教學(xué) 設(shè)計：細胞的分化

第2節(jié)細胞的分化教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)⑴說出細胞分化的概念及在生物個體發(fā)育中的意義。⑵舉例說明細胞的全能性在生產(chǎn)實踐與科學(xué)研究中的作用，說出細胞全能性的實質(zhì)及植物細胞和動物細胞全能性的不同點，能夠區(qū)分具體細胞全能性的大小。能力目標(biāo)⑴在教師的引導(dǎo)下，師生共同探究，使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，培養(yǎng)分析、歸納的思維能力和自主學(xué)習(xí)的能力。⑵探究細胞分化的特點，細胞全能性的概念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究方法和生物學(xué)素養(yǎng)。情感態(tài)度價值觀⑴通過細胞分化的學(xué)習(xí)，確立辯證唯物主義的自然觀，逐步樹立科學(xué)的世界觀。⑵通過細胞全能性的學(xué)習(xí)，進行有關(guān)干細胞研究進展資料的搜集和分析，養(yǎng)成關(guān)注生物科學(xué)發(fā)展、關(guān)注生命健康、關(guān)注社會熱點等問題。重點難點分析細胞分化既是細胞生命歷程中的重要階段，又在個體發(fā)育過程中占有重要的地位。細胞全能性的知識涉及植物組織培養(yǎng)和克隆技術(shù)等，內(nèi)容較抽象，學(xué)生缺乏一定的感性認(rèn)識，細胞分化的概念是本節(jié)的重點和難點。教學(xué)設(shè)計思想和教材分析在教學(xué)設(shè)計中，本著自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)的教育理念，采用半開放式的課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合圖像信息、多媒體課件及相關(guān)的閱讀資料、思考討論題等，在教師的指導(dǎo)下完成本課的探究教學(xué)，從而增大了學(xué)生學(xué)習(xí)活動的空間，使其更加主動地參與到學(xué)習(xí)中來，養(yǎng)成愛學(xué)、會學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。本課內(nèi)容涉及細胞分化的概念及在個體發(fā)育中的意義，由高度分化的細胞能否繼續(xù)進行分化引出細胞的全能性，在細胞全能性的教學(xué)中，盡量結(jié)合生產(chǎn)實際，把與之相關(guān)的內(nèi)容展現(xiàn)在學(xué)生的面前，以使學(xué)生更易于理解。教學(xué)策略細胞分化是多細胞生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)中要注意理解細胞分裂和細胞分化在個體發(fā)育中的不同作用。一般多細胞生物體的發(fā)育起點是受精卵，通過細胞分裂可以增加細胞的數(shù)量，但需經(jīng)過細胞分化才能使生物體中的細胞形成具有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能的組織和器官，并最終發(fā)育成性成熟的個體。細胞分化的原因，是細胞中相關(guān)基因的打開與關(guān)閉的結(jié)果。對于本課的教學(xué)，教師應(yīng)結(jié)合圖像信息、多媒體課件等形勢，把細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)多樣、功能多樣以感性材料的形式展現(xiàn)在同學(xué)們面前，讓他們通過聽、看、思考等形式去領(lǐng)悟分化的內(nèi)涵，區(qū)分分化與分裂的不同。同時教師應(yīng)設(shè)計出本部分的探究思考題，引導(dǎo)學(xué)生自主的學(xué)習(xí)探究。由分裂的結(jié)果，染色體和DNA數(shù)目不變來分析細胞的全能性問題。一般來說，生物體都是由一個受精卵細胞經(jīng)過細胞的有絲分裂繁殖而來，已分化的細胞都有一套和受精卵相同的染色體，攜帶具有本物種特征的DNA分子。因此分化的細胞仍具有發(fā)育成完整新個體的潛能。在一定的條件下，有些分化的細胞具有恢復(fù)分裂、重新分化的能力。在教學(xué)中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)前的社會熱點問題，如克隆羊多莉、胚胎移植、干細胞移植等引起學(xué)生的興趣，從而有利于本節(jié)的教學(xué)。課時安排1課時教學(xué)過程引言：通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道細胞主要是經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生的。那么一個受精卵，如果只進行細胞的分裂，能形成我們這些具有一定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的生物體嗎？（學(xué)生回答：不能）細胞除了要進行細胞分裂之外，還需要進行怎樣的變化呢？（細胞分化）今天我們就一起來探究這個問題。（板書）第二節(jié)細胞的分化一、細胞分化及其意義請同學(xué)們結(jié)合新學(xué)案學(xué)習(xí)探究1、2、3、4，閱讀教材P117-118頁，并思考下列問題1.你能舉出一些細胞分化的實例嗎？2.