细胞的生物膜系统教案

第四章细胞和细胞工程第一节细胞的生物膜系统授课内容：细胞的生物膜系统授课对象：高中三年级学生授课教师：教材：《全日制普通高级中学教科书（选修）生物》2002年人民教育出版社一、设计思想【设计理念】以高中生物课程标准的“提高科学素养；面向全体学生；倡导研究性学习；注重与现实生活的联系”的课程理念来设计教与学的过程。本次课最想突出的处理是：1.根据知识体系的联系性，以旧知识导入新知识，新旧知识能相互贯通；2.启发学生思考，引导学生自己通过总结、归纳、分析学习新知识，突出启发式的教学。【教材分析】细胞的生物膜系统这一节是在高二对细胞的形态结构和功能学习之后的延伸性的一节内容，包括：生物膜的结构联系、功能联系和生物膜系统的概念、研究意义四个部分，其中前3部分是本节的重点内容。这节内容我准备用2个课时来完成。第一个课时主要讲生物膜系统在结构和功能的联系，第二个课时讲生物膜系统的概念、研究意义及总结。课时1中生物膜系统的内容是难点内容，需要延伸拓展的知识点较多，可能1个课时无法完成既定的教学目标，需要根据情况调整。【学情分析】高二生物课已经让学生们对细胞的结构和功能有了比较系统的认识，这为本节内容的教学打下了坚实的基础。但是，之前的对细胞各结构的了解都只是独立的、不联系的，本次课的任务就是要学生们在先前学习的基础上能够将细胞各结构之间联系在一起。通过初中和高二同学们的生物学习，同学们已经具备一定的科学素养，再加之10多年的学校教育，同学们都具备一定的归纳总结能力。这节课的内容重在分析和联系，因此，在教学过程中教师应尽量引导学生进行思考，通过学生的归纳总结得出的内容来带出新的概念。二、教学目标1.理解细胞各膜结构之间的直接联系和通过小泡形成的间接联系2.认识分泌蛋白的形成和分泌过程，学习生物膜在功能上的联系3.掌握细胞的生物膜系统的概念4.了解研究生物膜系统的重要意义5.培养学生的归纳总结和分析思考的能力6.使学生认识到科学研究对于人类的重大意义三、教学重点及难点【重点】1.生物膜在结构上和功能上的联系2.生物膜系统的概念【难点】生物膜在功能上的联系（分泌蛋白形成和分泌的过程）四、教具准备动物细胞结构挂图、合成的分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图、ppt电子图片五、板书设计板书设计ξ4.1细胞的生物膜系统（一）生物膜在结构上的联系1.直接联系细胞膜—内质网膜—外核膜2.间接联系（通过出芽形成小泡连接各膜结构）细胞膜和高尔基体、高尔基体和内质网之间（二）生物膜在功能上的联系分泌蛋白的分泌过程结构：核糖体__附着__内质网__小泡__高尔基体__小泡__细胞膜功能：翻译合成肽链——内质网粗加工形成较成熟蛋白质——高尔基体深加工为成熟蛋白质——小泡运送到细胞膜外（三）生物膜系统的概念1.概念：由细胞膜、核膜和细胞器膜组成的在结构和功能上紧密联系的统一整体2.作用（1）使细胞具有相对稳定的内环境（2）生化反应的场所(3)复杂多样的生化反应同时进行需要生物膜隔开六、教学过程教环节教师活动学生活动导入提问板书提问同学们好！通过我们一年来对生物的学习，相信同学们对细胞的结构已经很熟悉了，那么上课之前我首先来提几个问题，大家一起来复习一下我们高二学过的一些关于细胞结构的知识。第一个问题，大家还记得细胞主要由那几部分组成吗？（等同学们回答）大家都回答的很好，那么我再问一个问题，细胞质中的细胞器有哪些？（等大家回答，同时一边听他们的回答，一边把他们回答的内容写在黑板上包括：内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、液泡、溶酶体、核糖体）。不错，看来大家已经把高二的知识掌握的很牢固了，那么最后来一个高难度的，我想请两个同学到黑板上来列表将这些细胞器分类，顺便给点小小的提示要从有无膜结构来划分，哪些是双层膜，哪些是单层膜。（请同学上台做答）好了，大家看看黑板上这两位同学的表格做得好不好啊？嗯，看来这些知识都难不倒大家了，两位同学都能很好的做思考、回答思考、回答学过程教内容提问讲述提问讲述提问讲述讲述板书区分了，相信在座的也能够做得好。