《細胞的生物膜系統(tǒng)》教學實錄

《細胞的生物膜系統(tǒng)》教學實錄設計思想【設計理念】以高中生物課程標準的“提高科學素養(yǎng)；面向全體學生；倡導研究性學習；注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系”的課程理念來設計教與學的過程。本次課最想突出的處理是：1.根據知識體系的聯(lián)系性，以舊知識導入新知識，新舊知識能相互貫通；2.啟發(fā)學生思考，引導學生自己通過總結、歸納、分析學習新知識，突出啟發(fā)式的教學?！窘滩姆治觥考毎纳锬は到y(tǒng)這一節(jié)是在高二對細胞的形態(tài)結構和功能學習之后的延伸性的一節(jié)內容，包括：生物膜的結構聯(lián)系、功能聯(lián)系和生物膜系統(tǒng)的概念、研究意義四個部分，其中前3部分是本節(jié)的重點內容。這節(jié)內容我準備用2個課時來完成。第一個課時主要講生物膜系統(tǒng)在結構和功能的聯(lián)系，第二個課時講生物膜系統(tǒng)的概念、研究意義及總結。課時1中生物膜系統(tǒng)的內容是難點內容，需要延伸拓展的知識點較多，可能1個課時無法完成既定的教學目標，需要根據情況調整。【學情分析】高二生物課已經讓學生們對細胞的結構和功能有了比較系統(tǒng)的認識，這為本節(jié)內容的教學打下了堅實的基礎。但是，之前的對細胞各結構的了解都只是獨立的、不聯(lián)系的，本次課的任務就是要學生們在先前學習的基礎上能夠將細胞各結構之間聯(lián)系在一起。通過初中和高二同學們的生物學習，同學們已經具備一定的科學素養(yǎng)，再加之10多年的學校教育，同學們都具備一定的歸納總結能力。這節(jié)課的內容重在分析和聯(lián)系，因此，在教學過程中教師應盡量引導學生進行思考，通過學生的歸納總結得出的內容來帶出新的概念。二、教學目標理解細胞各膜結構之間的直接聯(lián)系和通過小泡形成的間接聯(lián)系認識分泌蛋白的形成和分泌過程，學習生物膜在功能上的聯(lián)系掌握細胞的生物膜系統(tǒng)的概念了解研究生物膜系統(tǒng)的重要意義培養(yǎng)學生的歸納總結和分析思考的能力使學生認識到科學研究對于人類的重大意義教學重點及難點【重點】生物膜在結構上和功能上的聯(lián)系生物膜系統(tǒng)的概念【難點】生物膜在功能上的聯(lián)系（分泌蛋白形成和分泌的過程）教具準備動物細胞結構掛圖、合成的分泌蛋白運輸?shù)郊毎獾倪^程示意圖、ppt電子圖片板書設計板書設計ξ4.1細胞的生物膜系統(tǒng)（一）生物膜在結構上的聯(lián)系1.直接聯(lián)系細胞膜—內質網膜—外核膜間接聯(lián)系（通過出芽形成小泡連接各膜結構） 細胞膜和高爾基體、高爾基體和內質網之間（二）生物膜在功能上的聯(lián)系分泌蛋白的分泌過程結構：核糖體__附著__內質網__小泡__高爾基體__小泡__細胞膜功能：翻譯合成肽鏈——內質網粗加工形成較成熟蛋白質——高爾基體深加工為成熟蛋白質——小泡運送到細胞膜外（三）生物膜系統(tǒng)的概念1.概念：由細胞膜、核膜和細胞器膜組成的在結構和功能上緊密聯(lián)系的統(tǒng)一整體2.作用（1）使細胞具有相對穩(wěn)定的內環(huán)境（2）生化反應的場所(3)復雜多樣的生化反應同時進行需要生物膜隔開教學過程教學過程教學過程教學過程教學過程環(huán)節(jié)教師活動學生活動提問內容提問講述提問講述提問講述講述板書講述提問講述講述板書講述講述板書講訴同學們好！通過我們一年來對生物的學習，相信同學們對細胞的結構已經很熟悉了，那么上課之前我首先來提幾個問題，大家一起來復習一下我們高二學過的一些關于細胞結構的知識。第一個問題，大家還記得細胞主要由那幾部分組成嗎？（等同學們回答）大家都回答的很好，那么我再問一個問題，細胞質中的細胞器有哪些？（等大家回答，同時一邊聽他們的回答，一邊把他們回答的內容寫在黑板上包括：內質網、高爾基體、線粒體、葉綠體、液泡、溶酶體、核糖體）。