细胞膜的结构和功能

2.1.1 细胞膜的结构和功能
教学目标
(1)细胞膜的分子结构(D:应用)。

(2)细胞膜的主要功能(D:应用)。

重点、难点
(1)重点:①细胞膜的分子结构；②细胞膜的主要功能。

(2)难点:细胞膜内外物质交换的主动运输方式。

教学程序
在初中阶段的学习中，我们学习了植物和动物的细胞结构。

请同学们回顾一下，植物细胞和动物细胞各有哪些结构?(对这一问题，学生基本上可以回答正确。

)现在我们又要学习细胞的结构和功能，高中阶段学习的细胞结构和功能是学习细胞的亚显微结构，亚显微结构是指在电子显微镜下观察到的微小结构，观察到的结构直径在0.2mm以下。

这样我们可以看到细胞膜的结构组成，可以看到细胞质和细胞核中还有许多具有一定结构特征的物体，它们都有自己的生理功能。

(展示动、植物细胞的亚显微结构示意图像，简单介绍图像中结构。

)
从动、植物细胞的亚显微结构可以观察到，动、植物细胞结构不尽相同，它们有哪些不同?(引导学生观察动、植物细胞亚星微结构图，回答问题。

)
在植物细胞最外层有一层细胞壁：它的化学成份主要是纤维素和果胶，对于物质的通透属于全透性的；它的主要功能是具有支持和保护的作用。

动、植物细胞外都有一层细胞膜：细胞借以细胞膜和外界环境分开，使细胞内部环境保持相对稳定。

细胞膜有什么样的分子结构，它有什么生理功能呢?这是本次课学习的主要内容。

一、细胞膜的分子结构
经科学家研究分析，细胞膜是由蛋白质和磷脂分子组成。

磷脂分子具有一个环状的头部和两条长链组成的尾部。

(展示一个磷脂分子的结构简图，说明亲水的环状端和疏水的长链端。

) 由于一个磷脂分子具有亲水端和疏水端，这样使磷脂分子在水溶液中能形成磷脂双分子层。

磷脂双分子层的外侧(上、下或左右)为环状的亲水端，中间为两长链的疏水端。

磷脂双分子层组成细胞膜的中层，形成细胞膜的基本骨架，磷脂双分子层的两侧布满蛋白质分子，有的蛋白质游离表面，有的蛋白质镶嵌在磷脂双分子层之中，有的蛋白质贯穿磷脂分子的双分子层。

(展示细胞膜的分子结构示意图像。

)
科学家曾经做过一个人体细胞的融合实验：他将人体的某种细胞进行离体培养，再将红色萤光染料和绿色萤光染料分别对两个细胞染色，一个细胞染上红色，另一个细胞染上绿色。

再用灭活的病毒(仙台病毒)来影响这两个细胞，使这两个细胞发生融合。

在显微镜下观察其融合的过程，发现融合初期，细胞一边为红色，另一边为绿色，40min后观察发现红、绿细胞膜相互渗透，形成红、绿相间斑马状；再过40min 后观察，发现细胞膜上红、绿较均匀分布。

这个实验充分说明细胞膜是可以流动的，组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都在不断的变化，这是细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。

细胞膜的这一结构特点，对完成细胞膜的生理功能有重要作用。

在细胞膜的外表面还有一些多糖分子和细胞膜上蛋白质结合的糖蛋白，称为糖被。

请同学们思考细胞膜有什么生理功能(估计学生会回答具有保护的作用，这时应用过去学习过的知识，例如草履虫皮膜有什么作用，启发学生回答细胞膜具有控制物质交换的作用等。

)
二、细胞膜的生理功能
细胞膜是具有许多重要功能的结构，这些功能可以归纳成两个大方面:一具有保护的功能，包括保护、支持、识别、免疫；二是具有控制物质进出细胞的功能，包括吸收、分泌、排泄。

