“細胞結(jié)構(gòu)和功能”專題復(fù)習策略

山東 于新妮

“細胞結(jié)構(gòu)和功能”專題中“結(jié)構(gòu)”“功能”及“信息”是串聯(lián)本專題的三根主線，可通過問題串結(jié)合模式圖的學習方式引導(dǎo)學生思考本專題的易錯點、難點，增強學生的深度思考能力，培養(yǎng)學生的科學思維和社會責任感。

1.學情分析及設(shè)計思路

“細胞結(jié)構(gòu)和功能”是歷年高考的高頻考點之一，高考中多以細胞結(jié)構(gòu)的模式圖為載體,對細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能、各種細胞器的形態(tài)結(jié)構(gòu)、分布規(guī)律和生理功能以及細胞核的結(jié)構(gòu)和功能進行多角度立體考查。高考常以選擇題或非選擇題的一個小題的形式考查本專題的內(nèi)容，與其他知識點關(guān)聯(lián)進行綜合命題。主要考查考生的知識識記能力、分析與判斷能力、知識遷移能力等。這要求學生在掌握了基礎(chǔ)知識的前提下，要抓住知識的內(nèi)在聯(lián)系，從而實現(xiàn)知識的躍遷，提高學生的綜合分析能力。

2.教學目標

2.1通過對細胞自噬現(xiàn)象、抗原呈遞細胞對病原體的攝取、處理、呈遞的學習，全面認識病毒，加深對溶酶體功能的認識，同時增強進化與適應(yīng)觀，增強社會責任感。

2.2通過模式圖分析蛋白質(zhì)的合成與運輸，形成知識之間緊密聯(lián)系的觀點。

2.3通過對紅細胞、有核組織細胞細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能的分析，增強知識的動態(tài)發(fā)展觀念。

3.教學過程

3.1課前背誦知識

課前總結(jié)本章學生的易錯點、難點，比如細胞膜的成分、結(jié)構(gòu)、功能；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體的功能；細胞核的結(jié)構(gòu)及各部分功能等。

3.2展示學生做題情況，小組合作討論

展示正答率比較低的題目題號，引導(dǎo)學生進行集中討論。

3.3評估討論效果

為了讓學生進一步深化理解和記憶易錯點，教師可以將選擇題改編為判斷題，進行錯題重現(xiàn)，這有利于教師對學生小組討論效果進行評價，同時也增加了學生在課堂中的參與度和與教師的互動次數(shù)。

本章節(jié)學生經(jīng)常疑惑的問題：唾液腺細胞中高爾基體發(fā)達，與其合成淀粉酶的功能密切相關(guān)嗎？DNA和蛋白質(zhì)等生物大分子通過核孔進出？一般情況下，代謝越旺盛的細胞中，核膜上核孔的數(shù)量越多？核膜含兩層磷脂分子，核仁是蛋白質(zhì)合成的場所？同一個體不同細胞中核仁的大小差別不大？制備細胞膜也用雞血細胞作為實驗材料？病毒外包膜的成分主要是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)？膜蛋白具有運輸、信息傳遞、免疫和構(gòu)成膜基本支架的作用？細胞骨架由纖維素組成，能保持細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性？溶酶體能合成多種水解酶，分解衰老、損傷的細胞器？細菌分泌外毒素蛋白離不開高爾基體的作用？細胞核是遺傳信息庫，控制細胞的代謝和遺傳？核膜可轉(zhuǎn)化為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，也可以直接轉(zhuǎn)化為細胞膜？細胞質(zhì)基質(zhì)呈膠質(zhì)狀態(tài)，包括多種酶和各種細胞器？

實施評價過程中,應(yīng)注意教師的評價、學生的自我評價、學生間的互相評價三者的結(jié)合。多元評價方式代替了傳統(tǒng)的單一評價方式,在促進學生全面發(fā)展中發(fā)揮著積極而有效的作用。因此，教學中教師要從多個角度組織學生進行自評和互評。

3.4重難點強化點撥

“問題”是課堂上必不可少的要素，是學生們積極思考的體現(xiàn)，“問題串”的教學方式更是現(xiàn)在深度學習不可缺少的條件。所謂“問題串”，指的是基于情境,圍繞一定目標，按照一定結(jié)構(gòu)，精心設(shè)計的一組問題。通過一個個問題指向知識、方法、思想等發(fā)生、發(fā)展的過程，從而引領(lǐng)學生的學習過程,有效實現(xiàn)學習目標。近年來研究表明,中小學教師在課堂上提出的問題一般是一些過簡、過碎的問題。深度學習是指教學中學生的學習，而非一般意義上學習者的自學，因而特別強調(diào)教師的作用，強調(diào)教師對學生學習的引導(dǎo)和幫助，深度學習需要深度加工、深度思考。所以本節(jié)課重點部分在于引導(dǎo)學生進行深度、多方位思考。

【問題串1】

請根據(jù)圖1分析，在分泌蛋白的合成過程中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)起什么作用？

