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2019-2020年高中生物 細胞的生物膜系統(tǒng) 第二課時教案 必修1 一、復(fù)習(xí)提問 大屏幕顯示： 1.什么叫做生物膜？ 2.生物膜的結(jié)構(gòu)特性和功能特性是什么？ 3.如何證明細胞內(nèi)的生物膜在結(jié)構(gòu)上具有一定的連續(xù)性？ 導(dǎo)入新課：各種生物膜不僅在結(jié)構(gòu)上有一定的聯(lián)系，而且在功能上也有一定的聯(lián)系。 二、新課學(xué)習(xí) 1．知識的鋪墊： （1）蛋白質(zhì)的合成場所是什么？ （2）核糖體有哪幾種存在形式？ 教師引導(dǎo)：這兩種類型的核糖體所合成的蛋白質(zhì)有何不同呢？ 大屏幕顯示資料： 蠶的絲腺細胞在5齡的初期主要是細胞本身增大，這時細胞質(zhì)中的核糖體多為游離型的，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)很貧乏。但到5齡的后半期，腺細胞開始大量合成和分泌絲心蛋白時，則核糖體都與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合，形成發(fā)達的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 提問：通過上述事實你可得出什么結(jié)論？（學(xué)生思考并回答） 教師總結(jié)：絲心蛋白是在附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體上合成的，它是一種分泌蛋白。 大屏幕顯示： 科學(xué)家在研究分泌蛋白的合成和分泌時，發(fā)現(xiàn)了各種生物膜在功能上有一定的聯(lián)系。 2．證明各種生物膜在功能上有一定的聯(lián)系的實驗介紹。 （1）大屏幕顯示資料：簡介顯微放射自顯影法。 利用所研究物體中的放射性物質(zhì)（示蹤物質(zhì)）放出的射線對照相底片或乳膠的作用，從而得知在所研究物體中預(yù)測成分的分布。這種方法稱放射性自顯影法。應(yīng)用于細胞學(xué)或組織學(xué)則稱顯微放射自顯影法。 這種方法的基本過程是，先使細胞吸收含有示蹤原子的化合物，然后把這種組織細胞制成切片，是液體乳膠涂于其上，經(jīng)過一定時間的曝光（即放射性物質(zhì)放出的射線落在乳膠上使其溴化銀還原而析出金屬銀，這個過程成為自顯過程，亦稱曝光），再進行顯影和定影手續(xù)。根據(jù)乳膠上出現(xiàn)的銀粒在細胞中的位置，便可判斷放射性物質(zhì)（或由這種放射性以及其他物質(zhì)合成的化合物）在細胞內(nèi)的分布。 （2）教師說明：豚鼠胰臟腺泡細胞分泌物形成過程的研究即采用了此方法。 首先給動物注射氚(3H)標(biāo)記的亮氨酸，進行3 min的脈沖標(biāo)記，然后制作電鏡的顯微放射自顯影標(biāo)本。 課件顯示觀察結(jié)果是：被標(biāo)記的氨基酸出現(xiàn)在附著有核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。 教師提問：被標(biāo)記的氨基酸出現(xiàn)在附著有核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中說明了什么？（學(xué)生思考并回答）。 課件繼續(xù)顯示：脈沖標(biāo)記后17 min和117 min后的情況。學(xué)生仔細觀察并回答下列問題。 ①17 min和117 min后被標(biāo)記的氨基酸相繼出現(xiàn)在哪些部位？ ②與此分泌物的合成和分泌有關(guān)的結(jié)構(gòu)有哪些？ ③這些分泌物的運輸方向是怎樣的？ ④這些分泌物通過哪種方式被運輸?shù)郊毎猓? 課件連續(xù)顯示豚鼠胰臟腺泡細胞分泌物形成過程，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)分泌蛋白的合成與分泌的過程。 