资源简介

第二课时 细胞的呼吸和呼吸原理的应用
●教学过程
［课前准备］
要求学生把上一节课的探究实验结果以书面报告形式总结。
［情境创设］
学生：把上一节课的探究实验结论总结。
教师：上节课我们通过探究实验，知道了酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。
科学家通过大量的实验证实，细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
［师生互动］
（一）有氧呼吸
对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。
1.复习线粒体的结构
师：线粒体有哪些结构与呼吸作用相适应？
生：线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
2.有氧呼吸的过程
（１）教师：引导学生，回顾初中学过的有关呼吸的知识，在讨论中板书有氧呼吸的反应式。即
C6H12Ｏ6＋Ｏ2CO2＋H2Ｏ＋能量
教师：呼吸作用是怎样进行的呢
学生：阅读课本P93～P94相关内容。
教师：有氧呼吸的全过程十分复杂，可以概括地分为三个阶段，每个阶段的反应都有相应的酶催化。
关于呼吸作用过程的教学，可对照图（图5－9）讲解，在讲解中讲清以下几点：
①首先应指出，下面以葡萄糖为例讲述呼吸作用过程。其他有机物也可以通过呼吸作用氧化分解。
②第一阶段，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，在分解的过程中释放能量，一部分被ADP捕获（把ADP转变成ATP），并脱下 。这一过程在细胞质的基质完成。
③第二阶段，丙酮酸进入线粒体内，继续脱 ，氧化分解成二氧化碳，同时释放能量合成ATP。
④第三阶段，前两阶段脱下的 在线粒体内，与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的O2结合成水。在此过程中释放大量的能量，合成大量的ATP。
（2）在整理出三个阶段后，根据学生状况，进一步分析以下几点：
①引导学生，将呼吸作用的反应式配平
即C6H12Ｏ6＋6O26CO2＋6H2Ｏ＋能量
配平过程中，提问，呼吸作用产生的H2O中的O，来自哪种原料 （学生回答出：来自O2），接着提出，消耗6分子的O2应该产生12个分子的H2O，可是，如果形成12分子的H2O，又需要24个H，一分子的C6H12Ｏ6，只有12个H，差12个H来自哪里 最后指出，呼吸作用还消耗水。因而呼吸作用的反应式应改为：
C6H12Ｏ6＋6Ｏ2＋6H2O6CO2＋12H 2Ｏ＋能量才能反映其本质。解决了这一环节，其他物质的来龙去脉就可迅速解释清楚。
②分析呼吸作用过程中的能量问题。
学生：阅读课本P94小字。
教师：1 mol的葡萄糖彻底氧化分解成二氧化碳和水，释放出2 870 kJ的能量，其中 1 161 kJ左右的能量被ADP捕获，储存在ATP中（约38 mol的ATP）。可见，呼吸过程中释放的能量，只有40％储存在ATP中，用于推动其他生命活动。其余以热的形式散失了。因此，在有些情况下，如新鲜蔬菜、粮食等保存，通过控制呼吸速率，可减少有机物的消耗。
（3）线粒体是呼吸作用的主要场所。
教师：为什么说线粒体是呼吸作用的主要场所？
学生：呼吸作用的三个阶段，后两个阶段都是在线粒体中进行的。另外，从能量角度看，在细胞质的基质中进行的第一步产生4 mol的ATP，其余34 mol的ATP是在线粒体中产生的。因此，线粒体是呼吸作用的主要场所。
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3.归纳有氧呼吸概念
教师：请同学们归纳有氧呼吸的概念。
学生：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程。
（二）无氧呼吸
1.无氧呼吸过程
教师：除前节课我们探究过的酵母菌以外，还有许多细胞在缺氧条件下也可以进行无氧呼吸，无氧呼吸的过程又是怎样的呢？
学生：阅读课本P94～P95相关内容。
教师：无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段是否相同？
学生：无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段是相同的。
教师：接下来两者有何不同？
学生：在有氧的情况下，丙酮酸进入线粒体继续氧化分解，脱下的氢与氧气结合而消耗，即进行有氧呼吸；在无氧情况下，则在细胞质的基质中，在酶的作用下，利用第一阶段脱下的氢，把丙酮酸还原成酒精或乳酸。因此，两种呼吸作用是在丙酮酸后分道扬镳的。
教师：请学生写出有关化学方程式：
C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋少量能量
C6H12Ｏ62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量
教师：两种呼吸作用，有何共同点？
学生：两种呼吸作用，不仅在过程上有共同点，而且都具有分解有机物，释放能量，产生ATP的本质。
教师：两种呼吸作用，放出的能量有何不同？为什么？
学生：无氧呼吸，由于没有彻底分解有机物，所以释放的能量少，合成ATP少。因此，利用有机物分解获得ATP的效率低。
教师：无氧呼吸是否有害？
学生：由于无氧呼吸产生的小分子有机物，如酒精和乳酸，在细胞中大量积累，对细胞有毒害。因此大多数生物不能长时间用无氧呼吸维持生命，涝田时应及时排水就是这个道理。
教师：无氧呼吸是否有利？
学生：生物体或部分器官组织在缺氧条件下，作为有氧呼吸的补充，是生物的适应性的表现（举例）。
教师：在远古时期，地球的大气中没有氧气，那时微生物的呼吸是无氧呼吸。随着大气中出现了氧气，细胞内出现了有氧呼吸的酶类，在无氧呼吸的基础上发展出有氧呼吸。由于有氧呼吸比无氧呼吸优越，有氧呼吸逐渐成为绝大多数生物的主要呼吸形式，但还保留无氧呼吸的能力，使生物体或部分器官组织在缺氧条件下，作为有氧呼吸的补充，是生物的适应性的表现（举例）。
有些微生物，至今仍只在无氧的条件下生活。人类在生活和生产中，对其有很多利用 （举例）。
播放多媒体课件观看无氧呼吸全过程。
2.归纳无氧呼吸概念
教师：参照有氧呼吸的概念，用准确而精练的语言概括无氧呼吸的定义。
学生：一般是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放少量能量的过程。
3.发酵
无氧呼吸如果不用于高等动植物和人体，而用于微生物则叫做发酵。需要指出的是，工业上所说的发酵，并非完全是无氧的，如醋酸发酵就是需要氧的。
（三）比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同
要求学生完成下表
有氧呼吸 无氧呼吸
呼吸场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质
是否需氧 需氧 不需氧
分解产物 二氧化碳和水 二氧化碳和酒精或乳酸
释放能量 较多 较少
联 系 从葡萄糖到丙酮酸这一阶段完全相同，从丙酮酸开始，它们才沿着不同的途径形成不同的产物
（四）细胞呼吸原理的应用
教师：对照课本P95，说出它们应用的呼吸原理。
学生：（1）控制呼吸条件，造成只能进行有氧呼吸或无氧呼吸。如课本中的“创可贴”，中耕松土应用的是有氧呼吸；酸菜、面包、酿酒应用的是无氧呼吸。
（2）抑制酶活性、抑制呼吸作用，减弱有机物分解速度等。低温、减少水分，加CO2、N2等。
［教师精讲］
1.有氧呼吸
有氧呼吸全过程，可以分三个阶段：
第一阶段：C6H12Ｏ62丙酮酸＋4 ＋2ATP
第二阶段：2丙酮酸6CO2＋20 ＋2ATP
第三阶段：6O2＋24 12H2Ｏ＋34ATP
从物质变化的角度来看，是有机物脱去氢，脱下的氢与氧结合生成水，又脱去CO2，分解成无机物。从能量的角度看，有氧呼吸是在有机物的逐渐分解中，使储存在有机物中的能量逐步释放，一部分转移到ATP中，另一部分能量则以热能的形式散失。有氧呼吸之所以能正常进行，是因为线粒体中含有与有氧呼吸有关的酶，有机物之所以彻底氧化分解，是因为有氧气的参加。
2.无氧呼吸：只需相应的酶，不需要氧气，在有氧气存在时，无氧呼吸会受到抑制；从物质变化的角度来看，由于缺氧，C6H12Ｏ6不能彻底氧化分解，而产生不彻底的氧化产物，如C3H6O3（乳酸）、C2H5OH（酒精）。从能量的角度看，因为分解不彻底，氧化产物中严寒储存着能量，所以释放少。无氧呼吸不一定只有在无氧条件下才能进行，如小麦、水稻、玉米等种子的胚芽早期，在有氧条件下就可以进行无氧呼吸，但一些高等植物在通气不良时，会诱发无氧呼吸，如苹果、梨储存久了就会产生酒味。因为酒精对细胞有毒害作用，所以一般陆生植物不能长期进行无氧呼吸。
3.有氧呼吸与无氧呼吸的联系
（1）有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段是相同的，都产生丙酮酸，两种呼吸作用是在丙酮酸后分道扬镳的。
（2）两种呼吸作用不仅在过程上有共同点，而且在本质上也有共同点，都是分解有机物，释放能量产生ATP。
4.细胞呼吸原理的应用
主要是从控制反应的条件来应用的，如有无氧气、水分、温度等。
［评价反馈］
学生做课本探究练习题，教师检查评讲。
［课堂小结］
1.呼吸作用
2.有氧呼吸与无氧呼吸的比较
［布置作业］
练习P96：1、2、3、4。
［课后拓展］
1.线粒体有哪些与功能相适应的结构特点？
电镜下观察，线粒体由内外两层膜组成。外膜即界限膜，使线粒体与周围的细胞质分开，是各种分子和离子进入线粒体内部的屏障。内膜的不同部位向线粒体的中心腔折叠，形成嵴。这样就大大增加了酶分子附着的表面，并且把分子密集地包在线粒体里。内膜和外膜在化学成分和物理特性上都有显著的差异。例如，它们在蛋白质的含量上，特别是在类脂上的分布上是很不相同的。外膜比内膜的磷脂含量要高2至3倍；外膜的通透性也比内膜高得多。外膜的通透性，为线粒体与周围细胞质之间进行充分的物质交换提供了条件。内膜的通透性差，可以使催化有氧呼吸第二、三阶段的复杂酶系统保留在内膜的间隔中，保证有氧呼吸的进行。线粒体膜上还有小孔，这样，有氧呼吸所产生的ATP可以更加容易地向线粒体外面扩散。
2.线粒体的研究
人体的每一个细胞都含有数百个线粒体，一个线粒体又含有几个环状DNA。其中每一个环都包含着几十个基因，最近10年来的研究成果表明，线粒体DNA在许多方面具有重要 作用。
线粒体DNA的缺陷与数十种人类遗传病有关，并且这些疾病很多是与脑部和肌肉有关的遗传病。例如，线粒体肌病和神经性肌肉衰弱、运动失调及眼视网膜炎等。这些遗传病都是只能通过母亲遗传给后代的。
随着对线粒体DNA研究的进一步深入，线粒体DNA的检验还越来越多地用于对罪犯的鉴别，以及对死者的查找核对上。这是因为与核内DNA比较，在一些可利用部分（如一根头发、一块骨骸或一颗牙齿）的细胞中，更容易得到大量的线粒体DNA。
此外，遗传学家通过对世界各地人类不同种群线粒体的对比分析，推断出人类历史上几次大迁徙的情况及时间表。例如，用这种方法推算出北美印第安人的祖先是在1.5万年前，由亚洲经过西伯利亚和阿拉斯加迁徙到北美洲的。
3.细胞呼吸原理的应用
选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。
酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。
谷氨酸棒状杆菌是一种厌氧细菌。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工，就成为谷氨酸钠——味精。
水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。
图5－3－2 水稻根的横切面
有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。
4.呼吸速率
呼吸速率是指单位数量的活体组织，在单位时间内，分解有机物的速率。它是植物呼吸作用强弱的生理指标。因为测定有机物分解的速率是非常困难的，所以一般以测定植物释放二氧化碳或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。因呼吸作用是植物物质代谢的中心环节，通常呼吸速率作为植物生理活动强弱的指标。
5.影响呼吸速率的因素
（1）内部因素 不同种类植物的呼吸速率不同，一般旱生植物生长缓慢，呼吸速率比水生植物低；阴生植物所处的光强度较弱，呼吸也较弱，呼吸速率比阳生植物低。同一种植物在不同的生长发育时期，呼吸速率也不同，一般在幼苗期、开花期等生长旺盛期，呼吸速率增高。同一种植物的不同器官，呼吸速率也不同，一般生殖器官比营养器官高，幼嫩组织器官比衰老的组织器官高。
（2）外界因素对呼吸速率的影响
①温度 呼吸作用是一系列的化学过程，这些化学反应大多需要酶来催化完成，而酶的活性直接受温度的影响，因此温度对呼吸作用的影响很大。一般植物在0 ℃以下，呼吸作用很弱或几乎停止，呼吸作用的最适宜温度一般在25～35 ℃之间，呼吸作用的最高点一般在45～55 ℃。
②氧气 呼吸作用需要游离的氧气，由于大气中氧气的含量约占大气成分的21％，因此，植物的地上部分一般不会受到缺氧的危害。但土壤中氧气的含量是随土壤水分含量以及土壤板结程度而改变，当土壤中含量低于2％～5％时根系的正常呼吸会受到影响。在储藏植物种子、果实时，为了保持其品质，常通过控制水分、温度和氧气含量来控制呼吸强度。有的就采用空气调节技术储藏大米，即将大米用塑料布密封，抽出空气再充入氮气，使内部缺氧，抑制呼吸作用，达到保持品质的目的。
●板书设计
第二课时 细胞的呼吸和呼吸原理的应用
（一）有氧呼吸
1.有氧呼吸的过程
（1）第一阶段 C6H12O62丙酮酸＋4 ＋少量能量（2ATP）（细胞质的基质）
（2）第二阶段 2丙酮酸＋6H2O6CO2＋20 ＋少量能量（2ATP）（线粒体）
（3）第三阶段 6O2＋24 12H2Ｏ＋大量能量（34ATP）（线粒体）
总反应式：
C6H12Ｏ6＋6Ｏ2＋6H2O6CO2＋12H2Ｏ＋能量
2.有氧呼吸概念
（二）无氧呼吸
1.无氧呼吸过程
（1）第一阶段：与有氧呼吸完全相同。
（2）第二阶段：生成乳酸或酒精和CO2。
总反应式：
C6H12Ｏ62C3H6O3（乳酸）＋少量能量
C6H12Ｏ62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量
2.无氧呼吸概念
3.发酵
（三）比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同
要求学生完成下表：
有氧呼吸 无氧呼吸
呼吸场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质
是否需氧 需氧 不需氧
分解产物 二氧化碳和水 二氧化碳和酒精或乳酸
释放能量 较多 较少
联 系 从葡萄糖到丙酮酸这一阶段完全相同，从丙酮酸开始，它们才沿着不同的途径形成不同的产物
（四）细胞呼吸原理的应用
1.控制呼吸条件
2.抑制酶活性、抑制呼吸作用第1节 细胞中的元素和化合物
●从容说课
《细胞中的元素和化合物》这一节，首先在节的引言中，明确指出自然界的生物体中的元素是生物有选择地从无机自然界中获得的，没有一种元素是细胞特有的。但细胞与非生物相比，各元素的含量又大不相同。说明生物界与非生物界的统一性和差异性内容。这部分内容较为浅显，但是结论非常重要，对于学生了解生物的物质性具有重要意义。
关于组成生物体的化学元素的内容，一开始就指出组成生物体的化学元素主要有20多种，紧接着以人体细胞为例，将含量较多的化学元素以及各种元素的含量制成图形。通过对图形内容的分析，概括出两点：一是组成人体的基本元素是C、O、H、N；二是组成生物体的各种化学元素，在不同的生物体内，含量相差很大，由此进一步说明了大量元素和微量元素的概念和种类。并且强调指出在大量元素中，C是最基本的元素。
关于组成细胞的化合物，首先说明组成生物体的化学元素进一步组成多种多样的化合物，接着指出组成细胞化合物的种类及各种化合物的质量分数，从而说明它是生物体结构和生命活动的物质基础。
对于构成细胞的有机化合物的种类的认识，从日常生活中都已有这方面的知识，比如知道瘦肉含有蛋白质较多，水果含有较多的糖类等。如何定性地区分这些常见的有机物，可通过实验教学来进行。该实验最主要是要规范实验过程，可通过分组分别来完成一个实验，然后每一组选出一人来介绍该实验的过程以及要注意的事项，学会展示成果及共享成果。
●三维目标
1.知识与技能
（1）知道组成细胞的主要元素；知道为什么碳元素是构成细胞的基本元素。
（2）学会检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法。
2.过程与方法
（1）通过对C元素的分析，说明有机化合物形成的可能性及必然性，初步培养学生跨学科综合分析问题的能力。
（2）通过对组成细胞中的元素的百分比的分析，通过对不同化合物的质量分数的学习，培养学生理解、思考和分析问题的能力。
3.情感态度与价值观
（1）认同生命的物质性。
（2）认同生物界在物质组成上的统一性。
●教学重点
1.组成细胞的主要元素和化合物。
2.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
●教学难点
1.构成细胞的基本元素是碳。
2.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
●教具准备
细胞主要元素百分数挂图。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
教师收集关于地球及生物体细胞中各元素组成的资料，玉米和人体的化学元素组成的材料并制成课件；准备实验材料。学生预习实验，初步了解实验的原理以及实验步骤。
［情境创设］
地球上的环境千变万化，但都是有一定的物质组成，比如地壳表面的水、岩石以及空气，那么这些物质由哪些元素组成呢？生物是生活在一定的环境中，这些生物从环境中获取物质，那么这些生物又由哪些元素组成？
［师生互动］
（一）组成细胞的元素（屏幕展示以下资料）
组成地壳和组成细胞的部分元素含量元 素 地壳细胞O48.6065.0Si26.30极少C0.08718.0N 0.033.0H0.7610.0
问：组成生命的细胞和组成地壳的元素有没有什么不同？
答：组成细胞的化学元素在自然界的无机环境中都能找到，没有一种元素是生命特有的。但是元素在细胞中和无机环境中的含量却有区别，说明生命和非生命的无机环境既有统一性又有差异性。
作为生命的基本组成单位——细胞，它可以构成不同的生物体。那么元素在各种细胞中的含量是怎样的？引导学生分析图2－1－1和图2－1－2。
问：组成生物体的化学元素种类有许多，它们的含量是否相同？
答：不相同。
问：人体细胞在干重状态下和鲜重状态下哪种元素含量最大？
答：干重状态下和鲜重状态元素下元素含量最大的分别是C元素和O元素。
图2－1－1 组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）
图2－1－2 组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）
下面我们以玉米和人体为例，来说明组成生物体的化学元素的种类和含量。（出示玉米和人体化学元素对比表投影片）
玉米与人体的化学元素组成（质量分数/%）元 素玉米人O44.4314.62C43.5755.99H6.247.46N1.469.33Si1.170.005
K 0.92 1.09
Ca 0.23 4.67
P 0.20 3.11
Mg 0.18 0.16
S 0.17 0.78
Cl 0.14 0.47
Zn — 0.01
Fe 0.08 0.012
问：从表中看，哪一种化学元素是玉米和人体中含量最多的？
答：是C。
问：除此之外，还有哪几种元素含量较多？
答：O、H、N。从表中可以看出C、O、N、H这4种元素在组成生物体的元素中含量最多，所以，C、O、N、H是组成生物体的基本元素。
问：表中只列举了13种元素，那么是不是说玉米和人体内只含有这13种元素呢？
答：不是。
实际上除了表中的13种元素之外，还有Mn等。据统计，在生物体的细胞内至少可以找到62种元素，其中常见的约有29种，重要的有24种。所以，一般情况下可以说组成生物体的化学元素主要有20多种。
问：构成生物体的这些元素的含量有什么特点呢？同学们可以相互讨论一下。
答：有的含量非常多，有的较多，有的很少，差别较大。
正是因为生物体内各种元素含量差别较大，所以可以按照含量的多少把它们分为两大类：一类是大量元素，一类是微量元素。
问：什么是大量元素？
答：含量占生物体总重量万分之一以上的元素。
问：哪些元素属于大量元素？
答：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。
问：什么是微量元素？
答：生物体内含量很少的一些元素。
问：哪些元素属于微量元素？
答：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
问：请同学们讨论一下，既然微量元素在生物体内含量很少，那么，是不是说它们在生物体内可有可无呢？
答：不是。微量元素对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用。如碘是甲状腺激素的成分，铁是血红蛋白的成分，锌、硒、钼、铁等是很多酶的成分。
在组成生物体的大量元素中，C是最基本的元素，从初中所学元素周期表中，知道C位于第14族位置，它的原子序数是6，说明一个碳原子核中含有6个质子，核外有6个电子，由于电子排布的不同，在最外层有4个电子，这样，碳原子就具有了4个能够成键的价电子。正是这4个价电子，能够使碳原子之间、碳原子与其他元素的原子之间结合形成更多的化学键。由于每个碳原子可以形成4个化学键，所以就有可能形成含有成千上万个甚至更多个碳原子的物质。C是构成生命有机物中最重要的元素。
（二）组成细胞的化合物
讨论：作为生命的细胞是由元素组成的，组成生物体的化学元素在生物体内是以什么形式存在的？比如花生和大豆的应用中有很大的不同，花生可用来榨油，大豆常用来做豆腐说明了什么问题？
说明：教师引导学生分析组成生物体的化学元素在体内以什么形式存在（单质还是化合态），参考课本P17提供的表来分析，总结归纳出构成细胞的化合物。
水：85%～90%
无机盐：1%～1.5%
蛋白质：7%～10%
核酸和糖类：1%～1.5%
脂类：1%～2%
（三）实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
教材中本实验安排为验证性实验,可与讲课同步进行。
本实验难度并不大,但由于内容较多,实验时间较长,因此,必须作周密安排,才能按时完成。实验中应注意以下几点。
1.增设教师演示实验。上课之前,教师应该准备好做演示实验所需的实验材料、用具、仪器和试剂等。同时,逐项完成可溶性糖、脂肪、蛋白质三类有机物的鉴定实验。在实验课上,将三个实验的正确结果分别展示在讲台上,并作扼要的介绍,以便使学生将自己的实验结果与教师的演示实验作比较。
2.实验中学生应分工合作。在“还原糖的鉴定”实验中,当每组2个学生中的1个制备生物组织样液时,另一个学生可以用酒精灯将水煮开,以便缩短实验的等待时间。在“脂肪的鉴定”实验中,1个学生制作临时装片时,另一个学生则可以调试显微镜。另外,在完成前2个实验时,1个学生洗刷试管、清洗玻片和整理显微镜,另一个学生则可以进行后1个实验的操作。
3.鉴定可溶性还原糖的实验,在加热试管中的溶液时,应该用试管夹夹住试管上部,放入盛开水的大烧杯中加热,注意试管底部不要接触烧杯底部,同时试管口不要朝向实验者,以免试管内溶液沸腾时冲出试管,造成烫伤。如果试管内溶液过于沸腾,可以用手上提夹住试管的试管夹。
4.做鉴定糖和蛋白质的实验时,在鉴定之前,可以留出一部分样液,以便与鉴定后的样液的颜色变化作对比,这样可以增强说服力。
5.斐林试剂的甲液和乙液混合均匀后方可使用,切勿将甲液和乙液分别加入组织样液中。
探究生物组织中的主要化合物
可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定的实验原理、方法、步骤和现象：
知识点 可溶性还原糖 脂 肪 蛋白质
实验原理 与斐林试剂反应生成砖红色沉淀 被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色） 与双缩脲试剂反应产生紫色物质
实验步骤 样液 制备 选材 含糖较高、颜色为白色或近于白色的植物组织，苹果、梨最好 富含脂肪的种子，以花生最好 浸泡1～2 d的黄豆种子（或用豆浆）或用鸡蛋蛋白
方法 苹果切块→研磨→过滤→滤液 制作花生种子的切片 黄豆浸泡切片→研磨→过滤→ 滤液
鉴定步骤 样液→加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸 切片→染色→漂洗→镜检 组织样液→加双缩脲试剂A→再加双缩脲试剂B→观察颜色变化
实验现象 蓝色→棕色→砖红色沉淀 脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色） 加双缩脲试剂A无明显变化，加双缩脲试剂B后溶液变成紫色
注意事项 1.选材要用含糖较高、颜色为白色或近于白色的植物组织2.斐林试剂不稳定，一般配成甲液（NaOH：0.1 g/mL）乙液（CuSO4：0.05 g /mL）来保存，用时必须将甲、乙两液混合均匀后使用，切勿分别加入组织样液中进行检测 1.切片要尽可能的薄2.染色后一定要用50%的酒精溶液洗去浮色3.观察时找最薄处，最好只有1～2层细胞 1.用鸡蛋蛋白时，一定要加以稀释，如果稀释不够，与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管内壁上，使反应不彻底，且试管不易洗干净2.双缩脲使用时，应先加A造成碱环境，再加B
每组学生从教师提供的材料中选取两种进行鉴定，并记录（如下表）：
还原糖 脂肪 蛋白质
预测 实测 原因 预测 实测 原因 预测 实测 原因
苹果汁
梨汁
马铃薯匀浆
花生种子
花生种子匀浆
豆浆
鲜肝提取液
交流实验结果：每一组实验选取一个人介绍实验情况，然后分析实验成败的得失。
［教师精讲］
组成生物体的元素和非生命的元素种类没有区别，没有一种化学元素是生物界特有的，从这方面来看生物界和非生物界具有统一性。虽然从元素种类上看具有统一性，但从组成生命的元素的含量上来看是有区别的，组成生命的化学元素在生物体内和在无机环境中的含量相差很大，从这方面看生物界和非生物界具有差异性。
在细胞中，元素主要以化合物的形式存在。组成细胞的基本元素是C元素，它是构成有机物的标志性元素，有机物是生命中最重要的物质。
不同的生物组织中，有机物的含量是不同的，要学会用恰当的方法来检测和区分不同的有机物。
［评价反馈］
1.在植物体内，最基本的化学元素和含量最多的元素分别是
A.C、O B.O、H C.C、H D.H、O
2.做蛋白质鉴定实验时,事先留出一些大豆组织液的目的是
A.与反应物混合的颜色作对比 B.失败后重做
C.鉴定还原糖用 D.为了节约
3.做还原糖的鉴定实验所需的材料最好选用的颜色是
A.白色 B.红色 C.紫色 D.蓝色
4.活细胞中含量最多的化合物是
A.蛋白质 B.糖类 C.脂质 D.水
5.活细胞中含量最多的有机化合物是
A.蛋白质 B.糖类 C.脂质 D.核酸
参考答案：
1.A 2.A 3.A 4.D 5.A
［课堂小结］
本节课比较重要的就是理解生命的物质性——即构成生命的细胞是由元素组成的，而且这些元素在细胞中大多数是以化合物的形式存在。这些化合物的存在可以通过实验来进行验证。可以区分出在组织中是否有糖类、脂质和蛋白质，但是具体是哪种糖类或蛋白质还要通过其他方法才能鉴定。
［布置作业］
P19一、基础题：2，P19二、拓展题：2。
［课后拓展］
根据日常生活中你所用的食谱，分析搭配是否合理？（可查阅有关人体每天需要的物质的资料）
资料：一个体重65千克，从事较轻劳动的成年男子，应该从每天所吃的主副食（粮食500克，肉100克，蛋一个，豆制品50克，蔬菜500克）中获得所需要的75克蛋白质。根据需要与可能，还应该适当地调剂副食，如增加些乳、蛋、肉类、豆制品、花生等提高蛋白质的质和量。充分发挥各种植物蛋白质和动物的“互补作用”，以保证蛋白质的需要。我们选择蛋白质食物，首先应考虑蛋白质含量的多少。如果食物中蛋白质含量很少，即使营养价值很高，也不能满足人体需要。在常用的每100克食物中，肉类含蛋白质10～20克，鱼类含15～20克，全蛋含13～15克，豆类含20～30克，谷类含8～12克，蔬菜、水果含1～2克。
●板书设计
第2章 组成细胞的分子
第1节 细胞中的元素和化合物
大量元素：C、H、O、N、P、S等
微量元素：Fe、Mn、Zn、B、Cu、Mo等
组成细胞的基本元素：C
二、
三、检测生物组织中的常见有机物
无机化合物
有机化合物
成
分
材
料
一、组成细胞的元素第3节 遗传信息的携带者——核酸
●从容说课
《遗传信息的携带者——核酸》的知识，学生在日常生活中很少有感性的认识，所以教学的直观性非常重要。但是学生对遗传物质会产生强烈的好奇心，我们可以利用这一点，再结合新的科技成果来创设情景，例如课文中的问题探讨：DNA指纹法技术在侦破工作中的用途，来进入新课程的教学。本节虽然提出了遗传信息，但是对遗传信息的深入理解需要在《遗传进化模块》中完成。这一节重点是让学生了解承载遗传信息的物质——核酸。通过实验，观察DNA和RNA在细胞中的分布，让学生在实验中通过试剂的特殊显色反应，感受到遗传物质——核酸的真实存在和分布情况，这样对核酸有一个比较直观的感性认识，从而更好地理解核酸的种类有两种：脱氧核糖核酸（简称DNA）和核糖核酸（简称RNA）。教师在教学中要注意引导学生正确地使用显微镜的方法和关键的实验步骤，引导学生分析问题以及如何得出结论。此实验是本节一个很重要的内容。第二个重点内容是理解核酸是一种生物大分子，它是由核苷酸连接而成的长链。教师可以从学生已有的学习知识入手，从核酸的基本组成元素出发，由元素组成核苷酸，由核苷酸组成核苷酸链，再形成核酸。注意利用课文中两种核苷酸的比较，以区分DNA和RNA的基本组成单位的不同，组成两种核苷酸碱基的不同和所含的五碳糖不同，提高归纳判断能力。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出核酸的种类。
（2）简述核酸的分子结构和功能。
（3）懂得以特定的染色剂染色，观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布。
2.过程与方法
（1）尝试进行自主学习和合作学习。
（2）学会运用比较、归纳等方法分析实验结果。
（3）运用互联网、图书、杂志进行资料的收集和整理。
（4）积极参加社区实践活动，并尝试进行调查报告的写作。
3.情感态度与价值观
（1）参与小组合作与交流，培养学生自主、探究、合作式的学习方式。
（2）认识生物科学的价值，乐于学习生物科学，养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。
●教学重点
1.核酸的分子结构和功能。
2.观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布。
●教学难点
观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布。
●教具准备
1.实验材料的准备。
2.学生的探究性学习预习作业：观察DNA和RNA在细胞中的分布。
3.脱氧核苷酸和核糖核苷酸分子组成示意图、脱氧核苷酸长链示意图、DNA与RNA在化学组成上的区别图。
4.实验的多媒体课件。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
1.实验材料用具：人的口腔上皮细胞或青蛙皮肤细胞、蛙的红细胞、蚕豆叶表皮，洋葱表皮
大烧杯，小烧杯，温度计，滴管，消毒牙签，载玻片，盖玻片，铁架台，石棉网，火柴，酒精灯，吸水纸，显微镜
质量分数为0.9%的NaCl溶液，质量分数为0.8%的盐酸，吡罗红甲基绿染色剂（取A液20 mL,B液80 mL配成染色剂，使用时现配。A液：取吡罗红甲基绿粉1 g，加入100 mL蒸馏水中溶解，放入棕色瓶中备用。B液：取乙酸钠16.4 g,用蒸馏水溶解至1 000 mL。取乙酸12 mL，用蒸馏水稀释至1 000 mL。取稀释的乙酸钠溶液30 mL和乙酸20 mL，加蒸馏水50 mL,配成pH为4.8的溶液），蒸馏水。
2.学生实验人员的分组（一般4人为一个小组），实验的预习作业。
3.调查报告的一般写法资料准备。
［情境创设］
首届国际DNA证据研讨会于2004年11月23日至25日在北京人民警察学院举行。迄今为止，没有任何一项法庭证据鉴别技术像DNA鉴定一样，能够以99.999 9%的精度锁定或排除犯罪嫌疑人。在全国司法系统推广DNA证据鉴定技术，建立全国联网的犯罪现场DNA证据数据库以及重点监控人群DNA数据库，对于大幅提高破案率、缩短结案时间，震慑强奸、杀人等恶性犯罪分子，维护社会安定具有重要意义。
以下是一个真实的故事：检验荔枝DNA找到杀人者 一个年仅12岁的女孩，失踪数日后，在村边的臭水沟中被人发现尸体。侦查人员在死者胃里发现了一种呈咖啡色的肉丝状物质，随后又在嫌疑人家中发现了一些发霉的荔枝壳和荔枝核，两者之间究竟有无关联？
检验人员运用植物DNA检验技术，采用多对引物进行扩增检验，结果证明在死者胃内发现的咖啡色肉丝状物质就是荔枝肉。检验进一步证明，死者胃内所发现的荔枝肉和嫌疑人家中发现的荔枝壳具有同一来源的特性，在所有的引物扩增检验结果中，果肉和外壳都呈现出相同的DNA谱带。同时，警方从市场上随机购买的荔枝却与前两者的DNA谱带不同。
这个结果说明一个事实，在死者胃内发现的荔枝肉与在嫌疑人家中发现的荔枝壳是同一棵树上结的果实，具有同一性。在证据面前，嫌疑人供认了犯罪过程。
DNA指纹法技术在侦破工作中有着重要的用途。众所周知，每个人都有指纹，而且每个人的指纹都很独特，刑侦人员将从案发现场得到的血液、头发等样品中提取的DNA，与犯罪嫌疑人的DNA进行比较，就有可能为案件的侦破提供证据。那么什么是DNA指纹呢？DNA是什么？为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息？
［师生互动］
（一）学生分小组进行合作式的讨论和交流
学生对DNA指纹法在案件侦破中的作用可能略有所闻，让学生分组进行合作式的讨论，然后让学生进行交流表达、回答提出的疑问，尽可能地让所有学生分享他们对遗传物质——核酸的认识。
1.DNA指纹是不是平时说的手指印？（不是）
2.怎么知道那些DNA是否来自同一个人？（根据复杂的检测，观察DNA谱带是否完全相同）
3.DNA可以做身份证吗？（可以。而且这种身份证是终身的，也是唯一的，能避免同名同姓同地点同时出生的人身份混淆）
……
可以由学生自由提问，在老师组织下，由同学答疑，回答不上来的，再由老师作补充。
为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息，这与DNA是遗传物质的本质是分不开的，因此通过对DNA指纹的鉴定，可以判断两个人之间的亲缘关系，DNA指纹在人的一生中是无法改变的，因此，科学家只需要一滴血、一根头发等就可以对其DNA指纹进行鉴定。DNA指纹分析除了用于破案以外，还广泛用于其他很多方面，如亲子鉴定、鉴别移民、孤儿、难民、遇难者的身份等。
4.DNA的中文名称是什么呢？（脱氧核糖核酸）
5.脱氧核糖核酸属于哪一类的有机化合物？（核酸）
6.核酸有哪些种类？有什么功能？（核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；一类是核糖核酸，简称RNA。核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中有重要的作用）
7.一个细胞的基本结构是什么？核酸存在于细胞的哪些部位？（细胞有细胞膜、细胞质、细胞核等几个部分，植物细胞还有细胞壁、液泡等特殊结构）
8.大家能否通过实验，判断DNA和RNA在细胞中的分布情况？
（二）老师介绍实验的原理以及科学认识的模式
原理：甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。利用甲基绿和吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA和染色剂结合。
科学认识模式是“假设检验”，即在提出问题后，接着提出猜测性的假设，然后用观察和实验来检验。这种科学认识模式的程序是问题→试探性假设→批判与检验。这是科学探究的一般程序，也是探究性学习的一般程序。
（三）找一个预习作业做得比较好的同学，陈述实验如何进行
A.问题的提出：DNA和RNA在细胞中是怎么分布的？
B.试探性假设：DNA分布在细胞核，RNA分布在细胞质。
C.实验检验：甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色，通过观察两种颜色出现的部位来判断DNA和RNA在细胞中的分布。
实验方法步骤
1.取口腔上皮细胞
（1）在洁净的载玻片上，滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液。
（2）用消毒牙签在自己漱净的口腔内侧壁上轻轻地刮几下，把牙签上附有碎屑的一端，放在载玻片的液滴中涂抹几下。
（3）点燃酒精灯，将涂有口腔上皮细胞的载玻片烘干。
2.水解
（1）在小烧杯中加入30 mL质量分数为8%的盐酸，将烘干的载玻片放入小烧杯中。
（2）在大烧杯中加入30 ℃温水。
（3）将盛有盐酸和载玻片的小烧杯放在大烧杯中保温5 min。（如下图所示）
图2－3－1
3.冲洗涂片
用蒸馏水的缓水流冲洗载玻片10 s。
4.染色
（1）用吸水纸吸去载玻片上的水分。
（2）将吡罗红甲基绿染色剂滴2滴在载玻片上，染色5 min。
（3）吸去多余染色剂，盖上盖玻片。
5.观察
先用低倍镜找到染色均匀、色泽浅的区域，再用高倍镜观察各部分的染色情况。
（四）教师把实验关键的步骤作多媒体演示
请你把观察到的实验现象记录在下表中，分析得出结论。
选用材料 细胞核的颜色 细胞质的颜色
人的口腔上皮细胞
洋葱鳞片叶表皮细胞
自选材料________
结 论
（五）各实验小组的学生交流实验结果
请你和其他实验小组交流实验现象和结论，你们得出的结论是一样的吗？
结论：通过各种动植物实验材料的观察，同学们观察到的结果非常相似，在细胞核部分被染成了绿色，而在细胞质部分被染成了红色。说明DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。
（六）学生带着三个主要问题阅读课本P28～P29，进行自主学习和交流
1.核酸的组成元素有哪些？
2.核酸的分子结构是怎么样的？
3.如何区分DNA和RNA？
老师投影图片：课本P28，图2－8脱氧核苷酸和核糖核苷酸、图2－9脱氧核苷酸长链，课本P29，图2－10 DNA与RNA在化学组成上的区别，由学生对上述问题一一回答，老师对学生理解不到的地方作必要的补充说明。
核酸由C、H、O、N、P五种元素组成。核酸水解后得到很多核苷酸。核苷酸是核酸的基本组成单位。
观察图2－8脱氧核苷酸和核糖核苷酸，比较脱氧核苷酸和核糖核苷酸分子结构有什么异同？（观察能力的培养）
相同点：一个核苷酸都是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。很快也能观察到组成两者的糖不一样，组成脱氧核苷酸的糖比核糖核苷酸的糖少了一个氧原子。
观察脱氧核苷酸长链图。此图是一小段脱氧核苷酸长链，图中有多少个脱氧核苷酸分子？（5个）每个核酸是由几十个乃至上亿个核苷酸连接而成的。绝大多数生物体的细胞中，DNA由2条核苷酸链构成。RNA由1条核苷酸链构成。
观察DNA与RNA在化学组成上的区别图，由学生归纳并说出它们的区别。
［教师精讲］
观察DNA与RNA在细胞中的分布是一个重要的学习活动，懂得实验的原理是基础。甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。要想实验得到明显的效果，必须注意用盐酸水解的实验步骤，改变细胞膜的通透性和使染色体中的DNA与蛋白质分离。
看懂脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸图解，DNA和RNA在化学组成上的区别图解，以及核苷酸长链的特点，也是本节对同学们在观察能力、分析归纳能力方面的一个重要的要求。应该指出的是遗传信息是指DNA的脱氧核苷酸序列。DNA的脱氧核苷酸虽然只有4种，但若数量不限，在连成长链时，排列顺序就极其多样化，它的信息容量就非常大了。有关DNA和RNA知识的深入了解，在第二模块《遗传与进化》中继续学习。
［评价反馈］
学习过程评价表
班级：___________姓名：___________评定结果：__________
评价内容 评价的主体（评价者）
维度 自评 互评 教师评价
学习能力 善于搜集信息和分析信息，通过自主学习获取知识
能积极参加课堂教学活动，在合作学习和合作讨论中表现积极
实践能力 积极参加学科实践，能在实践中发表自己的看法或意见
能熟练制作口腔上皮细胞或洋葱表皮细胞
正确使用显微镜，并能观察到较明显的实验现象
有较强的合作精神，能与小组成员共同完成任务
学习情感和态度 学习态度认真，有坚定的学习信念，能克服学习中的困难
有课前预习，堂上听课注意力集中，按时完成作业
有学习诚信，不抄袭他人的作业
能主动设疑、解疑，积极思考、发言
有协作精神，能与他人交流自己的学习体验
任课教师（签名）：__________
△等级建议：
A.优秀 B.良好
C.合格 D.不合格
［课堂小结］
遗传信息
［布置作业］
1.课本P29练习题。
2.如何写调查报告。
［课后拓展］
（一）调查报告的一般格式
调查课题：核酸保健品的种类调查或核酸保健品功效调查
调查目的：
1.初步学会调查和统计的基本方法。
2.培养接触社会，并从社会中直接获取资料的能力。
3.在调查实践中，培养学生的团队精神、探索精神和实事求是的科学态度。
调查过程：
1.调查单位：
2.调查时间：
3.调查方式：（包括组成人员）
●板书设计
第3节 遗传信息的携带者——核酸
核酸的种类和功能
功能：
二、核酸在细胞中的分布
DNA：主要分布在细胞核内
RNA：主要分布在细胞质中
三、核酸的分子结构第3节 细胞的衰老和凋亡
●从容说课
课程标准的要求是“探讨细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系”。学生熟悉的是个体的衰老，细胞的衰老是看不见的，那么个体衰老与细胞衰老有什么关系呢？细胞衰老有哪些表现呢？细胞衰老的原因是什么？细胞都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程，细胞的凋亡与死亡有什么关系？这一连串的问题构成了本节内容的主线。
衰老是生物界的普遍现象。学生每天都会遇到许多老年人。本节的“问题探讨”，围绕学生熟悉的衰老现象，引导学生讨论关于衰老的问题。“问题探讨”所配的小图，是一幅老年人在晨光中锻炼的生机勃勃的图景，其寓意是身体的衰老不等同于心理的衰老，老年人的生活也应该是丰富多彩的，我们不仅应该关心老年人的身体健康，还应该为他们营造高质量的生活环境。个体衰老与细胞衰老的关系，学生并不是很清楚。许多学生会认为细胞衰老就会导致个体衰老。对于单细胞生物来说，的确如此。但是对于多细胞生物，生物体内每时每刻都在进行新陈代谢，都有细胞衰老或死亡，也都有新细胞在产生。在旁栏的相关信息里，教科书以人为例，介绍了人体细胞的更新率，以及几类细胞的寿命。当然从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。教科书从细胞形态、结构和生理功能等几个方面的变化介绍了细胞衰老的特征。
细胞衰老的原因很复杂，目前对细胞衰老机理的阐明仍处于假说阶段。教科书以小字的形式介绍了目前为大家普遍接受的自由基学说和端粒学说，供学生选学。教师可根据学生的情况讲解，不要过多发挥，但应该教育学生用科学的发展观看问题，激励学生努力学习，将来也可能成为这个领域的佼佼者。
在关于细胞衰老的学习内容里，教科书安排了“资料搜集和分析”，请学生通过查阅报刊、上互联网，或者走访政府有关部门（如劳动和社会保障部门、卫生部门）和养老院等方式，搜集有关社会老龄化的资料，讨论与社会老龄化相关的问题。这一活动，旨在引起学生对老年人的关心，对人口老龄化给家庭、社会和国家以及老年人自身带来的一系列新问题的思考，渗透情感态度价值观教育。
细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，是一种自然的生理过程。这与细胞坏死是不同的。细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。平时所说的细胞死亡是笼统的叫法，是对细胞凋亡和细胞坏死的统称。为了帮助学生更好地理解细胞凋亡与细胞坏死的区别，理解细胞凋亡是自然的生理过程，教科书从实例出发，以人在胚胎发育过程中尾的消失，蝌蚪尾的消失，以及胎儿手发育的过程中五个手指的分开为例，引导学生认识细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，并且认识正常生理状态下的细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持内环境稳定，以及抵御外界各种因素的干扰所起的重要作用。
细胞的衰老和凋亡也和细胞的增殖和细胞的分化一样，是细胞的正常生理过程，这些内容计划用一课时来完成，结合新课标提出的要让所有公民平等受高质量教育，强调每一个学生的发展，本节课主要采用参与式的教学方式，利用头脑风暴式的集体讨论，形成群体思维，充分体现学生的合作学习。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出个体衰老与细胞衰老的关系。
（2）描述细胞衰老的特征及原因。
（3）简述细胞凋亡与细胞坏死的区别。
2.过程与方法
（1）培养学生联系实际灵活运用知识的能力。
（2）学会进行与社会老龄化相关的问题的资料搜集和分析。
3.情感态度与价值观
（1）探讨细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系，关注老年人的健康状况和生活状况。
（2）通过有关衰老问题的讨论，树立科学的发展观。
●教学重点
1.个体衰老与细胞衰老的关系，细胞衰老的特征。
2.细胞凋亡的含义。
●教学难点
细胞凋亡的含义以及与细胞坏死的区别。
●教具准备
1.收集有关人体衰老的有关图片、视频和文字等资料。
2.收集有关细胞衰老的有关图片、视频和文字等资料。
3.收集有关细胞衰老与健康的资料。
4.收集有关衰老研究的最新进展的资料。
5.收集有关预防人体衰老的资料。
6.教师把收集到的资料用FrontPage平台制作成一个学习网站。
7.学生收集的有关社会老龄化的相关问题的资料与教师收集到的资料整合在一起。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
1.教师利用FrontPage平台制作成一个学习网站。
2.两位学生一台电脑。
3.把全班学生按每组八个人自行分组，每组推选一名主持人、一名记录员和一名噪声控制员。
［情境创设］
每天的生活过程中，人来人往，同学们都会遇到各种人，有年青的，有年老的。同学们注意到老年人有哪些特征呢？（用网页展示一组老年人的图片）
