膜在结构上紧密联系的统一整体，因此它们所形成的结构体系又叫做细胞生物膜系统。答案：B
8．精析：在培育抗旱、抗寒的品种时，我们可从生物膜的结构与功能的角度进行研究，寻找改善农作物品质的新途径。海水淡化中应用了生物膜的选择透过性功能。人工膜可以模拟生物膜的物质交换功能，而不是模拟能量交换功能。答案：C
9．精析：胰岛素是蛋白质，与蛋白质合成有关的细胞器是：线粒体提供能量，核糖体是合成场所，核糖体附着在内质网上，内质网上起运输作用，高尔基体与胰岛素的分泌有关。答案：B
10．精析：由各种生物膜的化学组成可知不同的生物膜中蛋白质、脂类和糖类三种化合物的含量是有差别的，并不是完全相同的，细胞内各种生物膜的化学组成、结构及功能是有差异的，同时又是可以相互转变、相互协作的。答案：A
11．精析：膜之间转化的前提条件是膜的流动性，即膜的结构特点而不是功能特征；具膜结构中膜的转化是可逆的。由此可判断出A、B、C选项说法错误。答案：D
12．精析：血红蛋白和呼吸氧化酶是细胞内蛋白质，不分泌到细胞外；而性激素虽是分泌物，但它是脂类而不是蛋白质。只有胃蛋白酶原是在胃腺细胞核糖体上合成的，经内质网和高尔基体加工处理分泌到细胞外的蛋白质，整个过程由线粒体为其供能。答案：C
二、非选择题
1．精析：解答此题首先要识图。从图中各部分特征看：①为细胞膜；②是具膜小泡；③是高尔基体；④是核糖体；⑤是内质网；⑥是线粒体。其次是理解各部分的结构与功能。氨基酸是合成蛋白质的原料，该动物细胞吸收被标记的氨基酸，在核糖体上合成蛋白质，然后再经内质网运输加工。高尔基体再加工分泌到细胞外，显然图上方的圆黑点是分泌蛋白，在分泌蛋白的合成、加工和运输的过程中，需要由大量的线粒体提供的能量。
答案：（1）④→⑤→③→②→①
（2）5 内质网 4 核糖体 蛋白质
（3）3 高尔基体
（4）6 线粒体
2．精析：本题考查细胞的结构以及信使RNA、蛋白质与生命活动的关系等知识。
答案：（1）蛋白质 ATP（能量）
（2）A、C D
（3）紧密联系、协调一致 细胞保持完整性
3．精析：要能够识别植物细胞的亚显微结构模式图，掌握中心法则以及基因工程等方面的知识，在此基础上综合运用知识。
答案：（1）3 染色体的DNA
（2）基因a mRNA
（3）2 高尔基体
（4）5 叶绿体第三节 免 疫──特异性免疫 教学过程（2）
第二课时
一、激发兴起，引入新课
教师提出问题：有些传染病，人的一生只患一次，如天花、麻疹、百日咳等，而另一些传染病如感冒、痢疾等却可能多次感染，这是为什么？
引出特异性免疫有两种类型，即体液免疫和细胞免疫，但都可分化成一部分记忆细胞，执行或长或短的特异性免疫功能。
二、温故知新，导入新课
复习：1．什么是抗原？有哪些性质？
2．什么是抗体？主要分布在哪里？
3．人体的免疫系统的组成？
4．淋巴细胞的起源、分化和分布？
由学生复习上述抗体的概念，教师引申出体液免疫。
三、学习新课
4．体液免疫
（1）概念：靠抗体实现的免疫方式就称为体液免疫。
（2）过程：体液免疫的过程是教学重点和难点，教师指导学生分成若干个自学小组，结合课本上“体液免疫的示意图”自学相关内容，然后由学生提出小组内不能解释的疑难问题，列在黑板上，作为进一步深入学习的内容。这些问题可能是：
①抗原既然已经被吞噬细胞吞噬，是怎样把其内部隐蔽的抗原决定簇暴露出来的？
②细胞之间是怎么呈递这些抗原的？
③记忆细胞引起的二次免疫有什么特点？
④抗体是怎样把抗原清除的？
为帮助学生理解体液免疫的过程，有条件的学校可根据学生的实际水平，参考相关资料，制成计算机课件，加深学生的理解。同时教师可适当扩展如下相关知识：
（1）感应阶段：指抗原进入机体与B细胞相互作用的过程。
①少数抗原的抗原决定簇与B细胞表面的受体分子结合，从而直接刺激B细胞使之活化长大并迅速分裂。
②多数抗原要先经过吞噬细胞无特异性的吞噬后，一些抗原分子穿过吞噬细胞的细胞膜而露到细胞表面，夹在吞噬细胞本身的组织相容性附合体分子的沟中。T细胞中有一类助T细胞，不同的助T细胞表面带有不同的受体，能识别不同的抗原。那些能识别吞噬细胞表面组织相容性抗原加上特异的抗原分子结合物的助T细胞，在遇到这些吞噬细胞后，就活化分裂而产生更多有同样特异性的助T细胞。B细胞表面也带有组织相容性附合体，可和特异的抗原分子结合。上述特异的助T细胞的作用是刺激已经和特异的抗原分子结合的B细胞，使之分裂分化。这一B细胞依靠助T细胞和吞噬细胞而活化的步骤，比第一个不需要助T细胞参与的步骤作用更强大。
