第3节 遗传信息的携带者──核酸 系统表解
黑龙江省安达市育才高中 翟贵君
表2-3-1观察DNA和RNA在细胞中的分布
表2-3-2
DNA和RNA的比较
第2节 生命活动的主要承担者──蛋白质 系统表解
黑龙江省安达市育才高中 翟贵君
表2-2-1 必需氨基酸和非必须氨基酸：
第1节 细胞中的元素和化合物 系统表解
黑龙江省安达市育才高中 翟贵君
第一节 细胞膜──系统的边界 教学构思
大连市第23中学 赵迎雪
一、教材分析 1.地位作用
本节课是高中生物新课改生物必修1分子与细胞第三章第一节的教学内容，本节课的教学内容是在学习了生物的物质基础和细胞的种类的基础上进行的，所以学好本节内容既能帮助学生巩固前面的知识，又能为学生学习动物和植物的代谢作好铺垫，它在教材中起着承上启下的桥梁作用。因此本节课在教学中起着至关重要的作用。 2.主要内容
细胞膜是细胞中必不可少的结构。本节课主要讲述细胞膜的成分和功能。教材首先介绍了细胞膜的成分，随后教材联系生活实际，简要讲述了癌细胞的一些特征；其次教材分析了细胞膜的功能；最后简要讲述了植物细胞壁的成分与功能。结合学生的实际情况，做了一下微调，从学生已学过的细菌的细胞壁入手，简要说植物细胞壁的成分与功能。紧接着从学生能体验到的细胞膜的功能入手，讲细胞膜的功能，生物学有这样的关点，功能是由结构决定的，结构又是由成分决定的，自然过渡到细胞膜的成份。最后联系生活，通过本堂课的学习能解释预测肿瘤的化验单。
3.教学总是具有教育性的，随着生产、科技和整个社会的发展，为了提高全民族的素质，作为教师更应该在重视知识教育的基础上，重视对学生的能力培养和思想教育，因此根据国家教学大纲、教材以及学生心理、生理特点、认知规律和我国素质教育的要求，把本节的教学目标确定为： 知识目标
a.简述细胞膜的成分和功能。
b.解释细胞膜在维持细胞结构和功能中的重要作用。 能力目标
a.培养学生识别生物图的能力和分析归纳总结的能力。 b.培养学生依据科学实验史料建构生物学知识的能力。 c.通过玉米胚的染色实验，培养学生的动手实验能力。 情感目标
a.让学生理解生命活动的物质基础和结构基础，建立起生命活动的物质性观点。 b.树立结构与功能相适应的观点。
根据教学目标的要求，为了更好地解决教学内容，帮助学生更好地理解知识，确定了本节课的重点、难点和关键。 教学重点
a.细胞膜的成分和功能。
b.理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。 教学难点
a.细胞膜的功能。
b.理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。 二、教法运用和学法指导 1.教法运用
在确定了教学任务，具备了相应的教学内容之后，教学方法的选择就成为提高教学质量的一个极为重要的问题。
陶行知先生曾这样说过：“兴趣是最好的老师。”因此在整个教学过程中，针对学科特点，坚持以启发探究性原则为主，综合运用讲授、谈话、讨论、观察直观教具、电化教学和动手实验等多种方法的，调动学生的学习兴趣，发挥学生的主体作用，并根据学生的年龄特点和学生对知识的掌握程度，力求作到因材施教。
2.学法指导：依据不同的教法，指导学生的具体学法，体现“教是为了不需要教”的目的，通过指导学生对电脑课件的观察，教给学生观察的方法；通过指导学生的做死与活的玉米种子胚被红墨水染色的实验，教给学生实验的方法和动手能力；通过直观教具的使用和电化教学手段，教给学生分析综合的思维方
法；通过指导学生运用形象记忆，教给学生记忆的方法。 三、教具使用
