单细胞生物的结构特点范例(12篇)
时间：2024-04-06
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关键词：热点高考病毒试题分析
病毒是生物学科领域研究的热点之一，人类的许多疾病都与病毒有关，因此病毒成为历年高考考查的重点。2015年的高考试题中就有不少直接考查与病毒有关的知识点，本文对相关考点和试题进行归纳和分析。
1.与病毒有关的考点归纳
1.1病毒基本特征
病毒主要是由一个核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体，少数仅由有感染性的RNA或蛋白质构成[1]。病毒个体微小，没有细胞结构，由于没有实现新陈代谢所必需的基本系统，因病毒自身不能复制，只能在宿主细胞中增殖。
1.2病毒分类
每种病毒只含有一种核酸，不是DNA就是RNA，这是病毒分类的依据之一。如DNA病毒有噬菌体、疱疹病毒、腺病毒等，RNA病毒有流感病毒、HIV病毒、SARS病毒、烟草花叶病毒等。还有其他一些特殊的病毒，如朊病毒，仅由蛋白质构成。
病毒进行胞内寄生生活，不同的病毒只能寄生在特定的宿主细胞内，具有专一性，这也是病毒分类的另一个重要依据。如专门寄生在动物细胞中的称为动物病毒（HIV病毒病毒等），专门寄生在植物细胞中的称为植物病毒（烟草花叶病毒等），专门寄生在细菌细胞中的称为细菌病毒（噬菌体）。
1.3病毒与癌变
致癌病毒能够引起细胞发生癌变，主要是因为它们含有病毒癌基因，以及与之有关的核酸序列。它们感染人的细胞后，将基因组整合进入人的基因组中，从而诱发人的细胞癌变，如Rous肉瘤病毒等[2]。据英国流行病学家对癌症诱因的统计分析，病毒感染约占10%～15%。
1.4病毒的培养和标记（赫尔希和蔡斯实验）
1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术证明了T2噬菌体亲代的各种性状是通过DNA遗传给后代的，从而说明了遗传物质是DNA。
由于病毒只能生活在活细胞中，因此用放射性同位素标记病毒要分两步完成：第一步用含放射性同位素的培养基培养宿主细胞；第二步用病毒侵染已被标记的宿主细胞。比如要用P标记噬菌体，首先用含有P的培养基培养大肠杆菌，得到含P的大肠杆菌；再用噬菌体去侵染含P的大肠杆菌，即可得到P的噬菌体。
1.5病毒与中心法则
中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程；也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程是对中心法则的补充和发展，具体见下表：
1.6病毒与免疫
由于病毒都是营寄生生活，因此在病毒的感染过程中，人体往往先通过体液免疫的作用来阻止病毒通过血液循环而扩散，再通过细胞免疫的作用来裂解靶细胞，使病毒没有藏身之所而被抗体消灭。治疗病毒性感染不能使用抗生素类药物，应该使用干扰素、病毒灵等抗病毒药物。病毒作为一种抗原，人们可利用病毒的相关特征制备疫苗，进行免疫预防。目前使用的抗感染疫苗可以分为三类：减毒活疫苗、灭活疫苗、亚单位疫苗。
减毒活疫苗是通过不同的手段，使病毒的毒力减弱或丧失，机体在接受该疫苗后不发生或出现很轻的临床症状，刺激机体的免疫系统产生针对该病毒的免疫反应，使之在以后接触该病毒时，保护机体不患病或患病较轻。
灭活疫苗由完整的病毒组成，使其致病性丧失或减弱，但是仍然保持病毒的全部或部分免疫原性，接种后病毒抗原可以刺激机体产生免疫应答，达到保护作用。灭活疫苗和减毒疫苗的差别在于疫苗中的病毒不具有感染性，在体内不能增殖。
亚单位疫苗提取病原体刺激机体产生保护性免疫力的有效免疫成分制成的疫苗。其特点与灭活疫苗相似，主要区别是病毒亚单位的体积较小，免疫原性差，有些甚至是半抗原，需要与蛋白载体偶联后使用。正是由于仅用病毒的部分成分，可以去除病毒颗粒中一些引起不良反应的成分。
1.7病毒的应用
由于中东呼吸综合征、乙肝、艾滋病、重症急性呼吸综合征、流感等这些病症都是相应病毒入侵的结果，因此一提起病毒人们往往不寒而栗。实际上，随着人类对病毒认识的不断深入和科学技术的发展，病毒在生产实践中也有着广泛的应用：①在基因工程方面：病毒可作为基因工程的运载体，如噬菌体或某些动植物病毒等。②在细胞工程方面：动物细胞融合常用灭活的仙台病毒作为诱导剂促进动物细胞融合。③在免疫预防方面的应用，上文已有阐述。
2.考题分析
2.1安徽卷第4题
Qβ噬菌体的遗传物质（QβRNA）是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶（如图所示），然后利用该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是
A.QβRNA的复制需经历一个逆转录过程
B.QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程
C.一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链
D.QβRNA复制后，复制酶基因才能进行表达
解析：RNA复制酶是催化RNA复制过程的，说明该病毒能以RNA为模板，直接合成RNA，没有逆转录过程，A错误。RNA虽然为单链，但复制过程中必然有合成的新链和原来的母链形成双链RNA的过程，B正确。从图中看出，不同蛋白肯定由不同的肽链组成，C错误。结合题意，先合成RNA复制酶，才能催化RNA的合成，D错误。答案为B。
2.2新课标Ⅰ卷第5题
人或动物PrP基因编码一种蛋白（PrP），该蛋白无致病性。PrP的空间结构改变后成为PrP（朊粒），就具有了致病性。PrP可以诱导更多PrP的转变为PrP，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判，下列叙述正确的是
A.朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中
B.朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同
C.蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化
D.PrP转变为PrP的过程属于遗传信息的翻译过程
解析：本题属于信息题，以朊粒为命题点考查了翻译，细菌的增殖，蛋白质的结构与功能。朊粒的化学本质为蛋白质，由PrP（一种无毒蛋白）空间结构改变而成；PrP（朊粒，一种有毒蛋白）进入机体后不能整合到宿主细胞基因组中；肺炎双球菌的增殖方式为二分裂；翻译是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的多肽链的过程。答案为C。
2.3新课标Ⅱ卷第5题
下列与病原体有关的叙述，正确的是（）
A.抗体可以进入细胞消灭寄生在其中的结核杆菌
B.抗体抵抗病毒的机制与溶菌酶杀灭细菌的机制相同
C.Rous肉瘤病毒不是致癌因子，与人的细胞癌变无关
D.人体感染HIV后的症状与体内该病毒浓度和T细胞数量有关
解析：考察了关于必修三里面免疫调节里面抗原、抗体、病原体的问题。说“抗体可以进入细胞”，一看到这就知道已经错了，最基本的体液免疫中，抗体在体液中对游离状态下的抗原发生作用，显然是不能进入细胞的，所以A错误。B答案说“抗体抵抗病毒的机制与溶酶体杀灭细菌的机制相同”，当然是不同的，抗体在体液中将抗原物质集结成团，而溶酶体是通过分解降解，所以它们在原理上是不一样的，机制不相同。C说Rous肉瘤病毒不是致癌因子，与人的细胞癌变无关，这是一个信息题，课本上有提到过这个，应该是有关的。“人感染HIV后的症状与体内该病毒浓度和T细胞数量有关”，HIV主要破坏的是T细胞，答案为D。这个题属于信息题，看起来有很多新词，但只要熟读课本认真掌握基础就能确定正确答案。
2.4浙江卷第1题
下列有关艾滋病（AIDS）的叙述，正确的是（）
A.某些逆转录酶抑制剂可用于治疗艾滋病
B.艾滋病主要是通过唾液、食物和昆虫传播的
C.HIV的遗传物质直接整合到宿主细胞的染色体中
D.患者的细胞免疫功能严重减退而体液免疫功能不受影响
解析：艾滋病病毒为逆转录病毒，需逆转录酶将RNA逆转录成DNA才能进行相关生命活动，故某些逆转录酶抑制剂可用于治疗艾滋病，A为正确答案；艾滋病病毒是通过体液接触传播的，一般不通过唾液、食物和昆虫传播，B错误；HIV的遗传物质是RNA，宿主细胞的遗传物质是DNA，所以不能直接整合到宿主细胞的染色体上，必须通过逆转录酶将RNA逆转录成DNA，然后插入到宿主细胞的染色体DNA上潜伏起来，C错误；艾滋病病毒破坏人体的T淋巴细胞，T淋巴细胞既参与细胞免疫又参与体液免疫，所以患者的体液免疫和细胞免疫的功能都会受到影响，D错误。
2.5重庆卷第7题
2014年埃博拉病在非洲蔓延，我国派出医疗队首次在境外组建医院，帮助治疗埃博拉疫情。
（1）研究表明，埃博拉病毒侵入机体后，通过靶向感染、破坏吞噬细胞等，使其不能暴露病毒的？摇？摇，以致感染信息不能呈递给？摇？摇，从而正常激活细胞免疫和体液免疫应答过程，导致机体对该病毒的？摇？摇免疫功能下降。因此，病毒在体内快速增殖、致病。
（2）对志愿者接种埃博拉试验疫苗后，机体免疫系统能产生相应抗体，还能产生的免疫细胞有？摇？摇。
（3）用埃博拉病毒的某种蛋白免疫小鼠，通过？摇？摇技术获得杂交瘤细胞，用于生产单克隆抗体治疗该病。
解析：（1）吞噬细胞在特异性免疫过程具摄取、处理和呈递抗原的作用，由于埃博拉病毒侵入机体后破坏了吞噬细胞，导致埃博拉病毒特有抗原（或抗原肽-MHC）无法暴露，导致感染信息不能呈递给T细胞，从而无法正常激活特异性免疫应答过程，导致机体对该该病毒的特异性免疫功能下降。（2）埃博拉试验疫苗能刺激机体能产生体液免疫和细胞免疫，因此机体除能产生分泌抗体的浆细胞以外，还能产生记忆细胞和效应T细胞。（3）用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞是由免疫过的小鼠的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞通过细胞融合技术获得的。
