单细胞生物的结构特点范文1
一、双层膜细胞器
双层膜细胞器有两种：线粒体和叶绿体。二者虽然都是双层膜细胞器，但是形态、化学组成和功能有很大的区别。在讲新课之前，先将学生通过自主学习完成的重点学习内容通过PPT呈现给他们：线粒体和叶绿体的共同点；线粒体和叶绿体的各自特点：从分布、形态、结构（扩大反应面积）、组成成分、功能等方面阐述。学生在教师指导下完成自主学习，并且按照分组讨论完成导学案上的基础知识梳理；同时教师巡视各学习小组，更进一步地掌握各小组的学情，了解学生对线粒体和叶绿体知识的掌握情况，为下一阶段的讲解作准备。学生完成自主学习后，我习惯先检查学生的学习成果，采取小组竞赛等形式促进学生进行自主学习成果展示。但是学生总结不能代替教师的讲解，教师还应在学生总结的基础之上进一步对知识点进行总结和提取。
二、单层膜细胞器
在高中教材中，细胞里的单层膜细胞器有四种，分别是内质网、高尔基体、液泡和溶酶体。由于内容相对上部分较为简单，我直接在投影仪上投出表格，让学生按照表格的内容要求，自主完成基础知识的学习和较难问题的总结。
（1）内质网。很多学生对内质网的功能会产生混淆，认为粗面内质网是合成蛋白质的场所。这时候，教师就应该明确指出，粗面内质网并不是单一的细胞器，而是由于核糖体附着在内质网上而形成的，实质是核糖体和内质网结合后形成的特殊结构。在粗面内质网上的核糖体合成蛋白质，内质网的任务就是蛋白质的加工和运输。高中生物考试中关于粗面内质网的考查较多，具体例题我们将会在后面的核糖体部分进行讨论。
（2）高尔基体。高尔基体的形态和功能相对于内质网要简单，但是教师要指明高尔基体有其独特之处———在动植物细胞内的功能不一样。动物细胞中，高尔基体负责蛋白质的加工和分泌；植物细胞中，高尔基体只负责细胞壁的形成。
（3）溶酶体。只需要在学生完成自习之后简单地向学生介绍：溶酶体是从高尔基体上脱落的部分，内部含有水解酶，和细胞的程序性死亡有关。
（4）液泡。液泡是植物标志性的细胞器之一，在高中生物教学中，液泡可以作为判断是否是植物细胞的依据。教师也要让学生明白：只有在成熟的植物细胞内才有明显的中央液泡。液泡在植物细胞中是比较重要的细胞器，对维持细胞渗透势和促进植物细胞吸水有重要意义。此外，还有可能会结合中心体考查学生对细胞类型的判断，这部分实例将结合中心体部分进行探讨。
三、无膜细胞器
在高中生物中，涉及的无膜细胞器只有核糖体和中心体。
（1）核糖体是学生接触到的第一个细胞器，也是唯一一种存在于所有细胞内的细胞器。但是在真核生中，核糖体和内质网会组合成为粗面内质网，在这个时候学生就会对核糖体和内质网的功能产生混淆。例如，当粗面内质网上的核糖体大量脱落，会造成什么影响？遇到这种复合式的问题，就需要学生较为全面细致地掌握游离核糖体、附着核糖体和粗面内质网的相关知识点。经过精确的讲解，学生很轻松就可以搞清楚，由于核糖体是蛋白质组装车间，所以粗面内质网的核糖体大量脱落会导致分泌蛋白的合成受到影响。
（2）中心体是一个比较特殊的细胞器，分布于动物和低等植物细胞内，这一点容易让学生在学习时出现知识点的混淆。线粒体的结构和形态比较特殊，易于识记，也便于在识图题中辨认出来。动物细胞内的中心体和动物细胞的有丝分裂有关。所以，对中心体的考查也就集中体现在其结构、分布细胞的考查和动物细胞有丝分裂中星射线形成等方面。相对于其他细胞器，中心体的考查点以记忆和应用为主。例如，在一张细胞显微结构图中，同时出现细胞壁、液泡和中心体，很多学生在判断该细胞属于动物细胞还是植物细胞时会出现争议。我认为，学生对刚刚学习的知识点掌握不够深刻，因此才出现争论，这样的争论可以让师生及时发现教学过程中出现的理解偏差，及时指出和纠正，让学生最终形成正确的知识体系。
四、结束语
单细胞生物的结构特点范文2
关键词：情境；探究式；动物细胞融合；单克隆抗体
一、教学分析
“动物细胞融合和单克隆抗体”是人教版高中生物选修3《现代生物科技专题》的内容。传统课堂教学中一般以讲述的形式先对动物细胞融合部分进行授课，再学习单克隆抗体的制备。经过多年教学实践，笔者发现以上述形式开展教学，学生往往印象不深刻且很难深入理解和实际运用，其根源在于学生是知识的被动接受者。本课采用自主合作的启发式探究式的学习方式，将两个内容归结为一个探究单元：单克隆抗体的制备，让学生充当科学家，不断调整和完善，在自主构建单克隆抗体的制备过程中，理解动物细胞融合的概念、原理、方法和意义。
二、教学目标
1.知识目标
简述动物细胞融合和单克隆抗体制备的过程；了解单克隆抗体在医学实践中的应用。
2.能力目标
通过讨论学习，培养学生自主学习、建构模型的能力及协作精神。
3.情感与价值观目标
认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系，并关注细胞工程研究的发展和应用前景。
三、教学过程
1.创设情境，导入新课
体检中，医院一般怎样检测人体内是否存在乙肝病毒呢？（出示抗乙肝病毒表面抗原检测试剂盒），它的核心成分是针对乙肝病毒的抗体。毒蛇咬伤怎么办？（出示抗蛇毒血清图片），它的主要成分也是抗体。那么如何制备抗体？
设计意图：结合实际生活经历分析，吸引学生眼球，激发学生的好奇心和求知欲。
2.回顾旧知，设问质疑
设疑：抗体由什么细胞产生？在什么情况下产生？抗体产生后，主要在哪里分布？
设计意图：通过以上三个问题，自然引出传统的抗体生产方法并理解其缺点，并找到与单克隆抗体制备的关联，将难点分解，促进单克隆抗体制备的学习。
3.自主学习，分享提高
设置“问题串”，引导学生自主学习。如何获得纯度高、特异性强、产量又高的抗体呢？（1）抗体由浆细胞产生，且一个浆细胞只能产生一种特异性抗体，这就满足了纯度高和特异性强的要求，如何达到高产量呢？（2）我们知道可以通过体外培养动物细胞获得细胞产物，那么我们能否通过培养浆细胞，进而获得大量抗体呢？为什么？（3）哪种细胞具有无限增殖的能力？（4）如何才能将两种细胞的特点结合起来？
设计意图：利用问题驱动学生阅读教材，可以有效避免学生学习的盲目性，提高自主获取知识的效率。
分享提高：学生毛遂自荐，鼓励学生在他人面前分享自己的成果。通过教师的引导，总结出单克隆抗体制备的基本原理：B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合，得到杂交瘤细胞，通过培养，就可以得到一个杂交瘤细胞群，这就是一个杂交瘤细胞的克隆，由其分泌的抗体，即单克隆抗体。使学生对单克隆抗体的认识从感性上升到理性，将抽象概念具体化。
