生物细胞的基本结构范文

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篇1

【中图分类号】Q2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）12-0009-02

生物技术是推动21世纪科技进步的最重要的技术之一，是实现我国经济社会全面协调可持续发展的重要产业。围绕生物技术核心的“着力提升生物医药研发能力，开发医药新产品，加快发展生物医学工程技术和产品，大力发展生物育种，推进生物制造规模化发展，加速构建具有国际先进水平的现代生物产业体系，加快海洋生物技术及产品的研发和产业化”，已成为“十二五”国家战略性新兴产业发展规划中的重要内容。

总书记在清华大学百年校庆大会上的重要讲话中提出“着力推动‘中国制造’向‘中国创造’转变”，建立创新性国家已成为国家战略任务。在创新已成为经济社会发展的主要驱动力的今天，具有创新知识的人才是实现“中国创造”的核心要素。高等教育的根本任务是人才培养，因此，面对建设创新型国家对人才的重大需求，探索高等学校创新性人才培养的教育模型和教育机制，培养更多符合时代需求的创新性人才，是落在广大教育工作者肩上的重要任务。

西南大学生物技术专业本科首批招生于1999年秋季，是国内较早设置该专业的高校之一。作者一直致力于生物技术（工程）专业细胞生物学课程教学，对课程建设与实践颇有一些心得体会，本文就培养创新型生物技术（工程）人才的细胞生物学课程建设和实践进行探讨。

1. 细胞生物学理论内容的优化

作为生物技术专业重要的专业基础课程，细胞生物学既具理论的抽象性，同时又富有技术的实践性。从理论角度，细胞生物学与生物化学、分子生物学、遗传学等其它专业课程互相联系、渗透，密不可分，同时又是细胞工程等生物技术其它专业课程的基础，在生物技术课程体系中起着承上启下的枢纽作用。

分析当前高等本科教育的国内细胞生物学教材不难发现，教材的组织架构基本是依循在介绍细胞基本成分之后，从细胞膜、细胞质、细胞核这种像剥蛋壳式的由外向内的机械式线条，显得呆滞和孤立，缺乏与其它课程的有机联系。从内容的组织上诸多内容与生物化学、分子生物学、遗传学等课程内容重复，如细胞的成分与结构、细胞核结构与功能（染色体结构与功能）等。科学设置细胞生物学课程体系，对学生牢固掌握基础理论、引导学生从基础理论原理中衍生创新设计能力、综合培养学生科学思维能力、提升学生综合素质至关重要。

1.1形成 以“细胞结构和功能-细胞生命活动原理-细胞的分子、遗传改造原理”的理论课程体系

即在理论的组织架构上以细胞功能结构为基础，贯穿细胞活动的基本原理，衍生现代新理论、新技术和领域发展新趋势。内容上主要表现于

①以“细胞结构和功能-细胞生命活动原理-细胞的分子、遗传改造原理”为模块设置理论课程，围绕细胞基本结构和功能系统阐述细胞生物学基本概念、基础理论和基本方法原理。②在现有基础理论课群中，增设以现代生物技术为基础的细胞生物技术基本原理理论课程，课程内容注重以原核细胞与真核细胞为表达系统的生物技术发展过程和技术原理的阐述，让学生能从技术原理和历史技术创新角度对现代生物技术进行系统了解，更能将生物化学理论、分子与遗传技术原理在细胞层次统一结合起来，在理论教学中阐述细胞内生命活动的基本原理，以及生物技术改造的理论基础。③19世纪年代末，显微镜的发明缔造了细胞生物学的根基，近代物理学的发展更是促进了细胞生物学的突飞猛进。在新技术、新发明层出不穷的现代社会的教育过程中，将现代科学信息、现代科学理念、科学技术实时引入教学中，不仅是对细胞生物学的扩充，更是培养学生创新性思维的重要内容。因此，跟踪物理理论技术发展，结合生物技术及其它交叉领域的新理论、新技术的创新，培养学生创新意识的理论内容显得必不可少。

