深度读:高中生物学新教材—2

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深度读:高中生物学新教材—2

今天读书内容必修一第一章第二节“细胞的多样性和统一性”。

1观察细胞

观察细胞的主要内容是“使用高倍显微镜观察几种细胞”,这部分内容和现行教材相差不大,应尽量克服困难让学生动手操作显微镜。

1.1感受(真核)细胞的多样性

教材涉及到的观察材料,我会把它们简单归类:酵母菌归为真菌,水绵和叶保卫细胞归为植物,鱼的红细胞归为动物,再加上问题探讨中初中学过的细胞:血细胞、口腔上皮细胞(动物),根尖分生区细胞、洋葱表皮细胞(植物),以及教材选择性遗忘的:草履虫、眼虫、变形虫等(原生生物)。实验时,并不一定局限于教材给定的材料,可以准备易于获取的其它生物细胞,尽量涵盖动物、植物、真菌和原生生物,通过对这些细胞的观察(回忆),学生可以亲身体会(真核)细胞的多样性。

1.2归纳(真核)细胞的统一性

实验观察时,引导学生在多种多样的细胞中发现统一性。比如上述细胞都有细胞膜,细胞质和细胞核(注:人成熟红细胞例外,但是该细胞小时候是有细胞核的)。细胞核在一些细胞中不容易观察,需要仔细调节细准焦螺旋才能看到。当然,实验室也可以准备好碘液等染液,让学生对细胞核进行染色,这样更利于细胞核的观察。

1.3引出原核细胞和真核细胞

前述的观察和归纳,主要是让学生体会(真核)细胞的多样性和统一性。紧接着放出教材中的大肠杆菌电镜图,从初中过来的高中新生会觉得这个找不到细胞核的细胞是个很奇葩的存在。这样我们很自然地就可以过渡到真核细胞和原核细胞。

2真核细胞和原核细胞

这一部分有几个值得关注的地方。

2.1蓝藻正名为蓝细菌

不少老师都注意到了这个改动,个人觉得这个修改是与时俱进的。我本科阶段接受生物教育时,植物学中也是把蓝藻和其它藻类一起归为植物。从进化来看,蓝藻和其它藻类有着显着的不同:蓝藻是原核生物,在进化中出现较早;而其它藻类则属于真核生物,进化上出现较晚。两者在系统分类上差别太大,不宜放在一起。

蓝藻没有改名为蓝细菌之前,教师还需要专门给学生讲:“藻”有些是真核的,有些是原核的。现在明确地将蓝藻正名为蓝细菌,所有的藻类就都是真核生物了,学生掌握起来也容易许多。

附带多说一句,教辅们喜欢补充介绍的支原体、衣原体、立克次氏体等在分类上也属于细菌界。原核生物直接对应细菌界(三域系统则对应细菌域和古菌域)。

2.2细菌没有染色体

原核细胞没有染色体的表述,多见于高中阶段的教材和教辅中。生物学专业书籍中则普遍会提到细菌染色体。新教材正文说原核细胞没有染色体,可能与全国科学技术名词审定委员会(以后均简称名词委)的审定结果有关,名词委的词条中将染色体限定在真核生物中。需要注意的是,名词委的微生物专业词汇中没有收入染色体这个词条。

2.3原核生物的DNA是完全裸露的吗?

新教材提到原核细胞“没有染色体,但有环状的DNA分子”,这样的表述常被解读成“原核生物的DNA完全裸露,并不与蛋白质结合在一起”,实际上现行教材和新教材都没有这么说过。

与真核细胞中DNA和组蛋白结合相似,原核细胞拟核中的DNA也会和蛋白质结合。类似组蛋白的拟核结合蛋白(NAPs,包括HU、H-NS、Fis、CbpA和Dps等)与拟核DNA结合,帮助拟核DNA紧缩起来,从而使原核细胞能够相对轻松地装下它们(不被有序包装的DNA因为其绝对长度将难以在细胞中被装下)。也就是说,不管是原核细胞还是真核细胞,其DNA都会与蛋白质结合组装成有序的结构。

2.4蓝细菌可以以群体形式存在

六开彩预测内部新教材提到蓝细菌可以“以细胞群体的形式存在”。有人认为含有很多细胞的生物就是多细胞生物了,这种观念在初学生物的学生中比较流行。但生物学中的多细胞生物不仅仅由多个细胞构成,而是应该强调它是由多种细胞相互协作形成的统一整体。

对于蓝细菌细胞群体来说,虽然大到肉眼可见,但是蓝细菌群体的这些细胞之间仍然是相同的,它们各自独立完成生命活动,相互之间缺乏分化和协作。典型的多细胞生物应该有细胞分化,并且分化的细胞之间要相互协作来完成个体的各项生命活动,我们可以看一下最简单的动物——海绵动物,其细胞分化类型很少,但是不同的细胞执行的功能存在差异,不同细胞之间存在明显的分工协作,共同完成海绵的生命活动。

这里额外提一下,有人可能说原核生物也存在细胞分化呀,比如逆境时有些细菌细胞会形成芽孢。在细胞生物学中,这种情况确实属于细胞分化,只是这种分化和多细胞生物的细胞分化有着显着的差异,此处分化的目的是为了让细胞生存下去,是针对环境改变的一种适应,其分化之后并不会和其它细胞之间形成相互协作的关系。因此,原核生物中没有真正意义上的多细胞生物。

3建构概念,重视实践

本节需要让学生建立这一概念:各种细胞具有相似的基本结构,但在形态与功能上有所差异。

六开彩预测内部先组织学生学习高倍显微镜的使用,然后让学生亲自观察尽可能多的细胞类型。再结合问题探讨中的和初中观察的细胞,学生就能很自然地体会到真核细胞的多样性(动物、植物、真菌和原生生物);并可以在观察的基础上,归纳总结出真核细胞的统一性。在学习了原核生物和真核细胞的区别后,再次引导学生概括归纳,在原核细胞和真核细胞的差异中寻找统一性——它们具有细胞膜和细胞质,并且都以DNA作为遗传物质。

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