教具主要包括幻灯片、电脑课件、学生实验等，对于教具的使用，主要依据直观性、科学性的原则，有利于突出重点、突破难点，直观教具的使用力求能够使学生获得感性认识，并在此基础上积极思考。因此在教学中我尽量创设条件，运用直观教具丰富学生的感性认识。本节课有些内容直观性差，比较抽象，难于理解。如难点之一细胞膜的功能，我不仅借助微机设计了动画、视频，借以演示生活现象，从而化抽象为具体，化复杂为简单；而且设计了学生动手做死与活的玉米种子胚被红墨水染色的实验，亲身感受细胞膜的功能。将难点一一突破。教具的使用将在教学程序中具体阐述。 四、教学程序
本节课主要围绕细胞膜的成份与功能展开的。我分为四个环节来设计教学程序。 1.创设情境，导入新课
导言在教学中起着承上启下的作用。一方面它可以激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，另一方面也可以留下悬念。本节课的导言我采用设疑的方法。提出问题（1）不论是微小的细菌还是高大的乔木，不论是低等的原生动物还是高智商的在座各位，都是由什么构成的？（2）细胞有什么功能？（3）细胞结构有哪些？通过引导学生分析回答这些问题，而进入新知识的学习细胞膜──系统的边界。 2.引导探索，学习新知 （1）植物细胞的细胞壁
因为这部分知识比较简单，而且学生也很熟悉，因此我主要采用提问的方法，你认为细胞最外面的结构是什么？让学生得出结论，植物细胞的细胞壁，主要成分是纤维素和果胶，主要是对植物细胞有支持和保护作用。回忆细菌的细胞壁的成份。教师点评后总结，注意点评学生的思维习惯。
植物细胞的细胞壁，它们没有生命活动的特殊功能。能知道细胞壁的成分与功能就可以了，重点讨论的是“系统的边界”，系统的边界是什么？这里的答案就只有一个──细胞膜。自然过渡到下一个知识点。 （2）细胞膜的功能
这部分是本节的重点和难点，知识抽象，学生缺乏感性认识，所以我主要采用讲授法并借助电脑动画、真实的录相来演示相应过程以及让学生亲自动手做死与活的玉米种子胚被红墨水染色的实验，非常直观、形象、生动，引起学生的注意，学生会充满好奇并有强烈的求知欲望，在这种情况下，学生会仔细观察并积极思考，这时教师给与适当的指导，积极设疑，让学生带着问题去学习，充分发挥学生的主体作用，即有利于组织教学又利于调动全体学生的积极性，符合从感性认识到理性认识的规律，把难点分散、转化，便于学生接受、掌握细胞膜的功能。
学生学完这些知识后，并不能把它和成分联系起来，这就需要教师作为桥梁，帮助学生把知识联系起来，进入新知识的学习。我们知道有什么样的结构才可能具有什么样功能，功能与结构是相适应的，结构又与成分相适应，那么，细胞膜具有什么样的结构与成分才能完成上述的功能呢？鉴于细胞膜的结构我们还会在第四章详细学习，我们这里主要来研究细胞膜的成分。 （3）细胞膜的成分
通过重温科学家的探索过程，教师给出相关的资料，给学生身临其境的感觉，从而更容易理解这部分，能加深对新知识的掌握，增强学生依据科学实验史料建构生物学知识的能力。
通过对各成分功能的分析，引导学生认同成分与功能也是相适应，联系生活实际，引入肿瘤的化验单。 （4）读懂预测肿瘤的化验单
联系生活实际，教师介绍肿瘤的化验单各数据的意思，结合本课刚学过知识，学生会更加深刻体会到学习的乐趣。
3.深入钻研，总结提高
将知识系统化，明确重点、难点，置疑解惑。 4.巩固练习，及时反馈
练习时突出最本质、最主要的知识，依据因材施教、教学信息及时反馈的原则，在出示练习题时，分为巩
固题和运用题。巩固题考察学生对原材料的再认再现，运用题考察学生对知识的理解和运用能力。 总之在本节课上，在执行教学任务时，巧妙地运用各种教具，使学生在获得知识的同时，发展他们的观察、思维、想象等能力。 五、教学反思
