中高中一年級(jí)上學(xué)期《模型解釋細(xì)胞的大小影響物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男省方虒W(xué)課件

第六章細(xì)胞的生命歷程第1節(jié)細(xì)胞的增殖“模型解釋細(xì)胞的大小影響物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男省睂?shí)驗(yàn)教學(xué)高中生物學(xué)必修一本課教學(xué)目標(biāo)：生命觀念:科學(xué)思維:科學(xué)探究:社會(huì)責(zé)任:通過(guò)模擬的方法探究并明確細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系，探討細(xì)胞不能無(wú)限長(zhǎng)大的原因，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念；通過(guò)對(duì)不同形態(tài)細(xì)胞大小的模擬分析，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，培養(yǎng)科學(xué)思維；能夠通過(guò)模型構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等過(guò)程，養(yǎng)成實(shí)踐精神、培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任。認(rèn)同“模型模擬的方法”也是研究的重要方法,進(jìn)一步提升科學(xué)探究能力；本課教學(xué)重難點(diǎn)：細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系細(xì)胞不能無(wú)限長(zhǎng)大的原因有很多。細(xì)胞的大小影響物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男剩梢宰鳛槠渲械囊环N解釋。探究一：運(yùn)用正方體模型模擬解釋假設(shè)現(xiàn)在有三個(gè)大小不等的細(xì)胞，假設(shè)同種物質(zhì)（如葡萄糖）在同種生物不同大小的細(xì)胞中的擴(kuò)散速率是相同的。(P115)討論如果假設(shè)細(xì)胞是正方體形態(tài)，請(qǐng)計(jì)算這三個(gè)“細(xì)胞”中物質(zhì)擴(kuò)散的體積與整體“細(xì)胞”體積的比值2mm2mm2mm4mm4mm4mm8mm8mm8mm表面積=

mm2體積=

mm3表面積=

mm2體積=

mm3表面積=

mm2體積=

mm324896643845121.530.75表面積/體積=表面積/體積=表面積/體積=

擴(kuò)散效率

=葡萄糖擴(kuò)散的體積整個(gè)細(xì)胞的體積探究一：運(yùn)用正方體模型模擬解釋模擬結(jié)果分析：正方體邊長(zhǎng)/mm

a正方體表面積/mm26a2正方體體積/mm3a3相對(duì)表面積（表面積

/體積）6a2/a3葡萄糖擴(kuò)散的深度/mm擴(kuò)散效率（葡萄糖擴(kuò)散的體積/整個(gè)細(xì)胞的體積）20.540.580.5249638481.56430.755120.5a3-(a-2b)3a3逐漸減小逐漸減小逐漸增大0.8750.5780.330結(jié)論：細(xì)胞體積越大，相對(duì)表面積越小，細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男示驮降汀Ｌ骄恳唬哼\(yùn)用正方體模型模擬解釋細(xì)胞不能無(wú)限長(zhǎng)大的原因分析：討論1：細(xì)胞的表面積和體積的比值與細(xì)胞的大小有什么關(guān)系？細(xì)胞越小，表面積與體積的比值越大。討論4：卵細(xì)胞體積大，不利于與外界進(jìn)行物質(zhì)交換，其體積大的意義是什么？卵細(xì)胞體積大，儲(chǔ)存較多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為早期胚胎發(fā)育提供養(yǎng)料。核質(zhì)比(細(xì)胞核的控制范圍有限)：細(xì)胞核中的DNA不會(huì)隨著細(xì)胞體積的擴(kuò)大而增加。討論5：細(xì)胞不能無(wú)限長(zhǎng)大的其它原因解釋現(xiàn)象1.原生動(dòng)物細(xì)胞中的伸縮泡增大了膜表面積與體積的比。2.草履蟲(chóng)個(gè)體較大，細(xì)胞中有兩個(gè)細(xì)胞核，保證正常的核質(zhì)比。大核小核伸縮泡伸縮泡探究一：運(yùn)用正方體模型模擬解釋細(xì)胞不能無(wú)限長(zhǎng)大的原因分析：討論2：從物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男士?，?xì)胞為什么不能太大？細(xì)胞越大，表面積與體積的比值越小，物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男示驮降?。討?：細(xì)胞越小，越有利于細(xì)胞與外界的物質(zhì)交換，細(xì)胞體積是不是越小越好？不是，細(xì)胞體積最小限度，是由完成細(xì)胞功能所必須的基本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)所需要的空間決定的。討論4：卵細(xì)胞體積大，不利于與外界進(jìn)行物質(zhì)交換，其體積大的意義是什么？卵細(xì)胞體積大，儲(chǔ)存較多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為早期胚胎發(fā)育提供養(yǎng)料。核質(zhì)比(細(xì)胞核的控制范圍有限)：細(xì)胞核中的DNA不會(huì)隨著細(xì)胞體積的擴(kuò)大而增加。討論5：細(xì)胞不能無(wú)限長(zhǎng)大的其它原因解釋現(xiàn)象1.原生動(dòng)物細(xì)胞中的伸縮泡增大了膜表面積與體積的比。2.草履蟲(chóng)個(gè)體較大，細(xì)胞中有兩個(gè)細(xì)胞核，保證正常的核質(zhì)比。大核小核伸縮泡伸縮泡