核糖體—→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)—→高爾基體—→細胞膜—→細胞外 設(shè)問：①在核糖體上合成的分泌蛋白，為什么要經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，而不是直接運輸?shù)郊毎つ兀? ②內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體與蛋白質(zhì)的形成有何關(guān)系呢？ 教師引導(dǎo)學(xué)生思考并復(fù)習(xí)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的功能。 教師講解：在核糖體上翻譯出的蛋白質(zhì)，進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)后，還要經(jīng)過一些加工，如折疊、組裝、加上一些糖基團等，才能成為比較成熟的蛋白質(zhì)。然后，由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔膨大、出芽形成具膜的小泡，包裹著蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到高爾基體，把蛋白質(zhì)輸送到高爾基體腔內(nèi)，做進一步的加工。接著，高爾基體邊緣突起形成小泡，把蛋白質(zhì)包裹在小泡里，運輸?shù)郊毎ぃ∨菖c細胞膜融合，把蛋白質(zhì)釋放到細胞外。在分泌蛋白的合成、加工和運輸?shù)倪^程中，需要大量的能量。 小結(jié)：綜上所述，細胞內(nèi)的各種生物膜不僅在結(jié)構(gòu)上有一定的聯(lián)系，在功能上也是既有明確的分工，又有緊密的聯(lián)系。各種生物膜相互配合，協(xié)同工作，才使得細胞這臺高度精密的生命機器能夠繼續(xù)、高效地運轉(zhuǎn)，它們所形成的結(jié)構(gòu)體系，叫做細胞的生物膜系統(tǒng)。（引出下一個專題） 3．生物膜系統(tǒng)的重要作用。 （1）學(xué)生根據(jù)已有的各種生物膜的基礎(chǔ)知識，加以討論、分析，試述生物膜的重要作用。 （2）學(xué)生閱讀課本，總結(jié)生物膜系統(tǒng)的重要作用。 （3）教師設(shè)計問題，溫故知新，加深學(xué)生對知識的理解。 細胞膜使細胞所具有的內(nèi)環(huán)境與人體的內(nèi)環(huán)境有何區(qū)別？ 細胞膜在控制物質(zhì)進出細胞時是如何發(fā)揮作用的？ 列舉實例說明在生物膜上發(fā)生的重要的化學(xué)反應(yīng)。 教師介紹：20世紀(jì)70年代以來，由于各種新的物理、化學(xué)的技術(shù)和方法的使用，使得生物膜的研究已深入到分子水平，并且取得了突飛猛進的發(fā)展，成為分子細胞生物學(xué)研究中的前沿領(lǐng)域之一。（引出下一個專題） 4．研究生物膜的重要意義。 （1）大屏幕顯示資料：生物膜與膜生物工程國家重點實驗室的介紹。 生物膜與膜生物工程國家重點實驗室是由中國科學(xué)院與我國著名的北京大學(xué)、清華大學(xué)有關(guān)實驗室組成的聯(lián)合實驗室之一，它是在中國科學(xué)院動物研究所、北京大學(xué)生物系、清華大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)系有關(guān)從事生物膜及工程的實驗室基礎(chǔ)上于1988年創(chuàng)建的，1990年建成，向國內(nèi)外開放。 中國科學(xué)院動物研究所膜生物化學(xué)分實驗室 清華大學(xué)膜生物物理分實驗室 北京大學(xué)興奮膜電生理分實驗室 主要研究方向：在近代生物學(xué)與近代物理學(xué)及有關(guān)工程學(xué)科相互結(jié)合的基礎(chǔ)上，探討生物膜的能量轉(zhuǎn)換、信息識別與傳遞和物質(zhì)轉(zhuǎn)移等基本生命現(xiàn)象的分子機理及其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；揭示這些與生物膜密切相關(guān)的基本生命過程的內(nèi)在聯(lián)系。