答案（1）特有抗原或抗原肽-MHCT细胞特异性
（2）记忆细胞、效应T细胞
（3）细胞融合或细胞杂交
3.结语
现在的高考试题类型多为信息给予型，其创新点在于打通多考点之间的关系来综合考查，体现了高考命题“以能力立意为主”的指导思想。高考备考时教师和学生都要高度关注与生物学相关的社会热点与焦点问题（如MERS病毒、诺贝尔奖等），注意对命题背景的研究，让学生熟悉有关社会热点问题的生物学知识背景，做到知识迁移，更好地用书本知识解释社会热点问题。
参考文献：
济南版生物七年级上册知识点：细菌
一、细菌的形态结构
1、形态：个体十分微小，必须借助高倍显微镜和电子显微镜才能观察到，细菌的形态有球形、杆状和螺旋状等。
2、结构：有一个细胞构成，细菌的细胞内有细胞壁、细胞膜、细胞质等结构，但没有成形的细胞核。有些细菌还用鞭毛、荚膜等特殊结构。
二、细菌的生命活动
1、营养方式：异养包括腐生和寄生两种类型。
2、繁殖方式：分裂。细菌的繁殖能力很强，在条件适宜的情况下，每20-30分钟就能繁殖一次;当环境变的不利于细菌生长时，有些细菌形成一个椭圆形的休眠体叫做芽孢。
三、细菌与人类的关系
1、有些细菌常给人们带来一些危害：结核杆菌使人患结核病。
2、大多数细菌是有益的，放线菌能产生一些抑制或杀死细菌等的抗生素。
济南版生物七年级上册知识点(一)
病毒
一、病毒的形态结构
1、形态：多种多样主要有球形、杆形、蝌蚪形。
2、结构：一般由蛋白质外壳和内部的遗传物资组成。
二、病毒的生命活动
1、营养方式：寄生在其他生物的活细胞内。
2、繁殖方式：自我复制
3、病毒的分类：根据病毒侵染细胞的不同可分为植物病毒、动物病毒、细菌病毒(噬菌体)。
三、病毒与人类的关系
1、有益方面：利用病毒特性制成疫苗来预防病毒性疾病。
2、有害方面：流感病毒、肝炎病毒、艾滋病毒等都会导致疾病的发生。
济南版生物七年级上册知识点(二)
真菌
一、真菌的形态结构
1、形态：少数真菌属于单细胞生物，如酵母菌
大多数真菌属于多细胞生物如霉菌、蘑菇。
2、结构：单细胞真菌的结构包括细胞壁、细胞质、细胞膜、细胞核和液泡;霉菌等多细胞真菌由菌丝过程，其美国西部的结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核。
二、真菌的生活
1、营养方式：异养有腐生和寄生两种类型。
2、繁殖方式：大部分真菌依靠产生孢子进行繁殖，酵母菌在环境适宜时进行出芽生殖。
三、真菌和人类的关系
1、许多真菌对人类是有益的。例如平菇、香菇可以食用;青霉菌可以产生青霉素。
2、有的真菌对人类是有害的。如脚癣就是由真菌引起的。
细菌、真菌在生物圈中的作用
一、促进生物圈中的碳循环
1、绿色植物生活所需的二氧化碳、水、无机盐等物资来自何处?二氧化碳来自大气，水、无机盐来自土壤。
2、各种生物生活所需的氧气来自哪里?来自绿色植物的光合作用。
3、细菌、真菌在生物圈的碳循环中的作用?细菌、真菌能促进生物圈的碳循环。土壤中的细菌、真菌等微生物能将动植物尸体、粪便中的有机物分解成二氧化碳、水和无机盐等，归还到大自然中，被绿色植物制造在利用来制作有机物。
二、促进生物圈中的氮循环
1什么是固氮作用?生物圈中的一些微生物能够把空气中植物不能直接吸收利用的氮气固定下来，转变成可以被植物利用的氮肥，这个过程叫固氮作用。
2什么是固氮微生物?这样的而微生物叫做固氮微生物。如根瘤菌。
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1.济南版生物七年级上册复习提纲
2.济南版生物七年级上册复习资料
3.七年级生物上册知识点总结
近年来，随着人类社会的飞速发展，大多数河流和湖泊由于物理、化学、生物等因素的交互作用而形成大面积的蓝藻水华。可见，蓝藻水华的暴发已经成为世界范围内一个极为严重的环境问题。研究表明，蓝藻能够在水生态系统中大量繁殖，与其特殊的细胞结构有密切的联系[5]。为了探明蓝藻水华暴发的机理，首先要掌握蓝藻细胞的特殊结构。因此，《蓝藻细胞的特殊结构》既是该门课程的知识重点，也是一个知识难点。然而，蓝藻是微生物，肉眼难以看见，掌握其细胞结构需要学生的抽象思维，理论知识显得更加枯燥乏味[6]。针对此问题，需要引入相关日常生活实例，使学生认识到蓝藻水华的发生对其生活带来的负面影响。本微课的设计旨在从实际问题出发，从春夏季节路过池塘闻到的腥臭味；湖泊水面漂浮的一层厚厚的“绿漆”引入主题，来激发学生的学习兴趣，然后引出蓝藻细胞的特殊结构，从而探析蓝藻水华暴发的内在原因。
1教学背景
蓝藻，又称蓝细菌，是古老的光合放氧生物。与其它藻类相比，蓝藻是单细胞的原核生物，它的细胞结构有一定的特殊性。在长期的进化过程中，蓝藻形成了一套独特的生理学机制和适应特性，它在水生态系统中具有极强的生态竞争优势，这与其特殊的细胞结构是密不可分的。因此，掌握蓝藻细胞的特殊结构对学生全面了解蓝藻暴发的内在机制具有重要意义。
2教学目标
(1)了解蓝藻暴发的外在因素。(2)掌握蓝藻细胞的各部分特殊结构(胶质鞘、伪空胞、藻胆体和羧酶体)的特点及与其它藻类的异同点。(3)掌握蓝藻细胞的各部分特殊结构(胶质鞘、伪空胞、藻胆体和羧酶体)的功能，并能结合理论知识分析蓝藻暴发的内在机制。
3教学难点
蓝藻细胞各部分特殊结构(胶质鞘、伪空胞、藻胆体和羧酶体)的特点及功能；从实际问题出发，结合理论知识分析蓝藻暴发的内在机制，提高学生运用微生物学原理分析环境问题的能力。
4教学方法
本次授课主要采用讲授法进行演示讲解，立足于实际，举例说明每一个特殊结构的生物功能，让学生对其有更深入的认识，从而能够将琐碎的知识点融会贯通，综合分析蓝藻水华暴发的内在机制。
5过程设计
5.1主题引入。—亚显微结构首先，举例全球蓝藻水华暴发事件，突出蓝藻在生态系统中的优势地位。然后，通过图片—实验室培养的淡水藻种(蓝藻和绿藻)，说明二者在宏观上没有明显区别，然而真正的区别是：在漫长的进化过程中，蓝藻形成了有效的防御机制、浮力调节机制、光吸收机制以及CO2浓缩机制，从而引导学生思考这些生态生理功能都是由哪些特殊结构来行使。最后，展示蓝藻细胞的亚显微结构，引入本节微课主题--各部分特殊结构(胶质鞘、伪空胞、藻胆体和羧酶体)。5.2胶质鞘。介绍胶质鞘的主要组成成分：酸性黏多糖和果胶质；然后介绍其主要功能：防止细胞脱水、被吞噬和抗菌剂的危害；有利于细胞粘附于固体表面之上；与细胞生活所必需的阳离子鳌合[7]。举例说明胶质鞘的存在对于蓝藻抵抗不利环境发挥着非常重要的作用：当浮游动物面对小球藻和铜绿微囊藻时，哪种藻类将能成为它的食物呢？对于单细胞小球藻来说，很容易就被水蚤所捕获，然而当它去捕食铜绿微囊藻时，其胞外因为有一层胶质鞘包围而细胞与细胞相互黏合形成了高密度群体，从而增大了浮游动物的捕食阻力。即使随后被稍大型的滤食性动物所捕食，也会因胶质鞘的存在而难以消化，从而减少了蓝藻由于被过度捕食而导致种群灭绝的可能，这就是蓝藻的一种诱发性的防御策略[8]。5.3伪空胞。首先，简单介绍伪空胞的发现史：早在1895年，一位名叫Klebahn的德国微生物学家发现蓝藻细胞内存在着含有气体的气囊，直到1965年这个气囊被人们正式命名为伪空胞；接着阐述伪空胞的组成成分、形态、功能及功能调节机制[9]。最后，举例说明伪空胞是如何调节蓝藻浮力的：当蓝藻细胞处于低光强或者较深的水层中，其光合速率下降，光合产物逐渐被呼乎作用所消耗，这时蓝藻细胞大量合成伪空胞，使蓝藻细胞的密度变小，重新获得浮力上浮于水面，从而充分利用水体表面的光能和无机营养。因此得出结论--在蓝藻水华暴发过程中，伪空胞起着非常重要的浮力调节作用。5.4藻胆体。提问学生蓝藻具有哪些光合色素，从而提示蓝藻和其它真核藻类的区别在于细胞内存在大量的藻胆素。简述藻胆体的形成过程：这些藻胆素与蛋白质紧密结合在一起，形成藻胆蛋白，不同类型的藻胆蛋白通过连接多肽将不同类型的藻胆蛋白按一定的次序组合在一起，形成高度有序的超分子复合体—藻胆体[10]。介绍藻胆体的分子量大小和形状；最后着重阐述其功能，突出藻胆体在捕获光能方面的重要性：藻胆体作为光合作用能量吸收与传递的功能单位，可以吸收其他藻类一般不能利用的波长为500~650nm的绿、黄和橙色部分的光，从而扩大了蓝藻对光谱的吸收范围，能更有效地利用光能。而且，在弱光下，蓝藻可以快速合成大量的藻胆蛋白，从而有效地收集光能，以满足光合作用的需要。5.5羧酶体。在进化过程中，蓝藻仍然保留了对CO2亲和力低的特点，需要较高的CO2浓度才能获得正常的碳同化速率。针对此缺陷，蓝藻形成了CO2浓缩机制，在此机制中发挥重要作用的细胞结构就是羧酶体。它由以蛋白质为主的单层膜包围，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶和碳酸酐酶。大部分呈二十面体对称结构，右图是聚球藻属的扫描电镜图，可以看到细胞周质内的多面体结构就是羧酶体。它的主要功能是可以把外源低浓度的CO2、HCO3-主动运输到细胞内，并以HCO3-的形式累积起来，这就极大地提高了羧化酶/加氧酶活性位点周围的CO2浓度，有利于该酶起羧化酶作用，抑制其氧化酶活性，从而极大地提高了蓝藻的光合效率[11]。5.6小结。通过总结蓝藻细胞的各部分特殊结构(胶质鞘，伪空胞，藻胆体以及羧酶体)及功能，强调四种机制协同作用使蓝藻在种间形成了绝对的竞争优势，从而使学生再次明确本次微课的重、难点，并再次强化和构建出清晰的知识结构。
6结语
随着社会的快速发展，人类面临的环境问题越来越多，因此，国家建设越来越需要环境专业的应用型人才，探索新时期背景下环境工程微生物学的课程教学新方法尤为重要。本文以《蓝藻细胞的特殊结构》的教学设计为例，以微课建设为载体，教与学全过程立足于实际，将环境问题与课程重难点融会贯通，以微课动态的形式更直观地呈现，一方面可以为学生课下自主学习提供了资源；另一方面调动了学生运用所学知识分析、解决实际问题的积极性，从而让学生把所学书本知识运用于生产实际中，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力和创造力，最终实现应用型人才的培养目标。
