生命科學高中生物必修教學資源1-3章

1、高中第一冊第二章 生命的物質(zhì)基礎第1節(jié) 生物體中的無機化合物一、教學目標1、知識與技能（1）知道水在生物體中的作用，生物體需要足夠的水。（2）知道生物體中無機鹽及其維持正常生命活動的重要作用。（3）知道生物體需要適量無機鹽的科學原理。 2、過程與方法比較人體組織器官中水的含量，以及不同生物體的含水量，分析水在生命活動中的作用。 3、情感態(tài)度與價值觀（1）感悟生命的物質(zhì)性，初步形成正確的生命觀。（2）感悟生命活動中物質(zhì)的“需要”和“適量”的辯證關系。 二、重點與難點 1、重點（1）生物體中水的存在形式和作用。（2）生物體中無機鹽的主要存在形式及其作用。（3）生物體需要適量的無機鹽。 2、難點（1

2、）水在生物體中的存在形式及作用。（2）生物體需要適量的水和無機鹽。 三、教學資源 1、水在生物體內(nèi)的作用 水是生命存在的條件。首先，水是細胞內(nèi)良好的溶劑，生物體內(nèi)的大部分物質(zhì)都溶解于水。生物體內(nèi)的生化反應必須在水中才能進行，各種代謝過程，如營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、代謝廢物的排出等，也必須有水的參與。其次，水的比熱和蒸發(fā)熱大，因而水能吸收較多的熱而自身的溫度升高并不多，蒸發(fā)少量的汗就能散發(fā)大量的熱，對維持生物體體溫的穩(wěn)定有很大的作用。對于植物體來說，還有維持細胞的形態(tài)使植物枝葉挺立，便于接受陽光和氣體交換，保持正常的生長發(fā)育。水還有潤滑的作用，水分子的極性強，能使溶解于水中的許多物質(zhì)解離成例子，有利于體

3、內(nèi)化學反應的進行。 2、生物體的必需元素 生物體內(nèi)的必須元素如何確定？以植物為例，如果只是根據(jù)灰分分析得到的數(shù)量來確認，是不夠準確的，因為有些元素在植物生長中不太需要，但體內(nèi)大量積累；相反，有些元素在植物體內(nèi)較少，卻是植物絕對必需的。 采用水培法（溶液培養(yǎng)法）可以確定哪些元素是植物生長必需的。水培法是在含有全部或部分營養(yǎng)元素的溶液中栽培植物的方法。研究植物的必需元素時，可在人工配成的混合營養(yǎng)液中除去或加入某些元素，觀察植物的生長發(fā)育和生理性狀的變化。當除去培養(yǎng)液中的某些元素時，如植物發(fā)育正常，就表示這種元素是植物所不需要的；如植物生長發(fā)育不正常，但當補充該元素后又恢復正常，即可斷定該元素對植物

4、是必需的。 按元素的生物學功能，大致可以分為下列類型： （1）構成細胞的基本元素 如C、H、O、N、P是構成核酸的主要元素；C、H、O、N、S是構成蛋白質(zhì)的主要元素。 （2）調(diào)節(jié)機體生命活動的元素 如離子態(tài)的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、H+及OH-、HCO3-、SO42-、HPO42-等其他離子。 （3）與蛋白質(zhì)結合的元素 如Fe（血紅蛋白、細胞色素等），Cu（血藍素、細胞色素氧化酶等），Mo（固氮酶），Co（構成維生素B12。在天然存在形式中，維生素B12可能是與肽或蛋白質(zhì)相結合的），Zn（DNA聚合酶、RNA聚合酶），I（構成甲狀腺球蛋白。這是一種含碘蛋白質(zhì)，是人體內(nèi)的碘庫）

5、，Mn（精氨酸酶等多種酶）。 （4）微量調(diào)節(jié)元素 如B、Cr、Se、As、Ni等。這些元素是不可缺少的，也是不可替代的?！靶〗痿~”：為什么大量出汗時應多喝淡鹽水？答：人體大量出汗后，體內(nèi)的鹽分（含Na+、Cl-）被汗水帶走二大量損失，這時若僅喝水而不補充鹽分，飲入的水被胃腸吸收后，一部分會很快變成汗水，連同體內(nèi)的鹽分一起排出，這樣，體內(nèi)的鹽分損失會更多。所以，人體大量出汗時，應多喝淡鹽水，不但能解渴，還能補充鹽分。第2節(jié) 生物體中的有機化合物一、教學目標1、知識與技能（1）知道糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸和維生素等有機物的種類和作用。說出蛋白質(zhì)結構及功能。（2）初步學會鑒定糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的生化

6、檢測方法。 2、過程與方法（1）分析實例，了解生物體內(nèi)有機化合物的種類和作用。（2）描述物質(zhì)鑒定的基本方法及其在鑒定食物營養(yǎng)成分中的用途。 3、情感態(tài)度與價值觀（1）從生物大分子水平上感受生物體結構和功能的統(tǒng)一性。（2）體驗合理營養(yǎng)的必要性。 二、重點與難點 1、重點（1）糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸和維生素的作用。（2）糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的生化檢測方法。 2、難點（1）蛋白質(zhì)結構及功能。（2）糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的生化檢測方法。 三、教學資源 1、有機分子的骨架 除了水、無機鹽以外，糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等生物有機分子是生物體的主要組成成分。碳元素在生物有機分子中的含量最高。碳原子相互連接起來，