课后回顾本节课，我认为有以下几点不错之处。 1.灵活利用教材，微调了教学内容。
这是在结合学生的实际情况后做出的调整。符合学生的认知规律，学生更有兴趣参与整堂课，易于接受相关知识。
2.合理创设问题。
依据学生的个性差异，设计出不同的问题，让不同层次的学生都能参与其中，调动全体学生的积极性，促进全体学生的发展。 3.合理综合运用各种教法
坚持启发性教学原则，利用讲授、谈话、讨论、观察直观教具、电化教学和动手实验等多种方法的综合运用，调动学生的学习兴趣，发挥学生的主体作用，并根据学生的年龄特点和学生对知识的掌握程度，力求做到因材施教。 解读模型，把握“运输”
河南省滑县第六高级中学 李希明
新教材越来越强调解读模型能力的培养，并要求学生能用模型来表达一些结论。在实践中，物质的跨膜运输速率也常常用二维坐标曲线模型表示，通过对坐标图的分析，有利于学生理性思维能力的培养。本文试以小分子或离子物质跨膜运输方式的坐标模型加以探讨，以期提升学生认识问题和解决问题的能力。
一、“物质跨膜运输”模型归纳
二、物质跨膜运输模型解读 1．自由扩散模型
首先要明确自由扩散的条件即膜的两侧具有浓度差（小分子物质是从高浓度向低浓度扩散的），不需要载体协助也不需要能量供应。自由扩散的速度与物质浓度的高低（浓度差）成正比，但自由扩散是不受载体和能量等因素的影响，例如：水分子，氧气等气体分子以及甘油等脂溶性分子可以自由通过细胞膜。
2．协助扩散模型
首先要明确协助扩散的条件即需要载体蛋白的协助并且膜的两侧具有浓度差（小分子物质是从高浓度向低浓度扩散的），不需要能量的供应。在一定的浓度范围内，随浓度差增大，物质的扩散速度加快。达到一定程度后，由于受载体数目的限制（膜上的载体达到饱和时），物质运输速度不再增加而保持稳定，例如：葡萄糖通过红细胞膜。
3．主动运输模型
首先要明确主动运输的条件即需要载体蛋白的协助和伴随能量的消耗。一般小分子物质是从从低浓度向高浓度方向转运的（也可顺浓度进行），例如：钠离子等无机盐离子、葡萄糖、氨基酸等通过细胞膜。
3．1“耗氧量”模型
运输速度与氧气的供应呈正相关，但不是正比例，因受细胞膜上载体数量的限制，故在一定的氧气消耗量范围内，随耗氧量的增大，物质的扩散速度加快。达到一定程度后，物质运输速度不再增加而保持稳定。值得注意的是，在氧气消耗量为零时，虽然有氧呼吸受到了抑制，但物质仍然可以运输，因为此时还要无氧呼吸产生能量，故曲线的起始位置运输速率并非为零。
3．2“时间”模型
当细胞外物质的浓度高于细胞内时（顺浓度梯度），主动运输比被动运输快得多。当主动运输逆浓度梯度进行时，在能量供应充足、载体没有达到饱和之前，物质运输速度随细胞外浓度的升高而加快；当载体饱和或能量不足时，运输速度维持相对稳定，不再随细胞外浓度而变化。综上，也说明主动运输不但可以逆浓度梯度进行，也是可以顺浓度梯度进行的。
3．3“浓度差”模型
在载体饱和之前，主动运输的速率和物质浓度成正相关，此时体现了主动运输和协助扩散模型的统一性。但当载体的数量饱和后且能量充足时由于载体运输的物质有限故运输速率就不在变化了。
此时，主动运输的运输速率与物质在膜两侧的浓度差无关。 三、物质跨膜运输模型应用
例1 下图表示正常情况下，不同物质穿过细胞膜进入细胞的四种情况。若在X点加入有氧呼吸抑制剂，下列曲线中一定会发生明显变化的是
【解析】本题
