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3.由表及里,由浅入深出地学习细胞的亚显微结构和功能。
观看图。
(1)细胞膜的功能,学生知道有保护作用,让学生说说细胞膜有保护作用的实例。
指出,正常的活细胞,由于细胞膜的保护维持着相对稳定的细胞形态和内部环境。
细胞膜还有什么作用呢?
启发学生想,生活着的活细胞时刻不停地与周围环境进行物质交换,当然要通过细胞膜物质才能出入细胞。
(2)细胞膜有什么结构特点,适于起到保护细胞内部和调节、控制、保证细胞内外物质交换的作用呢?
细胞膜很薄,有良好的物理性能:
坚韧性、伸展性和半透性。
介绍细胞膜的化学成分和结构特点时,要突出磷脂双分子层是细胞膜的基本骨架,强调构成细胞膜的蛋白质分子以不同的深度镶嵌、贯穿在磷脂双分子层内或覆盖在磷脂双分子层表面。
而且磷脂分子和蛋白质分子都具有一定位移、运动特点。
因此说,细胞膜的结构特点是:
具有一定的流动性。
这种结构特点对于细胞膜完成生理功能是很重要的。
物质如何通过细胞膜出入细胞呢?
将物质出入细胞的三种方式图解,用投影打在幕布上或指导学生看书上图解。
培养学生看图、读图能力。
依次比较自由扩散与协助扩散;
协助扩散与主动运输的相同点与不同点。
最后列表小结如下:
自由扩散
协助扩散
主动运输
方向
顺浓度梯度
高浓度→低浓度
相同
可逆浓度梯度
低浓度→高浓度
载体
不需要
需要
需要
能量
不消耗
消耗
举例
O2、CO2、甘油等
脂溶性物质
血浆中葡萄糖进入红细胞
K+进入红细胞
Na+出红细胞
通过物质透过细胞膜进入细胞的三种方式,可以得出细胞膜的生理特性是一种选择透过性膜(何谓选择透过性,让学生阅读课文)。
教师提出一些问题启发学生进行议论,以加深理解和巩固所学知识。
①物质通过细胞膜出入细胞的三种方式中,你认为哪种方式对于活细胞完成各项生命活动最重要,为什么?
②细胞膜是选择透过性膜。
即水分子等细胞要选择吸收的离子和小分子可以通过,而其它的离子、小分子和大分子不能通过细胞膜。
那么大分子如何出入细胞呢?
例如水中的有机物颗粒是如何进入原生动物草履虫体内的,未被消化的食物残渣又是如何排出体外的?
这里,稍加指出,物质出入细胞除上述三种方式外,还有其它特殊方式。
大分子物质不能直接通过细胞膜不等于大分子物质不能出入细胞。
一些大分子物质是以一定方式出入细胞的,如细胞的内吞作用和外排作用,白细胞对异物的吞噬作用,胰岛细胞对胰岛素的分泌作用等。
③下列物质能否通过植物根的细胞膜进入根细胞,若能通过,最终以什么方式通过?
H2O、O2、K+、Mg2+、NO3-、C6H12O6、蛋白质、土壤有机质
最后提一下,植物细胞的细胞外面还有一层细胞壁,主要化学成分是纤维素和果胶,其作用是支持和保护,其性质是全透性的。
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?
下面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,来学习细胞质。
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
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2000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?
