高中生物选修3优质教学设计7211 植物细胞工程的基本技术 教案.docx

高中生物选修3优质教学设计7211 植物细胞工程的基本技术 教案.docx

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高中生物选修3优质教学设计7211植物细胞工程的基本技术教案

2.1.1植物细胞工程的基本技术

一、教学目标

1.知识目标

（1）简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。

（2）列举植物细胞工程的实际应用。

（3）尝试进行植物组织培养。

2.情感态度和价值观

体验植物组织培养技术

3.能力方面

尝试植物组织培养技术

二、教学重点和难点

1.教学重点

（1）植物组织培养的原理和过程。

（2）植物体细胞杂交的原理。

（3）植物细胞工程应用的实例。

2.教学难点

植物组织培养的实验

三、教学策略

本节教材内容对学生来说，虽说在必修模块中学了一些细胞的知识，但仍然是一个新的领域，学习起来有一定的困难。

教师可采用讲授为主结合讨论的方法。

四、教学手段

录像、软件。

五、教学过程

教学过程

教学内容

教学手段和方法

预期目标

1、克隆羊“多莉”的诞生导入专题2:

细胞工程

1、细胞工程的具体内容及分类

2、实例引入标题——植物细胞工程的基本技术

3、细胞全能性

师：

1996年7月，世界上第一只克隆羊多莉（Dolly）在英国诞生。

这样的生物技术应属于何种生物工程？

生：

细胞工程。

师：

什么是细胞工程？

包括哪两大领域？

生：

细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产生的一门综合科学技术。

根据操作对象不同，可分为植物细胞工程或动物细胞工程两大领域。

师：

植物的繁殖，大多都是通过种子播种，大家也听说过“无心插柳柳成荫”，柳树的嫩枝插入土中就能成话，并能逐渐长成一株枝繁叶茂的大树，那么，植物的一片叶、一段根、一瓣花瓣，甚至一粒花粉，是否也能长成一个完整的植株呢？

生：

完全可以。

师：

那么，植物的花瓣是怎样长成一株完整植株的呢？

请同学们带着3个问题仔细阅读课本p33第二、三小节。

生：

首先要通过细胞的脱分化过程，培养成愈伤组织，然后再从愈伤组织分化形成小植株。

师：

这里所说的脱分化就是让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。

投影：

专题2，细胞工程

开门见山，直接进入专题2的学习

投影相关内容

投影，抓住关键词语进行解释

投影：

微型繁殖的菊花

投影标题：

2.1植物细胞工程，2.1.1植物细胞工程的基本技术

投影问题：

1、什么是细胞的全能性？

2、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？

3、菊花体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？

学生带着问题看书、思考。

让学生初步了解细胞工程所涵盖的原理、方法、操作、目的及相关领域

激发学生学习兴趣

以提问方式引入本节第一个内容——细胞的全能性及分化，培养学生的阅读能力。

教学过程

教学内容

教学手段和方法

预期目标

自我评价

4、植物组织培养技术、实验：

胡萝卜的组织培养

师：

在植物中，一些分化的细胞，经过激素的诱导，可以脱分化为具有分生能力的薄壁细胞，进而形成植物的愈伤组织。

而愈伤组织在一定的培养条件下，又可以再分化出幼根和芽，形成完整的小植株。

师：

为什么植物的一瓣花瓣就可以培育出完整的植株呢？

请回忆必修1中细胞全能性的相关知识回答。

生：

具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。

师：

菊花体内的细胞为什么没有表现出全能性？

生：

因为在特定的时间、空间条件下，细胞中的基因含有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。

学生进行课堂练习，教师适当点拨，并讲析。

师：

为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官组织，或细胞培养成完整植物体？

生：

植物体细胞具有全能性，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成愈伤组织。

将愈伤组织转接到培养基上可以诱导其再分化成胚状体或丛芽，再发育为完整的小植株。

师：

那么植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？

生：

细胞离体，一定的营养物质，激素和其他外界条件。

师：

由于实验室条件的制约，只能播放实验录像，请大家仔细观看。

投影某植物的愈伤组织

投影愈伤组织分化

板书：

外植体脱分化——愈伤组织——再分化——幼根、芽——完整小植株

投影问、答

要求学生在看实验教材的基础上回答。

教师讲解和学生讨论的方法相结合，以突出本节课的重点。

学生观看实验录像片

图文结合，使学生对抽象知识有直观的认识

复习旧知识，为学习新知识奠定基础

提醒学生思考

通过自我评价，反馈学生学习新知识的效果

培养学生的思维和观察能力

教学过程

教学内容

教学手段和方法

预期目标

师：

在观看录像的基础上，我们来讨论书本上的几个问题。

（讨论题，题目略）

学生讨论：

1、避免杂菌在培养基上生长，因为各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物死亡。

师：

回答得很好，所以在组培实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，操作要规范，避免带入杂菌。

生：

讨论2，因为形成层部分容易诱导形成愈伤组织，胡萝卜的其他部分（如茎，叶，花）也能培养再生形成小植株。

师：

非常好。

（强调）胡萝卜根的含形成层部分，属于分生组织，所以容易诱导形成愈伤组织，而胡萝卜的茎、叶、花也能培养出小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。

实验过程可以参考利用胡萝卜的根进行组织培养的实验，那么我们一起来小结实验过程。

师：

通过观看实验录像，结合课本中的实验原理、实验目的、材料用具、方法步骤，我们来总结一下究竟什么是植物组织培养技术？

生（齐）：

植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织细胞培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整植株。