一方面，為發(fā)展膜分子生物學(xué)和解決生物學(xué)、醫(yī)學(xué)及農(nóng)學(xué)中的重大理論問題服務(wù)，如腫瘤和其他主要疾病的防治，神經(jīng)和免疫功能的調(diào)節(jié)，發(fā)育和遺傳的控制等；另一方面，通過生物膜的人工模擬研究，當(dāng)前著重運用人工膜生物技術(shù)作為藥物和遺傳物質(zhì)的定向?qū)н\系統(tǒng)，為解決醫(yī)學(xué)臨床和動、植物和微生物遺傳工程等方面的重大實際問題服務(wù)。從較長遠的發(fā)展方向上看，膜生物工程將包括在闡明生物膜的換能機理、選擇透性、信息感受、識別和傳遞等工作原理的基礎(chǔ)上結(jié)合其他工程技術(shù)發(fā)展“生物換能器”、“生物分離濃縮器”、“生物傳感器”、“生物電子計算機”及“生物光計算機”等新興技術(shù)領(lǐng)域，更廣泛地為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)服務(wù)。 主要研究成果： ①研究了線粒體氧自由基的生成、轉(zhuǎn)移和靶向的作用機制，提出活性氧理論。 ②研究了Mf細胞膜上離子通道活動的變化與GM一CSF激活過程的關(guān)系以及Mf與NK細胞對同種和異種抗原的識別作用。 ③研制出對癌細胞惡性增殖有較強抑制活性的藥物和有明顯降糖效果的口服脂質(zhì)體新劑型。 ④蛋白質(zhì)構(gòu)象變化及基因?qū)氲难芯俊Ｓ帽砻鎴@二色譜法以及FTIR—ATR（全內(nèi)反射傅利葉紅外譜）和固體熒光譜法測定了蛋白質(zhì)與生物醫(yī)用材料表面作用后蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化；在國內(nèi)率先建立了磁園二色譜（MCD）技術(shù)，在蛋白質(zhì)二維晶體組裝的基礎(chǔ)研究和突觸形成過程中突觸前后膜相互作用的研究中，都取得了許多重要的成果。研制并開展了一系列導(dǎo)入外源基因的新方法，用超聲波法在植物完整細胞及組織塊中實現(xiàn)外源基因的轉(zhuǎn)移。 ⑤細胞膜離子通道特性的研究。人工合成的22肽在肌細胞膜上組裝成具有離子選擇性的通道，分離純化了具有生物活性的抗嗎啡肽和芋螺毒素，在離子通道水平上研究其作用機理；闡明心肌細胞早后去極化的發(fā)生機制、電生理學(xué)特性及各種抑制因素。 （2）介紹科學(xué)技術(shù)在攻克人類疾病、提高糧食產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)等方面的例子。（課前可以給學(xué)生布置作業(yè)，通過網(wǎng)絡(luò)、報紙、雜志等渠道收集相關(guān)資料，經(jīng)篩選后，課上交流） （3）歸納研究生物膜的重要意義。 結(jié)束語：生物膜與膜生物工程是現(xiàn)代生物科學(xué)的重大方向之一，它將近代生物學(xué)與近代物理學(xué)及有關(guān)工程學(xué)科互相結(jié)合起來，對闡明生物能量轉(zhuǎn)換、信息識別、傳遞和物質(zhì)轉(zhuǎn)移等諸多生命現(xiàn)象具有重大意義，同時在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)及農(nóng)學(xué)中具有實際應(yīng)用的前景。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可以更廣泛地為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)服務(wù)。 重點提示 1．在教學(xué)過程中注意與高中必修教材相關(guān)內(nèi)容的銜接，使學(xué)生明確知識的整體性。 教師可以通過設(shè)計的問題，創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生思考，在激活學(xué)生原有知識的基礎(chǔ)上，進一步發(fā)現(xiàn)新的知識。 2．注意區(qū)別生物膜和生物膜系統(tǒng)這兩個概念。 3．適當(dāng)補充一些資料，使學(xué)生知道相關(guān)知識發(fā)展的新動向，了解一些科研的方法，并且有利于培養(yǎng)學(xué)生的閱讀和分析能力。