7致谢
感谢河南省高等学校重点科研项目计划“重金属污染环境下基于水体凋落物分解者调控的食物链修复技术”(15A180063)和国家青年科学基金项目“纳米氧化锌对河流凋落物降解的影响及机制研究”(31500377)对本研究的资助。
作者:杜京京张玉燕魏明宝张肖静单位:郑州轻工业学院材料与化学工程学院
参考文献
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[关键词]多媒体课件计算机辅助教学生物课堂
生物学作为一门自然学科，微观领域的深入研究不断地提示了各种生命奥秘，学生了解生命本质必须能够进入微观世界。传统的教学手段对微观世界的动态变化的展示却显得无能为力，信息技术却提供了这种可能。笔者在生物教学实践中经常采用以计算机为主的新媒体辅助教学，与传统教学方法进行对照研究，得到一些启示，以下面两个例了来说明。
课堂实例与效果分析
实例一：细胞本身已很微小，要让学生搞清细胞膜的结构和功能就比较困难，特别是细胞膜如何控制物质出入细胞的问题，学生往往更加难以理解。如果运用多媒体辅助教学，动态模拟，创设教学情境，诱导学生观察思考，相互讨论，共同探究规律，可以收到了较好的教学效果。在"细胞膜的亚显微结构和功能"的教学中，应用"物质出入细胞膜的过程"等多媒体课件，设计课堂教学过程如下，以流程图表示。
提问：在电子显微镜下的细胞膜有什么特点？
模型：细胞膜的亚显微结构
课件演示：磷脂分子与蛋白质分子的运动
挂图：细胞膜的亚显微结构模式图
课件演示：人细胞与鼠细胞融合实验
课件演示：物质通过细胞膜的三种方式
总结：类比物质通过细胞膜的三种方式，理解细胞膜是一种选择透过性膜，对物质出入细胞具有控制作用。
生物体的结构和功能是相适应的，通过展示细胞膜的结构模型，观察总结出细胞膜的化学成分和结构。如何理解细胞膜结构的流动性是本节课的难点。用模拟生物学经典实验--人鼠细胞的融合的实验来激发学生探究问题的积极性，经观察思考、相互讨论，发现蛋白质分子具有流动性。教师再展示磷脂分子的旋转、互换、跳层等运动，使学生仿佛亲临微观世界，真正理解和掌握了细胞膜的结构特点。
物质出入细胞是一个微观的动态的过程，首先说明分子从高浓度向低浓度扩散的运动趋势。然后说明物质出入细胞膜的两种方式：被动转运需要载体，顺浓度梯度进入细胞内；而主动转运则是一个逆浓度梯度过程，不仅需要载体，还需消耗能量。载体将运载的物质送到细胞膜的另一侧。通过生动形象的动画，教师因势利导，归纳出细胞膜具有选择透过性。
比较物质出入细胞的三种方式，可以从细胞内外浓度差、是否需要载体、是否需要能量这三个角度进行。如何用简单的方法，在最短的时间内帮助学生理解和记忆呢？可以用一些活动的画面为背景，给学生提供一定的信息，诱导学生产生联想和迁移，用已有的知识类比三种物质出入细胞的方式，从而大大提高课堂教学效率。
可提出比较水分子、葡萄糖分子和钾离子分别如何进入细胞的问题，让学生思考回答。及时了解课堂的教学效果，并作出评价和修正。既实现了信息反馈，又完成了课堂的小结。
实例二：关于"有丝分裂和减数分裂的对比复习"一课是综合复习课，内容丰富又十分抽象，是学生学习过程中碰到的一大困难。运用"植物细胞的有丝分裂"和"减数分裂及动物的形成过程"多媒体课件的组合，化抽象为具体，变微观为直观。学生通过观察、比较、概括、总结很快地掌握了要点，突破了难点。主要教学目标、教学效果与课件的应用的关系概括如下。
教学目标课件演示的内容达到的效果复习有丝分裂的过程1.植物细胞有丝分裂各个时期的变化2.一次连续的有丝分裂动态变化过程创设情境动态演示直观体现复习有丝分裂的过程3.染色体数目变化曲线4.dna数目变化曲线5.染色单体数目变化曲线诱导迁移探索规律对比记忆复习减数分裂的过程6.动物的形成过程动态图解重点突出动态观察直观体现理解有丝分裂的实质7.染色体数目变化曲线8.dna数目变化曲线观察思考诱导迁移探索规律正确区别两种细胞分裂方式9.有丝分裂和减数分裂的异同比较综合对比突破难点能力提高巩固练习10.几道习题解析及时反馈解决问题促进同化
在一节课中,完成有丝分裂和减数分裂的两个重要内容的比较,信息量大,对比效果好,学生接受容易,复习课课堂大容量的困难得到很好的解决。通过细胞分裂生理过程的动画展示，以生动形象的画面，有效激发学生的学习兴趣，同时诱导其深入思考探究，挖掘知识间的内在联系，对原有知识进一步加工、综合处理，实现能力的提高。
对照结果与主要优点
在对照班级的教学中，采用传统的讲授法，并努力引导学生想象微观世界的结构和运动，但全班绝大多数同学表现出一种茫然的表情，教师滔滔不决地讲授，学生默默地听着，课堂气氛沉闷，缺乏生机。在课堂回答和课后练习中，同样反映出教学效率低于多媒体辅助教学课。经过考试评价，使用计算机辅助教学确实大大提高了学生学习的效率，学习成绩明显优于对照班级。两种不同的教学效果，突出说明了应用多媒体课件在生物课堂教学中的优势。
计算机作为新型教育媒体的应用和发展，既实现文字、图象、声音等多种信息的同步输出，又能超越时空界限，把学生的思维带进微观世界模拟的试验环境以及美好的大自然之中。教师由单纯的信息表达者转变成信息的加工者、组织者，处于主导地位，学生不是被动地接受新知识，而是在观察和思考中，在愉快的环境中学习，真正体现了学生的主体地位。
多媒体课件可以较好地突破教学难点，提高课堂效率，教师可通过多媒体课件创设诱思情境，展示相关知识背景，引导学生独立地探索和发现、相互讨论和研究，激发学生的创造性思维，经过长期潜移默化，提高学生发现问题、解决问题的能力。
学生的认知水平总是由低到高，对客观事物的认识也总是由感性到理性，由具体到抽象。因此，多媒体课件的应用创造了有利条件，可以提高学生的思维水平，培养其探究意识和创造性思维。
应用原则与注意事项
实践表明，生物课堂上合理应用多媒体课件，体现计算机辅助教学的最大优势，实现教学效率的真正提高，我认为必须遵循四个原则。
一、根据教学的实际需要安排应用多媒体课件。
生物课堂采用计算机辅助教学，是具有其特有的优势和特点，根本原则是体现其不可替代性。应用多媒体课件目的性要强，要针对教学重点和难点，不能哗众取宠。
二、操作过程尽量简单化。
生物课不是微机课，教师在课前应做深入细致的准备，课堂上才能流畅自然地运用。
三、指导学生学会观察和学习。
由于对新的教学媒体感兴趣，学生的注意力容易分散，有时个别学生精力难以集中，因此教师需要注意引导学生学会带着问题进行观察。
细胞(英文名：cell)并没有统一的定义，比较普遍的提法是：细胞是生物体基本的结构和功能单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成，但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。下面小编给大家分享一些高中细胞的组成知识，希望能够帮助大家，欢迎阅读!
高中细胞的组成知识1细胞的分子组成与结构
1.蛋白质、核酸的结构和功能
(1)蛋白质主要由C、H、O、N4种元素组成，很多蛋白质还含有P、S元素，有的也含有微量的Fe、Cu、Mn、I、Zn等元素。
(2)氨基酸结构通式的表示方法
结构特点是:每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接再同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团。
(3)连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键。化学式表示为—NH—CO—
拓展：
①失去水分子数=肽键数=氨基酸数—肽链数(对于环肽来说，肽键数=氨基酸数)
②蛋白质相对分子质量=氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数量-失去水分子数×水的相对分子质量
③一个肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，在肽链内部的R基中可能也有氨基和羧基。
(4)蛋白质结构多样性的原因是：组成不同蛋白质的氨基酸数量不同，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。蛋白质多样性的根本原因是基因中碱基排列顺序的多样性。
(5)有些蛋白质是构成细胞和生物体的结构成分，如结构蛋白;有些蛋白质具有催化作用，如胃蛋白酶;有些蛋白质具有运输载体的功能，如血红蛋白;有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动，如胰岛素;有些蛋白质具有免疫功能，如抗体。
(6)核酸的元素组成有C、H、O、N和P。核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作用。
(7)核酸的基本单位是核苷酸，一个核苷酸是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。
(8)DNA中的五碳糖是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖;DNA中含有的碱基是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶，而RNA中含有的碱基是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶;DNA中含有两条脱氧核苷酸链，而RNA中只含有一条核糖核苷酸链。
(9)生物的遗传物质是核酸。
拓展：
①因为绝大多数生物均以DNA作为遗传物质，只有RNA病毒以RNA作为遗传物质，所以说DNA是主要的遗传物质?
