資源簡介

“細胞的結構”單元教學設計
1 教材分析及設計思路
本單元聚焦大概念1，以學科概念的構建與學生的親歷的體驗作為學習活動的設計起點。在活動中幫助學生形成正確的價值觀念、關鍵能力、必備品格。 “第1節細胞由質膜包裹”對應《課程標準》要求1.2.1，“第2節細胞各部分結構既分工又合作”對應《課程標準》要求1.2.2-1.2.4。課標中的二級概念1.3“各種細胞具有相似的基本結構，但在形態與功能上有所差異”在教材第1章第3節中有所涉及，其學習目標中“舉例說明細胞形態與功能的多樣性”已達成。但此節學習目標中的“描述原核細胞與真核細胞的區別”由于當時學生還未學習過細胞核、細胞器的亞顯微結構，該標準的達成度有待深化，故將原核細胞和真核細胞的區別也納入本單元。據此，本單元內容框架如圖1所示。
圖1 “細胞的結構”單元內容框架
學生在實驗1.1學生用顯微鏡觀察到不同的細胞并知道了其功能，在第1章第3節中觀察過多種細胞的形態，知道細胞是生物體結構的基本單位，不同的細胞具有一些相同點，也有不同點。本單元在第1章第3節的基礎上展開，以不同生物細胞結構的共同點入手，從細胞的邊界——質膜展開，再進入細胞內部的結構及其功能的學習，各類細胞器的形態和功能分析側重于這些結構之間的相互聯系，呈現“細胞是內部各結構不是孤立的，而是在結構和功能上緊密聯系，合作分工承擔生命活動”體現細胞內部結構的復雜性和生理活動的相關性。而這些生命活動又受到細胞核這一控制中心的調控。再分析不同生物細胞的不同點，總結原核細胞和真核細胞的區別，進而對于細胞的結構形成整體認識。
本單元需要在第2章細胞的分子組成的內容基礎上建構相關概念，如“蛋白質是生命活動的主要承擔者”、“脂質對維持細胞結構與功能有重要作用”，是形成“質膜主要由磷脂和蛋白質構成”的知識基礎。本單元的學習也為后續學習細胞的各項生命活動如物質跨膜運輸、細胞呼吸、光合作用、有絲分裂等奠定結構基礎。
2 單元教學目標
能運用結構與功能相適應的觀點，闡明細胞各部分結構與功能上的適應關系。
能從物質運輸、物質的合成與分解、能量的轉換利用信息傳遞等生命活動中，舉例說明細胞各部分的功能，及彼此之間相互聯系、協調一致，共同完成生命活動，解釋細胞是生命活動的基本單位。
構建并運用細胞膜和細胞模型，闡明細胞各部分在結構和功能上的相互聯系，細胞是一個統一的整體。
能運用科學思維方法，基于給定的事實（如結構、功能異常的細胞等）分析判斷相關結構和功能的可能變化。
能基于給定的相關實驗過程和實驗結果，分析判斷相關的結論。
能運用臨時裝片制作方法和光學顯微鏡觀察生活在身邊的生物材料，探究其細胞特點和組織特點，能運用簡單圖示或文字記錄描述觀察結果，能分析解釋材料的微觀特點與宏觀表現之間的聯系。
關注與細胞相關的研究進展，能夠對其研究的科學性以及價值做出自己的理性解釋和判斷。
3 單元活動設計
表1 單元活動與單元教學目標的對應關系
編號 活動內容 支撐的單元教學目標
1 觀察各種細胞活動現象,推測細胞膜的功能 目標1
2 根據細胞膜的功能和性質,構建細胞膜結構模型 目標1
3 根據細胞膜結構和功能，設計運載藥物的脂質體 目標7
4 分析細胞核的功能 目標5
5 細胞質流動的實驗觀察 目標7
6 探究細胞功能主要承擔者——蛋白質合成和運輸 目標2、5
7 解密細胞的“物流系統”——“囊泡運輸” 目標2、7
8 線粒體疾病病因分析 目標4