师：

那么请大家思考离体的器官、组织、细胞，如果不进行脱分化处理，能否培养成完整的植物体？

生：

不能。

必须要经历脱分化过程，才能培养成完整的植物体。

师：

那么决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？

生：

影响植物细胞脱分化、再分化的关键因素可能是植物激素。

教师在学生讨论的基础上进行适当点拨和讲解

在学生讨论基础上，投影植物组织培养技术的流程简图

投影

激发学生的思维

教学过程

教学内容

教学手段和方法

预期目标

5、植物体细胞杂交技术

（1）植物体细胞杂交过程

师：

回答得不错。

这位同学已经注意到P36“小知识”中培养基的组成。

确实，根据科学家的实际操作发现，当细胞分裂素与生长素共同使用时，能刺激愈伤组织的形成。

植物激素还会影响到再分化中芽和根的发生。

早在20世纪50年代初，我国植物生理学家崔徵等人就发现细胞分裂素与生长素之间的浓度比，可以调控植物细胞培养过程中芽和根的形成。

师：

大家都知道，马铃薯块茎生长在地下，番茄在地上生长，那我们是否想象过培育出一种地上长番茄、地下结马铃薯的“超级作物”？

生：

当然想，可是用传统的有性杂交的方法不可能。

师：

为什么？

生：

因为不同的两种生物之间，存在着生殖隔离。

师：

你们的生物学知识掌握得不错。

那科学家采用何种美妙的方法最终得到了“番茄——马铃薯”杂种植株呢？

生：

植物体细胞杂交技术。

师：

大家预习得不错。

下面请大家带着以下问题认真阅读P36~P37教材，来了解植物体细胞杂交技术。

1、你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的和一个障碍是什么？

2、有没有一种温和的去壁方法呢？

3、为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？

融合的具体操作方法如何？

4、如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？

5、何将杂种细胞培育成杂种植株？

生：

（埋头认真阅读教材图文）

逐一回答问题：

1、植物细胞壁阻碍细胞间的杂交。

因此，第一步必须去除细胞壁。

2、为了不损坏细胞的原生质体，可利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体。

师：

为什么用这两种酶呢？

生：

因为细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。

要求学生跳出框架，认真动脑思考，得出[答案]

投影标题

投影思考题

补充相关知识，拓宽学生知识面，培养学生的民族自豪感

复习旧知识，引入新知识

培养学生的拓展思维的能力

培养学生的阅读及识图能力，使学生体验到科学是一个探究过程，科研需要想象和创新。

教学过程

教学内容

教学手段和方法

预期目标

（2）植物体细杂交概念

师：

非常好！

以前的知识掌握得很扎实。

3、原生质体发生融合与细胞膜的流动性有关。

进行原生质体间的融合可借助一定的技术手段进行人工诱导。

人工诱导的方法可分为——物理法和化学法。

物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂来诱导细胞融合。

师：

能否预测一下细胞融合后会出现哪些组合类型？

生：

番茄——马铃薯杂种细胞

师：

只有一种可能吗？

生：

还有番茄——番茄细胞、马铃薯——马铃薯细胞

师：

对！

然后再从中可筛选出所需的番茄——马铃薯杂种细胞。

继续回答下面的题目。

生：

4、原生质体融合后，应让杂种细胞再生出细胞壁。

生：

5、最后利用前面学过的植物组织培养技术，将杂种细胞培养成杂种的植株。

师：

刚才同学们的回答非常到位。

说明大家课前进行了充分的预习，课堂上也积极思考，因此取得了良好的学习效果。

下面我们一起来归纳一下植物体细胞杂交技术的过程。

师：

那么，我们能总结出植物体细胞杂交技术的概念吗？

生：

植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。

师：

你们能否“异想天开”，想出其他有利于人类的各种杂交方法？

生：

七嘴八舌地说出各种细胞的杂交，及其美妙的结果。

师：

要是把我们的毛发细胞与植物细胞杂交，那我们岂不是只要晒晒太阳就可以自己制造有机物啦？

生：

（大笑）

师：

虽然科学家历尽艰辛，终于实现了两个物种间的杂交，那么这株同时具有两个物种遗传物质的超级植物真的就所人们所愿，地上长番茄，地下结马铃薯呢？

新问题，可能稍难些

投影：

植物体细胞杂交技术流程图，教师在重点知识处做适当的强调和补充。

活跃想像的思维

教学过程

教学内容

教学手段和方法

预期目标

（3）植物体细胞杂交技术的意义和不足

自我评价

6、小结

7、布置作业

生：

没有。

师：

那么，这项技术没有意义吗？

生：

这项研究克服了不同生物远缘杂交上的障碍。

师：

科学家们利用植物体细胞杂交技术，培育出了哪些杂交新品种？

有什么优点？

生：

白菜——甘蓝，烟草——海南烟草，胡萝卜——羊角芹，白菜——甘蓝同普通的菜相比，具有生长期短，耐热性强和易于贮藏的优点。

师：

这些有性杂交不亲和的种间或属间杂种，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。

目前，植物体细胞杂交还有许多理论和技术问题没有解决，这项技术仍然处在研究阶段，距离推广应用还有一定差距。

但是我们相信经过科学家的不懈努力，让“番茄——马铃薯”在地上结番茄，地下长马铃薯的愿意一定会实现。

学生集体回答。

师：

同学们：

本堂课我们学习了细胞全能性，植物组织培养技术和植物体细胞杂交的内容，通过本节课的学习，大家应不仅能说出植物组织培养的过程，体细胞杂交的主要步骤，而且应能体验科学家是一个过程及科学、技术、社会三者之间的关系。

师：

课后作业为“思考与探究”的两道题。

根据学生的回答可作适当的提示

投影各种图片

投影习题，点评学生作答情况。

课后完成，下节课由学生回答。

拓宽视野

使学生认同科学是一个不断发展的过程，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣及勇于质疑的精神。

课堂总结，提出本节课最终的学习目标。