大家看，细胞里面有那么多的细胞器都有膜结构，除此之外我们还知道，细胞有细胞膜包裹着，细胞核呢，又有核膜，那么它们之间会不会有什么联系呢？今天就让我们带着这个问题一起来细胞的生物膜的奥妙。一、各种生物膜在结构上的联系（教师展示动物细胞结构示意图）同学们大家看黑板上的挂图，从直观上面来讲，大家有没有发现具有生物膜的细胞结构之间的联系？（停顿）对，从直观上来看这幅挂图，我们不难发现有些膜结构是直接相连的。大家看，内质网膜和细胞核膜之间是不是直接连接在一起的啊？（同时用教棍指出相应的位置）这就是生物膜之间的直接联系。具体来讲，通常由于内质网膜与外层核膜的直接联系，内质网腔与内外层核膜之间的腔是相通的。在某些细胞内还可以看见，内质网膜和细胞膜是直接相连的。生物体的生命活动都需要线粒体提供能量，因此，有的细胞内质网膜甚至是与线粒体外膜连接的。同学们，我们之前复习的具有膜结构的细胞结构还有一种就是高尔基体，大家看这高尔基体并没有与其他具膜的细胞结构相连接，那么他们直接就没有联系了吗？现在，我想请同学们回忆一下，细胞膜的结构特点是什么？（停顿，等待同学作答）同学们回答的很对，生物膜和细胞膜相似，在也具有流动性的特点。大家看图上的这些结构（指着图中的的小泡），我们在学习细胞膜的功能和结垢的时候也提到过这个结构不知道还有不有同学记得？提示：细胞的内吞外排作用。结合之前的两个问题，同学们知道生物膜之间在结构上的另一种联系是怎样形成的了吗？（停顿）没错，就是通过小泡来联系的。内质网通过“出芽”形式形成小泡离开内质网，移动到高尔基体，与高尔基体融合；高尔基体膜又可突起形成小泡。离开高尔基体，移动到细胞膜与细胞膜融合。同时，细胞膜又可内陷形成小泡回到细胞质中。这些膜结构的间接相连也是利用了细胞膜的结构特点：细胞膜具有一定的流动性。现在，我们来回顾一下，生物膜结构上的联系。他们之间的联系可以分为直接联系和间接联系两种。顾名思义，直接联系就是两种具膜生物结构直接接触产生的联系，包括核膜和内质网膜之间的联系、内质网膜和细胞膜之间的联系、内质网膜和线粒体之间的联系。间接联系则是通过具膜细胞结构出芽或内陷形成小泡相连，主要的是高尔基体与内质网和细胞膜之间的联系。（一边讲述一边板书）看图答：细胞膜具有一定的流动性答：细胞以出芽或内陷的形式形成小泡将分泌物排出细胞或者吸收营养。做笔记学过程教学过讲述提问讲述讲述板书讲述二、生物膜在功能上的联系同学们都知道蛋白质是在核糖体上形成的，但是核糖体上翻译形成的都是单链的多肽链，而生物体中的蛋白质结构远比这复杂，那么核糖体上形成的多肽链还要经过哪些途径才能成为结构复杂的蛋白质呢？科学家们在研究分泌蛋白的形成和分泌时做过一个实验，成功的证明了蛋白质合成和分泌的途径。他们采用了同位素标记法，请同学们结合之前的学习同学们想想他们采用这种方法为什么可以证明分泌蛋白形成和分泌的途径？（等待同学思考，请同学回答）同学们回答的很对，大家都知道放射性同位素标记后的物质很容易被检测出来，而蛋白质的基本单位是氨基酸，使用放射性同位素标记某种氨基酸再通过检测被标记后的氨基酸去路就可以知道分泌蛋白形成和运输的途径了。科学家在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，检测发现，3min后，被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中，17min后，出现在高尔基体中，117min后，出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的小泡中，以及释放到细胞外的分泌物种。（一边讲，一边在合成分泌蛋白运输的过程示意图指出相应位置。）从科学家的这个实验中，我们不难发现，分泌蛋白合成和运输到细胞外先后要经过这些结构：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。在核糖体上合成的分泌蛋白为什么不直接运输到细胞外，而是要依次经过内质网和高尔基体呢？