是对“物质跨膜运输模型”理解的综合性考查。依据横、纵坐标的含义以及相关曲线的走势分析，结合自由扩散、协助扩散和主动运输模型的比对可知A项为自由扩散模型，与膜内外溶液浓度差密切相关。B项为协助扩散模型或为主动运输中的“浓度差”模型，C项为主动运输中的“耗氧量”模型的变式，需要载体和能量。D项为自由扩散模型的变式。“若在X
点加入有氧呼吸抑制剂”则影响能量的供应，故主动运输过程一定会发生明显的变化，而被动运输是与能量无关的，因此选项A、B、D则并非“一定”发生明显的变化。
【答案】C
例2 下图中纵坐标表示物质通过膜运输的速率。请根据图回答。
（1）心肌细胞吸收 O2、 K的运输方式依次是图_____、_____（填序号）。 图 b 出现 BC 段的主要原因是__________________________。
（2）与表皮细胞相比较，人心肌细胞中显著增多的细胞器结构是______________，其依据是____________________________________。
（3）对绿色植物而言，决定如何吸收土壤中某种离子的直接因素是______________。 （4）若对离体的心肌细胞施用某种霉素，结果Ca吸收最显著减少，而K、C6H12O6等物质的吸收不受影响，其可能的原因是____________________。 若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则 Ca、 K、 C6H12O6等物质吸收均受到显著的影响，其原因是____________。
【解析】依据物质跨膜运输模型，可知a为自由扩散模型，故为O2进入心肌细胞的方式， b为主动运输中的“耗氧量”模型，是K的运输方式。该模型除了要考虑有氧呼吸释放能量时氧气的消耗量外，还要考虑细胞膜上的载体种类和数量对物质运输的直接影响，同时参与呼吸作用的酶也是有限的。决定绿色植物吸收离子的直接因素即细胞膜上的载体。若毒素抑制了钙离子载体的活性，则Ca吸收最显著减少，但其他物质不是影响。反之若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，在细胞的呼吸受阻能量递减，故Ca、 K、 C6H12O6等物质吸收均受到影响。
【点拨】无论是绿色植物的根吸收矿质元素，还是动物的心肌细胞吸收无机盐离子都有涉及物质的主动运输过程，故要从能量和载体两个角度（直接影响因素）去寻找突破口，只要间接影响到能量变化（如细胞呼吸）或载体蛋白的因素就要考虑。
【参考答案】（1） a、b；载体的数是有限的，参与呼吸作用的酶也是有限的 （2）线粒体；心肌细胞在不停的收缩，需要消耗的能量远比表皮细胞多 （3）根细胞膜上矿质离子的载体（4）该毒素抑制了钙离子载体的活性；这些物质的运输方式都是主动运输，需要消耗能量
蛋白质――生命的体现者 专题复习
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黑龙江省安达市育才高中 翟贵君 一、知识体系：
二、知识解析：
（一）蛋白质的分子结构 1．结构： （1）化学结构
①基本组成元素：共有元素是C、H、O、N，很多含P、S，有的含微量元素Fe、Cu、Mn、I、Zn等。
②基本组成单位－氨基酸： ●种类：约20种 ●通式：略
●结构特点：至少含一个氨基（－NH2）和一个羧基（－COOH），但都有一个与中心碳原子相连；氨基酸不同，Ｒ基不同。该特点也是判断组成生物体氨基酸的依据。
③氨基酸的连接：
氨基酸是在核糖体上以缩合的方式通过肽键（－CO－NH－）连接，形成的产物叫肽，其连接过程如下图：
多个氨基酸分子缩合而成的多肽呈链状结构，叫肽链。
（2）空间结构：一条或几条肽链通过一定的化学键连接，形成非常复杂的空间结构。 2．结构特点－多样性：