（2）反应阶段：指B细胞接受抗原刺激后，增殖分化形成效应B细胞和记忆细胞的过程。所谓效应B细胞也称浆细胞，一般停留在各种淋巴结中，它们产生抗体的能力很强，每个效应B细胞每秒钟能产生2 000个抗体，可以说是制造特种蛋白质的机器。浆细胞的寿命很短，经过几天大量产生抗体以后就死去。抗体离开浆细胞后，随血液淋巴流到全身各部，发挥消灭抗原的作用。记忆细胞的特点是寿命长，对抗原十分敏感，能“记住”入侵的抗原。如果有同样的抗原第二次入侵时，记忆细胞比没有记忆的B细胞更快地做出反应，很快分裂产生新的效应B细胞和新的记忆细胞。
（3）效应阶段：指抗体与抗原特异性结合而发挥免疫效应的过程。在该阶段抗体的作用有以下几个方面：
①有些抗原，如病毒等，由于抗体的结合而失去对寄主细胞表面受体的结合能力，因而不能侵入细胞。
②有些细菌产生的毒素，如白喉毒素、破伤风毒素，可因抗体的结合而不为细胞所接受，因而无效。
③沉淀和凝集：如果抗原分子是可溶性蛋白质，抗体的结合就使抗原分子失去溶解性而沉淀；如果抗原分子是位于细胞上的，抗体的结合就使这些细胞凝集成团而失去活动能力，例如血液凝集。
④补体反应：补体是存在于血清、体液中的蛋白质分子，在正常情况下没有活性，只有在发生了免疫后，才陆续被激活，其终产物是使细菌等抗原的外膜穿孔而死亡的破膜复合体。
⑤K细胞（杀伤细胞）的激活：抗体可以促进血液中的另一种细胞，即杀伤细胞活跃起来，其表面受体能和抗原表面的抗体结合，将抗原杀死。除K细胞外，巨噬细胞以及中性和嗜酸性粒细胞也同样可被抗体激活，杀死抗原。
教师引导学生小结上述体液免疫的过程，并引出细胞免疫的内容：体液免疫能利用抗体消灭外物，但病毒和其他蛋白质颗粒等外物一旦侵入细胞或被细胞吞入（如吞噬细胞），抗体就无能为力了，这时就需要细胞免疫发挥作用。另外，寄生的原生动物、真菌，外来的细胞团块，如移植器官以及被病毒感染的自身细胞都能引起细胞免疫。
5．细胞免疫
细胞免疫的概念：不依靠体液中的抗体，而是依靠T淋巴细胞来完成的免疫方式，称为细胞免疫。
关于细胞免疫的过程，教师可组织学生结合书上的示意图自学相关内容，并且与前述的体液免疫过程比较异同。理解细胞免疫过程也大体分为三个阶段，其中第一和第二阶段与体液免疫的基本相同，主要的不同点是第三阶段，表现在作用对象和作用方式上的不同，见“板书设计”部分。
如果学生对细胞免疫的具体过程感到不易理解，例如，学生可能不明白参与抗原呈递的T胞与效应T细胞属于不同的T细胞亚群，也不明白效应T细胞的杀伤过程具体是如何进行的，那么教师可适当补充下面的内容，以利于学生的进一步理解：
（1）在感应阶段，吞噬细胞如果吞噬了侵入的细菌等微主物，其表面就出现组织相容性抗原和微生物抗原的结合物。助T细胞遇到这种与之互补的抗原结合物的细胞时，就与它们互补结合，结果是吞噬细胞分泌白细胞介素I来刺激助T细胞分泌白细胞介素II，而白细胞介素II可刺激T细胞分化成更多的效应T细胞。
（2）在反应阶段，病毒感染细胞后，病毒表面的抗原决定簇穿过被感染的细胞膜外，形成二者的抗原结合物，带有与这一结合物互补受体的1细胞接触到被感染的靶细胞时，就分裂分化出大量效应T细胞和记忆细胞。
（3）在效应阶段，效应T细胞结合到靶细胞上，激恬靶细胞内的溶酶体酶，使靶细胞裂解死亡，细胞内的病毒也因此失去藏身之所而被抗体消灭。
6．体液免疫与细胞免疫的关系
教师引导学生对特异性免疫反应进行归纳，使学生理解无论是体液免疫还是细胞免疫都可以分为三个阶段，二者之间既各自有其独特的作用，又可以相互配合，共同发挥免疫效应。在这部分内容中可以结合细菌外毒素，胞内寄生菌和病毒感染等实例说明上述关系。
四、反馈应用
要点提示
1.在教学中应该注重通过生物科学的事实、科学研究过程过渡到有关概念、原理、规律。例如，通过介绍抗体的发现过程，使学生理解抗体的化学本质和功能，进而理解抗体的概念；通过介绍科学家发现淋巴细胞具有不同功能的实验，让学生自己分析实验结果，进一步理解淋巴细胞的起源和分化。
2．体液免疫和细胞免疫的过程比较复杂，教材上的文字和图解过于简单，反而不利于学生的理解。教师可根据学生的实际水平扩展相应的知识，便于学生理解该基本过程。
板书设计
免疫：概念
种类：非特异性免疫 特异性免疫
特异性免疫
1．抗原
（1）概念（2）举例（3）性质
2.抗体
（1）发现过程 （2）概念 （3）分布
3．淋巴细胞的起源和分化
（1）起源 （2）分化 （3）分布 （4）人体免疫系统的组成
4．体液免疫
（1）概念 （2）过程：

5．细胞免疫
（1）概念
（2）过程：与体液免疫的主要不同是在第三阶段，如下表：
　 体液免疫 细胞免疫
作用对象 抗原 被抗原侵入的宿主细胞（即靶细胞）
作用方式 效应B细胞产生的抗体与相应的抗原特异性结合。 1．效应T细胞与靶细胞密切接触。
2．效应T细胞释放淋巴因子，促进细胞免疫的作用。
6.体液免疫与细胞免疫的关系：作用独特，相互配合，共同发挥免疫效应

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