4.合作探究，绘流程图
手足口病严重威胁婴幼儿健康，其主要是由肠道病毒71型（EV 71）引起的传染病。请大家来扮演生物学专家，共同模拟制备针对EV 71的单克隆抗体。请同学们首先阅读教材相关内容，获取知识，然后小组进行讨论，设计并画出流程图解决实际生活
问题。
设计意图：将课堂交给学生，自主获取知识并运用。
引导学生分组展示，并分析自己小组讨论最终达成共识的流程图。组间交流，分析，互相评价，达成共识。
5.拓展升华，突破难点
教师：制备单克隆抗体，首先要做的就是诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合。这就涉及动物细胞融合技术。简介动物细胞融合的概念、原理、特点、意义及方法。启发学生回顾旧知（植物体细胞杂交技术），提问：（1）诱导动物细胞融合的特有方法是什么？学生：灭火的病毒。（2）融合后的杂交瘤细胞具有什么特点？出现这种特点的根本原因是什么？从遗传物质角度突破重点。
小组合作学习：诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，培养液中会有哪几种细胞？为什么要进行两次筛选？小组质疑，师生互动解惑。通过小组讨论和教师播放动画启发（单克隆抗体制备动画中的免疫小鼠和诱导细胞融合两步骤）。学生最终明白：从小鼠脾脏中提取的B淋巴细胞有多种，诱导细胞融合后，出现了三种结果：未融合的细胞、融合的具有同种核的细胞及杂交瘤细胞，故而首先需要筛选出杂交瘤细胞。又由于杂交瘤细胞不止一种，故还需继续筛选。筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞后，就可以扩大培养了。这样一来，学生不但对两次筛选的目的有了深刻的理解，而且为后期探究筛选的方法也做了一定铺垫。
质疑问难：（1）如何从中筛选出杂交瘤细胞呢？教师提供资料：B淋巴细胞本身不能大量增殖而逐渐死亡；当培养基中加入氨基嘌呤后阻断D途径，骨髓瘤细胞无法增殖而死亡，存活下来的只有杂交瘤细胞。归纳总结：利用选择性培养基阻断骨髓瘤细胞的增殖。（2）如何筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞？引导学生回顾免疫调节知识，得出结论：用相应抗原检测。并利用生动形象的视频（播放两次筛选视频）促进学生深入理解。
6.前景展望，情感升华
学生自主阅读教材和课外搜集、了解单克隆抗体的应用前景。谈谈你对试管动物技术应用的展望：可用于诊断试剂、治疗疾病和运载药物（生物导弹）等。
设计意图：挖掘情感，促进兴趣迁移。
7.课堂小结，回归课题
对动物细胞融合和单克隆抗体的内容进行整理和分析，构建知识体系，回归教学目标。
四、教学反思
“动物细胞融合”和“单克隆抗体”都是本节课的教学重点，“单克隆抗体”是本节课的难点，概念生涩难懂，过程复杂抽象。若在这两个点上平均使力，势必使得难点剖析不深刻。而动物细胞融合又是单克隆抗体制备的基础，因此，笔者在教材素材和文本设计上大胆创新，通过学生模拟生物学专家构建流程图，将动物细胞融合内容贯穿于单克隆抗体制备过程，打破传统的由教师先讲解知识再画流程图的学习方式，从而为学生提供了足够的空间和思考交流时间，使学生真正成为课堂的主体。学案引导、小组合作、模拟探究、小组质疑、教师解惑的教学策略，成功地突破了重难点，形成了完整的知识体系并获得学习的愉悦感和成就感。
单细胞生物的结构特点范文3
关键词:鸢尾;叶;根;解剖结构
中图分类号:Q944.5 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-07-0038-3
0 前言
鸢尾属植物是世界著名的宿根花卉之一,目前全世界的鸢尾属植物约300种,主要分布于亚洲,欧洲及北美洲等北温带地区。我国鸢尾属植物大约有60种、13个变种及5个变型,约占全球鸢尾属植物的1/5。主要分布于东北、西北及西南等地区。而在东北有21种3个变种。叶是植物进行同化与蒸腾作用的主要器官,植物对环境的适应性也更多地反映在叶的形态与结构上。目前对鸢尾属植物根和叶解剖学特征的研究相对较少,本试验通过对自然状态下鸢尾属5种植物根和叶进行解剖学观察和分析,揭示植物结构与功能的关系和发育特点,探讨植物解剖结构与环境的关系,为大规模栽培及引种驯化提供形态解剖学的理论依据,为该属的系统演化提供更多的资料。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
实验材料于2008年7-9月之间采于吉林农业大学园林植物园栽培的5种生长势良好的鸢尾属植物:玉蝉(Iris ensata Thunb)、溪荪(Iris sanguinea)、山鸢尾(Iris setosa)、燕子花(I.laevigata)和单花鸢尾(I.uniflora)为研究对象,分别对其根和叶进行解剖学研究与分析。
1.2试验方法
1.2.1 石蜡制片法 在2008年7-9月之间选定生长势良好的植株,分别对这5种鸢尾植物的根、叶进行收集,用FAA固定液(70%酒清90ml,冰醋酸5ml,福尔马林5ml)进行固定,按石蜡制片法制片,切片厚度为8-12μm,番红-亮绿双重染色后用中性树胶封片。Motic生物显微镜下观察并摄影。
1.2.2 电镜扫描 将固定液中固定并经临界干燥的叶片,用EikoIB-3离子溅射仪镀金,用日立S-570型电镜扫描,观察并摄影。
2 结果分析
2.1 5种鸢尾属植物根的解剖结构
5种鸢尾属植物的根均由表皮、皮层、中柱构成。横切面呈圆形或椭圆形(图版Ⅰ)。
2.1.1 表皮 5种植物均由1-2层排列紧密的表皮细胞构成,细胞壁木栓化,没有细胞间隙,且均具根毛。玉蝉表皮细胞近椭圆形而其他4种表皮细胞更近于径向长方形和正方形。
2.1.2 皮层 位于表皮之内,由薄壁细胞构成。
(1)外皮层1层,细胞较小,排列紧密近椭圆形或径向长方形。
(2)中皮层由13-17层细胞构成,细胞较大,排列虽紧密但五种植物有所不同。溪、山鸢尾、单花鸢尾和燕子花的皮层细胞排列比较规则,从内向外,细胞由小到大,呈放射状排列,而玉蝉中皮层细胞排列不规则,细胞形状大小也不规则,但从整体上看,中皮层细胞从内向外由小到大排列。
(3)内皮层细胞1层,细胞较大且排列紧密,均有栓质和木质的5面加厚现象,呈马蹄形,且它们的通道细胞也有加厚现象。