②真核生物、原核生物的遗传物质都是DNA。
③DNA病毒的遗传物质是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA。
④真核生物细胞中含有的RNA不是遗传物质，DNA是遗传物质。
⑤细胞质内的遗传物质是DNA。
糖类、脂质的种类和作用
(10)组成糖类的化学元素有C、H、O。
(11)葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质;核糖是核糖核苷酸的组成成分;脱氧核糖是脱氧核苷酸的组成成分。
(12)糖类的主要作用是主要的能源物质。
(13)植物细胞特有的单糖是果糖，特有的二糖是麦芽糖、蔗糖，特有的多糖是淀粉和纤维;动物细胞所特有的二糖是乳糖，特有的多糖是糖元。
(14)组成脂质的元素主要是C、H、O，有些脂质还含有P和N。
(15)脂肪是细胞内良好的储能物质，此外还是一种很好的绝热体，分布在内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官。磷脂作用是构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分。
(16)固醇类包括胆固醇、性激素和维生素D。
(17)组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇。
(18)因为等量的脂肪氧化分解比糖类释放的能量多，所以说脂肪是动物细胞中良好的储能物
水和无机盐的作用
(19)细胞鲜重中含量最多的化合物是水，细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质。
(20)结合水是细胞结构的重要组成成分。自由水是细胞内的良好溶剂;细胞内的许多生物化学反应需要水参与;多细胞生物体内的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中;水在生物体内的流动，可以运送营养物质和代谢废物。
(21)结合水/自由水的比值变小有利于适应代谢活动的增强。
拓展：
①种子成熟过程中结合水/自由水的比值变大，萌发过程中结合水/自由水的比值变小。
②自由水和结合水的比值大小决定了细胞或生物体的代谢强度，比值越大代谢越强，反之代谢越弱，一般二者比值越大，抗性越差，比值越小，抗性越强。
(22)许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用;无机盐离子必须保持一定的量，对维持细胞的酸碱平衡非常重要。拓展：ATP、核苷酸等物质的合成需要磷酸。
(23)组成细胞最基本元素是C，基本元素是C、H、O、N，主要元素是C、H、O、N、P、S，大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo。
(24)活细胞中的这些化合物，含量和比例处于不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。
高中细胞的组成知识2细胞的结构和功能
1.细胞学说的建立过程
(1)细胞学说的创始人是施莱登和施旺。
(2)细胞学说的要点是：细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成;细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用;新细胞可从老细胞中产生。
(3)细胞学说的创立对生物的进化的重要意义是：它揭示了任何动植物均是由细胞构成的，从而说明动植物之间具有一定的亲缘关系，生物之间的亲缘关系对揭示生物进化具有重要价值。
2.多种多样的细胞
(4)自然界的生命系统包括的层次有：细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统、生物圈。
(5)植物的生命系统层次中没有“系统”这个层次。
(6)原核细胞(如细菌、蓝藻等)与真核细胞(如酵母菌、动物细胞、植物细胞)的本质区别是有无以核膜为界限的细胞核。
拓展：
①原核细胞除核糖体外，无其他细胞器。原核生物如细菌的细胞壁主要成分是由糖类与蛋白质结合而成的化合物。
②原核生物的遗传不符合孟德尔遗传规律;真核生物在有性生殖过程中，核基因的遗传符合孟德尔遗传规律。
③自然条件下，原核生物的可遗传变异的类型只有基因突变;真核生物的可遗传变异的类型有基因突变、基因重组、染色体变异。
④原核细胞如细菌主要以二分裂的方式进行分裂;真核细胞的分裂方式有有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。
(7)病毒不能独立生活，病毒的代谢和繁殖过程只能在宿主的活细胞中进行。
拓展：
①病毒在生物分类上是既不属于原核生物，也不属于真核生物。
②组成每种病毒核酸的基本单位是四种脱氧核苷酸，或是四种核糖核苷酸。
③病毒的培养不能直接用培养基培养，因为病毒的繁殖必须在宿主的活细胞中进行。
3.细胞膜系统的结构和功能
(8)用哺乳动物成熟的红细胞做实验材料能分离得到纯净的细胞膜。把细胞放在清水里，水会进入细胞，把细胞涨破，细胞内的物质流出来，这样就可以得到纯净的细胞膜。
(9)细胞膜的主要由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类。
拓展：
①行使细胞膜控制物质进出功能的物质是载体。
②细胞膜与其他生物膜的化学组成大致相同，但是在不同的生物膜中，化学物质的含量有差别，例如，细胞膜上糖类的含量相对与细胞器膜要多。
(10)细胞膜的结构特点是流动性，功能特性是选择透过性。
(11)在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合而成的糖蛋白，叫做糖被。糖被与细胞表面的识别有密切关系。消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用。
(12)植物细胞壁的化学成分主要是纤维素和果胶。
拓展：
①细菌细胞壁的成分是糖类与蛋白质结合而成的化合物。
②常用纤维素酶和果胶酶除去植物细胞壁。
4.主要细胞器的结构和功能
(13)比较叶绿体、线粒体在成分、结构、功能、遗传物质等方面的区别。
(14)线粒体内与有氧呼吸有关的酶分布在线粒体的内膜和基质中。
拓展：
①线粒体内的DNA不与蛋白质结合形成染色体。
②线粒体是细胞内进行有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行。
③进行有氧呼吸的细胞不一定要有线粒体，例如进行有氧呼吸的细菌。硝化细菌、大肠杆菌
(15)与光合作用有关的酶分布在叶绿体内的类囊体的薄膜上和叶绿体基质中。与光合作用有关的色素分布在叶绿体内的类囊体的薄膜上。
拓展：
①叶绿体内的DNA不与蛋白质结合形成染色体。
②叶绿体是真核细胞内进行光合作用的唯一场所。
③进行光合作用的细胞不一定有叶绿体，例如蓝藻属于原核生物，能进行光合作用，但没有叶绿体。
(16)内质网是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”。
(17)核糖体有的附着在内质网上，有的游离分布在细胞质中，是“生产蛋白质的机器”。
拓展：
①核糖体的功能受到生长激素的调节。
②游离核糖体合成的蛋白质主要是胞内蛋白，附着在内质网上的核糖体合成的主要是胞外蛋白(分泌蛋白)。
(18)高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”和“发送站”。动物细胞的高尔基体主要与分泌蛋白的加工、转运有关，植物细胞的高尔基体与细胞壁的合成有关。
(19)中心体存在于动物和某些低等植物的细胞中，与细胞的有丝分裂有关。
(20)液泡由液泡膜和膜内的细胞液构成，细胞液中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质。
拓展：
①液泡内的色素有花青素，细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝，从而影响植物的花色。
②液泡内的色素与叶绿体色素成分和功能均不相同。
(21)注意从以下几个方面对细胞器进行正确分类
①具有双层膜结构的细胞器有：叶绿体、线粒体。具有双层膜结构的细胞结构有叶绿体、线粒体和核膜。
②具有单层膜结构的细胞器有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡。
具有单层膜结构的细胞结构有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡和细胞膜。
③不具备膜结构的细胞器有核糖体和中心体。
④能产生水的细胞器有线粒体、核糖体。(此外还有叶绿体和高尔基体，可不作要求)
⑤与碱基互补配对有关的细胞器有核糖体、叶绿体、线粒体。
⑥含有DNA的细胞器有叶绿体和线粒体。
⑦含有RNA的细胞结构有叶绿体、线粒体和核糖体。
⑧与细胞的能量转换有关的细胞器有线粒体、叶绿体。
(22)分泌蛋白最初是在内质网上的核糖体中由氨基酸形成肽链，肽链进入内质网进行初步的加工后，进入高尔基体经过进一步的加工形成分泌小泡与细胞膜融合，分泌到细胞外。
拓展：
【内质网以囊泡的形式将蛋白质运送到高尔基体，囊泡与高尔基体膜融合导致高尔基体膜面积增加;被进一步修饰加工的蛋白质，再以囊泡的形式从高尔基体运送到细胞膜，又导致高尔基体膜面积减少因此内质网的面积逐步减少，细胞膜的面积逐渐增加，高尔基体的面积不变】
(23)构成细胞内生物膜系统的膜结构有内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等细胞器膜和细胞膜、核膜。
5.细胞核的结构和功能
(24)细胞核包括核膜、染色质、核仁、核孔。