我们常说的新陈代谢是指生物体与外界交换物质和能量，以及生物体内的物质和能量转换。

细胞膜控制物质进出细胞就是一种新陈代谢现象，所以，细胞膜的这一功能是其最重要的功能。

细胞膜完成控制物质进出的方式很多，有自由扩散、协助扩散、主动运输、内吞作用、外排作用等，其中常见的、最重要的方式是自由扩散和主动运输。

自由扩散这种物质转运的方式是根据物理扩散作用的原理进行的，被选择的物质从高浓度一侧转运到低浓度的一侧，按浓度梯度的大小进行，这种转运方式不需要消耗新陈代谢时产生的能量。

属于自由扩散这种方法转运的物质有氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等物质。

(展示:物质出入膜示意图)主动运输是细胞转运物质的重要方式，被选择物质从低浓度一侧转运到高浓度一侧，转运的过程中，需要消耗细胞新陈代谢时产生的能量、同时还需要载体蛋白的协助、载体蛋白就是细胞膜上的一种蛋白
质，它具有特异性，一种载体蛋白只能协助一种被选择的转运物质转运。

在细胞的生命活动过程中，主动运输起了重要作用，它使细胞能主动地向外界吸收被选择的物质，以供生命活动需要用。

例如海水中碘的含量比海带细胞中碘的含量要低得多，但海带细胞能不断从海水中吸收碘，以供生命活动所需。

同样细胞也能利用主动运输把新陈代谢产物排出细胞外。

(展示:物质出入膜示意图)葡萄糖、氨基酸、被选择的离子均以主动运输的方式进行转运。

从细胞膜转运物质进出细胞的方式来分析，不是任何一种物质都能通过细胞膜，这表现细胞膜对物质的通过具有选择性，它允许水分子自由通过，被选择的离子、小分子可以通过，不被选择的离子、小分子以及大分子均不能通过细胞膜，这是细胞膜的一个极为重要的生理特性，为此，细胞膜是一种选择透过性膜，这对细胞维持正常的生命活动起了重要的作用。

(请同学们思考人所吃的食物必须经消化系统的消化以后才能被小肠绒毛细胞吸收，这是为什么?)
三、总结
细胞膜是一种多功能的结构，它具有保护的功能(包括识别、免疫等)，还有控制物质进出细胞的功能。

控制物通过细胞膜的方式主要有自由扩散和主动运输。

自由扩散和主动运输的区别可归纳成下表内
五、布置作业
教材P25一、填充题：1、2；/二、选择题：1、2；/三、填表。

2.1.2 细胞质的结构和功能
教学目标
(1)细胞质基质内含有的物质和细胞质基质的主要功能(C:理解)。

(2)线粒体和叶绿体的基本结构及主要功能(D:应用)。

(3)组成线粒体和叶绿体的主要化合物(D:应用)。

(4)内质网、核糖体的主要功能(C:理解)
重点、难点
(1)重点:
①线粒体和叶绿体的基本结构和主要功能；
②内质网、核糖体、高尔基体、中心体、液泡的主要功能。

(2)难点:线粒体和叶绿体的基本结构和主要功能。

教学程序
1.复习提问:细胞膜的结构和化学组成是怎样的?细胞膜的结构特点是什么?有什么功能特性?为什么说细胞膜是一种选择透过性膜?
学生回答:略。

小结指出:细胞膜具有保护细胞的作用，同时与周围环境不停地进行物质交换。

此外，活细胞中的各种代谢活动和生理功能如分泌、排泄、免疫等都与细胞膜的结构和功能特性密切有关。

总之，细胞膜维系着整个细胞的内部环境的相对稳定，保证细胞内的一切生命活动正常地有序地进行。

那么，细胞膜之内、细胞核之外的细胞质里有哪些细微的结构，它们有什么功能呢?
2.本课时主要讲述细胞质的组成和四种细胞器(线粒体、叶绿体、内质网和核糖体)，以了解细胞器的功能为重点，以细胞器的结构与功能统一为主线，运用模型、挂图、投影或绘板图等加强直观教学。