经过研究发现，核糖体上合成的蛋白质是不成熟的，因此，必须在内质网和高尔基体上进行进一步的加工。具体过程如下：首先，附着在内质网上的核糖体合成多肽链；然后进入内质网上进行粗加工，如：折叠、组装、加上糖基团形成较为成熟的蛋白质；之后，内质网腔膨大、出演形成小泡，将较成熟的蛋白质运输到高尔基体中，在高尔基体上进行精加工形成成熟的蛋白质；最后，高尔基体突起形成小泡包裹分泌蛋白，移动到细胞膜，与细胞膜融合把蛋白质释放到细胞外。（板书简单的路径及相应结构上的反应）细胞的生命活动需要能量，能量离不开线粒体，分泌蛋白的合成及运输的整个过程都需要线粒体这个“动力站”提供能量。线粒体的内膜上附着有大量与有氧呼吸相关的酶。可见，生物膜不仅在结构上有一定联系，在功能上也各有分工同时联系紧密，这次能使得生命活动高效有序的进行。补充：各种生物膜在化学组成上相似细胞中的各种生物膜不仅在结构和功能上有着联系，同时，他们在物质组成上也具有相似性。与细胞膜类似，其他生物膜都主要由蛋白质、脂类、少量糖类组成。但是，在不思考看图做笔记程教学过程讲述板书讲诉同生物膜上，各物质含量有差异。三、生物膜系统的概念生物膜系统是指由细胞膜、核膜以及一切所有由膜围成的细胞器组成的，在结构和功能上有一定联系的统一整体，它们形成的结构体系。这里同学们要特别注意的是，内质网膜、高尔基膜、线粒体膜，这些细胞器膜并非生物膜系统的组成部分，细胞器才是生物膜系统中的组成成分。与细胞膜相似，细胞的生物膜系统中的其他组成成分也具有保护、隔离、运输等作用。具体来说包括一下几个方面：1.生物膜系统能够使细胞维持相对稳定的内环境，同时在物质的运输、能量交换、信息传递中都起着重要作用2.细胞中的很多生化反应都是在膜上进行的，细胞内的膜面积为酶的附着提供了有利条件，增大了生化反应的效率3.细胞内的生物膜将细胞分成多个小区室，使得各部分之间的生化反应能够同时进行，避免了相互干扰，保证了生命活动高效、有序地进行。（讲解和板书）四、研究生物膜的重要意义从20世纪700年代以来，由于物理、化学技术和方法的应用，使得生物膜的研究进入到了分子水平，并且取得了突飞猛进的发展。在科学上来讲，新的进展和突破是为更进一步研究细胞的生命活动规律、细胞与外界的物质交换提供了条件。那么在我们的日常生活中同学们觉得研究生物膜有什么意义？大家可以结合我们生物膜（细胞膜）的结构和功能特点考虑。在工农业生产中，利用人们对生物膜的研究，可以模拟生物膜生产各种选择透过性膜用于污水处理、海水淡化等，在农业生产上还可通过研究生物膜与作物抗寒、抗旱、耐盐机制的关系生产出新品种，医学上，还可以尝试合成人工膜材料，代替病变器官行使正常的生理功能等。小结细胞的生物膜系统包括了细胞膜、核膜以及所有的具膜细胞器。它们在结构和功能以及组成成分上都有一定的联系。尤其是在分泌蛋白的合成与运输的过程中，生物膜之间的联系相当密切。细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着重要作用，研究生物膜对于人类的生产生活也具有相当积极的作业。这堂课，我们主要掌握的是分泌蛋白形成的过程和生物膜的概念，希望同学们能结合以前的知识梳理一下这堂课的知识，能将新旧知识相互联系。做笔记思考、回答课后练习题1、生物膜的作用不包括（D）A.物质运输B.信息加工、传递C.能量转换D.蛋白质加工2、生物膜系统不包括（B）A.线粒体B.内质网膜C.核膜D.细胞膜3、一种细胞器的生物膜是怎样转移到另一种细胞器的？（D）A.随细胞质流动到达指定部位B.从高尔基体直接到达内质网C.从内质网直接到达细胞膜D.通过形成具膜小泡转移4、下列关于生物膜的叙述不正确的是（A）A.各种生物膜的化学组成和结构完全相同B.核膜和内质网是直接相连的，高尔基体和内质网则需要通过小泡间接联系C.生物膜的研究已经深入到了分子水平D.细胞内的生物膜既各司其职，又相互协作，共同完成细胞的生理功能5、为什么说细胞的生物膜系统在结构和功能上是统一的整体？答：从结构上来说，生物膜之间的结构相似，且具有直接或者间接的联系。从功能上来说，细胞的生物膜之间相互协调、分工明确，共同完成分泌蛋白的合成与分泌。