学生：老年人机体成分及结构有明显改变，新陈代谢水平下降，表现为：白发，皱纹，老年斑，耳聋，眼花，行动迟缓，记忆力减退等现象。
同学们回答得很好，那人为什么会衰老呢？人体衰老与细胞衰老一样吗？其实构成生物体的大多数细胞都要经过分裂、生长、分化、衰老、凋亡等几个阶段。这一节课我们利用学习网站的资源和教材一起来讨论——第3节《细胞的衰老和凋亡》。
［师生互动］
教师用网页展示这节课要讨论的问题。如下：
1.个体衰老与细胞衰老有什么关系？
2.细胞衰老有什么特征？
3.细胞衰老的原因是什么？
4.细胞凋亡的含义是什么？
5.细胞凋亡与细胞坏死有什么区别？
6.细胞衰老与人类健康有什么关系？
7.如何预防人体衰老？
8.社会老龄化的相关问题？
由于时间关系，每组分配两个问题开始头脑风暴，并把过程记录下来，告诉学生每个人都要发表自己的看法，大家都是平等的，不分彼此。主持人作好组织，噪声控制员控制噪声，记录员作好过程的记录。教师为了把握学生头脑风暴的情况，可以分时间参与到各组学生的头脑风暴的过程里面。
二十分钟以后，把每一组经过头脑风暴的结果张贴出来，由每一组的主持人发表本组讨论的结果，时间3分钟。
第一组：
1.个体衰老与细胞衰老有什么关系？
答：单细胞生物，细胞衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；多细胞生物，体内的细胞总是在不断更新。也就是说，多细胞生物的细胞每时每刻都有细胞在衰老、死亡，同时又有新增的细胞来补充它们。因此多细胞生物的细胞衰老、死亡与个体的衰老死亡不是一回事。
2.细胞衰老有什么特征？
答：细胞衰老的特征：（1）细胞内水分减少，使细胞萎缩，体积缩小。（2）细胞核体积增大，染色体固缩；溶酶体数目增加和体积增大，内质网排列无序。（3）多种酶活性降低。（4）细胞内色素积累。（5）呼吸速率减慢。（6）细胞膜的通透性改变，物质运输功能降低。（鼓掌表扬）
第二组：
3.细胞衰老的原因是什么？
答：细胞衰老的原因目前还没有统一的说法，它是当今科学家研究的热门问题。我们组的同学比较接受自由基学说：自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团，表现出高度的反应活泼性，普遍存在于生物系统。在生命活动中，自由基不断产生，自由基能攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。如细胞膜上的磷脂分子、蛋白质、核内DNA等，因此可以破坏生物膜，也可引起基因突变，使蛋白质活性下降，使细胞衰老。
6.细胞衰老与人类健康有什么关系？
答：（1）细胞的正常衰老对于实现有机体的自我更新非常有利。如，红细胞的快速更新，血液中始终有足够量的新生红细胞来运输氧气。（2）细胞异常衰老会给人类带来健康上的威胁。如儿童早衰症就是细胞过早衰老产生的一种疾病。（3）人体衰老是生理功能下降和紊乱的综合表现，是不可逆转的生命过程。其基本特征为：皮肤干燥、皱缩；代谢减缓；细胞数目减少；器官功能下降等。（掌声鼓励）
第三组：
4.细胞凋亡的含义是什么？
答：细胞的凋亡是指细胞在一定阶段，由特定基因控制的自杀程序引起的正常的自然死亡，它是细胞正常发育的一个过程，是机体正常发育的基础。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常被称为细胞编程性死亡。细胞凋亡有着重要的生物学意义：（1）有利于消除多余细胞。（2）有利于消除无用细胞。（3）有利于消除发育不正常的细胞。（4）有利于消除有害细胞。（５）有利于消除已完成正常使命的衰老细胞。（6）维持器官、组织、细胞数目相对平衡。
7.如何预防人体衰老？
答：这是个大家都非常关心的问题，我们认为：合理的饮食结构、良好的生活习惯、适宜的体育锻炼和乐观的人生态度等都有益于延缓衰老；现代医学认为，能抑制自由基的产生或消除自由基的食物可以预防人体衰老。河南医科大学研究表明，茶叶中儿茶素能提高超氧化物歧化酶的活性，并有利于机体对自由基脂质氧化物的清除，故有较强的抗衰老作用。儿茶素的抗衰老作用，比维生素C和维生素E还高，尤其在增强机体对各种病菌的抵抗力和免疫力方面，更显得极为突出。因此，健康者只要每天坚持喝8～10克优质绿茶，并持之以恒，就能起到自然抗衰作用。（掌声四起）
第四组：
5.细胞凋亡与细胞坏死有什么区别？
答：细胞坏死是细胞受到急性强力伤害时立即出现的早期反应，包括细胞膜直接被破坏，大量水进入细胞；线粒体外膜肿胀而密度增加；核染色质呈絮状；蛋白质合成减慢。如及时去除伤害因素，以上早期反应尚可逆转。若伤害外因持续存在，则发生不可逆的变化，如细胞骨架破坏，溶酶体解体，pH下降，最后细胞膜和细胞器破裂，DNA降解。细胞内容物流出，引起周围组织炎症反应。而细胞凋亡则表现为：（1）染色质聚集、分块、位于核膜上，细胞质凝缩，最后细胞核破裂。（2）细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体，凋亡小体内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色体，可被邻近细胞吞噬消化，因始终有膜封闭，没有内容物释放，故不会引起炎症。（3）线粒体无变化，溶酶体活性不增加。（4）内切酶活化，DNA降解；因此，凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死则是病理性变化。
8.社会老龄化的相关问题？
答：有关社会老龄化的相关问题有很多报道，其中CSIS全球老龄化问题主任理查德·杰克逊撰写的《银发中国：中国养老政策的人口和经济分析》非常中肯地点出中国的老龄化与经济发展的关系，由于时间关系，这里就不多说了。（掌声四起）
［教师精讲］
今天，我们采用头脑风暴式的学习活动，充分体现了集体思维的优越性，也充分体现出同学们的聪明才智，每组都能对问题作出比较全面的回答，甚至还讲到喝茶能预防衰老等知识。有关衰老的问题，是当今世界的热门问题，我国科学家初步揭开人类细胞衰老之谜：基因P16。科学家童坦君表示，细胞衰老是生物衰老的基本单位，也是人类老年病发病的共同基础。“一切生物学关键问题必须在细胞中寻找”已是当前生物学家的共识。通过“衰老细胞与分子机理研究”的课题研究，我们至少可以说，人类某些细胞的寿命，是可以利用基因重组技术来进行调节的。因此，同学们应该树立以发展的观点看待当今科学的发展。
［评价反馈］
为了了解这节课的学习情况，以下列问题进行抢答来评价反馈：
1.检测某一植物组织细胞，发现分解有机物缓慢，酶的催化效率极低。则该细胞正在
A.分化 B.分裂 C.衰老 D.癌变
2.与人类和动植物的寿命直接相关的细胞变化是
A.细胞增殖 B.细胞分化 C.细胞衰老 D.细胞癌变
3.人的黑头发变成白头发是细胞衰老的表现之一，对其准确的解释应该是
A.由于细胞内水分减少，新陈代谢速度减慢所致
B.细胞内的色素逐渐积累所致
C.细胞内酪氨酸酶活性降低所致
D.细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低所致
4.下列哪项不属于细胞凋亡的生物学意义
A.细胞凋亡是生物体正常发育的基础
B.细胞凋亡能维持组织中细胞数目的相对平衡
C.细胞凋亡是机体对外界刺激的应激性反应
D.细胞凋亡是机体的自我保护机制
5.下列是延缓衰老的一些饮食习惯。其中不合理的是
A.多吃脂肪含量高的食物，以保证热量的供给
B.多吃水果和蔬菜，特别是黄色和绿色蔬菜以及柑橘类水果
C.多吃各类食物，不过量摄入蛋白质
D.多吃含钙食品
答案：1.C 2.C 3.C 4.C 5.A
［课堂小结］
为了让同学们能更好地理解细胞凋亡和细胞坏死的区别，下面列表来说明：
细胞凋亡 细胞坏死
细胞变圆，与周围的细胞脱开 细胞外形不规则变化
核染色质凝聚 溶酶体破坏
细胞膜内陷 细胞膜破裂
细胞分为一个个小体 胞浆外溢
被周围细胞吞噬，不引起炎症反应 引起周围炎症反应
［布置作业］
课本P124的练习和有关社会老龄化的资料的整理。
［课后拓展］
2002年诺贝尔生理学或医学奖授予了3位科学家，这3位科学家发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。这项工作对人类战胜疾病将发挥重大作用。请根据要求回答下列问题：
（1）细胞的衰老和凋亡是一种正常的生命现象。下列属于衰老红细胞特征的是
①水分减少，细胞萎缩 ②新陈代谢的速度减慢 ③某些酶的活性降低 ④呼吸速率上升 ⑤色素积累增多 ⑥细胞的呼吸速率减慢 ⑦细胞核体积增大 ⑧细胞膜的通透性改变
A.①②③④⑤⑥ B.①②③⑤⑥⑦⑧
C.①②③⑥⑧ D.①②③④⑤⑧
（2）人的受精卵开始分裂，逐渐形成大量功能不同的细胞，从分子水平看，这是________的结果。
（3）人的胚胎在发育初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时失去尾，从细胞水平看，这是由于____________________________。
（4）后来的科学家研究发现，控制“程序性细胞死亡”的基因有两类：一类是控制细胞死亡；另一类是启动或促进细胞死亡。两类基因相互作用控制细胞的正常死亡。如果该死亡的细胞没有死亡，不该死亡的细胞大批死亡，就会患病，如癌症、艾滋病等。请你运用这个理论对癌症、艾滋病的治疗进行大胆的设想。
解析：细胞的衰老和死亡是一种正常的生命现象，如何延缓细胞的衰老是人们关注的热点之一。本题围绕细胞的衰老、死亡及基因调控的知识，考查学生从材料中提取信息、解释有关现象及解决有关问题的能力。
（1）衰老的细胞一般具有以下5项特征：①在衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，新陈代谢速度减慢；②衰老的细胞内，有些酶的活性降低；③细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累；④衰老的细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩，颜色加深；⑤细胞膜通透性功能改变。根据上述特征可判断①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老细胞的特征，由于衰老的红细胞没有细胞核，也不含有色素，因此，还应除去⑤⑦，故选C。
（2）人的受精卵分裂，逐步形成大量的功能不同的细胞，这些功能不同的细胞表现出来的形态特征或生理特性是由不同的基因控制的，而由受精卵分裂产生的体细胞中遗传物质相同，基因也相同，因此从分子水平看，是基因选择性表达的结果。
（3）人的胚胎在发育初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时失去尾，尾是由许多细胞构成的。那么尾哪里去了呢 从细胞水平看，这是由于组成尾的细胞在胚胎发育过程中进行了程序性 死亡。
参考答案：
（1）C （2）基因选择性表达 （3）组成尾的细胞 在胚胎发育过程中进行了程序性死亡 （4）根据科学家们的研究，我们知道人类的癌症、艾滋病等就是由于该死亡的细胞没有死亡，而不该死亡的细胞大批死亡所形成的病患。根据“程序性细胞死亡”的理论，我们对癌症、艾滋病的治疗可进行下列设想：首先找到与癌症、艾滋病相关的所有调控基因，分析其功能。然后，研究出能发挥或抑制这些基因功能的药物，就可以让癌细胞加速自杀死亡，从而达到治疗癌症的目的。同时，提高免疫细胞的生命力，以达到根治艾滋病的目的。
●板书设计
第3节 细胞的衰老和凋亡
（用PowerPoint演示）
一、个体衰老与细胞衰老的关系
三、细胞凋亡第二课时 酶的本质
●教学过程
［课前准备］
教师收集有关酶研究的资料，比如酶工程、酶的分类等。学生整理酶本质探索的基本过程，了解这些科学家所作的重要贡献和基本观点。
［情境创设］
现在已经知道细胞内的生理活动之所以如此有序地快速进行，酶的作用无可替代，但是19世纪以前，人们对这些所知甚少，人们对酶的认识是科学家不懈努力的结果。
［师生互动］
巴斯德和李比希观点的比较
巴斯德 李比希
1822～1895（法国） 1803～1873（德国）
微生物学家、通过显微镜观察 化学家，通过对化学变化的研究
发现发酵的过程中有酵母菌存在 认为糖类变成酒精就是一个化学反应
结论：没有活细胞 结论：在这个变化过程中，只有细胞
糖类不可能变成酒精 死亡之后放出了某些物质起了作用
问：从巴斯德研究的领域来看，他得出结论的出发点主要是什么？
答：巴斯德是微生物学家，他主要强调生物体或细胞的整体作用。
问：从李比希研究的领域来看，它得出结论的出发点主要是什么？
答：李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。
问：他们的争论被哪位科学家的研究成果平息了？
答：毕希纳。
请分析毕希纳研究的过程（学生活动）。
实验：酵母细胞研磨加水搅拌加压过滤含酵母细胞的提取液加入葡萄糖。
现象：冒出气泡。
结论：酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用一样。
酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。
问：你认为毕希纳只凭上面的实验能不能说明酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用 一样？
答：不能。
问：那还应做怎样的实验？
答：对照实验。将酵母菌分成两等份，一半直接加入葡萄糖，另一半通过研磨、过滤等过程来进行，观察结果是否一样。
问：有人说毕希那的研究成果与前人无关，你同意这样的观点吗？
答：不同意。正是由于巴斯德、李比希的研究确定了争论的焦点，使得毕希纳的研究更加具有针对性。
虽然已经确定了酶在物质变化中的作用，但酶到底是什么物质仍然是困扰大家的问题。要研究酶是什么物质，首先要得到纯度较高的酶，然后才能作出鉴定。美国科学家萨姆纳在研究酶究竟是什么过程中作出了杰出贡献。
萨姆纳的研究过程
问：萨姆纳研究哪种酶？是如何确定的？
答：脲酶。借助其他科学家的研究，知道刀豆种子中脲酶的含量比较高。
问：脲酶提取出了，根据你学过的知识如何证明它就是脲酶，不是细胞中其他的有机物呢？
答：在这个实验中首先可以证明是不是蛋白质。用双缩脲试剂这个特有反应来鉴定。然后根据脲酶的特性：尿素氨＋二氧化碳，来判定它不是脲酶。
1926年萨姆纳的重要科学研究成果让人们知道脲酶就是蛋白质，后来其他科学家也提取了其他种类的酶，也证明是蛋白质，所以在以后一段较长的时间，人们都认为酶就是蛋白质。
问：科学家得出的结论应用的什么方法？
答：概括法。
问：你能说出当时概括得出这个结论的基本思路吗？
答：脲酶是蛋白质，胰蛋白酶也是蛋白质，胃蛋白酶也是蛋白质。人们发现的酶都是蛋白质，所以酶就是蛋白质。
问：这样的结论到了20世纪80年代美国科学家的重要发现出现了什么变化？
答：美国科学家切赫和奥特曼发现了一种酶，它也有催化功能，但是它是RNA。这样酶的定义就有了发展。即：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少量的是RNA。
［教师精讲］
酶作为生物催化剂，人们对它的认识经历了较长的时间，从酶究竟是在活细胞中能起作用还是释放出来起作用一直争论到到底是什么物质，每次争论的结果都让人们对酶的认识更深入一步，更加准确，所以可以说酶的本质的发现过程也正是人们认识自然的一个真实写照。
［评价反馈］
1.细胞内合成酶的主要的场所是
A.细胞质 B.线粒体 C.核糖体 D.内质网
2.分析上题中能不能说合成酶的场所是核糖体？
参考答案：
1.C 2.不能。因为还有少量的酶是RNA，它的合成场所就不在核糖体。
［课堂小结］
通过对酶本质的发现过程的学习，我们知道酶的本质就是具有催化作用的有机物。酶的本质的发现过程也说明了一个问题，这个科学结论的得出是科学家不断探索、不断进行实验，最终揭示出来的。它是许多科学家共同努力的结果。
［布置作业］
1.P82一基础题1、2、3。
2.预习酶的特性的内容。分小组来设计实验验证酶的专一性和酶要起作用需要温和条件。
［课后拓展］
通过对酶的研究，证实绝大多数的酶都是蛋白质。酶按照化学组成可分成两类：单纯酶和结合酶，单纯酶就是只有氨基酸组成，不含其他成分。例如：脲酶、胃蛋白酶等。结合酶就是除了蛋白质之外，还含有对热稳定的非蛋白质的小分子物质（如金属离子，也可以是小分子有机物），前者称为酶蛋白，后者称为辅酶。只有两者结合才具有活力。如转氨酶、乳酸脱氢酶都属于此类酶。
●板书设计
第二课时 酶的本质
酶本质的发现过程：
结论：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数为蛋白质。
●习题详解
一、练习（课本P82）
（一）基础题
1.巴斯德：发酵是在整个活细胞参与下进行的。李比希：发酵是细胞中的某些物质参与下进行的，这些物质只有在细胞死亡之后才能释放出来，才能发挥作用。毕希纳：发酵在完整细胞内或不完整细胞下都可进行，说明某些物质可促使物质进行发酵，它在细胞内外的作用相同。萨姆纳：酶是蛋白质。
2.（1）细胞代谢就是细胞内全部的化学反应，细胞内每时每刻都在进行大量的化学反应，而这些反应要进行，没有具有极高催化效率的酶是不可能完成的。（2）细胞内的化学反应之所以能在常温常压下迅速进行，也完全依赖酶的催化作用。
3.D（绝大多数酶是蛋白质，还有一些酶是RNA等有机物）
（二）拓展题
1.（1）取将待检测样品少许溶于2 mL水中；将该溶液注入试管，并向试管注入双缩脲试剂A液1 mL;向试管内注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀；观察试管溶液的颜色呈紫色，说明该样品为蛋白质；如不为紫色则不是蛋白质。
（2）在萨姆纳之前，人们还没有一个好办法来提取和纯化细胞中的酶，当然更谈不上鉴定它了。
二、资料分析（课本P81）
1.巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。
2.巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。
3.毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
4.萨姆纳历时9年用正确的科学方法，将酶提纯出来。他有一种坚持不懈、百折不挠的科学精神。成功属于不畏艰苦的人。
5.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少量的酶是RNA。
●备课资料
美国生物化学家萨姆纳（1887～1955）
20世纪20年代，萨姆纳相信酶是蛋白质。他从1917年开始用刀豆粉为原料，分离提纯其中的脲酶（刀豆中脲酶多，易于测定）。1926年他成功地分离出一种脲酶活性很强的蛋白质。这是生物化学史上首次得到的结晶酶，也是首次直接证明酶是蛋白质，推动了酶学的发展。1937年他又得到了过氧化氢酶的结晶，还提纯了几种其他的酶。由于脲酶和其他酶的工作，他于1946年获得诺贝尔化学奖。他的著作有《生物化学教本》《酶的化学和方法》（与G.F.萨默斯合著）、《酶－化学及其作用机制》（与K.迈尔巴克共同主编）等，后两种已被译成俄文等其他文字。第2节 细胞的分化
●从容说课
本节内容是在学生学习完细胞的增殖开设的，教师要明确指出细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象，仅有细胞的增殖，而没有细胞的分化，生物体是不能正常发育的。关于细胞分化，课程标准的要求是“说明细胞的分化”和“举例说明细胞的全能性”，这都是“理解”水平的要求；可是细胞分化概念对于学生来说要比细胞增殖的概念抽象得多，教师可结合人的受精卵的发育过程，从而引导学生展开本节的学习。
在讲述细胞的分化时，应该联系初中学过的有关组织、器官、系统的知识；联系不同组织中的细胞形态、结构、成分等特点。从个体发育过程中，各种组织、器官、系统的建成角度来理解细胞分化的重要地位。在讲述中，最好结合运用几种细胞分化过程的示意图和多媒体课件。
在教学中，教师应当引导学生理解好以下几点：①一般多细胞生物体的发育起点是一个细胞(受精卵)，细胞的分裂只能繁殖出许多相同的细胞，只有经过细胞分化才能形成胚胎、幼体，并发育成成体。②分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化，源于细胞内化学物质的变化，如组成结构的蛋白质和催化化学反应的酶。③细胞分化是一个渐变过程，在胚胎发育的早期，细胞外观上尚未出现明显变化前，细胞的分化前途就已经决定，以后依次渐变，不能逆转。因此，分化是一种持久的、稳定的变化。④由于体细胞一般是通过有丝分裂繁殖而来的，一般已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的染色体，携带有本物种相同的DNA分子。因此，分化的细胞具有发育成完整新个体的潜能。在合适的条件下，有些分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。
细胞分化是多细胞生物体发育的基础与核心。鉴于细胞分化的重要性，课程标准从知识层面对细胞分化的学习内容提出了比较高的要求。本节内容是这样安排的：先介绍什么是细胞分化，细胞分化对多细胞生物体的发育有什么重要意义；再介绍已经分化的细胞，仍然可能具有发育为完整个体的潜能，即具有全能性；最后安排“干细胞研究进展与人类健康”的资料搜集与分析活动。
细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。在这个概念中，“稳定性差异”这几个字，内涵很深刻，也是学生不好理解的。因此，教科书在关于细胞分化的概念的叙述上，不是采取演绎式写法，而是采取归纳式，从动植物体胚胎发育的具体事例入手，帮助学生理解什么是细胞分化。动物胚胎发育的过程，以红细胞和心肌细胞的分化为例；植物胚胎发育的过程，以叶肉细胞、表皮细胞和储藏细胞的分化为例。通过这些实例，帮助学生理解早期胚胎中彼此相似的细胞，经过分裂和分化，发育为形态、结构和功能上不相同的细胞，这一变化过程是持久性的，一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
细胞分化的关键在于特异性蛋白质的合成，而特异性蛋白质合成的实质在于基因选择性表达。但是学生没有学过基因表达，无法理解基因的选择性表达是怎么回事。为了让学生对细胞分化的认识能够深入到本质，即基因水平，而不只是停留在表面现象，即不同类群细胞形态、结构和功能的差异上，教科书先设问：“就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传信息，但形态、结构和功能却有很大差异，这是怎么回事呢？”然后以红细胞和肌细胞中，血红蛋白基因和肌动蛋白基因所处的开、关状态不同为例，解释在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息执行情况不同，导致细胞形态、结构、功能上的差异。通过具体的事例，帮助学生理解基因的“选择性”“表达”。
紧接着提出下一个问题：高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其他细胞吗？由此引入对“细胞的全能性”的学习，植物细胞一般都具有全能性，而动物和人体内有没有具有分裂和分化能力的细胞呢？在这个问题下，教科书引出了干细胞的概念。近年来哺乳动物胚胎干细胞的分离成功，极大地促进了人们对干细胞的认识，并使干细胞的研究成为生物医学研究的热点领域之一。干细胞的研究为替换病变的组织和器官、某些癌症和遗传病的治疗带来了新的希望。教科书安排的“资料搜集和分析”活动，鼓励学生通过报纸、刊物、书籍、互联网等途径搜集有关干细胞研究进展的资料，在关注与人类健康密切相关的生物学热点问题的同时，培养资料搜集和分析能力，以及表达与交流的能力。
综上所述，本节内容信息量比较大，概念抽象，内容新鲜，因此教师要灵活运用教学方法，如讨论法、发现法、讲述法等等，使本节的教学达到新课标的要求。
●三维目标
1.知识与技能
（1）了解细胞的分化与生物体发育的关系，能说明细胞的分化。
（2）能举例说明细胞的全能性及其在科学研究中的应用。
2.过程与方法
（1）培养学生分析比较的能力。
（2）培养学生联系实际灵活运用知识的能力。
（3）学会有关干细胞研究进展与人类健康的资料搜集和分析。
3.情感态度与价值观
（1）通过学习使学生体会生命的运动性，体会内因和外因对生命进程的影响等哲学思想。
（2）引导学生关注当今世界面临的重大社会问题和人类的健康问题。激发社会责任感和使命感，激发学生关爱生命的美好情感。
●教学重点
1.细胞分化的概念和意义。
2.细胞全能性的概念。
3.细胞分化与细胞分裂的关系。
●教学难点
1.细胞分化的概念。
2.细胞全能性的概念及实例。
●教具准备
1.各种不同形状的细胞和不同组织的图片。
2.植物体细胞培养产生完整植株示意图。
3.骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞图片。
4.植物体细胞培养产生完整植株的录像片断。
5.细胞分化的多媒体课件。
6.学生用橡皮泥制作一个细胞连续两次分裂的模型。
7.人的受精卵发育成胎儿过程的视频录像。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
为了更好地落实教师的主导地位和学生的主体地位，教师要先把上课所需要的各种图片、资料、板书设计和视频等用PowerPoint平台制作成多媒体课件；教师在课前检查学生搜集有关干细胞研究进展与人类健康资料的情况；学生用橡皮泥预先制作一个细胞连续两次分裂的模型以供上课使用。
［情境创设］
教师先播放人的受精卵发育成胎儿过程的视频录像给学生观看，这是人的生理常识，学生会很迫切想认识这个过程，大大地激发学生学习兴趣，（注：教材的问题探讨有关骨髓移植来治疗白血病的话题太沉重，我认为不能用来作为情境创设，可以放在介绍了细胞的全能性以后再讨论）非常有利于本节课的学习；学生观看后，教师提问学生回答问题。
教师：这个过程中包含了我们前面学过的哪些方面的细胞学知识？
学生：细胞的增殖，细胞的生长等知识。
教师：上节课我们学习了细胞增殖的知识，认识到细胞增殖的结果是细胞数量的增多，这些细胞是一堆相同的细胞。
学生：出示用橡皮泥制作成细胞分裂结果模型。
教师：从我们刚才观看的录像认识到在受精卵发育的过程中，只有细胞的增殖和生长是远远不够的，还要有我们今天要学习的细胞的分化。什么是细胞的分化呢？下面我们一起来讨论。
［师生互动］
（一）细胞分化及其意义
1.什么是细胞分化？
教师：播放人的胚胎发育过程的FLASH动画。提出问题：胚胎的早期和后期有什么 不同？
学生：观察和讨论。
教师引导学生回答：胚胎发育的早期，各个细胞彼此相似；它们都来自受精卵的分裂，具有相同的遗传物质。
教师：组成胎儿的各种细胞组织是怎样来的呢？用PowerPoint演示课本P117的图6—8。见图6—2—1和图6—2—2。
图6-2-1
图6—2—2 细胞和组织分化的不同途径（*内胚层只形成这些器官、系统的上皮）
学生：思考和观察，然后回答问题。
教师引导学生回答：细胞增殖的同时，这些细胞逐渐向不同方向变化，如课本图6-8，红细胞和心肌细胞都来自一群相似的胚胎细胞。后来，有的细胞发育为红细胞，合成运输氧的血红蛋白；有的细胞发育为肌细胞，合成行使运动功能的蛋白质。
教师：如图6—2—2，我们看到了组成胎儿的各种细胞组织就是因为细胞的变化方向不同，使它们从相似的早期胚细胞变成了形状结构各异的各种各样的细胞和所组成的组织，（如图6—2—3），这些不同的细胞组织就组成了一个完整的生物体——胎儿。用PowerPoint演示课本P118的图6—9，引导学生观察。提出问题：植物的情况怎样呢？
图6-2-3 各种不同形状的细胞和不同组织的示意图
学生观察。
教师引导学生讲出：植物也是一样，同一植物体的各种细胞，如叶肉细胞、表皮细胞、储藏细胞等细胞也都来自一群彼此相似的早期胚细胞。
教师：我们认识到这里，同学们明白什么是细胞分化吗？提问学生回答。
学生：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。细胞分化是一种持久性的变化，一般来说，分化了的细胞将一直保持分化的状态，直到死亡。
学生用各种颜色的橡皮泥操作一种细胞分化成多种细胞的模型。教师用PowerPoint演示同样的过程。学生阅读课本P118第二自然段和讨论课本的想象空间的问题，加深对细胞分化的理解。
1.细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象，发生在生物体的整个生命进程中，但在胚胎发育期最旺盛， 、最频繁，达到最大程度。细胞分化是稳定有序的，一般是不可逆的。
2.细胞分化是个体发育的基础。仅有细胞的增殖，而没有细胞的分化，就不可能形成具有特定形态、结构和功能的组织器官（课本P118图6-10），生物体也就不可能正常发育。
3.细胞分化使细胞的功能趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
教师：创设问题：同学们想过吗？组成生物体的各种各样的细胞遗传信息一样吗？
学生：同一个生物个体中，各种各样的细胞遗传信息是完全相同的，都来自受精卵。
教师：但这些细胞形态、结构和功能却有很大差异，这是怎么回事呢？原来，在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况是不同的，例如，在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白（肌细胞中的一种蛋白质）合成有关的基因则处于关闭状态；在肌细胞中则相反。（注：基因的有关知识将在第二模块中继续学习）。也就是说，细胞分化是特定基因在一定的时间、空间表达的结果。讨论到这里，同学们能讲出细胞分化的意义吗？
2.细胞分化的意义
教师引导学生回答：多细胞生物经过细胞分化形成各种不同的细胞和组织，多细胞生物的个体发育起点——受精卵，通过细胞分裂分化形成各种组织、器官和系统，进一步构成多细胞生物个体。
教师创设问题：是不是所有分化的细胞都不能再分裂呢？
教师：同学们，看过家里的爷爷种花，他摘取月季花的一段枝条，把它种到地里，过一段时间，枝条长成完整的植株并开花。我们再来看一个例子，播放胡萝卜经组织培养产生完整植株的录像片。这两个实验表明什么问题呢？学生讨论。
教师：这两个实验表明，高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，这就是细胞的全能性。同学们能表达清楚吗？
（二）细胞的全能性
1.细胞全能性的概念
教师引导学生讲出：细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的 潜能。
教师：其实受精卵和早期胚胎细胞都是具有全能性的细胞。同学们能再举出有关植物细胞全能性应用的例子吗？
学生交流当地农业试验基地组织培养的情况，认识组织培养的优越性。
教师：通过学习和交流，同学们认识到植物细胞都具有全能性，表现出细胞全能性需要前提条件：必须是离体的细胞或组织器官、适宜的条件，且个体发育同样经过细胞分裂、细胞分化。那动物细胞具有全能性吗？和植物细胞一样吗？
学生阅读课本P119第四、五自然段。
教师：动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，细胞分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。可是细胞核则不同，它含有保持本物种遗传性所需要的全套基因，并且并没有因细胞分化而失去基因，因此，高度分化的动物细胞核仍然具有全能性。这可以从细胞核移植实验以及其他的实验证据中得到证实。同学们能举出例子吗？
学生交流，教师补充：如我国的克隆山羊阳阳等，学生讨论当今热门话题——“克隆人”可能吗？提出克隆人体器官对医学上人体器官移植的作用。
学生讨论课本P117的问题探讨，引出干细胞有关内容的学习。
2.什么叫干细胞
在动物和人体内仍然保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。如：胚胎干细胞和骨髓中的造血干细胞等。为什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的残废而减少？
学生：因为健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
学生交流有关干细胞研究进展与人类健康的情况。如：在我国的很多大医院，利用骨髓移植已经成功治愈了多例白血病患者；利用胚胎干细胞培育出肝组织，为重肝病患者带来佳音。教师教育学生要有爱心，关爱生命，维护人体健康。
［教师精讲］
细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象，细胞的分裂是细胞分化的基础，通过细胞的分裂和分化，生物体才能完成生长、发育和繁殖的过程。细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。人类利用植物细胞的全能性，通过组织培养，生产出大量的植物良种，拯救珍稀物种，为人类造福；对动物和人体干细胞的研究，将为人类战胜病魔带来福音。同学们，努力吧！走科学研究的道路，胜利是属于你们的。
［评价反馈］
用PowerPoint演示下列题目，学生抢答，统计正误，进行反馈。
1.细胞分化的结果是
细胞数目增加 B.形成组织
C.生长 D.细胞衰老
2.组织培养和克隆技术应用的原理是
A.所有细胞都具有分化的能力
B.所有细胞都具有分裂的能力
C.所有细胞的细胞核都具有全能性
D.所有的细胞都具有全能性
3.细胞分化达到最大限度的时期是
A.受精卵时期 B.胚胎时期
C.有丝分裂时期 D.细胞的增殖时期
4.在细胞分化过程中，遗传物质将
A.发生改变 B.部分改变 C.不改变 D.是随机的
5.能克服有性杂交的不亲和性的技术是
A.组织培养 B.细胞融合
C.动物胚胎移植 D.克隆技术
6.细胞分化发生在个体发育的
A.整个生命过程中 B.胚胎期
C.受精卵分裂期 D.性成熟期
答案:1.B 2.C 3.B 4.C 5.A 6.A
［课堂小结］
为了让同学们能更好地理解本节的内容，利用下表来概括，如下：
概 念 意 义 特点、特征 原 因
细胞分化 在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的 过程 通过细胞分化形成各种组织，使生物体能正常地生长发育 细胞的全能性：是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。高度分化的植物细胞仍然保持细胞的全能性——应用于植物组织培养。高度分化的动物细胞核仍然具有全能性。干细胞仍具分裂的能力 基因的选择性表达
［布置作业］
课本P120的练习。
2.预习第三节，收集有关社会老龄化的相关资料。
［课后拓展］
图6—2—4所示为某植株的形成层细胞，通过无菌操作，接入试管苗的培育过程，已知该植株有10对染色体。
图6—2—4
（1）愈伤组织是形成层细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基中获得____________和小分子有机物等营养物质。
（2）试管苗的细胞核中含有___________个DNA分子。
（3）该实验说明植物细胞具有___________性。
（4）该试管苗的形成经历了_________________等几个过程。
解析：本题考查细胞全能性的概念及多细胞生物体的形成过程，同时还考查了对染色体成分的掌握情况，在了解上述知识后，可知正确答案。
参考答案：
（1）水、无机盐、维生素 （2）20 （3）全能 （4）细胞分裂细胞分化组织器官的形成新个体的形成
●板书设计
第2节 细胞的分化
（用PowerPoint演示）
一、细胞的分化
1.概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。
2.特点：持久性、不可逆性、稳定性。
3.时间：整个生命进程，胚胎期达到最大限度。
4.意义：多细胞生物经过细胞分化形成各种不同的细胞和组织，使生物体能正常生长和发育。
5.机理：基因的选择性表达。
二、细胞的全能性
1.概念：指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
2.基础：细胞内含有该物种的所有遗传信息。
3.类型：
三、干细胞
1.概念：动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞。
2.类型：第4节 能量之源——光与光合作用
●从容说课
光合作用是生物界乃至整个自然界最基本的物质代谢和能量代谢，光合作用也真实地显示出生命系统的自主性和高度有序性。初中阶段，学生通过一系列探索性实验，初步形成光合作用的概念。高中生物学课本将为学生提供光合作用的研究史料，期望学生不仅能从光合作用的发现过程中深化对概念的理解，而且能受到科学家崇高的精神境界的熏陶，领悟科学探究的方法。因此，教学中要组织学生认真学习和讨论这一部分史料。光合作用内容的学习始于绿叶中色素吸收和转化光能，教学中要指导学生做好《绿叶中色素的提取和分离》的探究性实验，并借助投影机、三棱镜和新鲜菠菜叶片滤液和新鲜胡萝卜滤液等材料做好绿叶中色素吸收光谱的演示实验，通过叶绿体结构的学习让学生进一步体会到生物体结构与功能的相统一。光合作用的光反应和暗反应过程是本小节的重点和难点，要让学生重点掌握这两个过程中的物质变化和能量变化以及发生的部位和条件，并从物质和能量转变的高度去认识光合作用的意义。为了更好地让学生认识光合作用原理在农业生产中的应用，可通过自主与合作学习的方式，尝试让学生利用各种媒体去调查和收集农业生产上有哪些提高光合作用强度的措施，并组织好学生完成教材中的探究活动——环境因素对光合作用强度的影响。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出绿叶中色素的种类和作用。
（2）说出叶绿体的结构和功能。
（3）说明光合作用以及对它的认识过程。
（4）尝试探究影响光合作用强度的环境因素。
（5）说出光合作用原理的应用。
（6）简述化能合成作用。
2.过程与方法
（1）自主与合作学习：利用各种媒体调查和收集资料，学会鉴别、选择、运用和分享 信息。
（2）训练表达能力：尝试将你所获得的信息表达出来。
（3）活动与探究：通过探究“环境因素对光合作用的影响”，初步学会科学研究的一般方法，发展科学探究能力。
3.情感态度与价值观
（1）通过光合作用发现史的学习，使学生受到科学家们崇高的精神境界的熏陶，并养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。
（2）通过了解光合作用原理在农业生产上的应用，使学生认识生物科学的价值，从而乐于学习生物科学。
●教学重点
1.绿叶中色素的种类和作用。
2.光合作用的发现及研究历史。
3.光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。
4.影响光合作用的环境因素。
●教学难点
1.光反应和暗反应的过程。
2.探究影响光合作用强度的环境因素。
●教具准备
多媒体课件、各种实验器材、学生实验设计报告和相关照片等，教学挂图。
●课时安排
3课时
第一课时 捕获光能的色素和结构
●教学过程
［课前准备］
（1）制作多媒体课件；
（2）《绿叶中色素的提取与分离》实验所需的材料用具；
（3）收集菠菜、韭菜、黄瓜叶、空心菜、生菜、油菜、白玉兰、番薯叶等新鲜绿叶；
（4）色素在滤纸条上分离的样品；
（5）投影机、三棱镜；
（6）新鲜菠菜叶片滤液和新鲜胡萝卜滤液。
（7）学生2人为一组，在课前采集新鲜幼嫩绿叶20 g。
［情境创设］
教师：我们经常听到这样的一句话：万物生长靠太阳。为什么这么说呢？请同学们观察以下数据：据统计：①地球表面上的绿色植物每年大约制造了4 400亿吨有机物；②地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7.11×1018 kJ，这个数字大约相当于240 000个三门峡水电站每年所发出的电力，相当于人类在工业生产、日常生活和食物营养上所需能量的100倍。
教师：根据以上资料，我们可以得出什么结论？
学生：对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头来自太阳的光能。
教师：那么太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的呢？
学生：光合作用。
教师：对。这就是我们今天开始学习的新内容：光与光合作用。
（显示板书：第4节 能量之源——光与光合作用）
［师生互动］
1.绿叶中色素的提取与分离
教师：本节内容分两个部分，今天我们先来学习第一部分：捕获光能的色素和结构。
（显示板书：一 捕获光能的色素和结构）
教师：同学们已经知道生物生命活动所需要的能量归根到底来自植物通过光合作用所吸收的光能，不知同学们有没有思考过这样的问题：植物是靠细胞中的哪些物质去捕获光能的？
学生：不知道。
教师：那大家又是否想过为什么不同植物叶片的颜色会不同，以及相同植物的叶片在不同时期也会不同这些问题呢？
学生：那是因为植物含有色素。
教师：对啦。正是因为植物含有色素，才让我们看到一个五彩缤纷的世界，也正是植物含有色素，才能捕获太阳光能。我们先来学习“捕获光能的色素”这一内容。
（显示板书：1.捕获光能的色素）
教师：绿叶中的色素究竟有哪些不同种类？它们分别又是什么颜色的？以及各种色素在绿叶中的含量是否相同呢？带着这些问题我们一起来做《绿叶中色素的提取与分离》实验。
教师：研究叶绿体中的色素，我们首先要做的就是把色素从绿叶中提取出来，色素提取量的多少与实验的成败有没有关系？
学生：有。
教师：那我们应选择什么样的叶片作为实验材料呢？
学生：应选择叶色较深，也就是浓绿色的新鲜叶片作为实验材料。
教师：很好。现在每两个同学为一组，以你们课前在校园里所采集到的新鲜幼嫩绿叶或用我收集到的菠菜、韭菜、黄瓜叶、空心菜、生菜、油菜、白玉兰、番薯叶等新鲜绿叶为实验材料。
学生选择叶片。
教师：接下来我们要考虑的是如何才能把绿叶中的色素提取出来。不知同学们是否还记得，我们在学习《生物学》（人教版，七年级上册）《绿叶在光下制造淀粉》实验时知道，可以用酒精溶解叶绿素，从而使叶片变成黄白色。为什么会这样？
学生：说明酒精可以溶解叶绿素。
教师：非常好。绿叶中的色素不仅能溶解于酒精，还可以溶解于丙酮、石油醚等有机溶剂。所以我们今天的实验有酒精、丙酮、石油醚三种有机溶剂供大家选择，看看哪种实验效果最好。
教师：当我们把绿叶中的色素溶解于丙酮等有机溶剂以后，又可以利用什么方法将它们分离开来呢？其实，绿叶中的色素不只一种，而且它们在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，几分钟之后，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
教师：下面我们按以下步骤进行实验。同学们在实验过程中思考相关问题：
步骤 操作方法 学生思考
（1）提取绿叶中的色素 5 g绿叶放入研钵中快速研磨研磨液 ①加入SiO2、CaCO3的作用是什么？ ②研磨时为什么要迅速而充分？③将滤液收集到试管后，为什么要用棉塞将试管口塞严？
学生也可自主选择等量的丙酮、石油醚
（2）制备滤纸条 将干燥的定性滤纸剪成长与宽小于试管长与宽的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，放入试管下端，并在距这一端1 cm处用铅笔画一条细的横线 若滤纸条的一端不剪去两角，则实验结果如何？可设置对照实验探究
（3）画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。待滤液干后，再重复一两次 重复画一两次的目的是什么？
可用盖玻片的垂直边代替
（4）分离绿叶中的色素 将3 mL层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。注意：不能让滤液细线触及层析液 ①为什么不能让滤液细线触及层析液？如滤液细线没入层析液中，实验结果如何？可设置对照实验探究。②为什么要用棉塞塞紧试管口？
可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯
（5）观察与 记录 观察试管内滤纸条上出现了几条色素带，以及每条色素带的颜色、排序和宽窄 根据实验结果，可得出什么结论？
（6）实验结果展示 将实验结果（滤纸条）贴在课本P98左下角空白处 在课本P98左下角空白处画出如右图的滤纸条，绘出你观察到的色素带，并在每条色素带旁边标明颜色。注意每条色素带的宽窄比例
教师在指导学生实验的过程中，可适当地提示学生如何合作学习，如一名同学提取绿叶中的色素，另一名同学则制备滤纸条；又如一名同学做滤纸条剪去两个角的实验，另一名同学则做滤纸条不剪去两个角的实验，然后比较实验结果的不同。
教师：实验结束啦，现在让我们一起来看看实验结果是怎么样的。下面请每个小组将你们认为最好的其中一条滤纸条交到我这里来。
教师将学生交上来的滤纸条与自己所做的样品一起用实物投影仪显示出来。
教师：刚才实验过程中，提取色素所用的有机溶剂有酒精、丙酮、石油醚三种，但结果却相同，这说明什么问题呢？
学生：说明了绿叶中的色素能溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂。
教师：对啦。虽然我们每个组所用绿叶的品种是不同的，但现在我们所看到的实验结果却基本上是相似的，这又说明了绿叶中的色素主要有几种？
学生：4种。
教师：没错。滤纸条上的色素由上至下，分别是什么颜色？
学生：依次是橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色。
教师：很好。橙黄色的是胡萝卜素，黄色的是叶黄素，蓝绿色的是叶绿素a，而黄绿色的是叶绿素b。其中胡萝卜素和叶黄素合称为类胡萝卜素，叶绿素a与叶绿素b则合称为叶绿素。
（显示板书：见下）
（如果学生得不到正确的结果，则可组织学生分析讨论实验失败的可能原因）
教师：实验过程中我们做了两种滤纸条，一种是剪去两个角的，一种则不剪去两个角。色素在滤纸条上的扩散有什么不同？
学生：剪去两个角的滤纸条上的色素带扩散速度一致，色素在滤纸条上平行排列；而没有剪去两个角的滤纸条上的色素带，边缘扩散得比较快，中间扩散得慢，所以看起来色素带是两边高中间低。
教师：因此我们在制备滤纸条时要将一端剪去两个角的目的是什么啊？
学生：使色素在滤纸条上的扩散速度一致。
教师：说得好。
教师：刚才有没有哪位同学把滤液细线浸入层析液中的？
学生：有。
教师：实验结果如何？
学生：得不到4种色素带。
教师：为什么会这样？
学生：是不是滤液细线上的色素溶解到层析液当中啦？
教师：正是如此。所以本实验成功的关键之一就是不能让层析液没及滤液细线。
2.色素对光的吸收
教师：既然绿叶中含有4种不同颜色的色素，那为什么我们所看到的叶子往往是绿色 的呢？
学生：可能是因为叶绿素的含量较多的原因吧。
教师：叶绿素含量较多是其中一方面的原因。据分析，绿叶中叶绿素的含量约占3/4，而类胡萝卜素约占1/4。
（补充显示板书：叶绿素含量约占3/4，类胡萝卜素含量约占1/4）
教师：另一个主要原因则是因为色素对不同波长的光的吸收是有差别的，由于叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。那么，这4种色素主要吸收哪些波长的光呢？我们来看看以下的实验：
演示实验A