9 歸納細胞器的結構和功能,建構真核細胞結構模型 目標3
活動1：玉米染色演示實驗。取數量相等、大小相似的玉米粒兩份，分成A、B兩組。將B組玉米粒煮熟，然后將紅墨水分別加入兩組玉米粒中，幾分鐘后用清水清洗，觀察現象。教師提問：為什么B組玉米染色較深？這體現了細胞膜的什么功能？學生思考回答后，教師追問：細胞膜的“控制物質進出”功能和“與外界環境分隔”功能是矛盾的嗎？學生討論回答后，思考“細胞膜的選擇性是絕對的嗎？細胞不需要的物質一定不能進入細胞嗎？”舉例證明自己的觀點。
設計意圖：通過演示實驗，激發學生學習興趣，提升學生分析推理能力，引導學生概括細胞膜的主要功能。
活動2 細胞膜結構的探究過程。資料一：質膜中的主要成分——“小金魚”。教師提問：不同細胞質膜組成成分的共同特點是什么？推測質膜的主要成分。資料二：1959年羅伯遜根據質膜電鏡照片提出“單位膜”模型；1972年辛格和尼克森提出“流動鑲嵌”模型。資料三：1970年科學家人鼠細胞融合實驗。教師提問：這個實驗的結論是什么？補充資料：對質膜結構研究的后續探索。學生在上述資料的基礎上，總結細胞膜的流動鑲嵌模型特點。
設計意圖：結合科學探究過程和相關問題，在思考的基礎上通過歸納、概括、比較、推理等思維方式，構建流動鑲嵌模型，加深理解質膜結構與功能相適應的理解。學習“提出假說”的科學方法，培養學生的科學思維和基本的科學探究能力。
活動3 運載藥物脂質體的設計。
問題：
（1）根據圖1中包裹位置，分析A、B是脂溶性藥物還是水中結晶的藥物，說出理由？
（2）若該脂質體能夠將藥物運送至特定的細胞發揮作用，該脂質體結構還需怎樣修改？
（3）靶向配體能夠在脂質體上穩定存在，其結構有何特點？
（4）脂質體到達細胞后，藥物將如何進入細胞發揮作用？
（5）該脂質體的研究應用，依據了細胞膜的哪些功能？
設計意圖：通過給學生特定情境，使其應用所需知識解決問題，有一定的綜合性。
活動4：探究活動——細胞核是細胞生命活動的控制中心。呈現資料1：傘藻交叉嫁接實驗。教師提問：長出來的傘帽會是哪種形狀？與傘柄有關還是與假根有關？你能提出幾種假設？ 資料2：變形蟲細胞核移植實驗。教師提問：細胞核與細胞的代謝有沒有關系？
設計意圖：基于生物學事實提出假設，進行科學推理，提升科學思維能力及實驗設計能力。
活動4：原核細胞和真核細胞比較。呈現原核細胞和真核細胞的亞顯微結構及顯微圖片，學生比較二者的異同點。
設計意圖：對原核細胞核真核細胞的差異形成完整的知識框架，發展學生歸納與概括的能力。
活動5 細胞質流動的實驗觀察
此實驗可放在第3章第2節內容開始前進行。鼓勵學生進行探究如“比較不同環境條件下的細胞質流動速度”。
設計意圖：直觀感受細胞質的流動性和葉綠體的真實存在，認識細胞質的流動性與生命活動有關，為接下來的細胞質的學習打下基礎。探究活動的設置，提升學生思維，培養學生合作、表達、交流的能力。
活動6：蛋白質合成和運輸
（1）分析胰腺腺泡細胞的結構和功能。（2）分析“豚鼠胰腺腺泡細胞蛋白質合成和運輸實驗”，按照選材——方法——步驟——結果——結論的邏輯線索進行分析
設計意圖：通過對實驗的分析討論，體會細胞生命活動由各結構合作完成。
活動7：了解囊泡運輸
耶魯大學的詹姆斯·羅思曼（James Rothman）在20世紀90年代發現了SNARE蛋白復合體介導膜的融合。