請根據(jù)圖2分析，細胞中是否有其他蛋白質(zhì)會經(jīng)歷類似于分泌蛋白合成分泌的過程？

請根據(jù)圖3分析，線粒體中蛋白質(zhì)的合成、加工會經(jīng)歷哪些過程？

圖1

圖2

圖3

預(yù)期學生回答：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)合成、加工的車間和運輸通道。細胞中核糖體根據(jù)是否附著于膜上分為兩類：游離核糖體和附著核糖體。游離核糖體可以合成如葉綠體、線粒體、細胞核中的蛋白質(zhì)；附著核糖體主要參與合成分泌蛋白、細胞膜上的蛋白質(zhì)、溶酶體中的蛋白質(zhì)等，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體中的蛋白質(zhì)也需要附著核糖體來合成。線粒體中蛋白質(zhì)的來源有兩部分：一部分是細胞核的DNA在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成并轉(zhuǎn)運進入線粒體；另一部分是線粒體內(nèi)的DNA在線粒體中合成。

教師和學生進一步探究游離核糖體和附著核糖體是否可以相互轉(zhuǎn)化。最終學生明確兩者不是絕對分開的，而是可以進行相互轉(zhuǎn)化的。

教師進一步提出問題：

【問題串2】

溶酶體與細胞膜是否會有聯(lián)系？

請同學們根據(jù)圖4所示的細胞自噬的過程，分析以下幾個問題：溶酶體的形成與哪種細胞器有關(guān)？自噬體的形成與哪種細胞器有關(guān)？自噬體與溶酶體的融合原理是什么？自噬體內(nèi)物質(zhì)被水解后的去向是什么？細胞自噬的意義是什么？推測植物細胞自噬過程依賴哪種細胞器？

圖4

預(yù)期學生回答：溶酶體的形成與高爾基體有關(guān)；自噬體的形成與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有關(guān)；自噬體與溶酶體的融合原理是生物膜具有一定的流動性；自噬體內(nèi)物質(zhì)被水解后一部分小分子有機物被細胞重新利用，一部分無用的、代謝廢物排出細胞外；細胞自噬可以保證細胞在外界營養(yǎng)物質(zhì)匱乏的情況下實現(xiàn)物質(zhì)、能量的臨時周轉(zhuǎn)，保證細胞生命活動的正常進行；推測植物細胞自噬過程依賴液泡。

通過上述問題串的思考與討論，學生對細胞自噬的過程、溶酶體與細胞膜之間的轉(zhuǎn)化有了進一步了解，深化了各種細胞器之間協(xié)調(diào)配合的知識，同時學生對溶酶體可以分解衰老、損傷的細胞器有了深層次的了解，教師繼續(xù)提出問題：溶酶體還有什么作用？

學生回答：溶酶體可以殺死侵入細胞的細菌和病毒。教師繼續(xù)讓學生根據(jù)圖5(新冠病毒侵染宿主細胞并釋放子代病毒的過程)回答下面的問題串。

圖5

病毒通過什么方式被細胞吞噬？此過程是否需要消耗能量？病毒的侵染過程能否體現(xiàn)細胞間的信息交流功能？病毒包膜的主要成分是什么？包膜上蛋白質(zhì)的合成需要依賴哪些細胞器的參與？根據(jù)圖6抗原呈遞細胞對病原體的攝取、處理、呈遞的過程進一步思考：溶酶體的作用是什么？細胞膜上MHC蛋白-病毒顆粒復(fù)合物的產(chǎn)生離不開什么細胞器?圖6中過程分別體現(xiàn)了細胞膜的什么作用?

圖6

預(yù)期學生回答：病毒通過胞吞方式被細胞吞噬；此過程需要消耗能量；病毒的侵染過程不能體現(xiàn)細胞間的信息交流功能，因為病毒沒有細胞結(jié)構(gòu)；病毒包膜的主要成分是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)；包膜上蛋白質(zhì)的合成需要依賴核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等細胞器的參與；抗原呈遞細胞對病原體的攝取、處理、呈遞的過程中溶酶體作用是將完整的病毒水解形成病毒顆粒，并將病毒顆粒與MHC蛋白結(jié)合在一起形成復(fù)合物，這一過程同樣離不開核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等細胞器；圖6中過程分別體現(xiàn)了細胞膜控制物質(zhì)進出細胞、進行細胞間的信息交流的作用。

【問題串3】

能形成囊泡的細胞結(jié)構(gòu)有哪些？囊泡運輸方向是如何的？

預(yù)期學生回答：能形成囊泡的細胞結(jié)構(gòu)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細胞膜；囊泡運輸方向是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細胞膜。

【例題】(2021年，山東卷，第1題)高爾基體膜上的RS受體特異性識別并結(jié)合含有短肽序列RS的蛋白質(zhì)，以出芽的形式形成囊泡，通過囊泡運輸?shù)姆绞綄㈠e誤轉(zhuǎn)運到高爾基體的該類蛋白運回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并釋放。RS受體與RS的結(jié)合能力隨pH升高而減弱。下列說法錯誤的是