①利用投影仪的光源和三棱镜，可见到清晰的七色光谱可见光；
②将已制备好的新鲜的菠菜色素滤液（滤液中的色素主要是叶绿素）倒入培养皿中（薄薄的一层），将培养皿放在投影仪的光源和三棱镜之间，让学生观察光谱区的变化。
教师：通过以上实验，我们可以发现当叶绿素提取液放在光源与三棱镜之间，光谱区出现什么样变化？
学生：两头光谱（红光光谱区和蓝紫光光谱区）变暗，其他变化不大。
教师：为什么会这样？
学生：被色素吸收了，所以变暗。
教师：从这里我们可以得出什么结论？
学生：叶绿素主要吸收红光与蓝紫光。
教师：总结得很好。接下来我们继续观察另一个实验。
演示实验B
①利用投影仪的光源和三棱镜，可见到清晰的七色光谱可见光；
②将已制备好的新鲜的胡萝卜素提取液（取胡萝卜，制取滤液，滤液中色素多数是类胡萝卜素），将提取液倒入培养皿中（薄薄的一层），将培养皿放在投影仪的光源和三棱镜之间，让学生观察光谱区的变化。
教师：通过这个实验，我们可以发现光谱区出现了什么变化？
学生：蓝紫光光谱区变暗，其他变化不大。
教师：说明什么结论？
学生：类胡萝卜素主要吸蓝紫光。
教师：正确。
教师显示叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱图。
教师：人们用更加精密的仪器测定得知，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。
（补充显示板书：类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光）
3.叶绿体的结构
教师：现在我们已经知道绿叶中含有4种色素，那么，这些色素分布在细胞中的哪些部位呢？直到1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。1880年德国科学家恩格尔曼用水绵作实验材料进行光合作用的实验，发现了叶绿体是光合作用的场所。那么，叶绿体的结构如何，它又有哪些结构特点是与作为光合作用场所相适应 的呢？
（显示板书：2.捕获光能的结构——叶绿体）
教师显示叶绿体立体结构示意图。
教师：首先让我们回忆一下，哪些细胞才含有叶绿体？
学生：绿色植物的叶肉细胞。
教师：除了绿色植物的叶肉细胞，还存在于哪些细胞之中？
学生：植物幼嫩的茎也有叶绿体。
教师：对啦。
（显示板书：①分布：主要在绿色植物的叶肉细胞）
教师：叶绿体的形状又是怎样的？
学生：一般呈扁平的椭球形或球形。
教师：对。而且叶绿体可以根据光照的强弱来改变自己的形状，如外界光照较强，叶绿体则以侧面接受光照，如果外界光照较弱时则以正面接受光照。这样的特点有什么好处？
学生：保证接受到充分的光照，又可避免被较强的光照灼伤。
教师：回答得很好。
（显示板书：②形态：一般呈扁平的椭球形或球形）
教师：现在同学们仔细观察叶绿体的立体结构示意图，说说它由哪些结构组成？
学生：包括外膜、内膜、基粒和基质4部分。
教师：很好。叶绿体的外表有双层膜，双层膜是一种透明膜，膜是透明的，有什么好处？
学生：有利于光线的透过且被色素吸收。
教师：叶绿体内部有许多基粒，基粒与基粒之间充满了基质。每个基粒都是由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。
（显示板书：见下）
教师：每个基粒都含有2个以上的类囊体，多者可达100个以上。据计算，1 g菠菜叶片中的类囊体的总面积竟达60 m2左右。同学们思考一下，叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，有什么作用？
学生：极大地扩展了受光面积。
教师：没错。叶绿体中除含有吸收光能的4种色素外，还应该含有哪种物质？
学生：酶。
教师：为什么？
学生：因为光合作用是一系列复杂化学反应的过程，光合作用的顺利进行需要酶的参与。
教师：既然光合作用需要酶的参与，那么哪个外界因素肯定会影响到光合作用的效率？
学生：温度。
教师：如何影响？
学生：适当提高温度有利于提高光合作用效率，降温则会使光合作用效率降低。
教师：综上所述，我们可以得出叶绿体的功能是什么？
学生：光合作用的场所。
教师：非常好。
（显示板书：④功能：光合作用的场所）
教师：最后同学们能不能总结一下叶绿体作为光合作用场所，在结构与功能上有什么相适应的特点？
学生：叶绿体的双层膜是透明的，有利于光照的透过；叶绿体内部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
教师：同学们归纳得很好。在初一的《生物学》（人教版，七年级上册）中我们已经知道，光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。那么，对于光合作用的过程是如何被人们一步步所揭示的呢？绿色植物又是如何通过光合作用把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的呢？我们下一节课继续学习。
［教师精讲］
1.关于《绿叶中色素的提取与分离》实验
滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次是：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色），这说明绿叶中的色素有4种。叶绿体中色素是光合作用的物质基础，色素吸收光能则是光合作用的动力。原核生物（自养型，如蓝藻等）没有叶绿体的结构，但这些生物细胞中同样含有能进行光合作用的色素。
2.关于色素吸收光谱特点
太阳辐射中含有紫外光（150～400 nm）、可见光（400～760 nm）和红外光（760～ 3 000 nm）。植物光合作用中所能利用的光主要是可见光中的红光、橙光和蓝紫光，其中对红橙光吸收最多，这些光称为生理有效光。射到叶片上的可见光中的绿光大部分被反射或透射掉，很少被吸收利用，所以绿光被称为生理无效光。因此，在农业生产中，有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，或在温室中悬挂发红色或蓝色光的灯，可以有效地提高蔬菜产量，道理就在这里。
3.叶绿体结构分析
在分析绿叶中色素的种类和吸收光谱的特性后，再进一步分析叶绿体的成分和结构特点与光合作用的关系。如叶绿体的双层膜是透明的，有利于光照的透过；叶绿体中的每个基粒由2～100个类囊体组成，可增大叶绿体内的膜表面，扩大色素的附着面，有利于提高光能的利用效率；叶绿体内的类囊体上和基质中含有多种与光合作用有关的酶，有利于光合反应高效地进行等。使学生理解生物的结构与功能相统一的特点。
［评价反馈］
1.从叶绿体中提取色素，选取下列哪一种叶片效果最好
A.厚硬似革质的绿色叶片
B.衰老、黄绿色的叶片
C.新鲜、幼嫩、色浓绿的叶片
D.多浆汁或有特殊气味的绿色叶片
2.在叶绿体色素的提取实验中，研磨绿叶时要加入丙酮，其目的是
A.防止叶绿素被破坏
B.使叶片充分磨碎
C.使各种色素充分溶解在丙酮里
D.为了使叶绿素溶解在丙酮里
3.在圆形滤纸的中央点上粘叶绿体的色素滤液，进行色素分析，会得到近似同心环状的四个色素圈，排在外圈的色素呈
A.橙黄色 B.黄色 C.蓝绿色 D.黄绿色
4.叶绿体中的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是
A.色素提取液中色素已经分层
B.阳光的照射使不同色素彼此分开
C.丙酮有使色素溶解并彼此分离的特性
D.各种色素在滤纸上的扩散速度不同
5.对绿色植物光合作用最有效的一组光是
A.红光和黄绿光 B.黄光和蓝紫光
C.红光和橙光 D.红光和蓝紫光
6.关于叶绿体和线粒体的共同叙述中，不正确的是
A.都是双层膜结构的细胞器
B.所含酶的功能都相同
C.都有基质和基粒
D.都不存在于原核细胞中
7.绿色植物细胞中，与能量转换有关的一组细胞器是
A.线粒体和叶绿体 B.核糖体和高尔基体
C.中心体和内质网 D.高尔基体和叶绿体
8.研磨过程中加入少许SiO2与CaCO3的作用是________________________________。
9.将滤液收集到小试管中，必须用______________将试管口塞紧，目的是为了__________________________。
答案：1.C 2.C 3.A 4.D 5.D 6.B 7.A
8.加入SiO2的目的是为了研磨得充分；加入CaCO3是为了防止研磨时防止叶绿素被破坏
9.棉塞 防止丙酮挥发
［课堂小结］
［布置作业］
（1）完成课后P100练习；（2）回答课本P97、P98和P100的讨论题。
［课后拓展］
1.实验设计：探究不同颜色新鲜叶片中色素的种类与含量
提示：根据当地实际情况，搜集不同颜色的常见新鲜幼嫩叶片，如大白菜、洋紫苏、洒金榕、一品红等蔬菜或植物的叶片，参照课本P97《绿叶中色素的提取和分离》的实验原理、材料用具和方法步骤进行实验，观察不同颜色新鲜叶片中色素的种类与含量的相对 多少。
2.比较同一植物不同叶龄的叶片中色素的含量与种类
提示：以不同叶龄（如幼叶、成叶和老叶）的新鲜菠菜叶（或其他叶片）为实验材料，实验原理、材料用具和方法步骤参照课本P97《绿叶中色素的提取和分离》的实验，观察同一植物不同叶龄的叶片中色素的种类与含量的相对多少。
●板书设计
第4节 能量之源——光与光合作用
第一课时 捕获光能的色素和结构
1.捕获光能的色素
2.捕获光能的结构——叶绿体
（1）分布：主要在绿色植物的叶肉细胞
（2）形态：一般呈扁平的椭球形或球形
④功能：光合作用的场所第二课时 细胞的分裂
●教学过程
［课前准备］
教师准备一对染色体在有丝分裂过程中变化的模型剪贴图。如图6—1-2。
图6—1-1 染色体的复制 图6—1-2 着丝点分裂，姐妹染色单体分开成两条染色体
学生用橡皮泥制作染色体的模型，以供上课用。
［情境创设］
教师：上节课我们观察植物细胞的有丝分裂，观察到的细胞是死的还是活的？为什么？
学生：是死的，解离的时候已经把细胞杀死了。
教师：为什么要对视野中的细胞进行计数？
学生：因为细胞已经被杀死，我们不能观察到细胞分裂的动态过程，只能用看到的视野中细胞的多少来说明细胞分裂的某个时期的长短。
教师：同学们回答得很精彩（掌声鼓励）。下面我们就一起来认识有丝分裂的过程。
［师生互动］
教师演示有丝分裂细胞周期的动画课件。
学生观察。
教师引导学生总结：
有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式。细胞进行有丝分裂具有周期性。即连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。
教师：同学们上节课的实验结果怎样呢？
学生：根据实验的计数，我们发现：细胞分裂间期的细胞最多，大约是其他各期细胞的8倍。
教师：非常好！引导学生观察课本P112表6—1不同细胞的细胞周期持续的时间（t/h）。在细胞周期里，哪一个时期长？
学生：细胞分裂间期。
教师：细胞分裂间期有什么特点呢？
教师和学生一起总结：从细胞在一次分裂结束之后到下一次分裂之前，是分裂间期。细胞周期的大部分时间处于分裂间期，大约占细胞周期的90%～95%。分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。
教师：DNA分子和蛋白质实际上是什么？
学生：染色质，也是染色体。
学生：用橡皮泥操作染色体的复制。
教师：用先剪好的剪贴图在黑板上贴出染色体复制图。如课前准备的图（一）。细胞分裂间期的活动是非常活跃的，它为细胞的分裂提供了物质的准备。这时候细胞核内染色体数目和状态如何？
学生：（1）染色体经复制成两条染色单体连于一个着丝点，形态为丝状，为染色质。见课本P113图6—4。
（2）染色体数目→与分裂前比较数目不变，但DNA数目加倍。
教师：下面我们一起结合同学们上一节课的实验来分析细胞的分裂期。人们为了研究的方便，把分裂期分为四个时期：前期、中期、后期、末期。下面以高等植物为例，认识有丝分裂的过程。
学生：观察课本P112图6—2，课本P113图6—3。
教师：用flash动画演示细胞分裂的前期。这是什么时期？染色体有哪些变化？
学生：（1）细丝状的染色质高度螺旋化，形成染色体。（2）核仁、核膜解体、消失。 （3）出现纺锤丝，构成纺锤体。
学生用橡皮泥操作染色质染色体，教师引导学生总结：
细胞分裂前期的特征：
（1）核膜、核仁解体消失。
（2）纺锤体和染色体形成。（两消失，两出现）
（3）每条染色体会分开成为两条姐妹染色单体，染色体排列无序。
教师：用flash动画演示细胞分裂的中期。这是什么时期？这个时期的明显标志是什么？（引导学生根据染色体形状、数目、位置归纳特点）
学生：（1）染色体形态固定，数目清晰，着丝点与纺锤丝相连。
（2）染色体数目→与前期、间期相同。
（3）染色体位置→染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上。
教师引导学生总结：
细胞分裂中期的特征：
（1）染色体缩得最短、最粗。
（2）染色体有规律地排列在赤道板上。
教师：用flash动画演示细胞分裂的后期。这个时期又有什么特点呢？用剪贴图操作。
学生：用橡皮泥操作着丝点分裂，一条染色体中的两条姐妹染色单体分开成为两条染 色体。
教师：要求学生数一数这时细胞核中有多少染色体，并与间期、前期、中期作比较。
学生：（1）染色体形态→每条染色体分开，无姐妹染色单体。
（2）染色体位置→移至细胞的两极。
（3）染色体数目→比间、中、前期加倍（因着丝点分裂加倍）。
教师引导学生总结：
细胞分裂后期的特征：
（1）着丝点分裂为二，姐妹染色单体分开成为染色体。
（2）染色体移至细胞的两极。
（3）染色体数目加倍，DNA数目不变。
教师：用flash动画演示细胞分裂的末期。最后指导学生概括末期的特点，注意与前面各期对比。
学生：（1）染色体形态→染色质呈丝状。
（2）染色体数目→与间期、前期、中期细胞中相同。
（3）染色体位置→散乱分布在细胞核中。
教师引导学生总结：
细胞分裂末期的特征：
（1）染色体成为丝状染色质。
（2）核仁、核膜出现。（两出现，两消失）
（3）细胞板形成，将一个细胞分裂成两个子细胞。
（4）染色体数目和DNA数目都恢复原样。
（5）大多数子细胞进入下一个细胞周期的分裂间期状态。
［课堂反馈］
教师：下面我们一起来探讨动物细胞的有丝分裂，其实动物细胞的有丝分裂与植物细胞的分裂是有很多相似之处的，现在我们一起来观察它们的异同。用多媒体课件演示动物细胞有丝分裂和植物细胞有丝分裂的过程，提醒学生对照观察、分析比较。
学生：通过对比图中各时期变化特征，找出动植物细胞有丝分裂过程的异同点；学习通过观察分析得出结论，由推荐生回答教师问题。
教师和学生：
（1）相同点：A.动植物细胞分裂过程染色体变化规律，即各时期特征相同。B.动植物细胞有丝分裂过程经染色体复制，然后平均分配到两个子细胞的结果是相同的。
（2）不同点：主要有两点。
银幕显示：
动植物细胞有丝分裂过程不同点 植物细胞的有丝分裂动物细胞的有丝分裂分裂分裂前期（纺锤体的 形成）由细胞两极发出许多纺锤丝，纵行排列在细胞中央，形成梭形的纺锤体中心体复制形成两组中心粒，分别移向细胞两极，两个中心粒发出星射线，在两组之间的星射线形成纺锤体分裂末期在细胞赤道板位置形成细胞板，并向周围扩展形成细胞壁，将细胞质分成两部分——两个子细胞不形成细胞板，细胞膜从细胞中部向内凹陷，最后将细胞质缢裂成两部分，其结果形成两个子细胞
学生：阅读教材P113最后一自然段。
教师：要求学生理解有丝分裂的特征、意义，并能回答问题。
银幕显示检测题：
细胞有丝分裂的重要特征是：亲代细胞的染色体_______后，________到两个子细胞中去。由于染色体上有________，因而在生物的__________之间保持了__________的稳定性。可见，
细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。
答案：经过复制 平均分配 遗传物质 亲代和子代 遗传性状
教师：除了细胞的有丝分裂，还有其他的分裂方式吗？
学生：减数分裂和无丝分裂。
教师：无丝分裂是最简单的分裂方式。进行无丝分裂的生物是不多的，通常是单细胞生物，特别是原生动物的生殖方式，例如草履虫、变形虫主要靠这种方式进行。无丝分裂在高等生物中也较普遍存在，而且是一种分裂方式。主要是高度分化的细胞，例如肝细胞，肾小管上皮细胞等。无丝分裂的过程如何，有什么特点呢？请同学们回答。要求学生阅读教材P114第二自然段。
教师：银幕显示：草履虫的无丝分裂图、蛙的红细胞的无丝分裂图。
学生：分裂过程中没有纺锤丝和染色体出现。
［教师精讲］
通过今天的学习，同学们深刻认识到每种植物细胞和每种动物细胞，在有丝分裂过程中，都有这样的共同特征：染色体经过自我复制，然后平均分配到两个子细胞中去，使每个子细胞核中都含有与上代细胞数目相同、种类相同的染色体。例如高等动物体组织中，已分化组织在不断丧失的情况下，不断地进行有丝分裂，就角化的皮肤而言，不断地发生上皮细胞的有丝分裂，以提供恒定的细胞供应，因此它的意义就在于保证了动物染色体上遗传物质的相对稳定，从而对保持生物体前后代遗传性状的稳定性起了很大作用。另外，细胞有丝分裂的知识也是研究生物遗传规律的必要基础。
［评价反馈］
用银幕显示下列题目，学生回答后，统计正误，反馈评价。
1.连续进行有丝分裂的细胞间期的特点是
A.细胞没有变化 B.染色体隐约可见
C.核膜解体 D.DNA复制和有关蛋白质合成
2.每条染色体复制后，在细胞进入下一阶段之前应该含有
A.两条染色体 B.两条姐妹染色单体
C.四条染色体 D.一条染色单体
3.在植物细胞分裂中期，牵引染色体运动的是
A.纺锤体 B.纺锤丝 C.纤维 D.中心体
4.在植物细胞分裂过程中，染色体形态、数目最清晰的时期是
A.间期 B.前期 C.中期 D.末期
5.细胞分裂后期，使染色体移向细胞两极的原因是
A.着丝点分裂，染色单体分离 B.纺锤丝缩短变粗，形成纺锤体
C.细胞板出现，染色单体分离 D.着丝点分裂，纺锤丝变短变粗
6.某细胞有丝分裂后期有染色体数目为16个，那么该物种染色体数为
A.4个 B.8个 C.16个 D.32个
7.（1）细胞分裂前期最显著变化表现在_________高度螺旋化，形成_________。
（2）细胞分裂前期的特征是：_______、________出现；_______、_________消失。
答案:1.D 2.B 3.B 4.C 5.D 6.B 7.（1）染色质 染色体 （2）染色体 纺锤体 核仁 核膜分裂末期，两组染色体分别到达细胞的两极。其细胞分裂的明显特征是：“两个消失”：纺锤体消失，染色体消失；“两个出现”：核仁出现，核膜出现。子细胞形成，细胞板——细胞壁。
［课堂小结］
本节课主要认识真核细胞有丝分裂的过程，落实有丝分裂过程中DNA和染色体的规律性变化。如下：
含四条染色体细胞为例 细胞周期比较项目 间期 分裂期
前期 中期 后期 末期
DNA含量（个） ４→８（逐步复制） ８ ８ ８ ８→４
染色体数（条） ４ ４ ４ ４→８ ８→４
染色单体数（条） ０→８ ８ ８ ０ ０
纺锤体 无 出现 最清 较清 消失
［布置作业］
1.P114的练习一.基础题1～5。
2.以体细胞里含有4条染色体为例，画一个处于有丝分裂中期的植物细胞。
［课后拓展］
1.图6—1—3是细胞有丝分裂某时期的示意图，请回答下列问题：
图6—1—3
（1）该图是__________细胞的有丝分裂，理由是_________________。
（2）该细胞所处的分裂时期是_____________。
（3）细胞分裂的结果形成两个子细胞。每个子细胞中的染色体是_________条，_________个DNA分子。
参考答案：（1）动物 有中心体而没有细胞壁 （2）有丝分裂后期 （3）4 4
2.图6—1—4是果蝇体细胞在连续有丝分裂时期DNA含量变化曲线，请根据曲线
回答下列问题：
图6—1-4
（1）完整的细胞周期从_________开始，到_________为止。
（2）细胞分裂的末期是_________。
（3）着丝点分裂，染色单体分离发生在___________。
（4）观察和研究染色体的形态和数目最好在_________期。
答案：（1）a f （2）e～f （3）d～e （4）c～d（中）
●板书设计
第二课时 细胞的分裂第二课时 水分及其他物质的跨膜运输
●教学过程
［课前准备］
老师准备——渗透作用的演示实验：剪取一块平整、无裂痕的羊皮纸（或赛璐珞膜，俗称透明纸或玻璃纸，也可以选用动物的膀胱膜、肠衣，蛋壳内膜等材料）作为半透膜，包在长颈漏斗的口上，用橡皮筋扎紧，然后在漏斗颈上套一段乳胶管（约3～4 cm长），将漏斗口朝下平放在桌面上，用吸管吸取加有红墨水的蔗糖溶液，注满漏斗。取一支0.5　mL的移液管，插在乳胶管的另一端并且与漏斗颈相接。将乳胶管的两端用线扎紧。安装完毕，将漏斗移入盛有清水的烧杯中，并且用铁架台固定如图4－1－2所示：
图4－1－2
实验开始时，选一块色彩鲜艳的纸条贴在移液管上，标明这时的液面位置。几分钟以后，便能够看到明显的实验效果。注意，移液管不能太细，否则液面上升太快。
学生准备——预习实验并写下详细实验方案，复习显微镜的使用方法。
［情境创设］
在上一节课中，我们学习了进行探究实验的一般方法和基本步骤，并且一起分析了“细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水”的实验设计，那今天我们就来动手做这个探究实验，看我们的假设是否正确。
［师生互动］
1.学生实验，教师指导
大家课前已经做好了预习，实验器材已经发放到大家的桌面上了，下面可以开始动手实验了。注意以下几点：
（1）加蔗糖溶液时不要污染了显微镜。
（2）如果你从盖玻片左侧加蔗糖溶液，接下来加清水时应从右侧加入。
（3）如实记录实验结果，并完成实验评价表（见评价方案）。
（4）实验时间为25分钟，实验结束后要清洗和整理好实验用具。
学生进行实验，老师旁边指导，将实验效果特别好的装片拿到教师显微镜下并通过显微投影投放到大屏幕上展示出来。
2.分析实验结果，得出结论
下面我们看一组同学的实验结果记录，它能否证明我们最初的假设是正确的呢？
中央液泡的大小 原生质层的位置 细胞大小
0.3 g/mL蔗糖溶液 变小 脱离细胞壁 基本不变
清水 逐渐恢复原来的大小 逐渐恢复原来的位置 基本不变
学生：可以，很明显细胞在0.3 g/mL蔗糖溶液下因失水发生了质壁分离，而在清水中因吸水发生了质壁分离的复原。
教师：大家想想，假如没有细胞壁，实验结果会有什么不同，你会联系到之前我们讲的一个什么实验？
学生：细胞会发生破裂，就像之前学的用哺乳动物的红细胞制备细胞膜的实验，红细胞因没有细胞壁，吸水以后会发生破裂。
教师：很好，其实动物细胞也会发生失水和吸水。下面我们看看水分进出哺乳动物红细胞的图片：
图4－1－3 外界浓度与 图4－1－4 外界浓度小 图4－1－5 外界浓度
细胞质浓度相同， 于细胞质浓度， 大于细胞质浓度，
细胞形态正常 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩
那为什么细胞在高浓度的溶液中就会失水呢？原理是什么呢？我们接下来看下面的演示实验。
3.渗透作用
演示“渗透作用实验”——介绍实验装置，指导观察实验结果：
在这个装置中（图见［课前准备］），①倒置漏斗内的是蔗糖溶液（为了便于观察，可加入少量红墨水），烧杯中的是清水。②漏斗口上扎的是玻璃纸（或肠系膜，或蛋壳膜，或鱼鳔），它的特点是一些小分子如水分子可以自由通过，而大分子如蔗糖分子则不能通过，我们把它叫半透膜。③实验之初，漏斗内液面位置我们用一个标志环标示出来了。
图4－1－6
大家看现在液面发生了什么变化？为什么会发生这种变化呢？
通过多媒体动画演示突破难点：
①蔗糖分子不能自由通过半透膜而水分子可以。②两侧的水分子都在运动。③由于下侧（烧杯内）的水分子数量多（相对浓度大），所以由下侧进入上侧（漏斗内）的水分子比由上侧进入下侧的水分子多。④整体表现为水分子由烧杯通过半透膜进入了漏斗。
这种水分子透过半透膜的运动叫渗透作用。这个装置叫渗透装置。
大家总结一下，渗透作用的发生必需的条件有哪些？
引导学生回答：①要有半透膜；②半透膜两侧的溶液浓度不同。
那漏斗内的液面会一直升高吗？
学生：不会，当两侧水分子的数量同时达到一种动态的平衡时，漏斗内液面不再上升。
教师：我们再回到细胞的失水与吸水，那一个细胞相当于一个渗透系统吗？它具备渗透作用的发生必需的条件吗？（展示植物细胞结构图P61图4－2）
从图中可以看出原生质层相当于半透膜，一些分子可以自由通过，一些分子不能自由通过，但由于原生质是具有生命活性的物质，它又与物理意义的半透膜（如玻璃纸也是半透膜）是有区别的。下面我们看看物质跨膜运输的其他实例。
4.半透膜与选择透过性膜
学生阅读课本P63的“资料分析”，并进行讨论：
（1）水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高？说明什么？
学生：水稻吸收水分和其他离子多，而吸收Ca2+和Mg2+较少。
（2）不同作物对无机盐的吸收有差异吗？
学生：有明显差异，水稻吸收大量的Si4+而番茄几乎不吸收。番茄吸收Ca2+和Mg2+较多。
（3）水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质也是这样的吗？
学生：不是的，比如水稻吸收Si4+，这是根据生物生命活动的需要。
（4）细胞对物质的吸收有选择吗？如果有，这种选择有普遍性吗？
学生：是有选择性的，因为不同生物吸收的离子的量是各不相同的；这种选择也是有普遍性的，如不同微生物对不同矿物的吸收表现出较大的差异。
教师：所以，细胞膜并不是单纯物理意义的半透膜，它是有生理活性的，能对一些物质进行选择性通过，这叫选择透过性膜。
［教师精讲］
典型的渗透装置必须具备两个条件：一是具有半透膜；二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。细胞主要通过渗透作用从外界吸收水分，当水分进入细胞时，人必须通过细胞壁和原生质层，细胞壁是全透性的，原生质层由于细胞膜和液泡膜是选择透过性膜，因此可以看作一层选择透过性膜。这里，往往造成概念错误，把选择透过性膜当作半透膜。事实上，两者之间是有区别的。
渗透作用原先是一种物理和化学现象。化学中的半透膜是指只允许某种混合物中的一些物质透过，而不容许另外一些物质透过的薄膜，如膀胱膜、动植物细胞的细胞膜；物理中的半透膜是指只允许某种混合物（溶液、混合气体）中的一些物质透过，而不允许另一些物质透过的薄膜，例如动物的膀胱、动植物细胞膜；生物上的半透膜是指只让溶剂分子透过而不让溶质分子透过的薄膜，如膀胱膜等。从上述概念中可以看出，半透膜是指只允许某些分子（或离子）透过而不让别的分子（或离子）透过的膜。植物生理学中通过杜南氏平衡不消耗能量使某种离子在细胞内累积的现象是用半透膜理论来解释的。由于植物细胞的质膜是一个半透膜，细胞内含有一些大分子带电化合物（如蛋白质），这些蛋白质带负电而又不能向细胞外扩散，但它可与一些阳离子形成盐（如K+），当把这种细胞放于KCl溶液中，如果细胞内没有Cl－，则Cl－进入细胞内，同时K+也跟着进入细胞内以保持细胞内外一定的电位差，最后达平衡时细胞内的K+远远高于细胞外。细胞膜选择透性是由于膜上具有一些吸收与运输物质的载体。一般认为这种载体是蛋白质大分子，它有专门运送物质的功能。因不同植物细胞膜含有不同类型的载体，同一细胞膜上对不同物质的载体性质不同，数量也不同，甚至对同一种盐类的阳离子与阴离子的透过酶也不同，因而表现了细胞膜的高度选择性。细胞通过选择透性膜吸收物质时需要消耗能量，故称为主动吸收。细胞死亡时膜便失去选择透过性，成为全透性。由此可见半透性膜与选择透性膜是两个明显不同的概念。
［评价反馈］
1.实验过程性评价
实验名称 探究植物细胞在什么情况下失水和吸水 姓名
评价项目 自评 小组互评 老师评价
1.能熟练制作洋葱表皮临时装片
2.能熟练正确操作显微镜
3.整个实验进程有序紧凑
4.实验效果明显
说明：评价采用“A、B、C、D”四个等级
2.精选练习
（1）放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会发生质壁分离的细胞是
A.人的口腔上皮细胞 B.干种子细胞
C.洋葱根尖分生区细胞 D.洋葱表皮细胞
（2）甜菜块根细胞的液泡中有花青素，使块根为红色。将块根切成小块放在蒸馏水中，水无明显的颜色变化。但用盐酸处理这些块根后，则能使溶液变红。这是因为
A.细胞壁被盐酸破坏 B.盐酸破坏了细胞膜的选择透过性
C.盐酸破坏了原生质层的选择透过性 D.花青素不溶于水而溶于盐酸
（3）当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中后，原生质层和细胞壁之间将
A.紧紧靠在一起 B.充满细胞液
C.充满蔗糖溶液 D.充满清水
（4）图4－1－7中a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞，它们的细胞液浓度为a>b>c，它们之间的水分渗透方向应是
图4－1－7
（5）将洋葱表皮浸泡在7%的尿素溶液中，表皮细胞发生质壁分离，随后又自发地发生质壁分离复原。你能解释其原因吗？
（6）将洋葱表皮细胞放入一定浓度的硝酸钾溶液中，其细胞便发生质壁分离，不久这些细胞又逐渐发生质壁分离复原，你能解释其原因吗？
参考答案：
（1）D〔动物细胞没有细胞壁不能发生质壁分离，干种子和根尖分生区细胞（没有形成大的中央液泡）主要以吸胀方式吸水〕
（2）C（盐酸破坏了原生质层，选择性功能丧失，液泡中的花青素渗出。B选项不全面）
（3）C（细胞壁是全通透的）
（4）C（根据水分由浓度低的溶液向浓度高的溶液渗透的原理来判断）
（5）因为尿素通过细胞膜的方式是自由扩散，即尿素可在不需要载体、不需要能量的情况下，完全依靠膜两侧的尿素分子的浓度差过膜移动，所以，在洋葱表皮细胞失水而发生质壁分离的同时，尿素分子会顺着浓度差向细胞液内扩散，从而使得在尿素溶液中质壁分离的速率与在相同浓度的蔗糖液中相比要慢一些，当细胞液浓度由于尿素不断增多而与外界尿素溶液浓度一样时，由于细胞本身失水而使细胞液总的浓度高于外界尿素液浓度，从而自发地发生质壁分离复原现象。
（6）当硝酸钾溶液的浓度大于洋葱表皮细胞的细胞液浓度时，细胞液中的水分会更多地向细胞外移动，表现为细胞失水，从而发生质壁分离现象；而后，由于植物细胞可主动运输硝酸根离子和钾离子，使这两种离子进入细胞，结果导致硝酸钾溶液的浓度降低，细胞液浓度升高，当细胞液的浓度大于硝酸钾溶液的浓度时，植物细胞会吸水，从而表现出质壁分离复原的现象。
［课堂小结］
本节课我们通过实验探究了植物细胞在什么情况下失水和吸水，并且学习了其失水和吸水的原理是渗透作用。细胞膜是一种半透膜，一些小分子可以自由通过，一些分子则不能自由通过，但细胞膜又不是纯物理意义上的半透膜，它是有生理活性的，能对一些离子和小分子进行选择性通过。所以细胞膜更是一种选择透过性膜。
那为什么会有选择性呢？细胞膜是靠什么机制来对不同的物质进行选择的呢？这就跟细胞膜的结构有密切的关系，下节课我们再来学习细胞膜的结构特点。
［布置作业］
课后探讨课本P64“与社会的联系”中的问题。
［课后拓展］
质壁分离法测定细胞的渗透势实验
实验原理
将植物组织置于对其无毒害的一系列不同浓度的溶液里处理一定时间，然后镜检发生质壁分离的细胞数，通常把视野中有50％的细胞发生质壁分离时定为初始质壁分离，细胞初始质壁分离时压力势为零，因而可把引起细胞初始质壁分离的外界溶液称之为等渗溶液，其溶液具有的渗透势即为细胞的渗透势。由于很难正好找到引起50％细胞发生质壁分离的浓度。因此通常用插值法求得等渗溶液浓度，代入公式即可计算渗透势。
器材与试剂
器材：显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，培养皿（或具塞试管），记号笔，滴管。
试剂：蔗糖。
方法与步骤
（1）配制质量浓度为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mol/L蔗糖溶液，放于6个试剂瓶中，必要时配制溶液浓度可相差≤0.05 mol。
（2）取6套干净清洁的小培养皿，用记号笔编号，将配制好的不同浓度的蔗糖溶液按顺序倒入各个培养皿中使之成一薄层，盖好培养皿盖。
（3）将带有色素的植物组织或叶片（可选用有色素的洋葱鳞片的外表皮，紫鸭跖草，蚕豆，小麦，玉米等叶的表皮）撕取表皮分别迅速投入各种浓度的蔗糖溶液中，每个培养皿中放3块左右材料，使其完全浸没，浸泡20～40分钟。
（4）到时间后，取出表皮，放在载玻片上，滴一滴相同浓度的蔗糖，盖上盖玻片，在显微镜下观察质壁分离的细胞数和细胞总数，找出引起50％细胞发生质壁分离的外界溶液浓度，即为细胞渗透浓度值。
●板书设计
第二课时 水分及其他物质的跨膜运输
一、渗透作用：水分子是顺着水分子的相对含量的梯度跨膜运输的
两个条件：1.要有半透膜 2.半透膜两侧的溶液浓度不同
二、离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度来进行的
细胞膜是一种选择透过性膜第二课时 光合作用的过程和化能合成作用
●教学过程
［课前准备］
1.制作多媒体课件。
2.课前教师提供一份预习提纲，布置学生预习课本P103～P105的内容。
预习提纲：①光合作用过程分为哪几个阶段？
②什么是光反应阶段？这个阶段发生的场所在哪里？需要哪些条件？物质和能量是如何转变的？
③什么是暗反应阶段？这个阶段发生的场所在哪里？需要哪些条件？物质和能量是如何转变的？
④光合作用受哪些外界因素的影响？这些因素是怎样影响光合作用的？
［情景创设］
教师：通过上一节课的学习，我们已经知道光合作用的场所是叶绿体，请问叶绿体有哪些结构特点与其功能相适应呢？
学生：第一，叶绿体内有许多基粒和类囊体，扩大了叶绿体的受光面积，类囊体膜表面分布着许多吸收光能的色素分子，便于光能的吸收；第二，类囊体膜表面以及基质内还分布着多种光合作用所必需的酶，有利于光合作用的进行。
教师：初中我们曾经学习过有关光合作用的知识，请问你们对光合作用的知识还有哪些方面的了解？
学生：（七嘴八舌）
光合作用的原料是CO2和H2O；
光合作用的条件是光；
光合作用的产物是糖类和氧气；
等等。
教师：很好。看来大家对光合作用的知识还了解不少。请一位同学来归纳光合作用的 概念。
学生：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
教师：那么在一个微小的叶绿体中，CO2和H2O究竟是怎样转化为糖类和氧气的呢？此过程中色素吸收的光能是怎样到有机物中去的？光合作用受哪些外界因素的影响？这就是我们今天这堂课要讨论的主要内容。
（显示板书：二、光合作用的原理和应用）
［师生互动］
（一）光合作用的过程
教师：下面我们先来看看光合作用是怎样在叶绿体中进行的。
（显示板书：1.光合作用的过程）
教师：用多媒体课件演示发生在一个叶绿体中的光合作用全程的动态过程。
教师：我们在观察课件的时候，是不是觉得有点“眼花缭乱”呀，这说明光合作用是个很复杂的过程。其实刚才课件中显示的只是光合作用的简化过程，其具体过程还要复杂得多。
教师：根据刚才的观察，你们说光合作用过程分为哪几个阶段呢？
学生：分为光反应和暗反应两个阶段。
教师：下面我们先来具体观察一下光反应过程。
（显示板书：光反应）
教师：演示光合作用光反应的动态变化，并指导学生观察。
教师：光反应在哪里进行？
学生：叶绿体基粒的类囊体薄膜上。
教师：利用到了哪种原料？
学生：水。
教师：水在光反应阶段发生了怎样的变化？
学生：水被分解成了 和O2。
教师：水是化学性质非常稳定的化合物，它为什么会在常温常压下分解？
学生：一方面有色素吸收的光能做“动力”；另一方面类囊体薄膜上分布有相应的酶作催化剂。
教师：回答得很好。我们再仔细观察一下，色素吸收的光能除了使水分解以外，还发生了什么变化？
教师：重新演示光合作用光反应的动态画面，并指导学生观察。
学生：还有一部分转移到了ATP中，即利用光能把ADP和Pi合成为ATP。
教师：刚才的一系列变化都需要什么参与？
学生：光。
教师：对啦。所以我们把发生在叶绿体类囊体薄膜上的这一化学变化称为光反应。那么，同学们能不能归纳一下，整个光反应阶段物质和能量是怎样转变的？
学生：从物质变化的角度来看，一是把水分解成了O2和具有强还原性的 ，二是把ADP和Pi合成了ATP；从能量变化的角度来看，把光能转化成了ATP中活跃的化学能。
教师：很好。光反应一共产生了三种产物，其中我们看到O2作为光合作用的第一个终产物释放到了大气中，还原性很强的 和储存有活跃化学能的ATP又到哪里去了呢？
学生：提供给暗反应利用。
教师：下面我们就继续看看暗反应是怎样进行的。
（显示板书：暗反应）
教师：演示光合作用暗反应的动态变化，并指导学生仔细观察。
教师：暗反应在哪里发生？
学生：在叶绿体基质中。
教师：利用了哪种原料？
学生：二氧化碳。
教师：在暗反应过程中，二氧化碳发生了怎样的变化？
学生：首先CO2与一个C5结合形成两个C3，这一步称为“二氧化碳的固定”。
教师：二氧化碳的化学性质是非常稳定的，在空气中很难与其他化合物发生反应，为什么在叶绿体基质中可以顺利地与C5结合形成两个C3呢？
学生：因为在叶绿体基质中存在多种催化暗反应的酶。
教师：请大家仔细观察，经二氧化碳固定所产生的C3又发生了什么变化呢？
教师：继续演示光合作用暗反应的动态变化，并指导学生仔细观察。
学生：C3经过一系列变化转变成了（CH2O），这一步称为“三碳化合物的还原”。
教师：这一步除了形成（CH2O），还有什么产物？
教师：注意引导学生观察，这一步学生很容易忽略。
学生：还有C5。
教师：对啦。C5作为一种中间产物，在暗反应的固定阶段用到，同时在暗反应的还原阶段又产生，这对于光合作用有什么意义？
学生：保证暗反应不会缺乏原料，能够持续进行下去。
教师：还原阶段需要哪些条件？
学生：需要相应的酶催化，还需要光反应提供的 作还原剂以及ATP供能。
教师：刚才的一系列变化需不需要光？
学生：不需要。
教师：那是不是一定要在黑暗中进行呢？
学生：也不是，有光无光都可以进行。
教师：对。“暗”并不是指暗反应一定要在黑暗中进行，而是相对于光反应来说，这一阶段不需要光。故我们把光合作用第二阶段所发生的、在有光无光条件下都可以进行的化学反应称为“暗反应”。现在哪位同学来归纳一下整个暗反应阶段物质和能量进行了怎样的转变？
学生：从物质变化的角度来看，二氧化碳经过“固定”和“还原”两个过程，最终被还原成（CH2O）和C5；从能量转变的角度来看，ATP中活跃的化学能变成了稳定的化学能储存在糖类等有机物中。
教师：好。综合我们刚才讨论的光反应和暗反应，我们可以把光合作用过程用下面的示意图表示。
教师：出示光合作用过程示意图并作适当讲解。
图5－4－1 光合作用过程示意图
教师：从图5－4－1中可以看出，光合作用是由“光反应”和“暗反应”两个阶段组成的。那么这两个阶段有什么关系呢？
教师：出示光反应和暗反应关系的比较表，并组织学生回答。
光反应 暗反应
区别 时间 反应很快（以毫秒计） 较缓慢
反应场所 叶绿体基粒的类囊体薄膜上 叶绿体基质中
反应条件 需要与光反应有关的酶、色素、光 需要与暗反应有关的酶 、ATP
物质变化 ①水的光解：2H2O4 ＋O2↑②合成ATP：ADP＋PiATP ①CO2的固定：CO2＋C52C3②C3的还原：
能量变化 光能转化为ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
联 系 ①光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供还原剂 和ATP；②暗反应是光反应的继续；暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi；总之，光反应和暗反应是两个既相互独立又同时进行、既相互制约又密切联系的两个生理过程
列表中的答案由教师根据学生的回答逐一显示。
教师：通过刚才的列表比较，你认为“植物白天进行光反应，晚上进行暗反应”的说法正确吗？为什么？
学生：不对。因为暗反应的正常进行需要光反应提供的 和ATP，如果光反应停止，也就意味着暗反应随即停止；反之，光反应的正常进行需要暗反应提供ADP和Pi，如果暗反应受阻，光反应也不能正常进行。光反应和暗反应是两个同时进行、相互制约、密切联系、缺一不可的过程。
教师：如果从光合作用整体的角度来看：光合作用又完成了怎样的物质变化和能量变化？（即光合作用的实质是什么？）
（显示板书：2.光合作用的实质）
学生：①物质变化：把二氧化碳和水等无机物转变成了糖类等有机物。
②能量变化：把光能转变成化学能储存在糖类等有机物中。
教师：好。我们已经了解了整个光合作用的具体过程，同学们是否能用一个总反应式来表示呢？
（显示板书：3.光合作用的反应式）
请一位学生上黑板表示如下：CO2＋H2O（CH2O）＋O2↑
教师：从光合作用的整个过程来看，有哪些因素会对光合作用的进行产生影响呢？
可提示学生根据光合作用的总反应式，从光合作用的条件、原料、产物等方面来考虑。
（显示板书：4.影响光合作用的外界因素）
学生：光照、二氧化碳、温度、水等环境因素可以对光合作用的进行产生影响。
教师：归纳得很好。除此之外，还有矿质元素也会影响光合作用的进行。
（二）化能合成作用（显示板书）
组织学生阅读课本P105化能合成作用的知识。
教师：绿色植物能够利用光能、以二氧化碳和水为原料合成有机物，有机物中储存着由光能转换来的化学能，以供自身利用，我们把这类生物称为自养生物。请大家思考一下，人、动物与植物最大的区别是什么？
学生：人和动物不能利用无机物合成有机物。
教师：那它们是怎样来维持自身的生命活动的？
学生：它们只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
教师：对。我们把这类生物称为异养生物。
教师：除了人和动物外，还有哪些生物是异养生物？
学生：还有真菌、支原体、细菌、病毒等生物。
教师：所有细菌都是异养生物吗？
学生：不是，有些细菌是自养生物，比如硝化细菌。
教师：它是如何自养的？是否跟植物一样？
教师：多媒体课件显示硝化细菌的自养过程反应式，并指导学生观察。
学生：有所不同，主要是能量的来源不一样。植物制造有机物的能量来源是光能，而硝化细菌制造有机物的能量来源是把土壤中的NH3氧化为亚硝酸和硝酸时所释放的化 学能。
教师：回答得很正确。我们把这种利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用称为化能合成作用。除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌都属于这一类生物。
教师：同学们，今天我们主要学习了绿色植物的光合作用过程和硝化细菌的化能合成作用过程，这两种生理过程都能利用二氧化碳和水等无机物来制造有机物，但只有绿色植物光合作用制造的有机物才可以提供给地球上的其他生物和人类所利用，所以光合作用是自然界最基本的物质代谢和能量代谢。为了给人类提供更多的食物和原料，我们就必须提高植物特别是农作物的光合作用强度，那么，在农业生产上有哪些提高农作物光合作用强度的措施呢？这就是我们下节课要学习的内容。
［教师精讲］
1.弄清楚C、H、O的去路，特别是氧的去向：反应物CO2中的O到了（CH2O）中，反应物H2O中的O全部到了O2中。光合作用的总反应式可表示为：
2.暗反应是个循环往复的过程，其中的C5可以循环生成，即在暗反应的固定过程中被用去，同时又在还原过程中产生。这一过程是由美国科学家卡尔文发现的，故称为“卡尔文循环”。因此，如果人为改变光合作用的一些条件，如突然缺CO2，突然停止光照（导致 和ATP供给不足），等等，我们可以分析叶绿体中C3、C5、（CH2O）的含量。主要有以下三种情况：
①如果在光照条件不变的情况下，突然降低二氧化碳的浓度，此时，CO2的固定会受阻，而C3的还原照常进行，那么C5的含量就会上升，C3的含量就会下降，（CH2O）的含量也会下降。
②如果二氧化碳的浓度不变，突然停止光照，此时，CO2的固定照常进行，而C3的还原会受阻，那么C5的含量就会下降，C3的含量就会上升，（CH2O）的含量也会下降。
③如果在降低二氧化碳的浓度的同时，又停止光照，则C5和C3的含量都不变，（CH2O）的含量会下降。
3.光照、温度、二氧化碳、水和矿质元素是怎样影响光合作用的？
①光照作为光合作用的动力对光合作用的进行有着重要的影响。光照强度增强、光照时间延长可以促进光反应的进行，使光反应产生更多的氧气、 和ATP。 和ATP的增多又可以促进暗反应的进行，产生更多的有机物。光照强度减弱、光照时间缩短也可以限制光合作用的进行。
②二氧化碳作为光合作用的原料之一，对光合作用的进行也有重要影响。二氧化碳浓度增加，可以促进暗反应中二氧化碳的固定，从而产生更多的三碳化合物，进而促进还原过程的进行，产生更多的有机物。二氧化碳浓度的降低同样可以限制光合作用的进行。
③温度是通过影响酶的催化效率来影响光合作用的。作为复杂的化学反应，光合作用需要大量的酶进行催化。温度的适当提高可以大幅度提高酶的催化效率，从而提高光合作用的强度。
④水分作为光合作用的原料之一，缺乏时可以使光合作用的强度下降。虽然光合作用所需的水分只是植物所吸收水分的一小部分（1%～5%左右），水分减少对光合作用不会有太大的直接影响，但是，水分的减少可以使叶片的气孔关闭，影响二氧化碳的进入，从而降低光合作用的强度。
⑤矿质元素也可以直接或间接地影响光合作用的进行。如N是催化光合作用过程中各种酶以及ATP的重要组成部分，磷也是ATP的重要组成部分，镁是叶绿素的重要组成部分，K与光合作用产物的运输直接有关。
［评价反馈］
1.在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析上标18O放射性标志，最有可能的是
A.在植物体内的葡萄糖中发现
B.在植物体内的淀粉中发现
C.在植物体内的脂肪、蛋白质和淀粉中均可发现
D.在植物周围的空气中发现
2.光反应为暗反应提供的 和ATP参与
A.CO2和C5的结合
B.C3的还原
C.由CO2合成葡萄糖
D.由C5合成葡萄糖
3.在正常情况下进行光合作用的某植物，当改变某条件后，即发现叶肉细胞中的五碳化合物突然上升，则改变的条件是
A.停止光照
B.停止光照并降低二氧化碳浓度
C.升高二氧化碳浓度
D.降低二氧化碳浓度
4.生长于较弱光照条件下的植物，当提高二氧化碳浓度时，其光合作用速度并未随之增加，主要限制因素是
A.呼吸作用与暗反应 B.光反应
C.暗反应 D.呼吸作用
5.图5－4－2是光合作用示意图。请据图回答：
图5－4－2
（1）请写出字母所代表的物质：
a______________________，b_______________________，c________________________，d_________________________，e________________________，f_______________________，
g_________________________。
（2）由“f”经暗反应产生“g”，可以分为_____________、_____________两个阶段。
（3）如果同位素3H标记参与光合作用的水，并追踪3H，它最可能的途径是（用图中字母表示）_____________。
（4）根据题意，简述光合作用能量变化的过程：__________________________________
___________________________。
答案：1.D 2.B 3.D 4.B 5.（1）H2O O2 ADP和Pi ATP CO2 糖类等有机物 （2）CO2的固定 C3的还原 （3）a→e→g （4）光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
［课堂小结］
（一）光合作用的过程
1.光合作用的过程
2.