7、構成各種生物有機分子的骨架。碳與碳之間有的以單鍵連接，有的以雙鍵連接，可以形成不同長度的鏈狀骨架或環(huán)狀骨架。 碳原子與其他元素如氫、氧、氮、磷、硫等相連組成的功能基團，可引起生物有機分子間特定的化學反應，生物有機分子中主要有羥基、羧基、氨基、磷酸基等功能基團，這些功能基團幾乎都是親水性基團，使得生物有機分子具有親水性，有利于這些化合物存在于細胞中。 2、糖類 糖類廣泛存在于生物界，按干重計，糖類占植物體的85%-90%，占細菌的10%-30%，在動物體所占的比例小于2%，動物體內(nèi)糖類的含量雖然不多，但其生命活動所需能量主要來源于糖類。糖類是地球上數(shù)量最多的一類有機化合物。地球上糖類的根本來源是

8、綠色植物進行的光合作用。 大多數(shù)糖類由碳氫氧三種元素組成，其分子式為(CH2O)nCn(H2O)m。其中氫和氧的原子數(shù)比例是2:1，猶如水分子中氫和氧之比，因此過去曾誤認為這類物質(zhì)是碳的水合物，碳水化合物也因此得名。但后來發(fā)現(xiàn)有些糖類，如脫氧核糖（C5H10O4），它們的分子中氫氧之比并非2:1，而一些非糖物質(zhì)，如甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）和乳酸（C3H6O3）等，它們的分子中的氫氧之比卻都是2:1。 英文中的carbohydrate是糖類的總稱，比較簡單的糖類常稱為sugar或saccharide，saccharide一詞常被冠于詞頭，用作糖類的類別名稱，如monosacchar

9、ide（單糖），polysaccharide（多糖）等。 作為生物體的結構成分。植物的根、莖、葉含有大量的纖維素、半纖維素和果膠物質(zhì)等，這些物質(zhì)構成細胞壁的主要成分；肽聚糖是細菌細胞壁的結構成分；昆蟲和甲殼動物的外骨骼也是糖類，稱為殼糖（甲殼質(zhì)）。作為生物體的主要能源物質(zhì)。糖類在生物體內(nèi)通過生物氧化釋放能量，供生命活動的需要。生物體內(nèi)作為能源儲存的糖類有淀粉、糖原。在生物體內(nèi)轉變?yōu)槠渌镔|(zhì)。有些糖類是代謝的中間產(chǎn)物，通過這些中間產(chǎn)物為合成其他生物分子如氨基酸、核苷酸、脂肪酸等提供碳骨架。作為細胞識別的信息分子。糖蛋白是一類在生物體內(nèi)分布極其廣泛的復合糖。它們的糖鏈可能起著信息分子的作用。細胞識

10、別、免疫、代謝調(diào)控、受精作用、個體發(fā)育、癌變、衰老、器官移植等，都與糖蛋白的糖鏈有關。還原性糖及其鑒定各種單糖（葡萄糖、果糖及核糖等）和雙糖中的麥芽糖、乳糖和纖維二糖（蔗糖除外），分子中含有自由醛基或酮基，具有還原性，故稱為還原性糖。它能還原金屬離子，如Cu2+和Ag +等，?？捎冒嗍显噭╄b定。3、脂質(zhì) （1）脂肪 脂肪是由一個甘油分子與三個脂肪酸結合形成的化合物，又稱甘油三酯。（2）磷脂 磷脂的分子結構與脂肪相似，不同的是在甘油分子上只連有兩個脂肪酸，第三個羥基與磷酸結合成脂，并有一個含氮堿基與磷酸結合。磷脂的這一結構使它成為一種雙性分子，它的磷酸和含氮堿基一端是極性的，易于水相吸，構成磷脂

11、分子的親水性頭部，而它的脂肪酸一端是非極性的，不與水相吸，構成磷脂分子的疏水性尾部。當磷脂分子被水分子包圍時，便會自動排列成雙分子層。磷脂是構成細胞膜結構的重要成分，細胞的各種膜結構的形成和特性，都與磷脂分子的雙性性質(zhì)密切相關。（3）固醇 固醇類化合物廣泛存在于自然界，這一類化合物不含脂肪酸，而是環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。固醇類化合物是構成組織細胞的結構大分子，如有些固醇類化合物是構成神經(jīng)末梢的主要成分，由于它有良好的絕緣性，對神經(jīng)沖動的傳遞十分重要；固醇類化合物也參與細胞膜的組成。某些固醇類化合物可以轉變?yōu)榫S生素D，如存在于麥角、酵母菌中的麥角固醇，經(jīng)日光和紫外線的照射可以轉化成維生素D2;存在

12、于動物皮下的7-脫氫膽固醇，在紫外線作用下可形成維生素D3。固醇類化合物也是某些激素的前體，如調(diào)節(jié)水分和鹽類代謝的腎上腺皮質(zhì)激素；促進性器官和第二性征發(fā)育的性激素都是固醇類化合物的衍生物。脂質(zhì)過氧化作用對機體的損傷脂質(zhì)的過氧化作用的直接結果是不飽和脂肪酸減少，膜脂的流動性降低。動脈粥樣硬化是一種侵害大中動脈，使血管內(nèi)壁增厚、變硬、管腔狹窄的疾病，脂質(zhì)的過氧化物與此過程密切相關；老年斑是衰老的重要標志之一，它出現(xiàn)在老年人的皮膚，特別是面部和手的背部，老年色素主要有脂褐素和黑色素組成。脂褐素是長期積累在老細胞內(nèi)的不溶性有色物質(zhì)，是氧化了的不飽和脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和其他細胞降解物的聚合物，存在于所有細胞特