1.2建立“活化”的理论教学模式

①活化——教学理念要以活细胞为根基：细胞不仅仅是物理或化学上的纯结构组成，或是无机小分子及有机大分子的无生命的随机组合。细胞是有生命的，它不仅表现在它是生命结构和功能的基本单位，更重要的是细胞是生命的连续体系，从结构和功能都表现为基本物质在时空上的动态组合和生命代谢活动的有序性。因此，理论教学中，以细胞内蛋白质的合成、运输与分泌为主线索，设置细胞结构和功能的课程内容，表现细胞结构与功能的联系和细胞生命活动的时空表达。

②活化——课堂教学要有活跃的氛围：摒弃传统的理论教条式的灌输模式，采用现代多媒体技术和丰富的网络资源，将死板的文字描述转变为形象影像、动画，启动学生想象力。课堂教学中采用问题式、讨论式的教学方法，围绕一个理论主题问题，在讨论过程中“教”与“学”互动、“师”与“生”角色互换，以培养学生主动学习和以问题为基础的探索理论的能力，学生的科学思维能力在自然中养成，创新之火在自然中点燃。

2. 实验课程

实验课程的内涵并不是理论课程简单的实验验证，而应该把它看作是创新型人才苗子孵育的第一基地。

2.1形成层次化的实验课程体系

整合现有细胞生物学实验课程，根据现代生物技术的产业特点和发展趋势，扩充与现代生物技术方法和措施相关的细胞生物技术基础实践，沿“细胞结构基础-细胞综合技术-创新研究”递进式内容，融合现有分散的专业、专业基础实验课，创新性构建一个系统的、层次化的生物技术本科专业的细胞生物学实验课程内容：

①细胞结构基础内容：一对一的细胞结构印证，组合经典细胞生物学实验内容，从细胞基本结构、细胞组分的分析、到细胞拆合和重组，利用基本技术和方法验证理论知识，完整认识细胞基本结构和基本方法，建立运用科学原理解决具体问题的实验基础。此部分内容为细胞及其技术手段和方法的认识和专业基础技能实验训练内容。除必要的经典实验外，增设生物技术领域前沿技术和方法，保持实验内容的先进性。

②细胞综合培育内容：一主题多技术的综合运用。以细胞培养为主线条，按细胞融合、细胞转染及细胞基因重组、重组细胞遗传表达产物的分离纯化内容进行模块设置实验内容。

③创新研究内容：多知识、多技术、生物技术多领域的发散式的自主实验性研究内容。“细胞结构基础-细胞综合技术-创新研究”的实验课程体系。

2.2建立“4+3+2+1”制式的实验教学模式

①40%基础指令性实验教学：教师决定实验内容，设定实验程序，学生进行验证性操作。对于前沿技术手段，采用网络资源和多媒体技术进行系统介绍。强化学生对细胞基本结构的认识，培养学生对现代细胞生物学方法的认识和应用、对细胞生物学基本技能的熟练掌握。

②30%综合指导性实验教学：教师命题，教师主导性设计，以一个实验内容使学生了解多种实验技术和方法的综合运用。培养学生综合运用实验技能能力和团队合作能力。

③20%综合研究性实验教学：教师命题，教师指导学生设计，综合应用多种实验技术和方法在一个实验主题中。培养学生的科学思维能力和综合设计能力。

④10%自主创新性实验教学：学生自由选题，自主设计，教师辅地帮助学生创新性实践。对可能的学生创新性研究成果，适时地进行成果转化或专利保护，认识知识产权保护的重要性。培养学生的创新精神和创新实践能力。

以上内容思考意旨是通过系统化内容的细胞生物学课程设置，建立集基本（础）知识、基本技能、实践能力、科学创新思维培植为一体、适合以培养生物技术专业学生综合素质、实践能力和创新能力的细胞生物学课程体系。