(25)核膜上的核孔的功能是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。细胞核内的核仁与某种RNA(rRNA)的合成以及核糖体的形成有关。
(26)细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
(27)染色质、染色体的化学组成是DNA和蛋白质。染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。
高中细胞的组成知识3细胞代谢
1.物质进出细胞的方式
(1)一个典型的渗透装置必须具备的条件是具有一层半透膜。
(2)植物细胞内原生质层可以看作是半透膜，动物细胞的细胞膜可以看作是半透膜，所以都可以发生渗透吸水。
(3)细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。原生质体是指植物细胞除去细胞壁以后的结构。
(4)物质跨膜运输的方式有自由扩散，例如氧和二氧化碳进出细胞膜;协助扩散，例如葡萄糖穿过红细胞的细胞膜;主动运输，例如Na+、K+穿过细胞膜。
(5)自由扩散、协助扩散和主动运输
拓展：
1发挥探究实验教学培养学生的动手能力
实验除了具有直观、形象、生动和易于激发学生兴趣之外，还具有一种实践操作的特点，让学生在已学的理论知识的基础上，动手进行实验操作。随着新课程实施的推进，对实验教学提出了更高的要求。特别是探究性实验，它研究的对象是未知的，即是利用所学的知识为前提，去推理和探索一些未知结果的过程，主要目的是考查学生实验设计的能力。
利用实验的特点，培养学生思考的能力。例如，观察洋葱根尖细胞的有丝分裂，除了按实验步骤完成实验过程之外，教师还让学生带着问题引入实验探究。①能认出哪些细胞可能是根中正在分裂的细胞吗？这些细胞和其他部分的细胞有什么区别？②在根细胞核中出现的线状和棒状物是染色体。在几个细胞中观察这种结构。在有丝分裂中染色体发生了什么变化？③有丝分裂是一个连续的过程，根据你画出的彼此不同的细胞简图，尝试按有丝分裂顺序排列各个细胞。这样，学生通过显微镜观察洋葱根尖细胞有丝分裂的过程，根据自己观察的结果作进一步的探究。
利用实验的特点，强化学生的动手能力。例如讲到“有丝分裂过程中染色体形态和数目的规律性变化”时，这一部分知识较为抽象，学生不易理解。为了让学生更易掌握这一部分的知识，教师应充分利用挂图、自制的染色体模型，将教材中染色体抽象的静态过程变为直观的动态过程，让学生在掌握知识的同时，注重以问题带动学生积极思考，教师可简单说明自制教具过程，让学生根据已学的知识，学生自己选材。如：用什么材料代表染色质，用什么材料代表染色体，位置怎么样放才是正确等。学生根据这些问题亲自制作染色质及其教具。不但能让学生掌握了理论知识，还可以强化学生的动手能力。
2发挥探究模式作用提升学生自主学习的能力
对于高中生物来说，传统的教学模式，即单纯的讲授，满堂灌的教学模式，虽然可以完成某一部分的知识点的教学工作，但对于学生自主学习能力的培养，还是比较欠缺的。
2.1尝试引导学生完成课本探究实验
现行高中生物必修1有9个验证性实验，其中有4个探究实验，1个模型建构，这些实验中将探究的各个环节渗透到不同的章节中，让学生在探究的过程中，不仅学习了生物理论知识的操作技能，还能让学生亲身体验科学探究的方法和过程。例如，光合作用的过程是高中生物课程最核心、最重要的学习内容之一，学生在初中已经学习了光合作用的基础知识，到了高中，应让学生更深入地了解光合作用的过程及其探究的历史进程，进一步探究提高光合效率的途径，引导学生讨论，拓展探究。“当光合作用的光反应过程被人为阻断，你认为暗反应会停止吗？反过来，当暗反应过程被人为阻断，你认为光反应会怎么样？”通过分析可以看出，光合作用的光反应与暗反应是相互联系的。而他们之间的联系纽带是ATP和还原性氢。当光反应停止时，暗反应的ATP和还原性氢的来源被阻断，暗反应会停止；反过来，暗反应停止，光反应也会随之停止。因此得出：从光合作用发生的生化反应可以看出，光合作用是一个氧化还原过程。通过学生自主讨论，总结，学生已经具备相应的知识，这时让学生继续探究：光反应与暗反应作为光合作用的不同阶段，它们有什么区别和联系呢？这类问题可由学生自己设计表格并进行分析、讨论，从而培养学生自主学习的能力。
2.2拓展探究实验提高学生设计能力
在生物实验教学中，教师可以给出实验课题，让学生自己设计实验方案，自己选择实验材料、仪器、试剂等，鼓励学生用不同的方法设计同一个实验课题。例如，酶作为生物催化剂，具有催化剂的特点，在化学反应前后，酶本身不发生变化，那么它和无机催化剂相比，具有哪些不同的特点呢？下面通过表1中的实验来探究。
把实验过程用表格的形式表达出来，学生根据表格中的步骤进行实验探究。实验证明，过氧化氢酶的催化效率比Fe3+的催化效率要高很多。事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。上述实验说明了酶的一个特性――高效性。
另一方面，淀粉可在酶的作用下水解成麦芽糖；蔗糖在酶的作用下水解成葡萄糖和果糖，下面通过表2中的实验来探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的催化水解作用是否相同。
学生根据表格中的步骤实施探究实验的操作。通过观察实验现象、讨论实验结果，得出实验结论。实验证明，淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化蔗糖的水解，酶的催化作用具有专一性。
这两个实验有一定的难度，所以将实验过程以表格的形式总结出来，让学生根据自己设计的表格当中的步骤来操作，使实验步骤简单明了，达到一定的实验效果，从而提高学生设计实验的能力。
3以师生互动为前提展开师生互动式探究
在教学实践过程中，培养学生自主学习，让学生在探究中学，在合作中学，让学生学会探究，乐于探究。新课标强调合作学习，在能力要求中提出学生要分享信息，听取他人的意见，因此要注重培养学生的合作精神、动手能力和创新能力。如讲到“观察各细胞器的形态、结构”时，教师可利用挂图或课件展示细胞质内各种细胞器的图片，指导学生观察各种细胞器的形态、结构，讨论各种细胞器的功能，明确各细胞的功能，帮助学生确定细胞膜、细胞质、细胞核的位置和比例，要求学生根据各细胞器的形态、结构和功能，制作真核细胞三维结构模型。
（1）学生自行组织小组；
（2）讨论构建模型（理论模型或实物模型）；
（3）确定使用的材料用具；
（4）讨论技术难点：
①根据各细胞器的功能，它在细胞质内的分布如何？比例多大？数量怎样？理由是什么？②细胞器结构如何制作？③细胞结构之间如何连接？
（5）确定制作模型的具体方案，小组分工；
（6）模型制作；
（7）检查核对；
（8）表达、交流和评价；
（9）总结。
关键词:鸢尾;叶;根;解剖结构
中图分类号:Q944.5文献标识码:A文章编号:1674-0432(2010)-07-0038-3
0前言
鸢尾属植物是世界著名的宿根花卉之一,目前全世界的鸢尾属植物约300种,主要分布于亚洲,欧洲及北美洲等北温带地区。我国鸢尾属植物大约有60种、13个变种及5个变型,约占全球鸢尾属植物的1/5。主要分布于东北、西北及西南等地区。而在东北有21种3个变种。叶是植物进行同化与蒸腾作用的主要器官,植物对环境的适应性也更多地反映在叶的形态与结构上。目前对鸢尾属植物根和叶解剖学特征的研究相对较少,本试验通过对自然状态下鸢尾属5种植物根和叶进行解剖学观察和分析,揭示植物结构与功能的关系和发育特点,探讨植物解剖结构与环境的关系,为大规模栽培及引种驯化提供形态解剖学的理论依据,为该属的系统演化提供更多的资料。
1试验材料与方法
1.1试验材料
实验材料于2008年7-9月之间采于吉林农业大学园林植物园栽培的5种生长势良好的鸢尾属植物:玉蝉(IrisensataThunb)、溪荪(Irissanguinea)、山鸢尾(Irissetosa)、燕子花(I.laevigata)和单花鸢尾(I.uniflora)为研究对象,分别对其根和叶进行解剖学研究与分析。
1.2试验方法
1.2.1石蜡制片法在2008年7-9月之间选定生长势良好的植株,分别对这5种鸢尾植物的根、叶进行收集,用FAA固定液(70%酒清90ml,冰醋酸5ml,福尔马林5ml)进行固定,按石蜡制片法制片,切片厚度为8-12μm,番红-亮绿双重染色后用中性树胶封片。Motic生物显微镜下观察并摄影。
1.2.2电镜扫描将固定液中固定并经临界干燥的叶片,用EikoIB-3离子溅射仪镀金,用日立S-570型电镜扫描,观察并摄影。
2结果分析
2.15种鸢尾属植物根的解剖结构
5种鸢尾属植物的根均由表皮、皮层、中柱构成。横切面呈圆形或椭圆形(图版Ⅰ)。
2.1.1表皮5种植物均由1-2层排列紧密的表皮细胞构成,细胞壁木栓化,没有细胞间隙,且均具根毛。玉蝉表皮细胞近椭圆形而其他4种表皮细胞更近于径向长方形和正方形。
2.1.2皮层位于表皮之内,由薄壁细胞构成。
(1)外皮层1层,细胞较小,排列紧密近椭圆形或径向长方形。
(2)中皮层由13-17层细胞构成,细胞较大,排列虽紧密但五种植物有所不同。溪、山鸢尾、单花鸢尾和燕子花的皮层细胞排列比较规则,从内向外,细胞由小到大,呈放射状排列,而玉蝉中皮层细胞排列不规则,细胞形状大小也不规则,但从整体上看,中皮层细胞从内向外由小到大排列。
(3)内皮层细胞1层,细胞较大且排列紧密,均有栓质和木质的5面加厚现象,呈马蹄形,且它们的通道细胞也有加厚现象。
2.1.3中柱均属星状中柱,由中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和髓构成。中柱鞘是中柱的外层组织,向外紧挨着内皮层,由1层具有分生能力的椭圆形薄壁组织细胞构成,大小不等且无细胞间隙。初生木质部均属外始式发育且为多原型。玉蝉为9原型木质部,山鸢尾为7原型木质部,燕子花为6原型木质部,单花鸢尾为14原型木质部,溪为13原型木质部。韧皮部和木质部相间排列,初生韧皮部由原生韧皮部和后生韧皮部组成。中央的髓细胞由厚壁的薄壁组织细胞(硬化薄壁组织细胞)所构成。