13、別是神經(jīng)元和肌肉細胞，影響RNA代謝，使細胞萎縮和死亡。4、蛋白質(zhì)從蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物分離出來的常見氨基酸有20種。這些氨基酸（脯氨酸除外）在結構上的共同點是：與羧基相連的-碳原子上都有一個氨基，因而叫做-氨基酸。從氨基酸的結構通式上可以看出，各種-氨基酸的區(qū)別在于側鏈上的R基的不同，因此20中氨基酸可以按照R基的化學結構或極性進行分類。按照R基的化學結構將20種氨基酸可分為脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和雜環(huán)氨基酸三大類。按照R基的極性（即在生理pH時，它與水作用的趨勢），可將20中氨基酸分為極性氨基酸和非極性氨基酸。極性氨基酸的R基是親水性的極性基，它的R基含有一個親水性的羥基，如絲氨酸、蘇氨酸

14、、谷氨酰胺、天冬酰胺、谷氨酸等。非極性氨基酸的R基是疏水性的非極性基，如甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸等。氨基酸通過肽鍵連接成多肽，一個蛋白質(zhì)分子通常由一個到幾個多肽鏈組成，包含近百個乃至上千個氨基酸。這樣大的蛋白質(zhì)分子常形成不同的空間結構，蛋白質(zhì)的各種特異功能，跟它的特定的空間結構密切相關。蛋白質(zhì)的一級結構 蛋白質(zhì)分子中，由肽鍵連接起來成線裝的各種氨基酸的排列順序。蛋白質(zhì)的二級結構 蛋白質(zhì)多肽鏈不是伸直展開的，而是部分卷曲盤成螺旋狀（又稱螺旋），或折疊成片層狀（又稱折疊）。在臨近的螺旋圈之間或平行折疊鏈之間依靠氫鍵聯(lián)系，以保持分子的穩(wěn)定。這種多肽

15、鏈的螺旋結構或折疊結構叫做蛋白質(zhì)分子的二級結構。蛋白質(zhì)的三級結構 具有二級結構的多肽鏈依靠側鏈基團形成氫鍵和二硫鍵的作用，進一步彎曲、折疊或盤繞，變成更復雜的三維空間結構，叫做三級結構。蛋白質(zhì)的四級結構 有些蛋白質(zhì)分子由一條多肽鏈構成，只有一、二、三級結構，并無四級結構。但有些蛋白質(zhì)分子卻由多條肽鏈構成，這里每一條多肽鏈的三級結構稱為蛋白質(zhì)分子的亞基，它們相互之間依靠靜電引力、分子引力、氨基酸側鏈的相互作用等，構成更為復雜的空間結構，叫做四級結構。在有襲擊結構的蛋白質(zhì)分子中，亞基是獨立的結構單位，可以分離，但分離后一般失去活性，如血紅蛋白有四條多肽鏈，兩條鏈和兩條鏈，以及四個血紅素輔基，血紅蛋

16、白有攜氧的功能，而單個亞基或亞基則沒有此功能蛋白質(zhì)分子在物理或化學因素的影響下，原有的空間構象發(fā)生改變，從而造成蛋白質(zhì)分子原有的理化性質(zhì)和生物活性的改變，這種現(xiàn)象在生化上叫做蛋白質(zhì)的變性?；瘜W因素：強酸、強堿、重金屬離子、某些弱酸、尿素、酒精、丙酮等；物理因素有加熱（70-100度）、劇烈震蕩或攪拌、超聲波、強磁、紫外線照射及X射線等。蛋白質(zhì)的變性主要是蛋白質(zhì)分子的空間結構發(fā)生了改變。因為蛋白質(zhì)分子是通過氫鍵、離子鍵等，使蛋白質(zhì)形成一定的空間構型的，而促使變性的理化因素可以使氫鍵、離子鍵等斷裂，蛋白質(zhì)分子就從原來有序的卷曲的緊密結構變?yōu)闊o序的松散的伸展結構。在變性過程中，蛋白質(zhì)分子中的肽鍵并未

17、斷裂，化學組成也沒有改變，即蛋白質(zhì)分子的一級結構沒有改變。蛋白質(zhì)生物活性的喪失是蛋白質(zhì)變性的主要特征：將雞蛋煮熟，雞蛋的蛋白變成固態(tài)，不再溶于水；酒精、加熱、紫外線等消毒、殺菌，使菌體和病毒的蛋白質(zhì)變性而失去其致病性和繁殖能力；血液化驗常用鎢酸或三氯醋酸使血液中的蛋白質(zhì)變性沉淀，然后取其濾液進行血液中非蛋白化合物的分析；重金屬鹽如汞中毒早期，可以大量服用乳制品或雞蛋清，使蛋白質(zhì)在消化道中與汞鹽結合成變性的不溶解物，然后再設法將沉淀物自胃中洗出，以阻止有毒的汞離子吸收入體內(nèi)。4、試劑與有關有機物反應機理（1）班氏試劑：檸檬酸鈉和碳酸鈉都屬于強堿弱酸鹽，均可水解產(chǎn)生OH-,當CuSO4溶液和檸檬酸

18、鈉-碳酸鈉溶液混合時，Cu2+和OH-結合生成Cu(OH)2。檸檬酸鈉和碳酸鈉是一對緩沖化合物，所形成的OH-數(shù)量不多，與CuSO4溶液混合后產(chǎn)生的Cu(OH)2濃度相對較低，不易形成沉淀析出，所以由A液和B液混合后形成的班氏試劑可較長時期保存。Cu(OH)2與可溶性還原性糖在加熱條件下，吸納變成黃色的CuOH（氫氧化亞銅），然后再變成磚紅色的Cu2O（氧化亞銅）沉淀，而葡萄糖本身氧化為葡萄糖酸。其反應式為：2 Cu(OH)2 CH2OH-(CHOH)4-CHO 加熱 CH2OH-(CHOH)4-COOH 2H2O Cu2O（2）碘液與淀粉顯色原理：淀粉是白色無定形粉末，由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩

19、部分組成。直鏈淀粉的分子量約在60000左右，相當于由300-400個葡萄糖分子縮合而成。直鏈淀粉是一種不分枝的鏈狀結構，但并不呈直線型，而是借分子內(nèi)氫鍵卷曲成螺旋狀，每一螺圈有6個葡萄糖殘基。直鏈淀粉遇碘顯藍色，因為碘與淀粉之間并不形成化學鍵，而是碘分子進入葡萄糖殘基所構成的螺旋圈里，兩者借助于范德華力聯(lián)系在一起，從而改變了碘液原有的顏色。碘與淀粉相遇時呈現(xiàn)的顏色與螺旋狀葡萄糖鏈的長短有關。支鏈淀粉的分子量一般比較大，為分枝的鏈狀結構。但支鏈淀粉的分枝中缺乏較長的螺旋狀葡萄糖鏈，故遇碘只呈紫色。直鏈淀粉的初步水解產(chǎn)物叫糊精，它雖仍屬多糖，但分子量比淀粉要小，遇碘顯藍色或藍紫色；繼續(xù)水解得到分

20、子較小的糊精，遇碘顯紅色，叫做紅糊精；再繼續(xù)水解變成分子更小的無色糊精，它與碘不發(fā)生顏色反應；無色糊精繼續(xù)水解成麥芽糖，最后水解成葡萄糖。（3）雙縮脲試劑雙縮脲反應是肽和蛋白質(zhì)所特有的，而為氨基酸所沒有的一個顏色反應。一般含有兩個或兩個以上的肽鍵化合物與CuSO4溶液都能發(fā)生雙縮脲反應而生成紫色的復合物。雙縮脲H2N-CO-NH-CO-NH2能與CuSO4溶液產(chǎn)生雙縮脲反應，而肽鍵與雙縮脲所含的肽鍵基團相同，故能發(fā)生此反應，不僅可以堅定蛋白質(zhì)的存在，還可以借助分光光度計測定蛋白質(zhì)的含量。（4）蘇丹染液 脂肪可被棕紅色的蘇丹染液染成橘紅色，故可用來堅定脂肪的存在。當待測溶液中脂肪含量較少時，可用

21、蘇丹染液1-2滴沿壁緩慢加入后，精制片刻觀察液面顏色，然后以吸管吸取液面的液體置于顯微鏡下觀察呈橘紅色的油滴。分光光度計的使用以及標準曲線法求濃度四、實驗建議實驗2.1 食物中主要營養(yǎng)成分的鑒定1、試劑配制（1）班氏試劑：A液：18.75g硫酸銅，溶于100mL熱水中，冷卻后稀釋至150mL。B液：173g檸檬酸鈉和100g無水碳酸鈉，加熱水600mL，冷卻后稀釋至850mL。實驗時，將A液傾注入B液，攪拌均勻，臨時配制成呈藍色的班氏（Benedict）試劑。（2）碘液（革蘭氏碘液）0.2g碘化鉀，溶于100mL蒸餾水中，再加入0.1g碘，攪拌，加熱溶解，然后加蒸餾水至300mL，置棕色瓶中，

22、在暗處保存。（3）蘇丹染液0.1g蘇丹溶解于10mL95%乙醇中，保存于棕色瓶中。如配制時間過久，有沉淀產(chǎn)生，應過濾后使用。（4）雙縮脲試劑A液：5%氫氧化鈉溶液。B液：1%硫酸銅溶液。 實驗時，先向待測樣品中注入A液，振蕩后，再逐滴滴入B液。2、教學建議滴加化學試劑：在鑒定淀粉時，要求逐滴加入碘液，即加入1滴后搖勻，再加，再搖勻，同時觀察顏色變化。一次性加入過量的試劑導致實驗結果不真實。在新鮮樣品中，含有大量的水分，各營養(yǎng)成分的濃度相對較小，檢測脂肪時，蘇丹染液本身呈紅棕色，溶在水中呈淡棕紅色，與脂肪結合呈橘紅色，樣品中脂肪含量很少，如果加入過量的蘇丹染液，結果會將試管中顯示的淡棕紅色當成脂

23、肪顯示的顏色?？梢詼蕚湟恢г嚬苡盟♂尩奶K丹溶液，供學生作對照，以植物油+蘇丹作為陽性對照，以水+蘇丹作為陰性對照，供學生參比。實驗2.2 溶液中蛋白質(zhì)含量的測定首次引入定量測試方法生物化學中測量蛋白質(zhì)濃度是一種間接推算法。即先測定已知濃度系列蛋白質(zhì)的OD值，列出濃度與OD值的關系曲線（標準曲線）。然后在同樣條件下，測得待測樣品OD值后，從標準曲線上查出樣品中蛋白質(zhì)的含量。實驗過程中，應對待測樣品中蛋白質(zhì)濃度有一個估算，使得待測樣品的OD值應落在標準曲線范圍內(nèi)，如果太高應對樣品進行稀釋。兩種溶液中蛋白質(zhì)含量的測定方法，即分光光度計法和色度傳感器法。從分光光度計讀得OD值，色度傳感器則用色度來表

