以“红细胞”为切入点培养学生生物学科关键能力

福建省泉州市安溪铭选中学 王金艺

红细胞体积很小，直径只有7—8μm，双凹形，边缘较厚，内部充满丰富的血红蛋白，其中血红蛋白约占细胞重量的32%，水占64%，其余4%为脂肪、糖类和各种电解质。

一、以镰刀型细胞贫血症为例，培养生命观念中的关键能力：结构与功能观、进化与适应观

在必修一P9“使用高倍显微镜观察几种细胞”实验时，让学生用推片法制作血涂片，并引导观察显微镜下的红细胞的形态。首先比较新教材（人教版2019 年6 月第1 版）P80中正常人的红细胞和镰刀型细胞贫血症患者的细胞结构，引领学生有目的阅读并理解细胞形态、结构变化导致的功能性变化：正常红细胞具有弹性，易变形通过直径比它还小的毛细血管；而镰刀型细胞易破裂，导致溶血性贫血。然后，进一步深入到分子水平的本质探究。利用新教材中两种形态的mRNA、多肽链的排序进行异同性比较，使学生得出“基因突变”的概念、因果逻辑关系，也培养了学生的逆向思维能力。再者尝试性地构建增添、缺失、其他位置替换，让学生查密码子表，得出蛋白质表达结构的差异。最后重构知识体系，与P78 苯丙氨酸的代谢图联系，增强学生结构和功能的紧密联系。

红细胞的增生发育过程为：多能干细胞（造血干细胞）→单能干细胞→原始红细胞→幼红细胞（分早、中、晚三个时期）→网织红细胞→成熟红细胞。成熟过程中，血红蛋白逐渐增加，细胞核活性逐渐衰减，从晚幼红细胞开始失去分裂能力。成熟红细胞无细胞核和细胞器，使红细胞容纳血红蛋白的空间更大，使O2的携带能力加强。如果成熟红细胞进行有氧呼吸，则O2会在细胞内被利用损耗，影响O2的运输效率。而且科学家发现：哺乳动物成熟红细胞缺乏有氧呼吸酶系，即使O2充足也不能进行有氧呼吸。后来证实哺乳动物成熟红细胞只进行无氧呼吸，产物为乳酸而不是酒精。刘凝慧通过对21 种脊椎动物红细胞变性能力进行测量发现，无核红细胞具有较高的变性能力，双凹平盘状红细胞变性能力强于其他形态，这无疑是动物进化中不断适应的结果。

二、利用P90“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验做变式探究，培养科学探究中的关键能力：观察与提出问题、方案设计与实验、结果分析与表达

设置探究任务：请设计方案探究“人的成熟红细胞的细胞呼吸方式”。（1）提出问题：人的成熟红细胞进行的是什么呼吸方式？（2）做出假设：人的成熟红细胞进行的是无氧呼吸。（3）设计实验：仿照P91 的两套呼吸装置。（4）进行实验。（5）得出结论、交流讨论。

与教材对应，实验结果应为有氧呼吸装置中石灰水不变浑浊，无氧呼吸装置中锥形瓶内的pH 应变小。血液中有其他血细胞，能进行有氧呼吸。进而引导学生通过合作学习，探讨对变量的有效控制办法，减少实验误差。

三、利用P64“基因指导蛋白质的合成”培养理性思维中的关键能力：归纳与演绎、模型建构、批判性思维

资料1：哺乳动物成熟红细胞没有细胞核及众多的细胞器。资料2：幼红细胞有细胞核和丰富的游离核糖体；网织红细胞无核，残留有核糖体。资料3：网织红细胞中不再有新RNA 的合成，但经检测存在一定量的mRNA。

利用资料进行推理，归纳出成熟红细胞的血红蛋白一部分在幼红细胞合成，少量在网址红细胞合成。通过分析，建立血红蛋白基因表达模型：

有核、有核糖体阶段：血红蛋白基因→血红蛋白mRNA →血红蛋白

无核、有核糖体阶段：血红蛋白mRNA →血红蛋白

无核、无核糖体阶段：不能合成

同时，可继续培养学生的批判性思维，如通过分析已可知血红蛋白应在游离核糖体合成，如果不是在游离核糖体而是在附着核糖体，那血红蛋白将如何分布？

四、利用科学宣传、社区服务培养社会责任中的关键能力：崇尚科学、健康生活

目前，我国的血液病中较常见的有缺铁性贫血、营养不良性贫血、镰刀型细胞贫血症、白血病，学生可利用假期进行“贫血病科普”专题宣传活动，让社区居民加深对贫血种类、原理、病因和治疗的了解，提升健康生活的理念。