图版Ⅰ1.山鸢尾根横切面2.溪根横切面
3.单花鸢尾根横切面4.燕子花根横切5.玉蝉根横切
表15种鸢尾植物根中柱径/根径的比较
种类
项目单花鸢尾溪玉蝉山鸢尾燕子花
中柱径/根径1/2.71/31/4.21/4.31/4.6
生境旱生水生水生水生旱生
2.25种鸢尾属植物叶片的解剖结构
5种鸢尾属植物的叶均由表皮、叶肉和叶脉组成,均为等面叶,叶片横切面形状多为长条形和菱形(图版Ⅱ)。
2.2.1表皮5种鸢尾叶片的表皮均由1层排列紧密的菱形或长条形细胞组成,细胞壁均匀加厚,具有角质层,表皮细胞的细胞壁存在一定程度的木质化加厚现象。溪上下表皮均含有方晶,而其他4种鸢尾植物均未发现。在扫描电镜下观察到上下表皮角质膜呈波状纹饰,有脊状凸起;气孔均分布于上下表皮,气孔类型为横列型,呈椭圆形且略微内陷,分布较散,单花鸢尾上表皮气孔较少,下表皮较多,其余4种植物上下表皮单位面积气孔数量相当(图版Ⅲ)。气孔保卫细胞壁明显增厚,成为较典型的旱生气孔,对缓冲水分胁迫和减少水分蒸发有很好的作用。溪和单花鸢尾叶片表皮细胞延径向壁加长,形成乳突,乳突的形状为长圆形,溪乳突明显,而单花鸢尾乳突现象不明显,其他3种鸢尾植物则不具有乳突。5种鸢尾属植物均具气室,山鸢尾的气室相对最大,其余4种相对较小且大小相当(图版Ⅱ)。总之,在5种鸢尾属植物气孔的大小、保卫细胞大小及中间的开口差异均不显著。
2.2.2叶肉5种鸢尾属植物均没有栅栏组织和海绵组织的分化,说明均为中生叶结构。叶肉细胞2-5层,横向排列为长卵形,排列紧密,中部无叶肉细胞。在5种鸢尾属植物中溪叶肉细胞中叶绿体含量相对较少,单花鸢尾含量相对最多,其他3种含量相当(图版Ⅱ:4,6)。在玉蝉的叶肉中发现棒型的硬化细胞――石细胞(图版Ⅱ:3),这在单子叶植物中是较少见的。
2.2.3叶脉平行叶脉,机械组织发达,均属外韧维管束,具有发达的维管束鞘,大维管束之间分布有1个小型维管束。
图版Ⅱ1.燕子花叶2.玉蝉叶3.玉蝉叶,示石细胞
4.单花鸢尾叶示气孔5.山鸢尾叶,示气孔6.溪叶,示乳突
表25种鸢尾植物叶片解剖结构的比较
植物表皮细胞
形状表皮细胞大小(μm)气孔分布气室大小(μm2)乳突
单花
鸢尾长条形上表皮(73-143)×(33-40)
下表皮(81-121)×(22-42)上表皮23-39
下表皮136-168110-405有,但不明显
溪菱形上表皮(48-121)×(33-40)
下表皮(52-119)×(28-41)168-206435-955有、明显
燕子花长条形上表皮(58-89)×(21-38)
下表皮(66-92)×(19-29)102-134305-778无
玉蝉长条形上表皮(85-150)×(31-40)
下表皮(69-123)×(26-41)150-1762713-5225无
山鸢尾长条形上表皮(50-176)×(40-60)下表皮(40-180)×(37-59)61-74867-1870无
3讨论
燕子花、玉蝉和溪喜湿,为水生生境植物,可种植于水深10cm以下的土壤中,因此根系分布较浅;山鸢尾和单花鸢尾分布于干旱地区,为了满足自身水分的需要,根系必须深入地面以下。5种鸢尾植物根的解剖结构共同特地为:生木质部均为外始式发育,星状中柱,内皮层细胞5面加厚,具有控制根内物质运输的功能,对生长在高盐浓度环境的植物要逆浓度梯度吸收水分和无机盐显得尤为重要,是植物适应外界环境的表现;皮层细胞的细胞壁均有木质化加厚,但加厚层数不同;内皮层细胞呈马蹄形五面加厚,且有没有加厚的通道细胞,通过通道细胞的质膜和原生质体将水和溶解在水中的矿物质渗透到中柱中。
胡风认为单子叶植物的中柱径/根茎值与生态环境的关系,一般来说,水生环境下该比值最小;旱生环境下比值较大;而介于二者之间的植物其比值随旱生程度增加而递增。根据胡风的观点可知,单花鸢尾和山鸢尾的中柱径/根茎的比值应该大于溪,玉蝉和燕子花,而表1中山鸢尾小于溪和玉蝉的比值,因为单花鸢尾和山鸢尾两种旱生植物种在水分和阳光充足的地方,这也证明啦中柱径/根茎值的比值与其植物自身的生态环境有关。
叶是植物暴露于地面环境中最多的器官,因此植物对环境的反应通常较多的反映在叶的形态结构上。5种鸢尾植物叶横切中可以看到,溪和单花鸢尾表皮上乳突可反射强烈的紫外线,防止强辐射对植物的灼伤;表皮细胞壁均有较厚的角质层,不仅降低水分的蒸发还可以保温,角质层厚度为:单花鸢尾>山鸢尾>玉蝉>燕子花>溪。
在电镜扫描下(图版Ⅲ:13,14)观察到单花鸢尾叶片的下表片气孔明显比上表皮密集,这与王宏等在研究鸢尾植物时的观点一致,而许玉凤等人在研究鸢尾植物时则认为单花鸢尾叶片的上表皮无气孔分布,与本实验观察所得结论不一致。
图版Ⅲ1.玉蝉上表皮2.玉蝉下表皮3.玉蝉气孔4.山鸢尾上表皮5.山鸢尾下表片6.山鸢尾气孔7.溪上表皮8.溪下表皮9.溪气孔10.燕子花上表皮11.燕子花下表皮12.燕子花气孔13.单花鸢尾上表皮14.单花鸢尾下表皮15.单花鸢尾气孔
一般旱生植物气孔密集,气孔下陷较为明显,气孔开口较狭窄,气室狭小,从5种鸢尾植物的叶横切面可看出叶的气室大小为:玉蝉>山鸢尾>溪>燕子花>单花鸢尾。旱生植物叶的主要特点是有发达的栅栏薄壁组织和海绵组织的分化,但旱生生境的山鸢尾和单花鸢尾却像水生生境的燕子花、玉蝉和溪一样,均无栅栏组织和海绵组织的分化。山鸢尾的气室较大以及5种鸢尾植物均无叶肉分化,可能是因为所采的植物因其水肥条件充足,有较广的生态谱,对环境适应的结果,因此在不同的生境下导致其组织结构的不同。
叶脉中机械组织以及硬化细胞的存在,大大增强了叶片抵抗风力撕裂叶片的能力,并且在非常缺水的情况下仍然不会萎缩变形,保证水分运算的有效性和安全性,从保证水分从而保证了叶肉组织不因也的失水萎缩变形而收到伤害。
对5种鸢尾植物根和叶解剖,为鸢尾属植物的遗传多样性和亲缘关系进行研究,为今后的育种和遗传改良,培育出更具有观赏价值或耐旱、耐寒、耐水湿、耐瘠薄、耐盐碱的新品种提供参考依据。
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细胞有丝分裂相关内容是细胞学说的延续和深入，是高中生物教学中的重点和难点。在教学过程中，利用好插图进行有关有丝分裂的教学，不仅能激发学生的求知欲、提高学生的学习兴趣，也能加强学生对知识的理解和掌握。
在该部分内容中，教材插图包括有丝分裂的细胞周期、植物细胞有丝分裂的显微照片、植物细胞有丝分裂模式图、染色体与姐妹染色单体以及动物细胞有丝分裂显微照片和动物细胞有丝分裂模式图。既包括照片显示的实物影像也有部分是模式图。在教学过程中，我采用了以下方法指导学生对教材中的插图进行了加工和运用。
一、看图
由于学生受年龄、学习经历等限制，其注意力往往会图无关部分所吸引，分不出主次轻重。因此，在组织学生观察插图前，教师一定要提出明确的观察目的，让学生把注意力集中到观察对象的主要方面，以达到辅助学生理解和学习新的知识内容的目的。
例如在观察植物细胞有丝分裂显微照片和动物细胞有丝分裂显微照片时，图片中含有的内容多而且复杂。图片中不但包含了细胞中的部分结构，也包括了细胞核的变化、细胞中染色体的行为特征、细胞膜的变化。有些是学生必须掌握的内容，就必须让学生多观察。而图中的染色体条数、纺锤体等，只需提醒学生注意与模式图中的相关内容进行比较即可，不需作过多的解释。只有这样才能有的放矢地观察。
为了使观察能够全面有序而且重点突出，教师指导学生按正确的观察顺序，有次序有系统地进行观察。例如植物细胞有丝分裂模式图，应按照从左到右，即按照时间发展的顺序进行观察，先观察分裂间期，再观察分裂期的各个时期，重点观察分裂期各时期染色体行为的变化。
二、析图
析图就是引导学生解剖知识的重点和难点，帮助学生认识相关知识与图中相关部分的关系，从而从不同侧面、不同角度掌握生物体的结构、生理等方面知识，以达到真正的“识图”。
例如在分析植物细胞有丝分裂模式图时，首先引导学生观察细胞分裂的间期和分裂期的各个时期的染色体数目、行为特征等，然后由学生自行分析在整个过程中细胞中、细胞核中发生了何种变化，以及每一个时期染色体的数目和形态、位置等特点，从而总结出植物细胞有丝分裂的各个时期的特点。在学生分析插图时，应注意引导学生利用已有的知识，帮助他们认识图中的关键信息。
三、说图
对于一些简单的、学生容易理解的插图，可以要求学生对观察分析的结果直接用口头语言表达出来。如有丝分裂细胞周期的示意图，可引导学生在观察、分析插图的基础上，用简练的语言对细胞周期的组成和特点进行描述。学生应能根据细胞周期的概念，描述出细胞周期的起点、结束点和间期较长、分裂期较短等特点。
又如在学习染色体与姐妹染色单体一图时，则应引导学生关注染色体是由两条染色单体构成的，并且由一个共同的着丝点连接。同时，应让学生明确，这两条染色单体是由同一条染色体复制而来的，而不应过分关注这两条染色单体到底是交叉连接的还是平行连接的。
这样，通过说图，培养了学生观察能力、思维能力和语言表达能力等素养。
四、画图
画图也是学好生物学的基本功。自己画图有助于对所学知识的理解和巩固，又能提高学
关键词：高中生物核心概念教学体系构建
生物学科核心概念教学涉及生物一般学概念、生物学重要概念和生物学核心概念的理解，高中生物教师必须掌握这些概念，并帮助学生构建生物学核心概念体系。
一、概念界定
对于概念的定义，《现代汉语词典》解释为“思维的基本形式之一，反映客观事物的一般的、本质的特征。人类在认识过程中，把所感觉到的事物的共同特点抽出来，加以概括，就成为概念”[1]。由此可见，概念是人脑对客观存在归纳推理分析得出的，共同具有某些特性或属性的事件、物体或现象的抽象概括。生物学概念是人脑对客观生物学对象归纳推理分析得出的，共同具有某些特性或属性的生物学事件、物体或现象的抽象概括。生物学重要概念是处于学科的中心位置的，它包括对学科的基本现象、基本规律、基本理论的理解和解释，对学科及相关科学具有重要的支撑作用的概念。生物学核心概念即那些能够展现当代生物学科图景的概念，这样的概念可以统摄学科的一般概念和重要概念，揭示学科概念之间的联系，具有统整学科知识的功能。