参考文献：

[1]国务院.“十二五”国家战略性新兴产业发展规划.2012

[2].清华大学百年校庆讲话.2011

篇2

（一）课程标准要求及解读

对于生物膜的结构，山东省2017级生物学科教学指导意见中的要求为“概述生物膜的结构”。概述为理解水平，即不仅要说出流动镶嵌模型的基本内容，还应该建立生物膜结构和功能之间的联系。2017版《普通高中生物学课程标准》中与这一部分有关的学业要求有：“从结构和功能相适应这一视角，解释细胞由多种多样的分子组成，这些分子是细胞执行各项生命活动的物质基础；建构并使用细胞模型，阐明细胞各部分结构通过分工与合作，形成相互协调的统一整体。”本节课是在学习了细胞膜功能和生物膜系统功能的基础上进行的，所以可以很好地使学生形成结构和功能相适应的观点，从而提高生命观念这一核心素养，所以这是本节课的一个重要目标。本节课将以生物膜结构的探究历程为主线，构建生物膜的流动镶嵌模型，从而使学生对细胞结构有一个更清晰的认识，进而能阐明其功能，所以引导学生回顾生物膜结构的探究历程进而总结出流动镶嵌模型的主要内容是本节课重要的学习目标。另外课标要求注重生物科学史和科学本质的学习，而本节课恰恰是以生物膜结构的探究历程为主线，可以让学生沿着科学家探索的道路，理解科学的本质和科学研究的思路、方法，让学生认识到“科学知识可能随着研究的深入而改变”“科学工作依赖观察和推论”“科学工作采用基于实证的范式”。

（二）教材与教学内容分析

1、内容分析

“生物膜的结构”为人教版高中生物学教材《分子与细胞》第4章第2节《生物膜的流动镶嵌模型》的内容，是上一章中“细胞膜——系统的边界”内容的延伸，与第4章第1节“物质跨膜运输的实例”和第3节“物质跨膜运输的方式”联系紧密，起到承上启下的作用。教学内容主要包括两部分 ：科学家对生物膜结构的探究历程；生物膜流动镶嵌模型的基本内容。在此基础上建立细胞膜结构和功能的联系，使学生认同结构与功能相适应的观点。对于生物膜结构的探索历程，教材中选取的资料简明扼要，所以在教学中以教材提供的资料为主，补充了冷冻断裂技术，以便学生认识蛋白质在膜中的分布情况和技术对于科学发展的推动作用；对于荧光标记人-鼠细胞融合的实验，不是直接给出，而是先让学生设计实验，以此培养学生科学探究的核心素养。

2、重难点分析

教学重点：生物膜结构的探究历程；生物膜流动镶嵌模型的基本内容。

教学难点：探究蛋白质分子是否能够运动的实验设计；建立细胞膜结构和功能的联系。

（三）学情分析

学生己经学习了细胞膜的成分和功能，认同了细胞膜作为系统边界对于细胞生命活动的重要意义，但对细胞膜的结构完全不了解 ，所以应该从膜的功能引入本节课的学习，最终让学生认同结构和功能是相适应的这一基本的生物学观点。高一学生对于科学研究的一般方法和科学的本质等缺乏深入认识，科学探究能力需要逐步培养，所以本节课应该通过分析生物膜结构的探究历程和实验设计，提高学生对科学研究方法和科学本质的认识，提高学生的科学探究能力。