2.1.3 中柱 均属星状中柱,由中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和髓构成。中柱鞘是中柱的外层组织,向外紧挨着内皮层,由1层具有分生能力的椭圆形薄壁组织细胞构成,大小不等且无细胞间隙。初生木质部均属外始式发育且为多原型。玉蝉为9原型木质部,山鸢尾为7原型木质部,燕子花为6原型木质部,单花鸢尾为14原型木质部,溪为13原型木质部。韧皮部和木质部相间排列,初生韧皮部由原生韧皮部和后生韧皮部组成。中央的髓细胞由厚壁的薄壁组织细胞(硬化薄壁组织细胞)所构成。
图版Ⅰ1.山鸢尾根横切面2.溪根横切面
3.单花鸢尾根横切面4.燕子花根横切5.玉蝉根横切
表1 5种鸢尾植物根中柱径/根径的比较
种 类
项 目 单花鸢尾 溪 玉蝉 山鸢尾 燕子花
中柱径/根径 1/2.7 1/3 1/4.2 1/4.3 1/4.6
生境 旱生 水生 水生 水生 旱生
2.2 5 种鸢尾属植物叶片的解剖结构
5种鸢尾属植物的叶均由表皮、叶肉和叶脉组成,均为等面叶,叶片横切面形状多为长条形和菱形(图版Ⅱ)。
2.2.1 表皮 5种鸢尾叶片的表皮均由1层排列紧密的菱形或长条形细胞组成,细胞壁均匀加厚,具有角质层,表皮细胞的细胞壁存在一定程度的木质化加厚现象。溪上下表皮均含有方晶,而其他4种鸢尾植物均未发现。在扫描电镜下观察到上下表皮角质膜呈波状纹饰,有脊状凸起;气孔均分布于上下表皮,气孔类型为横列型,呈椭圆形且略微内陷,分布较散,单花鸢尾上表皮气孔较少,下表皮较多,其余4种植物上下表皮单位面积气孔数量相当(图版Ⅲ)。气孔保卫细胞壁明显增厚,成为较典型的旱生气孔,对缓冲水分胁迫和减少水分蒸发有很好的作用。溪和单花鸢尾叶片表皮细胞延径向壁加长,形成乳突,乳突的形状为长圆形,溪乳突明显,而单花鸢尾乳突现象不明显,其他3种鸢尾植物则不具有乳突。5种鸢尾属植物均具气室,山鸢尾的气室相对最大,其余4种相对较小且大小相当(图版Ⅱ)。总之,在5种鸢尾属植物气孔的大小、保卫细胞大小及中间的开口差异均不显著。
2.2.2 叶肉 5种鸢尾属植物均没有栅栏组织和海绵组织的分化,说明均为中生叶结构。叶肉细胞2-5层,横向排列为长卵形,排列紧密,中部无叶肉细胞。在5种鸢尾属植物中溪叶肉细胞中叶绿体含量相对较少,单花鸢尾含量相对最多,其他3种含量相当(图版Ⅱ:4,6)。在玉蝉的叶肉中发现棒型的硬化细胞――石细胞(图版Ⅱ:3),这在单子叶植物中是较少见的。
2.2.3 叶脉 平行叶脉,机械组织发达,均属外韧维管束,具有发达的维管束鞘,大维管束之间分布有1个小型维管束。
图版Ⅱ 1.燕子花叶2.玉蝉叶3.玉蝉叶,示石细胞
4.单花鸢尾叶示气孔5.山鸢尾叶,示气孔6.溪叶,示乳突
表2 5种鸢尾植物叶片解剖结构的比较
植物 表皮细胞
形状 表皮细胞大小(μm) 气孔分布 气室大小(μm2) 乳突
单花
鸢尾 长条形 上表皮(73-143)×(33-40)
下表皮(81-121)×(22-42) 上表皮23-39
下表皮136-168 110-405 有,但不明显
溪 菱形 上表皮(48-121)×(33-40)
下表皮(52-119)×(28-41) 168-206 435-955 有、明显
燕子花 长条形 上表皮(58-89)×(21-38)
下表皮(66-92)×(19-29) 102-134 305-778 无
玉蝉 长条形 上表皮(85-150)×(31-40)
下表皮(69-123)×(26-41) 150-176 2713-5225 无
山鸢尾 长条形 上表皮(50-176)×(40-60)下表皮(40-180)×(37-59) 61-74 867-1870 无
3 讨论
燕子花、玉蝉和溪喜湿,为水生生境植物,可种植于水深10cm以下的土壤中,因此根系分布较浅;山鸢尾和单花鸢尾分布于干旱地区,为了满足自身水分的需要,根系必须深入地面以下。5种鸢尾植物根的解剖结构共同特地为:生木质部均为外始式发育,星状中柱,内皮层细胞5面加厚,具有控制根内物质运输的功能,对生长在高盐浓度环境的植物要逆浓度梯度吸收水分和无机盐显得尤为重要,是植物适应外界环境的表现;皮层细胞的细胞壁均有木质化加厚,但加厚层数不同;内皮层细胞呈马蹄形五面加厚,且有没有加厚的通道细胞,通过通道细胞的质膜和原生质体将水和溶解在水中的矿物质渗透到中柱中。
胡风认为单子叶植物的中柱径/根茎值与生态环境的关系,一般来说,水生环境下该比值最小;旱生环境下比值较大;而介于二者之间的植物其比值随旱生程度增加而递增。根据胡风的观点可知,单花鸢尾和山鸢尾的中柱径/根茎的比值应该大于溪,玉蝉和燕子花,而表1中山鸢尾小于溪和玉蝉的比值,因为单花鸢尾和山鸢尾两种旱生植物种在水分和阳光充足的地方,这也证明啦中柱径/根茎值的比值与其植物自身的生态环境有关。
叶是植物暴露于地面环境中最多的器官,因此植物对环境的反应通常较多的反映在叶的形态结构上。5种鸢尾植物叶横切中可以看到,溪和单花鸢尾表皮上乳突可反射强烈的紫外线,防止强辐射对植物的灼伤;表皮细胞壁均有较厚的角质层,不仅降低水分的蒸发还可以保温,角质层厚度为:单花鸢尾>山鸢尾>玉蝉>燕子花>溪。
在电镜扫描下(图版Ⅲ:13,14)观察到单花鸢尾叶片的下表片气孔明显比上表皮密集,这与王宏等在研究鸢尾植物时的观点一致,而许玉凤等人在研究鸢尾植物时则认为单花鸢尾叶片的上表皮无气孔分布,与本实验观察所得结论不一致。
图版Ⅲ 1.玉蝉上表皮2.玉蝉下表皮3.玉蝉气孔4.山鸢尾上表皮5.山鸢尾下表片6.山鸢尾气孔7.溪上表皮8.溪下表皮9.溪气孔10.燕子花上表皮11.燕子花下表皮12.燕子花气孔13.单花鸢尾上表皮14.单花鸢尾下表皮15.单花鸢尾气孔
一般旱生植物气孔密集,气孔下陷较为明显,气孔开口较狭窄,气室狭小,从5种鸢尾植物的叶横切面可看出叶的气室大小为:玉蝉>山鸢尾>溪>燕子花>单花鸢尾。旱生植物叶的主要特点是有发达的栅栏薄壁组织和海绵组织的分化,但旱生生境的山鸢尾和单花鸢尾却像水生生境的燕子花、玉蝉和溪一样,均无栅栏组织和海绵组织的分化。山鸢尾的气室较大以及5种鸢尾植物均无叶肉分化,可能是因为所采的植物因其水肥条件充足,有较广的生态谱,对环境适应的结果,因此在不同的生境下导致其组织结构的不同。
叶脉中机械组织以及硬化细胞的存在,大大增强了叶片抵抗风力撕裂叶片的能力,并且在非常缺水的情况下仍然不会萎缩变形,保证水分运算的有效性和安全性,从保证水分从而保证了叶肉组织不因也的失水萎缩变形而收到伤害。