3.光合作用的总反应式及氧元素去向：
4.影响光合作用的外界因素：光照、二氧化碳浓度、温度、水、矿质元素等。
（二）化能合成作用
［布置作业］
1.完成课本P104页思考与讨论1～2题。
2.完成课本P106叶基础题1～8题。
3.调查和收集有关提高农作物光合作用强度的具体措施，写好调查报告。
［课后拓展］
1.光合作用的重要意义
（1）制造有机物
绿色植物的光合作用把二氧化碳、水等无机物转变成糖类等有机物。全球自养植物每年同化碳素约2×1011 t，相当于5×1011 t有机物，提供人类及全部动物所需的食物。所以我们把绿色植物称为制造有机物的“绿色工厂”。
（2）能量转化
绿色植物在进行光合作用的时候将多数生物不能利用的光能转变成化学能。全球植物每年储存3×1018 kJ，供给包括植物本身在内的全球生物生长、发育及进行各项生命活动；另外我们现在利用的木材、煤炭、石油、天然气等都是绿色植物通过光合作用积累下来的。所以绿色植物又称为“巨型能量转换站”。
（3）保护环境
绿色植物好比是一台天然的“空气净化器”，不断地通过光合作用吸收CO2和释放O2。绿色植物每年释放氧气5.35×1011 t。
（4）对生物的进化有重要作用
原始大气中并没有O2存在，直到20～30亿年以前，原始蓝藻在地球出现以后，地球的大气中才逐渐有了O2，从而促使地球上的生物由无氧呼吸型向有氧呼吸型进化，进一步提高了生物的代谢速率和生存能力；同时，大气中的一部分O2可以转化为臭氧（O3），于是，在大气上层就形成了臭氧层，能够有效滤去太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线，这样才使水生生物进化成陆生生物成为可能。
2.光合作用和呼吸作用的比较
生理过程比较项目 光合作用 呼吸作用 两者关系
场 所 主要在绿色植物的叶绿体中进行 凡是活细胞都进行，在细胞质基质和线粒体中进行 两者是不可逆的
条 件 在光照条件下进行 有光无光都能进行
物质转变 无机物→有机物 有机物→无机物 两者是相反的
能量转变 光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能是同化作用的重要组成部分 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能是异化作用的重要组成部分
联 系 光合作用为呼吸作用提供了物质基础（有机物和O2）；呼吸作用为光合作用提供了能量和原料（CO2） 两者是互相联系的
3.光合作用的有关计算
（1）物质计算
依据光合作用的总反应式：
CO2＋H2*O(CH2O)＋*O2↑
或6CO2＋12H2*OC6H12O6＋6H2O＋6*O2
①光合作用释放6*O2来自光反应阶段原料水的光解。
②光反应阶段12H2*O，光解产生24个 ，在暗反应中用于还原6CO2，并产生6H2O。
③光合作用产物C6H12O6中的碳和氧来自原料CO2，氢来自原料水。
④生成物6H2O中的氢来自原料水，氧来自原料CO2。
（2）能量计算：依据光合作用反应式进行计算。
（3）与呼吸作用相结合的计算：
在光下光合作用与呼吸作用同时进行：
光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量＋呼吸作用耗氧量
光合作用实际二氧化碳释放量=实测的二氧化碳消耗量＋呼吸作用二氧化碳释放量
光合作用葡萄糖净生产量=光合作用实际葡萄糖生产量－呼吸作用葡萄糖消耗量
4.化能合成作用
自然界中有少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌属于化能自养型生物，它们以化学能为能源，以CO2为碳源。主要的代表有以下几种：
（1）硝化细菌
硝化细菌能将土壤中的氨（NH3）氧化，从中获得能量而把CO2和H2O合成糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。其过程可以用下列反应式表示：
上面的前两个反应是说明NH3和HNO2的氧化和释放能量的过程；最后一个反应是说明硝化细菌利用前面的两个反应所释放的能量，把从外界吸收的CO2和H2O合成葡萄糖的过程。硝化细菌的化能合成作用对于自然界的氮循环具有重要意义，因为它把环境中不能被植物体吸收利用的NH3变成了硝酸盐（NO－3），从而被植物吸收利用。
（2）硫细菌
这些细菌能够氧化硫化氢，并且把硫积累在体内。如果环境中缺乏硫化氢，这类细菌就把体内的硫氧化成硫酸。这一过程的化学反应式如下：
H2S＋O2H2O＋2S＋能量
2H2O＋2S＋3O22H2SO4＋能量
硫细菌就是利用上述反应中释放的能量来合成有机物的。
（3）铁细菌
铁细菌就是能够氧化硫酸亚铁的一类细菌，这一过程的化学反应式如下：
4FeSO4＋2H2SO4＋O22Fe2（SO4）3＋2H2O＋能量
硫细菌就是利用上述反应中释放的能量来合成有机物的。
●板书设计
第二课时 光合作用的过程和化能合成作用
二、光合作用的原理和应用
（一）光合作用的过程
1.过程
2.实质
3.总反应式
4.影响光合作用的外界因素
（二）化能合成作用
●习题详解
见第三课时相应内容
●备课资料
见第三课时相应内容第1节 降低化学反应活化能的酶
●从容说课
该节主要介绍了酶在细胞代谢中的作用、酶的本质以及酶的3个特性。本节在学生学习过初中生物学的基础上，创设了“问题探讨”的情境——200多年前科学家斯帕兰札尼有关探究鹰消化食物原理的著名实验，引导学生分析和讨论，明确在这个实验过程中酶起了重要作用。那么酶在细胞代谢中有何作用？教材安排了实验来比较过氧化氢在不同条件下分解速率快慢的实验，引导学生自己得出结论，从而切身体会到酶具有很高的催化速率，该实验还介绍了生物实验的常用方法，所以要特别注意理解掌握设计对照实验的原则——单一变量原则（只有一个实验条件不同，其他的实验条件都相同），从而确定实验结果的不同就是有该不同的条件造成的。在学生获得感性知识的基础上，教材利用卡通式插图、图解和文字叙述，指出酶能够显著降低化学反应所需的活化能。这种编排有助于引导学生学会确认和控制变量，有助于培养学生的科学探究能力。
关于酶的化学本质，教材没有平铺直叙地讲述，而是引导学生对有关资料进行分析。需要指出的是，巴斯德和李比希等科学家的观点都有正确的成分，但限于各种原因又都不够全面、准确。随着科学技术的不断进步，后来的科学家对酶的本质不断获得新的研究成果。教材引导学生分析这些资料，这在培养学生继承、创新、实事求是和大胆实践等科学精神和态度方面，都具有重要的教育价值。至于酶的定义，教材要求学生在分析资料后自己进行归纳、总结和完善。这体现出教材在促进学生积极改变学习方式，力求培养学生主动建构知识的编写意图。本节资料分析后面的一段短文，同样是意在结合本节的有关知识，培养学生具备正确的科学精神和态度。
关于酶具有高效性，教材是引导学生回忆上一节的实验现象以及联系自己的生活经验后得出的。关于酶具有专一性，教材是通过举实例和打比喻得出的。关于酶的第三个特性，教材设计了一个探究哪些因素影响酶活性的实验，让学生在探究后得出结论。本探究的实验指导提供了相关的背景知识，目的是便于学生提出所需探究的问题。在学生探究的基础上，教材配合两个曲线图，概括出酶的作用条件较温和的结论。本节的“科学·技术·社会”，通过多个侧面，体现出酶与人类生活的密切关系，从而进一步开阔学生的眼界。
●三维目标
1.知识与技能
（1）细胞代谢的概念。
（2）酶的作用和本质。
（3）酶的特性。
（4）提高学生观察、分析、判断的思维能力，提高学生的实验操作能力。
2.过程与方法
（1）通过本节课教学，让学生进行有关的实验和探索，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。
（2）通过让学生了解酶的发现过程，使学生体会实验在生物学研究中的作用地位；通过讨论酶在生产、生活中的应用，使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系；体会科学、技术、社会之间相互促进的关系，进而体会研究生命科学价值。
（3）在实验能力提高的基础上，提高学生运用语言表达的能力和分享信息、分享实验成果的能力。
3.情感态度与价值观
（1）通过学习生物学家研究酶的本质的过程，激励学生学习科学家实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。
（2）通过实验探究影响酶活性的条件，培养学生的探索精神、创新精神和合作精神。
●教学重点
1.比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验，并引导学生得出结论——酶的高效催化作用（酶的作用）。
2.酶的本质。
3.酶的特性。
●教学难点
1.酶的活化能降低的原理。
2.实验中控制变量的科学方法。
●教具准备
酶活性受温度、pH影响的示意图。
●课时安排
3课时
第一课时 酶的作用
●教学过程
［课前准备］
教师准备实验器材，并设计好观察记录表；学生预习实验，掌握实验的原理并设计好实验的过程。
［情境创设］
人不吃饭行吗？食物进入人体内发生了怎样的变化？这些问题在现在来说都已经十分清楚了。这些变化过程在其他生物中有没有呢？早在二百多年前科学家就对此进行了探索。
实验介绍：1783年意大利科学家斯帕兰札尼将肉块放在小巧的金属笼中，然后让鹰吞下，过了一段时间，将笼子取出，肉块不见了。
［师生互动］
问：（1）为何要将肉块放在笼子中？
答：排除了胃对肉块的物理性消化。
问：（2）对肉起消化作用的是什么物质？
答：一定是某些物质进入到金属笼中，使肉分解。现在已经知道这个能让肉分解的物质就是——酶。
问：（3）进行肉类消化的过程的条件是怎样的？
答：进行分解肉的反应是在一种极温和的条件下进行的。
问：（4）在实验室中能否也能让肉分解？能的话需要怎样的条件？
答：实验室也能进行肉的分解，但是比起在生物体中来说，需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈的条件才能进行。
总结：对于一个生物体来说要进行的生理活动非常之多，构成生物体的每一个细胞内的物质需要不断地合成与分解，不断地处于自我更新的状态，而这种自我更新的过程完全依赖于细胞内发生的生物化学反应，每一个化学反应都伴随着能量的变化。细胞中全部有序的化学变化的总称就叫细胞代谢。
细胞生存的条件是很温和的，那么细胞内数量如此巨大的生物化学反应如何在常温、常压、水溶液环境、pH接近中性的条件下，迅速高效地进行呢？在化学反应中有没有提高化学反应的方法呢？
过氧化氢在不同条件下的分解
实验前介绍：动植物在代谢中产生的过氧化氢，对机体是有毒的。机体通过过氧化氢酶，催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。铁离子也可催化这一反应。
2H2O2H2O＋O2
问：如何获得过氧化氢酶？
答：新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶，所以新鲜肝脏研磨液含有较多的过氧化氢酶。
按以下实验步骤来进行实验：
试管编号 1 2 3 4
实验原理 过氧化氢在高温或Fe3＋或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气
第一步 每支试管各加入2 mL 3%的H2O2溶液
第二步 90 ℃热水浴 用滴管加2滴3.5%FeCl3溶液 用滴管加2滴质量分数为20%肝脏研磨液
观 察 观察气泡冒出情况，并记录
现象 无 较多 较多 很多
将点燃的卫生香放在液面上 没变化 火头变亮 火头变亮 复燃
原 因 没有生 成氧气 生成了少量氧气 生成了少量氧气 生成了大量氧气
结 论 酶的催化效率比无机催化剂的催化作用更显著
对上述实验进行分析，对照实验的特点。
问：上述实验分成了1、2、3、4号四支试管，哪些是四支试管共同的条件？两两比较不同的条件有几个？
答：共同点：都在试管中加入2 mL H2O2溶液，都在相同的压力下进行。
不同点：1和2：只有温度不同；1和3：3多了2滴FeCl3溶液；1和4：4多了2滴肝脏研磨液；3和4：加入的催化剂不同。
问：1号试管没有加任何试剂，它起的作用是什么？
答：它起的是对照的作用。
结论：进行该实验的其他因素相同，而只有其中某一因素不同，观察其对实验结果的影响。如果结果不同，那么影响该结果的就是这一不同的因素。在上述实验3试管和4试管只有加入的催化剂不同，那么该实验的结果3放的氧气少，4放出氧气多就是因为加入到4号催化剂的催化效率比加入到3号的高。即酶具有高效性。
问：2和4试管现象基本相同，能否在生物体中也利用2的方法来解毒？
答：不能。加热到这样的温度会造成生物的细胞死亡。
问：能否用同一滴管给3和4试管加FeCl3溶液和肝脏研磨液？
答：不能。共用滴管会让肝脏研磨液（或FeCl3溶液）残留在滴管内，难以判断出过氧化氢的分解是哪种滴加液的作用，影响实验结果的准确。
问：为何酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？
答：酶降低了活化能。活化能就是分子从常态转化变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。活化能越大，反应就越不容易进行，反之就容易进行。
［教师精讲］
在生物体中，生物体内的化学反应每时每刻进行着。以人为例：据估计人体细胞内每分钟大约要发生几百万次的化学反应，这么多的化学反应能在人体中顺利而迅速地完成，完全是靠酶的催化作用。它和无机催化剂相比，具有更高的催化效率。
酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用，这个作用是其他物质无法代替的。它降低了化学反应中的活化能，而自身却没有发生变化，所以是一种催化剂。它是细胞内产生的，所以它也是细胞中具有高效催化效率的生物催化剂。它的作用就是降低活化能。
［评价反馈］
1.选用新鲜肝脏来比较过氧化氢在不同的条件下分解的实验，是因为新鲜的肝脏中
A.含Fe离子多
B.含酶的种类多
C.温度高
D.过氧化氢酶多且活性高
2.在医院常用双氧水作为身体出现小伤口的消毒用药，能观察到什么现象吗？试解释该现象。
参考答案：
1.D 2.能看到伤口有气泡产生。原因是人体细胞中产生的酶将双氧水分解成了水和 氧气。
［课堂小结］
［布置作业］
1.查资料：催化剂之所以能加快化学反应，它的作用原理是什么？
2.预习P81的资料分析，说出酶的研究过程。从这些过程中你得到了什么启示？
［课后拓展］
1.酶—底物复合物的形成及诱导契合假说
酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程为酶－底物结合的诱导契合假说。
2.酶促反应的机制
（1）邻近效应与定向排列：两种或数种底物分子在酶活性中心聚集、特异结合，使活性中心的底物浓度增加；底物受催化攻击部位对准活性中心的催化基团，可增加催化效率。
（2）多元催化：一种酶常兼有酸、碱双重催化作用，发生多个功能基团的协同作用，提高酶的催化效率。
（3）表面效应：酶的活性中心提供的疏水环境可排除水分子对各功能基团的干扰性吸引或排斥，防止底物与酶之间形成水化膜，利于酶与底物结合。
●板书设计
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第一课时 酶的作用
细胞代谢：细胞内全部的化学反应。
酶的作用：降低活化能更显著，催化效率更高。
●习题详解
一、问题探讨（课本P78）
1.这个实验要解决的问题是：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化。
2.是胃内的化学物质——酶将肉块分解了。
3.收集胃内的化学物质，将肉块放入这些物质中，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
二、本节聚焦（课本P78）
1.因为细胞内每时每刻都进行着大量的生化反应，而这些反应都需要在相对温和的条件下进行，只有酶才能满足这样的要求。
2.绝大多数酶都是蛋白质，它是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
3.通过实验来进行研究。其中有重要贡献的科学家有巴斯德、李比希、毕希那、切赫等。
三、实验（课本P79）
1.2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
2.不能。
3.说明FeCl3中的Fe3＋和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
4.4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
●备课资料
1.活化能
非活化分子转变为活化分子所需吸收的能量。温度对反应速率有显著影响。在多数情况下，其定量规律可由阿伦尼乌斯公式来描述：
κ=Ae－E/RT（1）
式中κ为反应的速率系（常）数；E和A分别称为活化能和指前因子，是化学动力学中极重要的两个参数；R为摩尔气体常数；T为热力学温度。对于更为复杂的描述κ与T的关系式中，活化能E定义为：
E=RT2（dlnκ/dT）（2）
在元反应中，并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。S.A.阿伦尼乌斯认为，只有“活化分子”之间的碰撞才能发生反应，而活化分子的平均能量与反应物分子平均能量的差值即为活化能。近代反应速率理论进一步指出，两个分子发生反应时必须经过一个过渡态——活化络合物，过渡态具有比反应物分子和产物分子都要高的势能，互撞的反应物分子必须具有较高的能量足以克服反应势能垒，才能形成过渡态而发生反应，此即活化能的本质。
2.降低反应的活化能（activation energy）原理的假说
（1）中间产物学说
在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶－底物中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。
E＋SE－SP＋E
许多实验事实证明了E－S复合物的存在。E－S复合物形成的速率与酶和底物的性质有关。电子显微镜的观察结果、X射线晶体结构分析、酶与底物反应前后光谱特性分析、酶的溶解度变化、酶与底物的共沉降，获得E－S复合物结晶都可证明中间产物的存在。
（2）邻近效应（proximity effect）和定向效应（orientation effect）
邻近效应在酶促反应中，由于酶和底物分子之间的亲和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趋势，最终结合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效浓度大大增加的效应。
定向效应：当专一性底物向酶活性中心靠近时，会诱导酶分子构象发生改变，使酶活性中心的相关基团和底物的反应基团正确定向排列，同时使反应基团之间的分子轨道以正确方向严格定位，使酶促反应易于进行。以上两种效应使酶具有高效率和专一性特点。
（3）酶使底物分子中的敏感键发生变形（distortion）
酶－底物复合物形成时，酶分子构象发生变化，底物分子也常常受到酶的作用而发生变化，甚至使底物分子发生扭曲变形，从而使底物分子某些键的键能减弱，产生键扭曲，有助于过度态的中间产物形成,从而降低了反应的活化能。
（4）多功能催化作用
酶的活性中心部位，一般都含有多个起催化作用的基团，这些基团在空间有特殊的排列和取向，可以对底物价键的形变和极化及调整底物基团的位置等起到协同作用，从而使底物达到最佳反应状态。第4节 细胞中的糖类和脂质
●从容说课
本节学习的内容与学生的生活和身体健康有着密切的联系。我们教学中可以按照教材中的问题探讨创设情境，让同学们观察课本上的图片,从平日熟悉的食物中思考我们如何利用食物中的有机物,通过学生对糖类和脂质认识的基础为切入点,将学生引入新课。也可以通过一系列平时常见的问题创设问题情境：如为什么有些人在早晨空腹运动会发生晕眩 应怎么处理比较好？人的肥胖症状与饮食中的糖类和脂肪有什么关系 用这些问题引发学生思考,作为情境引入,调动学生学习新课的积极性。
课堂教学的重心应放在对糖类的学习上,教学方法可以是自主学习和讨论交流。由于糖类的知识比较容易理解，生活中接触较多，所以可尝试让学生当小老师，归纳整理糖类的种类和主要作用，懂得无论动物还是植物都存在糖类，糖类分为单糖、二糖、多糖三大类。多糖的种类是学生不太容易理解的地方，可以利用教材上形象的插图来帮助学生理解，糖类是细胞和生物体生命活动的主要能源物质，然后通过列举生活中的实例来丰富学生的感性认识。学习脂质的内容时同样根据学生已有的生活经验展开，让学生了解脂质对于生物体和细胞的重要作用,尤其是在结构组成和功能调节上的重要性,尽量联系人的身体健康,如肥胖、心脏病等，讨论脂肪对人体的利弊,认识脂肪对于细胞和生物体的作用和脂肪过多造成的危害，拓展学生的视野。使学生认识养成健康的生活方式和习惯的重要意义。
本节的最后一段内容，是对蛋白质、核酸、多糖三类生物大分子结构组成的高度概括。说明这三种生物大分子都是以单体为单位的多聚体，都是以碳链为骨架，碳是生命的核心元素。
●三维目标
1.知识与技能
（1）概述糖类的种类和作用。
（2）举例说出脂质的种类和作用。
（3）说明生物大分子以碳链为骨架。
2.过程与方法
（1）尝试进行自主学习和合作学习。
（2）运用生物学知识解决社会生活中一些实际问题。
（3）运用互联网、图书、杂志进行资料的收集和整理。
3.情感态度与价值观
（1）参与小组合作与交流，培养学生自主、探究、合作式的学习方式。
（2）认识生物科学的价值。
（3）养成健康的生活方式和习惯。
●教学重点
1.糖类的种类和作用。
2.说明生物大分子以碳链为骨架。
●教学难点
1.多糖的种类。
2.生物大分子以碳链为骨架。
●教具准备
1.学生家庭的一般食谱。
2.学生查找的资料：标准体重怎么衡量。肥胖的原因。
3.实物投影仪。
4.平时膳食的几种食物图、几种二糖组成示意图、几种多糖的分子组成示意图。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
１.学生家庭的一般食谱。
２.学生查找的资料：标准体重是怎么样的？肥胖的原因是什么？
［情境创设］
某所中学早上7：00准时进行升旗仪式。校长正有声有色地发表讲话，突然一个同学晕倒了！脸色苍白。老师和同学们七手八脚地把他送到校医室抢救。医生不慌不忙地给他喝一杯糖水，不一会儿，他清醒了。这是为什么呢？
假如我们上午上课已经到最后一节课了，你的身体有什么感觉？（很饿、四肢无力、思维也迟钝了）
你想吃饭了吧？吃饭后你会觉得又有了力气。为什么呢？（那是因为补充了能量）
请观察平时膳食的几种食物图。讨论这些食物含有的能量一样吗？当你在学校参加运动会消耗了大量体力时，你认为图中能尽快为你补充能量的食物是什么？
［师生互动］
（一）学生以四人为一个小组，认识图中的各种食物，讨论问题探讨中提出的问题。学生充分发表自己的意见。
学生对食物中含有能量的知识不是很了解，但是人人都清楚，吃了东西，人就不会挨饿，就会有力气。学生一定能猜想出，各种食物所含有的能量是不一样的。
能尽快为你补充能量的食物是什么？学生的答案是五花八门的，老师可以以此转入正题，能够为细胞生命活动提供能量的物质很多，细胞生命活动的主要能源物质是糖类。
（二）通过谈话、自学和归纳总结，让学生认识糖类的种类和作用。
1.你能列举一些你所熟悉的糖的名称吗？
白糖、黄糖、冰糖、麦芽糖、葡萄糖、砂糖、蔗糖……
2.这些糖都是同一种类型的糖吗？
不是/不知道。
3.糖都是甜的吗？
是/不知道。
其实，除了我们熟悉的这些甜的糖之外，还有很多糖是不甜的，例如淀粉、植物细胞壁的组分之一的纤维素等都是糖类。
4.糖类由哪些元素构成？糖类可以分为几大类？每一种类型的糖类有哪些具体的糖？它们主要存在于哪种生物体上？请同学们阅读课文P30～P31，细胞中的糖类的内容，并归纳整理知识结构。
5.学生代表上讲台讲自己对这部分知识的归纳情况，请学生填写完整如下的表格。
种 类 分 布 功 能
单糠 五碳糖 核糖 细胞中都有 组成RNA的成分
脱氧核糖 细胞中都有 组成DNA的成分
六碳糖 葡萄糖 细胞中都有 主要的能源物质
果糖 植物细胞中 提供能量
半乳糖 动物细胞中 提供能量
二糖 麦芽糖 发芽的小麦、谷粒中含量丰富 都能提供能量
蔗糖 甘蔗、甜菜中含量丰富
乳糖 人和动物的乳汁中含量丰富
多糖 淀粉 植物粮食作物的种子、变态根或茎等储藏器官中 储存能量
纤维素 植物细胞的细胞壁中 支持保护细胞
糖元 肝糖元 动物的肝脏中 储存能量，调节血糖
肌糖元 动物的肌肉组织中 储存能量
6.单糖、二糖、多糖是怎么区分的？
单糖：不能水解的糖。
二糖：由两分子的单糖脱水缩合而成。如麦芽糖由两个葡萄糖分子脱水缩合而成，蔗糖可以水解为一分子果糖和一分子葡萄糖，乳糖可以水解为一分子葡萄糖和一分子半乳糖。（展示课本P31图2－11）
多糖：由许多的葡萄糖分子连接而成。如淀粉、纤维素、糖元，构成它们的基本单位都是葡萄糖。
（展示课本P31图2－12）
7.人在患急性肠炎时，往往采取静脉输液治疗，输液中含有葡萄糖。你们知道为什么吗？请小组讨论。
临床上医生给病人输入葡萄糖液，可以为病人提供能量和营养。葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，是“生命的燃料”，它在细胞内被氧化分解，放出大量的能量，为病人的生命活动提供能量。
8.葡萄糖的能量如何衡量？
无论体外燃烧还是体内释放能量，1 g葡萄糖释放的能量大约为17.15 kJ。
9.糖尿病与糖的摄取量有关吗？为什么要严格限制糖尿病人的甜味食品以及米饭、馒头等主食？有关。甜味食品含有糖，米饭、馒头含有的淀粉经消化分解后生成的是葡萄糖。
10.你能否通过上网、查找书报等途径得到更多糖尿病方面的知识？
11.有人认为，吃的糖过多或吃得过饱，即使不吃肥肉也很容易引起肥胖，你认为对吗？
12.比较你们的家庭食谱，在质量相同的情况下，你知道其中含能量最高的食物是哪一种吗？
（三）通过小组讨论的方式，了解细胞中脂质的种类和作用。阅读课文P32。
1.组成脂质的化学元素主要是什么？（C、H、O，有些含有P、N）
2.常见的脂质有哪些？（脂肪、磷脂、固醇。固醇又包括胆固醇、性激素、维生素D等）
3.在人和动物体内，脂肪主要分布在哪些部位？（皮下、大网膜、肠系膜）
4.在日常生活中，你所知道的含脂肪较高的植物有哪些？脂肪主要在这些植物的什么器官？（花生、油菜、向日葵、松子、核桃、芝麻、蓖麻等的种子里）
5.讨论：在人体的脏器周围的脂肪对人体有何利弊？
脂肪除了可以储存大量能量外,还具有隔热、保温、缓冲和减压的作用,可以有效地保护动物和人体的内脏器官。
如果人过多地摄入脂肪食物，缺少运动，就有可能导致肥胖。体内脂肪过多将增加心脏的负担，我们要适度摄入脂肪类食物。若多吃动物性脂肪和含胆固醇高的食物，如肥肉、脑、肝、蛋黄等，容易引起冠状动脉硬化性心脏病。
……
1 g糖元氧化分解释放约17 kJ的能量，而1 g脂肪可以放出约39 kJ的能量。脂肪是细胞内良好的储能物质。磷脂是构成细胞膜的重要成分。固醇又包括胆固醇、性激素、维生素D等。它们对人体的代谢起到很重要的调节作用。
（四）引导学生理解生物大分子以碳链为骨架。
1.我们熟悉的生物大分子有哪些？（多糖、蛋白质、核酸等）
2.多糖、蛋白质、核酸的基本组成单位分别是什么？（单糖、氨基酸、核苷酸）
3.什么是单体？多聚体？（单糖、氨基酸、核苷酸这些组成大分子的基本单位称为单体。许多单体连接成多聚体）
4.如何理解单体以碳链为骨架？（每一个单体都是以若干个相连的碳原子构成的）
5.如何理解碳原子在组成生物大分子中的作用？
［教师精讲］
糖类和脂质都是细胞内的重要有机化合物，广泛分布在动植物中，两者都是由C、H、O三种元素构成，有的脂类还有N、P等元素。
糖类和脂类对生命活动有不同的作用。两者都是能源物质。生命系统的一切生命现象和代谢活动都需要不断输入能量，因此它们对细胞和生物体的能量代谢非常重要。
多糖、蛋白质、核酸等生物大分子都是由单体构成的多聚体。每一个单体都是以若干个相连的碳原子构成的碳链为骨架。所以生物大分子以碳链为骨架。没有碳就没有生命。
［评价反馈］
1.多糖在生物体内转化为单糖是通过
A.蛋白酶的消化作用 B.脱氢作用 C.缩合作用 D.水解作用
2.生物体进行生命活动的主要能源物质是
A.糖类 B.脂肪 C.蛋白质 D.核酸
3.苹果细胞中含量最丰富的多糖是
A.蔗糖、麦芽糖 B.淀粉、糖元 C.淀粉、纤维素 D.糖元、纤维素
4.下列脂质中参与细胞膜构成的是
A.脂肪 B.磷脂 C.维生素D D.性激素
5.糖元、核酸、淀粉酶的基本组成单位分别是
A.碱基、单糖、氨基酸 B.葡萄糖、碱基、氨基酸
C.乳酸、核苷酸、葡萄糖 D.葡萄糖、核苷酸、氨基酸
6.图2－4－1表示细胞中四种有机物的组成和功能，请分析回答：
图2－4－1
（1）A是__________，E在动物体内是指__________，在植物体内是指__________。
（2）F是______，它是由B（脂肪酸和甘油）形成的，除此之外，脂质还包括____和____。
（3）C是__________，C形成G的过程叫__________。
（4）D是__________，H可分为__________和__________。
参考答案：
1.D 2.A 3.C 4.B 5.D
6.（1）葡萄糖 糖元 淀粉 （2）脂肪 磷脂 固醇 （3）氨基酸 缩合 （4）核苷酸 DNA RNA
［课堂小结］
［布置作业］
1.P33练习题。
2.请你通过上网或其他途径查阅资料，分析产生肥胖的原因，并提出一些好的减肥方法。
［课后拓展］
1.冠状动脉硬化性心脏病
此病是由于冠状动脉粥样硬化，造成管腔狭窄或闭塞而使心肌缺血缺氧而引起的心脏病。肥胖症、糖尿病和缺少运动的人容易患此病，多在春、冬季节发病。预防此病主要是经常参加体育运动，凡40岁以上特别是患有高血压和糖尿病的人，应少吃动物性脂肪和含胆固醇高的食物如肥肉、脑、肝、蛋黄等，预防动脉硬化，定期体检及早治疗。
2.糖尿病
是由于胰岛素分泌不足所引起的糖代谢紊乱的一种代谢疾病。多发生在中年肥胖者。主要症状是三多一少，即多吃、多喝、多尿，体重减少。预防本病在于节制饮食以免过胖，避免精神刺激等。
3.肥胖
不仅使人行动不便，身材不美，更重要的是引起心脑血管的疾病，危害健康，请你分析产生肥胖的原因。有人为了减肥，大量服用减肥药物或者节食，然而效果并不好。请你通过上网或其他途径查阅资料，说明效果不好的原因，并提出一些好的减肥方法。
4.标准体重
一个人是否肥胖，可以用标准体重来衡量。凡是体重超过标准体重的10%的人为超重，体重超过标准体重的20%的人就是肥胖。中国人标准体重的简便计算公式如下：
男性：标准体重（kg）=身高（cm）－105
女性：标准体重（kg）=身高（cm）－100
5.脂质过氧化作用对机体的损伤
脂质过氧化作用对机体损伤的机制十分复杂，是当前研究的重要课题之一。
脂质过氧化的直接结果是膜不饱和脂肪酸减少，膜脂的流动性降低。过氧化产物还会引起膜蛋白共价交联与聚合,使膜蛋白处于永久性缔合状态,严重限制了膜蛋白在膜平面上的运动,导致膜功能异常。
动脉粥样硬化是一种主要侵害大、中动脉,使血管内壁增厚、变硬、管腔狭窄的疾病。脂质过氧化物与此过程密切相关。
老年斑或老年色素是衰老的重要标志之一。它出现在老年人的皮肤,特别是面部和手的背部，表现为褐色斑块或斑点。老年色素主要由脂褐素和黑色素组成。脂褐素是长期累积在老细胞内的不溶性有色物质,是氧化了的不饱和脂质、蛋白质和其他细胞降解物的聚合物,存在于所有细胞特别是神经元和肌肉细胞，影响RNA代谢，使细胞萎缩和死亡。
6.含淀粉类油炸食品贴上致癌标签
薯类油炸食品中含有的可能致癌物丙烯酰胺平均含量高出谷类油炸食品4倍。卫生部前日首次发布“慎食含淀粉类的油炸食品”公告,建议大家尽量避免长期食用高温加工的淀粉类食品,改变以油炸、高脂肪食物为主的饮食习惯,减少因丙烯酰胺可能导致的健康危害。
卫生部食品污染物监测网监测结果显示,高温加工的淀粉类食品丙烯酰胺含量比较高,尤其是高温加工的薯类食品,比方说炸薯片、炸薯条,它的丙烯酰胺含量要高出油炸谷类食品的四倍。中国疾病预防控制中心提供的资料还显示,速溶咖啡、大麦茶、玉米茶也含有丙烯酰胺。
著名肿瘤专家孙燕院士曾在采访中表示,其实不光是薯条、薯片等西方食品,中国人食用了多年的油饼、油条等油炸类食品也脱不开“致癌”的黑标签。中国癌症研究基金会孟祥柱向媒体表示，油炸、烧烤等种类食物对人体健康的危害,远远大于近来为人们所熟知的苏丹红。（摘自《南方日报》2004年4月15日）
丙烯酰胺是一种化学物质,是生产聚丙烯酰胺的原料,主要用于塑料制品的生产及涂料、橡胶、污水净化等工业。淀粉类食品在高于120 ℃的温度下烹调,容易产生丙烯酰胺。动物实验结果显示,丙烯酰胺是一种可能致癌物。流行病学观察表明,长期低剂量接触丙烯酰胺会出现嗜睡、情绪和记忆改变、幻觉和震颤等症状，并伴随末梢神经病（手套样感觉、出汗和肌肉无力）。（摘自《南方日报》2004年4月15日）
7.淀粉
淀粉是植物生长期间以淀粉粒形式储存于细胞中的储存多糖。它在种子、块茎和块根等器官中含量特别丰富。
当淀粉悬于水中并加热时,淀粉粒吸水溶胀并发生破裂,淀粉分子进入水中形成半透明的胶悬液，这一过程称凝胶化或糊化。当凝胶化的淀粉液缓慢冷却并长期放置时，淀粉分子会自动聚集并借助分子间的氢键键合形成不溶性微晶束而重新沉淀，这种现象称为退行或老化。食品工业中为防止淀粉老化,可将淀粉食品速冻至零下20 ℃,使食品中的水迅速结晶以阻止淀粉分子聚结而沉淀。
淀粉除作为食物外,主要用作食品和医药等工业用的增甜剂（如水解糖浆）和增稠剂（如糊精）。把天然淀粉进行适当处理,使它的某些物理或化学性质发生改变,以适应特定的需要，这种淀粉称为改型淀粉。实验室中常用的可溶性淀粉就属于这一类,它是普通淀粉在质量分数为7.5%的盐酸中室温下放置7 d形成的。
天然淀粉一般含有两种组分：直链淀粉和支链淀粉。多数淀粉所含的直链淀粉与支链淀粉的比例为（20%～25%）∶（15%～80%）。某些谷物如蜡质玉米和糯米等几乎只含支链淀粉，而皱缩豌豆中直链淀粉含量高达98%。直链淀粉和支链淀粉在物理和化学性质方面有明显差别。纯的直链淀粉仅少量地溶于热水,溶液放置时重新析出淀粉晶体（退行现象）。支链淀粉易溶于水,形成稳定的胶体,静置时溶液不出现沉淀。
淀粉在酸或淀粉酶作用下被逐步降解,生成分子大小不一的中间物,统称为糊精。糊精依相对分子质量的递减,与碘作用呈现由蓝紫色、紫色、红色至无色。例如,淀粉糊精呈现蓝紫色,红糊精为红褐色,消色糊精无色。
●板书设计
第4节 细胞中的糖类和脂质
一、细胞中的糖类
元素组成 含 量 种 类 功 能
C、H、O 很少 单糖、二糖、多糖 生命活动主要能源
二、细胞中的脂类
元素组成 含 量 种 类 功 能
C.H、O（有些含N、P） 1%～2% 脂肪、磷脂、固醇 储能、代谢调节等
三、生物大分子以碳链为骨架第三课时 光合作用的探究历程和光合作用原理的应用
●教学过程
［课前准备］
1.教师制作多媒体课件；
2.教师设计《生物小组合作学习记录卡》；
小组编号 时间 月 日 第 节
组长 记录员
组员
课题
讨论结果
交流代表
3.准备探究实验《环境因素对光合作用强度的影响》所需的材料用具；
4.组织学生每两人为一组调查和收集有关提高农作物光合作用强度的具体措施，并写好调查报告。
［情境创设］
教师：上节课我们学习了光合作用的具体过程，同学们还记得光合作用分为哪几个阶 段吗？
学生：分为光反应和暗反应两个阶段。
教师：光反应和暗反应各发生了怎样的物质变化和能量变化？
学生：光反应包括两个物质变化，即水的光解和合成ATP，同时光能转变为ATP中活跃的化学能。暗反应也包括两个物质变化，即二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，同时，ATP中活跃的化学能转变成糖类等有机物中的化学能。
教师：很好，看来同学们对光合作用的具体过程掌握得不错。但是有哪位同学知道光合作用的过程是怎样被人发现和了解的吗？
教师：这个问题看来大家了解得不多。人们对光合作用的认识经历了一个漫长的过程，科学家们用了200多年的时间经过无数次的实验才对光合作用的过程有了比较清楚的认识。今天这节课我们将沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。
［师生互动］
1.光合作用的探究历程
教师：首先我们来看一看科学家们是怎样逐渐认识光合作用的？
〔显示板书：（三）光合作用的探究历程〕
教师：这部分内容我们将以小组合作学习的方式来进行。请大家结合课本P 101～P102的内容，快速阅读以下材料，然后分组讨论表格中所提出的问题。请看大屏幕。
多媒体课件出示小组合作学习要求：（1）每个小组推选一名组长，组织本组同学讨论学习；（2）推选一名记录员记录本组同学讨论的结果；（3）推选一名交流代表发言，汇报本组讨论结果；（4）每位同学在讨论时都要积极思维、踊跃发言，帮助本组代表准备好发言提纲。
多媒体课件显示材料内容：
年代 科学家 实验情况 结论 思考
1648年 海尔蒙特 把一棵重2.5 kg的柳树苗栽种到一个木桶里，每天只用纯净的雨水浇灌树苗，五年以后取出柳树，并把柳树和土壤分别称重。结果发现柳树增重80多千克，而土壤却只减少了100 g ① 1.海尔蒙特的实验设计有什么 缺陷？
1771年 普利斯特利 密闭的玻璃钟罩内，同时放有点燃的蜡烛和活小鼠，一段时间后，蜡烛不灭，小鼠不死 ② 2.他的实验有时成功，有时失败，试想一下可能的原因是什么？
1779年 英格豪斯 密闭的玻璃钟罩内，同时放有点燃的蜡烛和活小鼠，放在光照条件下，一段时间后，蜡烛不灭，小鼠不死；密闭的玻璃钟罩内，同时放有点燃的蜡烛和活小鼠，放在黑暗中，一段时间后，蜡烛熄灭，小鼠死亡；重复500多次 ③ 3.英格豪斯的实验设计与前人相比，改进在什么地方？
1782年 J.Senebier （略） 植物在照光时吸收CO2释放O2 4.J.Senebier的这个结论是在什么基础上提出的？
1845年 R.Mayer （略） 植物在进行光合作用时把光能转变成了化学储存起来 5.R.Mayer得出这个结论的依据是什么
1864年 萨克斯 暗处理后的叶片一半遮光，一半曝光，后经碘蒸气处理，曝光一半叶变蓝，遮光一半不变 ④ 6.萨克斯的实验目的是什么？7.为什么对天竺葵先进行一昼夜的暗处理？8.为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
20世纪30年代 鲁宾和卡门 用同位素18O标记水（即H218O），进行光合作用实验，发现生成的氧全部是18O2；如用18O标记二氧化碳（即18CO2），H2成的氧全部是O2 ⑤ 9.鲁宾和卡门采用了什么先进方法来进行实验？
10.从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学有什么联系？与技术手段的进步有什么关系？试举例说明。11.分析人类对光合作用的探究历程，你还有哪些感悟？
学生：分组讨论，由记录员填写生物小组合作学习记录卡。
教师：哪一组同学先来汇报？
教师：好。我们掌声有请第一小组的代表发言。其他小组的同学要注意听，看看本小组讨论的结果是否跟他们的一样。等一下其他小组代表发言的时候，只讲你们的不同结论，并说明原因。
第一小组的交流代表用实物投影仪呈现讨论结果，并作讲解；各小组的代表分别提出本小组的不同看法，并说明原因；其他学生有不同意见也可以提出来；最后由老师进行总结。在师生的共结论同讨论中得到正确答案并逐一呈现。
结论 思考
①建造植物体的原料是水分 1.缺乏对照实验
②植物可以更新空气 2.可能是在无光条件下做的这个实验。因为无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，所以实验失败
③植物只有在阳光照射下才能更新空气 3.①设计了对照实验；②控制单一变量（即唯一自变量）；③对实验过程进行重复
植物在照光时吸收CO2释放O2 4.在发现了空气的组成的基础提出的
植物在进行光合作用时把光能转变成了化学能储存起来 5.依据是“能量的转换和守恒定律”
④证明绿叶在光合作用中制造了淀粉 6.为了验证光合作用的产物是什么。7.暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走 耗尽8.一半遮光一半曝光，是为了进行对照
⑤光合作用释放的氧全部来自水 9.采用了“同位素标记法”来进行实验
10.提示：从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。例如：直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事实说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。又如，基于核科学的进展，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳。这些都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展有巨大的推动作用。11.提示：①许多科学家为了研究光合作用进行了辛勤的探索，他们不断地探索研究，从不放弃，坚持到底，这种献身科学的精神值得我们学习；②使我们体验到了科学探究的一般过程是：通过观察、发现问题—提出问题、进行假设—指定计划、设计实验—观察实验、获取证据—检验假设、得出结论，并认识到科学发现的艰难，科学研究方法的重要性，以及综合利用各学科的成果和研究手段的重要性；③科学家所设计的实验不仅有整体的设想、清晰的思路和操作的可行性，而且他们的实验都遵循了对照性原则、控制变量原则、重复性原则等原则，这些科学实验方法都是值得我们借鉴的。
教师：刚才我们体验了科学家们探索发现光合作用的历程，学习了他们的科学研究方法，接下来，我们也来模仿科学家设计实验的方法，看看自己能否创造性地设计实验探究光合作用的奥秘。
〔显示板书：（四）光合作用原理的应用〕
教师：农业生产上有许多提高农作物光合作用强度的措施。上节课已经布置同学们调查和收集有关提高农作物光合作用强度的具体措施有哪些，现在请同学们来汇报一下你们的调查结果。
（显示板书：提高农作物光合作用强度的措施）
学生：用投影仪展示调查报告、相片、图片、资料等。
汇报结果总结如下：
（1）适当提高光照强度、延长光照时间：如冬天或阴雨天可以使用人工光照作为补充等。
（2）适当提高二氧化碳浓度：如施用农家肥、在温室内施干冰等。
（3）适当提高温度：如阳光充足的天气温室内的温度调节在25～30 ℃之间。
（4）适当增加植物体内的含水量：如合理灌溉等。
（5）适当增加矿质元素的含量：如合理施肥等。
教师：很好。现在我们就每两个人为一组，选择其中的一种因素，通过实验来探究它对光合作用的影响。
（显示板书：探究环境因素对光合作用的影响）
教师：首先请大家确定好你们想要研究的课题，然后按以下步骤来实施：
一、确定课题
二、作出假设
你的依据是：
三、设计方案
原理提示：从蚕豆（或其他植物）上选取健壮、叶龄相似的成长叶数片，用直径1 cm的钻孔器，避开叶脉，打小圆片数十片，放于大注射器中注入水，排除空气后，用手指堵住注射器前端小孔，把活塞用力往后拉，即可造成减压环境而逐出叶肉组织中的空气，放开手指，水即进入组织中，如此重复多次，整个叶子圆片全部充满水分而下沉。把下沉的圆叶片连同水倒于小烧杯中，放在黑暗处备用。
植物进行光合作用时，吸收二氧化碳放出氧气，由于氧气在水中的溶解度很小，而在细胞间隙中积累，结果会使原来下沉的叶片上浮。
请根据你们前面提出的假设，思考以下其中一个问题，小组同学通过讨论，设计出你们下一步的实验方案。
1.如果你探究的是光照对光合作用的影响，你如何设置单一的光照变量？根据什么现象观察实验结果？
2.如果你探究的是温度对光合作用的影响，你如何设置单一的光照变量？根据什么现象观察实验结果？
3.如果你探究的是二氧化碳对光合作用的影响，你如何设置单一的光照变量？根据什么现象观察实验结果？
（当然你也可以不参照提示，自己设计一个更合理的方案）
（一）选择你所需要的实验器材：叶片、打孔器、注射器、烧杯、40 W台灯、温度计、可调式控温器、NaHCO3。
（二）方法步骤：
（三）实验结果记录：
请你设计一个简单、合理的表格，记录你的实验结果。
（四）老师选择几组实验方案设计得较好的组别，派代表到讲台宣读，供其他组别参考，经进一步修改完善后便可实施。
四、实施方案
按实验方案进行操作，仔细观察，认真记录。
五、分析与结论
把你的实验结果填写在前面设计的记录表上，并根据实验结果绘出曲线图。小组同学共同分析和讨论实验结果，得出结论。
六、表达与交流
向全班同学展示你们的实验成果，并对其他小组提出的质疑作出合理的解答；认真倾听其他小组的汇报，共同归纳出提高光合作用强度的措施。
［教师精讲］
1.人类是怎样认识到光合作用原理的
人们对光合作用的认识经历了一个漫长的阶段，大约用了近200多年的时间，才对光合作用的生理过程有了一些认识，知道了光合作用的场所、条件、原料和产物。从公元前3世纪古希腊学者亚里士多德提出，土壤是植物体的食物来源，直到20世纪40年代初，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究，了解了光合作用中各产物组成元素的来龙去脉后，对光合作用才有了一个较彻底的认识。
2.关于变量和单一变量原则
变量，或称因子，是指实验过程中可被操纵的特定因素或条件。根据其在实验中的作用，通常可分为两类：
实验变量与反应变量：
实验变量，也称自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，两者是因果关系。
无关变量与额外变量：
无关变量，也称控制变量，指实验中除实验变量以外的其他一切影响实验现象或结果的因素或条件。无关变量并不是对实验结果不产生影响，而是指在实验中不作为实验的研究对象。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量引起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量起干扰作用，造成实验结果的误差。
单一变量原则是处理实验中各种复杂关系的一个基本原则。指实验设计中只能确定一个变量为实验变量，其他变量则为无关变量。单一变量原则包括两层含义：一是确保“单一变量”的实验观测，不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量。二是确保“单一变量”的操作规范，即实验操作中要尽可能避免无关变量的干扰。
［评价反馈］
1.20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究绿色植物的光反应过程。他们用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2，然后进行两组光合作用实验。图5－4－3中容器内为小球藻悬液，并置于光下：
图5－4－3
（1）甲图中的A代表___________________，它来源于________________。
（2）乙图中的B代表___________________，它来源于________________。
（3）甲图中物质A与乙图中物质B的相对分子质量之比是________________________。
（4）本实验能证实_________________________________。
（5）若甲图中供给12 molC18O2，能产生________________氧气。
2.一种水溶液染料对细胞无任何毒害且有O2时会变成蓝色。如图5－4－4装置是研究光合速率与光照强度相对关系的示意图。
图5－4－4
请分析如下问题：
（1）在溶液顶部加一层油的目的是_________________________________________。
（2）为什么要在无色溶液中加一定量的NaHCO3？____________________________
_________________________________。
（3）此实验装置如何改变或调控光照的相对强度？____________________________
_________________________________。
答案：1.（1）O2 H2O （2）18O2 H182O （3）8∶9 （4）光合作用中产生的氧气来自于水 （5）12 mol
2.（1）由于空气中存在O2，为避免空气中的氧影响实验结果，因此加一层油 （2）维持装置中CO2浓度的相对恒定，以保证光合作用对CO2的需要 （3）光照强度的控制可以通过移动台灯来实现
［布置作业］
1.完成课本P103思考与讨论1～2；
2.完成课本P106基础题1～8。
［课后拓展］
1.光合作用的探究历程给我们什么样的启示和借鉴
这些科学家所设计的实验不仅有整体的设想、清晰的思路和操作的可行性，更值得我们借鉴的是，他们的实验都遵循了以下原则：①科学性：实验设计的原理必须有充分的科学根据，不是凭空想象，比如德国科学家萨克斯的实验依据的实验原理是淀粉遇碘变蓝；恩格尔曼的实验依据的原理是氧气多则好氧型细菌聚集数量就多；鲁宾和卡门的实验所依据的原理是释放的氧中有没有放射性与标记的原料的对应关系。因此，我们设计实验时要以前人的实验、定理、定律和已知的经验为基础，进行科学设计。②严谨性：实验中要设计对照实验，便于实验前后对比或组间对比或不同部分之间的对比，得出明确的结论。还有的实验要建立在严谨的逻辑推理基础之上。如萨克斯的叶片一半曝光，一半遮光；鲁宾和卡门的实验一组标记的是H218O，另一组标记的是C18O2；恩格尔曼的实验则是建立在严谨的逻辑推理基础之上的巧妙设计。因此，我们在进行实验设计时，要通过对照实验使结论无懈可击，以确保实验的严谨性和逻辑性。③实验条件的一致性：实验时，要保证对照实验只要一个条件不同，我们称为单一变量（即实验变量或自变量），其他条件均要相同，这样才能说明对照实验结果的不同是由单一变量引起的，从而确保实验结果的准确性。
2.植物栽培与光能的合理利用
光能是绿色植物进行光合作用的动力。在植物栽培中，合理利用光能，可以使绿色植物充分地进行光合作用。合理利用光能主要包括延长光合作用时间和增加光合作用面积。合理利用光能主要包括延长光合作用时间和增加光合作用面积两个方面。
延长光合作用时间就是最大限度地利用光照时间，提高光能的利用率。措施有：①提高复种指数。复种指数是指一年中收获作物的面积与土地总利用面积之比。如果一年一熟，复种指数就是1，一年三熟，复种指数就是3。从提高光能利用的角度看，尽可能种几熟的作物。②合理地间作套种。利用不同作物光饱和点的差异，在同一季节里、同一土地上种植高矮不同的植物。如高光饱和点的玉米田里间种低光饱和点的大豆。在一季作物成熟前，播种下一季作物称为套种。套种的结果是后季作物幼苗在前季作物中度过，大大减少了由播种出苗造成的光能浪费。
增加光合面积的一项重要措施就是合理密植。合理密植是指在单位面积的土地上，根据土壤肥沃程度等情况种植适当密度的植物。如果种植得太稀，光能就得不到充分的利用；如果种植得太密，植物互相遮挡，植物也不会茁壮地生长。
3.实验设计：证明温度对光合速率的影响。
（1）实验目的：了解温度是光合速率的因素之一。
（2）实验材料、试剂：金鱼藻，NaHCO3，清水，试管，烧杯，铁架台，温度计，水族箱，可调式加温器，棉花和小刀。
（3）实验步骤：
①在水中剪下生长健壮的没有损伤的金鱼藻嫩枝后，切口向上插入已经装满清水的试管内，并用棉花裹住管口，放在盛有清水并放有NaHCO3的烧杯内，同样准备三套装置。
②在烧杯里插入可调式加温器，对水加温，分别将三个装置的水温调节到15 ℃、25 ℃、35 ℃，用温度计测定水温。
③把三个装置都放到距灯光20 cm处进行光照，数分钟后可以看到在金鱼藻的切口处冒气泡。观察并记录在不同水温下释放气泡的速度。
（4）结果分析：光合作用的强度受到外界温度的影响，在一定范围内，高温能促进光合作用，而低温却能使光合作用的反应速度减慢。
（5）结论：光合作用是一个复杂的碳素同化过程，每一反应都需要酶的参与，温度的不同使酶的活性发生变化，从而改变反应进行的速度。
4.实验设计：请自选材料用具，设计一个实验证明“植物的光合作用需要二氧化碳”。
实验题目：验证“植物的光合作用需要二氧化碳”。
实验材料：
实验方法和步骤：
实验结论：
●板书设计
第三课时 光合作用的探究历程和光合作用原理的应用
（三）光合作用的探究历程
1.海尔蒙特的盆栽柳条实验
2.普利斯特利的实验
3.英格豪斯的实验
4.萨克斯的实验
5.鲁宾和卡门的实验
（四）光合作用原理的应用
1.提高光合作用强度的措施
2.探究环境因素对光合作用的影响第2节 生物膜的流动镶嵌模型
●从容说课
通过对上一节的学习，学生已经明白了细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜，那这种选择性是如何实现的呢？则与细胞膜的结构有关，这一节就是要解决膜的结构是怎样的。本节主要包括了两大部分内容：1.科学家对细胞膜结构的探索历程。这是一个很好的科学史教育素材，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，更重要的是让学生加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。2.细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，在头脑中构建细胞膜的空间结构，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。
本节课在教学设计上主要突出科学史的教育，科学史的教学是在新教材中特别强调和突出的，在旧教材中涉及不多，要教好不容易。老师备课过程要细致策划如何有效地引导学生分析不同时期不同科学家的实验及假说，评价他们的贡献；要能通过一连串的环环相扣的问题来引导学生思维，要让学生感到身临其境，仿佛自己就是那个科学家在思考研究；最后让学生从中总结出科学发现的一般规律。科学史的教学必须抓住主线，言语简洁，不要赘述过多的枝节，否则学生容易混淆，把正确的观点给记错了。