美國加州大學伯克利分校的蘭迪·謝克曼（Randy Schekma）以酵母溫度敏感突變株為材料發現了能控制細胞運輸系統不同方面的三類基因，從基因層面上為了解細胞中囊泡運輸的嚴格管理機制提供了新線索。
德國科學家托馬斯·祖德霍夫（Thomas Siidhof）在研究突觸信息傳遞中，發現并解釋了囊泡如何在神經指令下由Ca2+觸發并精確地釋放出內部的神經遞質。
設計意圖：通過科研成果使學生認識到細胞各部分的功能，及彼此之間相互聯系、協調一致，共同完成生命活動。引導學生關注與細胞相關的研究進展。
活動8：線粒體疾病病因分析
資料一：人類的線粒體疾病有100多種，常見的有腦壞死、心肌病、帕金森綜合征等。線粒體疾病較多的表現在肌肉、心臟和大腦的組織病變。資料二：克山病是一種心肌線粒體病，因為缺硒而引起。硒對線粒體膜具有穩定作用。患者心肌線粒體出現膨脹，嵴稀少且不完整，膜流動性減低。
設計意圖：能運用科學思維方法，基于給定的事實（如結構、功能異常的細胞等）分析判斷相關結構和功能的可能變化。
活動9：建構真核細胞結構模型
在制作真核細胞三維結構模型前，應對真核細胞結構有充分的了解，讓學生明確各個細胞結構的性質、體積、數量、分布等問題。在教學中采用小組合作的形式，并分配工作任務，選擇合適的材料和合適的方法，制定出完善的方案。建模過程中，遵循先框架后細節、先大后小、由表及里的原則。小組成員團結互助，共同完成模型搭建。建模完成后，及時進行小組自評、小組互評，找出模型的不足，進行修正和完善，最后進行教師點評，
設計意圖：將抽象的真核細胞形象化，提高動手能力和創造性，進一步加深理解細胞各部分的形態結構。強化學生已初步建立的結構與功能觀、局部與整體觀。
4 單元作業設計
一、選擇題
某學生在觀察動物細胞亞顯微照片時，發現一種細胞器形狀大致如圖1所示。這種細胞器最可能是 （ ）
A．葉綠體
B．內質網
C．高爾基體
D．線粒體
某同學在電子顯微鏡下看到如圖2所示的細胞結構，他所觀察的細胞最有可能所屬的生物是 （ ）
A．顫藻
B．細菌
C．人
D．菠菜
未成熟的葡萄是酸的，這種酸性物質主要存在于 （ ）
A．細胞核中 B．質膜中 C．液泡中 D．細胞壁中
“細胞自噬”是指細胞降解自身受損的細胞器及大分子物質的過程，以此維持細胞自身的需要及細胞器的更新，與“細胞自噬”有密切關系的細胞器是 （ ）
A．中心體 B．溶酶體 C．核糖體 D．葉綠體
下列關于細胞膜對信息接受的敘述，錯誤的是 （ ）
細胞膜上的載體蛋白通常就是受體
細胞膜上有各種各樣的受體，可接受不同的信息
C．腎上腺素通過與心肌細胞上的受體結合發揮作用
D．受體的化學本質是蛋白質
圖3所示為細胞核的亞顯微結構，下列敘述正確的是 （ ）
A．①由一層磷脂雙分子層構成
B．②由RNA和蛋白質組成
C．③與核糖體的形成有關
D．④在代謝旺盛的細胞中數量較少
在蘿卜的紫色塊根細胞內，液泡中含有紫紅色的花青素。將塊根切成小塊放入清水中，水的顏色無明顯變化。若進行加溫，隨著水溫的升高，水的顏色逐漸變紫紅色。其主要原因是 （ ）
A．細胞壁在加溫過程中受到破壞
B．加溫使質膜和液泡膜失去了控制物質進出的功能
C．水溫升高，花青素的溶解度增大
D．加溫使水中的化學物質發生了變化
肺炎支原體是一種單細胞生物，會引發支原體肺炎。圖4為肺炎支原體的結構模式圖，由此可判斷出肺炎支原體屬于 （ ）
A．原核細胞
B．真核細胞
C．高等動物細胞
D．高等植物細胞
圖5中a、b是兩種生物（圖中并非按照相同比例繪畫），下列敘述正確的是 （ ）