二、教学目标

1.通过资料分析，回顾生物膜的探究历程，理解科学的本质和科学研究的思路、方法，通过血型的介绍增强社会责任感。（科学思维、科学探究、社会责任）

2.说出流动镶嵌模型的主要内容。（生命观念）

3.建立细胞膜结构和功能的联系，认同结构和功能相适应的观点。（科学思维、生命观念）

三、评价设计

目标1、通过目标检测题1学生对相关问题的回答进行评价进行评价

目标2、通过目标检测题2进行评价

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课题

第4章 第2节 生物膜的流动镶嵌模型

课型

探究课

姓名

黄爱

教学

目标

1. 能复述科学家探索生物膜结构的科学史；

2. 记住生物膜流动镶嵌模型的基本内容及生物膜的结构特点和功能特点。

重点

难点

重点  1．通过分析科学家建立生物膜模型的过程阐述科学发展的一般规律；

2．生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。

难点  探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。

课前

准备

1.超轻粘土，火柴棍，细铁丝；磁铁扣，纸板。

2.生物膜的流动镶嵌实物模型。

3.PPT课件，导学案。

教学

方法

任务驱动法、讲授演示法、启发式教学

课时

25 min

课  堂  教  学  过  程  设  计

教学内容

教师行为

学生行为

媒体运用

时间

课前

回顾

下发导学案，监督学生默写,掌握学生情况。

快速回忆；

查书记牢

2min

趣味

引入

来猜个谜语。

播放课件，猜谜语：是谁,隔开了原始海洋的动荡；

是谁,为我日夜守边防；是谁,为我传信报安康。没有你,我——一个小小的细胞，会是何等模样?

细胞膜作为细胞的边界，具有这样强大的功能，生物学观点认为结构和功能是相适应的，那么生物膜具有什么样的结构，使其能完成以上的功能呢？这是这节课我们要探究的内容。

1.坐直向前看。

2.很快指出谜底是细胞膜，并在老师的指导下找出隐藏在谜语中细胞膜的三个功能。

 

 

PPT展示

 

 

 

 

2min

 

 

目标

解读

 

1.在重温科学家们对生物膜的结构近二百年的研究历程的同时，感悟并尝试使用科学探究中常用的基本方法，如提出假说、严谨推理和实验验证等。

2.目前广泛使用的是流动镶嵌模型，记住这个模型的基本内容及特点。

 

 

听讲与思考

 

PPT展示

1min

 

自主

学习

布置学生快速浏览教材P65-67，填写学案。

（因课时较短，课上省掉这个环节）

1.阅读教材。

2.填写导学案自主学习部分。

5min

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

合作

探究

师精讲：

一、对生物膜结构的探索历程

我们已经知道细胞膜的成分主要是脂质和蛋白质，生物学是一门实验科学，任何结论都依赖于科学实验，我们来看一看这个结论是怎样得来的？

1.19世纪末，欧文顿用500多种化学物质做了上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样。凡是可溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞，于是根据相似相溶原理得出结论：膜是由脂质组成的。

2.20世纪初，科学家第一次从哺乳动物的红细胞中提取出细胞膜，通过化学分析，发现膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。得出结论：膜的主要成分是脂质和蛋白质。

注意：第一个实验是推断，第二个实验才通过提取分离和鉴定得到准确结论。

脂质和蛋白质是怎样排布形成膜结构的呢？

3.1925年荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积是红细胞表面积的2倍。得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。

板书磷脂分子结构，解释头部亲水，尾部疏水的特性。

学案上合作探究问题1和问题2，PPT演示问题答案

蛋白质与这双层磷脂分子是如何组合的？

4.1959年，罗伯特森在电镜下看到了“暗-亮-暗”三层结构，得出结论：生物膜是由“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构构成。描述为静态的统一结构。

    静态结构不能解释的现象引出下一个实验。

5.1970年，科学家用荧光染料标记蛋白质，做人鼠细胞融合实验，得出结论：细胞膜具有流动性。

6.1972年，桑格和尼克森在前人观点的基础上，进一步研究得出结论：提出的生物膜的流动镶嵌模型为大多数人所接受。

二、流动镶嵌模型的基本内容

磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性。

蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以运动的。

展示模型，强调蛋白质的存在位置。

提出合作探究问题3：糖被存在于细胞膜外。看书对糖被的介绍，画出重点内容。

合作探究问题4：结构特点是具有一定的流动性，

功能特点是选择透过性。

 

 

 

1.听讲与思考。

2.与老师回应和交流，认真分析与记忆。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.思考合作探究问题1和问题2，小组讨论，小组派人到黑板上展示磷脂分子排列情况。

 

 

 

 

 

4.当堂记背蛋白质分子的存在形式。

5.观看模型；

体会制作过程；

思考自己动手制作需要的材料、步骤和时间。

观察糖被存在位置。

看书并标划。

填写导学案。

 

 

 