3.光学显微镜下观察的活细胞，细胞质呈均匀透明的胶状物质。

活细胞的细胞质处于不断流动的状态。

细胞质主要包括：细胞质基质和细胞器
主要成分：水、无机盐离子、脂类、糖类、氨基酸、核苷酸、各种酶等。

细胞质基质主要功能：活细胞进行新陈代谢的主要场所，为新陈代谢提供必需物质和一定的环境条件。

细胞质的基质中悬浮着多种细胞器。

每种细胞器都有特定的形态结构，完成各自专有的功能。

4.真核细胞内的主要细胞器。

(1)线粒体
让学生观看动植物细胞亚显微结构图，找找有无线粒体，大致什么形态。

分布：普遍存在于动植物细胞中，大多呈颗粒状、短线状，由此得名。

功能：教师举例，由学生思考推论线粒体的功能。

例①生长旺盛的细胞或生理功能活跃的细胞中线粒体居多(如肝细胞中线粒体多达2 000个，一般细胞为几十至几百个)，在代谢衰退的细胞中线粒体较少。

②鸟翼的肌原纤维、精子的尾部基端线粒体数目较多。

③线粒体一般是均匀地分布在细胞质基质中，但它在活细胞中能自由地移动，往往在细胞内新陈代谢旺盛的部位比较集中。

例如在小鼠受精卵的分裂面附近比较集中。

让学生分析上述例子，说明线粒体有何功能，在分布上有何特点?
这些能量来源是什么，线粒体又是如何提供的?
教师指出，线粒体通过呼吸作用氧化分解糖类等有机物释放能量，供给细胞的生命活动。

结论是:线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，为细胞生命活动提供能量。

线粒体有哪些形态结构特点，有利于进行有氧呼吸释放能量呢?
讲解线粒体结构时，教师随讲随板图，以利及时突出这些结构与功能的统一。

小结时再用色彩鲜明且有立体感的挂图，由学生来讲有哪些结构和生理功能，以利学生理解掌握以下内容：
①线粒体有内外两层膜，外膜使线粒体与周围的细胞质基质分开，内膜向内腔折叠形成嵴，加大了内膜的表面积，有利于有氧呼吸的生化反应顺利进行。

②内膜、嵴周围充满液态基质，液体环境有利于生化反应进行。

③内膜、嵴上分布有基粒。

内膜、嵴、基粒和基质中均有许多种与有氧呼吸有关的酶。

(2)叶绿体
首先，观察植物细胞亚显微结构图，然后简单讲述质体的分类及特点，强调重点学习叶绿体。

分布：主要存在植物的叶肉细胞里以及幼嫩茎秆的皮层细胞里。

功能：植物进行光合作用的细胞器。

关于光合作用的知识，学生在初中学习过，但对光合作用的细胞器是叶绿体还是叶绿素有时搞不清，应注意让学生分清叶绿素是物质，叶绿体是结构。

启发和提问，植物叶片正面和背面的绿色有何区别。

正面见光，叶绿体多，有利于进行光合作用。

那么叶绿体的内部结构有哪些特点有利于接受阳光进行光合作用呢?
展示叶绿体亚显微结构模型和挂图，围绕叶绿体的功能讲解其结构。

教学中应尽量采用谈话法使学生明确以下几点：
①叶绿体一般呈扁平椭球形或球形，膜透明有利于透进阳光，表面积较大有利于接受光照，叶绿体在细胞中分布与光照有关，能在细胞质的基质中流动。