由于组成每种蛋白质分子的氨基酸种类不同，数目成百上千，排列次序变化多样，由氨基酸形成的肽链的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构具有多样性，这就决定了蛋白质分子功能的多样性。
注：蛋白质结构多样性是导致生物多样性的直接原因，生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性。
（二）蛋白质的鉴定：显色反应
蛋白质（实际上是指与双缩脲结构相似的肽键）与双缩脲试剂发生作用（在碱性溶液中2+
与Cu反应），可以产生紫色的络合物。
（三）功能：
1．结构蛋白：是构成细胞和生物体结构的重要物质，如：肌肉蛋白、血红蛋白、染色体蛋白、核糖体蛋白、膜蛋白等。
2．功能蛋白：
（1）具有催化功能的大多数酶。有些酶是RNA。酶的相关知识参见“高中生物中酶知识的梳理与整合”一文
（2）具有调节作用的某些动物激素，如胰岛素、生长激素、促激素等是蛋白质。
附：高中生物课本中涉及到的动物激素：
注1 表中带*的为高考大纲中不做要求的内容。
注2 有关胰岛素的知识可参见“高中课本中胰岛素知识的梳理”一文。
（3）具有运输作用的物质，如：
●红细胞中的血红蛋白与氧的运输有关。
●参与细胞主动运输的载体是蛋白质。
（4）具有免疫作用的抗体：
有关抗体的知识可参见“高中课本中抗体知识的梳理”一文
（5）具有识别和信息传递作用的细胞膜上与糖类结合的糖蛋白。
（四）蛋白质代谢：
1．人和动物体内蛋白质的来源：通过食物链最终来自于植物蛋白。植物蛋白合成所需的N元素的来源途径主要是生物固氮。食物中的蛋白质，既有谷类和豆类等植物性蛋白质，也有肉和蛋等动物性蛋白质。
2．蛋白质的消化：首先在胃和小肠内经过蛋白酶（胃蛋白酶和胰蛋白酶）的作用水解为多肽，多肽在小肠中肽酶的作用下水解为消化终产物氨基酸。
3．氨基酸的吸收及运输途径：肠道内的氨基酸是通过主动运输方式被小肠绒毛上皮细胞吸收的，然后进入到小肠绒毛内的毛细血管，通过血液循环运输到全身各处的毛细血管网，再通过组织液进入到组织细胞内参与细胞内的代谢活动。（思考：肠道内的氨基酸到达组织细胞要通过几层膜？）
4．氨基酸在组织细胞内的变化：
（1）参与代谢的氨基酸的来源途径：从肠道吸收（即来自于食物）、自身蛋白质的分解、通过氨基转换作用（也叫转氨基作用）产生的非必需氨基酸。
（2）氨基酸的去向：
①合成各种组织蛋白以及酶和蛋白质类激素。
②通过转氨基作用产生新的氨基酸（非必需氨基酸）。催化转氨基作用的酶是转氨酶，主要存在于肝脏中，所以，可通过检验血液中转氨酶的含量来判断肝脏的功能。
③通过脱氨基作用分解为含氮部分即氨基和不含氮部分，其中氨基可以转变为尿素通过肾脏而排出体外；不含氮部分可以参与呼吸作用，氧化分解为二氧化碳和水，同时释放能量，也可以合成为糖类和脂肪。
5．代谢终产物的排出：蛋白质的代谢终产物有CO2、H2O和尿素。其主要排出途径是：CO2主要通过呼吸系统排出；H2O的主要是通过尿液排出，通过皮肤和呼吸系统也可以排出部分水；尿素的排出途径是尿液和汗液。
（五）与人体健康
1．生理性疾病：
（1）营养不良：各种蛋白质中所含氨基酸的种类有差别，动物性食物中的蛋白质中所含氨基酸种类较齐全；有些植物性食物中的蛋白质缺少人体的某些必需氨基酸。如果人的食物种类过于单一，体内就会由于缺乏某些必需氨基酸而导至蛋白质合成受阻，而出现营养不良。
（2）组织水肿：参见“水――生命之源”专题相应部分内容。
2．与遗传相关的疾病：
（1）突变引起的疾病：
