3.2 细胞器之间的协调配合及生物膜系统 教学设计

《细胞器之间的协调配合及生物膜系统》教学设计
【教材分析】
本节课是在学生学习了细胞膜、细胞核等细胞结构的基础上，进一步深入探讨细胞器的功能及相互协作关系，起到承上启下的关键作用。先通过梳理叶绿体、线粒体等 8 种细胞器的结构与功能，为后续“细胞器协调配合”奠定基础；再以分泌蛋白的合成、加工和运输为核心案例，结合生物膜系统的组成与功能，揭示细胞结构的整体
性。同时，教材融入大量高考真题与考情分析，明确知识考查方向，对学生构建系统的细胞结构知识体系、提升科学思维能力具有重要意义。
【学情分析】
高三学生已具备细胞器的基础认知，能区分不同细胞器的结构特点，但对细胞器间的动态协作过程理解较困难；已掌握简单的实验方法，却缺乏对科学研究方法（如同位素标记法）的深度理解和应用能力；逻辑思维和抽象思维初步发展，不过对“生物膜系统”这类抽象概念的构建仍需借助直观教学手段。
【学习 目标】
1. 能准确描述分泌蛋白的合成、加工和运输过程，说出参与该过程的细胞器及各自作用。
2. 明确生物膜系统的组成、特点与功能，区分生物膜与生物膜系统的概念。
3. 尝试构建分泌蛋白合成运输过程图和生物膜系统知识体系图，培养知识整合与建模能力。（科学思维）
4. 体会细胞结构“局部协作→整体统一”的生命观念，认同结构与功能相适应的生物学原理。（生命观念）
5. 通过了解同位素标记法的应用，感受科学研究方法对生物学发展的重要意义，激发科学探究兴趣。（科学探究）
【教学重难点】
1.教学重点
1.1 分泌蛋白的合成、加工和运输过程。
1.2 生物膜系统的组成与功能。
2.教学难点
2.1 分泌蛋白合成运输过程中各细胞器的协调配合及膜面积变化。
2.2 生物膜系统的结构与功能联系。
【教学方法】
1. 直观教学法：利用分泌蛋白合成运输的动态动画、生物膜系统结构示意图，将抽象过程具象化，帮助学生理解。
2. 问题驱动法：围绕“放射性标记的亮氨酸依次出现在哪些结构？”“ 内质网、高尔基体膜面积如何变化？”等问题，引导学生主动思考，逐步深入知识核心。
3. 小组合作法：组织学生分组构建分泌蛋白合成运输过程图，通过合作交流，提升知识整合能力与团队协作意识。
4. 讲练结合法：讲解知识点后，结合教材中的高考真题进行即时练习，巩固知识，提升解题能力。
【教学过程】
一、导入新课
工厂生产产品时，需要各个部门的团结协作共同完成产品的生产，细胞如工厂一样，在细胞内有很多的“流水线” ，这些流水线的完成需要细胞内各种细胞器的协调配合，那么这些细胞器是如何协调配合的？引入本节课内容。
设计意图：通过类比法使学生联系生活实际，激发学生学习热情。
二、新课讲授
（一） 细胞器之间的协调配合——分泌蛋白的合成、加工和运输
1.分泌蛋白的概念：在细胞内合成，分泌到细胞外起作用的蛋白质。如部分激素、抗体、消化酶等。
教师活动：通过创设情境： “我们体内的消化酶能在细胞内合成后，精准分泌到消化道发挥作用，它在细胞内经历了怎样的‘旅程’？不同细胞器是如何配合完成这一过程的？”
设计意图：结合学生已有的“消化酶是蛋白质”的知识，引发认知冲突，激发探究兴趣，自然引入科学家研究消化酶（分泌蛋白）的合成与运输的研究方法。
2.研究方法
教师活动：先介绍同位素标记法的两种类型放射性同位素标记法与稳定同位素的原理不同，然后引导学生回顾高中阶段所学的同位素标记法的实验实例，再引导学生思考 3H 标记亮氨酸的用途引出分泌蛋白的合成运输的过程。
学生活动：说出 C 、H、P 、S 和 O 、N 等元素的应用实例，了解每种同位素在高中阶段的具体应用。