( )

A.消化酶和抗體不屬于該類蛋白

B.該類蛋白運回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過程消耗ATP

C.高爾基體內(nèi)RS受體所在區(qū)域的pH比內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的pH高

D.RS功能的缺失可能會使高爾基體內(nèi)該類蛋白的含量增加

【答案】C

【分析】本題對課本介紹的“細胞內(nèi)的交通樞紐”進行深度挖掘，重點考查了高爾基體的囊泡可以轉(zhuǎn)移回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)這一知識點。

題干信息說明RS受體和含有短肽序列RS的蛋白質(zhì)結(jié)合，將其從高爾基體運回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。再結(jié)合題干信息“RS受體與RS的結(jié)合能力隨pH升高而減弱”進行判斷。

【問題串4】

觀察圖7、圖8，區(qū)分受體蛋白、載體蛋白、離子通道蛋白有何差異。總結(jié)細胞膜上蛋白質(zhì)的作用。為什么細胞膜功能的特異性主要取決于蛋白質(zhì)的種類？

圖7

圖8

預(yù)期學生回答：觀察圖7，受體蛋白與離子通道蛋白不屬于同一種蛋白質(zhì)；觀察圖8，某些離子通道蛋白同時具備受體蛋白的作用，既可以與配體結(jié)合又可以運輸離子，這種離子通道蛋白屬于受體門控類型的通道蛋白；而載體蛋白一般不具備識別作用；細胞膜上蛋白質(zhì)的作用主要是識別、催化、運輸、免疫作用。

【問題串5】

根據(jù)三種胞吞方式(圖9)回答以下問題，胞吞和胞吐體現(xiàn)細胞膜的什么功能？該過程依賴的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是什么？該過程是否需要能量？該過程是否需要載體蛋白？該過程是否需要膜上蛋白質(zhì)？該過程是否需要受體的參與？

圖9

預(yù)期學生回答：胞吞和胞吐體現(xiàn)細胞膜控制物質(zhì)進出細胞的功能；依賴的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是細胞膜具有一定的流動性；該過程需要能量，不需要載體蛋白，需要膜上蛋白質(zhì)；有的胞吞過程需要受體的參與，有的不需要受體的參與。

3.5前沿研究展示，形成知識的動態(tài)發(fā)展觀

因結(jié)構(gòu)復(fù)雜和研究手段有限,一個世紀以來，細胞膜的結(jié)構(gòu)研究仍停留在模型假說階段。中科院長春應(yīng)用化學所王宏達研究員課題組對多種細胞膜結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)深入研究,統(tǒng)一了多種模型觀點,闡明細胞膜包括多種特征,如磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)、流動鑲嵌性、內(nèi)外膜非對稱性、不同功能細胞膜的差異性等,而不是單一模型可以解決所有的細胞膜問題。圖10為課題組提出的哺乳動物組織細胞膜模型。

圖10

教師引導(dǎo)學生說出圖中1為通道蛋白，2為致密蛋白，3為磷脂雙分子層，4為載體蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動物組織細胞膜的結(jié)構(gòu)和紅細胞膜的結(jié)構(gòu)有實質(zhì)性的區(qū)別：紅細胞膜外側(cè)沒有致密蛋白，而組織細胞膜外側(cè)多了一層致密蛋白，有利于細胞間的聯(lián)系和支撐。教師據(jù)此提出問題：請從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度，解釋紅細胞膜外側(cè)沒有致密蛋白的原因。

預(yù)期學生回答：紅細胞在血液中流動運輸氧氣，細胞膜表面不能與其他細胞間形成聯(lián)系和支撐，因此不能在細胞膜表面形成致密蛋白。教師進一步提供給學生紅細胞細胞膜的結(jié)構(gòu)模式圖(圖11)，讓學生分析各字母代表的含義。

圖11

預(yù)期學生回答：A、B代表蛋白質(zhì)；G代表載體蛋白(鈉鉀泵)；C、D、E、F代表細胞骨架蛋白。

4.教學反思

復(fù)習時在加強學生記憶的基礎(chǔ)上，相關(guān)知識點可用概念圖進行分類、比較和歸納。在復(fù)習過程中通過歸納對比的方法讓學生自主建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)學生的生命觀念和科學思維等學科核心素養(yǎng)。全面深挖教材，提取重要信息，如結(jié)合細胞膜的信息交流功能，深挖細胞膜蛋白質(zhì)的作用和實質(zhì)；運用直觀的圖像，對各種細胞器和細胞核的結(jié)構(gòu)和功能進行歸納整理，并通過分泌蛋白的合成、運輸和分泌過程理解細胞器的分工與合作關(guān)系。牢固掌握基礎(chǔ)知識，找出一輪“死角”，在二輪復(fù)習中，不但要關(guān)注課本主干知識，教材中的本節(jié)聚焦、插圖、思維與討論、相關(guān)信息、技能訓(xùn)練和拓展題等內(nèi)容也要加以重視。