24、示?！靶〗痿~”：糖類都是甜的嗎？甜的物質(zhì)都是糖嗎？答：單糖和雙糖具有顯著的甜味，而多糖一般不具有甜味。有些非糖類物質(zhì)卻具有很甜的味道，如糖精（鄰苯甲?；酋啺罚⒛咎谴迹ǎ?、甜味菊甙、甘草甙（dai）等。“小金魚”：磷脂和脂肪的分子結構有什么不同？答：脂肪是由甘油和脂肪酸構成，而磷脂是由含氮堿基、磷酸、甘油和脂肪酸構成，含氮堿基有親水性；一分子脂肪含有三個脂肪酸，而一分子磷脂含有兩個脂肪酸。第三章 生命的結構基礎第1節(jié) 細胞膜一、教學目標1、知識與技能（1）理解細胞膜的組成成分和結構特點。（2）理解物質(zhì)通過細胞膜的各種方式。（3）理解細胞吸水和失水的原理。（4）知道細胞通過細胞膜上的受體來接受

25、外界的信息。（5）學會觀察植物細胞質(zhì)壁分離的現(xiàn)象，能夠應用顯微測微尺測量質(zhì)壁分離的程度。 2、過程與方法（1）描述細胞膜的磷脂雙分子層結構以及磷脂分子與蛋白質(zhì)分子的關系。（2）以一系列濃度梯度的溶液作為植物細胞外界溶液進行探究實驗，感受通過內(nèi)外溶液的濃度差而引起的質(zhì)壁分離過程，懂得滲透吸水和失水的原理，并能運用細胞吸水和失水的原理嘮解釋生活和生產(chǎn)實踐中的有關現(xiàn)象。 3、情感態(tài)度與價值觀通過學習細胞膜的組成、結構和功能，逐步感悟結構與功能相適應的辯證觀點。 二、重點與難點 1、重點（1）細胞膜的化學組成和結構特點。（2）被動運輸、主動運輸和胞吞胞吐。（3）細胞滲透吸水的原理。 2、難點（1）細胞

26、膜上脂質(zhì)和蛋白質(zhì)都是運動的。（2）細胞吸水和失水的原理。 三、教學資源 1、細胞膜的組成成分 組成細胞膜的成分可分為三大類：脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類。脂質(zhì)是細胞膜的基本成分，約占膜成分的50%，它包括磷脂、膽固醇和糖脂。在磷脂分子結構中，磷酸和含氮堿基構成其親水的頭部，兩個脂肪酸長鏈構成其疏水的尾部，所以磷脂是兼性分子或兩性分子；膽固醇也是兼性分子，羥基為其親水的頭部，類固醇環(huán)和碳氫長鏈為其疏水的尾部；糖脂也是兼性分子。 蛋白質(zhì)是構成細胞膜的重要成分，細胞膜的大部分功能主要由蛋白質(zhì)完成。蛋白質(zhì)約占膜成分的40%。根據(jù)蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的結合方式，可分為內(nèi)在蛋白和外在蛋白。細胞膜中的糖類約占膜成分的2%-1

27、0%，它們通常與磷脂結合形成糖脂，或與蛋白質(zhì)結合形成糖蛋白，其中的糖類分子有單糖，也有多糖。 2、細胞膜的結構模型 1925年，E.Gorter和F.Grendel用有機溶劑抽提人的紅細胞膜的膜脂成分，并測量膜脂單層分子在水面的鋪展面積，發(fā)現(xiàn)它為紅細胞表面積的兩倍，由此提示細胞膜是由磷脂雙分子層構成的； 隨后人們發(fā)現(xiàn)細胞膜的表面張力比油-水界面的表面張力低得多，當脂滴表面吸附有蛋白質(zhì)時成分則其表面張力就會降低； 1935年，J.Danielli和H.Davson推測細胞膜中不僅含有脂質(zhì)成分，還有蛋白質(zhì)成分存在，提出了“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”的三明治式細胞膜結構模型，即磷脂雙分子層的內(nèi)外表面各附

28、著一層蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)均為球形結構； 1959年，J.D.Robertson發(fā)展了三明治模型，提出了單位膜模型，并認為真核細胞和元和細胞具有相同的膜結構，該模型強調(diào)連續(xù)的磷脂雙分子層組成細胞膜的主體，蛋白質(zhì)分子在脂分子表面呈伸展構型，以折疊形式通過靜電作用與磷脂分子的極性端相結合。不足之處認為細胞膜結構是靜止不變的； 1972年，S.J.Singer和G.Nicolson提出了流動鑲嵌模型，它的主要特點：強調(diào)膜的不對稱性和不均勻性，即膜蛋白分為內(nèi)在蛋白和外在蛋白，并且指出蛋白質(zhì)在磷酸雙分子層中的分布是不對稱性和不均勻性；強調(diào)膜結構的流動性，即膜的結構成分不是靜止的，而是動態(tài)的，膜脂和膜蛋白都可以

29、發(fā)生側向擴散和旋轉運動。3、細胞膜的主要功能作為細胞的界膜，保證細胞具有一個相對穩(wěn)定的胞內(nèi)環(huán)境，同時在細胞與環(huán)境之間進行物質(zhì)和能量的交換及信息傳遞的過程中也起著決定性的作用。無論真核還是原核，都有一個由膜結構形成的界膜，細胞膜的出現(xiàn)是生命起源的重要事件，是細胞出現(xiàn)的必要條件。細胞膜是細胞與細胞外部環(huán)境之間的一種選擇性通透屏障，它既能保障細胞對基本營養(yǎng)物質(zhì)的攝取、代謝廢物的排出和細胞內(nèi)離子濃度的調(diào)節(jié)，又能使細胞維持相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境因此，物質(zhì)的跨膜運輸對細胞的生存和生長至關重要。物質(zhì)通過細胞膜的運輸主要有三種途徑：被動運輸、主動運輸和胞吞胞吐。物質(zhì)從高濃度一側轉運到低濃度一側，屬于被動運輸，不需

