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1、.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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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。.Com教师引导：生物膜的厚度一般为78 nm，真核细胞的生物膜约占细胞干重的7080，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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、，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
14、通道活动的变化与GMCSF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FTIRATR（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
15、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
