人教课标版高中生物必修1第6章《细胞的分化》教学设计Word下载.docx

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2．细胞全能性的概念及实例。

课前准备

1．人类发育过程示意图。

2．细胞分化示意图。

3．植物体的不同细胞图。

4．胡萝卜组织培养示意图。

5．“克隆羊多利”培育示意图。

6．骨髓造血干细胞、胚胎干细胞分化示意图。

导入新课

1．复习导入

（展示人类发育过程示意图）

思考：

（1）人的个体发育起点是什么细胞？

（2）一个成年人大约是由1014个细胞构成的，这些细胞的增殖主要靠什么分裂？

这种分裂方式的主要特征是什么？

（3）单纯通过分裂使细胞数量增加，能够使受精卵发育成一个如此复杂的生物体吗？

学生讨论后回答。

点拨：

（1）人的个体发育起点是受精卵。

父方提供精子，母方提供卵细胞，形成受精卵发育成下一代。

（2）体细胞的增殖主要靠有丝分裂。

有丝分裂的主要特征是染色体复制后平均分配到子细胞，维持了亲子代细胞之间遗传的稳定性。

（3）不能，最多形成形态、功能相同的细胞团。

总结：

要增加细胞的种类，完善器官的功能，构成一个复杂的生物体就必须依靠细胞分化。

2．情境导入

在我们体内，红细胞的寿命为120天左右，白细胞的寿命约为5～7天。

这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。

为什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的死亡而减少？

学生回答：

因为健康人能不断地产生新的血细胞，补充到血液中去。

白血病患者的血液中出现大量的异常白细胞，而正常的血细胞明显减少。

通过骨髓移植可以有效地治疗白血病。

骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同种类的血细胞。

推进新课

学习目标一：

细胞分化及其意义

[合作探究]

（展示细胞分化示意图）

1．人体内有200多种不同的细胞，图片上的肌细胞、神经细胞、白细胞等细胞具体表现在哪些方面不同？

2．这些细胞内的DNA一样吗？

1．形态结构、功能不同。

梭形的肌肉细胞，有利于收缩运动；

神经细胞有很多突起，这些突起有利于细胞执行信息传递功能；

红细胞是双面凹型的，增大了细胞的表面积，提高携氧量；

白细胞清除病原体，发挥免疫功能。

形态结构与功能相适应。

2．一样，都来自受精卵的有丝分裂，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核。

[教师讲解]

细胞分化是生物体的一种生命现象，指在个体发育中由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。

不仅胚胎发育过程中存在细胞分化，成人体内也需要通过细胞分裂、分化产生新的细胞替代衰老死亡的细胞，维持正常的生命活动。

如我们体内的红细胞寿命为120天左右，白细胞为5～7天，骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生红细胞和白细胞，补充到血液中去。

一般来说，分化了的细胞将保持分化后的状态，直到死亡。

（1）细胞分化的特点有哪些？

（2）植物体的生长过程中存在细胞分化现象吗？

（3）细胞分化的意义是什么？

（4）为什么由一个或一种细胞增殖产生的后代具有相同的遗传物质，却在形态、结构和生理功能上会发生差异？

（5）细胞的分裂与分化有哪些异同点？

学生讨论回答。

（1）①具有持久性，细胞分化发生在整个生命进程中。

不仅胚胎发育过程中出现细胞分化，成熟个体中也存在。

②具有稳定性，一般来说，分化了的细胞将保持分化后的状态，直到死亡，一般是不可逆转的。

（2）植物体的生长发育过程中存在细胞分化，因为细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是个体发育的基础。

（展示植物体的不同细胞）

植物的叶肉细胞、表皮细胞、储藏细胞都来自早期胚细胞，结构形态、功能出现了稳定性差异。

叶肉细胞中有大量叶绿体，能进行光合作用；

表皮细胞细胞壁有明显的角质层，起保护作用，无叶绿体；

储藏细胞有大液泡，储藏许多营养物质，没有角质层，也没有叶绿体。

（3）细胞分化的意义：

细胞分化可形成具有特定形态、结构功能的组织和器官，是生物体正常发育的基础。

分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。

（4）虽然各种细胞具有完全相同的遗传信息，但在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况是不同的，在某些细胞中，控制性状的基因是打开的，而控制另外一些性状的基因是关闭的，所以出现了功能不同的细胞，也就是细胞的分化。

如胰岛B细胞中胰岛素基因控制了胰岛素的合成，在肌细胞中也有胰岛素基因，但关闭了，不能合成胰岛素。

这种遗传信息的执行情况不同也可以称为基因选择性表达。

（5）联系点：

细胞分裂是分化的基础，细胞分裂、分化是生物体正常生长发育的基础。

不同点：

学习目标二：

细胞的全能性

1．全能性

细胞分化的稳定性与细胞分化程度有关，分化显著的细胞稳定性会更强。

一般情况下分化的细胞将失去继续分裂的能力，尤其是动物细胞最为显著。

植物细胞在特定的环境下有可能逆转，重新恢复分裂能力。

展示胡萝卜组织培养示意图。

介绍：

1958年，美国科学家斯图尔德将胡萝卜韧皮部的一些细胞放入培养液中培养，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，最终长成一株新的植株。

