科学家的故事　细胞世界探微三例教学内容概述

高三二轮复习——细胞世界探微三例

教学目标：

1、通过回顾科学发展史，培养学生的探究精神和科学素养，激发学生的科学思维；

2、通过知识拓展和迁移，构建完整的知识网络

教学重点和难点：同位素标记法和假说演绎法的总结和重现。

教学过程：

背景：多媒体展示文字介绍和三位科学家的照片。

1974年，在世人瞩目的诺贝尔生理学或医学奖的领奖台上，同时站立着三位细胞生物学家：美国的克劳德，比利时的德迪夫和罗马尼亚的帕拉德。

引入：本专题复习与这三位科学家有什么关系呢？这要从三位科学家的成就讲起。

克劳德：发明了差速离心法将细胞内的组分分离出来，也就是我们所学的利用差速离心法分离各种细胞器。

德迪夫：发现了溶酶体内的水解酶（当时不知道这种酶是存在于溶酶体中），通过分析这种的特性之后，做出了大胆的假设：这种酶一定存在于细胞内的某个“容器”中，从“容器”中释放出来后才表现出活性。并通过实验证实了他的推测：这种酶被包在完整的膜内，当膜破裂后，酶得以释放出来。酶的潜伏状态与包裹它的膜结构的完整性有关。后来科学家经过新技术再次证实了德迪夫的发现，并将在这种新发现的细胞器命名为溶酶体。

帕拉德：利用改进过的电子显微镜发现了核糖体和线粒体的结构。并通过一幅“超微活动图”描绘了他的推测：分泌蛋白合成并运输到细胞外的过程。随后设计了同位素示踪技术研究蛋白质合成过程的实验，证明了他的推断。

接下来我们将从三位科学家采用的技术手段和研究方法入手，复习教材中相关的或相似的知识内容。

一、差速离心法、离心、密度梯度离心

差速离心法：研究细胞内各种细胞器的组成成分和功能，需要将这些细胞器分离出来，

常用此方法：将细胞膜破坏后，形成各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆；将匀浆放入离心管中，用高速离心机在不同的转速下进行离心处理，就能将各种细胞器分离开。

离心：这里强调的是在高速离心机中利用某一转速下对样本进行离心处理。“体验制备细胞膜的方法”中可利用离心的方法获得较纯的细胞膜。另外，选修一“血红蛋白的提取和分离”实验中，对于红细胞的洗涤和血红蛋白溶液的分离，都是采用了离心的方法。

密度梯度离心：“证明DNA半保留复制的实验”中，科学家将同位素标记后的不同时刻的大肠杆菌DNA提取后，采用密度梯度离心的方法，记录离心后试管中DNA的位置。

在复习的过程中，学生应根据不同的实验内容区分不同的离心方法，千万不要盲目套用。

二、同位素标记法和荧光标记法

同位素标记法：同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。

教材中出现的同位素标记法汇总：1、用3H标记的亮氨酸探究分泌蛋白的合成和运输；2、鲁宾和卡门用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，探究光合作用产生的氧气是来自H2O还是CO2；3、分别用35S和32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质的实验；4、用15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌证明DNA的半保留复制；5、用放射性的同位素标记的基因探针检测目的基因是否插入转基因生物的DNA上和是否发生了转录。

教材中出现的荧光标记法：1、荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验；2、摩尔根和他的学生所做的利用荧光标记法将基因定位在染色体上的实验。

三、假说演绎法

1、孟德尔的假说演绎过程——发现基因的分离定律和自由组合定律；2、摩尔根的假说演绎过程——证明了基因位于染色体上；3、德迪夫的假说演绎过程——证实了酸性水解酶位于膜“容器”内，最后发现了溶酶体这种细胞器；4、帕拉德的假说演绎过程——发现了分泌蛋白的合成和运输过程；5、沃森和克里克提出DNA半保留复制的假说，而后其他科学家以大肠杆菌为材料，运用同位素示踪技术，证实了该假说。

教学反思：通过回顾三位科学家的科学研究历程，让学生在科学发展史中了解到科学研究过程是离不开探索精神、科学思维和技术手段的结合；并以此为基点，通过拓展和迁移，总结教材中出现的相关技术手段和研究方法，形成完整的知识网络。