二、概念、重要概念、核心概念三者之间的关系
新课程标准要求通过学生核心概念体系的建立使学生形成生物学科观念。在具体的教学中我们可以运用生物学一般概念建构重要概念，通过重要概念建构核心概念。由于核心概念包含重要概念，原理、理论的基本理解和解释，重要概念居于处于学科的中心位置的一批概念，它包括对学科的基本现象、基本规律、基本理论的理解和解释，对学科及相关科学具有重要的支撑作用，可见生物学核心概念是生物学重要概念的上位概念，重要概念是生物学一般概念的上位概念。
三、高中生物核心概念教学
教师在备课时，先通读教材，熟练地掌握教科书的全部内容，了解全书的结构体系。《普通高中课程标准实验教科书》采用模块结构体系，如必修部分包括“分子与细胞”、“遗传与进化”和“稳态和环境”三个模块。模块是一个相对独立的综合化的学习单元，模块设计突出了单元“章”之上更集中和更上位的生物学主题。教学时可以把每个模块又具体地分为若干学科主题，在针对具体模块建立一般概念、重要概念和核心概念体系。例如把必修一“分子与细胞”的教学内容分为“确立细胞是最基本的生命系统”（第一章）、“分析细胞物质组成”（第二章）、“论证细胞是系统”（第三章）、“论证细胞是生命系统”（第四五章）和“系统的发生发展和消亡”五个学科主题。每一个学科主题可以确立一个核心概念，这样必修一就可以确立五个核心概念，如下：
（1）细胞是最基本的生命系统，生命系统既有统一性，又有多样性；
（2）细胞是由物质分子组成的，不同的物质具有不同的作用；
（3）细胞是物质分子的有机结合体，细胞的各种结构既分工又合作；
（4）细胞的生命活动需要物质和能量的推动；
（5）细胞有一个发生、发展、变化的过程，甚至还能够发育成一个新的个体（即细胞具有全能性）。
其次，教师要对每一个核心概念进行细化，将上位的核心概念拆分为若干重要概念，例如把“必修一”第一章的核心概念“细胞是最基本的生命系统，生命系统既有统一性，又有多样性”拆分如下：
（1）细胞是最基本的生命系统，生命系统既有统一性，又有多样性。
（2）细胞是生物体的结构和功能的基本单位。
（3）能够独立完成生命活动的系统叫做生命系统。
（4）原核细胞是组成原核生物的细胞。这类细胞主要特征是没有以核膜为界的细胞核，同时也没有核膜和核仁，只有拟核，进化地位较低。
（5）真核细胞指含有真核（被核膜包围的核）的细胞。其染色体数在一个以上，能进行有丝分裂。
再次，教师以梳理出的重要概念为教学目标进行教学设计，在进行教学设计时要思考这些重要概念是以哪些生物学概念或生物学事实来支撑的，学生是否已经掌握这些概念。例如在进行必修一第一张第一节“走进细胞”的教学设计时教师就要回想学生在初中教材中学过的相关的重要概念，如下：
（1）细胞是生物体结构和功能的基本单位。
（2）动物细胞、植物细胞都具有细胞膜、细胞质、细胞核和线粒体等结构，以进行生命活动。
（3）相比于动物细胞，植物细胞具有特殊的细胞结构，例如叶绿体和细胞壁。
（4）细胞能进行分裂、分化，以生成更多的不同种类的细胞用于生物体的生长、发育和生殖。
（5）一些生物由单细胞构成，一些生物由多细胞构成。
（6）多细胞生物具有一定的结构层次，包括细胞、组织、器官和生物个体。
教师要思考学生在初中学过并掌握了的这些重要概念与高中要形成的重要概念之间的联系，利用这些概念帮助学生进行概念同化和掌握新概念。
四、结语
目前，研究者们通过一般概念和核心概念构建生物学核心概念体系，生物学核心概念相对于一般概念在数量上是远远小于一般概念的，朱晓琳在研究中筛选出生物必修部分的核心概念为15个[2]，可见在高中生物学教学过程中生物学核心概念往往需要较长时间才能形成，而不是一节课或是几节课就能构建的。所以在教学过程中有必要提出通过一般概念概念、重要概念和核心概念构建生物学核心概念体系。
参考文献：
《植物细胞工程的实际应用》一节是人教版教材高中生物选修3专题2第1节《植物细胞工程》第2课时的教学内容。第1节中已经明确了细胞的全能性、植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等三方面内容。在此上节的基础上，本节的学习任务是了解植物细胞工程的现实应用，即植物繁殖的新途径、作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产等内容。
二、教学目标
（一）知识目标
理解微型繁殖和植物组织培养的联系;
掌握作物脱毒方法、人工种子的组成和意义;
了解单倍体育种和突变体的利用在植物组织培养上的应用。
（二）情感态度与价值观目标
关注细胞工程研究发展和应用前景，增强环保意识。
（三）能力目标
模型建构提升动手能力，问题引领提升分析问题、解决问题和表达交流能力。
三、教学重点难点
教学重点：植物细胞工程在作物繁殖和育种两方面的应用。
教学难点：植物细胞工程在作物育种上的应用。
四、教学方法
模型构建引领法、问题引领法、小组合作学习法
五、教学过程
【教学准备】磁力板模型。设计意图：为本节教学作铺垫。
【复习引入】提问上节主要内容并模型构建。
植物细胞工程有哪些技术？
哪位同学上黑板来构建植物组织培养过程图？
设计意图：为本节新课的各个环节作好铺垫。
【新课教学】
（一）植物繁殖的新途径
1.微型繁殖
微型繁殖与传统繁殖技术相比，有何特点？
为什么微型繁殖能保持亲本的优良性状？
为什么无性繁殖能保持亲本的优良性状？
设计意图：通过讨论明确该技术的原理和特点，突出重点，突破难点。复习旧知领悟新知。
过渡：由生姜无性繁殖易积累病毒资料引入下一个问题。
2.作物脱毒
为什么要进行作物脱毒？
要想使作物脱毒最佳选材部位是哪里？
选择该部位最好的原因？
设计意图：理解脱毒原因，识记脱毒部位。
过渡：由试管苗、脱毒苗的运输问题和自然种子实际问题引出“人工种子”。
3.人工种子
人工种子有哪些优点？
人工种子由哪些结构组成？
人工种皮中应该含有的哪些有效成分？
为了保证胚状体的正常生长发育，我们还在人工种皮中加入什么物质？
天然种子与人工种子的主要区别是什么？
设计意图：了解人工种子结构，理解人工种子特点。通过讨论提升合作能力，语言表达能力，创造性思维能力等。
过渡：上述三种作物繁殖的新途径都只能生产原有品种，我要通过植物组织培养培育作物新品种应在哪个环节进行操作？
（二）作物新品种的培育
1.突变体利用：师生共同复习基因突变的定义、时期和诱变因素等，然后以黑板上学生构建的模型为载体进行分析，从而获得突变体。
2.单倍体育种
单倍体育种的过程包括几步？
请小组合作设计实验流程？
单倍体育种有哪些优点？
设计意图：明确植物组织培养在作物育种方面的重要应用。
过渡：上述两个大方面最终结果都是到完整植株，植物的组织培养可以不进行到最后，也能为人类创造价值吗？
（三）细胞产物的工厂化生产
利用植物细胞工程可以生产哪些细胞产物？
教师渗透：人参皂甙的工厂化生产过程，蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱的生产，都是应用植物组织培养技术。
人参皂甙的生产过程：
第1步，选取人参的根部作为外植体来进行培养，产生愈伤组织后，经过培养选择找到增殖速度快并且细胞内人参皂甙含量非常高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存，即进行下一次生产用，另一部分进行发酵工厂化生产。
第2步，将第1步中选择到的细胞株在发酵罐中进行液体培养，目的是扩增细胞数量。
第3步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎处理，从中提取人参皂甙即可。
教师渗透：紫杉醇――从红豆杉中提取的抗癌药物。
教师渗透：紫草素――治疗烧伤、烫伤最好的药物。
设计意图：通过介绍典型的细胞产物实例，达成情感态度价值观目标。
【小结】本节独特的板书设计使学生对本节概念图有明确认识。
【课堂练习】
夯实基础
能力提升
高考链接
关键词：bf生物膜；cbm仿生膜；cs细胞；脂双层；膜的制备
依据生物膜的双层脂膜结构的这种特殊结构，采用人工膜进行较易操作的实验做离体实验研究的方法，是不断深入掌控生物膜基本功能的重要研究方法之一。现在常用的两种人工膜模型，平板双层磷脂膜（BLM）和球形脂质体（Liposome）可以说是自然生物膜结构的充分体现。生物体生命活动的基本过程是以电荷为载体与生物膜结构息息相关的。用电化学的理论、方法和技术进行模拟生物膜功能的研究是认识生命活动最直接和明确的途径，模拟生物膜的电化学研究是近期生物电化学研究发展的必然。仿生膜的研究对生物膜研究具有极其显著的理论和应用价值，特别是膜的制备方面的相关问题研究。文章从多种途径，研究仿生膜制备的方法，列举了具体的制作过程，具有极大的现实指导意义。生物膜是细胞内膜和细胞外膜的统称，此外还包括高等动物体内的复合膜。生物体生命在进化过程中，膜的出现具有特殊的意义，质膜的形成是非细胞生物（如病毒、噬菌体）与细胞生物的一个重要分界点，细胞内膜体系的发展是细胞生物从低级向高级进化的反映。现代科学研究表明，生物膜特有的脂双分子层结构和DNA双螺旋结构、蛋白质a-螺旋结构一样，都是生命体系的基本结构，是细胞的重要特征之一。生物膜维持着细胞内各部分的结构有序性，它关系到细胞内的能量代谢转换、蛋白质等大分子的生物合成、细胞和外界环境的物质交换及信息传递等重要过程，因此，生物膜结构既是细胞结构的基本形式，也是生命活动的主要结构基础。总之，寻找新的仿生膜合成方法是当代科学家们理应担当的艰巨的研究任务，可以说，仿生膜制备方法的发展是仿生膜发展及对生物膜研究的基础。
1生物膜
1.1生物膜的组成原料