（1）胡萝卜的韧皮部细胞高度分化，在什么条件下可重新形成植物？

（2）这个实验表明了高度分化的植物细胞具有什么能力？

（3）这种技术名称是什么？

可应用于生产生活的哪些方面？

（4）一般来说，分化了的细胞将保持分化后的状态，为什么高度分化的细胞还具有发育成个体的潜能？

（1）离体，培养液（营养物质、植物激素），无菌。

（2）高度分化的植物细胞具有全能性。

（3）植物组织培养。

可以快速繁殖花卉和蔬菜，拯救珍稀濒危物种，还可以和基因工程结合培育作物新类型。

（4）细胞分化过程中遗传物质并不改变，仍然具有一整套和受精卵相同的DNA分子。

因此，分化的细胞仍然具有发育成完整新个体的潜能，也就是保持着细胞的全能性。

[教师精讲]

展示“克隆羊多利”培育示意图。

1997年2月7日，多利诞生了，它可不是一只普通的羊，是人类克隆出来的。

它是将一只母羊的卵细胞的细胞核取出来，把另一只母羊的乳腺上皮细胞的细胞核注入无细胞核的卵细胞中，电击融合形成一个新的重组细胞，进而分裂、分化形成胚胎。

然后将这个胚胎移植到第三只母羊子宫中，多利就这样诞生了。

到目前为止，人们还不能将单个已分化的动物体细胞直接培养成新的个体。

说明高度分化的动物细胞从整个细胞来说，细胞全能性受到抑制。

但通过核移植技术形成的重组细胞，具有全能性。

也就是说，已经分化的动物体细胞的细胞核仍然保持着全能性。

（1）已经分化的动物体细胞的细胞核为什么仍然保持着全能性？

（2）克隆技术可应用于哪些方面？

（1）这是因为细胞核内含有保持物种遗传性所需要的全套遗传物质。

（2）可以通过体细胞克隆，保护濒危动物。

[知识拓展]

克隆是英文“clone”的音译，原意是用“嫩枝”或“插条”繁殖。

如今，克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。

克隆也可以理解为复制、拷贝，就是从原型中产生出同样的复制品，它的外表及遗传基因与原型完全相同。

绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。

科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术。

克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞核者基因相同的动物。

这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相应的变化。

2．干细胞

成熟的植物和动物体内，大多数细胞已经高度分化，不再分裂，但仍然有少数细胞保留分裂和分化能力。

如植物体内的分生组织，动物体内的干细胞。

（展示骨髓造血干细胞、胚胎干细胞分化示意图）

干细胞：

在个体发育过程中，通常把那些具有自我复制能力，并能在一定条件下分化形成一种以上类型细胞的多潜能细胞称为干细胞。

干细胞有很多种类型，大体上可分为成体干细胞和胚胎干细胞。

成体干细胞，如人的骨髓中有许多造血干细胞，能够通过增殖和分化不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去。

当受精卵分裂发育成囊胚时，内细胞团的细胞即为胚胎干细胞。

胚胎干细胞具有全能性，可以自我更新并具有分化为体内所有组织和器官的能力。

干细胞研究的应用价值是什么？

可尝试利用干细胞治疗一些疾病，用骨髓移植法有效治疗白血病便是成功的例子。

还可以通过胚胎干细胞的体外诱导分化，定向培育人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和移植后的免疫排斥问题。

