高中生物新教材“细胞器之间的分工合作”解读

高中生物新教材“细胞器之间的分工合作”解读本节问题探讨以我国自行研制C919飞机为背景，要求学生分析研制中各部门的分工与合作，类比细胞中不同结构之间的关系。其中隐含整体和局部的观念以及对细胞内各组分协调关系的理解；同时也能引导学生关注我国的科技发展，激发学生的爱国情怀。2细胞器之间的分工2.1科学方法——差速离心法新教材中差速离心法的原理介绍更清楚了，学生能够通过阅读教材即明确差速离心是分级分离的。现行教材介绍差速离心时过于概括，不利于学生理解。2.2形态、结构与功能新教材介绍细胞器之间的分工时，着重强调各细胞器的功能，而非形态和结构。一些重要的细胞器如线粒体和叶绿体的结构分别安排在细胞呼吸和光合作用中进行介绍。受教辅资料的影响，教师多会在此处补充细胞器结构的相关知识，这样课堂会略显单调、乏味；而且这一节的主题最终要落到细胞器之间既有分工又有合作上来，过于强调细胞器的结构会冲淡这一主题。2.3动植物细胞亚显微结构图新教材换用了全新的动植物细胞亚显微结构模式图，更加美观；并且围绕动植物细胞展示其中的细胞器，避免了现行教材分开处理给人带来的散乱感。新教材图示中存在胞间连丝，但是这个结构并不是本节的要点，所以没有标注。但我个人觉得，既然刚刚学习过细胞间的信息交流可以通过胞间连丝进行，那么让学生了解一下胞间连丝还是必要的；同时也可以让学生明确植物细胞是共质体的。如图所示我添加的红线对应的细胞壁属于图示细胞，而绿线对应的细胞壁属于它旁边的细胞。相邻细胞的细胞壁中间形成了连续的“通道”（细胞壁上的“小孔”），并且相邻细胞的细胞膜是连通的，甚至内质网也是连通的。正是由于胞间连丝的存在，相连两个植物细胞之间可以进行直接的物质交换和信息交流。2.4液泡与溶酶体新教材对于液泡和溶酶体存在的场所表述比较暧昧。“液泡主要存在于植物的细胞中”，“溶酶体主要分布在动物细胞中”。对于液泡来说，该词常出现在植物学中，研究无脊椎动物学的人也使用液泡，有人把原生生物中的伸缩泡称之为液泡。教材这里的叙述主要是为了更严谨。现行教材认为动植物细胞都具有溶酶体。一些专业书将溶酶体限定在动物细胞中。植物细胞中的圆球体具有酸性水解酶，也有人将其称为“植物的溶酶体”，但是圆球体的膜是单层磷脂构成，圆球体还能聚集脂肪，这些和溶酶体不同。植物液泡也具有部分动物溶酶体的作用（一些酸性水解酶类以及参与细胞自噬），但普遍仍认为液泡不同于溶酶体。2.5中心体的分布新教材的表述是“中心体分布在动物和低等植物细胞中”。我查阅了一篇有关中心体的综述文献[1]。其中的关键内容见下图：根据该文所述，贾第虫（Giardia）、裸藻（Euglena）、纤毛虫（ciliates）、动物、绿藻（Greenalgae）、低等植物【lowerplants，苔藓（moss）和蕨类（ferns）】是含有中心体的，而红藻（Redalgae）、真菌（fungi）和陆生高等植物（higherlandplants）不含有中心体。该文作者对植物高等和低等的划分和我们的传统有差异，我们一般认为从苔藓开始就算高等植物了，蕨类同样也是高等植物，它们是具有中心体的。同时我们还会注意到，作为低等植物的红藻类是没有中心体的。2.6内质网功能表述的变化内质网功能的表述变化有两点：一、不再明确提内质网是脂质合成的车间，二、增加了内质网作为运输通道的作用。内质网能合成脂质，这个提法本身并没有问题，新教材删去了这个表述，可能考虑该功能的表述过于孤立、突兀，不利于强调本节的主题——细胞器间的分工合作用。重点强调内质网与蛋白质相关的功能可以为后来分泌蛋白的合成和运输做铺垫，也可以尽量避免一些模拟题片面孤立的考察教材上的零散知识。2.7关于细胞骨架新教材对细胞骨架的介绍相对简略。曾经有人问起细胞骨架和细胞器之间是什么关系，为此我查了一下，关于细胞器的定义。最苛刻的定义中只把线粒体和叶绿体视作细胞器；稍微宽松一点，把膜性结构称为细胞器；最宽松则把大分子复合体也称为细胞器。我们看到教材把核糖体（rRNA和蛋白质构成的大分子复合体）等也视作细胞器。从这个角度看，新教材选择了细胞器最宽松的定义，因此细胞骨架作为大分子复合体也属于细胞器。由于教材重点强调了真核细胞的细胞骨架，很多教辅就想当然地认为原核细胞没有细胞骨架。其实，一般认为原核细胞也是具有细胞骨架系统的，有兴趣的朋友可以自行检索细胞骨架蛋白FtsZ、MerB等词条，这里就不再提了。2.8光学显微镜能看到的细胞器这是一个很多教师关心的问题，因为教辅们常玩。世界上第一台电子显微镜出现在1928年，在此之前科学家不可能使用电子显微镜观察细胞器，因此1928年之前确认的细胞器，只能通过光学显微镜发现。比如中心体，EdouardVanBeneden在1883年就观察到了中心体，彼时科学家没有电子显微镜可用，因此光学显微镜下是可以看到中心体的。我们使用光学显微镜不能看到中心体，一方面是因为普通高中的光学显微镜分辨率不高；另一方面中心体没有明显的光学特征，需要染色后才能看到。类似的很多细胞器都是通过染色处理，然后在显微镜下观察其存在。当然，光学显微镜只能确认细胞器的存在，并不能观察到这些细胞器内部的精细结构，细胞器精细结构的观察还需要借助于电子显微镜。3用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动与现行教材相比，改动主要有两点：1、删去了线粒体观察；2、观察叶绿体时，除了形态和分布的要求外，还要求观察细胞质的流动。删去了线粒体的观察，我猜测主要是基于课时安排的需要。这节课的建议课时是两课时，其中还包括了实验，完成起来难度比较大，如果再安排线粒体的观察，就更难完成教学内容了。与此同时，叶绿体观察已经让学生亲自体验了用高倍镜观察叶绿体，能够确认细胞器的真实存在，已然达到了预定的教学目的。这个实验，我们做的体会是：尽量选择黑藻。一方面黑藻可以直接制成装