细胞膜的流动镶嵌模型这个难点的解讲可以通过多媒体课件来突破，有顺序和层次地介绍。要求学生发挥空间想象力，在头脑中构建细胞膜的空间立体结构，理解各种成分是如何空间分布的。另外这部分内容与前面所学的细胞膜的化学成分有密切联系，可以结合起来。这样学生可以更好地明白为什么说“细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，少量是多糖”。总结时强调细胞膜在结构上的主要特点是具有流动性。
●三维目标
1.知识与技能
（1）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。
（2）举例说明生物膜具有流动性特点。
（3）尝试利用废旧物制作生物膜模型。
（4）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。
2.过程与方法
（1）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题，作出假设。
（2）发挥空间想象力，通过制作模型，构建细胞膜的空间立体结构。
3.情感态度与价值观
（1）生物膜结构的研究是立足于生物膜所具有的功能特点上开展的，树立生物结构与功能相适应的生物学辩证观点。
（2）正确认识科学价值观，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要有严谨的推理和大胆的想象，并通过实验进一步验证。
（3）正确认识技术在科学研究中所起的作用。
●教学重点
1.科学家对生物膜结构的探索历程。
2.生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。
●教学难点
1.对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能相统一。
2.生物膜的空间立体结构。
3.生物膜的流动性特点。
●教具准备
1.与生物膜结构探索过程相关的科学家图片及其实验图片。
2.生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
（1）由于本节课内容跳跃较快，需要在一节课时间内展示近两百年来人们对细胞膜认识的过程，而学生对这过程中所提及的实验及一些结论又比较陌生，所以课前老师要精心组织好相关图片，按时间顺序依次展示，给学生以感性的认识，让学生能较快建立对科学史的理解。
（2）准备生物流动镶嵌模型的多媒体演示课件，重点突破：①膜的空间立体结构，各种成分是如何排列的；②生物膜的流动性。
［情境创设］
教师：同学们，在上一节课中，通过对几种物质跨膜运输的实例，我们明白了生物膜是一种半透膜，一些小分子可以自由通过，一些分子则不能自由通过，但细胞膜又不是纯物理意义上的半透膜，它是有生理活性的，能对一些离子和小分子进行选择性通过。所以生物膜更是一种选择透过性膜。那为什么会有选择性呢？生物膜是靠什么机制来对不同的物质进行选择的呢？这就跟细胞膜的结构有密切的关系，我们接下来学习生物膜的结构特点。
在前面我们制作真核细胞的三维结构模型中，当时也遇到过用什么材料做细胞膜的问题，很多组的同学都没有很好地解决。我们要从结构与功能相适应的角度分析，用什么材料做细胞膜，能更好地体现细胞膜的功能。首先，我们来总结一下我们已知的细胞膜的特点有哪些。
学生：细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界。
学生：细胞膜是选择透过性膜，能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过。
学生：植物细胞质壁分离和复原的实验告诉我们，细胞能够在一定范围内胀大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。
教师：很好，现在有三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，用哪种更适合于体现细胞膜的功能呢？
学生：塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的要求，只有弹力布能够满足前面提到的三项功能的要求。
教师：那也就是说弹力布较适合制作细胞膜，大家再调动已有的知识和生活经验，你还能想出更好的材料做细胞膜吗？要找到更好的材料，我们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。
［师生互动］
1.对生物膜结构的探索历程
人们对事物的认识是有一个过程的，科学家当年正是怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始了对生物膜结构的孜孜以求地探索，历经了一百多年时间，走过了一条曲折的道路，直到现在仍有许多科学家在继续深入研究。让我们一起重温一下这段历史，会让大家对科学过程和本质的理解有所启发。
问题（1）：一种物质或物体的结构，实际上是指其组成成分之间的组合形式。要弄清一种物质或物体的结构，首先要弄清其组成成分。那么，细胞膜的组成成分是什么呢？
展示材料①：欧文顿及其实验相关的图片
时间：19世纪末 1895年
人物：欧文顿（E. Overton）
实验：用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：凡可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。
提出假说：膜是由脂质组成的。
图4－2－1
教师：大家看，最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过对膜成分的提取和鉴定？
学生：是从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。
教师：欧文顿的分析假说是如何提出的呢？
学生：根据他的实验结果，通过严谨的推理得出来的：凡可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。
教师：那在推理分析得出结论之后，还有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？
学生：有必要，通过鉴定能更准确地说明问题。
教师：那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢：
学生：当时的技术不能实现。
教师：是的，这说明技术对科学研究的重要作用，直至20世纪初，科学家才能第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。从而以实验说明了欧文顿的假说是成立的。也就是说假说是在实验与观察的基础上提出来的，同时又需要更进一步的实验来证明。
问题（2）：清楚了膜的化学组成后，接下来就要探索这些物质是如何组成膜的了。
朗缪尔Irving Langmuir在水盘中展开的是磷脂分子（如图4－2－2），磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，结构既有疏水基团（尾部），又有亲水基团（头部）。因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。这样磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。
图4－2－2 图4－2－3
展示材料②：Gorter 和Grendel对血影的研究
时间：1925年
人物：荷兰科学家Gorter和Grendel
图4－2－4
实验：两位科学分离纯化了红细胞，从一定数量的红细胞中抽提脂类，按Langmuir的方法进行展层，并比较展层后的脂单层的面积和根据体积所推算的总面积，发现提取的脂铺展后所测的面积同实际测量的红细胞的表面积之比为（1.8～2.2）∶1，约为两倍。
教师：假如你是当时的科学家，当你做实验时发现单分子的磷脂分子正好是红细胞的两倍时，大胆地展开你的想象力，你能做出什么假说？
学生：细胞膜中的磷脂是两层的。
教师：很好，科学家也正是因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一假说。说明你们也具有了一点科学家的思维能力了，假说的提出不仅需要有实验的基础，同时还需要有严谨的推理和大胆的想象力。
问题（3）：那蛋白质和磷脂的位置关系又是如何的呢？
展示材料③：J. Danielli ＆ H. Davson的三明治模型
时间：1935年
人物：J. Danielli ＆ H. Davson
实验：J. Danielli ＆ H. Davson 1935 发现质膜的表面张力比油—水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质。
提出假说：提出了“蛋白质—脂类—蛋白质”的三明治模型。认为质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。1959年在上述基础上提出了修正模型。
展示材料④：罗伯特森的单位膜模型
时间：1959年
人物：J. D. Robertson罗伯特森
图4－2－5
图4－2－6
实验：用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗—明—暗三层结构（如图4－2－6），厚约7.5 nm，它由厚约3.5 nm的双层脂质分子和内外表面各为厚约2 nm的蛋白质构成。
提出假说：连续的脂质双分子层组成膜的主体，磷脂的非极性端朝向膜内侧，极性端朝向膜外两侧，蛋白质以单层肽链的厚度，通过静电作用与磷脂极性端相结合，从而形成蛋白质—磷脂—蛋白质的三层结构，称之为单位膜。他提出真核细胞与原核细胞具有相同的膜结构。单位膜模型的主要不足在于：把生物膜的结构描述成静止的、不变的，这显然与膜功能的多样性相矛盾。
单位膜结构模型继承了前人的有关“脂双层”和“蛋白质—脂类—蛋白质”三明治模型的结论，又成功地利用了先进的电子显微镜的观察结果作为证据。但是他将生物膜描述为静态的刚性的结构，这一点很快又被新的技术手段下的实验所否定。
问题（4）：有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？
展示材料⑤：荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验
时间：1970年
人物：Larry Frye等
实验：将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。
提出假说：细胞膜具有流动性。
质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如物质跨膜运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，成功地指出细胞膜具有流动性。
实际上，一些很简单的例子也能说明膜具有流动性，如我们初中学习的白细胞会吞噬细菌就是一个很好的例子。大家再想想类似的还有什么例子？
学生：变形虫的变形运动。
学生：植物细胞的质壁分离。
学生：动物细胞吸水膨胀和失水皱缩。
教师：很好，在继承前人的结论基础上，结合新的观察和实验证据，又有科学家提出一些关于生物膜的分子结构模型。其中1972年桑格（S. J. Singer）和尼克森（G. Nicolson）提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。
好，学到这里，纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，我们有些话题想让大家思考讨论。
2.以讨论小组的形式开展课堂讨论交流
（1）生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？请说说你的看法。
学生：生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。
的确，流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，但它无法完美地回答生物膜的所有功能。所以后来不断提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格镶嵌模型；Jain和White于1977年提出板块镶嵌模型等，迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多，生物膜的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的。其要点和特点基本相同，主要包括膜的分子组成和结构特征。
（2）纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，你能谈谈实验技术的进步起到怎样的作用？
学生：在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如血影的制取和化学成分的鉴定技术使人们认识膜的化学组成；电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。
（3）分析生物膜模型的建立过程中，结构与功能相适应是如何得到体现的？
学生：在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。
（4）分析生物膜模型的建立过程，你受到什么启示？
学生：科学研究是要在实验和观察的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，提出假说，再通过实验进一步地验证假说。
学生：科学研究依赖于技术的进步，技术进步了，可以得到更多新的实验数据。
学生：科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作。
学生：科学发现的过程不是一帆风顺的，往往是在继承的基础上不断验证、修正和完善发展的。
学生：科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断完善。
……
教师：那流动镶嵌模型的具体内容是如何的呢？
［教师精讲］
流动镶嵌模型的基本内容
结合课件展示依次介绍：
（1）磷脂双分子层是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧。
图4－2－7
（2）蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。这里体现了膜结构内外的不对称性。
图4－2－8
（3）在细胞膜的外侧，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结构合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息交流有密切联系。
图4－2－9
（4）磷脂分子是可以运动的，具有流动性。膜脂分子的运动有多种形式：
①侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置。②旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。③摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。④伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。⑤翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层，是在翻转酶的催化下完成。⑥旋转异构：脂肪酸链围绕C—C键旋转，导致异构化运动。
图4－2－10
（5）大多数的蛋白质也是可以运动的，也体现了膜的流动性。
［评价反馈］
1.精选练习
（1）变形虫的任何部位能伸出伪足，人体的某些白细胞能吞噬病菌，这些生理活动的完成说明细胞膜具有下列哪一特点
A.选择透过性 B.一定的流动性 C.保护作用 D.细胞识别
（2） 1985年 Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有___________。
（3） 1925年 Corter Grendel用丙酮提取细胞膜的脂，并将它在空气—水界面上展开时，发现这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍。由此可以认为细胞膜由___________组成。
（4） 1970年，科学家用不同荧光染料标记的抗体，分别与鼠和人细胞膜上的一种抗原相结合，使它们分别产生绿色和红色荧光。将两种细胞融合成一个细胞时，开始时一半呈绿色，另一半呈红色，但在 37 ℃水浴中保温40分钟后，融合细胞上的两种颜色的荧光呈现均匀分布。这个实验说明___________，其原因是___________。
参考答案：
（1）B （2）脂质 （3）磷脂双分子层 （4）细胞膜具有一定的流动性 构成细胞膜的蛋白质分子（抗原）是可以运动的
2.过程性评价表格
班别 课题 生物膜结构的探索历程
组长 成员
评价 评价
讨论主题 所选主题号 小组号
生物膜结构的探索历程 1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？请说说你的 看法 小组讨论记录
2.纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，你能谈谈实验技术的进步起到怎样的作用
3.分析生物膜模型的建立过程中，结构与功能相适应是如何得到体现的
4.分析生物膜模型的建立过程，你受到什么启示
小组号 1 2 3 4
小组自评
小组互评
［课堂小结］
我们这节课就到这里，一方面我们重温了科学家探索细胞膜结构的历程，这是一个在继承中不断验证、修正和完善发展的过程，这段科学史给予我们很多有用的启示，使我们加深了对科学过程和方法的理解。另一方面我们也重点学习了生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。
［布置作业］
在引入时，我们问到大家还能想出什么更好的制作细胞膜的材料，你们可以调动已有的生活经验，再结合今天所讲的生物膜的流动镶嵌模型，利用生活上找得到的废弃物做一个细胞膜的流动镶嵌模型。
［课后拓展］
请利用互联网搜索科学家对生物膜研究的最新进展的资料，并通过自己的加工将资料整理出来，拿到班上相互交流。
参考网页：
http：//www.labsky.com/data/02/08/communion/0830103324491.htm
http：//www.xssc.ac.cn/Web/ListConfs/ConfPicShow.asp requestno=420
http：//www./kz/0309/kz0988.stm
http：//www./ReadNews.asp NewsID=199
●板书设计
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
1.19世纪末，欧文顿提出：膜是由脂质组成的。
2.20世纪初，对膜化学成分鉴定：膜是由脂质和蛋白质组成的。
3.1925年，荷兰科学家提出：膜中的脂质分子排列为连续两层。
4.1959年，罗伯特森提出生物膜的静态模型（单位膜模型）：
“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成。
5.1970年，弗雷和埃迪登用绿色和红色荧光染料对小鼠和人体细胞膜上蛋白质进行染色标记，并让两种细胞进行融合。提出细胞膜具有流动性。
6.1972年，桑格和尼克森提出“流动镶嵌模型”。
二、流动镶嵌模型的基本内容
1.膜是由蛋白质和脂质组成的。（还有少量多糖）
2.膜的基本支架：磷脂双分子层（亲水头部朝外，疏水尾部朝内）。
3.蛋白质分子镶嵌中磷脂双分子层中。（有些外侧蛋白质与多糖结合形成糖被）
4.膜的结构特点：流动性。
5.膜的功能特点：选择透过性。第3节 细胞核——系统的控制中心
●从容说课
本节内容，课程标准的要求是“阐明细胞核的结构和功能”。为了帮助学生实现这一学习目标，本节创设了利于学生思考分析、动脑动手尝试制作的自主学习的情境。让学生对细胞核的重要功能，对细胞核的结构以及两者相适应的关系有较深刻的领悟。
本节的“问题探讨”从学生的认知实际、求知心理出发提出问题，从而激发了学生的求知欲望。“细胞核在细胞的生命活动中，起什么作用呢？”课文不是用结论性文字来直接回答这一问题。而是通过“资料分析”栏目，用不同方式的科学实验，从不同侧面来展示细胞核功能的科学实验的事实：黑白美西螈的核移植实验，蝾螈受精卵的横缢实验，变形虫的切割实验，伞藻的嫁接实验和核移植实验。让学生从这些实验事实中去分析思考和领悟，沉清心理的模糊，解开脑中的疑惑，使这一强烈的求知欲望变成现实，从而得到对这一问题求知的满足。学生不光获得了“细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心”这一认知，突破了难点，而且身心健康也得到了发展。两全其美，真是妙极了！
“细胞核为什么能成为细胞的遗传代谢的控制中心？”这是与细胞的结构分不开的。从而引出生物学的一个最基本的观点，生物体的结构与功能是相适应的。细胞核有哪些特点与其功能相适应呢？课本先展示了细胞核结构模式图（课本P53图3－10），接着在课文的文字描述中描述了细胞核重要结构部分：染色质。重点描述了DNA与染色体的关系，染色质与染色体的关系。因DNA中储存了大量的遗传信息，其主要载体染色体在细胞核中。因此，课文最后点出：对细胞核功能较为全面的描述应该是：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
在学生学习了细胞核的结构和功能之后，本节安排了能发挥学生潜能的动脑动手的实验制作：“模型构建——尝试制作真核细胞的三维结构模型”。这是课程标准的要求。
以上是本节内容的总体构思。课文以一定的逻辑思路、层层推进，最后水到渠成。使学生在自主研习过程中实现本节内容确定的三个学习目标。
根据本节知识内容，可安排两个课时进行教学。
●三维目标
1.知识与技能
（1）阐明细胞核的结构和功能。
（2）尝试制作真核细胞的三维结构模型。
（3）学会进行实验数据分析。
2.过程与方法
（1）通过自主互动的过程式教学，领悟细胞核的功能、细胞核的结构以及功能与结构相适应的关系。
（2）分小组尝试制作真核细胞的三维结构模型，展开组间评价竞争机制，既发挥每个学生的潜能，又使学生学习和体会合作的愉悦。
3.情感态度与价值观
（1）认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。
（2）在合作与交流中分享解决问题后的愉悦。
●教学重点
1.细胞核的结构和功能。
2.制作真核细胞的三维结构模型。
●教学难点
1.领悟细胞核是遗传信息库。
2.理解细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。
●教具准备
1.制作真核细胞三维结构模型的器具和材料。
2.制作细胞核结构动画。
●课时安排
2课时
第一课时 细胞核的结构和功能
●教学过程
［课前准备］
1.制作“资料分析”的动画课件。
（1）黑白美西螈的核移植实验。
（2）蝾螈受精卵的横缢实验。
（3）变形虫的切割实验。
（4）伞藻的嫁接实验和核移植实验。
2.学生自主学习课前预习提纲。
（1）通读课文。
（2）思考“问题探讨”中的4个问题。
（3）思考“资料分析”中的5个问题。
（4）细胞核在细胞的生命活动中起什么作用？
（5）细胞核为什么能成为细胞的“控制中心”？
［情境创设］
1.屏幕显示细胞结构动画，凸现细胞核部分的结构。暗示学生，引起他们对细胞核的注意。今天，我们来学习：细胞核——系统的控制中心（屏幕显示这节课内容的课题，教师引导点题）
2.引入“问题探讨”（屏幕“问题探讨”中的几个问题，激发学生对细胞核每一知识内容的探讨欲望）
（1）细胞核在细胞中起着什么作用？发挥自己的想象力，把细胞核比喻成什么才既形象又贴切？
（2）没有细胞核的细胞还能存活吗？
（3）没有细胞核的细胞还能合成蛋白质吗？
（4）没有细胞核的细胞还能生长和分裂吗？
［师生互动］
1.学生议论以上问题，似懂非懂，产生了一些疑惑，激起了强烈的求知欲望。
此时，教师概述了细胞核的数目、形状、大小和在细胞中的位置等知识要点后，顺理成章地提出：细胞核在生命活动中起什么作用呢？
2.屏幕演示制作的“资料分析”细胞核具有什么功能的动画。
（1）黑白美西螈的核移植实验动画。
问题：这个实验说明美西螈皮肤的颜色是由细胞核还是由细胞质控制的？生物体性状的遗传主要是由细胞核还是由细胞质控制的？为什么？
（2）蝾螈受精卵的横缢实验的动画。
问题：从这个实验可以看出细胞核与细胞的分裂、分化有什么关系？
（3）变形虫的切割实验的动画。
问题：以这个实验可以得出什么结论？
（4）伞藻的嫁接实验和核移植实验动画。
问题：这个实验说明生物体形态结构的建成与细胞核有关还是与细胞质有关？
（5）你认为细胞核具有什么功能？
3.在老师的组织引导下，学生分组进行讨论。（学生每四人分为一个小组，按原班级里的大组依此顺序每个小组重点讨论一个问题，并推举一人交流讨论情况）
课堂集中交流。每个问题两小组交流。其他同学给在大会交流的同学作堂上评价、打分。教师组织引导，掌握交流的情况。
4.最后由两位同学作综合发言，回答：
（1）以上四个实验各从哪个侧面阐述细胞核的功能？
（2）四个实验总地说明了什么？
5.同学们在小组讨论中都争相发言。从大会交流和综合发言的同学的发言看，大家都对细胞核的功能领悟较深，都能利用资料，透过现象看本质。同学们想想，细胞核为什么能成为细胞代谢和遗传的控制中心？
这一个承上启下的问句，把学生从是什么的思维中转入了为什么的思维方向了。
6.要弄清为什么的问题，我们先要看细胞核的结构。出示细胞核结构图。
问：细胞核由哪几个部分构成？（看图回答）
生：细胞核主要由核膜、核仁和染色质组成。
问：核膜与细胞膜有何不同？（联系了前面学过的知识进行比较学习）
生：主要不同：①核膜是双层单位膜，而细胞膜是单层的；②核膜上有核孔而细胞膜没有孔。
师：你回答得很不错。一是观察能力和比较分析能力强，二是知识再现能力。
7.大家看书：细胞核结构的内容。看能提出几个问题，对这些问题是怎样理解的。看完后同桌两个可进行讨论。
问：从课文的段落看，你认为课文描述了几个问题？
生：依课文看，我认为描述了三个问题。
问：第一个问题是什么？
生：第一个问题描述的是染色质。这里面包含了三个小问题。一是染色质的主要成分：它是由DNA和蛋白质组成的；二是染色质的特性：容易被碱性染料染成深色；三是染色质与染色体的关系。两者是同一物质在细胞的不同时期不同的形态特征。
问：第二个问题是什么？
生：第二个问题描述的是DNA。DNA上储存着遗传信息，遗传信息能从亲代细胞传给子代细胞，从而保证性状的遗传。
问：第三个问题是什么呢？
生：第三个问题描述的是遗传信息的作用。
问：在细胞的结构中，课文为什么只描述了染色质这个结构？大家现在清楚了吗？
生：明白了。细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，其功能与染色质相关。
问：现在大家能回答（理解）细胞核为什么能成为细胞的“控制中心”吗？
生：能。因为细胞核中有染色质，染色质的组成中有DNA，DNA主要在细胞核的染色质中，DNA储存有遗传信息。所以……
问：以此看，细胞核的结构与功能的关系如何？
生：相适应。老师过去给我们讲过，生物体的结构和功能有相适应的关系。这是生物学习的一个最基本的观点之一。
问：大家认为这位同学回答得怎样？
生：好！真的妙极了！
问：细胞核有何功能？
生：细胞核的功能，完整地表述应该是：
（1）遗传信息库。
（2）细胞代谢和遗传的控制中心。
［教师精讲］
前面，我们已经学习了细胞核的结构和功能。我们应该怎样理解细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心？我相信，对这个问题大家有了一定的理解。为了加深对这个问题的认知，我再谈谈对这个问题的领悟。对“细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心”的理解，我们可以从以下两个方面去分析领会。
第一个方面，一些科学实验的事实已说明了细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。事实是最好的说明。
1.黑白美西螈的核移植实验和伞藻的嫁接实验与核移植实验共同说明了生物的性状遗传，生物体的形态构造的建成都是由细胞核控制的。因此，细胞核是细胞遗传的控制中心。
2.蝾螈受精卵的横缢实验，说明细胞的分裂和分化离不开细胞核，细胞核是与细胞代谢密切相关的。而变形虫的切割实验说明，细胞核和细胞质是相互依存、不可分割的。
这两个实验，从总体看是与细胞代谢相关的实验。实验结果说明细胞核是代谢的控制中心。
第二个方面，从细胞结构角度看,这是紧扣前面列举的事例,回答“为什么”的问题。细胞核为什么能成为细胞的代谢和遗传的控制中心呢？这无疑要从细胞核结构上去寻求答案。细胞核的结构中，染色质与这一问题直接相关。因为染色质上有DNA，也即DNA的主要载体是染色质。DNA储存着遗传信息，遗传信息控制细胞代谢和遗传。可见细胞核的结构与其功能是相适应的。这也是我们在学习生物过程中应掌握和运用的一个基本观点。
总地来看，课本列举了一些科学实验事实回答了细胞核的功能是什么的问题，而细胞核的结构——染色质则回答了细胞核为什么有这种功能的问题。这是我们分析和理解这个问题的总思路，总的逻辑思维过程。掌握了这个正确的逻辑思维方法，教与学上的这个难点就会迎刃而解了。同学们，你们认为呢？
［评价反馈］
A.学生小结本次课学习的内容。绘出课堂研习知识结构图。
要求每个学生都做。老师在课堂上巡视学生的完成情况。以检查学生对本次课学习内容的回顾和小结，以了解学习的掌握程度。
B.或者用以下检测题进行评价反馈。
1.选择题
（1）细胞核中容易被碱性染料染成深色的结构是
A.核仁 B.核膜
C.染色质 D.核仁和染色质
（2）下列关于染色质和染色体的叙述中，正确的是
A.同种物质在同一时期的两种形态
B.不同物质在同一时期的两种形态
C.不同物质在细胞不同时期的两种形态
D.同种物质在不同时期的两种形态
（3）下列结构中，既具双膜又含有DNA，同时是遗传的控制中心的是
A.线粒体 B.细胞核
C.叶绿体 D.核糖体
（4）DNA是控制遗传性状的遗传物质，在水稻的细胞中它分布在
A.细胞核、内质网
B.细胞核、核糖体
C.细胞核、细胞质基质
D.细胞核、线粒体、叶绿体
（5）绿色植物细胞的细胞核中，不包括下列哪种结构
A.染色质 B.核膜
C.叶绿体 D.核仁
2.问答题：人成熟的红细胞还能生长和分裂吗？为什么？
参考答案：
1.（1）C （2）D （3）B （4）D （5）C
2.不能。因为成熟的红细胞没有细胞核。而细胞核是细胞代谢的控制中心。所以红细胞不能生长和分裂。
［课堂小结］
本次课堂研习的知识结构：
［布置作业］
课本P56练习
技能训练：解释数据（P56）
［课后拓展］
1.用图解或文字描述形式，说明多利羊是怎样诞生的？从生物生殖角度看，多利的诞生属于哪种生殖方式？从遗传和细胞生物学角度看，多利的诞生说明了什么？
2.人的成熟的红细胞还能分裂、生长吗？为什么？
3.通过互联网、图书馆、新华书店等多种途径查找资料，以“真核细胞和原核细胞比较问题”写一篇研究性学习的小论文。
●板书设计
第3节 细胞核——系统的控制中心
第一课时 细胞核的结构和功能
板书设计图解的几点说明：
1.细胞核——系统的控制中心的板书设计图解，设计了“四个点”。即细胞核功能和结构的知识要点是本节教学的重点和难点。
2.图解直观表示了细胞核的功能和结构，以及两者的关系。在两者关系中特别表示了染色质与细胞核功能的直接关系。染色质是DNA的主要载体，DNA中储存着遗传信息。因此细胞核是遗传信息库，细胞核中的遗传信息控制着细胞代谢和遗传。
3.图解直观示意了教学的重点和难点以及两者的关系。一般地说，教学的难点也是教学重点中的重要要点。
4.图解直观显示了突破难点的途径和方法。难点（功能）与染色质的关系，两者是一个因果关系。在这里，也就是结构和功能的关系。知道问题的因果，这个难点就会迎刃而解了。
5.图解还直观示意了细胞核结构各部分的关系。即各自功能各异，相互协调，使细胞核构成一个整体。第5节 细胞中的无机物
●从容说课
《细胞中的无机物》的知识内容并不难，主要是让学生了解水和无机盐在细胞中的存在形式和作用，在讲授无机化合物水时，可以从水在细胞、组织中的含量入手，引出水的两种存在形式。引导学生分析两种形式的水在细胞中的作用，理解水的含量与生命活动的状态密切相关。在讲述水时，要注意渗透出两种形式的水存在着动态转化，不能截然分开。恰当地运用生活常识，说明水的存在状态和作用，将会更吸引学生，使学生加深对水的认识。关于无机盐的教学，可以从学生已知的知识中提出问题，通过简明的分析，使学生懂得无机盐的存在形式和作用。例如，为什么在观察动物和人的细胞时，要用一定浓度的生理盐水 为什么长期缺乏铁会出现缺铁性贫血 从这些问题的分析过程中，归纳出无机盐对维持细胞形态、参与重要的物质组成等作用。
本节最后一段是对全章的小结，旨在点明“细胞是多种元素和化合物构成的生命系统”，“活细胞中的这些化合物，含量和比例处在不断变化之中。但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行”。教师要在最后总结中给学生分析、强调、点明。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出水在细胞中的存在形式和作用。
（2）说出无机物在细胞中的存在形式和主要作用。
2.过程与方法
（1）尝试进行自主个性化的学习。
（2）运用互联网、图书、杂志进行资料的收集和整理。
（3）尝试将你所获得的信息表达出来。
（4）尝试进行科普写作。
3.情感态度与价值观
（1）参与小组合作与交流。
（2）体验与你的同学分享通过自己的努力所获得的知识。
（3）认同“细胞是多种元素和化合物构成的生命系统”。
●教学重点
水和无机盐在细胞中的存在形式和作用。
●教学难点
水的存在形式，结合水与自由水的区别。
●教具准备
1.学生作业。
2.学生讲学课件。
3.教师课件。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
教师到市面上收集一些运动饮料的包装，并把它拍摄下来；收集一些其他相关图片资料，用于课件的制作。
［情境创设］
教师课件展示一些市面上的“运动饮料”图片，引起学生兴趣，接着教师课件中出现一个运动饮料化学成分表（可拍摄某牌子的饮料包装）。
“这是××饮料的化学成分表，表中哪些成分属于无机盐？为什么要在运动员喝的饮料中添加这些无机盐呢？那么无机盐在生活中起什么作用呢？”
“另外还有一个问题，为什么人会口渴呢？”
课件呈现园艺师为植物浇水的画面，“为什么我们在种植植物时也那么强调浇水，水在细胞内起什么作用呢？”
［师生互动］
（一）细胞中的水
1.水在生物体中的含量
对绝大多数生物来说，没有水就不能存活。地球上如果没有水，也就没有生命。最早的生命也是在水中诞生的。水在细胞中含量是最多的。在不同种类的生物体中，水的含量差别较大，生物体中水的含量为60％～95％。如，幼嫩植物体中水的含量约为70％，动物体中水的含量约为80％左右。
一般来说，①水生生物的含水量大于陆生生物的含水量，例如，水母的身体里水的含量竟约为97％（显示水母的图片）。②幼年生物的含水量要大于老年生物的含水量（显示幼儿与老人的图片），所以人体老化的特征之一是身体细胞含水量的下降。③同一生物在生长发育的不同时期，含水量也是不相同的。在不同的组织、器官中，水的含量也不相同。例如，血液含水83％、肌肉含水76％、骨骼含水约25％、牙含水10％、唾液含水99.5％、脂肪组织含水20％左右，因此成人中肌肉发达而体型消瘦的人其水分所占比例高于体脂多的胖体型者。
水在生物体的含量这么高，我们平时似乎并不觉得，那水是以怎样的形式存在于生物体内的呢？
2.水在细胞中的存在形式
水在细胞中以两种形式存在。一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水。结合水是细胞结构的重要组成成分，大约占细胞内全部水分的4.5％。细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水。
自由水大家是好理解的，它是可以流动，可以蒸发，可以离析的水分子，那么结合水具体是怎么回事呢？
结合水是在生物体内或细胞内与蛋白质、多糖等物质以氢键的形式相结合形成水胶体（亲水力蛋白质强于淀粉，淀粉强于纤维素），失去流动性，含量比较稳定，不易散失。结合水是细胞结构的重要组成成分，不能溶解其他物质，不参与代谢作用。结合水赋予各种组织、器官一定形状、硬度和弹性，因此某些组织器官的含水量虽多（如人的心肌含水79％），仍呈现坚韧的形态。
图2－5－1 氨基、羧基、羟基等均可与水结合,成为结合水
下面我们通过几道习题来区分两者：
（1）下列属于结合水的是
A.血液中的水 B.细胞液中的水
C.干种子细胞中的水 D.蒸腾作用散失的水
答案：C
（2）心肌的含水量为79%而呈坚韧的形态，血液的含水量为82%则是流动的液态，对这两种形态差异正确的解释是：（心肌中的是结合水，而血液中的是自由水）
自由水和结合水在一定条件下可以相互转化，当生命活动旺盛时，结合水向自由水转化，反之，当生命活动缓慢时，自由水向结合水转化。自由水含量少时生命活动缓慢，有利于保存，例如：种子要晒干来保存。反之为了使种子萌发，要先将种子浸泡在水中一段时间，让种子吸水，增加自由水的含量。
（3）下列结合水相对含量比较多的是
A.休眠的大豆子叶细胞 B.休眠的玉米胚乳细胞
C.洋葱的分生细胞 D.成熟西瓜的果肉细胞
自由水多代谢旺盛，显然C、D可以排除，休眠的细胞自由水少，代谢很弱，结合水是指与细胞内的亲水物质相结合的水，纤维素、淀粉、蛋白质，都是亲水物质，亲水力蛋白质强于淀粉，淀粉强于纤维素。大豆子叶细胞中蛋白质含量相对比较高，玉米的胚乳，淀粉含量相当高，因为蛋白质的亲水能力强于淀粉的亲水能力，所以休眠的大豆子叶细胞中，结合水的含量相对比较高，所以答案应该是A。
3.水的重要作用
水在生物体中的含量最多，自然也有其重要的意义：水是生命起源的先决条件，没有水就没有生命。世界上最早的生命就是在逐渐冷却的海洋里由蛋白质和其他化合物产生出来的。植物也起源于水中，后来其中的一部分才逐渐进化为陆生植物。植物的一切正常生命活动都必须在细胞含有一定的水分状况下才能进行。天然植被的分布主要受供水情况所控制。农作物产量对供水的依赖性也往往超过了任何其他因素。“有收无收在于水”和“水利是农业的命脉”的道理就在这里。
（1）自由水是细胞内生化反应的良好溶剂：水分子具有极性，是自然界中能溶解物质最多的良好溶剂。（水的介电常数是溶液中最高的，这就意味着按单位容计算，没有任何溶剂能比水溶解更多的种类和数量的溶质，所以水成为最理想的生物溶剂）动植物体内的各种生理生化过程，如矿质元素的吸收、运输,气体交换，光合产物的合成、转化和运输以及信号物质的传导等都需以水作为介质。
（2）运输营养和废物：水在生物体内的流动（如血液），可以把其中溶解的营养物质运输到各个细胞，同时又把细胞代谢产生的废物运送到排泄器官或者直接运输到体外。
（3）结合水是组成细胞的成分：结合水通过氢键与蛋白质或多糖结合，成为细胞成分的一部分。
（4）自由水作为反应物参与细胞内一些反应：水是光合作用的原料。在呼吸作用以及许多有机物质的合成和分解过程中都有水分子参与。没有水，这些重要的生化过程都不能进行。
根据自己已有的知识和生活经验，你还能举出哪些实例，说明生命活动离不开水？（学生讨论）
①在正常情况下，一个人一天需要2千克水。当人体失去6%的水分时，就会出现口渴、尿少和发烧等症状。
②当人体失水10%～20%时，就会出现幻觉，甚至死亡。对人来说，水比食物还要重要。一个人在饥饿时，可以损失40%的体重而不致毙命，但是如果损失了20%的水分，就能死亡。
③水在机体内还具有润滑剂的功能，如关节液。没有唾液不能进行吞咽动物。
④许多动植物的受精作用都离不开水。精子的移动离不开水，一些昆虫和蛙的受精卵要在水里发育。
⑤……
（二）细胞中的无机盐
初中我们做实验，将骨和小麦的种子烧尽，最终都会得到一些灰白色的灰烬，请问这些灰烬是什么呢？
学生：是无机盐。
1.无机盐在细胞中的存在形式：
细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，含量较多的阳离子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。阴离子有Cl－、SO、PO、HCO等。
细胞中无机盐的含量虽少，比水远远要少，只占1%～1.5%，那无机盐在生物体内有什么作用呢？
2.无机盐在细胞中的作用：
课本P35思考与讨论：
（1）为什么缺铁会导致贫血呢？
学生：血红蛋白是一种红色含铁的蛋白质，是红细胞的主要成分，功能是运输氧气和一部分二氧化碳。血红蛋白中的铁是二价铁离子，对人来说，小肠也只吸收二价铁离子，对三价铁离子是不吸收的。没有Fe2+就不能合成血红蛋白，人就会患缺铁性贫血。
（2）植物体缺镁会影响光合作用，为什么？
学生：叶绿素是绿色植物进行光合作用的色素，它能吸收光能用于光合作用。绝大多数植物叶片的颜色是绿色的，这是叶绿素显现的颜色。没有Mg2+就不能合成叶绿素，植物的叶片就会发黄，影响到光合作用的正常进行。
（3）为什么现在许多食盐都是加碘盐呢？
学生：人缺碘会引起大脖子病（甲状腺肿大），如果幼年时缺碘，造成甲状腺素合成不足，继而还会引起大脑发育落后，出现呆小症。调查显示，我国普遍缺碘，因此要求在食盐中加碘来补充碘的不足。
（4）你还能想到人体缺哪些无机盐会引起疾病吗？
学生：缺钙会引起佝偻病。血钙太低还可能会引起抽搐。
（5）为什么老年人容易骨折而青少年的骨容易变形？
学生：骨是由有机物和无机物构成，骨的有机物使骨具有韧性，而使骨具有硬度，骨整体的弹性和硬度也就是由这两种化学成分的比例而决定。骨中有机物与无机物的比率会随着年龄的改变而发生变化，成年人的骨含有2/3的无机物和1/3的有机物，这样的比率使骨有最大的坚固性。根据力学测定，每平方厘米的股骨能承受170至220千克的抗压（缩）强度（轴向）。由于儿童的骨是有机成分大而无机成分小，故硬度差，但韧性及可塑性大。虽然不易骨折，但却容易弯曲变形。因此，儿童应特别注意良好的坐立姿势。反之，老年人骨中的无机物随年日而增多，有机物却相对地减少，所以骨较脆而易折断，而且不易愈合。因此，老年人不宜从事太过剧烈和幅度大的活动。
（6）初中提过无机盐对植物有哪些作用呢？
学生：含氮的无机盐促进细胞分裂和生长，使枝叶繁茂。
含磷的无机盐促进幼苗发育和花开放，果实种子提早成熟。
含钾的无机盐使植物茎秆健壮，促进淀粉的形成。
［教师精讲］
从大家的讨论我们也可以看出，无机盐对生物体来说也是具有重要作用的，下面我们来归纳一下：
（1）组成细胞中的化合物：例Mg2+是叶绿素分子必需的成分，Fe2+是血红蛋白的主要成分。碳酸钙是动物和人体的骨和牙齿中的重要成分。
（2）维持细胞和生物体的生命活动：例哺乳动物的血液中必须含有一定量的钙盐，如果血液中钙盐的含量太低，这种动物就会出现抽搐。
（3）维持生物体内的平衡：渗透压的平衡：细胞内外无机盐的含量是维持原生质渗透压的重要因素。
酸度平衡（即pH平衡）：pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响着原生质组成物的所有特性以及在细胞内发生的一切反应。例如：各种蛋白质对于pH的改变异常敏感，人体血浆pH降低0.5个单位，立即发生酸中毒。无机离子如HPO/H2PO和H2CO3/HCO等组成重要的缓冲体系来调节并维持pH平衡。
离子平衡：动物细胞内外的Na+/K+/Ca2+的比例是相对稳定的。细胞膜外Na+高、K+低，细胞膜内K+高、Na+低。K+、Na+这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差，是使细胞可以保持反应性能的重要条件。此外，在细胞膜外Na+多Ca2+少时，神经细胞会失去稳定性，对于外来刺激会过于敏感等等。
［评价反馈］
1.某地区晒干的小麦种子的含水量约为14%，此时活细胞内水分
A.全部为自由水 B.全部为结合水 C.主要为自由水 D.主要为结合水
2.在患急性肠炎时，要及时注射生理盐水；不慎外伤后要用0.9%的盐水清洁伤口；在高温作业时，要喝淡盐水。以下各项中属于以上三种做法的主要原因依次是
①消毒 ②维持水分代谢的平衡 ③维持无机盐代谢的平衡 ④降温 ⑤是细胞的等渗溶液并有清洁作用
A.①②④ B.③②⑤ C.②⑤③ D.②③④
参考答案：
1.D 2.C
［课堂小结］
到这里，我们就讲完了细胞内的六大类化合物。总结一下：细胞是多种元素和化合物构成的生命系统。C、H、O、N等化学元素在细胞内含量丰富，是构成细胞中主要化合物的基础。以碳链为骨架的糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机化合物，构成细胞生命大厦的基本框架；糖类和脂肪提供了生命活动的主要能源；水和无机盐与其他物质一道，共同承担起构建细胞、参与细胞生命活动等重要生理功能。活细胞中的这些化合物，含量和比例处在不断变化之中。但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。
［布置作业］
完成课本P36练习及P38自我检测。
［课后拓展］
植物组织中自由水和结合水含量的测定
原理：
植物组织中的水分是由被胶粒所固着的结合水及不被胶粒所固着的自由水两部分所组成。结合水不蒸发和结冰，不能作为溶剂，也不被溶质夺取，所以当植物组织被浸入较浓的糖溶液中脱水，一定时间后仍未被夺取的水分作为结合水，而被夺取的水分作为自由水。自由水的量可根据所加糖液浓度的降低量来计算。再由植物组织的总含水量减去自由水量，即可求得结合水量。
植物体内自由水和结合水含量及其比值常与植物的生长及抗性有密切关系。自由水较多时，代谢活动常较强，生长速度也较快，但抗性往往降低；而结合水含量多时，则情况相反。所以自由水与结合水含量是植物抗性生理的一个指标。
仪器药品：
阿贝氏折射仪、分析天平、烘箱、超级恒温水浴、直径5 mm钻孔器、干燥器、滤纸、称量瓶、吸滤管、移液管、65%～70%（W/V）蔗糖溶液
操作步骤：
1.取称量瓶2个，洗净、烘干、称重后备用。
2.在田间选定待测作物，摘取在生长、部位、叶龄等较一致的叶片5～10片。
3.用直径5 mm钻孔器，在叶子的半边钻下小圆片，每叶5片，放入1号称量瓶中，盖紧。然后在叶子的另半边的对称位置上同样钻下5个小圆片，放入2号称量瓶，盖紧。
4.1号称量瓶于105 ℃烘箱中烘干至恒重，以计算含水量（%）。
5.2号称量瓶中分析天平上称重，求得样品鲜重Wf。
6.用移液管吸取5 mL 60%蔗糖溶液，加到2号称量瓶中，加盖后再在分析天平上称重，求得所加蔗糖溶液的重量B。小心摇动瓶中溶液，使与样品混合均匀，放在阴凉处4到5小时，其间经常摇动。
7.在老师指导下，将折射仪与超级恒温水浴相边连，水浴温度调节到20 ℃。
8.用吸滤管（在玻璃管的一端塞上少许脱脂棉，另一端配上橡皮吸头）吸取2号瓶中上层透明的溶液少许，滴一滴在折射仪棱镜在毛玻璃上，旋紧棱镜，测定浸出液的含糖百分数B2。棱镜用蒸馏水清洗后，再用同样方法测得原来蔗糖溶液的含糖百分数B1。
9.计算：按下式计算植物样品中自由水含量（%）。
β=
式中：β为自由水含量（%）；
B为加入样品中蔗糖溶液的重量；
B1为原蔗糖溶液深度百分数；
B2为加样后糖溶液的浓度百分数；
Wf为植物样品鲜重。
公式（1）系根据如下关系求得：
若A为样品中自由水重量，
加样后糖溶液中自由水量为（B+A）×（1－B2），
原来糖溶液中自由水量为B（1－B1），
则样品中自由水量A=（B+A）（1－B2）－B（1－B1），
简化得：A=。β===
式（2）和式（1）完全相等。
求得自由水含量（%）后，即可根据下式求出结合水含量（%）。
结合水含量（%）=组织含水量（%）－组织中自由水量（%）
实验作业：
1.植物组织中的自由水与结合水的生理作用有何不同？
2.结合水含量何以与植物的抗逆性有关？
●板书设计
第5节 细胞中的无机物
一、细胞中的水
1.水在生物体中的含量：60%～95%
水生生物>陆生生物
幼年生物>老年生物
2.水在细胞中的存在形式：结合水（4.5%）和自由水（95.5%）
3.水在细胞中的功能：
①细胞内生化反应的良好溶剂；
②运输营养和废物；
③组成细胞成分；
④作为反应物参与细胞内一些反应。
二、细胞中的无机盐
1.无机盐在生物中的含量：1%～1.5%
2.无机盐在生物中存在形式：离子
3.无机盐的功能：
①组成细胞中的化合物。
②维持细胞和生物体的生命活动。
③维持生物体内的平衡。第二课时 实验：用高倍镜观察叶绿体和线粒体
●教学过程
［课前准备］
课前培训8名学生充当“小老师”，协助教师指导同学进行实验。课前10分钟制作藓叶的临时装片和人的口腔上皮细胞临时装片。
［情境创设］
屏幕显示：课前教师制作的几种材料的临时装片，并显微投影给学生观察。
教师：上节课我们通过图片和资料，了解了细胞器的分布、形态和功能，那么实际生物体中的细胞器是怎样的呢？这是老师刚才制作的临时装片，请仔细观察其中的叶绿体和线粒体的分布和形态，下面请各小组自行制作临时装片并观察。
屏幕显示本节课题：用高倍镜观察叶绿体和线粒体。
［师生互动］
1.观察叶绿体的形态和分布情况
屏幕显示：制作藓类叶片的临时装片的方法步骤和观察叶绿体的方法步骤。
制作藓类叶片临时装片的方法：在洁净的载玻片中央滴一滴清水，用镊子取一片藓类的小叶，或者撕取菠菜叶稍带叶肉的下表皮，放入水滴中，盖上盖玻片。
观察叶绿体的步骤：将制作好的叶片临时装片放在低倍镜下观察，找到叶片细胞后，换用高倍镜仔细观察叶片细胞内叶绿体的形态和分布情况。
学生：各小组在小组长的指导下，制作和观察临时装片，并绘制图。
教师：巡回检查，指导。
学生：各小组分别用显微投影仪展示自己制作的装片，并指出叶绿体的位置，以及自绘的叶绿体形态图，提出疑惑。
学生：各小组讨论，对展示小组的实验结果进行评价，对展示小组的疑惑进行解答。
教师：（1）点评学生实验过程中操作的优点和存在的不足，如：叶片取材不当，装片中的水分过多或过少等。
（2）由于取材于活的植物体，叶片中的叶绿体在不同的光照条件下是可以运动的，因此，在不同光照条件下采集的葫芦藓，其叶内叶绿体椭球形的形状不完全一样。
（3）点评并纠正高倍显微镜操作中错误的做法。
2.观察线粒体的形态和分布情况
屏幕显示：制作人的口腔上皮细胞临时装片的方法和步骤，以及使用高倍显微镜观察线粒体的步骤。
制作人的口腔上皮细胞临时装片的方法和步骤：在洁净的载玻片中央滴一滴健那绿染液，用消毒牙签在自己漱净的口腔内侧壁上轻轻地刮几下，把牙签上附有碎屑的一端，放在染液中涂抹几下，盖上盖玻片。
观察线粒体的步骤：在高倍镜下观察经过染色的口腔上皮细胞临时装片，可以看到蓝绿色的线粒体，细胞质接近无色。
学生：各小组在小组长的指挥下，制作和观察临时装片，并绘图。
教师：巡回检查、指导。
学生：各小组分别用显微投影仪展示自己制作的临时装片，指出线粒体的位置，同时展示自己绘制的线粒体图。
学生：各小组讨论，对展示小组的实验结果进行评价，对展示小组的疑惑进行解答。
教师：（1）点评学生实验操作过程中的优缺点。
（2）点评学生绘制的生物图。
［教师精讲］
1.生物图的画法和注意事项（屏幕显示）：
①图的大小要适当，在纸上的位置要适中，一般稍偏左上方，以便在右侧和下方留出注字和写图名的地方。
②先用削尖的铅笔（一般为3H的），根据观察到的物像（不能抄书），轻轻地画出轮廓，经过修改，再正式画好，务必使图形真实。
③图中比较暗的地方，如叶绿体、细胞核，用铅笔点上细点来表示，越暗的地方，细点越多，不能涂阴影表示暗处。
④字尽量注在图的右侧，用尺子引出水平的指示线，然后注字。
⑤在图的下方写上所画图形的名称。
2.叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形，一般散布在细胞质基质中，靠近细胞膜的叶绿体较多一些，光照强的一面叶绿体分布较多一些。靠边叶脉部分的叶肉细胞中的叶绿体数量要多一些。
3.线粒体的形态多种多样，有短棒状、圆珠状、线形、哑铃形等。人的口腔上皮细胞中的线粒体均匀地分布在细胞质基质中。在细胞内新陈代谢旺盛的部位比较集中，例如，在人的受精卵分裂面附近线粒体较多，人的心肌细胞中线粒体的数量比平滑肌细胞中线粒体的数量多。
［评价反馈］
1.绿色植物叶片细胞中含有大量的叶绿体，叶绿体位于细胞的________中，显________色，一般呈____________形状。
2.线粒体的主要功能是____________，其形态多样，有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。在实验中观察发现，染色后的线粒体显___________色，细胞质显___________色。
参考答案：
1.细胞质基质 绿 扁平的椭球形或球形 2.有氧呼吸的场所 无 蓝绿
［课堂小结］
1.观察叶绿体、线粒体的形态和分布的实验方法和步骤
取材→制片→观察
2.实验中几个问题的分析
（1）为什么用藓类的小叶，或者菠菜叶的下表皮（稍带叶肉）作观察叶绿体的实验材料？
藓类属阴生植物，菠菜叶的下表皮是菠菜叶的背阳面，这样的细胞中的叶绿体大且数目少，便于观察叶绿体的形态和分布。
