马云 美国中小企业:细胞呼吸的过程

细胞的结构和功能

教学目标

使学生了解原核细胞和真核细胞的区别。理解真核细胞的细胞膜、细胞器和细胞核的结构和功能。理解细胞膜的结构特点和功能特性，物质出入细胞的三种方式和细胞核中染色质和染色体相互转化的动态关系。

通过学习真核细胞的亚显微结构和功能，培养学生识图能力和绘图的技能。在指导学生学习细胞微观结构时，培养和发展学生抽象思维能力和对微观世界的空间想象能力。

3．通过学习真核细胞结构和功能的统一，一个细胞是一个有机的统一整体，对学生进行适应、整体等生命科学观点和辩证唯物主义基本观点的教育。通过学习比较原核细胞和真核细胞的区别和地球上绝大多数生物是真核生物这一事实，使学生树立生物进化观点。

重点、难点分析

1．细胞膜的结构和功能以及物质出入细胞的三种方式是教学重点。学好细胞膜结构和功能知识，对后续章节的学习影响较大。细胞膜知识是学习植物水分代谢、矿质代谢、光合和呼吸作用以及动物新陈代谢的基础。细胞膜的结构特点和功能特性与细胞的物质交换、能量转换、信息传递、激素调节等都有密切关系。

2.教材中提及的七种细胞器，应把线粒体、叶绿体列为重点。这两种细胞器与细胞能量转换关系密切。线粒体和叶绿体结构和功能的知识是学习呼吸作用和光合作用的基础。

此外，内质网、核糖体、液泡在细胞的生命活动中具有重要生理作用。内质网是网状的膜结构系统，对细胞内的各种生化反应、物质运输起重要作用；核糖体是合成蛋白质的细胞器，与后面章节的蛋白质代谢，蛋白质生物合成都有密切关系；液泡对植物的渗透吸水有明显影响。

高尔基体和中心体都较靠近细胞核。应提醒学生注意它们在动植物细胞中的存在情况和生理作用，为后面学习动植物细胞的有丝分裂奠定基础。

3．细胞核的结构和功能是教学重点，染色质和染色体的形态变化是学习细胞分裂，掌握细胞分裂各期特点的基础。上述知识的掌握关系到生物遗传变异的学习。

4．细胞膜具有一定的流动性、细胞膜的功能特性、物质出入细胞的主动运输方式；线粒体、叶绿体和内质网等微观结构；染色质和染色体在细胞增殖周期中相互转化的过程等是教学难。

要让学生理解细胞膜具有一定的流动性的结构特点，必须与细胞膜的功能密切联系，要讲清楚细胞膜的成分和结构层次。正是由于构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子排列、分布的疏密程度不同，不均匀性以及作为骨架的磷脂双分子层的迁移、自转、水平运动等特点，加之蛋白质载体的特异性，才能保证细胞膜具有选择透过性。

主动运输需要载体，还需要消耗细胞内新陈代谢所释放的能量。至于能量的来源、产生的过程，在后面学习呼吸作用、能量代谢时还要介绍，这里点到为止即可。

线粒体、叶绿体、内质网等细胞器都是在电镜下才能观察到的微观结构，学生缺乏感性认识，教师应尽量运用挂图、模型等直视手段和丰富生动的教学语言以加强教学效果。

染色体这个名词，学生听说过，有的同学较熟悉，但较少知道染色质。教师要强调，染色体和染色质是同一物质在不同时期的不同形态不同名称而已。至于为什么有这种相互转变的动态变化，有何生物学意义，教师可略加介绍。最后应指出，染色体的形态变化，在连续分裂的细胞中才会发生。

教学过程设计

一、本课题的参考课时为三课时。

二、第一课时：

1．本节教学以细胞结构与功能的统一作为教学主线、突出细胞膜、各细胞器、细胞核结构和功能的统一。让学生在了解细胞各部分生理功能的基础上，去理解与功能相适应的种种形态、结构特点，从而认识细胞和生物体结构与功能统一是生物经历漫长时间进化的结果。

本节学习的是细胞的亚显微结构，要使这些平时看不见、摸不着的、枯燥又乏味的知识能让学生学得进去，学得有兴趣。要求教师从实际出发，从直观着手、善于启发诱导、充分调动学生的学习积极性和主动性。

2．引言：

上节课我们学习了细胞的化学成分，知道构成细胞的每一种化合物都有其重要的生理功能，但是，任何一种化合物都不能单独地完成某一种生命活动。打个比方，电视机的零部件各有各的作用，但任何一个零件并不具备收看电视的功能，只有当这些部件进行组装、调试后才能显示电视机功能。同样道理，当这些化合物按照一定的方式有机地组织起来，形成一种结构——细胞，才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞就是这些物质最基本的结构形式。细胞虽然很微小，但却有非常精细的结构和复杂的自控功能，因此，活细胞能够进行一切生命活动。

根据细胞结构和特点的复杂程度的不同，可将细胞分为原核细胞和真核细胞两大类。

展示原核细胞模式图和真核细胞亚显微结构图，教师稍加提示，由学生得出原核细胞和真核细胞的主要区别。

针对真核细胞亚显微结构图指出，初中阶段使用过的光学显微镜，对细胞膜和细胞内的细微结构是分辨不出来的。近代，由于电子显微镜的运用，将细胞放大儿子、几万、几十万倍后，我们在电镜下观察到的是细胞亚显微结构。教师强调我们所学的细胞是真核细胞，我们要学习的细胞结构是亚显微结构。

让学生观察、辨认植物或动物细胞的亚显微结构图。此时，学生也只能辨认细胞壁、细胞质、细胞核等部分。教师按亚显微结构图，简要地描绘一下，几种细胞器的名称和重要作用，以激发学生对学习细胞亚显微结构和探求细胞内部微观世界的兴趣。

3．由表及里，由浅入深地学习细胞的亚显微结构和功能。

教师可展示洋葱表皮细胞模型，分层展开，可见：细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等部分。回忆原生质的结构组成，再次强调，细胞壁不属于原生质。

真核细胞细胞质的最外面是一层很薄的细胞膜（植物细胞的细胞膜外面有细胞壁）。

（l）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，厚度一般为80×10（-10）m，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，细胞膜的结构待点是：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：

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？

（化学分子式）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。

三、第二课时：

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？

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，教师随讲随极图（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，内股向内腔折叠形成嵴，加大了内股的表面积，有利于有氧呼吸的生化反应顺利进行。

②内膜、呢周围充满液态基质，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。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”。

四、第三课时：

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（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开成，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构成
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：

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；高度螺旋后任状；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。

小资料

一、细胞的亚显微结构：

普通光学显微镜的分辨极限约为0．2微米，而细胞内更加细微结构如细胞膜、核糖体、微管等直径均小于0．2微米。普通光学显微镜是观察不到的。电子显微镜以电子束代替照明 ，对细胞的超微结构的分辨本领可达0．1～0．2纳米。用电子显微镜看到的细胞超微结构叫做细胞的亚显微结构。

由细胞很微小，用电子显微镜观看的细胞膜、细胞器则更加微小，在表示它们的大小。时测量单位通常用微米（μm）、纳米（nm）、埃（A0）表示。

换算关系如下：

1米（m）=10（3）毫米（mm）

1毫米（mm）=10（3）微米（μm）

1微米（pm）=10(3)纳米（nm）

1纳米（nm）=10埃（A）

lm=10(3)mm=10(6)μm=10(9)nm=10(10)A

即1A=10(-1)nm=10(-4)μm=10(-7)mm=10(-10)m

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、衣原作、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。

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