教师加以引导,由学生得出结论:
线粒体为细胞生命活动提供能量。
有人称线粒体为细胞内供能的“动力工厂”。
线粒体在活细胞中能自由移动,是动态的,有利于提供能量。
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(图1-2),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。
主要存在植物的叶肉细胞里以及幼嫩茎秆的皮层细胞里。
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。
小结时要明确:
A.线粒体和叶绿体,这两种细胞器,各具有特定的结构和功能。
结构是功能的基础,功能和结构协调统一。
B.线粒体和叶绿体虽有相同的结构名称,两者都与能量的转换密切相关,但两者又是两种完全不同的能量转换器。
线粒体是化能转换器(有机物中稳定的化学能→活泼可转移的化学能),叶绿体是光能转换器(光能→有机物中稳定的化学能)
C.线粒体和叶绿体还都含有少量的遗传物质DNA和RNA,这是其它许多细胞器所没有的,在遗传上具相对独立遗传功能,为第五章讲到细胞质遗传作些铺垫。
(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”。
我们继续学习细胞器,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(见下表)。
存在部位
形态结构
主要功能
高尔基体
动植物细胞中,一般位于细胞核附近
扁平囊状结构和大小囊泡
动物细胞中与细胞分泌物形成,蛋白质的浓缩和加工有关;
植物细胞中与细胞壁形成有关
中心体
位于动物细胞和一些低等植物细胞的细胞核附近
每个中心体由2个中心粒及周围物质组成
与动物细胞的有丝分裂有关
液泡
植物细胞
泡状结构内含细胞液
细胞液含有机酸、无机盐等,有一定浓度保持一定渗透压,与细胞渗透有关
2.小结。
①七种细胞器的存在、膜结构和主要功能:
(见下页表)
②细胞质基质是活细胞新陈代谢的重要场所,各种细胞器各有其形态结构和功能,各细胞器之间也是密切联系的。
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。
细胞核常见:
圆形、卵形、也有瓣形(如人的白细胞)、分枝形(如蚕的丝腺细胞)。
一个细胞通常有一个核,也有2个核的(如肝细胞),人的骨胳肌细胞核多达百个。
极少数细胞无核,如哺乳动物和人的成熟的红细胞。
(1)细胞核的结构:
由表及里讲述,明确以下几点:
细胞器
线粒体
叶绿体
内质网
核糖体
中心体
存
在
动植物细胞
植物细胞有
动物细胞
膜结构
双层膜
单层膜
无膜
功
能
与能量代谢有关
调节细胞内环境,与渗透作用有关
蛋白质的
运输←加工←合成
与动物细胞有丝分裂有关
贮存遗传物质
(含少量DNA、RNA)
与蛋白质、脂类、糖类合成有关,蛋白质等的运输通道
与动物细胞分泌物形成,植物细胞壁形成有关
将氨基酸合成蛋白质的场所
有氧呼吸的主要场所
光合作用的场所
①核膜是双层膜,有核孔。
有核膜使细胞的核质分开;
有核孔使细胞的核质之间能进行物质交换,如信使RNA通过核孔进入细胞质。
核膜是选择透过性膜,氨基酸、葡萄糖、离子和小分子等可通透核膜。
由于核膜上有大量的多种酶,可进行各种生化反应。
②核仁,核仁是细胞核中显著的结构,它折光性较强。
在细胞有丝分裂过程中核仁呈现周期性的消失和重建。
核仁呈圆形或椭圆形颗粒状结构,没有外膜,是匀质的球形小体。
核仁富含蛋白质和RNA分子,核糖体中的RNA就来自核仁。
核糖体是合成蛋白质场所,所以蛋白质合成旺盛的细胞常有较大和较多的核仁。
③染色质:
此名词早在1882年提出,主要指细胞核内易被洋红或苏木精等碱性染料染成深色的物质,故叫染色质。
其主要成分是DNA和蛋白质。
在细胞有丝分裂间期:
染色质呈细长丝状且交织成网状,在细胞有丝分裂的分裂期,染色质细丝高度螺旋、缩短变粗成圆柱状或杆状的染色体。
此时可问学生:
染色质与染色体的关系是怎样的?
结论是同一种物质(DNA和蛋白质)在细胞的不同时期(分裂间期和分裂期)所呈现的不同形态(细丝网状;
高度螺旋后柱状;
杆状),因而叫不同的名称(染色质;
染色体)。
大量科学实验表明:
凡是无核的细胞,既不能生长也不能分裂,终将死亡。
例如变形虫切割实验,人工去核后,新陈代谢减弱,不能存活多久。
可见,细胞核在细胞生命活动中起决定性作用。
那么细胞核的主要功能是什么呢?
(2)细胞核主要功能:
从核膜、核仁、染色质分析。
细胞核的主要结构是什么?