A．細胞體積大小a>b
B．a細胞中細胞器的種類多于b細胞
C．b細胞中含有螺旋帶狀葉綠體
D．a、b細胞中都有成形的細胞核
研究表明，將細胞加熱到43°C，熒光素酶會錯誤折疊并與伴侶蛋白結合進入核仁暫時儲存，保護細胞免受損傷。條件適宜時，這些蛋白質被重新折疊并從核仁中釋放。下列分析錯誤的是 （ ）
A．熒光素酶與伴侶蛋白結合后需通過核孔進入細胞核
B．伴侶蛋白能防止因蛋白質錯誤折疊導致的細胞損傷
C．核仁能夠將發生錯誤折疊的蛋白質重新合成
D．核仁能對蛋白質進行修復
科學家對單細胞傘藻的幼體進行嫁接時，將甲的傘柄嫁接到乙的假根上，長出了傘帽（見圖6）。下列有關評價合理的是 （ ）
A．該實驗證明了細胞核能控制傘帽的形狀
B．該實驗證明了細胞核是代謝的調控中心
C．若要證明細胞核的功能，須同時進行對照實驗
D．該實驗證明了細胞質能控制傘帽的形狀
人、鼠細胞融合實驗是用帶有不同熒光染料的抗體標記兩種細胞的膜蛋白，一段時間后兩種膜蛋白能在雜種細胞膜上均勻分布形成嵌合體。圖7是相關實驗結果的記錄，據此不能得到的結論是 （ ）
A．溫度增加到15°C以上，質膜流動性增強
B．該實驗證明膜蛋白能夠運動
C．溫度對膜蛋白的運動有影響
D．融合時間越長形成的嵌合體越多
二、綜合題
（一）
圖8和圖9顯示了電子顯微鏡下的細胞結構，圖中所標注的部分結構名稱有錯誤。
圈出圖8、9中的錯誤，再將正確的名稱寫在圖中錯誤標注旁邊。
在圖8和圖9標出的結構中，具有雙層膜的結構是________________________________。
圖9細胞最可能存在于植物體的_____________中。
A．根尖組織 B．種子 C．葉肉組織 D．葉表皮
在圖8標出的細胞器中，有一個在代謝率很高的細胞中的數量很多，這個結構是_____________。就你的答案寫出判斷理由。
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
（二）
圖10表示某動物細胞分泌蛋白合成和分泌的途徑。細胞的分泌活動分為：組成型分泌和調節型分泌。組成型分泌途徑中運輸小泡持續不斷地從高爾基體運送到細胞膜，此過程不需要任何信號的觸發；調節型分泌小泡離開高爾基體后聚集在細胞膜附近，當細胞受到細胞外信號刺激時，就會與細胞膜融合將內含物釋放到細胞外。注：（[ ]填字母或數字，橫線上寫文字）。
若用含3H標記的氨基酸培養液培養圖10細胞，發現在合成分泌蛋白的過程中產生H2O，則3H2O的生成部位是[ ]_______________。其3H標記在細胞中出現的部位依次是[ ]。
圖10中結構6的名稱是_________，它所參與的是__________（組成型/調節型）分泌。
圖10細胞在分泌蛋白分泌時有關生物膜面積會發生改變，其結構基礎是_____________。
答案
一、選擇題
D D C B A C B A C C C D
二、綜合題
（一）
圖9 內質網為高爾基體 染色質為核仁 高爾基體為內質網
圖10 核仁為葉綠體 葉綠體為線粒體
葉綠體、線粒體、核膜
C
線粒體 代謝率高的細胞需要充足的能量，而線粒體是細胞有氧呼吸的主要場所，能提供大量能量
（二）
2核糖體 2345
受體 調節型
生物膜具有流動性

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