30、要消耗能量；物質(zhì)從低濃度一側轉運到高濃度一側，需要消耗能量，屬于主動運輸；對于大顆粒和大分子物質(zhì)的運輸，細胞采用胞吞胞吐的方式，通過將物質(zhì)包裹在囊泡中進行運輸。細胞膜是信息交流的通道。細胞膜上某些蛋白質(zhì)是接受外界信號的受體蛋白，能與細胞外的信息分子結合并被激活，然后將信息轉入細胞內(nèi)，再通過胞內(nèi)信號轉導分子沿信號通路傳遞，最終產(chǎn)生特定的生物學效應。4、細胞吸水和失水的原理 細胞吸水有三種方式：未形成液泡的細胞，靠吸漲作用吸水；液泡形成以后，細胞主要靠滲透作用吸水；與滲透作用無關的代謝性吸水。三種方式中，以滲透作用吸水為主，滲透作用是水分透過細胞膜進出細胞的基本過程。四、實驗建議實驗3.1 探究植

31、物細胞外界溶液濃度與質(zhì)壁分離的關系 因為內(nèi)表皮較外表皮容易撕取，且細胞形態(tài)較大，在低倍鏡下比外表皮細胞更容易觀察。為提高實驗效果，可采用著色的洋蔥鱗葉內(nèi)表皮作實驗材料。 洋蔥鱗葉內(nèi)表皮主色的具體操作步驟：將洋蔥鱗莖外部老鱗葉剝?nèi)?，用刀縱剖鱗葉到莖盤處成六等分，將各前后疊合的葉片 稍稍掰開使整個鱗莖成蓮座狀，置溫暖無直射光處，并隔一定時間噴霧使保持潤濕，2-3d后，內(nèi)表皮均呈深紫色，鏡檢時可發(fā)現(xiàn)內(nèi)表皮液泡內(nèi)有紫紅色的細胞液。 實驗分兩個階段進行，第一個階段作為基礎訓練，即進行定性觀察，用30%蔗糖溶液處理，觀察細胞質(zhì)壁分離過程并繪圖，通過對已發(fā)生質(zhì)壁分離的洋蔥表皮細胞觀察，了解“原生質(zhì)層”的概念

32、及細胞吸水和失水的原理，并用原理解釋生活中的有關現(xiàn)象。 第二階段進行定量實驗，結合顯微測量技術，進行不同濃度細胞外界溶液對植物細胞質(zhì)壁分離影響的探究。 不同濃度的外界溶液處理細胞時須各計算3個以上細胞的平均值。以4位同學為一組，每人只測一個濃度的外界溶液，如10%蔗糖溶液和清水對照。 蔗糖溶液配制后如較長期放于滴瓶中，由于微生物的作用，可能被分解成雙糖和單糖，同時液面會長有菌膜，因此蔗糖溶液須每日配制更換。 用某一種濃度的蔗糖溶液做引流時，一定要引流2-3次，以確保細胞外界溶液濃度達到該試劑的濃度；在做復原實驗時，也一定要用清水引流2-3次。以保證細胞外界溶液恢復到清水環(huán)境?！胺治雠c討論”1、

33、不同濃度溶液引發(fā)的質(zhì)壁分離程度不同，溶液濃度越大，質(zhì)壁分離程度也越大；2、具有中央大液泡的植物細胞，且新陳代謝旺盛的才會發(fā)生質(zhì)壁分離。同一濃度條件下，生命活動旺盛的細胞質(zhì)壁分離程度大，生命力弱的質(zhì)壁分離程度小。3、如蔗糖溶液濃度遠高于30%，則細胞發(fā)生質(zhì)壁分離時會失水過多而死亡。用清水換蔗糖溶液后，不能發(fā)生質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象?！靶〗痿~”：紅細胞放在蒸餾水中會發(fā)生什么現(xiàn)象？放在高濃度鹽溶液中又會發(fā)生什么現(xiàn)象？答：將紅細胞放在蒸餾水中，最終會把紅細胞脹破，造成溶血現(xiàn)象；將紅細胞放在高濃度鹽溶液中，水分子則從細胞內(nèi)滲透出來，造成紅細胞皺縮變性?！跋胍幌?做一做”1、答：糖醋汁液面上升的原因是大蒜細胞在

34、糖醋汁中失水，發(fā)生質(zhì)壁分離；兩天后，糖醋汁液面下降的原因是大蒜細胞因質(zhì)壁分離而死亡，細胞膜失去選擇通透性，糖醋汁自由進入大蒜細胞，從而使蒜瓣具有酸甜味道。2、答：生理鹽水（0.9%NaCl）的濃度與細胞質(zhì)濃度一樣，在這種情況下水分子不會跨膜運輸，但是如果輸液用蒸餾水，水分子就會滲透進入細胞造成細胞破裂。輸液時給病人輸入葡萄糖，是為了補充營養(yǎng)和能量。第2節(jié) 細胞核和細胞器一、教學目標1、知識與技能（1）知道細胞核、各種細胞器的結構和功能。（2）初步學會辨別原核細胞與真核細胞的實驗技能。 2、過程與方法（1）用類比、歸納的方法，列表描述細胞核、各種細胞器的結構和功能。（2）關注鑒定原核細胞與真核細