（2）为什么观察叶绿体的临时装片时要始终保持有水状态？
防止细胞内的叶绿体失水。如果叶绿体失水，叶绿体就缩成一团，无法观察叶绿体的形态和分布。
（3）细胞质基质中的叶绿体，是不是静止不动的？为什么？
不是静止不动的。叶绿体存在于细胞质中，它会随着细胞质的流动而运动。
（4）叶绿体的形态和分布，与叶绿体的功能有什么关系？
①叶绿体呈椭球形或球形，可以减少运动时的阻力，有利于叶绿体的运动。叶绿体在细胞质中散乱地分布，相互不重叠，有利于其内部的每一个基粒充分接受光照。
②叶绿体呈椭球体形，在不同的光照下可以运动，改变椭球体的方向，这样即能接受较多的光照。叶绿体在细胞中的运动又有利于其内部的每一个基粒充分接受光照。
③叶绿体的形态和分布都有利于按受光照，完成光合作用，如叶绿体呈椭球体形，能够对不同光照条件改变方向；又如，叶肉细胞中的栅栏组织，其中的叶绿体分布比海绵组织的多，可以接受更多的光照。
3.高倍镜使用中的注意事项
（1）一般地讲，在低倍镜下调节清晰后，可直接转动转换器，使高倍镜对准通光孔。但若高倍镜不是原配的，则应先稍微转动粗准焦螺旋，使镜头上升后再换高倍镜，下降镜筒时必须从一侧注视物镜下降到一定距离。
（2）换高倍镜后因镜头与装片间的距离很小，切记不可再转动粗准焦螺旋，以防损坏镜头或装片。应该一面从目镜里观察，一面逆时针方向转动，直到清晰为止。
（3）在高倍镜下若要换装片，必须升高镜筒后才能进行。
［布置作业］
1.高倍镜下看到的叶绿体是
A.绿色、棒状 B.红色、棒状
C.红色、扁平的椭球形或球形 D.绿色、扁平的椭球形或球形
2.如图3－2－3所示，1、2为物镜长度；3、4为目镜长度；5、6为观察时物镜与标本装片距离大小。欲获得最大放大倍率的观察效果，其正确的组合是
图3－2－3
A.1、3、5 B.2、4、6 C.2、3、5 D.2、4、5
3.在不同光强下，有关叶绿体的椭球体方向改变的说法正确的是
A.强光下，叶绿体的椭球正面朝向光源 B.强光下，叶绿体的椭球侧面朝向光源
C.任何光下，叶绿体的椭球体正面朝向光源 D.弱光下，叶绿体的椭球体侧面朝向光源
4.植物叶片含叶绿体较多的是
A.下表层 B.叶肉海绵组织 C.叶肉栅栏组织 D.导管
5.在视野右上方发现一后期的细胞，要将其移至视野正中，应将装片移向
A.左上方 B.左下方 C.右上方 D.右下方
6.下列关于高倍物镜使用的叙述中，正确的是
A.因为藓类的叶片大，在高倍镜下容易找到，所以可以直接使用高倍物镜观察
B.在低倍镜下找到叶片细胞，即可换高倍物镜观察
C.换用高倍物镜后，必须先用粗准焦螺旋调焦，再用细准焦螺旋调到物像最清晰
D.为了使高倍镜下的视野亮一些，可用最大的光圈或凹面反光镜
7.（2001年上海高考题）某学生用显微镜观察装片时，见视野中有甲、乙、丙三异物。为判断异物的位置，他先转动目镜，见甲异物动，然后转换物镜，三异物仍在。据此，三异物可能在
A.目镜 B.物镜 C.反光镜 D.目镜和装片
8.制作菠菜叶的临时装片时，应取菠菜叶的________表皮并稍带些叶肉为观察对象，因为该细胞内的叶绿体的体积________，而且数目________。高倍镜下可观察到叶绿体分布于细胞质基质中，并随细胞质的流动而________。
9.现有如下材料和器具，欲观察植物细胞叶绿体的形态和分布，及光照强弱对叶绿体分布的影响，请选择最理想的材料完成实验并回答问题。
材料和用具：藓类的小叶、菠菜叶、棉花叶、玉米叶、200 W灯泡、25 W灯泡、显微镜、载玻片、盖玻片、镊子等。
（一）实验原理
高等植物的叶绿体存在于____________细胞的细胞质基质中，一般呈绿色、扁平的椭球形或球形，可以用____________显微镜观察它的形态和分布。高等植物的叶绿体作不同的光照下，可以运动，改变椭球形的方向，改变其分布。
（二）实验步骤
（1）取材：选取最理想的材料________三份。该材料最理想的原因是______________________。
（2）将上述三份材料分别放在载玻片中的清水滴中，盖上盖玻片，制成临时装片。
（3）将三个临时装片分别入在200 W、25 W的白炽灯和暗处，依次处理5 min、10 min、10 min。
（4）观察：先用________观察，找到相应的细胞，然后转动________，换上________，调节________使视野高度适宜，最后调节________螺旋，直到物像清晰。
（三）实验现象
（1）叶绿体的形态：___________________。
（2）在弱光下，叶绿体以其________面朝向光源，好处是________；在强光下，叶绿体以其________面朝向光源，好处是________。
10.图3－2－4示光学显微镜的一组镜头，目镜标有5×和15×字样，物镜标有10×和40×字样。请看图回答：
图3－2－4
（1）仔细观察叶绿体的形态时，显微镜的目镜、物镜及其与盖玻片间距离的组合为________（用标号作答）。此时放大的倍数为________。
（2）在观察叶绿体时，③与④的显微视野中比较明亮的是________。
（3）若在低倍镜视野中发现有一异物，当移动装片时，异物不动，转换高倍镜后，异物仍可观察到，此异物可能在________。
A.物镜上 B.目镜上 C.装片上 D.反光镜上
参考答案：
1.D 2.C 3.B 4.C 5.C 6.D 7.D
8.下 大 少 流动
9.（一）叶肉 高倍 （二）（1）藓类的叶 藓类植物的叶片薄而小，叶片是单层细胞，叶绿体清楚，不需要加工即可进行观察 （4）低倍镜 转换器 高倍镜 光圈 细准焦 （三）（1）扁平的椭球形或球形 （2）椭球形的正 便于接受较多的光照 椭球形的侧 不至于被强光灼伤
10.（1）②③ 600 （2）④ （3）B
［课后拓展］
1.增加“不同光照条件下叶绿体的形态变化”的实验,使学生了解叶绿体对不同光照条件的适应性。实验课前,在讲台前摆放3台显微镜,载物台上分别放着强光（200 W灯泡照射5 min）、弱光（25 W灯泡照射10 min）、黑暗处理过的3片葫芦藓小叶装片。让学生轮流观察,看清楚不同条件下叶绿体位置的改变。应该注意的是,如果用强光照射叶的装片,灯泡不能离装片太近（灯泡距装片应大于20 cm）,否则叶绿体会被强光灼伤而解体。
某同学在观察细胞质流动实验时，选用了如下材料和用具：新鲜的黑藻、带有测微尺的显微镜、载玻片、盖玻片、滴管、镊子、秒表、30 ℃的温水、室温下的温水、冰水。现请你利用上述材料，完成下面的实验，以观察细胞质的流动，证明温度对细胞质流动速率的影响，并回答问题。
Ⅰ.实验原理
活细胞中的细胞质处于不断流动的状态，观察细胞质的流动，可用细胞质基质中________的运动作为标志，利用测微尺和秒表分别测出不同温度下运动距离和所用的时间，就可求出各自细胞质的流动速率。
Ⅱ.方法步骤
第一步：用事先培养好的黑藻和室温下的水做成临时装片。
第二步：在室温下用显微镜观察。寻找靠近________部位的细胞进行观察，以___________作为标志，测出运动的距离和时间，计算出室温下的细胞质流动速率。
第三步：________________________________。
第四步：________________________________。
Ⅲ.实验结果和结论：_____________________。
Ⅳ.问题
（1）用黑藻作实验材料的原因是___________________。
（2）细胞质处于不断流动状态的意义是___________________。
影响黑藻细胞质流动的外界因素还有___________________；影响黑藻细胞质流动的内部因素是___________________。
2.增加“不同外界条件下细胞质的流动情况”的演示实验。在讲台前摆放3台显微镜,分别是缺水（萎蔫）、光照（强光照射过）、化学刺激（质量分数为5%的盐酸刺激过）三种不同条件下黑藻叶的装片,让学生轮流观察细胞质的流动情况。要使学生了解,细胞质的流动不是一成不变的,而是在不同的外界条件下,细胞质的流动速度不完全一样。
观察细胞质流动可用小麦根毛细胞作为实验材料。实验步骤如下：
（1）剪下0.5～1 cm小麦根（带有根毛），纵剖为二，将剖面朝下，放于载玻片上。
（2）制装片，滴一滴蔗糖溶液，盖上盖玻片。
（3）观察。观察时首先在________镜下找到根尖成熟区，选取1个细胞，然后换上________镜。由于根毛细胞无色透明，光照充足时难以观察到它的细胞质流动。要________光圈，改用___________面反光镜，进行观察，在辨认细胞质流动时，要选取细胞内____________结构作为________。结果可以发现细胞质流动从根尖端转向基部，然后回转不断循环。
枟卉同学想观察小麦根毛细胞质流动，于是做了如下实验：
步骤：剪下一段长0.5～1 cm的带有根毛的小麦根，纵剖成两半。让剖面向下，放在载玻片上。然后加一两滴预先制备的蔗糖溶液。盖上盖玻片，轻压盖玻片。观察时，先在低倍镜下找到根毛区，再选取一个根毛细胞换用高倍镜观察。
（4）根据根毛细胞的细胞质的特点，观察它的细胞质流动，为使观察效果显著，应采用________反光镜、________光圈。
（5）实验中，她滴加蔗糖溶液的目的是_____________________。
（6）她选择根毛区细胞观察的原因是_____________________。
（7）实验时，老师要她将盖玻片四周用凡士林封好，原因是___________。
（8）最后，她向老师借了块秒表，说是想测细胞质的流动速度。你知道她准备怎样做吗？
1.解析：本题主要考查学生对课内实验的拓展和探究能力，对于实验的具体操作能力，对实验现象进行分析的能力及应用课本理论知识，灵活处理及解答问题的能力。
答案：Ⅰ.叶绿体
Ⅱ.叶脉 叶绿体 在载玻片上不断滴加30 ℃的温水，按上述方法观察测量 在载玻片上滴加冰水，按第二步的方法观察、测量
Ⅲ.在30 ℃温水中的黑藻细胞，细胞质流动速度最快，冰水中的黑藻细胞，细胞质的流动速度最慢
结论：细胞质的流动速度受温度的影响
Ⅳ.（1）黑藻的叶片薄而扁平，含有叶绿体便于观察；（2）有利于细胞内物质的运输和交换，有利于细胞器的移动，能够为细胞内的新陈代谢提供所需要的物质及合适的条件 （3）光照、含水量 新陈代谢的强弱
2.解析：本题主要考查学生对课内实验的拓展和探究能力，对不同实验材料的处理能力，对实验现象进行分析的能力及应用课本理论知识，灵活处理及解答问题的能力。
答案：（3）低倍 高倍 缩小 平 相对 参照物 （4）平面 缩小 （5）维持根细胞的生命活动 （6）此处的细胞生命活动旺盛，细胞质流动较快 （7）避免水分蒸发散失，导致蔗糖浓度较高，影响实验效果 （8）知道在一定放大倍数下的视野直径，或者用带有计量刻度的目镜观察，并用秒表测出所用的时间，就可以计算出细胞质的流动速度。
●板书设计
第二课时 实验：用高倍镜观察叶绿体和线粒体
一、观察叶绿体的形态和分布
先低倍镜
后高倍镜→绘图
二、观察线粒体的形态和分布
先低倍镜
后高倍镜→绘图
取材→制片→观察
取材→制片→染色→观察第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸
●从容说课
本节课内容需要约2课时完成。第一节课为探究活动，探究酵母菌细胞呼吸的方式，第二节课学习有氧呼吸和无氧呼吸的概念以及细胞呼吸原理应用于生活和生产实践的实例。
学生学过了ATP的知识，对于ATP作为能量的通货有了一定的认识，教师可以此为切入点，提出问题引入新课。探究酵母菌细胞呼吸方式的活动要注意解决几个问题：了解酵母菌作为单细胞生物采取何种方式进行细胞呼吸；酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么；在实验中如何控制实验条件和检测实验结果；如何设计对照实验等。
当问题明确后，学生探究的过程就会成为探究学习细胞呼吸概念的过程，同时也是学习科学方法，养成科学态度以及建立科学价值观的过程。教师要随时注意学生在探究过程中的问题，及时引导学生对科学概念的学习和理解。比如在准备实验、观察现象、记录结果等方面，需要特别提醒学生，注意养成尊重事实的习惯，然后根据实验现象来分析可能的原因，将学习引向深入，为下面的概念学习铺设道路。
通过酵母菌细胞呼吸方式的探究，学生认识到有氧呼吸和无氧呼吸的条件和生成的产物，这样就为后面学习有氧呼吸和无氧呼吸打下了基础。然后从酵母菌转向其他生物，为学生介绍普遍存在于生物体中的有氧呼吸和无氧呼吸，同时通过学习细胞呼吸作用，让学生了解细胞呼吸的本质是通过有机物的氧化分解为生命活动提供能量，维持细胞的正常生活。
关于细胞呼吸原理在生产和生活中的应用，可以先让学生分析课本中相关的图文资料，说明这些事例中所应用的细胞呼吸原理，再让学生联想其他事例，进行讨论和交流，从而认识到细胞呼吸原理在实践中应用的广泛性。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出线粒体的结构和功能。
（2）说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
（3）说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用。
（4）进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。
2.过程与方法
（1）通过酵母菌细胞呼吸方式的探究，学生认识到有氧呼吸和无氧呼吸的条件和生成的产物，为后面学习有氧呼吸和无氧呼吸打下了基础。
（2）通过有氧呼吸和无氧呼吸教学课件，让学生了解细胞呼吸的本质是通过有机物的氧化分解为生命活动提供能量，维持细胞的正常生活。
（3）通过让学生分析课本中相关的图文资料，说明这些事例中所应用的细胞呼吸原理。
（4）通过比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，学会运用对比的方法识记理解相关的生物学知识，培养综合分析能力。
3.情感态度与价值观
（1）通过学习有氧呼吸的主要场所，树立结构和功能相适应的生物学基本观点。
（2）通过分析有氧呼吸与无氧呼吸的关系，理解生命活动不断发展变化以及适应的特性，学会运用发展变化的观点认识生命。
●教学重点
有氧呼吸的过程及原理。
●教学难点
1.细胞呼吸的原理和本质。
2.探究酵母菌细胞的呼吸方式。
●教具准备
教师课件。
●课时安排
2课时
第一课时 细胞呼吸的方式
●教学过程
［课前准备］
要求学生利用各种方式收集有关酵母菌的知识。
［情境创设］
提出问题，学生讨论：
1.你所了解的有关酵母菌的知识有哪些？
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞的不同呼吸方式。比如平时我们吃的馒头、面包之所以松软多孔，就是因为在和面时加入了酵母菌，经发酵产生的气体遇热膨胀所致。
2.想一想关于酵母菌细胞呼吸的方式，自己有哪些不清楚的地方？
有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量
无氧呼吸：C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量
3.我要探究的问题是什么？酵母菌发酵时产生的气体是什么？
［师生互动］
1.作出假设
师：要探究问题，首先得提出假设，你提出的假设是什么？
生：酵母菌发酵时所产生的气体是CO2。
2.根据假设让学生分组讨论、设计实验方案
（1）你选择的实验材料：鲜酵母菌培养液。
（2）你选择的实验器具和试剂
器具：试管，烧杯，量筒，玻璃管（弯成门形），温度计，玻棒，橡皮塞（中间钻孔），铁架台，铁夹，酒精灯，石棉网，火柴。
试剂：质量分数为5％的葡萄糖液、质量分数为0.1％的溴麝香草酚蓝水溶液。
（3）实验步骤：
①取2支试管，分别编号1、2，各注入质量分数为0.1％的溴麝香草酚、蓝水溶液3 mL。
②另取1支试管，注入鲜酵母菌培养液，注入量约为试管容量的2／3，试管口加塞。
③用弯成U形的玻璃管按图所示将盛有鲜酵母菌培养液的试管与2号管相通，并固定于铁架台上，1号试管设为对照。
④将盛有鲜酵母菌培养液的试管置于35～38 ℃中水浴5 min。
⑤观察2号管内的颜色变化。
⑥向装有酵母菌培养液的试管滴加0.5 mL溶有0.18重铬酸钾的浓硫酸溶液（体积分数为95％～97％）并轻轻振荡，使不均匀。观察试管中溶液的颜色变化。
（4）自己设计的实验记录表格：
（5）老师指定几组实验方案设计较好的组，派代表到讲台读设计方案，请老师和同学提出意见。其他各组设计方案等老师认可后开始做实验。
3.实施实验
按实验方案进行操作，仔细观察，认真记录。
4.分析与结论
根据实验结果得出本小组结论。
5.表达与交流
与其他小组交流。然后，各小组代表用简明、科学的语言，在班里说出细胞呼吸有几种方式，每种方式的条件和产物有什么区别。
［教师精讲］
1.生物实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验的影响，对照实验是最有效的方法。
2.本实验要探究的问题是酵母菌发酵时所产生的气体是不是CO2？首先要考虑的是酵母菌发酵所需的条件是什么？如何控制？接着要考虑的是如何检验CO2？又因为酵母菌发酵时还可能产生酒精，所以还要考虑的是如何检验酒精。根据以上分析我们设计实验步骤。
3.对实验结果的分析，如是实验结果与假设相符，则假设成立。如是实验结果与假设不相符，则假设不成立，应分析出现此结果的原因，在此基础上得出正确的结论。
［评价反馈］
学生做课堂练习题、教师检查评讲：
1.在探究实验的设计过程中，往往要进行对比实验，下列有关叙述中正确的是
A.只能设置两个实验组，互为对比实验
B.在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，没有对比实验
C.进行对比实验是为了探究某种因素与实验对象的关系
D.只要实验现象明显，有没有对比实验对实验结论都没有影响
2.在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，产生白色泡沫，溶解氧逐渐耗尽。随后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，乙醇浓度逐渐上升，泡沫不断增多。当糖浓度下降到一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜啤酒。
根据上述过程，回答以下问题：
（1）该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是________________________________。
（2）初期，酵母菌呼吸方式是______________________________。
（3）经测定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了乙醇和其他发酵产物，其余1.5%则是用于______________________________。
参考答案：
1.C 2.（1）兼性厌氧呼吸 （2）有氧呼吸 （3）酵母菌本身的生命活动需要消耗掉了
［课堂小结］
1.实验目的：探究酵母菌细胞呼吸的方式
2.实验原理：（1）CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝色变绿色再变黄色。根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2'情况。（2）橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
3.实验步骤：①取2支试管，分别编号1、2，各注入质量分数为0.1％的溴麝香草酚蓝水溶液3 mL。②另取1支试管，注入鲜酵母菌培养液，注入量约为试管容量的2／3，试管口加塞。③用弯成U形的玻璃管按图所示将盛有鲜酵母菌培养液的试管与2号管相通，并固定于铁架台上，1号试管设为对照。④向装有酵母菌培养液的试管滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液（体积分数为95％～97％）并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。
4.实验现象：2号试管中可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝色变绿色再变黄色。橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
5.实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都可产生CO2气体，在无氧条件下产生CO2同时产生了酒精。
［布置作业］
写好实验报告。
［课后拓展］
1.发酵
无氧呼吸如果不用于高等动植物和人体，而用于微生物则叫做发酵。发酵与无氧呼吸的共同点是：H＋和e的最终受体都不是氧，并且呼吸底物只是部分地被氧化，所以最终形成的产物有酒精、乳酸等。需要指出的是，发酵工业上所说的发酵，并非完全是无氧的，如醋酸发酵就是需要氧的。
图5－3－1 酒精发酵过程与乳酸发酵过程简图
酒精发酵 酵母菌和其他一些微生物，在缺氧的情况下，以酒精发酵的形式进行无氧呼吸，这是因为它们的细胞内含有乙醇脱氢酶。
酒精发酵的第一个阶段，与糖酵解的步骤完全相同。然后在缺氧的情况下，丙酮酸就在丙酮酸羧化酶的作用下，脱羧形成乙醛，乙醛则在乙醇脱氢酶的作用下，被糖酵解产物——NADH还原为酒精（乙醇）。酒精发酵的总反应式是：
C6H12O6＋2ADP＋2Pi2C2H5OH＋2CO2＋2ATP
概括地说，1分子葡萄糖经过酒精发酵后所提供的可利用的能量，只是糖酵解过程中净得的2分子ATP，该葡萄糖分子中原有的大部分能量则存留在酵母菌不能利用的酒精中。所以说，酒精发酵是产生ATP的一条低效途径。
乳酸发酵 乳酸发酵也不需要氧的参与，1分子葡萄糖经乳酸发酵后，形成2分子乳酸，所提供的可利用的能量，同样只是糖酵解过程中净得的2分子ATP。
葡萄糖分解成丙酮酸的情况与上述酒精发酵相同，只是丙酮酸是在乳酸脱氢酶的作用下还原成乳酸，同时还原型辅酶I（NADH）被氧化成氧化型辅酶I（NAD＋），从而保证了乳酸发酵的持续进行。乳酸发酵的总反应式是：
C6H12O6＋2ADP＋2Pi2C3H6O3＋2ATP
乳酸菌可以使牛奶发酵而成酸牛奶或奶酪。此外，泡菜、酸菜、青贮饲料能够较长时间地保存，也都是利用乳酸发酵积累的乳酸抑制了其他微生物活动的缘故。
2.发酵工程
（1）酒变酸的启示
到了19世纪的中期，在欧洲许多陈年的葡萄酒在空气中因自然变酸而不能被饮用。为了研究酒变酸的真正原因，巴斯德进行了大量的实验，终于发现引起葡萄酒变酸的罪魁祸首是一种叫醋酸杆菌的微生物，并指出醋酸杆菌是从空气中落进酒里的，是它使葡萄酒转变成了醋酸。因此，他建议采用微温（50～60 ℃）加热法来消灭酒、醋等成品中的杂菌，从而解决了当时酿酒业的难题，发展了制醋的标准化工艺这种微温加热消灭微生物的方法，以后便称为巴斯德灭菌法或巴斯德消毒法，在奶制品加工和制酒业中沿用至今。
（2）操作步骤
发酵工程的操作一般可分为4个阶段：第一是选取发酵原料及时对原料进行预处理；第二是对发酵原料进行高压灭菌并选择目标菌种且接种到灭过菌的发酵原料中；第三是发酵过程，应根据目标菌种的需氧或厌氧的特点，通入空气发酵或密闭发酵；第四是对发酵产品进行分离和提纯，以获得符合要求的发酵产品。酒、醋、酱油、味精、酒精、抗生素、维生素和微生物杀虫剂等都是发酵的产物，同时人们还利用微生物发酵来生产粮食，微生物发酵生产蛋白质的速度很快，一个细菌一昼夜里发酵生产的蛋白质大约等于它自身重量的30～ 40倍。
（3）白色农业
用发酵工程成功地生产大量的酵母菌以及对人无害的细菌等微生物，然后制成含有菌体细胞的蛋白质干粉，如今，科学家又给这种利用发酵工程生产蛋白质的方式起名叫“白色农业”。由于酵母菌等微生物都是单细胞生物，所以利用微生物生产出的菌体蛋白质被称为单细胞蛋白。在不久的将来，单细胞蛋白将作为一种新型的食物展现在人们的面前。
●板书设计
第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸
第一课时 细胞呼吸的方式
探究酵母菌的呼吸方式
1.实验目的：探究酵母菌细胞呼吸的方式。
2.实验原理：（1）CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝色变绿色再变黄色。根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2'情况。（2）橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
3.实验步骤：注意实验中应用对照原则。
4.实验现象
5.实验结论
●习题详解
（见第二课时）
●备课资料
（见第二课时）第4节 细胞的癌变
●从容说课
第4节《细胞的癌变》，课程标准的要求是“说出癌细胞的主要特征，讨论恶性肿瘤的防治”，活动建议是“搜集恶性肿瘤防治方面的资料”。因此本节安排了癌细胞的主要特征、致癌因子等内容。考虑到第3节《细胞的衰老和凋亡》已经让学生自己搜集与社会老龄化有关的问题的资料，本节不再安排资料搜集活动，而是改为“资料分析——健康的生活方式与 防癌”。
本节的“问题探讨”从学生熟悉的日光浴引入，让学生讨论晒太阳的利与弊，从而引发学生思考：“为什么臭氧层破坏会导致皮肤癌患者增多？”由此引入细胞癌变的学习。首先介绍什么是癌细胞；然后介绍癌细胞在形态、结构及增殖等方面与正常细胞的相异之处，即癌细胞的特征；再列举三类致癌因子：物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子，并介绍致癌因子导致细胞癌变的原因，引入对“健康的生活方式与防癌”的资料分析和讨论。
虽然癌症是威胁人类健康最严重的疾病之一，说到癌症，人们都不寒而栗。但是经过漫长的与癌症作斗争的探索之路，科学家已经找到了一些诊断和治疗癌症的方法，不少癌症患者通过治疗而康复。本节最后一段，以昂扬向上的语调，表达科学技术的进步，将最终帮助人类攻克癌症，在潜移默化中对学生进行爱科学、努力学习科学文化知识的教育。
本节知识与当今许多科技新进展热点问题都有紧密联系，因此能联系实际了解或解决一些实际问题就显得很重要。也会激发学生了解科学的积极性，也是激发学生社会责任感的良好契机。因此，本节课对情感态度与价值观的落实尤其重要。
本节内容安排1课时。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出癌细胞的主要特征和致癌因子。
（2）讨论恶性肿瘤的防治，选择健康的生活方式。
2.过程与方法
（1）培养学生分析比较的能力。
（2）培养学生联系实际灵活运用知识的能力。
（3）培养学生网络探究学习的能力。
3.情感态度与价值观
（1）通过学习使学生体会生命的运动性、体会内因和外因对生命进程的影响等哲学思想。
（2）引导学生关注当今世界面临的重大社会问题和人类的健康问题。
（3）激发学生的责任感和使命感，激发学生关爱生命的美好情感。
●教学重点
1.癌细胞的主要特征。
2.致癌因子。
3.健康的生活方式与防癌。
●教学难点
原癌基因与抑癌基因的区别。
●教具准备
1.收集有关癌症的资料及相关的图片。
2.制作多媒体课件。
3.学生收集有关健康生活方式的资料。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
1.制作PowerPoint演示文稿。
2.检查学生资料收集的情况。
［情境创设］
播放一个细胞的生长、增殖、衰老、凋亡的过程的动画。从动画中学生深刻认识到细胞是有一定寿命的，细胞的生长、增殖、衰老、凋亡是细胞的正常生理过程。人没有长生不老，细胞有长生不老吗？当今世界人们谈癌色变，患病的原因是什么？这节课我们将围绕这些问题展开讨论。
［师生互动］
教师：提供自学讨论提纲和案例，引导学生阅读课本P125～P127的内容，重新整理加工知识结构。（用PowerPoint演示）
1.什么是癌细胞？癌细胞有何独具的特征？
2.你认为引起细胞癌变的致癌因子有哪些呢？根据下列案例分析是哪种致癌因子引起 癌症？
（1）臭氧层破坏导致皮肤癌患者增多。
（2）日本长崎、广岛在第二次世界大战时受原子弹爆炸影响，幸存居民经过29年的观察，发现粒细胞性白血病发生率明显增高，距离爆炸中心越近，发生率也越高。
（3）我国西北地区居民冬季烧火炕取暖，有时臀部皮肤发生癌变形成所谓“炕癌”。
（4）我国华北地区食管癌患者中有50%～73%有好热食的饮食习惯。
（5）3、4－苯并芘是煤焦油的主要致癌成分，存在于吸烟时烟草燃烧的烟雾、工厂的煤烟、汽车等内燃机排出的废气中。近几年来，肺癌的发生率出现日益增加的趋势，可能与吸入的上述气体有关。
（6）居里夫人在研究工作中长期被放射线损伤，导致白血病。
（7）人乳头瘤状病毒侵染人的生殖道，使人患上子宫癌。
3.致癌因子为什么会导致细胞癌变呢？
4.怎样预防癌症呢？预防癌症与健康生活方式有什么关系呢？人类能否征服癌症吗？
学生：自学、分析案例、小组交流讨论，最后归纳整理。
先学生发言，教师再用PowerPoint演示：
（一）什么是癌细胞
细胞由于受到致癌因子的作用，不能正常地完成细胞分化，而形成了不受有机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。
（二）癌细胞的特征
（1）无限恶性增生。
（2）形态结构异常。
（3）细胞膜异常，膜上的糖蛋白减少，细胞容易分离扩散和转移。
（三）致癌因子（外因）
（1）物理因素：各种有害辐射（如X射线、紫外线和核辐射等）
（2）化学因素：有害化学药物、制剂（如砷、苯、煤焦油、亚硝胺、黄曲霉素等）
（3）生物因素：病毒侵入（如逆转录病毒、乙型肝炎病毒、乳头状瘤病毒和Epstein－Bars病毒等）
学生进行案例分析和交流：
案例（1）（2）（3）（4）（6）分别为物理致癌因子（紫外线、核辐射、热辐射、X射线辐射），案例（5）为化学致癌因子（3、4－苯并芘是多环碳氢化合物），案例（7）为病毒致癌因子。
（四）癌变机理（内因）
人体内有原癌基因和抑癌基因，原癌基因：主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。抑癌基因：主要是阻止组织细胞不正常的增殖。这两种基因共同调控细胞周期。如环境中的致癌因子损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控就变成癌细胞。癌细胞的恶性增殖就成为癌症。
以上内容在学生交流的基础上进行归纳整理。（注意进行内因和外因关系的哲学教育）
学生继续交流讨论：致癌因素究竟离我们有多远？怎样预防癌症呢？预防癌症与健康生活方式有什么关系呢？人类能否征服癌症吗？日光浴的度如何把握？医院里是否有会诱发癌症的因素？等一系列的问题。（气氛非常活跃）
学生发言后归纳总结。
（五）癌症的预防和治疗
在个人日常生活中注意远离致癌因子。在诱发癌症的因素中，吸烟和不健康的饮食是诱发癌症的最主要的两大因素。因此，为了防止细胞癌变，应远离烟草，养成健康的饮食习惯，少食肥肉、油炸食品和腌熏食品，多吃水果蔬菜和谷物。另外还要尽量避免接触物理的、化学的和病毒的各种致癌因素，同时，要注意增强体质，这样就能大大降低患某些癌症的机会。
当癌症被发现但还未扩散时，及早实施外科手术，切除肿瘤。如果癌细胞已扩散或不能彻底切除肿瘤，应采取放疗或化疗。
新的治疗癌症的方法有：使用干扰素，使用调控细胞周期的药物，还有基因治疗等。
我国对肿瘤的治疗和预防，采取早发现、早诊断和早治疗相结合的综合防治措施。医学专家还针对我国国情提出了“肿瘤的三级预防”策略。一级预防是防止和消除环境污染；二级预防是防止致癌物的影响；三级预防是高危人群早期检出。
［教师精讲］
癌症种类繁多，如肝癌、血癌（白血病）、骨癌、肠癌、膀胱癌等。随着环境的污染，癌症的发病率急速提升，而且有低年龄化的趋势。因此癌症是当今世界上威胁人类健康的头号杀手。癌症已经无情地夺走了很多人的生命，严重地影响了人类的生活质量，缩短了人类的寿命。但是通过本节的讨论和学习，我们也认识到癌症并非都是不治之症，并且是可以预防的，只要我们注意保护环境，养成良好的生活方式，积极向上，保持身心健康，我们才能预防癌症。随着科技的不断发展，生物学研究不断深入，癌症终究会被人类所征服。
［评价反馈］
用PowerPoint演示下列题目，学生进行抢答，统计正误来评价反馈。
1.能够无限增殖的细胞是
A.神经细胞 B.血细胞
C.心肌细胞 D.癌细胞
2.癌细胞具有什么特征
A.无限增殖 B.形态结构变化
C.易分散转移 D.A、B、C都是
3.在二次大战后，在日本广岛生活的人癌症发病率很高，原因是受什么作用
A.物理致癌因子 B.化学致癌因子
C.病毒致癌因子 D.煤焦油
4.癌症发生的原因是
A.细胞分裂受阻 B.细胞分化受阻
C.致癌基因激活 D.人过度气愤
5.细胞一生要依次经过哪几个阶段
A.未分化、分化、衰老、死亡 B.分化、衰老、未分化、死亡
C.衰老、分化、未分化、死亡 D.分化、未分化、衰老、死亡
6.下列哪一种恶性肿瘤在人类中发生的平均年龄较小
A.胃癌 B.肝癌 C.膀胱癌 D.白血病
7.皮肤癌一般发生于皮肤哪一层细胞的哪一时期
A.表皮细胞有丝分裂期 B.生发层细胞有丝分裂S期
C.真皮细胞有丝分裂G1期 D.生发层细胞有丝分裂G2期
8.大剂量电离辐射使动物产生放射病，其原因是
①细胞膜被破坏 ②破坏催化基本代谢过程的酶 ③杀死了消化道中的共生细菌，从而导致一些种类的维生素供应不足 ④破坏DNA，干扰细胞增殖
A.①② B.③④ C.①②③ D.①②③④
答案：1.D 2.D 3.A 4.C 5.A 6.D 7.B 8.D
［课堂小结］
［布置作业］
1.课本P128的练习。
2.写一份建议书，纠正家庭的不良生活（包括饮食）习惯，给家庭成员提出防癌的生活方式的建议。
3.在澳大利亚患皮肤癌的比例较高，其原因是
A.紫外线的辐射强烈
B.人们的饮食中致癌物多
C.致癌病毒的流行
D.原癌基因活化性高
答案：A
4.正常细胞变为癌细胞的原因是
A.基因突变 B.基因重组
C.基因互换 D.染色体变异
答案：A
5.若用化学药剂抑制肿瘤细胞的DNA复制，这些细胞就停留在
A.分裂期前期 B.分裂期中期
C.分裂期后期 D.分裂间期
答案：D
6.细胞畸形分化的结果产生
A.癌细胞 B.松的管胞
C.白细胞 D.茎节瘤部分的细胞
答案：A
［课后拓展］
1.世界上许多实验室广泛地使用的“海拉细胞系”是从黑人妇女海拉的宫颈癌细胞分离建立的，分离出来的癌细胞在体外培养中能无限地传代下去，这说明癌细胞能______________；这些癌细胞容易在有机体内分散、转移，其原因是____________________________；若使这些癌细胞转化为正常细胞，从基因水平来看，应采取的措施是____________________________；目前治疗癌症的主要手段有_____________________________________________。
答案：无限增殖 细胞膜上的糖蛋白等养活细胞之间的黏着性显著降低 使原癌基因和抑癌基因由突变状态转为正常状态 手术切除、化疗和放疗等
2.正常骨髓细胞的细胞周期约为40小时。急性淋巴性白血病白细胞的细胞周期为2 d至10 d。医院采用化疗的方法最大限度地杀伤肿瘤细胞，保存骨髓。请从理论上推断给药间隔时间并简述理由。
答案：由于正常骨髓细胞的细胞周期短，恢复快，白血病细胞周期长，在第一次给药后，待骨髓细胞恢复正常而白血病细胞尚未恢复前重复给药，从理论上讲可以消灭白血病细胞，所以给药的时间间隔应为2 d以后10 d以内。
●板书设计
第4节 细胞的癌变第三课时 细胞的生物膜系统
●教学过程
［课前准备］
将豚鼠胰腺腺泡细胞中分泌物的形成过程，制作成课件，动态演示分泌物的运输过程，适当补充一些资料并配以一定的问题，这样，可以帮助学生理解教材内容，使文字内容形象地保留在记忆中，从而降低了本知识点的难度。
课前给学生布置作业：通过网络、报纸、杂志等渠道收集科学界对生物膜和生物膜工程研究的相关资料，经筛选后，课上交流。
［情境创设］
屏幕显示细胞的亚显微结构。并设计如下问题：
（1）细胞内有哪些细胞器？各有何功能？
（2）蛋白质的合成场所是什么？
（3）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？
教师：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联系。下面介绍证明各种生物膜在功能上有一定联系的实验。
屏幕显示课题：细胞的生物膜系统
屏幕显示资料一：
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。
［师生互动］
1.细胞器之间的协调配合
教师：通过资料一事实你可得出什么结论？
学生：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。
教师：有些蛋白质是在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用，这类蛋白质叫做分泌蛋白。豚鼠胰腺腺泡细胞分泌物形成过程的研究就采用了同位素标记法。
屏幕显示资料二：简介同位素标记法
同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫做示踪元素。用示踪元素标记的化合物，化学性质不变。人们可以根据这种化合物的放射性，对有关的一系列化学反应进行追踪。这种科学研究方法叫做同位素标记法。
屏幕显示：豚鼠胰腺腺泡细胞分泌物形成过程
首先给豚鼠的胰腺腺泡细胞注射氚（3H）标记的亮氨酸，进行脉冲标记，然后制作电镜的显微放射自显影标本，如课本P48的三组图。
课件显示观察结果是：3 min后，被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中。
教师：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：在附着有核糖体上合成的蛋白质进入到内质网中。
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：
教师：17 min和117 min后被标记的氨基酸相继出现在哪些部位？
学生：分别在高尔基体和细胞外出现。
教师：与此分泌物的合成和分泌有关的结构有哪些？
学生：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。
教师：这些分泌物的合成和运输方向是怎样的？
学生：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→细胞外。
教师：这些分泌物通过哪种方式被运输到细胞外？
学生：外排作用。
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。
教师：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？内质网和高尔基体与蛋白质的形成有何关系呢？
学生思考并复习内质网和高尔基体的功能，然后讨论回答。
教师归纳：分泌蛋白的形成过程是这样的：首先在内质网的核糖体上由氨基酸形成肽链，肽链进入内质网后，还要经过一些加工，如折叠、组装、加上一些糖基团等，才能形成具有一定空间结构的蛋白质。然后，由内质网腔膨大、出芽形成具膜的囊泡，囊泡包裹着蛋白质转移到高尔基体，与高尔基体膜融合，把蛋白质输送到高尔基体腔内，作进一步的加工。接着，高尔基体边缘突起形成囊泡，把蛋白质包裹在囊泡里，运输到细胞膜，囊泡与细胞膜融合，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。这些能量的供给来自线粒体。
同时教师板书。
在细胞内，许多由膜构成的囊泡就像深海中的潜艇，在细胞中穿梭往来，繁忙的运输“货物”，而高尔基体在其中起着重要的交通枢纽的作用。
综上所述，细胞内的各种细胞器在功能上既有明确的分工，又有紧密的联系。各种细胞器相互配合，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。这些细胞器为什么在功能上有如此紧密的联系呢？这是由它们的结构决定的。（引出下一个内容）
2.细胞的生物膜系统
屏幕显示细胞的亚显微结构。并设计如下问题：
（1）具有单层膜的细胞结构有哪些？
（2）具有双层膜的细胞结构有哪些？
（3）细胞膜的化学成分是怎样的？结构如何？
学生讨论并回答如下：
（1）图中所标注的一些结构：内质网、高尔基体、液泡、溶酶体的膜等均为具单层膜的细胞结构。
（2）而线粒体、叶绿体膜为具双层膜的细胞结构。
教师：是不是所有膜的成分和结构都与细胞膜一样呢？
学生：阅读课本P41和P49后，讨论回答。
（3）生物膜的化学组成是蛋白质、脂类和糖类。
教师点拨：但生物膜的化学成分中的脂类不是专指磷脂，实际上组成脂双层的脂类成分随不同生物而不同。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。而细菌、蓝藻等原核细胞和植物细胞中一般没有胆固醇，细胞中线粒体、叶绿体、溶酶体等的膜化学组成相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
教师：各种生物膜在结构上有什么联系呢？
学生观察课件和课本插图，分析出各种生物膜在结构上有哪些联系。
学生1：内质网向内与外层核膜相连，内质网腔与内、外隔膜之间的腔相通；内质网膜向外与细胞膜相连，并与核糖体、线粒体紧密相连。
学生2：从刚才对细胞器之间的协调配合的学习中可见，各细胞器膜之间以及与细胞膜之间可通过“具膜小泡——囊泡”以“出芽”“突起”“内陷”的形式相互融合。
教师引导：生物膜的厚度一般为7～8 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。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，还可以借助于囊泡与高尔基体间接相连，其物质基础是什么？
学生：他们的物质基础都是蛋白质、脂类和糖类。
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：
细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性，它们之间是可以相互转化的。
教师归纳：可见，细胞内的各种生物膜不仅在功能上有明确的分工和紧密的联系，在结构上也有一定的联系。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。
教师：细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着什么样的作用呢？
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。
学生：阅读课本，总结生物膜系统的重要作用如下：
第一，使细胞具有一个相对稳定的内环境，并使细胞与周围环境进行物质运输、能量交换、信息传递。
第二，为酶提供大量的附着位点，为生化反应的有序进行创造条件。
第三，将细胞分成小区室，使生化反应互不干扰。
教师：设计问题，温故知新，加深学生对知识的理解。
（1）细胞膜使细胞所具有的内环境与人体的内环境有何区别？
（2）细胞膜在控制物质进出细胞时是如何发挥作用的？
（3）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。
课前给同学们已经通过网络、报纸、杂志等渠道收集科学界对生物膜和生物膜工程研究的相关资料，现在请各小组的代表上台来介绍，让我们大家共享。
学生：各小组的代表上台来介绍。
教师：对学生的汇报进行简评，然后把自己收集的资料展示给大家。
屏幕显示：生物膜与膜生物工程国家重点实验室的介绍。
（1）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：
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。
研究了Mf细胞膜上离子通道活动的变化与GM－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。
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。
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。
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。
工业上：人工模拟生物膜功能。如：海水淡化、污水处理。
农业上：改善作物品质。如：抗寒、抗旱、耐盐机理的研究。
医学上：人工膜代替病变器官。如：人工肾中的“血液透析膜”。
（3）归纳研究生物膜的重要意义。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。
［教师精讲］
本节内容课要求同学们从分析细胞器之间的协调配合为切入点，重点掌握各种生物膜在结构和功能上的联系；细胞的生物膜系统的概念和细胞的生物膜系统的重要作用。
细胞内的各种生物膜在结构上有一定的联系，同时，结构又决定功能，各种生物膜在功能上分工、协作，才能保证细胞的生命活动高效、有序地进行。因此必须明确各种生物膜在结构上有哪些联系，在功能上又是如何分工协作的，才能深入理解细胞是生物体结构和功能的基本单位。
［评价反馈］
1.对生物膜化学组成的表述最全面的是
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
2.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
3.完成与内环境之间的信息传递的膜是
A.细胞膜 B.核膜 C.高尔基体膜 D.内质网膜
4.生物膜结构与功能的研究成果，在工业生产和医学实践中有重要的用途，下列有关生物膜的应用叙述中，错误的是
A.模拟生物膜可以处理污水、淡化海水
B.研究生物膜可以找寻改善农作物品质的途径
C.模拟生物膜可以人工合成人体的病变器官
D.通过生物膜工程技术可以诊断、治疗疾病、病变细胞的遗传特征
参考答案：
1.C 2.B 3.A 4.C
［课堂小结］
4.细胞的生物膜系统
内质网、高尔基体、线粒体等细胞器膜和细胞膜、核膜等都由膜构成，这些膜的化学组成相似，基本结构大致相同，共同构成细胞的生物膜系统。
［布置作业］
课本P50一、基础题：4，二、拓展题。
［课后拓展］
阅读下列资料后，回答问题：
人工肾能部分替代真正的肾脏起作用。患者的血液在中空纤维中向一侧流动，一种称为透析液的水溶液在中空纤维外向相反方向流动（图3－2－8）。血液中的小分子废物通过血液透析膜（中空纤维壁）进入到透析液中。为了防止某些盐类等有用的物质随着废物离开血液，透析液中的酸碱度和渗透压应与血液中的基本相同。血液从患者臂部或腿部的血管通路流入人工肾，经过人工肾得到净化后，又流回静脉（图3－2－9）。患者的血液要流经人工肾许多次之后，才能除去大部分的小分子废物。
图3－2－8 人工肾的透析原理
图3－2－9 患者与人工肾的连接方式示意图
（1）人工肾中流出的溶液中含有尿素。试加以解释。
（2）患者的血液要流经人工肾许多次之后，才能除去大部分的小分子废物，原因是_____________________。
（3）该治疗每隔一段时间要重复进行（每星期约2～3次）。为什么？
（4）灌入人工肾的溶液中应含有________、________、____________（答三种）等物质。患者某一段时间因病情严重不能饮食，只能注射葡萄糖，请写出葡萄糖转化成蛋白质的生理生化过程。_____________________。
（5）治疗肾衰竭的另一种办法是进行肾移植。肾移植的最大问题是缺乏供肾者，克隆是解决这一问题的好办法。从理论上分析，利用患者皮肤的生发层细胞是否能培养出肾脏来？请说明理由。
参考答案：
（1）由于人工肾的透性与人的微血管壁的透性相似，血液在流经透析管时，其中的尿素就渗到人工肾溶液中。（2）一次透析不能全部交换充分 （3）因为人体蛋白质代谢过程中，通过脱氨基作用继续产生尿素。（4）无机盐 葡萄糖 氨基酸 葡萄糖丙酮酸丙氨酸蛋白质
5.能。因为生发层细胞具有一定的全能性。
●板书设计
第三课时 细胞的生物膜系统
一、细胞器之间的协调配合
核糖体（合成肽链）内质网膜（折叠、组装、糖基化）高尔基体（浓缩、加工、运输）细胞膜（外排作用）细胞外。
二、细胞的生物膜系统
1.概念：内质网、高尔基体、线粒体等细胞器膜和细胞膜、核膜等都由膜构成，这些膜的化学组成相似，基本结构大致相同，共同构成细胞的生物膜系统。
2.三种膜之间的转化关系
图中①②⑤⑥是以“出芽”的形式形成“小泡”而发生膜的转移，③④则是膜之间的直接转变。
3.生物膜系统在细胞的生命活动中的重要作用第2节 细胞的多样性和统一性
●从容说课
本节教学内容用2课时完成。其中第一课时完成用高倍显微镜观察几种细胞的实验。第二课时完成原核细胞和真核细胞的比较以及细胞学说的建立过程的学习。
在初中阶段，学生通常都是用光学显微镜的低倍镜来观察细胞，本节在此基础上，为学生提供不同的生物材料，让学生用高倍镜去观察、比较，从中理解细胞的多样性和统一性。同时训练学生正确使用高倍显微镜和制作临时装片的实验技能。
原核细胞和真核细胞的比较是本节的教学难点，但由于有了上节课实验的感性认识，教师只要引导学生从“细胞核”入手进行观察和思考，学生就很容易掌握，然后列表总结。为加深学生对原核生物的认识，引导学生观察教材图1-3，来具体说明原核生物的一些基本特征。通过这一系列的比较，能使学生对细胞有进一步的认识：真核细胞、原核细胞都是多种多样的，但它们有相似的细胞膜和细胞质，即它们具有共同性。
细胞学说建立的过程体现了科学探究的过程，是一则很好的生物科学史教育的素材。课前，安排学生从不同的渠道收集细胞学说建立的资料，结合教材的资料，进行分析整理。上课时让学生分组介绍自己整理的科学史实，最后使全体学生达成共识：细胞学说的建立是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地推进科学的发展。
本节课后，有一个本章小结，教师引导学生阅读，对本章的知识进行一个全面的总结。
●三维目标
1.知识与技能
（1）用高倍显微镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点。
（2）运用制作临时装片的方法。
（3）说明原核细胞和真核细胞的区别联系。
（4）分析细胞学说建立的过程。
2.过程和方法
（1）自主探究：根据使用低倍镜观察积累的经验，并参考教材P8图，小组讨论提出使用高倍镜的方法步骤和注意事项。
（2）思维训练：训练归纳对比的学习方法。
（3）自主学习：运用互联网、图书、杂志等进行资料的收集和整理。
3.情感态度与价值观
（1）参与小组合作交流，体验合作学习的快乐。
（2）认同细胞既具有多样性又有统一性。
（3）认同细胞学说的建立是一个开拓、继承、修正和发展的过程，讨论技术进步在科学发展中的作用。
●教学重点
1.使用高倍显微镜的步骤和要点。
2.归纳比较观察到的细胞在结构上的异同点。
3.原核细胞和真核细胞的区别与联系。
4.分析细胞学说建立的过程。
●教学难点
1.观察到的细胞在结构上的异同点。
2.原核细胞和真核细胞的区别与联系。
●教具准备
1.各种实验仪器。
2.教师课件。
3.学生收集资料。
4.教师准备观察材料。
5.学生自带观察材料，但使用前应经老师的允许。
●课时安排
2课时
第一课时 实验：使用高倍显微镜观察几种细胞
●教学过程
［课前准备］
课前培训8个学生充当“小老师”协助老师指导同学使用显微镜。
教师课前10分钟，制作好所有已选材料的临时装片。
［情境创设］
屏幕显示教师课前10分钟，制作好所有已选材料的临时装片。
同学们，这是我课前10分钟制作好的所有已选材料的临时装片并显微投影出来的。你们希望了解不同生物的细胞是什么样的吗？请自己动手吧。
［师生互动］
教学内容 教师的组织引导 学生活动 教学意图
（一）高倍显微镜的使用步骤和要求 根据光学显微镜的构造和原理，以及使用低倍镜观察积累的经验，并参考课本P8图，请各小组讨论使用高倍镜的方法步骤和注意事项。问题1：是低倍镜还是高倍镜的视野大，视野明亮？为什么？问题2：为什么要先用低倍镜观察清楚后把要观察放大观察的物像移至视野的中央，再换高倍镜观察？问题3：用转换器转过高倍镜后，再转动粗准焦螺旋行不行？教师归纳高倍显微镜的使用步骤和要求，并用课件展示。 步骤：对光——放置装片——使镜筒下降——使镜筒上升——观察——将要用高倍镜观察的部位移至视野中央——转动转换器，换至高倍镜——观察 小组讨论学生通过实际操作感受，后回答 考查和帮助学生回忆初中知识，并将其与实际操作结合起来，讨论、整理出高倍显微镜的使用步骤和要点
（二）选材 小组成员分别选用上述材料1～2种，也可以选用自己带来的材料，与之合作，保证每种材料均有人选择 学生分工合作自选材料
（三）制作临时装片 多媒体课件展示临时装片的制作步骤：1.单个细胞或平层细胞的材料制作临时装片的步骤是：在载玻片上滴清水——用镊子夹起一小块材料放在载玻片上的清水中涂匀或展开——盖盖玻片。2.莲叶等多细胞构成的器官临时装片的制作步骤是：在载玻片上滴一滴清水——用双面刀片在叶的上表皮划一个小方块——用镊子撕取方块中的表皮——放在载玻片上的清水中展开——盖上盖玻片 由每个小组长向组员演示临时装片的制作步骤。每一成员先观察自己制作的临时装片，再交换相互观察 让学生通过小组成员的相互切磋，掌握制作临时装片的方法
（四）实验结果与结论 教师设计一个观察表，要求学生将观察到的结果填入下表：细胞种类大小细胞壁细胞膜细胞器细胞核结论 每个学生边观察边记录 考查学生观察能力和实事求是的科学态度