PPT演示图片

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PPT演示图片

 

PPT演示图片

 

 

PPT演示视频

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PPT演示图片

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15min

达标

测评

布置学生完成学案上的4道习题，及时检测。

校对答案，反馈效果。

自习审题做题；

补充知识盲区。

 

4min

课堂

小结

1.提纲式讲述主干知识，围绕“生物膜的流动镶嵌模型”，说明生物膜的流动镶嵌模型的基本内容和生物膜的结构特点。

2.布置课外作业，鼓励自己动手制作更精美的模型。

 

 

1.梳理知识，活学活用。

2.完善笔记，合理安排作业时间。

 

 

PPT演示课程结束

篇4

细菌细胞膜的结构与功能在“无性繁殖”、多如牛毛的、各种版本的微生物学教科书里都安排在“原核微生物”一章,而细胞膜最重要的功能之一——选择性的控制细胞内、外地营养物质和代谢产物的运送机制,则一般被安排在“微生物的营养”一章。学生在学习物质的跨膜运输机制之前学习细胞膜的功能,不免感到抽象、空洞和枯燥,所谓“知其然,不知所以然”。而学生在几个周的教学之后方在“营养”一章学习到“营养物质的跨膜运输机制”,对“营养物质进入细胞”的方式理解同样抽象、不深刻,这是一个教科书编撰的系统性将结构与功能割裂的典型例子。

在我们实际教学采用的教材中,上述两部分内容分别位于教材的第一章“原核微生物的细胞结构”和第四章“微生物的营养”。为了便于学生理解,我们尝试把它们放在一次课里来讲授,收到比较好的教学效果。

1教学方法

根据本节课的特点和学生的实际情况,为了突出重点、突破难点,按照学生的认知规律,主要采用以下的教学方法。

(1)创设情境,激趣导入,提出探索问题:可以采用相关幻灯片,来引起学生对细胞膜的兴趣,导入课题。

(2)采用多媒体课件教学。大量运用幻灯片展示,创设了各种不同的情境,以充分调动学生多种感官的参与,变被动接受为主动探究,激发兴趣、突破难点,体现“学生主体、教师引导”的教学理念。

(3)利用多媒体网络提供的学习材料,学生自主学习,开拓视野,同时也能激发学生学习的兴趣。

2教学过程设计

(1)首先创设情境,激趣导入,提出问题。

多媒体动画演示以下三个动画。

①水分子进入细胞膜的过程。

②葡萄糖分子进入细胞膜的过程。

③钾离子进入细胞膜的过程。

在学生观看动画之后,老师可提出问题:这三种物质进入细胞膜的方式相同吗？这种不同是由生物膜的什么决定的？与膜的结构有何关系？

由此引出本节课题,激发学生对探究学习细胞膜的兴趣。

(2)多媒体演示细胞膜的基本结构及化学组成。通过此环节,使学生对细胞膜有一个全面的认识。

(3)多媒体演示液态镶嵌模型的基本要点。使学生建立细胞膜是流动的,具有一定柔性或者叫可塑性的观念。为学生理解物质的跨膜运输奠定基础。

(4)在学生了解细胞膜的基本结构和液态镶嵌模型的基础上,引入营养物质的跨膜运输的四种基本机制,弄清每一种营养物质的跨膜运输机制与细胞膜结构的关系。这样将细胞膜的结构和物质的跨膜运输结合起来讲授,既符合自然界结构与功能的一致性的基本规律,同时使学生更容易理解。

(5)在细胞膜的结构与物质跨膜运输讲授完毕之后,最后对细胞膜的主要功能进行总结。

教材处理是为师者的基本功。教材处理的基本原则就是要优化教学内容,突出教材重点,注重知识之间,以及知识与能力之间的联系,而检验教材处理之效果的唯一标准是实际的教学效果。总之,我们应该切切实实地将教材处理作为教学设计的先行,而充分考虑学生学习的便利和效果则应是教材处理的基本出发点。如此,在我们钻研教材的时候,我们心中就可能会有教材处理的思路了。