35、胞的實驗方法。 3、情感態(tài)度與價值觀了解生物體結構與功能的統(tǒng)一性。 二、重點與難點 1、重點（1）細胞核的結構。（2）各細胞器的主要功能。（3）原核細胞的結構特點。 2、難點原核細胞和真核細胞結構的異同。 三、教學資源 1、細胞核各種生物的細胞核大小和形狀略有區(qū)別，但大部分的細胞核為球形，而且細胞核與細胞質(zhì)之間通常存在一個大致的比例，即細胞核的體積約占細胞總體積的10%左右。一般情況下，一個細胞核內(nèi)有1個細胞核，但是動物的骨骼肌細胞有多個細胞核，因為骨骼肌細胞很長。嗜中性白細胞的核分成多葉，在許多纖毛蟲中有大小兩個核，如草履蟲。通常真核細胞失去細胞核后，細胞很快就會死亡。但有一些例外，如哺乳動

36、物的成熟紅細胞，分化成熟失去細胞核后可存活120天。植物的韌皮部運輸有機物的篩管成熟后是沒有細胞核的，但仍可以執(zhí)行運輸功能，篩管的作用與伴胞的活動密切相關，伴胞與篩管來自于同一個母細胞，它們之間還通過許多胞間連絲保持著密切聯(lián)系。在新生的細胞中，核的比例相對較大，如植物根尖分生區(qū)的細胞；而成熟的表皮細胞和其他細胞中，核的比例較小。有些細胞較大，但無分裂能力，卻有許多個核，如上述人的骨骼肌細胞，這樣才能保證細胞核調(diào)控整個細胞代謝活動正常運行。間期細胞核的結構由核膜、染色質(zhì)、核仁、核基質(zhì)幾部分組成。核膜將細胞分割成細胞質(zhì)和細胞核兩個區(qū)域，使遺傳物質(zhì)的復制、轉錄與蛋白質(zhì)的合成在時間和空間上分割開來，保

37、證了生命活動有條不紊的進行。核膜由兩層生物膜組成，外模常與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連。核膜上有核孔，核孔是由近百種蛋白質(zhì)分子構成的復雜結構。核孔是核質(zhì)與胞質(zhì)之間進行物質(zhì)交換的通道，在物質(zhì)運輸中，核孔有嚴格的雙向選擇性，如DNA聚合酶、RNA聚合酶、組蛋白等運進細胞核，RNA、核糖體亞單位等運出細胞核。核仁是真核細胞間期核中最明顯的結構，有一個或多個。在蛋白質(zhì)合成旺盛、生長活躍的細胞中，核仁大，如分泌細胞、卵母細胞中核仁可占細胞核體積的四分之一，而在休眠的細胞中核仁較小。在電鏡下觀察，核仁沒有膜包被，核仁的功能是轉錄RNA和組裝核糖體亞單位。2、線粒體線粒體是光鏡下可以看到的較大細胞器，呈粗線狀或顆粒狀，除

38、了哺乳動物的紅細胞中無線粒體外，一般一個細胞中有幾百至幾千個。在有的真菌和單細胞藻類中只有一個線粒體，哺乳動物肝細胞多達2000個，動物精子的活動能力強，大量的線粒體集中在頸部，以滿足能量的需要。3、葉綠體葉綠體是植物細胞特有的也是較大的細胞器，是發(fā)現(xiàn)最早的細胞器。高等植物中葉綠體一般呈橢圓形，而在藻類中形狀差別很大，如水綿細胞帶狀葉綠體呈螺旋狀排列。在葉肉細胞中，葉綠體數(shù)量可有50-200個。4、核糖體顆粒狀結構，由大小不同的兩個亞單位構成。沒有被膜包裹，主要成分40%蛋白質(zhì)和60%rrRNA。真核細胞中很多核糖體附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜表面，成為附著核糖體，原核細胞的細胞膜內(nèi)側也常有附著核糖體，附

39、著核糖體合成的蛋白質(zhì)由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分泌到細胞外；有些不附著核糖體，而呈游離狀態(tài)，分布在細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)，稱為游離核糖體，合成的蛋白質(zhì)供細胞自身生長發(fā)育用。真核和原核都有核糖體，兩者沉降系數(shù)不同，真核80S，原核以及線粒體、葉綠體中的70S。5、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由膜形成的囊狀、泡狀和管狀的三維立體結構，在細胞內(nèi)形成一個連續(xù)的系統(tǒng)。有無核糖體附著，分為糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)多呈大的扁囊狀，排列整齊，普遍存在于各類細胞，尤其是合成分泌蛋白的細胞。結構上有時內(nèi)與細胞核的外層膜相連，外與細胞膜相連。加工后的物質(zhì)經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的腔運送到高爾基體，再形成分泌顆粒和溶酶體。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂質(zhì)合成的重要場所，還與糖

40、原的代謝有關。6、高爾基體在電鏡下，高爾基體由一些排列較為整齊的堆疊在一起的扁平膜囊和泡狀結構組成。高爾基體分為形成面（又稱順面）和成熟面（又稱反面），形成面靠近核，成熟面對著細胞外側，來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)從形成面逐漸向成熟面轉運。高爾基體與細胞的分泌功能有關，其儲存加工和轉運物質(zhì)的功能。高爾基體參與糖蛋白和黏多糖的加工，還與溶酶體的形成有關，并參與細胞的胞吞胞吐作用。7、溶酶體溶酶體是動物細胞中一種由單側膜包圍的含有多種酸性水解酶的小球狀結構。溶酶體的主要功能是消化作用，底物來源三條途徑：一是自體吞噬，吞噬的是細胞內(nèi)原有的結構，如衰老的細胞器，在緊急情況下也消化正常的細胞器，如饑餓時肝細