●镰刀型细胞贫血症：若控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生改变，CTT//GAA变成了CAT//GTA，也就是说，DNA上的一个碱基对发生了改变（T//A→A//T），最终会导致镰刀型细胞贫血症的发生。
（2）酶的合成异常导致的疾病：
●白化病：正常人的皮肤、毛发等处的细胞中有一种酶，叫酪氨酸酶，它能够将酶氨酸转变为黑色素。如果一个人由于基因不正常而缺少酪氨酸酶，那么这个人就不能合成黑色素，而表现出白化病的症状。
●苯丙酮尿症：患者由于缺少正常基因而导致体细胞中缺少一种酶，这样，体内的苯丙氨酸就不能沿正常的代谢途径转变成酪氨酸，只能按另一条途径转变成苯丙酮酸。
（六）蛋白质的生物合成
1．合成部位
蛋白质的合成场所是核糖体。细胞内的核糖体有两种存在形式，一种是游离于细胞质基质中的核糖体，一种是附着于粗面内质网上的核糖体，两类核糖体合成的蛋白质的种类是不同的，其中分泌蛋白（指在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质，如抗体、胰岛素、某些激素等）是在粗面内质网上的核糖体上合成的，与其合成及分泌相关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体（注意掌握各细胞器所起的作用）；其合成及分泌的途径是：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→胞外。通过该过程能够证明的结论有：膜的流动性、外排作用、细胞的整体性等。
2．过程：
蛋白质的合成是在基因（原核和真核细胞基因的结构）的控制下完成的，其合成包括转录和翻译过程（定义、场所、原料、条件、过程、结果）。
（七）应用－蛋白质工程：参见高三选修教材57页“课外读”。
（八）相关计算：
1．设某蛋白质分子由n个氨基酸、m条肽链组成，每个氨基酸的平均分子量为a，则：
（1）肽腱数＝失去的水分子数＝n－m
（2）该蛋白质分子至少含有m个－NH2，m个－COOH
（3）蛋白质的分子量＝n·a－(n－m)·18
（4）N原子数＝氨基酸数（R基上无N原子时）
2．多肽种类的计算：
有n（n≤20）种、m个氨基酸任意排列构成多肽：
m（1）若允许重复的话，可形成的多肽种类有n种。
（2）若不允许重复的话，可形成的多肽种类n×(n-1)×(n-2)„×(n-m+2)×(n-m+1)= A种。（这里m≤n）
3．在基因控制蛋白质合成过程中，原核细胞基因编码区中的脱氧核苷酸（或碱基）、核糖核苷酸（或碱基）、氨基酸的数量比例关系为6(n+1):3(n+1):n；真核细胞基因编码区中外显子中的脱氧核苷酸（或碱基）、核糖核苷酸（或碱基）、氨基酸的数量比例关系为6(n+1):3(n+1):n。若n的数值很大的话，可把三者的比值近似看成6:3:1。
（九）其它：
1．病毒蛋白：是组成病毒衣壳的成分。
2．单细胞蛋白：指通过发酵获得的大量微生物菌体。可用作饲料、食品添加剂、蛋白食品等。
三、各知识点间的联系：
一，碱基，核苷酸的种类 ---注意在细胞和病毒中的区别
二，核苷酸中3分子的连接方式 ---注意连接的位置 C1 C5
三，两种核酸的合成与缩合水分子的产生 ---注意单双链
四，核酸的分布试验中，注意生理盐水、加热步骤和盐酸的浓度及作用
五，磷酸二酯键及相关的酶--DNA连接酶、DNA聚合酶、限制酶、RNA聚合酶 六，核酸代谢产物尿酸与健康 ---痛风
七，脱氧核酸种类的多样性特异性及结构的稳定性---主链和碱基对固定不变的排列、配对方式、双螺旋、氢键等。