②有两层膜，使叶绿体内部与外界隔开，成为一个独立的完成光合作用功能的系统。

内膜光滑，基质中有几个～几十个基粒。

每个基粒呈圆柱形，由10～100个片层结构薄膜重叠而成，薄膜上分布叶
绿素等色素。

色素的作用是吸收光能、利用光能。

③基粒与基粒之间充满液态基质，在叶绿体的内膜上、基粒片层结构薄膜上和基质中含许多光合作用必需的酶。

④小结叶绿体结构与光合作用功能的适应关系。

学习完线粒体和叶绿体，应该对二者进行比较、小结，为第二章学习新陈代谢中的有氧呼吸和光合作用奠定基础。

(3)内质网
指导学生看图，明确绝大多数动植物细胞都有内质网，是由膜结构连接而成的网状物，广泛地分布在细胞质基质内。

内质网的种类主要有两种：滑面型内质网和粗面型内质网。

其主要功能是:
①内质网广泛分布细胞质基质内，尤以细胞中央为多，向内与核膜相通，向外与细胞膜(内褶)相连。

内质网增大了细胞内的膜面积，膜上附有很多酶，有利于细胞内各种生化反应进行。

②内质网与蛋白质、脂类和糖类的合成有关，有人比喻为有机物合成的“车间”。

③是细胞内蛋白质等多种物质的运输通道。

(4)核糖体
核糖体是椭圆形粒状小体，有的附着在内质网上，有些游离在细胞质基质中。

主要功能是:将氨基酸合成蛋白质的场所，比喻为蛋白质“装配机器”。

板书设计
2.1.3 细胞核的结构与功能
教学目标
(1)高尔基体、中心体、液泡这几种细胞器的主要功能(C:理解)。

(2)细胞内各种细胞器的相互关系(C:理解)。

(3)细胞是生命活动的基本结构和功能单位，细胞是一个统一的整体(C:理解)。

(4)真核细胞的细胞核的结构和功能(D:应用)。

(5)原核细胞的基本结构(C:理解)。

(6)原核生物的主要类群(A:知道)。

重点、难点
(1)重点:
①高尔基体、中心体、液泡的主要功能。

②真核细胞的核膜和染色质。

③原核细胞中核区的结构特点。

(2)难点:
①各种细胞器的相互关系。

②细胞核内染色质和细胞分裂期的染色体之间的联系、区别，染色体、姐妹染色单体之间的关系。

③染色质、染色体、姐妹染色单体三者之间的关系。

教学程序
1.本课时继续学习细胞器，主要是高尔基体、中心体和液泡的分布、结构和功能。

这部分内容通过学生看模型、挂图等，以谈话形式让学生明确一些问题后再列表填充相关的内容
(
2.小结
是密切联系的。

细胞质基质和细胞器相互协调，完成活细胞的各种生命活动。

3.真核细胞有成形的明显细胞核
(1)细胞核的结构
由表及里讲述，明确以下几点:
①核膜是双层膜，有核孔。

②核仁.
③染色质.
(2)细胞核主要功能
遗传物质贮存和复制的场所，是细胞遗传和细胞代谢的控制中心。

4.原核细胞的基本结构
(1)常见原核生物:细菌、蓝藻、放线菌、支原体、衣原体等。

(2)主要特点:无核膜、无核仁、无成形的细胞核。

(3)基本结构:
①细胞大小:直径一般只有1µm～10µm,支原体是原核生物中最小的生物。

②细胞壁和细胞膜:细胞壁不含纤维素且很坚固；细胞膜与真核生物相似。

③细胞质:内没有多种细胞器,但有分散的核糖体这一种细胞器。

④核区:内有裸DNA分子,不含组蛋白,是DNA储存、复制的场所。

5.细胞是一个有机的统一整体
学习细胞的结构和功能一节后，学生应思考这样一个问题，为什么说细胞是一个有机的统一整体?
教师引导学生从结构上的联系性和功能上的协调性进行总结，让学生明确.
6.本课题教学中应注意的问题:
(1)创造条件帮助学生形成感性认识，理解知识。