構(gòu)成不同組織和器官的細胞，為何形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能多樣？3.細胞分化的特點和意義有哪些？4.細胞的分裂與細胞的分化有哪些異同點？5.細胞出現(xiàn)了分化，是不是遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變？（或各種細胞具有完全相同的遺傳信息，為什么會出現(xiàn)細胞的分化呢？）教師結(jié)合多媒體課件，給學(xué)生提供大量的有關(guān)細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)多樣的圖像信息，要求學(xué)生認(rèn)真觀察，引發(fā)思考，相互討論，以解決第1和第2個思考題。并進一步引發(fā)學(xué)生思考，到底什么是細胞的分化？（同學(xué)們討論解決）老師要走入學(xué)生當(dāng)中，了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中暴露出來的問題和思想動態(tài)。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，比較、歸納等方法，可以答出細胞分化的概念及細胞分化的特點及意義，也就是第3個思考題。第1、2、3小題的答案如下：1.細胞分化的實例：如根尖的分生區(qū)細胞不斷的分裂、分化，形成成熟區(qū)的輸導(dǎo)組織細胞、薄壁組織細胞、根毛細胞等；胚珠發(fā)育成種子，子房發(fā)育成果實；受精卵發(fā)育成蝌蚪，再發(fā)育成青蛙；骨髓造血；皮膚再生等都包涵著細胞的分化。2.因為不同的組織和器官的細胞，在分化過程中，要執(zhí)行不同的功能。為了使結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，所以在結(jié)構(gòu)和形態(tài)上也有了變化，具有了多樣性。3.細胞分化的特點是持久的、穩(wěn)定的漸變過程，是不能逆轉(zhuǎn)的過程。細胞分化是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)；細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。接著教師要引導(dǎo)學(xué)生比較細胞分裂和細胞分化的問題了，由于在前面的章節(jié)中，剛剛講過關(guān)于細胞分裂的問題，在引出細胞分化的時候，也涉及細胞的分裂，因此教師可以從細胞發(fā)生的變化、發(fā)生的時間、在個體發(fā)育過程中的意義角度，通過列表的形式來進行分析。同時也起到了溫故知新的目的，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強了信心。列表如下：即第4小題的答案細胞分裂細胞分化細胞變化數(shù)量增多細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能發(fā)生穩(wěn)定性差異，且這種變異是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)生時間從受精卵開始，有些部位的細胞終生保持分裂能力，有的細胞發(fā)育到一定的時期就停止分裂。胚胎早期開始出現(xiàn)細胞分化，是一種持久性的變化，在胚胎期達到最大限度。在個體發(fā)育中的意義保持了親代和子代之間遺傳性狀的穩(wěn)定性。沒有細胞分化，生物體就不能進行正常的發(fā)育。通過細胞分化的概念分析，我們知道細胞分化的結(jié)果是產(chǎn)生了穩(wěn)定的變異，這種變異是不是遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變呢？這個問題自然而然的由學(xué)生提出來了。然后教師引導(dǎo)學(xué)生來解決這個問題，鼓勵學(xué)生大膽的設(shè)想，以培養(yǎng)其科學(xué)研究的方法和科學(xué)創(chuàng)新的精神。答案如下：5.不是；雖然各種細胞具有完全相同的遺傳信息，但在個體發(fā)育過程中，不同的細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況是不同的，在某些細胞中，控制性狀的基因是打開的，而控制另外一些性狀的基因是關(guān)閉的，所以出現(xiàn)了功能不同的細胞，也就是細胞的分化。鞏固性練習(xí)1．在生物的個體發(fā)育過程中，由一個受精卵形成復(fù)雜的生物體主要是下列哪種生理作用（）A.細胞分裂B．細胞生長C．細胞成熟D．細胞分化2.下列關(guān)于細胞分化的說法中，錯誤的是（）A.細胞分化與生物發(fā)育有密切的關(guān)系B.細胞分化是生物界的一種普遍存在的生命現(xiàn)象C.細胞分化僅發(fā)生在胚胎時期D.細胞分化是在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程3.細胞分化與細胞增殖的主要不同是（）A.細胞的數(shù)量是否增多B.細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)不同C.細胞的生理功能不同D.細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上是否產(chǎn)生差異引題：體細胞一般是經(jīng)過受精卵的有絲分裂產(chǎn)生的，已分化的細胞都有一套和受精卵相同的染色體，攜帶具有本物種特征的DNA分子。