不錯，看來大家已經把高二的知識掌握的很牢固了，那么最后來一個高難度的，我想請兩個同學到黑板上來列表將這些細胞器分類，順便給點小小的提示要從有無膜結構來劃分，哪些是雙層膜，哪些是單層膜。（請同學上臺做答）好了，大家看看黑板上這兩位同學的表格做得好不好?。苦?，看來這些知識都難不倒大家了，兩位同學都能很好的做區(qū)分了，相信在座的也能夠做得好。大家看，細胞里面有那么多的細胞器都有膜結構，除此之外我們還知道，細胞有細胞膜包裹著，細胞核呢，又有核膜，那么它們之間會不會有什么聯(lián)系呢？今天就讓我們帶著這個問題一起來細胞的生物膜的奧妙。（教師展示動物細胞結構示意圖）同學們大家看黑板上的掛圖，從直觀上面來講，大家有沒有發(fā)現(xiàn)具有生物膜的細胞結構之間的聯(lián)系？（停頓）對，從直觀上來看這幅掛圖，我們不難發(fā)現(xiàn)有些膜結構是直接相連的。大家看，內質網膜和細胞核膜之間是不是直接連接在一起的??？（同時用教棍指出相應的位置）這就是生物膜之間的直接聯(lián)系。具體來講，通常由于內質網膜與外層核膜的直接聯(lián)系，內質網腔與內外層核膜之間的腔是相通的。在某些細胞內還可以看見，內質網膜和細胞膜是直接相連的。生物體的生命活動都需要線粒體提供能量，因此，有的細胞內質網膜甚至是與線粒體外膜連接的。同學們，我們之前復習的具有膜結構的細胞結構還有一種就是高爾基體，大家看這高爾基體并沒有與其他具膜的細胞結構相連接，那么他們直接就沒有聯(lián)系了嗎？現(xiàn)在，我想請同學們回憶一下，細胞膜的結構特點是什么？（停頓，等待同學作答）同學們回答的很對，生物膜和細胞膜相似，在也具有流動性的特點。大家看圖上的這些結構（指著圖中的的小泡），我們在學習細胞膜的功能和結垢的時候也提到過這個結構不知道還有不有同學記得？提示：細胞的內吞外排作用。結合之前的兩個問題，同學們知道生物膜之間在結構上的另一種聯(lián)系是怎樣形成的了嗎？（停頓）沒錯，就是通過小泡來聯(lián)系的。內質網通過“出芽”形式形成小泡離開內質網，移動到高爾基體，與高爾基體融合；高爾基體膜又可突起形成小泡。離開高爾基體，移動到細胞膜與細胞膜融合。同時，細胞膜又可內陷形成小泡回到細胞質中。這些膜結構的間接相連也是利用了細胞膜的結構特點：細胞膜具有一定的流動性。現(xiàn)在，我們來回顧一下，生物膜結構上的聯(lián)系。他們之間的聯(lián)系可以分為直接聯(lián)系和間接聯(lián)系兩種。顧名思義，直接聯(lián)系就是兩種具膜生物結構直接接觸產生的聯(lián)系，包括核膜和內質網膜之間的聯(lián)系、內質網膜和細胞膜之間的聯(lián)系、內質網膜和線粒體之間的聯(lián)系。間接聯(lián)系則是通過具膜細胞結構出芽或內陷形成小泡相連，主要的是高爾基體與內質網和細胞膜之間的聯(lián)系。（一邊講述一邊板書）二、生物膜在功能上的聯(lián)系同學們都知道蛋白質是在核糖體上形成的，但是核糖體上翻譯形成的都是單鏈的多肽鏈，而生物體中的蛋白質結構遠比這復雜，那么核糖體上形成的多肽鏈還要經過哪些途徑才能成為結構復雜的蛋白質呢？科學家們在研究分泌蛋白的形成和分泌時做過一個實驗，成功的證明了蛋白質合成和分泌的途徑。他們采用了同位素標記法，請同學們結合之前的學習同學們想想他們采用這種方法為什么可以證明分泌蛋白形成和分泌的途徑？（等待同學思考，請同學回答）同學們回答的很對，大家都知道放射性同位素標記后的物質很容易被檢測出來，而蛋白質的基本單位是氨基酸，使用放射性同位素標記某種氨基酸再通過檢測被標記后的氨基酸去路就可以知道分泌蛋白形成和運輸?shù)耐緩搅??？茖W家在豚鼠的胰臟腺泡細胞中注射3H標記的亮氨酸，檢測發(fā)現(xiàn)，3min后，被標記的氨基酸出現(xiàn)在附著有核糖體的內質網中，17min后，出現(xiàn)在高爾基體中，117min后，出現(xiàn)在靠近細胞膜內側的運輸?shù)鞍踪|的小泡中，以及釋放到細胞外的分泌物種。（一邊講，一邊在合成分泌蛋白運輸?shù)倪^程示意圖指出相應位置。）