是染色质。
由于DNA是遗传物质,所以说细胞核是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。
可见细胞核是细胞结构中最重要的部分。
4.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:
(1)结构上相互联系,彼此不可替代。
细胞膜位于细胞质的最外面,作为与环境分割的界面,保证细胞内结构、成分的相对稳定。
细胞膜、核膜、内质网膜和各种细胞器的膜,构成细胞的膜系统,使细胞内的各种物质得以联系或转化。
细胞质和细胞核的存在是缺一不可的。
无核的细胞虽有,但寿命短促、需不断更新,如哺乳动物和人的成熟红细胞;
只有细胞核而无细胞质的细胞是不存在的,至多是细胞质极少,如精子细胞,其寿命也很短。
(2)功能上协调一致密切配合形成整体。
如下表所示,细胞内能量转移、利用的功能,即表明了各结构功能的协调、配合:
综上所说,细胞的各个部分不是彼此孤立的,而是互相紧密联系协调一致的。
一个细胞就是一个有机的统一整体。
细胞只有保持完整性才能正常地完成各项生命活动。
五、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。
教师应创造条件、充分运用模型、挂图、投影或自制教具等教学手段加强直观教学。
这部分内容唯有在直观条件下,从感性认识入手逐步地使学生理解和熟悉细胞的亚显微结构和功能。
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予?
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。
二、原核细胞和原核生物:
原核细胞结构比较简单,细胞内没有成形的细胞核,细胞质中没有线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、中心体等结构复杂的细胞器,仅有核糖体、中间体(一种膜层结构,其功能类似于真核细胞的线粒体,上面分布有酶)。
原生质内有遗传物质组成的核区,没有核膜、核仁的分化,只有一个裸露的环状DNA分子。
由原核细胞构成的生物叫原核生物。
现存原核生物有:
细菌、蓝藻、放线菌和立克次氏体、衣原体、支原体等。
有益的细菌如根瘤菌(固氮作用)、大肠内的大肠杆菌(与人和哺乳动物共生)、乳酸菌(发酵)等;
有害的致病细菌如痢疾杆菌、肺炎双球菌、霍乱弧菌等。
蓝藻如颤藻、色球藻、固氮蓝藻、鱼腥藻(与满江红共生具固氮能力)。
放线菌:
广泛分布于自然界,尤多见于土壤中,大多腐生。
在医药、农业上应用的抗生素如链霉素、金霉素、庆大霉素多是放线菌产生的。
原核生物是地球上最古老的原始种类,它们出现在距今31亿~32亿年的古老地层中,真核生物出现在距今15亿年前地层中。
一般认为,真核生物是由原核生物经过漫长年代逐步进化而来。
【同类题库】
细胞膜的分子结构(D:
.细胞膜的结构特点是具有一定的流动性,能够反映该特点的实例有(B)
①白细胞吞噬病菌②蛋白质不能吸收③变形虫的变形运动④水分子能自由进出细胞⑤细胞融合
A.①②③B.①③⑤C.②④⑤D.③④⑤
.细胞内膜结构的主要成分是(B)
A.蛋白质和脂肪B.蛋白质和磷脂C.葡萄糖和蛋白质D.磷脂和蛋白质
.下列哪组最可能是细胞膜组成元素(C)
A.C、H、O、P、B.C、H、O、N
C.C、H、O、N、P、SD.C、H、O、S
.变形虫的任何部位都能伸出伪足,人体某些白细胞能吞噬病毒,这些生理活动的完成都依赖于细胞膜的( )
A.选择透过性 B.主动运输 C.一定的流动性 D.保护作用
.下列与非特异性免疫中吞噬细胞吞噬病菌有关的有(多选)(AB)
A.膜的流动性B.内吞作用C.主动运输D.膜的选择透过性
细胞膜的主要功能(D:
.低温储存较久的血液,血浆中K+浓度升高,Na+浓度下降,这是因为(B)
A.血细胞死亡B.血细胞膜上载体活动受抑制
C.血细胞代谢消耗K+,产生Na+D.血液代谢活动消耗Na+,产生K+