大量研究已表明生物膜基本原料是由水和类脂、蛋白质、糖（糖蛋白、糖脂）等组成，此外还有少量的核酸和无机离子[2]。脂类是一些不溶于水而溶于有机溶剂的大分子，在膜中主要起基础结构作用，其流动性可辅助蛋白质发挥功能，脂的极性端参与生物膜的相互作用，有少数几种脂类还参与信息的传递过程。多数膜蛋白是酶、受体或通道，具有一定的生物学功能，在细胞与外界的相互作用及物质和信息的交换中起着重要的作用。糖类多以复合物形式存在，通过共价键与某些脂类或蛋白质组成糖脂或糖蛋白。类脂和蛋白质是生物膜的主要成分，约占膜总重量的80%，水占膜总重量的15-20%。在不同的细胞中或在同一细胞不同的细胞器中以及不同的细胞膜层中，类脂和蛋白质比例相差很大。膜的蛋白质含量与细胞的代谢、吸收、分泌等生物活性有关。一般来说，功能越复杂多样的膜，所含蛋白质的种类越多，所占重量的比例也越大。
1.2生物膜的结构（流动镶嵌模型）
70年代Simger和Nicolson[3]提出的细胞膜流动镶嵌模型至今仍被普遍采用（图1）。
该模型强调了生物膜的动态结构，特别是流动性和不对称性。其特征有五点：（1）类脂分子特别是磷脂分子是构成细胞膜的基本物质；（2）类脂分子以双分子层方式排列，其极性端朝向膜外；（3）蛋白质分子镶嵌在脂双层中；（4）类脂的各种成分在膜内外的分部是不对称的，膜蛋白的分布也表现高度的不对称性；（5）细胞膜不是静止的，而是流动的。类脂和蛋白质可以在脂双层内进行多种形式的运动。
1.3生物膜的性质和功能组成
1.3.1生物膜的性质
主要体现在脂双模的稳定性，生物膜脂双层的非对称性，膜的电惰性与可修饰性，相变温度，膜的通透性，膜的流动性，膜的多型性。
1.3.2生物膜的功能
主要包括细胞膜的屏障作用，细胞膜的物质运输作用，细胞膜的受体作用，融合作用，细胞膜的信息传递作用。
2模拟生物膜的模型
50年代末，Muller.P等人[1]在水溶液间成功形成自组装PlanarBilayerLipidMembrane（简称BLM膜），这种膜与生物膜的组成和结构相似，因此可作为生物膜的模型用于各种研究。BLM膜与后来相继出现的各种模拟生物膜（包括L-B膜，支撑的BLM膜）为我们提供了研究生物膜的有效手段。如今，生物膜研究已经成为综合生物学、化学及物理学的跨学科工程。它的成就已在生物化学、细胞生物学、药理学等领域起到不可估量的作用。特别是70年代以来，各种物理化学新技术、新方法的应用使生物膜的研究已经深深地渗入到电化学、生物化学、生物物理学、分子生物学、生理学、病理学等各个学科领域，并极大地推动这些学科的发展。实际上，生物膜研究已成为分子生物学中最令人瞩目和最活跃的研究领域之一。
2.1传统的类脂双层膜
实验中，传统的BLM是通过把类脂溶液铺展在界于两种不同水溶液间憎水部分的小孔上形成的。这种方式由Muller等在60年代首先报道。由此方法形成的BLM，其性能的变化如电势、电容及电流很容易由放置于膜另一侧的参比电极所测得。直到今天，这种传统的方法仍然是最简单可行的技术。
2.2支撑的类脂双层膜
2.2.1固体支撑的自组装类脂双层膜（s-BLM）
固体支撑的自组装类脂双层膜（s-BLM）克服了传统BLM膜稳定性不能持久的缺点，为发展实用的生物传感器提供了可能。这方面的工作可追溯到70年代，Mountz等[10]把具有一定强度和尺寸的类囊体膜作为模型系统用作太阳能转换装置。后来又发展了金属[11]、导电SnO。玻璃[12]、凝胶[13，14]等固体支撑的自组装类脂双层膜。
80年末，Tien及其合作者[15，16]发现可在金属（金、银、铂、不锈钢等）的新生表面上自组装形成类脂双层膜（s-BLM）。
2.2.2固体支撑的自组装杂化类脂双层膜（s-HLM）
80年代初，Tscharner和McConnell[17]首先制备出烷基化的疏水基底支撑的双层膜。他们是根据Sagiv[18]在自组装单层中的工作，先将玻璃片用硅烷烷基化，再沉积上磷脂单层，其中关键是玻片的预处理。磷脂单层用L-B法制备，采用“dipping”方式将玻片从上向下，浸入水面上铺有磷脂单层的槽内，即形成硅烷/磷脂双层。1984年Horn[19]将新解理的云母片浸入含有脂质体的溶液中，脂质体会先吸附于云母片上，然后打开（一般采用带负电的磷脂制备脂质体，加入少量Ca2+以促进脂质体打开），最后完全铺展于云母片上形成双层。80年代中期，McConnell[20]等将玻片和石英片经亲水处理或烷基化处理后，采用L-B法连续两次将磷脂单层沉积到基底上，形成双层脂膜，这种方法可以使用所有种类的磷脂，也能将功能性物质在L-B膜池中重组入单层后带入脂双层。1991年Kalb等采用类似的方法将石英片亲水处理，然后用L-B膜法拉上磷脂单层，使石英表面烷基化，再将此石英片泡在磷脂泡囊中，就可以形成双层脂膜，其成膜过程如图2所示。另外在玻璃珠上、在亲水的聚合物上都成功地制备出支撑双层脂膜。
由于自组装烷基硫醇的高稳定性和容易使金属表面烷基化，在金属基底上制备烷基硫醇/磷脂双层膜也日益引起人们的重视。90年代初，Stelzle等首先报导采用自组装方法制备出金表面上的硫醇单层，然后将磷脂单层通过脂质体吸附并铺展于硫醇烷基化的金表面上，形成支撑双层膜。除了采用泡囊吸附的办法和L-B膜法外，Florin和Gaub报导了一种更为简单的方法――涂抹法，将磷脂的癸烷溶液直接涂抹在硫醇烷基化的金电极表面，几分钟后，在电化学池中±100mV的电位窗内连续扫描以促进磷脂单层的形成，并用光学显微镜观察了膜的形成过程。
2.3脂质体
脂质体是由Bangham博士在剑桥大学首次发现并命名的，并于60年代中期在分子生物杂志上发表。脂质体是由类脂组成的双分子空心球。当类脂分散在水中时，类脂由于其固有的特性，在水中自发地形成空心的双层球，在球的中间可加载亲水成分，而在双层膜中间可加载脂溶性成分。现在类脂应用最多的是卵磷脂。脂质体根据其形态可分为三种：多层脂质体（MLV）、大的单层体（LUV）和小的单层体（SUV），这一般取决于制备工艺。其基本结构如图3。
2.3.1固体仿生膜的制备方法
与传统的物化合成方法相比，膜的仿生合成具有以下特点：可以在较低的温度下以较低的成本制备膜材料；通常不必进行后续处理就可以获得致密的晶态膜；能制备厚度均匀、形态复杂的多层膜；由于仿生膜的微观结构易于控制，因此可以仿生制备具有纳米结构的膜材料。合成具有生物活性的仿生膜材料是许多化学家和生物学家追求的目标，对于仿生膜的制备，已经有了一些较为成熟的方法，其主要方法有自组装成膜法、LB膜法、接枝改性法、原位聚合法、烧铸法、化学气相沉积法（CVD）、分子沉积法。
2.3.2仿生膜的合成
以有机大分子组装体引导下制备完整、均匀的无机膜为研究目标，以两亲性有机大分子──十六烷基三甲基溴化铵（简称CTAB）和硅源──正硅酸乙酯（简称TEOS）为原料，研究了影响仿生膜生成的关键因素，在有机大分子组装体引导下合成了完整的无支撑仿生膜，从研究发现影响仿生膜生成的关键因素有：pH值对成膜的影响，CTAB初始浓度对成膜的影响，CTAB/TEOS配比对成膜的影响。
3结束语
实验以正硅酸乙酯为硅源、CTAB有机大分子的组装体为模板制备仿生合成膜的过程进行。初步研究结果，首先，溶液pH值、CTAB初始浓度、CTAB/TEOS配比对仿生合成膜的生成有显著影响。实验范围内优选的操作条件为：CTAB：TEOS：H2O（摩尔比）=0.08：0.07：120，pH=0，CTAB初始浓度0.037mol・L-1。在优选条件下，制成了表面完整、有弹性、结构呈梯度分布的仿生合成膜。其次，例举一些仿生膜的制备方法供读者参考。
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1.比较鉴别
比较是人类获取知识最有效的方法。通过比较,找出知识间的区别和联系,求同存异,提取知识的本质特点,不仅有助于学生获取知识和掌握学法,而且在教学中及时提供可对比的材料可以激发学生的积极思维活动和兴趣,有利于难点与重点的化解与突破。例如,氨基酸的结构特点涉及到的有机化学知识,在当时尚未在高中化学课中讲到,学生由于缺乏有关的知识,因而接受起来有些困难。为化解这一难点,在教学中可首先做一些铺垫,向学生介绍什么是有机物、官能团、氨基(—NH2)、羧基(—COOH)等,然后从组成蛋白质的20种氨基酸中选择并板书出以下几种氨基酸的分子结构简式,让学生比较:
通过观察比较,同学们找出了这些氨基酸的相同与不同处,从而真正理解了组成蛋白蛋的20种氨基酸分子在结构上的共同特点:每种氨基酸分子至少都含有1个氨基(—NH2)和1个羧基(—COOH),并且都有1个氨基和1个羧基连接在同1个碳原子上。
这种让学生自己去发现并归纳的知识要比由教师直接灌输的知识更利于学生掌握,同时学生在参与中取得成功的愉悦,会促使其兴趣的养成并进一步去学习和探索。第一章中可供比较的内容不少。
例如,4种有机物的元素组成;代谢终产物及功能的比较;动物细胞、植物细胞显微和亚显微结构的比较;物质通过细胞膜的3种方式的比较;动、植物细胞有丝分裂过程的比较等。只要在教学中以适当的方式呈现给学生,让学生亲自去参与发现,充分发挥学生的主体作用,就可以锻炼学生的思维,培养学生的兴趣,有效地达到教学目的。
2.抽象知识直观化
第一章中抽象的东西不少。例如,真核细胞的亚显微结构的知识,虽说并不难懂,但由于条件限制,无法让学生观察到真核细胞的亚显微结构,加之名词概念多而且集中,造成了学生学习困难。在教学中可运用动、植物细胞亚显微结构彩色挂图、模型或复合投影片分别加以化解。再如动、植物细胞有丝分裂过程,单靠挂图无法体现该过程的动态的连续变化,若照本宣科更难用语言表达明白。在教学中,不妨先用挂图或复合投影片等直观教具配合精练的语言讲解,使学生把握有丝分裂各期的变化特点,同时点明有丝分裂是一个动态的连续变化过程,并无明显的时期界限。然后播放电视录像片《细胞分裂》,运用电视媒体跨越时空的特点,在短时间内将无法想象的有丝分裂的动态过程呈现给学生,起到巩固作用。最后引导学生用坐标曲线表示出有丝分裂各期染色体、DNA含量的变化,概括出有丝分裂的重要特征:亲代细胞的染色体经过复制以后,平均分配到两个子细胞中去。运用直观方法有机组合、合理安排,可使抽象的知识直观化,化静为动,使学生的思维活化。
3.知识序化
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