生物体的一切生命活动主要是在细胞内进行的，细胞就是生物体进行生命活动的结构基础。

研究细胞的亚显微结构需在电子显微镜下才能观察到。

那些极细微结构平时是看不见摸不着的，加之细胞的结构名称多，名词概念多，细胞结构与功能又是多种多样，因此学生学这部分知识比较陌生缺乏感性认识，较难理解、记忆。

(2)应注意突出生理功能的教学。

细胞结构和功能的学习，教师讲授和学生的学习，均应以功能带动结构，使学生学会用适应的观点，理解结构和功能的关系，理解两者的合理性、协调性和统一性。

此外，在细胞膜、细胞器和细胞核的各部分知识学习以后，应围绕细胞是一个有机统一整体进行总结。

由于学生初学这部分知识还不熟练，不能融会贯通，总结时需要教师具体指导，和学生一起进行。

(3)注意重视学生能力培养。

这部分知识虽然识记的内容多，但也不可忽视学生能力培养。

对于细胞的亚显微结构，和各种细胞器，要求学生学会识图，例如在细胞核附近的高尔基体和内质网怎么区别。

对于重要的细胞器如线粒体、
叶绿体等不仅要知道结构名称而且能绘示意简图。

此外，各细胞器的功能，时间一长，学生记忆易混淆。

教学时，可教给学生一些识记方法，如采用列表对比、联系记忆等方法。

例如，人体淀粉酶的合成分泌需要哪些细胞器参与?首先想到酶属于蛋白质，蛋白质的合成车间是核糖体，蛋白质合成出来后需经高尔基体加工包装(如教材所说高尔基体与动物细胞分泌物形成有关)，由内质网的管道膜系统运输。

以上这些生理过程均离不开能量的推动，线粒体通过有氧呼吸为上述活动提供能量。

通过联想的办法，将细胞器的功能联系起来复习，有利于培养学生的记忆能力。

五、布置作业
教材P33一、填充题1、2；二、选择题1、2、3、4；三、简答题。

2.2 细胞的增殖
教学目标
1.细胞增殖的意义和细胞增殖的方式。

2.细胞周期的概念。

3.细胞分裂间期的主要生理活动。

4.细胞有丝分裂期各时期的主要特征。

5.细胞有丝分裂的特点以及意义。

6.动、植物细胞有丝分裂过程的主要区别。

7.细胞无丝分裂的过程。

教学重点、难点及解决方法
1.重点
(1)细胞周期的概念。

(2)细胞分裂间期的主要生理活动。

(3)细胞分裂期各时期的特点。

(4)有丝分裂的意义。

(5)动、植物细胞有丝分裂过程的主要区别。

2.难点
(1)有丝分裂过程中染色体数量的变化。

(2)有丝分裂过程中染色体和DNA的关系以及数量的变化。

(3)动物细胞有丝分裂过程中纺锤体形成和植物细胞纺锤体形成的区别。

3.解决方法
(1)利用多种教育传播媒体，将细小的细胞分裂过程放大，充分表现其动态的过程，使教学内容变得直
观、形象。

(2)在细胞核结构和功能一节讲授的染色体形态的基础上，进一步讲清复制的染色体和染色体着丝点分
裂后形成的染色体、DNA数量区别，借以帮助化解本节的重点和难点。

(3)利用坐标图像，说明分裂各个时期染色体、DNA的数量变化，帮助学生理解。

课时安排
本节安排2课时:
第一课时包括细胞增殖的意义、方法、细胞周期、细胞分裂间期的生理活动、植物细胞有丝分裂过程的前期、中期的主要特征；
第二课时包括植物细胞有丝分裂过程的后期、末期的主要特征、动物细胞有丝分裂过程与植物细胞有丝分裂的同异点、有丝分裂的重要意义以及简述无丝分裂等内容。