对5种鸢尾植物根和叶解剖,为鸢尾属植物的遗传多样性和亲缘关系进行研究,为今后的育种和遗传改良,培育出更具有观赏价值或耐旱、耐寒、耐水湿、耐瘠薄、耐盐碱的新品种提供参考依据。
参考文献
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单细胞生物的结构特点范文4
近年来，随着人类社会的飞速发展，大多数河流和湖泊由于物理、化学、生物等因素的交互作用而形成大面积的蓝藻水华。可见，蓝藻水华的暴发已经成为世界范围内一个极为严重的环境问题。研究表明，蓝藻能够在水生态系统中大量繁殖，与其特殊的细胞结构有密切的联系[5]。为了探明蓝藻水华暴发的机理，首先要掌握蓝藻细胞的特殊结构。因此，《蓝藻细胞的特殊结构》既是该门课程的知识重点，也是一个知识难点。然而，蓝藻是微生物，肉眼难以看见，掌握其细胞结构需要学生的抽象思维，理论知识显得更加枯燥乏味[6]。针对此问题，需要引入相关日常生活实例，使学生认识到蓝藻水华的发生对其生活带来的负面影响。本微课的设计旨在从实际问题出发，从春夏季节路过池塘闻到的腥臭味；湖泊水面漂浮的一层厚厚的“绿漆”引入主题，来激发学生的学习兴趣，然后引出蓝藻细胞的特殊结构，从而探析蓝藻水华暴发的内在原因。
1教学背景
蓝藻，又称蓝细菌，是古老的光合放氧生物。与其它藻类相比，蓝藻是单细胞的原核生物，它的细胞结构有一定的特殊性。在长期的进化过程中，蓝藻形成了一套独特的生理学机制和适应特性，它在水生态系统中具有极强的生态竞争优势，这与其特殊的细胞结构是密不可分的。因此，掌握蓝藻细胞的特殊结构对学生全面了解蓝藻暴发的内在机制具有重要意义。
2教学目标
(1)了解蓝藻暴发的外在因素。(2)掌握蓝藻细胞的各部分特殊结构(胶质鞘、伪空胞、藻胆体和羧酶体)的特点及与其它藻类的异同点。(3)掌握蓝藻细胞的各部分特殊结构(胶质鞘、伪空胞、藻胆体和羧酶体)的功能，并能结合理论知识分析蓝藻暴发的内在机制。
3教学难点
蓝藻细胞各部分特殊结构(胶质鞘、伪空胞、藻胆体和羧酶体)的特点及功能；从实际问题出发，结合理论知识分析蓝藻暴发的内在机制，提高学生运用微生物学原理分析环境问题的能力。
4教学方法
本次授课主要采用讲授法进行演示讲解，立足于实际，举例说明每一个特殊结构的生物功能，让学生对其有更深入的认识，从而能够将琐碎的知识点融会贯通，综合分析蓝藻水华暴发的内在机制。
5过程设计
5.1主题引入。—亚显微结构首先，举例全球蓝藻水华暴发事件，突出蓝藻在生态系统中的优势地位。然后，通过图片—实验室培养的淡水藻种(蓝藻和绿藻)，说明二者在宏观上没有明显区别，然而真正的区别是：在漫长的进化过程中，蓝藻形成了有效的防御机制、浮力调节机制、光吸收机制以及CO2浓缩机制，从而引导学生思考这些生态生理功能都是由哪些特殊结构来行使。最后，展示蓝藻细胞的亚显微结构，引入本节微课主题--各部分特殊结构(胶质鞘、伪空胞、藻胆体和羧酶体)。5.2胶质鞘。介绍胶质鞘的主要组成成分：酸性黏多糖和果胶质；然后介绍其主要功能：防止细胞脱水、被吞噬和抗菌剂的危害；有利于细胞粘附于固体表面之上；与细胞生活所必需的阳离子鳌合[7]。举例说明胶质鞘的存在对于蓝藻抵抗不利环境发挥着非常重要的作用：当浮游动物面对小球藻和铜绿微囊藻时，哪种藻类将能成为它的食物呢？对于单细胞小球藻来说，很容易就被水蚤所捕获，然而当它去捕食铜绿微囊藻时，其胞外因为有一层胶质鞘包围而细胞与细胞相互黏合形成了高密度群体，从而增大了浮游动物的捕食阻力。即使随后被稍大型的滤食性动物所捕食，也会因胶质鞘的存在而难以消化，从而减少了蓝藻由于被过度捕食而导致种群灭绝的可能，这就是蓝藻的一种诱发性的防御策略[8]。5.3伪空胞。首先，简单介绍伪空胞的发现史：早在1895年，一位名叫Klebahn的德国微生物学家发现蓝藻细胞内存在着含有气体的气囊，直到1965年这个气囊被人们正式命名为伪空胞；接着阐述伪空胞的组成成分、形态、功能及功能调节机制[9]。最后，举例说明伪空胞是如何调节蓝藻浮力的：当蓝藻细胞处于低光强或者较深的水层中，其光合速率下降，光合产物逐渐被呼乎作用所消耗，这时蓝藻细胞大量合成伪空胞，使蓝藻细胞的密度变小，重新获得浮力上浮于水面，从而充分利用水体表面的光能和无机营养。因此得出结论--在蓝藻水华暴发过程中，伪空胞起着非常重要的浮力调节作用。5.4藻胆体。提问学生蓝藻具有哪些光合色素，从而提示蓝藻和其它真核藻类的区别在于细胞内存在大量的藻胆素。简述藻胆体的形成过程：这些藻胆素与蛋白质紧密结合在一起，形成藻胆蛋白，不同类型的藻胆蛋白通过连接多肽将不同类型的藻胆蛋白按一定的次序组合在一起，形成高度有序的超分子复合体—藻胆体[10]。介绍藻胆体的分子量大小和形状；最后着重阐述其功能，突出藻胆体在捕获光能方面的重要性：藻胆体作为光合作用能量吸收与传递的功能单位，可以吸收其他藻类一般不能利用的波长为500~650nm的绿、黄和橙色部分的光，从而扩大了蓝藻对光谱的吸收范围，能更有效地利用光能。而且，在弱光下，蓝藻可以快速合成大量的藻胆蛋白，从而有效地收集光能，以满足光合作用的需要。5.5羧酶体。在进化过程中，蓝藻仍然保留了对CO2亲和力低的特点，需要较高的CO2浓度才能获得正常的碳同化速率。针对此缺陷，蓝藻形成了CO2浓缩机制，在此机制中发挥重要作用的细胞结构就是羧酶体。它由以蛋白质为主的单层膜包围，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶和碳酸酐酶。大部分呈二十面体对称结构，右图是聚球藻属的扫描电镜图，可以看到细胞周质内的多面体结构就是羧酶体。它的主要功能是可以把外源低浓度的CO2、HCO3-主动运输到细胞内，并以HCO3-的形式累积起来，这就极大地提高了羧化酶/加氧酶活性位点周围的CO2浓度，有利于该酶起羧化酶作用，抑制其氧化酶活性，从而极大地提高了蓝藻的光合效率[11]。5.6小结。通过总结蓝藻细胞的各部分特殊结构(胶质鞘，伪空胞，藻胆体以及羧酶体)及功能，强调四种机制协同作用使蓝藻在种间形成了绝对的竞争优势，从而使学生再次明确本次微课的重、难点，并再次强化和构建出清晰的知识结构。
6结语