.食醋中的醋酸分子是活细胞所不选择的小分子物质,蔗糖是被选择的大分子物质,用食醋和蔗糖可将新鲜蒜头腌制成糖醋蒜,这是因为( )
A.醋酸和蔗糖分子均存在于活细胞的间隙里
B.醋酸和蔗糖分解后被细胞吸收
C.腌制时间长,两种物质缓慢地进入细胞内部
D.醋酸杀死细胞,使细胞失去选择透过性
.将紫色水萝卜的块根切成小块放入清水中,水的颜色无明显变化,若进行加温,随着水温的增高,水的颜色逐渐变红,其原因是(C)
A.细胞壁在加温中受到破坏B.水温增高,花青素的溶解度加大
C.加温使生物膜失去了选择透过性D.加温使水中的化学物质发生了反应
.红墨水中红色成分是细胞生命活动不需要的物质,将玉米切开后浸泡在红墨水中10min,取出发现胚不变色,胚乳变为红色,这说明(A)
A.胚成活,胚乳已死亡B.胚已死亡,胚乳成活
C.胚和胚乳均成活D.胚和胚乳均已死亡
.脂溶性的小分子物质以自由扩散的方式进入细胞内,这是因为(A)
A.细胞膜以磷脂双分子层为基本骨架B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质
C.细胞膜的结构特点是具有流动性D.细胞膜是选择透过性膜
.下列物质中,通过自由扩散方式进入小肠绒毛上皮细胞的是(B)
A.K+B.胆固醇C.Na+D.葡萄糖
.下列物质中,易通过细胞膜的是(B)
A.淀粉 B.甘油 C.蛋白质 D.糖类
.人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于(A)
A.组织液中甘油的浓度B.细胞膜上载体的数量
C.线粒体呼吸作用的强度D.液泡中物质的浓度
.海带细胞中碘的浓度比海水中高出许多,其原因是(D)
A.海水中碘的含量高B.海带细胞膜为全透性
C.碘的通透性强D.海带细胞膜上运输碘的载体多
.下列因素会影响细胞对所需物质的主动吸收的是(BCD)
A.浓度B.温度C.载体D.PH
.侧芽生长素的的浓度总是高于顶芽,但顶芽产生的生长素仍大量积累在侧芽部位,这是因为生物工程的运输方式属于(B)
A.自由扩散B.主动运输C.内吞作用D.渗透作用
.下列物质通过细胞膜一定由低浓度一方向高浓度一方运输的是(A)
A.水B.甘油C.葡萄糖D.蔗糖
.下列生理过程中需要消耗ATP的是(A)
A.小肠吸收葡萄糖B.人体肺泡与外界环境进行气体交换
C.血红蛋白与氧结合成氧合血红蛋白D.植物细胞的质壁分离
.下图是神经细胞由静息状态到兴奋状态时,Na+、K+通过细胞膜示意图,观察并回答相关问题。
(1)构成细胞膜的主要成分是[]和[]。
(2)据图分析,图中A、B两种物质通过细胞膜的方式是。
其中Na+对应,K+对应。
[
(1)1磷脂,2蛋白质
(2)主动运输,A,B]
.高等植物在受粉以后,只有同种的花粉能在柱头上正常萌发,长出花粉管并完成受精,与该生理过程有关的物质存在于(A)
A.细胞膜上B.细胞质中C.细胞器上D.核膜上
.人工脂质双层膜两侧存在浓度差,离子不能通过该膜。
在人工膜中加入少量缬氨霉素,
钾离子即可从高浓度一侧通过该膜到达浓度低的一侧。
其它离子不能通过。
你对此现象的解
释是,你认为缬氨霉素的化学本质是一种。
[缬氨霉素能作为钾离子的载体,专一地运载钾离子通过人工膜;
蛋白质]
【学科内综合】
.美国以伊拉克具有大规模杀伤性武器为由发动了对伊战争,这类武器中包括神经毒气。
神经毒气一旦释放出来,很容易进入神经细胞,造成神经功能障碍,甚至杀死神经细胞。
神经毒气容易进入神经细胞的原因是(D)
A.神经细胞膜上有大量的神经毒气载体B.神经细胞膜与神经毒气的结合力很强
C.神经细胞膜能对神经毒气选择性吸收D.神经毒气以自由扩散方式透过细胞膜
.用同位素标记追踪血液中的某葡萄糖分子,若该分子流经肾脏后,又经肾静脉流出,则该
分子很可能穿过几层细胞膜(D)
A.2层B.4层C.6层D.0层或8层
.生物学家
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- 细胞 结构 功能