设计意图：通过归纳同位素标记法的具体实例，让学生进行知识的梳理归纳，学会知识体系的形成。
3.分泌蛋白的合成运输过程
教师活动：展示实验过程：科学家将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有 3H 标记的亮氨酸培养液中培养，检测放射性物质出现的先后顺序。根据材料：3min 后放射性出现在附着核糖体的内质网，17min 后在高尔基体，117min 后在细胞膜内侧囊泡及细胞外分泌物中，让学生直观感受分泌蛋白的“运输路径” 。引导学生思考可以根据放射性物质出现的先后顺序，判断不同细胞器在分泌蛋白合成和运输过程中发挥的作用。
学生活动：说出选择胰腺腺泡细胞的原因是：产生的大量分泌蛋白，容易观察。用亮氨酸的原因：各种分泌蛋白以及其信号肽中都含亮氨酸。
教师活动：引导学生阅读教材 P52 分泌蛋白合成的大致过程，阅读后分小组讨论，构建分泌蛋白合成运输过程图。
学生活动：阅读后讨论，板书完成过程图解。
师生活动：根据图解，剖析分泌蛋白的合成与运输过程。游离核糖体合成一段肽链→肽链与核糖体转移到粗面内质网，边合成边进入内质网腔，加工折叠形成有空间结构的蛋白质→ 内质网鼓出形成囊泡，将蛋白质运到高尔基体→高尔基体进一步修饰加工，再形成囊泡运到细胞膜→囊泡与细胞膜融合，分泌蛋白排出细胞。同时线粒体为整个过程供能，明确各细胞器的分工与协作。
设计意图：通过自主阅读和讨论，提高知识认知水平，通过构建过程图解及剖析过程，引导学生深度分析分泌蛋白的合成运输过程中各种细胞器、细胞结构之间的密切联系。
教师活动：提问：分泌蛋白合成运输过程中参与的细胞结构？参与的细胞器？参与的具膜结构？参与的具膜细胞器？胞吐过程体现了细胞膜的什么特点？整个过程中穿过的生物膜层数？
学生活动：回答问题。
设计意图：通过问题，引导学生进行深度思考。
4.分析分泌蛋白合成分泌过程中膜面积的变化
教师活动：展示直方图、曲线图、随时间变化放射性物质的曲线变化图，引导学
生分析相关细胞结构中膜面积的变化？
学生活动：回答问题。内质网出芽形成囊泡，膜面积减小；高尔基体先融合囊泡（膜面积增大），再出芽形成囊泡（膜面积减小），整体基本不变；细胞膜融合囊泡，膜面积增大。
设计意图：通过图形对比，帮助学生理解膜结构的动态变化。
5.蛋白质的分选转运
教师活动：PPT 展示资料和图形。蛋白质分选是依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程，可以大体分为两条途径。一是在游离核糖体上完成肽链合成，然后转运至线粒体、叶绿体及细胞核或成为细胞质基质和细胞骨架的成分，称为翻译后转运；二是蛋白质合成在游离核糖体上起始之后由信号肽引导，边合成边转入内质网中，再经一系列加工运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外，即共翻译转运。然后结合图形引导学生分析两条途径，其中一条途径是游离核糖体和合成的肽链转移到内质网，需要进行内质网和高尔基体的加工，最后形成分泌蛋白、水解酶或者膜蛋白。另一条途径是游离核糖体合成的肽链不需要进行内质网和高尔基体的加工，而是进入细胞质基质或转入细胞核、线粒体或叶绿体中，如 DNA 聚合酶、血红蛋白等胞内蛋白。
设计意图：通过资料和图解引导学生了解蛋白质的分选转运大体可以分为两大类。让学生明确分泌蛋白和胞内蛋白的形成过程不同，形成完整的知识体系。
二、细胞的生物膜系统
1.生物膜系统概念
教师活动：提问：“哪些膜结构属于生物膜系统？”引导学生结合教材内容，总结生物膜系统的组成（细胞器膜、细胞膜、核膜）。追问：类囊体薄膜、囊泡膜是否属于生物膜系统？原核生物有生物膜系统吗？小肠粘膜、胃黏膜、视网膜等属于生物膜系统吗？