教学方法
1.利用各种传播手段，进行直观教学。

2.利用图像、表格进行比较教学。

3.利用讲述的方法进行由浅入深的讲解。

教具准备
多媒体电脑
教学程序
第一课时
(一)明确目标
1.真核细胞的有丝分裂(D:应用)。

2.真核细胞有丝分裂的细胞周期的概念和特点(B:识记)。

3.无丝分裂方式的过程和特点(A:知道)。

(三)教学重点、难点
1.重点
(1)细胞周期的概念。

(2)细胞分裂间期的主要生理活动。

(3)细胞分裂期前期、中期的特点。

2.难点
(1)有丝分裂过程中染色体数量的变化。

(2)有丝分裂过程中染色体和DNA的关系以及数量的变化。

(四)重点、难点的学习与目标完成过程
细胞的增殖是生物体生长、发育、繁殖以及遗传的基础。

真核细胞的增殖是通过细胞分裂来完成的，细胞分裂的方式有有丝分裂、无丝分裂、减数分裂三种。

减数分裂是生殖细胞形成时的一种特殊的分裂方式，这种细胞分裂将在生物的生殖和发育的有关章节中我们再来学习。

有丝分裂是真核细胞增殖的主要方式，能连续分裂的细胞有细胞周期，从一次细胞分裂完成时开始，到下一次细胞分裂完成时为止为一个细胞分裂周期。

(展示细胞周期图解图像)。

在一个细胞周期中，有一段较长的时间细胞除了体积稍有增大以外，没有明显的细胞变化，这段时间称为分裂间期。

在细胞分裂间期之后有一段较短的时间，细胞的变化较大，这段时间称为分裂期。

(在展示的细胞周期的图解上打出细胞分裂间期、分裂期的范围和字样。

)细胞分裂间期从表面上看，细胞没有很大的变化，但是在分裂间期细胞内进行了组成染色体的DNA复制和组成染色体的有关蛋白质的合成。

在分裂间期细胞核内虽然没有染色体的形态，但通过间期以后，细胞内已经为今后分裂成两个子细胞准备了组成两套完整的染色体的物质。

由于分裂间期细胞进行了DNA的复制和有关蛋白质的合成。

细胞进入分裂期以后，细胞内出现的每一条染色体都包括两条基本相同的姐妹染色单体，这两条姐妹染色单体是由一个着丝点连接的。

细胞有丝分裂的分裂期，细胞要发生一系列连续的变化，为了学习和研究的方便，把细胞分裂分成前期、中期、后期、末期四个时期，这四个时期都有不同的特点。

我们从植物细胞的分裂期为例采说明各个时期的特点。

(展示植物细胞有丝分裂过程课件或挂图等)。

细胞分裂前期:细胞内的变化主要表现在“两个消失，两个出现”。

在细胞分裂前期，细胞核的核膜消失，细胞核内的核仁解体，这是“两个消失”。

与此同时，原细胞核内的呈细长丝状的染色质高度螺旋、变短变粗，形成具有一定形态的染色体。

请特别注意，由于在分裂间期时组成染色体的DNA分子进行了复制，有关蛋白质进行了合成，这时的一条染色体包括两条由一个着丝点连接的姐妹染色单体。

细胞内除了出现了染色体以外，还由原生质浓缩，从细胞的两极发出了许多纺锤丝，并由纺锤丝组成纺锤体，在细胞中出现了纺锤体。

这是前期的“两个出现”。

(展示植物细胞有丝分裂过程前期的图像。

)
细胞分裂中期的特点:主要表现在染色体的移动上。

经过了分裂前期染色体的形态完整了，显得清晰，纺锤体也完整清晰。

由于染色体的着丝点和两侧的纺锤丝相连，在纺锤丝的牵引下染色体的着丝点移到细胞中央，排在细胞的赤道板上。

赤道板指细胞中央与纺锤体长轴垂直的平面。

分裂中期的染色体仍然是由两条姐妹染色单体组成的。

分裂中期的染色体形态最完整，图像最清晰，所以在检查细胞中染色体是否畸形时大都选分裂中期的细胞进行观察。

(展示植物细胞有丝分裂过程中期的图像。

)
(三)总结
细胞的增殖是细胞生命活动的重要内容之一，它是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础，一个受精卵发育成一个幼体，由幼体长成成体要经过无数次细胞分裂。

生物体的细胞都有一定的寿命，衰老的细胞要死亡，必需要有新的细胞采代替，这新的细胞也只通过细胞分裂产生。

由此可见，细胞分裂对生物体来说，具有重要的意义。

在—个细胞周期中，分裂间期有组成染色体的DNA复制和有关蛋白质的合成这一重要的生理活动，DNA 是遗传物，有了间期的复制，再通过细胞的有丝分裂，把这些遗传物质准确地付给了下一代细胞，保持了遗传的稳定性。

细胞分裂期是一个连续的过程，分裂期的前、中、后、末四个时期都有它的特点。

以植物细胞为例: 前期核仁、核膜消失，同时在细胞中出现了染色体和纺锤体；
中期主要的变化是染色体在纺锤丝的牵引下移到细胞中央的赤道板上，这时的染色体最完整、最清晰。

(五)布置作业
1.教材P38一、选择题：1；二、简答题：1、2、3。

2.细胞分裂是生物体、、和的基础。