（五）讨论 问题1：试归纳观察到的细胞在形态、结构上的共同点，并描述它们之间的差异，分析产生差异的可能原因。问题2：出示一个大肠杆菌的照片和结构示意图，它与本实验所观察到的细胞有什么主要区别？归纳：1.不同的细胞在形态、大小上千差万别，造成细胞之间产生差异的原因是这些细胞的位置和功能不同，其结构与功能相适应，这是个体发育过程中细胞分化的结果。2.大肠杆菌没有明显的细胞核，没有核膜，细胞外有鞭毛等 小组讨论回答、理解细胞的多样性和统一性 考查学生的归纳总结能力
［教师精讲］
1.高倍显微镜的使用应严格按照步骤和要求来进行：
（1）步骤：对光——放置装片——使镜筒下降——使镜筒上升——观察——将要用高倍镜观察的部位移至视野中央——转动转换器，换至高倍镜——观察。
（2）注意事项：
①使粗准焦螺旋下降时，双眼要注视物镜与玻片之间的距离，到快接近时（约0.5 cm）停止下降。
②在使用高倍镜观察时，不能转动粗准焦螺旋。
2.制作临时装片时不同的材料要做适当的调整：
对单个细胞或平层细胞的材料制作临时装片的步骤是：在载玻片上滴清水——用镊子夹起一小块材料放在载玻片上的清水中涂匀或展开——盖盖玻片。
对莲叶等多细胞构成的器官临时装片的制作步骤是：在载玻片上滴一滴清水——用双面刀片在叶的上表皮划一个小方块——用镊子撕取方块中的表皮——放在载玻片上的清水中展开——盖上盖玻片。
3.实验的结果与结论：
结果：（1）不同的细胞，其形态、大小千差万别。
（2）不同的细胞有共同的结构：细胞膜、细胞质、细胞核。
结论：细胞既具有多样性又有统一性。
［评价反馈］
1.一个细小物体若被放大50倍，这里“被放大50倍”是指该细小物体的
A.体积 B.表面积 C.像的面积 D.长度或宽度
2.在光照明亮的教室里，用显微镜观察植物细胞时，在显微镜视野上能够清晰看到细胞，但看不清楚内容物，为便于观察，此时应
A.改用凹面反光镜，放大光圈 B.改用凹面反光镜，缩小光圈
C.改用平面反光镜，放大光圈 D.改用平面反光镜，缩小光圈
参考答案：
1.D 2.D
［课堂小结］
由各小组组长总结自己组在实验过程中成功的经验和失败的教训。
［布置作业］
1.“使用高倍镜前必须找到观察目标”，下列有关这句话的解释中，不正确的是
A.高倍镜下观察到的目标数量少，难以找到目标
B.高倍镜下视野暗，难以找到目标
C.高倍镜与玻片的距离较近，调节焦距时容易损伤透镜和玻片
D.在高倍镜下调节焦距和视野高密度都不太方便
2.当显微镜镜筒下降时，操作显微镜的人的目光注视的部位是
A.镜筒 B.目镜
C.物镜 D.物镜与装片的距离
3.使用高倍镜观察装片的步骤是
①转动转换器把低倍物镜移走，换上高倍镜 ②在低倍镜下找到目标 ③将目标移到视野中央 ④调节细准焦螺旋和反光镜，直到视野适宜、物像清晰为止
A.②③④① B.②③①④ C.②④①③ D.③④②①
4.当显微镜的目镜为10×，物镜为10×，在视野直径范围内看到一行相连的8个细胞。若目镜不变，物镜换成40×时，则在视野中可看到这行细胞中的
A.2个 B.4个 C.16个 D.32个
5.用显微镜的一个目镜分别与4个不同倍数的物镜组合来观察蛙的上皮细胞装片。当成像清晰时，每一物镜与载玻片的距离如图1－2－1所示。如果载玻片位置不变，用哪一物镜在一个视野中看到的细胞最多
图1－2－1
A.a B.b C.c D.d
6.你所观察到的酵母菌与大肠杆菌的结构最重要的区别是
A.有无细胞结构 B.有无细胞壁 C.有无核膜 D.有无核糖体
参考答案：
1.B 2.D 3.B 4.A 5.D 6.C
［课后拓展］
（一）显微镜的结构
光学系统：目镜、物镜、反光镜等
机械系统：镜座、镜柱、镜臂、载物台、压片夹、遮光器、镜筒、粗（细）准焦螺旋
图1－2－2 显微镜的结构
（二）显微镜的成像
1.光源（天然光或人工光源）→反光镜→光圈→物体→物镜（凸透镜）→在镜筒内形成物体放大的实像→目镜→把经物镜形成的放大实像进一步放大。
2.显微镜放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数。
（三）显微镜的使用方法
1.取镜与安放
（1）右手握镜臂，左手托镜座。
（2）把显微镜放在实验台的前方稍偏左。
2.对光
（1）转动转换器，使低倍物镜对准通光孔。
（2）选一较大的光圈对准通光孔，左眼注视目镜，转动反光镜，使光线通过通光孔反射到镜筒内，通过目镜，可以看到白亮的视野。
3.低倍镜观察
（1）把所要观察的玻片标本放在载物台上，用压片夹压住，标本要正对通光孔的中心。
（2）转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓下降，直到物镜接近玻片标本为止（此时实验者的眼睛应当看物镜镜头与标本之间，以免物镜与标本相撞）。
（3）左眼看目镜内，同时反向缓缓转动粗准焦螺旋，使镜筒上升，直到看到物像为止，再稍稍转动细准焦螺旋，使看到的物像更加清晰。
4.高倍镜观察
（1）移动装片，在低倍镜下使需要放大观察的部分移动到视野中央。
（2）转动转动器，移走低倍物镜，换上高倍物镜。
（3）缓缓调节细准焦螺旋，使物像清晰。
（4）调节光圈，使视野亮度适宜。
（四）操作关键
1.显微镜的使用应严格按照取镜→安放→对光→压片→观察的程序进行。
2.显微镜的放大倍数：物像大小对物体大小的比例。显微镜的放大倍数等于目镜的放大倍数和物镜放大倍数的乘积。放大倍数指物体的宽度和长度的放大倍数，而不是面积和体积的放大倍数。
3.镜头长度与放大倍数的关系：目镜的长度与放大倍数成反比，物镜的长度与放大倍数成正比。
4.物像移动与装片移动的关系：由于显微镜下成的像是倒立的像，所以，物像移动的方向与载玻片移动的方向是相反的。
5.放大倍数的变化与视野范围内细胞数量变化的关系。
第一种情况：一行细胞数量的变化，可根据放大倍数与视野成反比的规律计算。
第二种情况：圆形视野范围内细胞数量的变化，可根据看到的实物范围与放大倍数的平方成反比的规律计算。
●板书设计
第2节 细胞的多样性和统一性
第一课时 实验：使用高倍显微镜观察几种细胞
1.高倍显微镜的使用步骤和注意事项
步骤：
对光——放置装片——用低倍镜观察——将要放大观察的部位移至视野中央——转换高倍镜——用高倍镜观察
2.制片临时装片的步骤：
3.实验结果与结论
结果：（1）不同的细胞，其形态、大小千差万别。
（2）不同的细胞有共同的结构：细胞膜、细胞质、细胞核。
结论：细胞既具有多样性又有统一性。
显微镜第2节 细胞的能量“通货”——ATP
●从容说课
《细胞的能量“通货”——ATP》主要介绍了ATP分子的组成和结构特点,ATP具有与ADP相互转化的特性,以及ATP在细胞生命活动中的作用等内容。
关于ATP与ADP的相互转化既是本节的重点也是难点。教师可以继续利用前面的比喻，将细胞中的能量通货比作我们日常生活中的零用钱，它会随着每天的花销而减少，因此要维持正常生活必须不断破开大面值的钞票给予补充，细胞中的大面值钞票主要是糖类等有机物。在有机物分解时释放出的能量能被用来合成ATP，这个过程通过ATP与ADP的相互转化来实现。教师在介绍这部分内容时可以充分利用教材上的图解，告诉学生ATP水解时，远离腺苷的磷酸键断裂时释放出较多的能量，是一种放能的过程，所以当ADP与磷酸再次结合形成ATP时，必然从周围吸收相同的能量，而且这个过程在细胞中时刻发生，这就是为什么ATP可以作为一种能量的“小票”而在细胞中流通使用的原因。
关于ATP的利用，一是要讲清楚吸能反应和放能反应与ATP的分解和合成的关系，二是要充分利用教材上的图解，让学生在看懂图解的基础上，讨论ATP还有哪些用途，从而对该图解进行补充和完善。
●三维目标
1.知识与技能
（1）简述ATP的化学组成和特点。
（2）写出ATP的分子简式。
（3）解释ATP在能量代谢中的作用。
2.过程与方法
（1）通过ATP与ADP相互转化关系的多媒体动画，认识ATP在细胞中作为能量流通的原因。
（2）通过分析，比较在生物体生命活动中，ATP如何生成又如何消耗，找出能量代谢的规律。
3.情感态度与价值观
（1）激发学生的学习兴趣和渗透热爱自然和生命的情感教育。
（2）通过对课本P90图5－7进行补充和完善，以调动学生学习积极性,培养主动参与的学习态度,培养用准确的科学术语阐述观点和进行合作学习的态度。
●教学重点
1.ATP化学组成的特点及其在能量中的作用。
2.ATP与ADP的相互转化。
●教学难点
ATP与ADP的相互转化。
●教具准备
1.教师课件。
2.ATP结构式挂图。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
思考问题:在人类的生产和生活中是怎样解决能量的“稳定储存”和“灵活利用”这一矛盾的？例如,发电厂是如何转化能量的 人们是如何从农产品转化成各种生活用品的
［情境创设］
1.老师提出问题，学生讨论
（1）萤火虫发光需要能量吗？
（2）细胞中的糖类、蛋白质等有机物都储存着大量稳定化学能，生物的生命活动需要能量能直接利用它们吗？
2.教师讲解
从课文中的唐诗中我们知道，生物的生命活动需要能量。实际上，细胞中还有许多化学反应是需要能量的，这些能量是从哪里来的呢？我们知道，细胞中的糖类、蛋白质等有机物都储存着大量稳定化学能，这些能源物质的稳定性，利于大量地储存，但它们不能直接为细胞的生命活动提供能量，细胞是怎样解决“稳定储存”和“灵活利用”这一矛盾的？细胞把稳定的能量转化成另一种能直接给细胞的生命活动提供能量的有机物——ATP，解决了这一问题。ATP什么物质呢？
［师生互动］
1.ATP分子结构特点
学生阅读课本P88相关内容后，教师讲解：
（1）展示ATP结构式挂图，向学生介绍腺嘌呤、核糖（两者结合而成腺苷）、磷酸。
（2）ATP是三磷酸腺苷的英文名称的缩写。ATP分子的结构可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，T代表三，～代表一种特殊的化学键，叫做高能磷酸键，ATP分子中大量的能量就储存在高能磷酸键中。ATP水解时高能磷酸键可以水解放出大量的能量，达到30.54 kJ/mol。所以说，ATP是细胞内的高能磷酸化合物。
2.ATP与ADP相互转化
（1）学生阅读课本P88～P89页相关内容，回答问题：ATP与ADP是怎样相互转化的？
（2）教师讲解：ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解脱离开来，形成游离的Pi（磷酸），同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，ATP就转化成ADP（二磷酸腺苷的英文名称的缩写）。在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的Pi结合，重新形成ATP（播放多媒体课件：ATP与ADP相互转化）。
资料显示，正常人每天ATP的转变量几乎接近于体重，但在体内存在的ATP的量是很少的。ATP和ADP在体内总是处于不断转化的动态平衡之中。如下所示：
3.ATP的形成途径
（1）学生阅读课本P89相关内容后，分组讨论：动植物ATP的形成途径有哪些？
（2）教师讲解：对于绿色植物来说，ADP转化成ATP时所需的能量来自于呼吸作用和光合作用；对于人、高等动物、真菌和大多数细菌来说，ADP转化成ATP时所需的能量除来自于呼吸作用外，人和高等动物还可以来自磷酸肌酸的转移。
4.ATP的利用
（1）教师讲解：吸能反应总是与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。
（2）学生看课本图，讨论ATP还有哪些用途，从而对该图进行补充和完善。
［教师精讲］
1.细胞内储存能量的物质有糖类、脂肪、蛋白质等。细胞内消耗能源物质的顺序是：糖类脂肪蛋白质。一般情况下生物体内细胞利用的能源物质是糖类，而且糖类中的能量需要分解释放传递给ATP，转变成活跃的化学能，才能供给各种生命活动利用，从而解决能量的“稳定储存”和“灵活利用”的矛盾。
2.直接供给生命活动能量的能源物质是ATP。在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键物质。ATP是生物体内能量转换的“中转站”，它有利于能量的运输和协调供给，如线粒体呼吸释放能量合成的ATP，可以转移到细胞膜用于主动运输，也可以进入细胞核推动DNA的复制等等，从而解决“产能”和“用能”在空间上的矛盾。
3.ATP的结构与物理、化学知识有密切联系，ATP中的能量可以转变成机械能（如肌肉收缩、鞭毛摆动）、化学能、电能（如神经冲动的传导）、渗透能（如主动运输的能量）、光能等其他形式的能量。
4.胞内供能物质有ATP和磷酸肌酸，ATP普遍存在，但含量不多，当ATP大量消耗时，则磷酸肌酸释放能量供ADP和Pi合成ATP。磷酸肌酸的存在对ATP含量的相对稳定起缓冲作用。
［评价反馈］
学生做课本练习题、教师检查评讲。
［课堂小结］
［课后拓展］
1.其他高能磷酸化合物
在动物和人体细胞（特别是肌细胞）内，除了ATP外，其他的高能磷酸化合物还有磷酸肌酸（可用C～P代表）。磷酸肌酸的结构式是：
当动物和人体细胞由于能量的大量消耗而使细胞内的ATP含量过分减少时，在有关酶的催化作用下磷酸肌酸中的磷酸基团连同能量一起转移给ADP，从而生成ATP和肌酸（可用C代表）；当ATP含量比较多时，在有关酶的催化作用下，ATP可以将磷酸基团连同能量一起转移给肌酸，使肌酸转变成磷酸肌酸。
对于动物和人体细胞来说，磷酸肌酸只是能量的一种储存形式，而不能直接被利用。由此可见，对于动物和人体细胞来说，磷酸肌酸在能量释放、转移和利用之间起着缓冲的作用，从而使细胞内ATP的含量能够保持相对的稳定，ATP系统的动态平衡得以维持。
2.萤火虫发光的原理和意义
萤火虫不论雄性的还是雌性的，夏秋的夜晚都会一闪一闪地发光。雄虫比雌虫的个体小一些，但发出的闪光却亮一些。萤火虫发出的闪光，主要是求偶的信号，用来吸引异性前来交尾。萤火虫有许多种，如平家萤火虫、姬萤火虫等。不同种类的萤火虫会发出各自特定的闪光信号。雌虫看到飞舞着的同种雄虫发出的闪光信号后，就会以特定的闪光信号回应。雄虫的每一组闪光信号是由几个节奏组成的，每个节奏都包括闪光的次数、闪光的频率和每次闪光的时间，这些都是雌虫能够识别的。如果雌虫顺利地回应了闪光信号，则雄虫就会前来交尾，以繁衍后代。有的科学家准确分析出某种雄性萤火虫的闪光规律后，用手电筒模拟这种闪光信号，竟然发现同种的雌虫会迎光而来。
有趣的是，雌虫看到其他种类雄虫的闪光信号后，有时竟能发出该种雌虫的闪光信号，这种闪光信号具有欺骗性，能使该种雄虫误以为可以前去交尾而被雌虫吃掉。雌虫的这一特性，可以使自己获得丰富的营养。这种现象被科学家戏称为“死亡拥抱”。此外，萤火虫发出的荧光还具有一定的警戒作用和照明作用。
萤火虫的发光器官位于腹部后端的下方，该处具有发光细胞。发光细胞的周围有许多微细的气管，发光细胞内有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。顺便说到，荧光是一种冷光，其发光效率可高达98％左右，而热光则发光效率低得多，如太阳的发光效率只有35％左右。
●板书设计
第2节 细胞的能量“通货”——ATP
1.ATP分子结构特点
（１）化学组成：腺嘌呤、核糖、磷酸；
（２）ATP（三磷酸腺苷），结构简式A—P～P～P，是细胞内的高能磷酸化合物。
2.ATP与ADP相互转化
（1）ATP和ADP在体内总是处于不断转化的动态平衡之中。如下式所示：
ADP＋Pi＋能量ATP
（2）ATP和ADP能相互转化的原因
3.ATP的形成途径
（1）绿色植物：能量来自于呼吸作用和光合作用；
（2）人、高等动物、真菌和大多数细菌：能量除来自于呼吸作用外，人和高等动物还可以来自磷酸肌酸的转移。
4.ATP的利用
（1）运输物质；
（2）肌肉收缩；
（3）合成物质；
（4）生物发电；
（5）神经活动。第1节 细胞膜——系统的边界
●从容说课
本节通过前言部分的教学，把组成细胞的分子与细胞结构建立起联系。组成细胞的分子不能单独发挥生命功能，只有在细胞中以一定的方式有机地构建起来，才能表现生命。然后由外而内分析细胞各部分结构特点与其功能的适应性。本节中细胞膜的教学，通过制备细胞膜的实验和一些资料，介绍了两方面的内容：（1）细胞膜的主要成分。（2）细胞膜的功能。通过本节的教学，使学生对第1章中有关组成细胞的元素和化合物的功能的认识具体化、结构化，使学生对细胞的结构和功能的认识物质化（达到分子水平）。
本节实验是一个体验性的“制备实验”，要让学生从实验中体会科学研究的思路和方法，培养基本的生物学研究能力，提高科学素质。例如根据实验目的，如何选择合适的实验材料，用什么方法可以得到实验材料，以及如何纯化等等。考虑实验操作的具体细节，在操作过程中，细观察，勤思考。考虑如何克服实验中遇到的困难，改善实验，以达到最佳效果。
●三维目标
1.知识与技能
（1）简述细胞膜的成分和功能。
（2）临时装片的制作和显微镜的熟练操作。
2.过程与方法
（1）体验制备细胞膜的方法，学会调整视野与选择观察范围。
（2）通过设计和分析实验，培养学生的科学探究能力。
3.情感态度与价值观
（1）参与问题探讨与实验结果分析。
（2）通过对细胞结构和功能的学习让学生体会生命的精致完美，教育学生崇尚生命、热爱科学。
●教学重点
1.细胞膜的成分和功能。
2.实验技能的巩固提高。
●教学难点
1.制备细胞膜时，观察到红细胞的变化。
2.形象地理解细胞膜的功能，体会细胞膜作为细胞这个生命系统的边界的重要意义。
●教具准备
1.红细胞稀释液与相关实验用具。
2.显微投影。
3.演示文稿与图片。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
课前老师准备好人或哺乳动物（猪、兔等）的新鲜的红细胞稀释液（血液加适量的生理盐水），以及相关的实验用具。
［情境创设］
翟中和院士说：“我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧！”，你们认为他这话说得对吗？（学生思考，有的认为有道理，有的觉得很难判断）现代电脑的精密已经令人不可思议了，小小的一个细胞，怎么可能比电脑还精巧呢？大家别忘了，电脑再精密，也是人造出来的，而人类尽管已经分析出细胞的成分以及结构，却至今造不出细胞。为什么呢？别小看了小小的细胞，因为细胞不是简单的物质的堆砌，组成细胞的分子只有在细胞中以一定的方式有机地构建起来，才能表现生命。这就是细胞的精巧所在。下面，就让我们来看看细胞的基本结构吧。
出示几张光学显微镜下的细胞图片（图3－1－1），包括植物细胞和动物细胞、染色的和未染色的细胞。
植物细胞 经过染色的动物细胞 未经染色的动物细胞
图3－1－1
［师生互动］
1.问题探讨
从学生使用高倍显微镜观察几种细胞的经验引入问题探讨。
教师：懂得区分显微镜视野中的水泡、气泡和细胞吗？（学生思考讨论回答）
参考答案：水泡有一圈很粗的黑边，气泡是光亮的，水泡和气泡里面只有空气，而细胞可以观察到有具体的结构和内容物，如植物细胞的细胞壁，动植物细胞的细胞质、细胞核等。细胞是立体的，在显微镜下，通过调节焦距可以看到它的不同层面。
教师：光学显微镜下能不能看见细胞膜？（学生思考讨论回答）
参考答案：正常的植物细胞细胞膜紧贴着细胞壁，完全观察不到；动物细胞染色后很容易看出细胞与细胞之间，细胞与外界环境之间有明显的界限，未染色的动物细胞观察效果不明显，但仍然可以分辨它们的界限，这个界限我们判断就是细胞膜。
教师：如何确定细胞膜的存在？（学生思考讨论回答）
参考答案：鸡蛋的卵黄部分就是一个细胞，轻轻碰触完整的卵黄表面，可以感受到它有弹性，用尖锐的物体挑破它，黄色的浆液就流散出来。也就是说，那层包裹着黄色浆液的透明薄膜就是细胞膜了。
活细胞是具有生命活动的，每个活细胞都可以看作是一个独立的生命王国。在我们深入探寻这个生命王国的运行秘密之前，首先要跨越它的边界——细胞膜。
教师：这层神秘的屏障是由什么物质组成的？
要分析细胞膜的化学成分，首先要把这层屏障从细胞上剥落下来单独地进行研究。
教师：绝大多数的细胞个体都非常的小，如何才能使细胞膜和细胞的其他部分分离呢？
2.学生实验
下面我们通过一个实验来体验制备细胞膜的方法。
实验选材
教师：动植物细胞都有细胞膜，细胞内的细胞核以及叶绿体、线粒体等等这些细胞器也有膜结构，我们选择什么样的材料进行实验才会使细胞膜制备起来更容易，而又不会跟其他的膜混在一起呢？
哺乳动物成熟的红细胞是一种很好的材料，因为它没有细胞核和叶绿体等众多的细胞器，也没有细胞壁。因此我们可以选择人血、兔血或者猪血等容易取得的材料来进行实验。如果能够使红细胞的细胞膜破裂，里面的物质都流出来，剩下的空壳不就是细胞膜了吗？
教师：那么，用什么方法可以使红细胞的细胞膜破裂呢？
实验原理：
细胞吸水和失水的原理（图3－1－2）。
形态正常的人的红细胞 红细胞吸水膨胀 涨破的红细胞
图3－1－2
把红细胞放在蒸馏水当中，由于细胞内外浓度差的关系，水分就会不断进入细胞，细胞吸水开始膨胀，如同给气球吹气一样慢慢地鼓起来，太多的水分进入细胞，最后会将细胞膜撑破，使里面的物质流出来。
材料用具
兔（或人、猪）的新鲜的红细胞稀释液（血液加适量的生理盐水）、蒸馏水、滴管、吸水纸、载玻片、盖玻片、镊子、显微镜。
方法步骤
1.制作临时装片。
2.显微镜下观察。
3.滴加蒸馏水并吸引。
4.观察细胞变化。
操作要求
1.装片制作较好。
2.显微镜操作熟练。
3.蒸馏水的滴加不弄污镜头，吸引不吸走细胞。
4.寻找最先进水部分的细胞观察。
小结：教师选取学生实验效果明显的装片，通过显微投影投示出来，大家观看，交流成功制备的经验，寻找实验失败的原因。
讨论：如果不是在装片而是在试管进行实验，细胞破裂后，流出的内容物和细胞膜都混杂在蒸馏水中，还要用什么方法才能获得比较纯的细胞膜？
［教师精讲］
1.细胞膜的成分
科学家们通过电子显微镜观察细胞膜，并对细胞膜和细胞中其他各种膜进行微量化学成分分析,发现膜主要含有脂质和蛋白质两大类物质。蛋白质约占膜干重的40%,脂质约占50%（图3－1－3），其中脂质以磷脂为主。此外,细胞膜还含有约10%的碳水化合物,但是碳水化合物都是和膜蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂,分布在细胞膜的外表面（图3－1－4）。
图3－1－3 图3－1－4
各种膜所含的蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关,机能活动较旺盛的膜,其蛋白质含量较高,因为膜的功能活动主要由蛋白质来承担。下面我们来看看细胞膜有什么功能。
2.细胞膜的功能
细胞膜与细胞的物质交换、细胞识别、分泌、排泄、免疫等功能密切相关。细胞膜的主要功能包括以下三个方面：
（1）将细胞与外界环境分隔开。细胞膜的存在使细胞成为一个相对独立的系统，为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境。
（2）控制物质进出细胞（图3－1－5）。细胞膜最重要的特性之一是半透性或选择透过性，即有选择地允许物质通过扩散、渗透和主动运输等方式出入细胞，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出，从而保证细胞正常代谢的进行。
图3－1－5 图3－1－6
（3）进行细胞间的信息交流（图3－1－6）。大多细胞膜上存在激素的受体、抗原结合点以及其他有关细胞识别的位点，所以细胞膜在激素作用、免疫反应和细胞通讯等过程中起着重要作用。①受体：通过电子显微镜观察可看到细胞膜上存在着受体。受体是一种能够识别和选择性结合某种配基的大分子，与配基结合后，产生物理的或化学的信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学效应，如神经细胞传递兴奋等。许多免疫反应均是在细胞膜上进行的。细胞膜上存在着细胞识别部位，这些识别部位均和细胞膜上的受体有关。②细胞识别：细胞膜能提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递。细胞识别是指生物细胞对同种和异种细胞的认识，对自身和异己物质的鉴别。无论是单细胞生物，还是高等动植物，许多重要的生命活动都和细胞间的识别能力密切相关。例如，单细胞生物有性生殖过程中的细胞结合，开花植物的雌蕊能否接受花粉进行受精，都要靠细胞识别能力。高等动物和人类的免疫功能更要依靠细胞的识别能力，如当细菌侵入体内时，就会被白细胞吞噬，但白细胞从不吞噬循环血液中的正常细胞。现已知道，细胞识别的部位是在细胞膜上，细胞相互识别的分子基础是细胞膜上的糖蛋白。③介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接。例如高等植物细胞之间的胞间连丝（图3－1－7），使相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。
图3－1－7
细胞膜的这些功能，与它的结构密切相关。在第4章我们将会深入地体会到细胞膜的功能与结构相适应的关系。
3.细胞壁
在植物细胞膜外还有由细胞分泌的纤维素、果胶等物质构成的细胞壁。对细胞具有机械支持和保护的作用，同时还能防止细胞吸涨而破裂，保持细胞正常形态。
举例：用纤维素酶除掉细胞壁的植物细胞不再保持原来的形态。将这样的细胞放置在清水中时，它会像红细胞一样吸水破裂。
［评价反馈］
1.实验过程性评价
实验名称 体验制备细胞膜的方法 姓名
评价项目 自评 小组互评 老师评价
1.能制作出观察效果良好的临时装片
2.能熟练正确操作显微镜
3.能适当处理问题和改善操作方法
4.及时记录观察结果
说明：评价采用“A、B、C、D”四个等级
2.精选练习
（1）将红细胞放在质量分数为9%的食盐溶液中制成装片后，用显微镜观察，可以发现红细胞的状态变化是
A.不能判定 B.正常状态 C.细胞膜破裂 D.细胞皱缩
（2）实验中先用显微镜的10倍物镜观察细胞，然后转换40倍的物镜继续观察，其结果是
A.视野变亮，看到的细胞数目变多 B.视野变亮，看到的细胞数目变少
C.视野变暗，看到的细胞数目变多 D.视野变暗，看到的细胞数目变少
（3）在视野右上方发现一细胞，要将其移至视野正中，应将装片向什么方向移动
A.左上方 B.左下方 C.右上方 D.右下方
（4）1985年Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有___________。后来，科学家还发现细胞膜除了会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解，这说明组成细胞膜的物质中还有___________。
（5）你能解释细胞为什么这么小吗？（直径小于0.1毫米）
参考答案：
（1）D （2）D （3）C （4）磷脂（脂质） 蛋白质 （5）体积越小，相对膜面积越大，越有利于新陈代谢。
［课堂小结］
无论植物细胞还是动物细胞，其原生质的最外层都是细胞膜。提取细胞膜通过电子显微镜观察并进行化学成分分析得知，细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子构成。细胞膜的生理功能主要包括保护作用、信息传递作用以及进行细胞内外的物质交换等。
［布置作业］
课本P43一、基础题，二、拓展题。学习册P36～P37（一）基础达标，（二）拓展创新。
［课后拓展］
体现活细胞的细胞膜功能的实验
用新鲜的花生（玉米或小麦等种子也可以）若干粒，晒干的种子先浸水吸涨（干的玉米或小麦种子等30～35 ℃时约浸5小时，20 ℃时浸15小时），然后用小刀将每粒花生（或玉米）沿中线切成两半，分成两组。其中一组放入烧杯加清水煮沸10分钟，另一组放入烧杯加清水室温放置10分钟。然后将两组种子分别放入两个培养皿中，都倒入稀释的红墨水中（1份红墨水加10份清水），浸没5分钟后取出，洗去浮色，观察染色情况：煮过的那一组种子的胚全染上了红色，而没煮过的那一组种子的胚，仅表层带有浅浅的红色。可见，活细胞的细胞膜有选择透过性的特点，所以不吸收红墨水；当煮沸杀死后便失去这一特性，红墨水进入细胞把胚染成红色。这说明活细胞的细胞膜有控制物质进出的功能。
●板书设计
第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜——系统的边界
一、制备细胞膜
为什么要用哺乳动物红细胞作材料研究膜的组成
二、细胞膜的成分
脂质（约50%）、蛋白质（约40%）、糖类（约2%～10%）。
三、细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
四、细胞壁
化学成分：纤维素和果胶
功能：支持和保护
细胞壁是全通透的第2节 细胞器——系统内的分工合作
●从容说课
本节教材的编写不仅仅是介绍有关细胞器的基本结构以及功能的知识，而是把细胞作为一个基本的生命系统，引导学生用系统的观点来认识细胞，探讨组成生物体的各个细胞是怎样相对独立，又紧密联系的，细胞的生命活动是怎样通过各组成成分的协调配合完成的。由于该节知识微观、抽象，教学时，首先引导学生联系生活经验进行类比，认识细胞内各个细胞器及其分工，然后采用：识图——感知科学过程和方法——实验观察——解决问题的流程进行教学。
本节课计划用三个课时来完成。第一课时通过引导学生识图，感知科学过程和方法，了解细胞，细胞器的结构、形态和功能，达到从理性上认识细胞器。第二课时安排用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体的实验，以增强学生对叶绿体和线粒体的感性认识，进一步了解叶绿体、线粒体的形态和分布，为下一步学习其功能打下伏笔，同时巩固使用高倍显微镜的方法步骤。
学生在学习了各种细胞器的结构和功能之后，脑子里还是一个个独立的细胞器的印象，还没有把这些细胞器作为一个系统的组成成分联系起来，所以，第三课时教师以分泌蛋白的合成和运输为例，通过设计的问题，创设问题情境，让学生分析分泌蛋白合成并分泌到细胞外的过程，体会细胞器之间的分工和协调配合，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。细胞内的各种生物膜在结构上有一定的联系，同时，结构又决定功能，各种生物膜在功能上分工、协作，才能保证细胞的生命活动高效、有序地进行。因此必须以此为切入点，明确各种生物膜在结构上有哪些联系，在功能上又是如何分工协作的，才能深入理解细胞是生物体结构和功能的基本单位。使学生进一步理解生物膜系统的概念，形成一定的知识体系。最后适当补充一些资料，使学生知道相关知识发展的新动向，了解一些科研方法，并且有利于培养学生的阅读和分析能力。
●三维目标
1.知识与技能
（1）举例说明几种细胞器的结构和功能。
（2）了解分离各种细胞器的科学方法。
（3）了解植物细胞和动物细胞的区别。
（4）用高倍镜观察叶绿体、线粒体在细胞中的分布和形态。
（5）制作人的口腔上皮细胞临时装片；制作藓类植物叶片的临时装片。
（6）实验原理
①叶绿体是细胞中最大的细胞器之一，数量多，呈绿色，用高倍显微镜在活细胞状态下，不需要染色就可以清晰地看到。
②线粒体在动植物代谢比较旺盛的细胞中数量较多，健那绿染液是针对线粒体的专一性很强的活细胞染料，对活细胞进行染色后可以把线粒体染成蓝绿色，并用显微镜观察。
（7）明确生物膜的化学组成和基本结构。
（8）理解细胞的生物膜系统的概念和作用。
（9）理解细胞的生物膜系统是一个在结构和功能上都是紧密联系的统一整体。
（10）了解生物膜的研究成果及研究意义。
2.过程与方法
（1）自主学习：让学生通过类比认识细胞内各细胞器及其分工。通过资料的阅读和设计的问题的引导，培养学生分析和理解问题的能力，进而发展综合的能力。
（2）思维训练：利用课本插图、教学挂图和课件，培养和发展学生的读图能力，提高分析、类比归纳的学习方法。
（3）合作实验、自主探究、讨论答疑。
3.情感态度与价值观
（1）引导学生认同：细胞是一个基本的生命系统，其生命活动是通过各组成成分的协调配合完成的。
（2）让学生体验到科学研究离不开探索精神、理性思维和技术手段的结合。
（3）通过细胞内各种生物膜在结构和功能上联系的学习，进一步明确结构与功能相统一的观点以及事物之间存在普遍联系的观点。
（4）通过生物膜的研究成果的介绍，充分调动学生学习生物学知识的兴趣，激励他们对生命科学知识要有不断探索的精神，同时渗透STS思想。
（5）参与小组合作交流，体验合作学习的快乐。
●教学重点
1.几种细胞器的结构和功能。
2.使用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。
3.各种生物膜在结构和功能上的联系。
4.细胞的生物膜系统的重要作用。
●教学难点
1.如何掌握几种细胞器的结构和功能。
2.如何将这些细胞器的功能和生物体的相关生命现象联系起来并灵活运用。
3.各种生物膜在结构和功能上的联系。
4.实验材料的选择。
5.生物图的绘制。
●教具准备
1.教师课件、细胞亚显微结构模型。
2.各种实验仪器、试剂。
3.教师准备观察材料：新鲜的藓类叶片、菠菜叶。
4.课前10分钟制作藓叶的临时装片和人的口腔上皮细胞临时装片。
●课时安排
3课时
第一课时 细胞器的结构和功能
●教学过程
［课前准备］
1.教师制作教学课件。
2.学生查阅资料，收集在“探究细胞的微观世界”方面的科学家及研究成果。
［情境创设］
利用课本“问题探讨”创设问题情境，同时出示本节课题：细胞器的结构和功能。
［师生互动］
教师：工厂一般都由若干个车间和部位组成，那么一件优质产品是如何通过各车间和部门之间的配合生产出来的？细胞内也存在类似的部门或车间吗？你能举出例子吗？
学生：讨论并回答上述问题。
教师：细胞在生命活动中发生着物质和能量的复杂变化。细胞内部像一个繁忙的工厂，在细胞质中有许多忙碌不停的“车间”，这些“车间”都有一定的结构，如：线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体等，它们统称为细胞器。同学们可能会感到很疑惑：细胞器这么小，科学家是怎样把各种细胞器分离开来，分别去研究它们的生理功能的呢？
课前我曾请几位同学去做了这方面的资料收集工作，现在我们来看看他们的成果如何。
学生1：汇报科学家分离各种细胞器的分法。
学生2：汇报科学家对不同细胞器的研究方法及成果。
教师：这几位同学收集到的资料都非常珍贵。我们大家要向他们学习，现在我们一起来阅读课本P44和P51介绍的方法。
学生：阅读课文，并归纳。
1.分离各种细胞器的方法是差速离心法。
2.科学探究离不开探究精神、理性思维和技术手段的结合。
教师：细胞内有哪些细胞器？它们在形态、结构上有什么不同？在功能上如何分工？它们又是如何协调配合完成各种生命活动的呢？
课本中展示了各种细胞器的图，以及动物细胞、植物细胞的亚显微结构模式图。请仔细观察图、文和老师展示的资料，说出各种细胞器在细胞中的分布位置、形态结构，并推测它们的功能。
线粒体：
屏幕显示资料一：
学生：观察资料以及课本P45图3－3和P46图3－7，讨论回答：
1.解析：用“结构与功能相统一”的观点解释。
答案：（1）心肌细胞运动量大，因不停地收缩舒张，需能量多 （2）冬眠时，动物维持生命活动的能量主要靠肝脏，肝脏代谢加强，需能量多 （3）细胞新陈代谢的强弱
2.答案：线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，能够提供细胞生命活动需要的能量。鸟类飞翔、运动员运动需要大量的能量，所以，飞翔鸟类胸肌细胞中、运动员肌细胞中的线粒体数目多。同样道理，新生细胞的生命活动比衰老细胞、病变细胞旺盛，所以线粒体多。
教师：线粒体大多是颗粒状、短线状，均匀地分布在细胞质基质中，但它在活细胞中能自由移动，往往在细胞内代谢旺盛的部位比较集中。线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，为细胞生命活动提供能量。所以，线粒体是细胞的“动力车间”。细胞生命活动所需的能量，95%来自线粒体。线粒体由内外两层膜构成，外膜使线粒体与周围的细胞质基质分开，内膜向内折叠成嵴，加大了内膜的表面积，有利于有氧呼吸的顺利进行。
叶绿体：
屏幕显示资料二：
叶绿体是绿色植物叶肉细胞中，进行光合作用的细胞器。因此，有人把它比喻为“养料制造工厂”和“能量转换站”。
在光学显微镜下观察高等植物的叶绿体，可以看到它一般呈扁平的椭球形或球形。在电子显微镜下，可以看到叶绿体的外面有双层膜，使叶绿体内部与外界隔开，叶绿体的内部含有几个到几十个基粒。基粒与基粒之间充满着基质。叶绿体的每个基粒都是由一个个囊状的结构堆叠而成的，在囊状结构的薄膜上，有进行光合作用的色素，这些色素可以吸收、传递和转化光能。在叶绿体的基粒上和基质中含有许多进行光合作用所必需的酶。基质中还含有少量的DNA。
学生：观察资料以及课本P45图3－4和P46图3－7，讨论。
教师：叶绿体是扁平的椭球形或球形，有两层膜，膜光滑透明，内部含有几个到几十个基粒，每个基粒是圆柱形，由一个个囊状的结构垛叠而成，囊状结构的薄膜上有进行光合作用的色素，可以吸收、传递和转化光能，是进行光合作用的场所。它是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。
内质网：
屏幕显示资料三：
从某腺体的细胞中，提取出附着有核糖体的内质网，放入含有放射性标记的氨基酸的培养液中。培养液中含有核糖体和内质网完成其功能所需的物质和条件。很快连续取样，并分离核糖体和内质网。测定标记的氨基酸出现在核糖体和内质网中的情况，结果如图3－2－1所示。请回答：
图3－2－1
（1）放射性氨基酸首先在核糖体上大量积累，最可能的解释是________。
（2）放射性氨基酸继在核糖体上积累之后，在内质网中也出现，且数量不断增多，最可能的解释是_____________________。
（3）实验中，培养液相当于细胞中的________。
学生：观察资料以及课本P45图3－5和P46图3－7讨论回答。
解析：用“结构与功能相统一”的观点解。首先知识归类：核糖体是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所，内质网是蛋白质的运输通道。分析：在细胞内，游离的氨基酸应先进入核糖体，在核糖体内合成蛋白质，蛋白质合成后进入内质网被内质网运输。与图中曲线对照（读图），看是否符合曲线变化态势。整个实验过程中，培养液相当于细胞质基质，内含蛋白质合成等生化反应所需的一系列酶及必要条件。
答案：（1）核糖体是蛋白质合成的场所 （2）蛋白质进入内质网中 （3）细胞质基质
教师：内质网是由膜连接而成的网状结构，有光面内质网和滑面内质网两种类型。内质网增大了细胞内的膜面积，膜上附着很多种酶，它是细胞内蛋白质合成和加工，以及糖类、脂质合成的“车间”。
高尔基体：
屏幕显示资料四：
高尔基体位于细胞核附近的细胞质中,它的形状一般呈网状。在不同的生理情况下,可以转变为颗粒状、杆状或其他形状。在电镜下,高尔基体是一些紧密地重叠在一起的囊状结构。有些膜紧密地折叠成片层状的扁平囊,有些扁平囊的末端扩大成大小不等的泡状或囊泡状结构。
高尔基体的主要功能有三方面。一是与分泌有关。早期根据光镜的观察,已有人提出高尔基体与细胞的分泌活动有关。近年来,运用电镜、细胞化学及放射自显影技术更进一步证实和发展了这个观点。放射自显影技术证明,高尔基体自身还能合成某些物质,如多糖类。它还能使蛋白质与糖或脂结合成糖蛋白和脂蛋白的形式。在某些细胞（如肝细胞）,高尔基体还与脂蛋白的合成、分泌有关。二是与溶酶体的形成有关。三是高尔基体还有其他功能,如在某些原生动物中,高尔基体与调节细胞的液体平衡有关系。
学生：观察资料以及课本P46图3－6和图3－7，讨论。
高尔基体是单层膜结构，由一些紧密地重叠在一起、排列比较整齐的扁平囊状结构和囊状小泡组成。在动物细胞中，高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装和分泌，所以它是蛋白质的“加工车间”和“发送站”。在植物细胞中，高尔基体与新细胞壁的形成有关。
教师：刚才同学们对细胞中的四种细胞器进行了详细的分析讨论，从课本的图中我们可以看出，细胞中还有其他的细胞器，你能根据课本的介绍对它们进行比较，并完成下列表格吗？
屏幕显示八种细胞器的比较表。
学生：小组讨论，并完成表格。
八种细胞器的比较表
名 称 分 布 形 态 结 构 成 分 功 能
线粒体 普遍存在于动植物细胞 大多数呈椭球形 外膜、内膜（双层膜结构）、嵴、基粒、基质 蛋白质、磷脂、有氧呼吸酶、少量DNA和RNA 有氧呼吸的主要场所，“动力车间”
叶绿体 主要存在于叶肉细胞和幼茎皮层细胞内 球形、椭球形 外膜、内膜（双层膜结构） 蛋白质、磷脂、光合作用的酶、色素、少量DNA和RNA 光合作用的场所，“养料制造车间”，“能量转换站”
内质网 绝大多数动植物细胞 网状 （单层膜结构） 蛋白质、磷脂等 增大了细胞内的膜面积；与蛋白质、脂质、糖类的合成有关；蛋白质等的运输通道；“有机物的合成加工车间”
高尔基体 普遍存在于动植物细胞 囊状 （单层膜结构） 蛋白质、磷脂等 动物细胞：与分泌物的形成有关，表现在对蛋白质的加工和转运植物细胞：与植物细胞壁的形成有关“蛋白质的加工车间”和“发送站”
核糖体 普遍存在于动植物细胞 椭球形粒状小体 游离于基质，附着在内质网、核外膜上（无膜结构） 蛋白质、rRNA 合成蛋白质的场所，“生产蛋白质的机器”
中心体 动物细胞、低等植物细胞 “十”形 两个互相垂直的中心粒及其周围物质构成（无膜结构） 微管蛋白 动物细胞的中心体与有丝分裂有关
液泡 植物细胞 泡状 液泡膜、细胞液（单层膜） 蛋白质、磷脂、有机酸、生物碱、糖类、无机盐、色素等 调节细胞的内环境，使细胞保持一定的渗透压，保持膨胀状态
溶酶体 动物细胞、植物细胞 囊状 囊状（单层膜） “酶仓库”和“消化车间”
教师：引导学生一起，利用表格对各种细胞器的分布、形态、结构和功能进行归纳，然后提问：我们如何去记忆和理解这些细胞器的结构和功能呢？
学生：小组讨论提出记忆的方法。
方法一：通过列表比较来记忆。
方法二：用“结构与功能相适应”的生物学科思想来理解记忆。
方法三：用绘结构简图的形式来记忆各种细胞器的结构。
方法四：将这些细胞器的功能与生物体的相关生命现象联系起来理解记忆及表格运用。（要求举例说明）
教师：对学生提出的方法进行简单的评价和补充。
教师：通过上面的学习，谁能归纳细胞质的结构由哪几部分组成？
学生回答：
［教师精讲］
通过对细胞质各种成分的学习，我们知道，细胞质主要包括细胞质基质和细胞器两大部分，各种细胞器的结构和功能虽然不同，但它们分工协作，密切配合，共同完成细胞的各种生命活动。
［评价反馈］
教师出示细胞的亚显微结构模型（一半为动物细胞，另一半为植物细胞）并提问：
1.请说出各个细胞器的名称。
2.这个模型是否为一个完整的细胞？你判断的依据是什么？
学生：
1.到讲台面向全体同学说出各个细胞器的名称。
2.不是一个完整的细胞，它分别属于植物细胞和动物细胞，判断的依据是：有一半模型中有细胞壁、叶绿体、液泡，所以它是植物细胞；而另一半模型中则没有这些细胞器，但它有中心体，所以它是动物细胞。
教师：从刚才同学的回答中，由我们今天的学习内容可拓展了解动物细胞和植物细胞的区别。现请同学们完成下列表格（出示植物细胞和动物细胞的比较表）。
学生：讨论完成表格。
植物细胞和动物细胞结构的比较表
动物细胞 植物细胞
不同点 没有细胞壁 有细胞壁
没有叶绿体 有叶绿体
有中心体 中心体见于低等植物
某些低等动物有液泡 有液泡
相同点 都有细胞膜、细胞质、细胞核。细胞质中共有的细胞器是线粒体、内质网、核糖体和高尔基体等
［课堂小结］
1.请4～5名学生来总结本节课的学习内容和自己掌握的情况。
2.教师重新出示“八种细胞器的比较表”和“植物细胞和动物细胞的比较表”对本节内容的知识点、重点、难点进行总结。
［布置作业］
课本P50基础题1、2、3。
［课后拓展］
1.阅读下文，并回答问题。
把菠菜叶放进适当的溶液中，进行研磨，将研磨液用纱布过滤后，除去未磨碎的组织，得到一种绿色的液体。把其放入离心管中，进行适当强度的离心分离，得到沉淀（沉淀A），将此沉淀用电子显微镜进行观察，可发现细胞壁的碎片和（甲）膜上具有许多小孔的球状结构。将其上层清液的绿色部分进行较强的离心分离时，绿色部分几乎全部沉淀（沉淀B）。用电子显微镜观察此沉淀，发现有许多直径为几微米的细胞器（乙）。又把几乎透明的上层清液，用更强的离心力分离时，可得沉淀（沉淀C）。用电子显微镜观察此沉淀，则发现许多直径为0.5 μm的球形或短棒形，内外包着两层膜且向内折叠的细胞器（丙）。如继续进行强力离心，可使上部的澄清部分中的小微粒都沉淀，此沉淀（沉淀D）其中含有许多直径为0.02 μm的致密小颗粒（丁）和由该颗粒所附着的膜构成的细胞器（戊）。
（1）上述文章中画线处（甲）～（戊）所示的细胞结构名称分别是
A.细胞核—叶绿体—线粒体—内质网—核糖体
B.线粒体—叶绿体—细胞核—内质网—核糖体
C.细胞核—叶绿体—线粒体—核糖体—内质网
D.线粒体—叶绿体—细胞核—核糖体—内质网
（2）下文①～⑨是对上述沉淀A～D所含有细胞结构的叙述，请从①～⑨中找出正确答案填写在各自横线上。
沉淀A___________；沉淀B___________；沉淀C___________；沉淀D___________。
①与渗透吸水有关
②具有全透的性质，对植物细胞的形态具有维持作用
③是蛋白质合成的场所
④含有大量的DNA
⑤含有与有氧呼吸有关的酶
⑥与氧的产生和ATP的生成有关
⑦细胞内CO2浓度最高处
⑧含有与CO2合成葡萄糖或淀粉有关的酶
⑨是合成某些专供输送到细胞外的蛋白质的细胞器
参考答案：
（1）C （2）②④ ⑥⑧ ⑤⑦ ③⑨
●板书设计
第2节 细胞器——系统内的分工合作
第一课时 细胞器的结构和功能
一、分离细胞器的方法
二、细胞器的结构和功能
　
三、细胞质基质
成分：多种物质和酶。
功能：新陈代谢的主要场所。
四、细胞质的统一性
细胞质基质和细胞器及细胞器之间相互依存，密切联系，是一个不可分割的整体。
1.德国科学家华尔柏在研究线粒体时，统计了某种动物部分细胞中线粒体的数量（见下表）。分析回答：
肝细胞 肾皮质细胞 平滑肌细胞 心肌细胞 动物冬眠状态下的肝细胞
950个 400个 260个 12 500个 1 350个
（1）心肌细胞的线粒体数量最多，这是因为_____________________。
（2）动物冬眠状态下肝细胞中的线粒体比常态下多，是因为_____________________。
（3）从表中所示数据可以看出线粒体的多少与________有关。
2.通常线粒体均匀分布在细胞质基质中，但在细胞内新陈代谢旺盛的部位比较集中，例如，在小鼠受精卵的分裂面附近集中。在同一生物不同的组织、器官的细胞中线粒体的数量也有很大差别，例如，线粒体数量在人的心肌细胞比平滑肌细胞中多。在不同生物体，因为代谢程度的不同，线粒体数量也有差别，例如，一般动物细胞中线粒体的数量，比植物细胞多一些，飞翔鸟类胸肌细胞线粒体数比不飞翔鸟类的多。运动员肌细胞线粒体的数目比缺乏锻炼的人多。在体外培养细胞时，新生细胞比衰老细胞或病变细胞的线粒体多。为什么？第二课时 尝试制作真核细胞三维结构模型
●教学过程
［课前准备］
1.课前以4人为单位将全班分为若干实验小组。小组成员有明确分工，有小组长。
2.以实验小组为单位进行实验设计。
首先，学习“尝试制作真核细胞三维结构模型”模拟实验的实验原理。
实验原理
“尝试制作真核细胞三维结构模型”模拟实验的实验原理是：尝试制作真核细胞的三维结构模型实验属于模拟实验。
模拟实验是根据相似性原理，用模型来代替研究对象。这种实际存在的研究对象叫原型。而模拟的替代物叫模型。由于研究对象在时间和空间上极为遥远，通常适用于模拟实验。
模拟实验的类型可分为两大类，一类是理论模型（包括数学模型和概念模型），另一类则是实物模型。前者通常借助于抽象形式来表达，而后者通常借助于具体的实物或形象化的手段来表达。
第二，进行实验设计。
（1）小组成员根据自身实际和学校实验条件，先确定是制作计算机三维动画模型还是制作实物模型。
（2）实物模型的设计
①确定设计的是动物细胞原型还是植物细胞原型。
②确定实验中所要用的实验用具。
③确定制作细胞核、细胞器的材料和方法。
④根据所作细胞的大小，确定细胞核及各细胞器的大小比例。
3.实验材料的准备及实验用具的准备。
4.真核细胞的三维结构模型。
［情境创设］
生物实验室（或课室）屏幕上显示电脑制作的真核细胞三维结构动画。实验台上放着真核细胞三维结构模型。（以此情境激发学生的求知欲）
上课！
屏幕显示本次课的课题：尝试制作真核细胞三维结构模型
［师生互动］
课前大家学习了本实验的实验原理，在老师的教导下进行了实验设计。这节实验课各小组就按自己的设计方案（经论证是可行的）在实验室进行模拟实验。
1.实验室屏幕显示以下内容：
实验目的
（1）尝试制作真核细胞的三维结构。
（2）体验建构模型的过程。
材料用具
1 000 mL烧杯一个、泡沫塑料、大头针、玻璃棒、电炉（或酒精灯）半球形塑料大碗、琼脂（或明胶）、各色彩泥（或胶泥、面团）。
以上是实物模型建构的材料用具。
电脑动画模型：计算机、三维动画软件。
方法步骤
（1）细胞膜和细胞质的制作。（可在课前完成）
①在1 000 mL的烧杯中，加入800 mL自来水，用电炉（或酒精灯）加热；
②将20 g琼脂（或明胶）加入热水中至琼脂溶化；
③将溶化的琼脂水倒入大塑料碗中；
④将大碗中盛的琼脂水置冰箱中冷却（约40 min），也可置于室温下冷却，但时间延长；
⑤冷却后取出，模拟半球状的细胞膜和细胞质（无色透明状）。
（2）各种细胞器的制作。
粉红色彩泥制作核糖体。
蓝色彩泥制作溶酶体。
棕色彩泥制作线粒体。
红色彩泥制作细胞核。
（3）用大头针将模拟制作的各种细胞器和细胞核置于模拟的细胞质的相对位置上。
2.各实验小组依据自己的设计方案进行制作真核细胞三维结构模型。
3.老师在课堂上巡视，观察各小组的制作，解答学生在制作中遇到的问题，注意小组的制作进程、小组成员间的合作协调情况。
4.各小组展示制作模型。
5.依据事先确定的评价标准，评出各小组制作成果的等级。
（1）评价组织，由班级评审组负责组织评审；
（2）评价标准和评价等级
①评价标准：评价从模型的科学性、准确性、艺术性、协调性和完成时间等五个方面进行评价。
②评价等级：评价等级可分为四等。
一等：即优秀（A）
二等：即良好（B）
三等：即合格（C）
等外：即不合格（D）
（3）评价表
模型（作品）评价表 评审员________
实验小组 科学性 准确性 艺术性 协调性 成本 评价等级
（3～1） （3～1） （2～1） （1～0.4） （1～0.4）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
评审时间 年 月 日
6.评价及公布评价等级。
7.四个等级中各选一个小组为代表在课堂上进行交流。
［教师精讲］
1.课堂制作情况聚焦。
2.模型建构——尝试制作真核细胞三维结构模型，是一次全新的课外和课内结合的多维评价模式的模拟实验课。
模型的建构，先要学习和理解模型建构实验原理，了解模型类型，然后根据实际和可能，运用实验原理进行实验设计。在完成实验设计后，要对设计方案进行可行性思考。这是能发挥各自潜能的动脑动手的模拟实验实践活动。这次模拟实验实践活动，既可有效地巩固和深化前面所学的细胞结构的知识，同时还可体验模型的制作过程。
模型的制作，首先要讲求科学性、准确性，这是最重要的。同时还要注重艺术性、协调性和制作的成本。这就是对模型的多维评价标准。
［评价反馈］
在课堂上由老师提问，让学生先作答，然后对答案作出评价。
请回答下列问题：
1.真核细胞三维结构实物模型在实验室制作的一般步骤是怎样的？
2.在制作真核细胞三维结构模型（实物模型）时，内质网应体现出何种特点？
3.在制作真核细胞三维结构实物模型时，核糖体、线粒体、中心体、溶酶体和细胞核等细胞器从大到小的顺序是什么？
参考答案：
1.见方法步骤。
2.应为膜状,外连细胞膜,内接核膜,有的附着有核糖体。
3.细胞核→线粒体→溶酶体→中心体→核糖体。
［课堂小结］
课堂知识结构：
［布置作业］
1.写出参与制作真核细胞的三维结构实物模型的小论文。题目自拟，内容要围绕这次活动写。篇幅：800～1 000字。
2.评上一等和二等模型作品的小组成员，写出尝试制作过程中的收获和体会。要有自己的见解和真实感受。
［课后拓展］
1.以多种形式，将制作成果举行一次作品（模型）展。充分发挥成果的功能，从中总结这次模型制作的经验和改进模型制作的意见和建议。
2.如何设计制作植物细胞三维结构实物模型？
●板书设计
第二课时 尝试制作真核细胞三维结构模型第1节 物质跨膜运输的实例
●从容说课
本节利用一些具体例子和资料，介绍了两方面的内容：
1.水分子是顺着相对含量的梯度跨膜运输的。
2.一些离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度来进行的，最后总结出细胞膜是选择透过性膜。实例主要突出的是水的跨膜运输方式——渗透。要让学生明确这几个问题：扩散与渗透的区别；原生质层与原生质的区别；细胞与渗透装置的共同之处（一个成熟的细胞就是一个渗透系统）；半透膜与选择透过性膜的区别和联系；细胞在什么情况下吸水和失水。
本节实验是一个“探究实验”，这也是学生高中阶段第一次接触“探究实验”，要逐步教会学生进行探究的基本方法和步骤。虽然实验本身很简单，关键是要引导学生如何从生活现象中发现问题，提出有价值的问题，引导学生学会如何分析问题作出假设，并根据所做的假设来设计实验，考虑实验操作的具体细节（材料、用具、试剂的选择，操作步骤，结果预期，设计记录表格等），这才是最重要的。
本节可以分2课时进行，第一课时着重介绍探究实验的一般方法和步骤，第二课时则进行实验，分析实验结果，得出结论。结合对实验的分析来介绍渗透装置和渗透作用，指出一个成熟的细胞就是一个渗透装置，最后通过书本中的资料分析得出：（1）离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度来进行的；（2）细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出细胞在什么情况下吸水和失水。
（2）举例说明细胞膜是选择透过性膜。
（3）熟练制作临时装片和操作显微镜观察。
2.过程与方法
（1）尝试从生活现象中提出问题，作出假设。