学生活动：思考并回答问题。
设计意图：构建生物膜系统的概念，纠正认知误区，引导学生明确“生物膜≠生物膜系统”。
2.生物膜系统的组成及特点
教师活动：引导学生分析生物膜系统的特点（组成成分和结构相似，结构和功能紧密联系）。
学生活动：成分上的联系表现在：相似性（各种生物膜都主要由脂质和蛋白质组成，在结构上各种生物膜都是由磷脂双分子层构成生物膜的基本支架。）和差异性（每种成分所占的比例不同，功能越复杂的生物膜，其蛋白质的种类和数量就越多）。
教师活动：先展示结构上的联系与功能上的联系的相关图解，引导学生分析图
形，明晰结构上的直接联系（内质网和细胞核膜与细胞膜之间）和间接联系（内质
网、高尔基体、细胞膜之间由于囊泡的形成使这些生物膜结构之间有了间接联系）。然后展示分泌蛋白合成运输过程图解，引导学生分析生物膜之间在功能上的密切联系。
设计意图：通过图形、图解分析，引发学生深度思考，通过图形分析提升学生图文转化能力，提升学生的思维分析能力。通过过程图解，引导学生分析各种细胞器膜及细胞膜等生物膜之间在功能上的密切联系，培养了学生的结构与功能相适应的生命观念。
3.生物膜系统的功能
教师活动：结合实例引导学生分析生物膜系统的功能，如细胞膜控制物质运输，线粒体内膜参与能量转化，细胞间通过细胞膜进行信息传递等。此外，许多重要的化学反应都在生物膜上进行，广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点；细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，如同一个个小的区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
设计意图：通过实例分析，让学生理解生物膜系统对细胞生命活动的重要意义。
（三）课堂小结
学生总结，教师补充。
设计意图：先让学生分享本节课的收获（如分泌蛋白的运输路径、生物膜系统的组成），再结合板书，让学生梳理“细胞器协调配合→生物膜系统”的知识脉络，使学生形成结构与功能相适应的生命观念。
（四）课堂检测
设计意图：通过澄清概念，让学生判断并说明理由，强化易错点。通过真题演练引导学生分析解题思路，将知识与考题结合，提升应用能力。
（五）布置作业
1. 绘制“细胞器之间的协调配合及生物膜系统”知识体系图
2. 完成课时作业（五）
【板书设计】
细胞器之间的协调配合及生物膜系统
一、细胞器的协调配合——分泌蛋白合成与运输
1. 概念：细胞内合成→细胞外发挥作用（消化酶、抗体等）
2. 研究方法：同位素标记法
3. 过程：
游离核糖体→粗面内质网（加工、囊泡）→高尔基体（修饰、囊泡）→细胞膜（胞吐）（整个过程线粒体供能）
4. 膜面积变化：内质网↓,高尔基体≈,细胞膜↑
二、细胞的生物膜系统
1. 组成：细胞器膜+细胞膜+核膜
2. 特点：成分、结构相似；结构、功能紧密联系
3. 功能：物质运输、能量转化、信息传递
【教学反思】
本节课通过问答、学生阅读、模型构建、小组讨论等多种活动形式，充分调动学生的积极性，让学生在互动中学习，在参与中提高学生的生物学学科核心素养。通过本节课的学习，学生对细胞器之间的协调配合及生物膜系统有了较为清晰的认识和理解，达到了预设目标。但是在教学的过程中，由于学生比较陌生，在提出问题时学生不能主动地回答问题，使课堂的气氛不是特别活跃，因此在今后的教学中，需要多加揣摩学生的思想，还需要在对学生提问的方式上以及学生回答后的评价机制上提升艺术技巧，从而让课堂更加有效，使整个课堂呈现出生命的活力。