如果把細(xì)胞看做是個(gè)球體，半徑是R。X表示細(xì)胞表面積與體積的比(相對(duì)表面積,即S球/V球)。H表示物質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的深度。物質(zhì)運(yùn)輸效率可以用單位時(shí)間物質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的體積與細(xì)胞總體積之比來(lái)表示，即Y=物質(zhì)進(jìn)入體積/總體積，根據(jù)圖示寫(xiě)出表達(dá)式并建立X與Y之間的關(guān)系。探究二：運(yùn)用球體模型模擬解釋H

R

如果把細(xì)胞看做是個(gè)球體，半徑是R。X表示細(xì)胞表面積與體積的比(相對(duì)表面積,即S球/V球)。H表示物質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的深度。物質(zhì)運(yùn)輸效率可以用單位時(shí)間物質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的體積與細(xì)胞總體積之比來(lái)表示，即Y=物質(zhì)進(jìn)入體積/總體積，根據(jù)圖示寫(xiě)出表達(dá)式并建立X與Y之間的關(guān)系。探究二：運(yùn)用球體模型模擬解釋H

R

如果把細(xì)胞看做是個(gè)球體，半徑是R。X表示細(xì)胞表面積與體積的比(相對(duì)表面積,即S球/V球)。H表示物質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的深度。物質(zhì)運(yùn)輸效率可以用單位時(shí)間物質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的體積與細(xì)胞總體積之比來(lái)表示，即Y=物質(zhì)進(jìn)入體積/總體積，根據(jù)圖示寫(xiě)出表達(dá)式并建立X與Y之間的關(guān)系。H

R

得出結(jié)論：細(xì)胞越大，相對(duì)表面積越小，物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男试降?。?shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

實(shí)驗(yàn)原理：探究三：舊教材實(shí)驗(yàn)：探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系模擬探究細(xì)胞大小，即細(xì)胞的表面積與體積之比，與物質(zhì)運(yùn)輸效率之間的關(guān)系。NaOH和酚酞相遇呈紫紅色，可以將含酚酞的瓊脂塊浸泡在氫氧化鈉溶液中，在一定時(shí)間內(nèi)觀察并計(jì)算氫氧化鈉在瓊脂塊內(nèi)擴(kuò)散的效率。實(shí)驗(yàn)材料用具：探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系1、NaOH具有腐蝕性，操作時(shí)需小心謹(jǐn)慎。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確，增大誤差。3、染色的動(dòng)態(tài)過(guò)程不明顯。舊教材實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)：含酚酞的瓊脂塊、毫米尺、紙巾、燒杯、質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的NaOH溶液等探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系切成不同大小的含酚酞的瓊脂方塊放入NaOH溶液中浸泡實(shí)驗(yàn)流程圖示：慢慢地，含酚酞的瓊脂隨著NaOH溶液的擴(kuò)散變紅擦干表面后，切開(kāi)瓊脂塊你發(fā)現(xiàn)了什么？浸泡相同時(shí)間后取出瓊脂塊建議改進(jìn)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

1.將白涼粉切成邊長(zhǎng)分別為3cm、2cm、1cm的正方體小塊。2.制備紅墨水稀釋液并放入燒杯，用恒溫水浴鍋加熱到60℃保溫處理。3.將切好的3塊白涼粉放在已經(jīng)稀釋并保溫處理的紅墨水中，浸泡15分鐘，用塑料勺不時(shí)翻動(dòng)涼粉塊。（不要用勺子將涼粉塊切開(kāi)或挖動(dòng)其表面）4.戴上手套，用塑料勺將涼粉塊從紅墨水中取出來(lái)。放在吸水紙上并用紙巾吸干。用刀片把涼粉塊切成兩半。觀察切面，測(cè)量每一塊上紅墨水?dāng)U散的深度。探究四：小結(jié)：教材解惑：新教材為什么刪除“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”實(shí)驗(yàn)？細(xì)胞不能無(wú)限長(zhǎng)大的主要原因：1、受細(xì)胞相對(duì)表面積關(guān)系制約2、受細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的控制能力制約3、受細(xì)胞骨