师:同学们好,我是广州大学附属中学的生物老师欧阳祖新。今天我们来学习高一人教版生物学必修一第三章“细胞器之间的分工合作”第一课时。本节课的教学目标有两点:第一,通过自主学习、合作学习和教师精讲,能够举例说出几种细胞器的结构和功能;第二,学习制作临时装片,使用高倍镜观察叶绿体和细胞质的流动。
我们先来看课本第47页“问题探讨”中关于C919飞机的资料。C919飞机是我国研制的新一代大型客机,它的研制需要多个部门分工合作,比如整体研发设计、特种材料及工艺技术、机载系统研发、总装制造等部门。这里有两个问题请大家思考:第一,如果缺少其中某个部门,C919飞机还能制造成功吗?
生:不能。研制大飞机是一个复杂的系统工程,需要不同部门协作配合,缺少任何一个环节都难以完成。
师:说得很好。第二个问题:细胞中是否也具有多种不同的“部门”?这些部门之间也存在类似的分工与合作吗?
生:应该也有。
师:没错。细胞其实是一个更为复杂的系统,内部分布着许多“部门”,它们既有分工,又有合作,共同完成生命活动。那么,这些部门具体在哪里?有哪些呢?我们来看这张动植物细胞的亚显微结构模式图——左边是植物细胞,右边是动物细胞。可以看出,动植物细胞有一些共同的结构,也有一些各自特有的结构,这些就是我们所说的细胞中的各个“部门”。
要研究这些结构,首先得把它们分离出来。我们通常采用差速离心法来分离各种细胞器。差速离心法是逐渐提高离心速率,从而分离不同大小颗粒的方法。主要步骤有四步:第一步,破坏细胞膜,制成细胞匀浆;第二步,将匀浆放入离心管;第三步,用较低离心速率使大颗粒沉降;第四步,再用较高离心速率使小颗粒沉降。这样就能分离出细胞质中的各种细胞器,例如线粒体、叶绿体、核糖体、内质网、高尔基体、中心体、液泡等。
细胞质中除了细胞器,还有细胞质基质,它呈溶胶状,由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶组成。接下来,我们一起来认识各种细胞器的分布、形态、结构和功能。
第一种:叶绿体。它分布在能进行光合作用的真核细胞中,一般呈扁平的椭球形或球形,具有双层膜结构,包括内膜和外膜。内部含有基粒和基质,基粒由类囊体堆叠而成,类囊体薄膜上有光合色素和酶,基质中也含有与光合作用有关的酶。叶绿体是细胞进行光合作用的场所,可以说是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。
接下来,我们通过一个视频来观察课本第50页的探究实验——用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。
(播放视频)
实验原理是:叶肉细胞中的叶绿体散布在细胞质中,呈绿色、扁平的椭球或球形,可以在高倍镜下观察其形态和分布。活细胞中的细胞质处于不断流动的状态,观察时可借助叶绿体的运动作为标志。
实验目的是:使用高倍显微镜观察叶绿体的形态和分布,观察细胞质的流动,理解细胞质流动是一种生命现象。
实验材料为新鲜黑藻、清水,用具有显微镜、载玻片、盖玻片、镊子等。
方法步骤一:制作黑藻叶片临时装片,观察叶绿体的形态及分布。先在载玻片中央滴加清水,用镊子取新鲜黑藻叶片在水滴中展开,然后盖上盖玻片,注意避免气泡。观察时,先用低倍镜找到清晰细胞结构,再转高倍镜调焦,仔细观察叶绿体的形态和分布。也可用新鲜菠菜叶下表皮带叶肉的部分进行类似观察。
方法步骤二:制作黑藻叶片临时装片,观察细胞质的流动。同样先制作临时装片,选取幼嫩小叶,在低倍镜下找到叶肉细胞后换高倍镜观察,最好选择靠近叶脉的细胞,因为这里水分供应充足,容易观察到叶绿体随着细胞质流动。
我们可以观察到,黑藻叶肉细胞中有多个椭球形或球形的叶绿体,它们围绕中央液泡流动,这标志着细胞质在流动。
除了叶绿体,细胞中还有一种具有双层膜的细胞器——
生:线粒体。
师:对。线粒体分布在大多数真核生物的活细胞中,形态多样,有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。它的内膜向内折叠形成嵴,这大大增加了酶的附着面积。线粒体是有氧呼吸的主要场所,被称为细胞的“动力车间”,细胞生命活动所需能量的约95%来自线粒体。
第三种细胞器:内质网。它分布在绝大多数动植物细胞中,外连细胞膜,内接核膜,是由膜围成的管状或扁平囊状结构连接而成的连续膜系统。分为两种:有核糖体附着的叫粗面内质网;无核糖体附着的叫光面内质网。内质网是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道。
第四种:高尔基体。分布在动植物细胞中,是由扁平囊膜堆叠而成的单层膜结构,负责对来自内质网的蛋白质进行加工、分类与包装,是“车间”及“发送站”。在植物细胞分裂时,它还参与细胞壁的形成。