随着社会的快速发展，人类面临的环境问题越来越多，因此，国家建设越来越需要环境专业的应用型人才，探索新时期背景下环境工程微生物学的课程教学新方法尤为重要。本文以《蓝藻细胞的特殊结构》的教学设计为例，以微课建设为载体，教与学全过程立足于实际，将环境问题与课程重难点融会贯通，以微课动态的形式更直观地呈现，一方面可以为学生课下自主学习提供了资源；另一方面调动了学生运用所学知识分析、解决实际问题的积极性，从而让学生把所学书本知识运用于生产实际中，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力和创造力，最终实现应用型人才的培养目标。
7致谢
感谢河南省高等学校重点科研项目计划“重金属污染环境下基于水体凋落物分解者调控的食物链修复技术”(15A180063)和国家青年科学基金项目“纳米氧化锌对河流凋落物降解的影响及机制研究”(31500377)对本研究的资助。
作者:杜京京 张玉燕 魏明宝 张肖静 单位:郑州轻工业学院材料与化学工程学院
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单细胞生物的结构特点范文5
[关键词] 大电导钙激活钾通道；α亚单位；高血压
[中图分类号] R544.1 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2014）02-47-03
大电导钙激活钾通道（Bkca）广泛分布于哺乳动物平滑肌、骨骼肌以及神经元上，其中平滑肌上分布最为丰富。Bkca在维持和调节平滑肌张力机制中发挥重要作用，具有典型的电压敏感性，与高血压的发生发展以及临床降压药物的治疗效果具有密不可分的联系。平滑肌上BKca通道包括形成孔道的α和调节性β1两个膜亚基。BKca通道是目前研究降压药物的重点和难点。研究表明α亚单位是BKca的基本功能单位，负责BKca通道离子的流动，决定BKca的K+选择性和Ca2+敏感性，从而影响血管的健康状况。目前已经将利用膜片钳技术探讨BKcaα亚单位活性及表达，作为研究降压治疗药物的直接依据。笔者于2012年6月～2013年6月期间通过脂质体（lipofectamine2000）转染法转染BKca表达质粒pcDNA3.1-BKca筛选稳定表达单克隆细胞系研究其基本的生理学特性，同时建立BKca动力学研究模型了解调节血管张力的靶点及内源性活性物质配体的BKca通道的特性。本文拟就Bkca的分子结构、生理功能，及利用膜片钳技术对BKcaα亚单位的活性及表达进行探讨研究，对钙激活钾通道α亚单位与高血压及降压药物疗效的关系进行综述。
1 BKca通道
1.1 BKca通道总论
BKca通道是具有大电导并由Ca2+激活K+通道，是相当高的单通道电导（large-conductance，Ca2+-activated K+ channel，BKca通道），早在1981年牛嗜铬细胞（chromafin cells）[1]中被发现，BK通道在不同组织，细胞和荷尔蒙环境下有不同的显性特征，例如在调节血管张力，血流量及血压调控作用等很多生物学过程起着非常重要的作用。大电导Ca2+ 激活的K+通道（BKca）也称为slo或Maxik通道[2]，除了受电压调节外还受胞内微摩尔浓度范围内的Ca2+调节，去极化时电导非常大，一般在200ps左右。BKca通道由每个α亚单位结合一个β亚单位之后再形成的BKca通道的四聚体[3]组成。α亚单位质量约为125kDa，分别由1200个氨基酸残基组成。β1β2β3β4四个亚基构成β亚单位，分别由191，235，257-279，210个氨基酸残基组成，质量约为22，27.1，29.1-31.6，29kDa.在各种兴奋性和非兴奋细胞中都存在有BKca通道，在BKca通道中如果α亚基的不表达，会导致失禁，膀胱过度兴奋，而它的删除会影响小脑功能并产生耳聋现象，BKca通道β亚基在平滑肌细胞中，通过调节兴奋-收缩耦联参与正常血压维持的生理过程，其参与多种疾病的病理过程，所以目前BKca通道已成为很多重要的药物作用的靶点。
1.1.1 BKca通道α亚单位分子结构及特性 BKca通道α亚单位分3种（slo1，slo2，slo3），是功能性的结构单位，由一个钾通道功能的依赖电压激活的核心区域（S0～S8）及一个高度保守的同钙调节相关的近羧基端的尾区域（S9～S10），而S0是α亚单位近氨基末端的跨膜片段，其区别于其他电压依赖型通道，对β亚单位起重要的调节作用[4]。
1.1.2 BKca通道β亚单位的分子结构及特性 由两个跨膜（transmembrane，TM）单位组成β亚单位，它的多样性是由位于胞质（Cytoplasm）中COOH-末端和NH2-末端决定的，其由一个大的胞外环状结构（-loop-）相连，它的重要性在于它与α亚基的结合能明显的改变BK通道的各种电性质，另外α亚基和β亚基结合的多种类组合是造成原代细胞中的BK通道电性质不确定性的根源，这也是构成BKca通道功能多样性结构学基础。
1.2 BKca通道α亚单位的由来
1991年在果蝇（Drosophila）slowpoke基因座上了发现BKca通道的α亚单位。其广泛表达于线虫类（Caenorhabditis，nematods），昆虫类（Drosophia，insects）以及哺乳类（mammmls）等多种物质中。由于消除了肌肉和神经元中Ca2+激活K+通道的电流，所以这些通道又被简称为dslo[3]。
1.3 α亚单位组织的分布
BK通道通过蛋白质免疫学和原位杂交检测表明，α、β亚单位在动物多种组织细胞广泛存在。例如苍白球、纹状体等神经组织细胞[5-6]，平滑肌细胞等肌细胞[7]，心肌细胞、以及肾细胞，胰β细胞等腺细胞[8-9]。
1.4 BKca通道α亚基的识别
目前识别BKca通道分子的手段主要为免疫印迹[5-10]，免疫组织化及原位杂交等，针对α抗原决定族的抗体均位于C末端LS8-S9之后的区域，其中抗体和抗原最为关键。
1.5 α亚基功能结构域及调控
α亚单位是离子孔道部分，有7个跨膜片段（S0-S6），连通细胞外的N端于α亚单位链接，而4个胞内疏水片段（S7-S10）和数个剪接点通过细胞膜内的C端连接α亚单位通过N端连接β。根据功能α亚单位分为：（1）电压敏感区，由S1-S4片段组成，主要感受细胞膜电位变化。（2）孔道区，用S5-S6片段组成，主要调控通道在不同刺激下的通透性。（3）细胞内区域，由S7-S10组成，感知多种配体的细胞内区域，而S0是人区别于其他钙激活钾离子通道的结构域，它可以结合β亚单位的调节起重要作用。