41、胞中有許多含有線粒體殘片的溶酶體，表明細胞在不損傷細胞本身的前體下可將部分自身結構成分降解，以產(chǎn)生營養(yǎng)物質(zhì)供細胞急用；二是細胞吞入的有害物質(zhì)；三是內(nèi)吞作用吞入的營養(yǎng)物質(zhì)。溶酶體除了具有吞噬消化作用外，還具有自溶作用，即某些即將衰老死亡的細胞靠溶菌酶破裂釋放出各種水解酶將自身消化。植物雖然沒有單獨存在的溶酶體，但液泡起著溶酶體的作用。8、液泡幼齡細胞中，液泡的體積很小，光鏡下很難發(fā)現(xiàn)，隨著細胞生長體積變大并合并，成熟的植物細胞中形成一個大的中央液泡，體積達細胞的90%。液泡由一層生物膜包圍而成，液泡膜上具有多種酶和一些與物質(zhì)運輸相關的蛋白。液泡膜具有特殊的通透性，使得儲存在液泡內(nèi)的糖類、鹽類及其

42、他物質(zhì)的濃度往往很高，由此引起細胞質(zhì)中的水分向液泡內(nèi)流動，從而維持細胞的緊張度。（1）儲存水分和各種細胞代謝活動的產(chǎn)物。甘蔗莖和甜菜根細胞的液泡中儲存有大量的蔗糖，柿子果皮細胞的液泡中含有單寧；有些植物特別是藥用植物的某些液泡中含有特殊的植物堿，如茶葉含有咖啡堿，罌粟果實含有嗎啡，金雞納樹的樹皮中含有奎寧；未成熟的水果中，由于液泡中含有較高濃度的有機酸，故具有酸味；花瓣、果實常顯示出紅色、黃色、藍色和紫色，它們都是溶解于液泡的色素所顯示的顏色；花青素的顏色可隨液泡中的酸堿度不同而變化，液泡堿性顯藍色，中性顯紫色，酸性顯紅色。（2）維持細胞膨壓的作用 內(nèi)含有較高濃度的糖類、鹽類及其他物質(zhì)，水勢低

43、，使得大量的水分進入液泡，充滿水分的液泡維持著細胞的膨壓，這是植物體保持挺立狀態(tài)的根本因素，若液泡失水，植物體發(fā)生萎蔫。 （3）具有與溶酶體類似的作用 含有各種酸性水解酶，能分解細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)及多糖等物質(zhì)以及細胞器碎片等。 （4）防御作用 含有幾丁質(zhì)酶，能水解破壞真菌的細胞壁。植物體遭到真菌病原體侵害時，精致美的生物合成增加。9、中心體在所有的動物細胞和一些低等植物（幾種原始藻類）細胞中。中心體含有一對互相垂直的中心粒和周圍呈透明狀的基質(zhì)。中心粒在細胞內(nèi)具有自我裝配的能力。細胞進入間期的G1晚期時，兩個中心粒開始稍稍分離，并成為母中心粒，在間期的S期和G2期，每個母中心粒上逐漸形成

44、一個相對應的中心粒，所以在一對新中心粒中包括一個母中心粒和一個子中心粒。有絲分裂的早期，中心粒不僅復制完成，而且處在兩極的位置。這樣中心粒的復制與移動，一方面保證了紡錘體的形成，另一方面決定了紡錘體的極性，也就最終決定了細胞分裂的方向。10、細胞壁主要成分是纖維素、半纖維素和果膠質(zhì)等。每個細胞都有初生壁，這是有原生質(zhì)體分泌形成的，延展性強。做有絲分裂時，鹽酸處理是為了解離細胞，溶解果膠質(zhì)，使細胞易于分離，便于觀察。細胞壁的主要作用是機械支持和保護?！靶〗痿~”：在代謝旺盛的細胞中，核孔數(shù)量較多，核仁也大，如何解釋？答：因為代謝旺盛的細胞蛋白質(zhì)合成功能明顯，而合成蛋白質(zhì)的場所核糖體是在核仁部位形成

45、的，形成后經(jīng)過核孔進入細胞質(zhì)。四、實驗建議實驗3.2 顫藻和水綿細胞的比較觀察本實驗是知道原核細胞和真核細胞在結構上的主要區(qū)別，因此用先實驗后總結的方法教學。顫藻的收集：顫藻分布很廣，生長在有機質(zhì)豐富的淺水池塘、水稻田、陰溝、井邊、廚房排水管出口處以及其他潮濕的地方。大量繁殖時會形成一層藍黑色皮塊，發(fā)出一種難聞的氣味。為了得到純凈的實驗材料，可在實驗前幾天從上述場地采取顫藻新鮮標本，置于培養(yǎng)皿中，薄薄地加一層水。顫藻可作左右顫動，會逐漸移到水面，并沿壁向上滑行，幾天后在培養(yǎng)皿的壁上就附著有一層純凈的顫藻。水綿的采集：睡眠生長在淡水中，繁盛時大片生于水滴或成絲團狀漂浮水面。實驗前可到靜水池塘邊采取飄浮著像絲團狀一樣的綠色植物，用手指摸一摸，有滑膩感，絲條較粗，這邊是水綿。采集時要注意勿與剛毛藻和絲藻相混。雖然這三種綠色藻類都成絲狀，但剛毛藻是分枝的，水綿藻體不分枝，絲藻只有2厘米左右長，且一端附著在水中的磚石或木樁上。水綿的觀察：水綿的絲狀體不分枝，由圓柱狀的細胞相連而成。細胞內(nèi)有一條或幾條螺旋狀盤繞的帶狀葉綠體，中央懸有一個圓形的細胞核。滴加革蘭氏碘液后，細胞核被染成換色，容易看得清楚。注意鏡檢時要多觀察幾個細胞，有時細胞核會被葉綠體掩蓋而無法看到。水綿的細胞核在滴加碘液后容易看清楚。顫藻的觀察：顫藻的藻絲有一系列細胞構成，細胞