從科學家的這個實驗中，我們不難發(fā)現(xiàn)，分泌蛋白合成和運輸?shù)郊毎庀群笠涍^這些結構：核糖體、內質網、高爾基體、細胞膜。在核糖體上合成的分泌蛋白為什么不直接運輸?shù)郊毎?，而是要依次經過內質網和高爾基體呢？經過研究發(fā)現(xiàn)，核糖體上合成的蛋白質是不成熟的，因此，必須在內質網和高爾基體上進行進一步的加工。具體過程如下：首先，附著在內質網上的核糖體合成多肽鏈；然后進入內質網上進行粗加工，如：折疊、組裝、加上糖基團形成較為成熟的蛋白質；之后，內質網腔膨大、出演形成小泡，將較成熟的蛋白質運輸?shù)礁郀柣w中，在高爾基體上進行精加工形成成熟的蛋白質；最后，高爾基體突起形成小泡包裹分泌蛋白，移動到細胞膜，與細胞膜融合把蛋白質釋放到細胞外。（板書簡單的路徑及相應結構上的反應）細胞的生命活動需要能量，能量離不開線粒體，分泌蛋白的合成及運輸?shù)恼麄€過程都需要線粒體這個“動力站”提供能量。線粒體的內膜上附著有大量與有氧呼吸相關的酶。可見，生物膜不僅在結構上有一定聯(lián)系，在功能上也各有分工同時聯(lián)系緊密，這次能使得生命活動高效有序的進行。補充：各種生物膜在化學組成上相似細胞中的各種生物膜不僅在結構和功能上有著聯(lián)系，同時，他們在物質組成上也具有相似性。與細胞膜類似，其他生物膜都主要由蛋白質、脂類、少量糖類組成。但是，在不同生物膜上，各物質含量有差異。生物膜系統(tǒng)的概念 生物膜系統(tǒng)是指由細胞膜、核膜以及一切所有由膜圍成的細胞器組成的，在結構和功能上有一定聯(lián)系的統(tǒng)一整體，它們形成的結構體系。這里同學們要特別注意的是，內質網膜、高爾基膜、線粒體膜，這些細胞器膜并非生物膜系統(tǒng)的組成部分，細胞器才是生物膜系統(tǒng)中的組成成分。與細胞膜相似，細胞的生物膜系統(tǒng)中的其他組成成分也具有保護、隔離、運輸?shù)茸饔谩＞唧w來說包括一下幾個方面：生物膜系統(tǒng)能夠使細胞維持相對穩(wěn)定的內環(huán)境，同時在物質的運輸、能量交換、信息傳遞中都起著重要作用細胞中的很多生化反應都是在膜上進行的，細胞內的膜面積為酶的附著提供了有利條件，增大了生化反應的效率細胞內的生物膜將細胞分成多個小區(qū)室，使得各部分之間的生化反應能夠同時進行，避免了相互干擾，保證了生命活動高效、有序地進行。（講解和板書）四、研究生物膜的重要意義從20世紀700年代以來，由于物理、化學技術和方法的應用，使得生物膜的研究進入到了分子水平，并且取得了突飛猛進的發(fā)展。在科學上來講，新的進展和突破是為更進一步研究細胞的生命活動規(guī)律、細胞與外界的物質交換提供了條件。那么在我們的日常生活中同學們覺得研究生物膜有什么意義？大家可以結合我們生物膜（細胞膜）的結構和功能特點考慮。在工農業(yè)生產中，利用人們對生物膜的研究，可以模擬生物膜生產各種選擇透過性膜用于污水處理、海水淡化等，在農業(yè)生產上還可通過研究生物膜與作物抗寒、抗旱、耐鹽機制的關系生產出新品種，醫(yī)學上，還可以嘗試合成人工膜材料，代替病變器官行使正常的生理功能等。小結細胞的生物膜系統(tǒng)包括了細胞膜、核膜以及所有的具膜細胞器。它們在結構和功能以及組成成分上都有一定的聯(lián)系。尤其是在分泌蛋白的合成與運輸?shù)倪^程中，生物膜之間的聯(lián)系相當密切。細胞的生物膜系統(tǒng)在細胞的生命活動中起著重要作用，研究生物膜對于人類的生產生活也具有相當積極的作業(yè)。這堂課，我們主要掌握的是分泌蛋白形成的過程和生物膜的概念，希望同學們能結合以前的知識梳理一下這堂課的知識，能將新舊知識相互聯(lián)系。思考、回答思考、回答看圖答：細胞膜具有一定的流動性答：細胞以出芽或內陷的形式形成小泡將分泌物排出細胞或者吸收營養(yǎng)。做筆記思考看圖做筆記做筆記思考、回答課后練習題1、生物膜的作用不包括（D）A.物質運輸B.信息加工、傳遞C.能量轉換D.蛋白質加工 生物膜系統(tǒng)不包括（B）線粒體B.內質網膜C.核膜D.細胞膜一種細胞器的生物膜是怎樣轉移到另一種細胞器的？（D）隨細胞質流動到達指