1.5.1 K+的选择性通道 BKca通道的孔道部分位于4个α亚单位的中心，而每个α亚单位上分别由S5，S6和P-loop共同组成。离子选择特异性由六个保守的氨基酸残基（TVGYGD）组成的结构域决定，而在第5，6跨膜区之间的孔道区间[11]，S6结构域被认为该K+选择性孔道的关键。根据MacKinnon的假说，BKca通道模拟了K+水合物中氧原子排列的情形，通过选择区氧原子排列让足够多的K+进入孔道，然后选择过的K+又重新被水包裹住。水化后的K+不仅降低静电排斥力，也使离子重复进行传导，也为高效率转运K+提供了基础。
1.5.2 BKca通道α亚单位对Ca2+敏感性 BKca通道α亚单位C末端有一个由RCK结构域和Ca2+球两个可能结构单元决定的通道活性区域，该区域现在研究认为，参与对胞质Ca2+的依存性[12]。在果蝇和哺乳动物的克隆之间表现了最高的序列的保守性，它由N末端的7个跨膜片段（S0-S6）、S5与S6片段之间的1个孔区和胞内C末端的4个疏水片段（S7-S10）组成。疏水跨膜片段S0可与之结合，其中β亚基调节α亚基的功能；C末端区域包括S7与S8片段，含有K+电导调节区域（RCK），每一个RCK区域包含一个Ca2+结合点；S9和S10片段之间有着钙敏感性的结合点，其称为“钙池”（calcium bowl）的负电荷区域。
2 α亚单位与高血压的关系
随着物质生活的不断改善，高血压一直以来困扰着人类，它严重威胁人们的健康。目前认为高血压是一种以动脉血压持续升高为特征“心血管综合征”。现在血管平滑肌细胞（vaucular smooth muscle cells ，VSMCs）中至少已确认存在4种钾通道，其通道影响动脉的张力及直径，不仅调节VSMCs的膜电势（membrane equilibrium potential，Em），也是许多血管活性物质的作用靶点。经大鼠实验证明BKca主要调节VSMCs舒缩和负反馈调节小动脉肌源性紧张等方面，而电压依赖性Ca2+通道导致细胞内Ca2+浓度升高，从而引起BKca通道活性增强。胡志等[13]学者报道表明，BKca通道活性增强会伴随着VSMCs通道α亚单位表达增强，通过荧光染色发现BKcaα亚单位主要分布在高血压大鼠VSMCs胞膜上，肠系膜动脉电流密度增加，可能与α亚单位表达及合成增强有关，也可能与电流密度增加引起血管的舒张[14]，不能抵消平滑肌细胞肌源性收缩有关。观察BKca与血管平滑肌细胞周期和增殖内在联系，可见阻断或开放BKca能调节血管平滑肌细胞增殖，具体的机制可能与改变细胞内Ca2+浓度有关。高血压发病时细胞膜离子转运发生异常，包括Na+、K+协同转运缺陷、细胞膜通透性增强、钠泵活性降低，最终导致膜电位降低，Ca2+浓度升高，使血管平滑肌肥大增生、反应收缩性增强，增高血管阻力，血压升高。由此可推断，降低Ca2+依赖性进行血管平滑肌细胞，即可降低血管阻力，降低血压。自发性高血压大鼠研究中发现，血压升高可引起电压依赖Ca2+通道上调，检测出BKca代偿性过表达，因此血管平滑肌细胞膜上电压依赖性Ca2+通道对于促发血管平滑肌收缩和血管肌源性紧张度密切相关。
综上所述，BKca通道是较为广泛分布在血管平滑肌的细胞膜上，其电压敏感性，胞内钙敏感性，大电导特征性决定在调节血管平滑肌张力机制中起重要作用。对BKca通道的研究成为目前在临床降压用药的热点和重点，很多研究表明α亚单位是BKca的基本功能单位，其负责BKca通道离子的流动，决定BKca的K+选择性和Ca2+敏感性，从而影响血管的健康状况，目前将利用膜片钳技术对BKcaα亚单位的活性及表达进行探讨研究，为进一步临床选择降压药物提供直接的依据。
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单细胞生物的结构特点范文6
下午好!首先感谢岑芳老师给我这样一个和大家交流、切磋的机会。这节课是我今年6月份在市电教馆录制的一堂新课程标准的探究课。当时接到岑老师给我的这个任务时,我非常高兴,但又很紧张。高兴的是我有这样一个机会展示自己,紧张的是因为我一直以来从事初中教学,2005年9月才开始上高中课,还是个新手,当时,我也只是接触了必修一的教学(因为我们学校第二学期才开课)。静下心来分析了一下岑老师为什么让我开课呢?我可能有自己的两点优势:一是我已经经历了3年的初中新课程改革,观念可以说已更新了不少,新课程的理念已融入课堂教学过程中。二是对初中新课程改革教材的熟悉,能帮助我在课堂教学过程中有效地关注学生的已有知识,做好初高中的衔接。高中的新课程改革是继初中新课程改革之后开始的,从知识内容上看,初高中知识必然存在着一定衔接,所以在课堂教学过程中应关注学生的初中知识背景,帮助学生通过知识的自然铺垫来自主构建高中的知识体系。
有了信心,我开始选择课题。新教材中有不少课都安排了“边学过做”的环节,有探究实验穿插的课,学生能动手活动,课堂气氛就容易活跃,比较热闹,能很好体现新课程理念,但要准备实验器材摄制录相课,来回搬运很费事,所以就从另一个角度来考虑,那就上一节思维探究的课。我想这样的课对于我们所有教师来说,都是可操作的。如果说初中的教学注重学生的小实验探究,那么高中的教学则更应注重学生的思维发展。记得在一次雨花中学的教研活动中,听了有关“生物课堂教学中渗透探究理念”的讲座,我深刻认识到在学习中可以通过多种形式体验科学探究过程。可以通过科学史、可以借助教师提供的资料、可以利用模型、还可以根据教师提出的问题进行讨论,只要促进学生的思维活动,就具有探究性。甚至,在极端的情况下,即使是教师一个人演独角戏,也能让学生对科学探究有所体会。关键是教师要把自己扮成学习者的角色,并且要剖析自己,把自己的思维过程展示给学生。这样我选择了必修一第三章第二节《细胞的类型和结构》。在座的每一位老师都已上过了这一节课,大家设计的肯定更为精采,希望多提宝贵意见。下面就我的备课思路向各位做一个汇报。
一、教材分析:
“细胞的类型和结构”是第三章细胞的结构和功能的重点内容,包括原核细胞和真核细胞、细胞膜和细胞壁、细胞质和细胞器以及细胞核四块内容,我选择了第1课时,内容涉及原核细胞、真核细胞和细胞膜。其中的细胞膜结构的知识与下一节“物质的跨膜运输”内容有着直接联系。
二、学情分析:
本课时出现的许多知识,如动、植物细胞的显微结构、染色体由DNA和蛋白质组成、哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核、抗原和抗体能特异性结合等,学生在初中阶段的学习过程中已经涉及,因此在教学设计中要特别注意初、高中知识的自然衔接。高一的学生已具备一定的观察、比较、分析以及整合、利用信息的能力,作为教师应创设探究的情境,激发学生的智力参与,培养学生思维的深刻性、独创性。
三、教学策略:
新课程理念告诉我们,课堂教学过程,不只是教师向学生传递知识的过程,更应是教师向学生提供学习环境和经验,组织、指导和参与学生学习的过程,是学生主动学习、自主构建的过程。因此本节课的教学策略是:在课堂教学过程中注意设计巧妙的学习探究情境,给予丰富的资料信息,组织、指导和参与学生学习的过程。引导学生自主建构知识,充分发挥学生的主体精神,真正培养学生具有自主性的学习品质。
四、教学目标:
作为教师我们绝不能只做一个科学结论的摘录者,而应为学生的探究性学习提供丰富的素材,引导学生探索科学的奥秘,让学生不仅了解科学的结论,也了解科学的过程;不仅学习科学知识,还能发展能力,培养爱科学的情感和科学的世界观,从而实现全面提高科学素养的课程目标。为此制定了本节课的三维教学目标:
知识性目标:
1.区别原核细胞与真核细胞。
2.概述细胞膜的分子结构和主要功能。
技能性目标:
1.尝试一步一步地分析科学家的实验和结论,亲历科学家探索的历程,从而切身感受科学的魅力,并加深对科学过程和方法的理解。
2.利用教师提供的课外知识背景扩大知识面,开发思维空间,培养发散思维。
情感性目标:
1.探讨细胞膜结构的发现史,认同科学技术发展的日新月异,激发探求生命科学奥秘的兴趣。
2.确立生物体结构与功能相统一、相适应的生物学观点。
五、教学设计:
对本节课的几个知识点我是这样处理的:
(一)显微结构和亚显微结构的概念:只需要分别提供初中课本和高中课本上的上的动、植物细胞结构模式图让学生比较就可以了。因为学生能结合图的复杂程度和书上的概/，！/念,很容易理解什么是亚显微结构。
(二)原核细胞与真核细胞的区别:学生提到细胞的结构,就能说出细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核,所以我直接告诉他们这样的一类细胞称为真核细胞,真核细胞构成的生物是真核生物。但生物界还有另外一类细胞却很特殊,我们把它称之为原核细胞,原核细胞构成的生物是原核生物。继而质疑:原核细胞和真核细胞究竟有什么不同呢?然后给学生以提示:顾名思义,从字面上分析这两类生物的最主要区别在哪里?学生从“核”字上发现最主要区别在细胞核。这时再继续质疑:这两类细胞的“核”到底有什么区别呢?原核、真核细胞还有哪些区别呢?学生带着问题阅读课本的文字和图片资料很容易找到答案,所以让学生直接回答意义不大。因此我又设计了一个问题串:1.细胞核和拟核在结构上有什么不同?2.拟核的成分是什么?与真核细胞的染色体有什么不同?3.你认为原核细胞的结构简单,还是真核细胞的结构简单?为什么?引导学生分别从核膜的有无,染色体的有无,细胞器的复杂程度来对原核细胞和真核细胞作出比较。从而有效地培养学生的观察、识图、辨认、比较的能力。最后采取图表归纳法引导生进行归纳和总结,培养信息的整合能力。
(三)细胞膜化学组成:细胞膜化学成分的研究方法教材中并未介绍,但考虑到 生物学是一门实验科学,从一开始就让学生体会科学的实验方法很重要,所以补充设计了一个小探究,引导学生思考选择哪种材料进行细胞膜的制备。这一点是借鉴了人教版的教材。
探究问题:如果给你以下材料:植物叶片、猪肝、哺乳动物的血液,你会选择哪种材料制备细胞膜?为什么?根据什么原理来做呢?
学生通过讨论交流认为应选择猪肝和哺乳动物的血液,因为植物细胞有细胞壁,不易分离出细胞膜,而动物细胞没有细胞壁,易分离出细胞膜。方法是让细胞内的物质流出来,就可以得到细胞膜了。可以用针扎破细胞,但学生又质疑:细胞太小了,这方法不太可行。
这时引导学生思考:细胞内的物质是有一定浓度的,如果把细胞放在清水里,出现什么状况?学生回忆初中学习过的有关细胞吸水和失水的知识,能说出水会进入细胞,把细胞涨破,细胞内的物质流出来,这样就可以得到细胞膜了。
教师再质疑这样得到的细胞膜是否纯净呢?实际上,刚才在比较原核细胞与真核细胞时同学们已认识到在细胞内存在着许多以膜为基础的结构,即细胞器。因此能够理解细胞除了细胞膜外,细胞核和许多细胞器也有膜,这些膜会与细胞膜混在一起,影响对细胞膜的研究,怎样把细胞膜与其他膜分离开?这样的分离肯定不容易,那我们换个角度思考,能不能从材料的选择上想办法呢?请同学们再分析刚才提供的三种材料,猪肝、哺乳动物的血液,你发现了什么?学生联系初中学习过的知识:血液中成熟的红细胞没有细胞核,不存在核膜。老师再补充有关知识:哺乳动物成熟的红细胞中也没有众多的细胞器,不存在细胞器膜。这时学生恍然大悟,得出结论:用哺乳动物的红细胞作实验材料,可以制备得到较纯净的细胞膜。
老师再做介绍:把红细胞放入蒸馏水中,细胞肿涨,最后破裂释放出内容物,主要是血红蛋白和无机盐,留下一个保持原形的空壳,称为血影,即红细胞的细胞膜。然后利用血影进行化学分析。通过这个小探究实验,学生不仅学会了探究的方法,体验实验材料的正确选择对于科学研究的重要性,而且进行了科学思维方法的训练,体会到制备细胞膜的方法中所蕴涵的科学原理。
(四)细胞膜的结构和特点:这是本节课的重点,如果采用讲授法直接告诉学生,学生会觉得很干巴,感到枯燥无味,很难产生学习的兴趣,这样又会走上死记硬背的老路。因此在这一部分的教学过程中,考虑设计两个探究情境,以问题串的形式,分析科学家探索生物膜结构的曲折历程。
情境1.资料探究——回顾细胞膜结构的发现史,向学生提供3个科学实验过程:
实验一:1885年,奥弗顿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缓慢。
实验二:1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质,在空气--水界面上铺展成单层分子,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。
实验三: Danielli和Harvey分别于1931年和1935年发现细胞膜的表面张力显着低于油水界面的表面张力,已知脂滴表面如吸附有蛋白质成分时,表面张力则降低。
设置讨论题:由这些实验,你能推测出什么结论?请同学们进行小组讨论和全班交流。学生在一步一步地分析科学家的实验和结论的同时,亲历了科学家的探究历程,从而切身感受科学的魅力,并加深对科学过程和方法的理解。