（2）学习进行探究问题的一般方法和步骤。
3.情感态度与价值观
（1）参与课堂讨论与交流。
（2）养成良好的实验习惯，如及时清洗和摆放实验用具，爱护实验室卫生等。
●教学重点
1.如何进行探究实验，其基本方法和一般过程。
2.渗透作用；细胞是一个渗透系统。
3.细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。
●教学难点
1.如何发现问题和提出问题。
2.如何设计实验过程（材料、实验用具、试剂的选择，实验结果的预测，操作的细节）。
3.细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。
●教具准备
1.渗透演示实验。
2.萝卜条吸水和失水的演示实验。
3.渗透原理的多媒体演示课件。
●课时安排
2课时
第一课时 探究细胞的吸水与失水
●教学过程
［课前准备］
课前老师准备好萝卜条吸水和失水的演示实验，取三块形状大小相同的萝卜条，一块置于盛有清水的烧杯中，一块置于盛有盐水的烧杯中，一块用培养皿盛放以作对照。此实验一般需要半小时就可以有明显的结果。
［情境创设］
今天我们开始学习第4章《细胞的物质输入和输出》，无论是从个体层次还是细胞层次来看，生命系统并不是一个孤立封闭的系统，它要不断与外界发生物质和能量的交换，包括从外界摄入物质（如我们吸入氧气、吃饭等），同时也包括及时地把代谢产生的废物排出体外（如呼出二氧化碳，排尿，出汗等）。那么这一章我们着重探讨在细胞层次上物质是如何输入和输出的。
首先我们来看这样几个生活中的例子：
（1）你吃比较咸的食物时，例如腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜会有什么感觉？为什么？
学生：会有干燥难受的感觉，因为口腔和唇的细胞失去水分，即水分的输出。
（2）当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，过一段时间后就可见有水分渗出，这些水分是从哪里来的？
学生：菜馅细胞失去的水分，即水分的输出。
（3）蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后，会有什么变化？
学生：菜叶又重新变得硬挺起来了，叶面伸展，即水分的输入。
（4）老师展示课前准备好的萝卜条失水和吸水的实验，介绍实验过程，展示实验结果。问：两个烧杯中的萝卜条为什么会出现明显的不同呢？
学生：清水中的萝卜条吸水，即水分的输入；盐水中的萝卜条失水，即水分的输出。
（5）你还能想到哪些类似的例子呢？
……
［师生互动］
1.提出问题
教师：结合上面这些例子，特别是萝卜条吸水和失水的这个演示实验，如果深入思考的话，你可以提出什么问题？将问题写下来。
学生：①细胞会失水吗？（渗出的水是细胞内的水还是间隙的水）
②细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水呢？
③水分是如何进出细胞的？
……
教师：大家一起来讨论一下提的问题哪些是有价值的，值得探究的？
学生：②和③两个问题提得好，可以探究。
教师：我们要学会善于从生活中的现象中发现新的问题，提出问题。许多科学家发现也就是在平时看似习以为常的现象或者一些偶然巧合的现象中提出来的，例如牛顿就从苹果掉下来的现象中提出地球引力的问题；细菌学家弗莱明从一个长了青霉的细菌培养皿中提出青霉的分泌物是否具有抑制葡萄球菌生活的作用，从而提取出青霉素的。当然这要求我们要有敏锐的观察能力和敏捷的思维。爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题比解决一个问题更重要。”可以说“提出问题的能力”是人们素质的一个重要组成部分,是创造发明的源泉之一。
好，提出了一个有价值的问题以后，我们如何去研究它呢？这节课我主要是告诉大家探究问题的一般方法和步骤。
2.作出假设
当一个问题提出来后，首先我们要对现象进行分析，结合已有的知识（必要时还要查找一些资料）和生活经验，对提出的问题作出一个尝试性的回答。我们叫“作出假设”。
比如我们研究“细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水呢”，综合分析以上几个例子——嗑瓜子引起口干，菜馅渗出水，还有盐水中的萝卜条失水，它们的共同点是细胞外有一定的盐分，所以可以推理“是不是当细胞外界溶液的浓度过大或者说大于细胞内的浓度时，细胞会失水呢？反之如果细胞外溶液低于细胞内溶液的浓度时细胞则会吸水”，作出了一个假设。
那作出的假设正确与否呢？就需要通过实验来验证，那么接下来我们就要设计一个实验，创造我们假设中所提出的条件，来检测细胞是否发生失水或吸水。
3.设计实验
教师：那这个实验的设计上我们需要考虑哪些细节呢？
首先我们要考虑“选择怎样的细胞材料来进行实验”，脱开书本，假如你是第一次碰到这样的问题，你会考虑选择怎样的材料呢？
学生：树叶；菜叶；血细胞；花瓣。
……
教师：大家可以打开思维来想，刚才你们提的材料很好，都可以用来尝试，或许这些材料都能成功，但也可能一些材料不能助你成功。同时你们也想一想这个实验要用到哪些工具，你如何判断细胞失水了还是没有失水？
学生：用显微镜观察。
教师：很好，当你选用了显微镜以后，你的选材就应注意要尽可能选容易做成装片的，在显微镜下容易观察到的（如细胞比较大，或细胞有颜色等，如果没有颜色，能不能染色？染色要注意什么）。比如洋葱表皮细胞有紫色，也很好撕取做成装片，就可以考虑，那大家还能不能想到其他什么好材料呢？
学生：水绵，水绵是绿色的，水绵是单层细胞。
那葫芦藓也可以，它的叶是一层细胞的。
美人蕉的花瓣表皮细胞中液泡颜色呈现鲜红色。
紫鸭跖草表皮容易撕取，紫色液泡大而明显，很容易找到。
……
教师：大家的思路开始打开了，想得很好，那究竟这些材料好不好，大家也可以做为一个课题来研究，多选几种材料都试试，进行比较。
好，那接下来我们还要考虑选用怎样的试剂好呢？
学生：盐水。
教师：还有没有其他的呢？
学生：糖水；
醋酸；
海水。
……
教师：想得很好，这里我们同样也考虑这些问题，我们选的试剂会不会对细胞有伤害？能否保证细胞是活的？如醋酸就可能对细胞产生伤害；试剂的浓度我们最好是能控制的，海水的浓度我们不好控制。还有试剂要是容易获得的。所以这里大家提的盐水和糖水是比较好的。
材料、用具、试剂都选好了，接下来我们要考虑整个实验具体的操作步骤该如何。是先把洋葱泡在盐水中，10分钟后取出做成装片，显微镜下检测；还是先做好装片，再想办法往里加入试剂呢？
学生：先做装片再加试剂好，这样可以在显微镜下监控细胞失水的变化过程。
教师：很好，现在我们还有一个重要的问题，那就是要预期一下实验结果，加了高浓度糖水后细胞会发生怎样的变化呢？
学生：细胞会缩小。
图4－1－1
1.正常细胞 2、3.发生了质壁分离的细胞
教师：对，细胞液中的水分流失，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层（包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质。注意：原生质层和原生质两个概念是不同的，原生质则指细胞内的生命物质，整个动物细胞都是一团原生质，而植物细胞除细胞壁外的其他所有物质是一团原生质）比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质就会与细胞壁分离开来，也就发生质壁分离。所以观察到质壁分离可以作为细胞失水的表现。
预测了实验结果后，我们可以设计一个表格来记录实验结果。这个实验中的表格就比较简单了。
中央液泡的大小 原生质层的位置 细胞大小
0.3 g/mL蔗糖溶液
清水
4.开展实验
好，当所有这些实验的细节都考虑清楚了以后，我们就可以开始实验了，下节课我们就到实验室完成这个探究实验。
5.记录结果
6.分析结果，得出结论
做完实验后，我们要对实验结果进行分析，实验结果是否与预期相吻合？是否支持了我们最初的假设？
当实验结果与预期不符时，我们要多思考，也不要急于认定假设不成立，要考虑会不会是因为实验操作的不正确导致不能达到预期结果的？会不会有什么干扰因素呢？
例如这个实验中，如果开始使用了0.8 g/mL的蔗糖溶液，很快就观察到了质壁分离，但后来加清水怎么也不能使细胞发生质壁分离复原，能否断定当外界浓度低的时候细胞不能吸水呢？
学生：不能。
教师：那为什么会出现与预期不符的结果呢？就要多思考了，有没有谁能想到呢？
学生：会不会因为蔗糖浓度过高了，导致细胞失水过快而死亡了。
教师：很好，回答得很正确。所以无论实验成功也好，失败也好，都要认真分析。
如果确实找不到实验设计上的原因也找不到实验操作上的原因，始终也未能得到预期的结果，这就要认定假设是错的了。这时又要重新回头做新的假设，然后设计别的实验了。失败不要紧，很多伟大的发现都不可能一次就成功的，都是要经过多次，有的甚至千百次的失败后才成功的。失败是成功之母嘛。
［教师精讲］
进行科学探究的方式是多种多样的。一般来说，其基本过程具有六个要素：提出科学问题；进行猜想和假设；制定计划，设计实验；观察与实验，获取事实与证据；检验与评价；表达与交流。某些探究过程只包含其中的几个要素，而且也不一定按上面呈现的顺序进行。我们进行科学探究主要是领悟科学探究的思想，培养自己进行科学探究所需要的能力，增进对科学探究方法与过程的理解。科学探究能力是通过完成部分探究活动和完整的探究活动而形成和发展的。
［评价反馈］
1.精选练习
（1）酵母菌培养基中，常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抵制了微生物的生长，原因是
A.改变了酵母菌的pH
B.碳源太丰富
C.细胞失水影响其生活
D.葡萄糖不是酵母菌的原料
（2）当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中后，原生质层和细胞壁之间将
A.紧紧靠在一起
B.充满细胞液
C.充满蔗糖溶液
D.充满清水
答案：（1）C （2）C
［课堂小结］
我们这节课就到这里，主要是告诉大家探究的一般方法和基本的步骤：提出问题→作出假设→设计实验→开展实验→记录结果→分析结果，得出结论→表达与交流。下节课我们就到实验室来完成这个实验。
［布置作业］
课后完善本实验的设计，理顺操作步骤，预期实验结果并思考：
1.假如细胞壁相当于一层半透膜，实验结果会有什么不同？
2.如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？
［课后拓展］
请根据下述条件设计一个实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验步骤并分析结果：一瓶10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250 mL烧杯1只、半透膜制成的透析袋子只、有刻度玻璃管1支、细线1根、支架1个。
提示：此题主要考查设计实验的能力。设计实验的目的（提出问题）：鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液。设计实验依据的原理：渗透作用原理。实验材料和用品的选择：制作一个渗透装置和进行渗透作用测量的材料、用品。合理安排实验步骤参见下面的答案。对实验结果的预测和分析参见下面答案。得出科学的结论：明确实验目的→实验依据的原理→实验材料和用品的选择→合理安排实验的步骤→对实验结果的预测和分析→得出科学的结论，这是设计实验的基本思路和程序。
（1）实验步骤
①将一瓶中的蔗糖溶液倒入烧杯中。②将另一瓶中的蔗糖溶液装满透析袋，将刻度玻璃管插入袋内溶液中，用线将袋口和玻璃管扎紧。③将插有刻度玻璃管的透析袋放入盛有溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录刻度玻璃管液面刻度。④一段时间后，观察玻璃管液面刻度，确定液面是升还是降。
（2）结果分析
如液面升高，则透析袋中的溶液是0.3 g/mL的蔗糖溶液，烧杯中的溶液为0.1 g/mL的蔗糖溶液。反之，可推测透析袋中是0.1 g/mL的蔗糖溶液，烧杯中的溶液为0.3 g/mL的蔗糖溶液。
●板书设计
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 物质跨膜运输的实例
第一课时 探究细胞的吸水与失水第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质
●从容说课
关于蛋白质的结构是本节教学的重点和难点。教师在讲述蛋白质的组成和结构时,可以按照以下教学思路来设计教学过程：通过列举日常生活中我们每天必须摄取的营养物质入手使学生认识到蛋白质的重要性；指出对生物大分子结构的研究,常采取分层认识的方法；对蛋白质的组成和结构的教学,可从元素、基本单位——氨基酸、肽、肽链间的结合和卷曲折叠而成的空间结构等几个层次逐步深入。
在讲述肽时,要注意讲清缩合、肽键、二肽和多肽的概念。要指出每种多肽具有特定的氨基酸种类、数目和排列顺序,这种特点决定着肽的空间结构。为学生理解多肽间的区别和蛋白质的多样性打下基础。
对于蛋白质的空间结构,教师不必详细讲述,可以让学生通过对教材中某种胰岛素空间结构示意图的观察,了解蛋白质具有一定的空间结构就可以了。但是应该对学生指出,蛋白质的生理作用依赖于其自身特定的空间结构。
在讲述蛋白质的功能时,应该注意从列举典型的、易于理解的例子中,概括出蛋白质是构成细胞和生物体的重要结构成分和在生命活动中发挥的重要作用。
另外,在关于蛋白质结构内容的教学中,要充分利用剪贴图、投影片和教材中的示意图,来帮助学生理解动态的、抽象的知识内容。
●三维目标
1.知识与技能
（１）氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
（２）蛋白质的结构和功能。
2.过程与方法
（１）培养学生跨学科的分析综合能力。
（２）收集资料、分析资料的能力。
3.情感态度与价值观
（１）认同蛋白质是生命活动的主要承担者。
（２）关注蛋白质研究的新进展。
●教学重点
1.氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
2.蛋白质的结构和功能。
●教学难点
1.氨基酸形成蛋白质的过程。
2.蛋白质的结构多样性的原因。
●教具准备
肽键形成的动画课件。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
教师准备几种氨基酸的结构图；学生准备一些食品的成分说明书。
［情境创设］
蛋白质是构成原生质的最重要的物质之一，它在细胞中的含量只比水少，大约占细胞干重的50％以上。（1）它的基本组成是什么呢？（2）蛋白质含量这么大，在生命活动中承担什么作用呢？
［师生互动］
展示说明书，让大家分析问题讨论：蛋白质由哪些化学元素组成？
从蛋白质的化学元素组成上看，它主要是由C、H、O、N 4种元素组成的，很多重要的蛋白质。此外，有些蛋白质还含有Fe、Cu、Mn、I、Zn等元素。
蛋白质的相对分子质量很大，下面可以通过比较得到证明。
投影：
计算下面几种物质的相对分子质量：H2O（水）、H2SO4（硫酸）、C30H4 816O872N280S8Fe4（血红蛋白）
问：蛋白质的相对分子质量比起其他化合物有何特点？
答：它的相对分子质量较大，是高分子化合物。
（课本图示：显示胰岛素结构模型图，帮助学生理解什么是高分子化合物）
讨论：通过胰岛素这种蛋白质分子的结构，同学们可以看出，蛋白质分子这种高分子化合物的结构确实是相当复杂，它是由很多氨基酸组成的，所以氨基酸就是组成蛋白质的基本单位。那么氨基酸的结构又是怎样的呢？下面请同学们写出一个甲烷的结构式。
（一位学生在黑板上写出甲烷结构简式：）
讲述：用一个氨基、一个羧基、一个R基分别取代甲烷中的三个H，就组成蛋白质分子的基本单位氨基酸的结构通式：
（投影：几种氨基酸的结构式）
甘氨酸 丙氨酸 半胱氨酸
问：请同学们观察这几种氨基酸的结构式，它们在结构上有什么相同点和不同点？
答：共同点：每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个C上；不同点：R基不同）
总结得出：由于R基的不同，构成了氨基酸的种类不同，在生物体中组成的蛋白质的氨基酸约有20种。R基上可以有氨基，也可以有羧基，所以造成了氨基酸在溶液中呈现不同的pH。在人体内有的氨基酸是列有办法在人体细胞内合成的，如赖氨酸、色氨酸等，但是它又是构成蛋白质必不缺少的，所以要对这类没法合成的氨基酸（必需氨基酸）要有一定量的补充，这样才能满足生长发育的需要。
讨论：蛋白质分子作为一种高分子化合物，往往是由很多个氨基酸构成的，那些氨基酸之间是如何连接在一起构成蛋白质分子的呢？
是通过一种叫做脱水缩合的化学反应来完成连接的。（展示动画课件）
（教师以板图形式讲解两个氨基酸之间的脱水缩合反应。并请同学注意肽键是如何形成的，以及把形成的产物叫做二肽的原因）
（教师再以同样的方法，演示三肽化合物的形成）
该过程由学生写出由四个氨基酸通过脱水缩合形成的四肽化合物结构式，并注明生成的水分子数和形成肽键的数目。学生到黑板上演示，如有错误予以纠正。
许多的氨基酸通过肽键相互连接成多肽链，多肽链盘曲折叠构成了蛋白质分子的结构。
师生共同归纳出：
氨基酸肽链（一条或多条）蛋白质
讨论：既然蛋白质都是按照上述方式构成的，那么，为什么会有那么多种类的蛋白质呢？
（投影：血红蛋白的空间结构图）
问：学生对血红蛋白和胰岛素的空间结构进行对比，分析组成这两种蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列次序是否相同？
答：因为组成每种蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列次序不同。
组成蛋白质的氨基酸数目很多，由于数目、种类、排列顺序不同，会不会形成不同种类的蛋白质。再加上构成蛋白质的肽链的空间结构千差万别，这些都是细胞中的蛋白质种类繁多的原因。
小结：蛋白质结构多样性的原因：
（1）组成每种蛋白质的氨基酸种类、数目不相同；
（2）组成每种蛋白质的氨基酸排列顺序不同；
（3）每种蛋白质分子的空间结构均不相同。
讨论：根据生物学中结构和功能相适应的原理，蛋白质有多种结构，必然会有多种功能，请大家回忆初中生物学中涉及了蛋白质分子的哪些功能？
〔学生经过讨论可举出如抗体、酶、激素（胰岛素）作用的例子，教师加以归纳，总结出蛋白质的多种功能，即功能的多样性〕
（教师引导学生去看课后的科学史话，使学生了解我国在人工合成蛋白质上取得的成就，增强民族自豪感）
［教师精讲］
蛋白质作为生命活动的主要体现者，它在生命活动中担当无可替代的作用，它的作用主要表现在以下几个方面：
①有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质（结构蛋白）；
②有些蛋白质有催化作用（酶）；
③有些蛋白质有运输作用（载体蛋白）；
④有些蛋白质有调节作用（激素蛋白）；
⑤有些蛋白质有免疫作用（抗体）。
对于生物体来说，蛋白质是必不可少的，这在生物体的各项生命活动中都担当重要的作用，所以可以说一切生命活动都离不开蛋白质，这是生命活动的主要承担者。
［评价反馈］
1.根据下列化学简式回答：
（1）此化合物名称叫__________，生成此化合物的反应叫__________，反应所产生的化学键叫__________。
（2）填写方框内的名称：①__________；②__________；③__________。
（3）每个氨基酸的平均相对分子质量为180,该物质的相对分子质量约为__________。
2.2003年春季发生了非典疫情，讲卫生达到了前所未有的重视。当时灭毒消毒产品供不应求，为了达到灭毒消毒的效果，家中每天把吃过的碗筷等进行蒸煮，你认为这样做的理由是什么？
参考答案：
1.（1）二肽 缩合反应 肽键 （2）氨基 肽键 羧基 （3）342 2.能导致人体生病的微生物的主要成分是蛋白质，高温能让蛋白质变性，失去活性，达到灭菌消毒的功能。
［课堂小结］
元素（C、H、O、N等）氨基酸（约20种）多肽蛋白质（承担各种功能）
［布置作业］
P24一、基础题1、2、3。
［课后拓展］
查资料：当前蛋白质研究的现状，以及研究它的现实意义在哪？
蛋白质的结构
蛋白质结构的近代概念 已有证据证明，蛋白质是由α－氨基酸结合而成，水解后产生α－氨基酸。这种结合是1个氨基酸的氨基与另1个氨基酸的羧基以肽键（即酰胺键）结合成肽链，再由1个或1个以上的肽链按各自特殊的方式组合成为蛋白质分子。随着氨基酸的分子数目、排列次序，以及肽链数目和空间结构的不同，遂形成了不同的蛋白质。
根据长期研究蛋白质结构的结果，已确认蛋白质的结构可分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构 又称初级结构，是指氨基酸如何连接成肽链以及氨基酸在肽链中的排列顺序。在一级结构中，一致公认肽键（—CO—NH—）是主要连接键，而多肽链（由多个氨基酸以肽结合形成的长链）无疑是一级结构的主体。
二级结构 蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式。根据已有的实验证明，多肽链的二级结构主要是α－螺旋结构，其次是β－折叠结构，还有β－转角，Ω环和无规则卷曲。在二级结构中有氢键参加以维持其稳定性。
三级结构 蛋白质的三级结构是指螺旋肽链结构盘绕、折叠成复杂的空间结构，包括肽链中一切原子的空间排列方式，即原子在分子中的空间排列和组合的方式。
四级结构 是指蛋白质的亚基（subunit，亦称亚单位）聚合成大分子蛋白质的方式。
●板书设计
第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质
1.含量50%以上（干重）
2.元素组成 主要有元素C、H、O、N等
3.基本组成单位氨基酸，大约20种
结构通式：
4.蛋白质的结构：氨基酸连接方式
5.蛋白质的主要功能（具有多样性）第三课时 酶的特性
●教学过程
［课前准备］
教师准备有关实验的器材和材料（根据学生的设计来提供）。学生预习探究——影响酶活性的条件，以小组为单位设计自己所选做的实验。
［情境创设］
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，从物质本质来看它是有机物，不同于无机催化剂，但是它们又有共性，就是都具有催化功能，那么它们的功能是不是完全一样呢？
［师生互动］
回顾：过氧化氢在不同的条件下的分解。
问：过氧化氢（H2O2）在Fe3＋的催化下，可分解成H2O和O2，动物新鲜肝脏中含有的过氧化氢酶也能催化这个反应。如果现在我们想弄清楚Fe3＋与过氧化氢酶，哪一种催化剂的催化效率高，那么，我们应该如何设计这个实验？
答：要比较Fe3＋和过氧化氢酶的催化效率，设计实验中的其他条件应该相同，如两支试管中过氧化氢溶液的量应该相同，Fe3＋和动物肝脏也应尽可能同时加入两支试管中。
问：上一节我们已经做过实验，试管3和试管4的现象有何不同？从这个实验你可以得出什么结论？
答：试管4（加了过氧化氢酶）放出的氧气比试管3（加了无机催化剂）多了许多，过氧化氢酶的催化能力强）
过氧化氢酶的催化效率和Fe3＋相比，要高很多。事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。上述实验说明了酶的一个特性——高效性。
酶还具有什么特性呢？让我们继续通过实验来探索。让学生根据自己的选择的材料来 进行。
问：淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催化下能水解为麦芽糖和葡萄糖，蔗糖在酶的催化下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、果糖、葡萄糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的沉淀。现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能催化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？你又怎么能知道淀粉酶催化了糖的水解呢？（可引导学生复习P17实验）
答：设计一个对照实验，分别取两支试管，加入等量的淀粉和蔗糖，然后加入同样的淀粉酶，放在同样的环境（60 ℃）。
实验过程总结如下表：
淀粉溶液（1号试管） 蔗糖溶液（2号试管）
实验原理 淀粉酶能让淀粉水解成还原性糖，还原性糖与斐林试剂反应生成砖红色沉淀 淀粉酶不能让蔗糖水解，所以与斐林试剂不能反应生成砖红色沉淀
实验步骤 一 试管各加入2 mL淀粉溶液 试管各加入5 mL蔗糖溶液
二 加入淀粉酶2滴，振荡，放在60 ℃的左右，反应约5 min
三 加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸
实验现象 蓝色→棕色→砖红色沉淀 无变化
结 论
问：哪支试管加入斐林试剂后再加热会出现砖红色的沉淀？
答：在加入淀粉的试管中。
问：出现砖红色沉淀的原因是什么？
答：装有淀粉溶液的试管中出现了还原性糖。
问：装有蔗糖溶液的试管中有何现象？
答：没有出现砖红色的沉淀。
问：实验得出的结论是什么？
答：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
上述实验说明了酶具有的又一个特性——专一性。
问：根据酶的专一性，催化蔗糖的水解，应该是哪一种酶？
答：蔗糖酶。
（用实验来验证上述实验现象）
从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件，比如淀粉酶要在60 ℃左右最好，那么我们能不能在低于或高于这个温度下进行这个实验呢？
答：在最适温度下，酶的活性最高，低于或高于最适温度时酶的活性都降低。
问：能不能设计一个这样的实验，来证明温度会影响酶的活性？
答：把淀粉酶放在不同的温度下进行实验。
设计实验如下表：
淀粉溶液（1号试管） 淀粉溶液（2号试管） 淀粉溶液（3号试管）
实验原理 淀粉酶能让淀粉水解成还原性糖，还原性糖与斐林试剂反应生成砖红色沉淀酶只有在合适的温度时候它的催化效率才最大
实验步骤 一 试管各加入2 mL淀粉溶液
二 加入淀粉酶2滴，振荡，加热至60 ℃左右，反应约5 min 加入淀粉酶2滴，振荡，保持20 ℃左右，反应约5 min 加入淀粉酶2滴，振荡，加热至100 ℃左右，反应约5 min
三 加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸
实验现象 无变化 蓝色→棕色→砖红色沉淀 无变化
结 论 只有在一定温度下酶的催化效率最好
介绍右图（P 85图5－3）
图5－1－1
温度对酶促反应速度有很大影响，如图5－1－1所示，每种酶都有自己的最适温度。在最适温度的两侧，反应速度都比较低，所以我们看到的是一个钟形的曲线。大部分酶在较高的温度下（如60 ℃以上）时，会因为酶的分子结构遭到破坏而失去活性。根据这个道理，我们在使用加酶洗衣粉时，用哪种水（如凉水、沸水、温水）浸泡好呢？
答：温水。
酶的催化效率还能受pH的影响，展示图介绍，科学实验证实，不同的pH条件下测同一种酶的活性，并且根据所得到的数据绘制成曲线图5－1－2。
图5－1－2
问：pH与酶的活性有什么关系呢？
答：在最适的pH下，酶的活性最高。
设计实验来验证不同的pH下，酶的活性不同：
1号试管 2号试管 3号试管
实验原理 过氧化氢酶能使过氧化氢快速分解
实验步骤 一 试管各加入2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液
二 pH为2左右 pH为7左右 pH为12左右
三 分别加入过氧化氢酶溶液2滴
实验现象（用卫生香来检验） 反应不剧烈，几乎无变化 复燃 反应不剧烈，几乎无变化
结 论 不同的pH下过氧化氢酶的催化效率不同
［教师精讲］
酶的专一性是普遍存在的，生物体内有些酶能够催化某些分子结构相近的矿物质，如二肽酶，可以催化任何两种氨基酸组成的二肽水解。所以，确切地说，酶的专一性是指一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。
酶的催化效率的高低与温度有关，它影响酶的活性，进而影响酶的催化效率。
酶的催化效率还与pH等条件有关。因为在过酸、过碱的条件下，都会使酶的分子结构遭到破坏而失去恬性。
生物催化剂——酶和无机催化剂相比，具有高效性、专一性，并且需要适宜的条件。
［评价反馈］
1.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是
A.所吃食物不能消化
B.胃没有排空
C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降
D.吃药使人没有了胃口
2.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是
A.pH不适合
B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了
C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用
D.小肠中没有蛋白质可被消化
3.苹果削皮之后，不马上吃掉会变色，但是放在盐水中泡一下，却不会变色，试解释为什么会出现这样的现象？
答案：1.C 2.A 削皮后，水果里的酶和水果的物质充分接触，把水果的有机物转变成了褐色的物质。放入盐水中泡一下，使水果中的酶变性，失去了作用，就不会生成褐色的物质了。
［课堂小结］
酶在细胞中的生理活动过程中的作用是无可代替的，它在催化过程中高效性、专一性和作用条件温和的特点对生物有何重要意义呢？高效性保证细胞中的化学反应快速进行，专一性使细胞代谢有条不紊地进行，作用条件的温和符合生物体存在的基本环境。
［布置作业］
P86一、基础题1、2、3，二、拓展题1。
［课后拓展］
酶和一般的催化剂相比，有共同点也有不同点。共同点：（1）都能加快反应进行；（2）只能催化热力学上允许进行的反应，而不能使本来不能进行的反应进行；（3）只能加快反应达到平衡，不能改变达到平衡时反应物和生成物的浓度。不同点：酶的特点就是它的高效性和专一性，而且作用的条件比较温和。
●板书设计
第三课时 酶的特性
●习题详解
一、练习（课本P86）
（一）基础题
1.B（唾液淀粉酶是一种蛋白质，所以要水解它只能用蛋白酶）
2.B（细胞壁的主要成分是纤维素，所以要去掉它而不损坏内部结构，就只能用水解的方法来进行）
3.这个模型中A代表酶，B代表反应物，C和D代表反应产物。该模型说明了酶的专一性。酶A专一性和反应物B结合，使B产生了产物C和D。
（二）拓展题
1.（1）A点：随着反应物浓度的增加（减少），反应速率加快（减慢）；B点：反应速率在此时达到最大值（该点对应的横坐标为最合适浓度）；C点：反应速率不再随反应物浓度的增加而升高。（2）因为图中的曲线表示的是在最适温度下催化的反应速率，所以在A点时温度升高（降低）10 ℃，则在该浓度下的反应速率就会减小。即纵坐标的值会低于原曲线。如图5－1－3所示。
图5－1－3
（3）原曲线在B点的反应物浓度足够大，说明是酶的浓度限制了反应速率的提高，此时加入少量酶，会使反应速率加快。如图5－1－4所示。
图5－1－4
2.（略）
二、本节聚焦（课本P83）
1.酶具有高效性、专一性、作用条件温和等特性。
2.受环境中的温度、pH以及抑制剂的影响。
三、旁栏思考题（课本P85）
绝大多数酶是蛋白质，强酸、强碱、高温等剧烈条件都会影响到蛋白质的结构，所以酶比较“娇气”。
●备课资料
1.绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA
生物体内存在三千多种具有不同功能的酶，一切生命现象都与酶有关，因为活细胞内的生物化学反应，都是在酶的催化作用下进行的，没有酶，新陈代谢就不能进行，生命也就会随之停止。酶的化学本质是蛋白质，随着美国科学家Sumner提取的脲酶并获得结晶得到证实。这一认识直到20世纪80年代后才被人们普遍接受。20世纪80年代初科学家Cech和Altman分别发现了具有催化作用的RNA——核酶（RNaseP）。RNaseP酶，它是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的。科学家将这种酶的蛋白质除去，同时提高镁离子的浓度，留下来的RNA仍具有与该酶相同的催化活性。为此两人于1989年共同获得诺贝尔化学奖。后来的科学实验进一步证实其他某些RNA分子与那些构成酶的蛋白质分子一样，也都是效率非常高的生物催化剂。
2.设计对照实验常用的方法
a.空白对照 不给对照组任何处理因素。如“证明甲状腺激素可促进幼小动物的发育”的实验中，可用含甲状腺制剂的饲料喂蝌蚪，另一组不作任何处理作为对照。
b.条件对照 虽然给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的处理因素。但这种处理是有对照意义的。如“证明甲状腺激素可促进幼小动物的发育”的实验中，可用甲状腺抑制剂饲喂蝌蚪，这就是作为条件对照的。
c.自身对照 对照和实验都在同一研究对象上进行。有的是同一研究对象在实验前后对照，如“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验；有的是在同一研究对象的不同部位进行对照，如利用银边天竺葵（叶片边缘无绿色）证明光合作用需要叶绿素。
d.相互对照 不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如“证明温度对酶活性的影响”的实验中，用不同的温度分别处理得出结论是作为相互对照的。
3.影响酶促反应的常见因素
（1）温度对反应速度的影响：升高温度可加快酶促反应速度，同时也会加速酶蛋白变性，酶促反应速度降低。酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度。酶的最适温度不是酶的特征性常数，酶可在短时间内耐受较高的温度，延长反应时间，酶的最适温度会降低。由于低温时酶活性虽降低但不被破坏，故保存菌种和酶制剂需低温条件。测定酶活性时，常控制反应体系在最适温度。
（2）pH对酶促反应速率的影响：pH影响酶活性中心某些必需基团、辅酶及许多底物的解离状态，因而，pH的改变对酶的催化作用影响很大。酶促反应速率最快时的环境pH称为酶促反应的最适pH。环境pH高于或低于最适pH，酶活性都降低。动物体内多数酶的最适pH接近体液中性pH，但胃蛋白酶最适pH约为1.8，肝精氨酸酶最适pH约为9.8。酶的最适pH也不是酶的特征常数。在测定酶活性时，应选用适宜pH的缓冲液保持酶活性相对恒定。
（3）抑制剂对反应速率的影响：能使酶活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称酶的抑制剂。抑制剂与酶活性中心内、外的必需基团结合而抑制酶的活性。除去抑制剂可使酶的活性恢复。根据抑制剂与酶结合牢固或疏松，分为可逆性抑制与不可逆性抑制。第1节 细胞的增殖
●从容说课
本节教学内容可安排2课时，包括讲课和两个学生实验。第一课时安排模拟探究细胞大小与物质运输的关系的实验和观察植物根尖分生组织细胞的有丝分裂实验。第二课时安排实验成果的展示和《细胞增殖》内容的学习，符合从感性到理性的认识。目的是使学生知道模拟的方法也是科学研究的方法之一。教师应当采取引导学生通过探究活动主动学习的教学模式。一节课安排一个探究实验和一个观察实验，对学生来说难度是很大的，考虑学生前面已经做过几个探究实验，要求每位学生必须自己设计一个可行的实验设计以供实验课上用。观察植物根尖分生组织细胞的有丝分裂实验，考虑到装片的制作和观察的难度和效果，可以改用洋葱根尖固定装片。如果具有洋葱根尖有丝分裂过程的数码显微摄像的课程资源，教师也可大胆尝试，进行知识发生过程式教学。先做实验，创造和再现科学家发现细胞有丝分裂的条件和工作过程，获得感性认识后，再进行理性的思考，把拍摄到的静止图像，按照想象的细胞分裂过程图像的正常顺序排序，把学生已形成的细胞分裂静态图像转化为连续的动态画面，突出学生的主动探究。本实验增加了旧教材没有的一个内容，是让学生学习记录细胞周期不同时期的细胞数，通过统计每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值，比较细胞周期不同时期的时间长短。这里运用了间接转换的方法。因为学生并没有真正记录下细胞周期不同时期的时间，而是根据得到的每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值，来比较细胞周期不同时期的时间长短。这种思维上的转换有一定难度，是对学生想象力的一种挑战。第二课时《细胞的增殖》首先让学生了解细胞增殖的必要性，再来学习细胞增殖的方式。多细胞生物体体积的增大，即生物体的生长，既靠细胞生长增大细胞的体积，还要靠细胞分裂增加细胞数量。这是因为细胞不能无限长大。细胞为什么不能无限长大呢？承接上节课学生通过探究细胞大小，即细胞表面积与体积之比，与物质运输效率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。这是一个模拟的探究实验，操作过程比较简单，但是实验后的讨论题却有相当的思维力度，需要学生开动脑筋思考，并且要用联想的方法将模拟实验的结果迁移至真实的细胞，思考物质运输的效率与细胞大小之间是什么关系；为什么细胞越大，物质运输的效率越低；为什么多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的。亲身参与、感性认识会提高学生思考的活跃程度，激发求知欲，学生会讨论得很热烈，时常会出现不同观点的论争。这种亲历探究、师生互动的教学场景正是今天提倡的探究性学习所需要的，教师应给予足够重视。通过模拟实验，学生理解了细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低，细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。但是限制细胞长大的因素并不仅限于此。例如，细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的，如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重。教科书在模拟实验之后，安排了一段文字，对这个问题进行了补充说明。
既然细胞越小，细胞表面积相对就越大，细胞的物质运输的效率就越高，细胞体积不是越小越好吗？学了这部分内容，学生可能会产生这样的疑问。逆向思维将有助于对问题的理解。因而教科书在旁栏的“批判性思维”中把这个问题提了出来，以培养学生批判性思考的能力。由于这个问题有一定的思维难度，因此，教科书给了一些必要的提示，如有人估计完成细胞的各项功能至少需要100种酶，每个酶促反应需占有直径约50 nm的空间，每个核糖体直径为10～20 nm等。当然学生还可以搜集、列举更多的证据来支持自己的观点。开放式的教学模式和学习方式也是这次课程改革所提倡的。
由于细胞不能无限长大，多细胞生物体体积的增加还有赖于细胞增殖。细胞增殖和细胞分裂是两个不同的概念，细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。真核细胞分裂的方式有3种：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式，本节重点介绍有丝分裂，简要介绍无丝分裂。减数分裂是一种特殊方式的有丝分裂，它与有性生殖细胞的形成有关。有关减数分裂的内容安排在《遗传与进化》的相关章节中让学生学习。
细胞增殖是通过细胞周期实现的。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。细胞在分裂之前必须进行各种必要的物质准备，然后才能进行细胞分裂。细胞分裂前重要的物质准备之一是遗传物质DNA的复制，DNA的复制必须正确和彻底，否则可能导致细胞死亡，或者细胞周期调控紊乱，如细胞恶性增殖和肿瘤发生。除了遗传物质的准备之外，所有其他细胞物质也必须进行积累，这些物质的积累如果不及时，有时也会危及细胞的生存。可见，细胞分裂的物质准备过程是一个十分复杂而又必须精确进行的生命活动过程，同时，分裂间期还包括细胞的适度生长。在以前的教学中，教师往往把重点放在对有丝分裂过程的详细介绍上，要求学生理解并熟记有丝分裂过程中染色体行为和数目的变化，这固然很重要。但是为细胞分裂进行活跃的物质准备的分裂间期也应该引起学生重视，以便学生对细胞的生命周期形成完整的认识。课本P112的“图6—1有丝分裂细胞周期”和课本P112的“表6—1不同细胞的细胞周期持续时间”，提示学生注意分裂间期在细胞周期中所占时间的比例，反映出分裂间期在细胞周期中的重要性。
高中生物必修1教师教学用书第6章《细胞的生命历程》关于有丝分裂过程的教学，老师们都很熟悉了，与原来的高中教材相比，新教材对这一问题的叙述，基本没有什么变化。仍然是分为前期、中期、后期、末期四个时期叙述，突出这四个时期中染色体行为和数目的变化。首先以植物细胞为例详细地介绍这一过程，然后再采取对比的方法，列举动物细胞有丝分裂的过程与植物细胞的不同点。最后归纳有丝分裂的重要意义。
这部分内容对于学生来说还是很抽象的，教师要注重对各种课程资源的选择、整合和优化。可事先用橡皮泥做成细胞和染色体模型，两人一组，教师边讲解边在黑板粘贴有丝分裂各时期的剪贴图，同时学生在课桌上的细胞模型中用染色体模型操作。最后通过电教手段把动态的植物细胞有丝分裂过程再现出来。强调细胞分裂的各时期是为了研究方便人为划分的，实际上有丝分裂是一个动态的连续过程。传统的教学方式与现代教学手段相结合，既让学生感受细胞分裂过程的动态性和连续性，又能克服电教手段转瞬即逝的弊端。通过剪贴图和染色体行为的模型建构，突出了探究学习，有利于学生知识的建构。
无丝分裂的过程比较简单，这种分裂方式也不是很常见，因而教科书只用一小段文字和一幅图作了简单介绍。关于无丝分裂的问题，长期以来就有不同的看法。有些人认为无丝分裂不是正常细胞的增殖方式，而是一种异常分裂现象；另一些人则主张无丝分裂是正常细胞的增殖方式之一，主要见于高度分化的细胞，如肝细胞、肾小管上皮细胞、肾上腺皮质细胞等。有关无丝分裂的不同观点，教师可根据教学情况的需要，适当补充介绍，不宜过多发挥。
●三维目标
1.知识与技能
（1）了解真核细胞增殖的方式及意义。
（2）理解细胞周期的概念。
（3）准确描述细胞有丝分裂各阶段的重要特征。了解动、植物细胞有丝分裂过程的异同。
（4）掌握有丝分裂的过程、特征和意义。尤其是DNA和染色体的规律性变化。
2.过程与方法
（1）学会科学探究细胞大小与物质运输的关系的方法。
（2）学习用曲线图描述DNA和染色体数量的变化规律。
（3）通过实验培养学生制作临时装片的技能，培养学生的观察、分析能力以及识图和绘图能力。
（4）学会使用高倍显微镜和绘生物图的方法。
3.情感态度与价值观
（1）通过对细胞周期以及有丝分裂过程中DNA和染色体的规律性变化的学习，培养学生树立唯物主义的世界观。使学生对生命的运动性、对事物发展变化过程中由量变到质变的转化等哲学问题有正确的认识。
（2）通过对实验思路的分析和对实验现象的观察培养学生实事求是的科学态度和严谨的科学工作作风。
●教学重点
1.如何进行探究实验，其基本方法和一般过程。
2.细胞生长和增殖的周期性。
3.真核细胞有丝分裂的过程，有丝分裂过程中DNA和染色体的规律性变化。
4.制作临时装片观察细胞有丝分裂的实验。
●教学难点
真核细胞有丝分裂过程中，各个时期染色体行为和数目的变化，以及DNA数量的变化。
●教具准备
1.植物细胞有丝分裂过程和动物细胞有丝分裂过程的多媒体课件。
2.细胞分裂周期的多媒体课件。
3.植物细胞有丝分裂过程的flash动画、动物细胞有丝分裂过程的flash动画。
4.有丝分裂过程染色体数及DNA含量坐标及表格。
5.动植物细胞有丝分裂异同点表格。
6.染色体模型剪贴图。
7.同一颜色的橡皮泥制作成的染色体模型。（学生准备）
8.板书（可银幕显示）。
●课时安排
2课时
第一课时 实 验
●教学过程
［课前准备］
老师上课前一天，准备足够的酚酞琼脂块。酚酞琼脂块的制备方法：每升水加30 g琼脂，不断搅拌下煮沸。在它冷却固化前，加1 g酚酞，并搅拌使之充分混合。若混合物呈粉红色，加数滴质量分数为0.1%的盐酸至粉红色退去。将混合物放在平底浅盘中，使混合物高度约为3 cm。琼脂固化后，将其切成3 cm×3 cm×6 cm的小块。
洋葱根尖的培养。培养洋葱生根时，避免用新采收的洋葱，因为这种洋葱尚在休眠，不易生根。如果必须用当年刚收的新洋葱生根，则应设法打破它的休眠。常用的方法是用低浓度的赤霉素溶液浸泡洋葱鳞茎的底盘，这样可以促使其生根。
对于前一年收下的洋葱，可以采用如下方法促使它生根：选择底盘大的洋葱作生根材料；剥去外层老皮，用刀削去老根（从底盘中央向四周削），注意不要削掉四周的根芽；培养时注意每天换水1～2次。如果班级较多，为了防止后来的班级所用的洋葱根长得过长，可以放入冰箱（4 ℃左右）保存。
教师将准备好的两个实验所用各种材料和用具，按每组两人分好。一节课安排两个实验，对学生来说难度是很大的，所以学生必须课前作好实验的设计，教师在课前给予指导和检查，决定可行方案或按课本提供的方案进行。
［情境创设］
播放一段配有大自然音乐的植物开花到凋谢过程的视频录像，引出生物都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直到最后残废的生命历程。活细胞也一样，对于一个细胞来说，同样要经过生长、增殖、衰老、凋亡的过程。
［师生互动］
1.引出探究的主题
教师：用PowerPoint演示象与鼠的比较和组成生物的几种细胞的比较图片。
学生：观察和讨论。
教师：引出探讨的问题：（1）请推测象与鼠相应器官和组织的细胞大小差异如何。 （2）生物体的长大，是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的增大？
学生：讨论。
教师：提示：（1）象与鼠相应器官和组织的细胞大小无明显差异。
（2）生物体的生长，既靠细胞分裂增加细胞的数量，还要靠细胞生长增大细胞的体积。事实上，不同动（植）物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异，器官大小主要决定于细胞数量的多少。自然提出探究的主题——细胞为什么不能无限长大？
学生进行讨论：细胞为什么都那么小？
2.开始探究实验——细胞大小与物质运输的关系
教师：用PowerPoint出示温馨提示牌：
酚酞是白色粉末，无臭，如果接触某些人的皮肤会引起过敏反应。因此，在准备实验材料时，最好戴橡皮手套。
氢氧化钠有腐蚀性，应避免与眼睛和皮肤等接触。如泼洒出来，应立即用水冲洗泼洒处，并告诉老师。
学生实验并测量实验结果：
根据测量结果进行计算，并将结果填在下表中，如下：
琼脂块的边长/cm 表面积/cm2 体积/cm3 比值（表面积/体积） 着色深度/cm 比值（着色的体积/整个琼脂块的体积）
3
2
1
结 论 琼脂块表面积与体积之比随着琼脂块的增大而___________________；NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而_________________
学生从模拟实验转入对一般细胞表面积和体积之比的讨论，具体情况如下：
根据球体的体积公式V=πr3，表面积公式S=4πr2，计算结果如下表：
细胞直径（μm） 表面积（μm2） 体积（μm3） 比值（表面积/体积）
20 1 256 4 187 0.30
30 2 826 14 130 0.20
从上表，学生能清楚地认识到：细胞越大，物质运输的效率越低，所以多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的。细胞越大，需要与外界环境交流的物质越多；但是细胞体积越大，其表面积相对越小，细胞与周围环境之间物质交流的面积相对小了，所以物质运输的效率越低。
［教师精讲］
事实告诉我们：细胞不可能无限长大，细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。但是限制细胞长大的因素并不仅限于此。例如，细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的，如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重。
教师自然提出：既然细胞越小，细胞表面积相对就越大，细胞的物质运输的效率就越高，细胞体积不是越小越好吗？承接课本的批判性思维。
当然细胞不能太小，一个细胞好比一座工厂，里面要容纳各种细胞器。如有人估计完成细胞的各项功能至少需要100种酶，每个酶促反应需占有直径约50 nm的空间，每个核糖体直径为10～20 nm等。当然学生还可以搜集、列举更多的证据来支持自己的观点。开放式的教学模式和学习方式也是这次课程改革所提倡的。
由于细胞不能无限长大，多细胞生物体体积的增加还有赖于细胞增殖。细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。真核细胞分裂的方式有3种：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式，下面我们来做《观察根尖分生组织细胞的有丝分裂》的实验。
教师应讲解实验成功的关键。解离充分是实验成功的必要条件。解离充分，组织才能分散，细胞也不会重叠。染色时，染液的浓度和染色的时间必须掌握好，特别是染色不能过深，否则不易观察。压片时用力必须适当，过重会将组织压烂，过轻则细胞未分散，二者都将影响观察效果。
教给学生观察要领。让学生观察时，强调先用低倍镜观察，再转高倍镜观察，切忌直接使用高倍镜。
增加演示实验。学生自己制作的装片，由于诸多原因，观察效果常都不理想。教师可在实验课前准备5台示范镜，分别示范有丝分裂固定装片中间期、前期、中期、后期、末期5个不同时期。
解离时，也可将剪取的2～3 mm洋葱根尖浸入浓盐酸和体积分数为95%的酒精各半的混合液中，浸20～30 min。这样根尖被固定，细胞间质被溶解，细胞容易分离。
染色时，也可用紫药水取代龙胆紫溶液，但浓度不宜过大。可将紫药水稀释，即2～3滴清水中加入一滴紫药水。
压片时，仅靠用手指轻按，不易将根尖细胞分散开。可将染色后的洋葱根尖用小刀压平，或用铅笔带橡皮的一端稍用力压，这样才能使细胞分散，并且便于平放盖玻片。
制作装片过程中空隙时间的利用。解离、漂洗、染色三个步骤中，都有一段等待的时间，教师应该充分利用这些空隙时间。建议讲解以下内容：洋葱根尖的培养方法，取材时间，解离和漂洗的目的和方法，分生区细胞与其他区细胞的区别等。
学生实验：
学生开始实验并记录数据，记录表如下：
细胞周期 统计 间期 分裂期
前期 中期 后期 末期 总数
样本1（视野1）
样本2（视野2）
样本1和样本2合计
各时期细胞所占百分数
问题探讨：
1.所观察的细胞是活的还是死的？
2.为什么要对各个时期的细胞进行计数？
以上问题将为学生理解细胞周期中各时期的长短打下埋伏。
由于时间关系，本节课就上到这里。
［评价反馈］
本节课是以实验为主的课，下面通过评价表的填写和统计来反馈。
实验名称 观察植物根尖分生组织细胞的有丝分裂 姓名
评价项目 自评 小组互评 老师评价
1.能熟练制作洋葱根尖细胞的有丝分裂临时装片
2.能熟练正确操作显微镜
3.整个实验进程有序紧凑
4.实验效果明显
说明：评价采用“A、B、C、D”四个等级
［课堂小结］
本节课同学们要学会科学探究的方法和观察实验的技能。科学探究的步骤一般分为：
（1）提出问题 （2）作出假设 （3）设计实验 （4）开展实验 （5）记录结果 （6）分析结果，得出结论 （7）表达与交流
［布置作业］
课后要求学生统计全班结果，求出各时期细胞所占百分数；填写实验报告和实验评价方案表。
［课后拓展］
1.真核细胞的直径一般在10～100 μm之间。生物体细胞体积趋向于小的原因是
①受细胞所能容纳的物质制约 ②相对面积小，有利于物质的迅速转运和交换 ③受细胞核所能控制的范围制约 ④相对表面积大，有利于物质的迅速转运和交换
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
答案:C
2.下列有关细胞体积和细胞的物质运输关系的叙述中，正确的是
A.直径越小的细胞，其细胞的物质运输效率越高
B.直径越大的细胞，其细胞的物质运输量越小
C.表面积越大的细胞，其细胞的物质运输效率越高
D.体积越大的细胞，其细胞的物质运输效率越高
答案:1C 2.A
●板书设计
第6章 细胞的生命历程
第1节 细胞的增殖
第一课时 实验
一、细胞大小与物质运输的关系
（一）目的要求
通过探究细胞大小，即细胞的表面积与体积，与物质运输效率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。
（二）实验原理
琼脂块越小，其表面积越大，则其与外界交换物质的表面积越大，经交换进来的物质在琼脂块中扩散的速度越快；琼脂块中含有的酚酞与NaOH相遇，呈紫红色，可显示物质（NaOH）在琼脂块中的扩散速度。
二、观察植物细胞的有丝分裂
（一）目的要求
1.观察植物细胞有丝分裂的过程，识别有丝分裂的不同时期。
2.学会制作洋葱根尖有丝分裂装片的技术。
3.学会使用高倍显微镜和绘生物图的方法。
（二）实验原理
染色体被碱性染料（如龙胆紫溶液）着色后，通过在高倍显微镜下观察，同一组织中可以看到不同时期细胞内染色体（或染色质）的存在状态，判断这些细胞各处于有丝分裂的哪个时期，从而认识有丝分裂的完整过程。

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