干细胞具有以下生物学特点：

①终生保持未分化或低分化特征；

②在机体中的数目、位置相对恒定；

③具有自我更新能力；

④能无限制地分裂增殖；

⑤具有多向分化潜能，能分化成不同类型的组织细胞；

⑥分裂的慢周期性，绝大多数干细胞处于G0期；

⑦通过两种方式分裂，对称分裂和不对称分裂，前者形成两个相同的干细胞，后者形成一个干细胞和一个祖细胞。

根据干细胞的分化能力，可以分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。

全能干细胞可以分化为机体内的任何一种细胞，直至形成一个复杂的有机体。

多能干细胞可以分化为多种类型的细胞，如造血干细胞可以分化为12种血细胞。

单能干细胞只能分化为一种类型的细胞，而且自我更新能力有限。

根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。

课堂小结

1．什么是细胞分化？

在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程称为细胞分化。

细胞分化是一种普遍的生命现象，也是一种持久性的变化。

2．细胞分化的生物学意义是什么？

多细胞生物体从小长大，不仅细胞分裂使细胞数目增加，还需要通过细胞分化，产生不同的组织器官，有利于提高各种生理功能的效率。

3．什么是细胞的全能性？

高度分化的细胞或者动物细胞的细胞核，仍然有发育成完整个体的潜能，即全能性。

由受精卵发育成为一个成熟个体的过程实际上就是一个细胞由全能性向专能稳定性发展的过程。

细胞的分工加强，生命活动的效能得到了提高。

与此同时，已分化的细胞的发育潜能也逐渐受到抑制。

细胞开始出现形态、结构和功能上的特异性，而且这种变化具有明显的区域性。

在成熟的动物体内，还有少数干细胞，保留了产生不同种类新细胞的能力。

第2节　细胞的分化

一、细胞的分化

1．概念：

细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性差异的过程

2．特点：

持久性、稳定性

3．原因：

基因的选择性表达

4．意义：

细胞趋向专门化，提高生理功能的效率

二、细胞的全能性

已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能

2．原理：

细胞都具有全套遗传物质

植物细胞具全能性，动物细胞的细胞核具全能性

3．干细胞

资料搜集分析：

干细胞研究进展与人类健康

活动目的：

1．使课内知识与课外生产、生活实践相联系，关注人类健康。

2．培养学生查找资料并对素材进行分析甄别的自学能力。

3．培养学生的知识迁移能力、知识的应用能力。

4．培养小组合作精神。

活动方法：

1．4～6人一组，小组分工合作。

2．通过报纸、刊物、书籍、互联网、访问医生等途径搜集有关干细胞的资料。

3．办专刊展示小组整理的资料，供大家交流使用。

也可以制作黑板报、图片资料展。

4．准备一或几个专题研讨会进行交流。

细胞分化既是细胞生命历程中的重要阶段，又在个体发育过程中占有重要的地位。

细胞全能性的知识涉及植物组织培养和克隆技术等，内容较抽象，学生缺乏一定的感性认识。

对于本课的教学，一定要结合图像，把细胞的形态结构多样、功能多样以感性材料的形式展现在同学们面前，让他们通过看、思考等形式去领悟分化的内涵，区分分化与分裂的不同。

在分析分化的原因时，通过举例来说明基因的选择性表达，如胰岛细胞和唾液腺细胞的基因比较，合成的蛋白质比较。

设计好本部分的探究思考题，引导学生联系生活，自主地学习探究。

在教学中，结合当前的社会热点问题，如克隆羊多利、胚胎移植、干细胞移植等引起学生的兴趣，从而有利于本节的教学。

1．生活中的生物学

造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中，可以分化为多种血细胞。

如：

红细胞、血小板、嗜碱性粒细胞、肥大细胞、嗜酸性粒细胞、树突状细胞、嗜中性粒细胞、单核细胞、B淋巴细胞、NK细胞、T淋巴细胞等。

造血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性和转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。

治疗性克隆，运用克隆技术获得人体早期胚胎，但目的不是将胚胎培育成人，而是为了提取全能型的胚胎干细胞，然后在合适的条件下，使其发育成为人体的任何一个器官，包括大脑、肌肉、血液和神经，这些器官组织将用于医疗。

2．生物体的组织

组织的概念：

由许多形态结构和功能相同或相似的细胞与细胞间质共同构成的结构。

（1）植物体的组织主要有：

分生组织：

如根尖分生区、茎的形成层等。

营养组织：

如叶肉、果肉（肉质化的果皮）、茎的皮层和髓等。

保护组织：

如表皮、根冠等。

输导组织：

如叶脉中的导管和筛管。

机械组织：

如茎干中的木纤维和韧皮纤维。

分泌组织：

如橘皮内的腺体等。

（2）动物体的组织主要有：

上皮组织：

如呼吸道、消化道上皮以及腺体的主体等。

肌肉组织：

如心肌、骨骼肌和平滑肌的主体结构。

结缔组织：

如皮下组织、脂肪、骨质、肌腱、血液等。

神经组织：

如脑组织和神经的主体结构等。

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3．植物组织培养技术发展史

1902年，德国植物学家哈伯兰特预言植物体的任何一个细胞，都有长成完整个体的潜在能力，这种潜在能力就叫植物细胞的“全能性”。

为了证实这个预言，他用高等植物的叶肉细胞、髓细胞、腺毛、雄蕊毛、气孔保卫细胞、表皮细胞等多种细胞放置在他自己配制的营养物质中（人工配制的营养物），称为培养基，这些细胞在培养基上可生存相当长一段时间，但他只发现有些细胞增大，却始终没有看到细胞分裂和增殖。

1934年，美国的怀特用无机盐、糖类和酵母提取物配制成怀特培养基，培养番茄根尖切段，400多天后，在切口处长出了一团愈合伤口的新细胞，这团细胞被称为愈伤组织。

法国的高斯雷特制成了一种固体培养基，使山毛柳、黑杨形成层组织增殖，最后形成了类似藻类的突起物。

1946年，中国学者罗士韦培养菟丝子的茎尖，在试管中形成了花。

直到1958年，美国的斯蒂伍特在培养野生胡萝卜的根细胞时，终于得到了来自单个细胞的完整植株。

从此，哈伯兰特的预言，经过科学家们50余年的不断实验，终于得到证实。

20世纪70年代，美籍日本学者穆拉稀格经过研究总结出工厂繁殖植物的整套流程，此后工厂化繁殖植物被广泛应用。

如荷兰用这个方法繁殖了丝石竹（满天星）、郁金香、康乃馨等著名花卉；

我国也建立了这样的花卉工厂，我国研究人员还在烟草、油菜、番茄等作物上进行试验并获得成功。