实验一:推测细胞膜由脂质物质组成。(相似相溶的原理)
实验二:推测细胞膜由双层脂质分子组成。
实验三:推测膜中含有蛋白质。
在教学过程中,我发现学生对实验二的推测有一定的困难,因此配了简图并告诉学生:科学家经过大量实验发现,脂质中的磷脂是细胞膜主要成分。磷脂分子的结构在前一章“生物大分子”中已介绍过,书上有其模式图,因此可以向学生解释: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,这样测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。
学生通过这样的资料探究,自主构建了细胞膜的化学成分——脂质和蛋白质,其中磷脂是双分子层。
情境2.实验探究——利用“人的细胞和鼠的细胞为什么能融合”的积极思维活动,引导学生说出细胞膜的结构特点。书上对“人、鼠细胞融合实验”的提供了实验步骤,先让学生自学,希望他们提出阅读中不理解的地方。这个实验理解的关键是人和小鼠的细胞表面为什么能标记上红、绿色的荧光素,同样涉及了初中免疫一章中有关抗体和抗原相结合的知识。因此向学生解释:在细胞膜上存在着一些抗原物质,用荧光素直接标记抗原比较困难,因此可以先标记抗体,根据抗体能够与抗原相结合的特点,使标记变得容易,这样在人和鼠的细胞膜表面上就呈现出了红、绿荧光素。
学生观察实验现象发现细胞膜中的抗原蛋白又重新分布了,于是总结出细胞膜中的蛋白质是可以运动的。
但如果就此结束这段教学还有点遗憾,因为细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质,所以我继续设疑:细胞膜的其他成分是否可以运动呢?向学生提供了一个图片资料:磷脂分子的运动方式图解,并向学生提供数据:磷脂分子的两链转速达1016次/秒,磷脂分子与周围分子互换达106次/秒。学生感性地认识到磷脂分子也是可以运动的。从而得出最终结论:细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是可以运动的,即细胞膜具有一定的流动性。
课进行到这里,学生已对细胞膜的化学成分、构及特点已有了充分的认识,在此基础上,再利用细胞结构分层模式图对细胞膜的结构进行总结,水道渠成。用一个模式图解分步骤演示,请学生自己总结。
在观察细胞膜结构图片时,学生发现了细胞膜上还有糖蛋白。糖蛋白的识别作用则引用一段小资料:取两种不同的海绵动物,使其细胞分散成单个的,然后将这些细胞掺在一起混合培养,发现只有同种的细胞才能结合。后来对细胞表面的糖蛋白进行分析,结果表明,这两种海绵细胞表面糖蛋白的氨基酸成分相同,而糖类的成分不同。说明动物细胞表面糖蛋白具有识别作用,好比是细胞与细胞之间,或者细胞与其他大分子之间,互相联络用的文字或语言。对一些介绍性的内容,我尽量向学生提供资料,这样可以使学生们在接受知识的同时感受到任何一个结论性的内容都离不开科学的实验、观察,都是建立在事实的基础上。
以上两个探究性情境以问题串的形式联系在一起,引导学生在不断的分析、质疑、总结的过程中自然而然接受了知识,自主构建了细胞膜分子结构和特点的知识体系,并且加深对科学过程和方法的理解。
(五)细胞膜的功能:对于细胞膜的功能则采取学生自由讨论交流的形式,引导学生从膜是细胞的边界的角度考虑,在初中已有的知识的基础上,学生能说出保护、控制物质进出的作用,从而认识到由于细胞膜的存在,使细胞既是一个“封闭”系统,又是一个“开放”系统。对于细胞膜控制物质进出细胞的功能,点到为止,不要展开叙述,避免与下一节物质的跨膜运输重复。信息交流是细胞膜的一个重要功能,提供图文资料,帮助学生了解。至于其他功能,则以开放的处理方式,鼓励有兴趣的学生自己去探究。
(六)课后延伸:课后安排一个资料收集活动,要求学生根据已有的生物知识或生活经验,寻找可以证明细胞膜具有流动性的证据。给予提示:细胞膜具有流动性,必然体现在膜的形状变化或其上分子的运动。
例:1.白细胞吞噬细菌和过程,变形虫的伪足运动现象。
2.受精时细胞的融合过程 。
3.动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程。
通过这样的活动让知识从课堂延伸到课外,培养学生的资料收集能力,更培养了发散性思维和知识迁移的能力。
六、课堂艺术性的体现
教学是一门艺术,怎样才能让自己的课堂教学自然流畅?我觉得知识点之间的转接语言处理很重要。在日常的上课过程中,我们可能经常用这样一些语句“首先介绍一下细胞膜的化学成分” ,“接下来我们一起来学习有关细胞膜的结构”,“下面研究一下细胞膜的结构特点”等做连接语生硬地把知识点之间的教学联系起来。在这一堂课中,我对教学的串词有意识地进行了设计。
在原核细胞与真核细胞的比较之后,如何过渡到细胞膜的教学?做了这 样一段引入:不论是真核细胞还是原核细胞,细胞虽然很微小,但是却有非常精细的结构和复杂的自控功能,这些就是细胞之所以能够进行一切生命活动的基础。下面就让我们一起走进细胞。任何系统都有边界。一个国家有陆地、海域、领空的边界;人体内部与外界分隔开的皮肤和黏膜,是人体的边界。边界对系统的稳态至关重要。细胞作为一个基本的生命系统,它的边界就是细胞膜。
在细胞膜化学成分探究完成后,如何进入到其特点的研究?
我利用了一张图片,进行介绍:由于细胞膜很薄,而光学显微镜的分辨力低,因此在光学显微镜下是看不清细胞膜的。直到20世纪50年代,电子显微镜诞生,在电镜下真正看到一层厚约8nm的膜。1959年,罗伯特森在电镜下看到了细胞膜显示出清晰的暗—亮—暗的三层结构,中间的亮层是脂质分子,两边的暗层是蛋白质分子,于是他大胆提出生物膜的模型:所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,并把生物膜描述为静态的统一结构。20世纪60年代以后,不少科学家对细胞膜是静态的观点提出了质疑。相信同学们看了以下的现象,你也会怀疑。
播放吞噬细胞的作用FLASH,血液中的吞噬细胞通过变形作用出毛细血管的管壁,到达病菌聚集的地方吞噬病菌,细胞怎么会变形,又怎样吞噬病菌,这一现象用细胞膜的静态观点可以解释吗?显然不好解释。这样顺理成章提出下面研究的问题:有什么证据可以证明细胞膜中的物质是不断运动的呢?从而引出积极思维活动:“人细胞与鼠细胞为什么能融合?”