這些高度分化的細胞，是否還能像早期胚胎一樣，再分化成其他細胞？二、細胞的全能性同學(xué)們結(jié)合新學(xué)案學(xué)習(xí)探究5，閱讀課本P118－120頁，并思考下列問題：1.既然細胞分化的結(jié)果是產(chǎn)生穩(wěn)定性變異，且這種變異是不可逆轉(zhuǎn)的，為什么高度分化的細胞還具有全能性？2.克隆人能不能實現(xiàn)？為什么？教師結(jié)合多媒體課件，給同學(xué)們展示胡蘿卜組織培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株的畫面，并總結(jié)：由胡蘿卜韌皮部分離的細胞，在適宜條件下，經(jīng)過分裂和分化又能發(fā)育成新的植株，說明已經(jīng)分化的細胞仍然有發(fā)育的潛能，這就是細胞的全能性。接著教師應(yīng)該提問：為什么胡蘿卜高度分化的韌皮部細胞，經(jīng)培養(yǎng)表現(xiàn)出了全能性？（即第1個思考題）學(xué)生討論后，回答：1.細胞全能性強調(diào)的是“潛能”，雖然變異是不可逆轉(zhuǎn)的，但是已分化的細胞都有一套和受精卵相同的染色體，攜帶具有本物種特征的全套基因，并且沒有因細胞分化而失去基因。在某些特定的情況下，它就可以經(jīng)分裂和分化而形成新的生物體。接著教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考，動物細胞具有全能性嗎？為什么動物細胞的細胞核具有全能性？引出人體干細胞的問題及干細胞的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生得出，分化程度越低的細胞，全能性就越強，高度分化的生殖細胞也具有較強的全能性。并要求同學(xué)們搜集有關(guān)干細胞的資料，關(guān)注人類生命健康。利用多媒體課件展示一下克隆羊多莉和細胞核移植的過程。以便解決第2個問題。第2題答案如下：2.克隆人雖然在理論上是可以的，但它違背了社會發(fā)展的客觀規(guī)律和人類的倫理道德，所以不會實現(xiàn)。但我們可以利用克隆技術(shù)來克隆人的器官，以解決某些病人的疾苦。鞏固性練習(xí)1．單倍體育種中常用花藥進行離體培養(yǎng)，這一方法是利用了細胞的（）。A.應(yīng)激性B．全能性C．變異性D．適應(yīng)性2.動物體內(nèi)各種類型的細胞中具有最高全能性的細胞是（）A.受精卵B.生殖細胞C.體細胞D.肝細胞3.中國科學(xué)家倡導(dǎo)的以臍帶血作存貯的“生命銀行”，是利用臍帶血中的（）A.血紅蛋白B.營養(yǎng)豐富C.遺傳基因D.干細胞細胞的分化、癌變和衰老細胞分化與細胞全能性基礎(chǔ)梳理歸納深化1.細胞分化（1）概念：在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。（2）特點①持久性：細胞分化貫穿于生物體的整個生命進程中，在胚胎時期達到最大限度。②穩(wěn)定性和不可逆性：一般說來，分化了的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。③普遍性：是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象。（3）結(jié)果：增加細胞的類型，產(chǎn)生出不同形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能的細胞，不同類型的細胞構(gòu)成不同的組織和器官。（4）分化的實質(zhì)：基因選擇性表達的結(jié)果。同一生物個體不同部位細胞DNA、基因、tRNA相同，但mRNA、蛋白質(zhì)的種類不同。（5）分化的意義：個體發(fā)育的基礎(chǔ)；使多細胞生物體中的細胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。2.細胞的全能性（1）概念：已經(jīng)分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能，即細胞的全能性。（2）基礎(chǔ)：細胞中有發(fā)育成生物體所需要的全套遺傳信息。（3）表現(xiàn)條件：一是離體；二是一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素；三是適宜的外界條件。（4）動物細胞和植物細胞全能性的差異：分化的動物細胞只有細胞核具有全能性，在一定的條件下經(jīng)過培養(yǎng)只能形成細胞群；而植物細胞在一定的條件下經(jīng)過培養(yǎng)可以形成植物體。（5）全能性高低的比較①受精卵＞卵細胞（精子）＞體細胞（同種生物）即受精卵全能性最高，生殖細胞一般大于體細胞，自然條件下卵細胞全能性高于精子，更易發(fā)育成新個體。②植物體細胞＞動物體細胞植物體細胞全能性已由科學(xué)家通過實驗進行了驗證，但動物體細胞全能性未得到證實，只證實了動物體細胞核的全能性。③囊胚期細胞＞原腸胚期細胞同一生物個體發(fā)育時期越早，其全能性越高。拓展延伸干細胞（1）類型：按分化潛能的大小，干細胞基本上可分為3種類型：①全能干細胞，它具有形成完整個體的分化潛能。胚胎干細胞就屬于此類；（2）②多能干細胞，它具有分化出多種細胞組織的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整體的能力，如造血干細胞；（3）③專能干細胞，只能向一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細胞分化，如皮膚生發(fā)層的干細胞