以下是小编给大家收集的11篇人教版高中生物必修1《细胞的分化》说课稿,欢迎大家前来参阅。
高中生物细胞的分化测试题
第6章 第2节 细胞的分化
基础巩固
一、选择题
1.细胞分化是由于分化的细胞( )
A.具有与受精卵不同的染色体组成
B.具有与受精卵不同的DNA分子组成
C.内部化学物质(如组成结构的蛋白质和催化化学反应的酶)的变化
D.失去了永久分裂的能力
答案:C
解析:细胞分化的原因是细胞内化学物质的变化。
2.细胞分化过程中,一般不发生改变的是( )
A.蛋白质种类 B.染色体数目
C.细胞的功能 D.基因表达的数目
答案:B
解析:染色体的数目因物种而异,一般情况下是较稳定的。
3.下列细胞中不能合成蛋白质的是( )
A.胰腺细胞 B.肠黏膜细胞
C.成熟红细胞 D.白细胞
答案:C
4.在生物的个体发育中,一个受精卵能形成复杂的生物体,主要是下列哪一生理过程起作用( )
A.细胞分裂 B.细胞生长
C.细胞成熟 D.细胞分化
答案:D
解析:细胞分裂使生物体细胞数目增多,细胞生长使其体积增大,只有细胞分化才能形成不同的细胞和组织,进而组成复杂的器官和系统。
5.构成人体的细胞约有230多种,其中胰岛细胞合成胰岛素,甲状腺细胞合成甲状腺激素。植物的叶肉细胞中含有叶绿素,根尖成熟区表皮细胞形成根毛。正常情况下,分化的细胞还具有一定的寿命。例如,红细胞分化成熟后的寿命约是120天,白细胞的寿命约为12天。下列说法不正确的是( )
A.个体发育过程中的细胞分化对于生物体是有积极意义的
B.在个体发育过程中,有序的细胞分化能够增加细胞的类型
C.由不同类型的细胞构成生物体的组织和器官,并且具备不同的功能
D.细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异,导致细胞的形态和功能各不相同
答案:D
解析:细胞分化使细胞形态、结构、功能发生了稳定性的差异,而遗传物质不变。
6.花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞利用培养基培养成单倍体植株。这一技术利用了细胞的( )
A.应激性 B.全能性
C.变异性 D.适应性
答案:B
解析:花药离体培养是植物组织培养技术之一,对研究生物的遗传起重要作用。与植物的其他细胞一样,花药细胞也具有全能性。
7.下列人体细胞中分化程度最低的是( )
A.胚胎干细胞 B.造血干细胞
C.胰腺细胞 D.肌肉细胞
答案:A
解析:胰腺细胞和肌肉细胞是成熟体细胞,分化程度较高。造血干细胞只能分化为血细胞,而胚胎干细胞能分化为各种体细胞,所以分化程度最低。
8.下列关于细胞分裂和细胞分化的'叙述,错误的是( )
A.生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果
B.生物体通过细胞分化,细胞之间逐渐发生了稳定的差异
C.细胞分裂是细胞分化的基础
D.细胞分化过程中细胞中的遗传物质种类发生变化
答案:D
解析:个体发育首先是细胞经有丝分裂使细胞数目增多,在此基础上,不同细胞选择表达不同的基因,从而实现细胞分化,但分化的细胞内含有相同的遗传物质,分裂是分化的基础,分化是基因选择性表达的结果。
二、非选择题
9.,英国科学家维尔穆特等取白面母绵羊乳腺上皮细胞静息培养,然后把它的核移入黑面母羊去核的卵细胞中形成重组细胞,并将重组细胞培养成胚胎,将胚胎植入另一个母羊的子宫,分娩得到克隆羊“多利”。
(1)“多利”的面部毛色是________,这是由于__________________________________。
(2)“多利”的性别是________。
(3)“多利”的培育成功证明了______________________________________________。
答案:(1)白色 遗传物质来自白面母羊的细胞核 (2)雌性 (3)已分化的动物细胞核(不是全部)仍具有全能性
10.下图是有关生物细胞生活史的概括。请据图分析回答问题:
(1)③所示的变化,在生物学上称为________。
(2)F→G→H过程的技术,在植物学上叫________,其理论基础是________。该植株的产生与“克隆羊”的产生都属于________繁殖。
(3)⑥所示的过程叫________________________。
(4)程序性死亡是一种主动的由基因决定的细胞自我破坏的过程。已知人的神经系统在发育过程中,约有50%的细胞发生程序性死亡。请用学过的生物学知识,简析为什么有的神经细胞发生程序性死亡而有的神经细胞却继续存活。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)细胞分化 (2)组织培养 细胞的全能性
无性 (3)脱分化 (4)调控程序性死亡的基因在有些神经细胞中表达,使这些神经细胞发生程序性死亡;调控程序性死亡的基因有些在神经细胞中没有表达,使这些神经细胞继续存活。
解析:此题综合考查了细胞的分化、增殖等知识。
能力拓展
一、选择题
1.绵羊的乳腺细胞是高度特化的细胞,但用乳腺细胞的细胞核与卵细胞的细胞质融合成一个细胞后,这个细胞核仍然保持着全能性,这主要是因为( )
A.细胞核内含有保持物种发育所需要的全套遗传物质
B.卵细胞的细胞质内含有物种发育所需要的全套遗传物质
C.卵细胞的细胞质为细胞核提供营养物质
D.细胞核与细胞质是相互依存的关系
答案:A
2.人体胚胎干细胞可发育成完整的胚胎。研究者发现,在没有外界诱因的正常条件下,一个胚胎发育过程中的多处细胞在形态和功能上出现了差异,产生这种现象的原因可能是( )
A.突变 B.基因重组
C.隔离 D.细胞分化
答案:D
解析:由于没有外界诱因故一般不会发生突变,胚胎发育过程中细胞是通过有丝分裂方式增殖,B项也不会发生。由于多处细胞在形态和功能上出现了差异,最可
能就是细胞分化。
3.下列有关细胞分化的叙述不正确的是( )
A.细胞分化不使细胞数目增加
B.分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化,源于细胞内化学物质的改变
C.细胞分化的前途在胚胎发育的早期就已决定,不能逆转
D.动物不具有发育成完整新个体潜能的体细胞
答案:D
解析:细胞的分化不能使细胞增殖,由于细胞的生命活动都有其特定的物质基础,细胞在形态、结构和生理功能上的差异肯定与细胞内的化学物质组成有关,如红细胞内主要合成血红蛋白,心肌细胞内合成肌动蛋白和肌球蛋白;红细胞和心肌细胞都起源于中胚层,但是二者的稳定性差异是不可逆转的,因此细胞分化的前途在胚胎发育的早期就已决定,不能逆转。由于体细胞都有一整套和受精卵相同的染色体,携带有本物种相同的DNA分子,因此,分化的细胞具有发育成完整新个体的潜能,只是高度分化的动物细胞的全能性受到限制而已,早期的胚胎细胞仍具全能性。
4.对于细胞全能性的理解正确的是( )
A.从理论上讲,生物体的每一个细胞都具有全能性
B.未脱离植株的幼叶,在适当的情况下能表现出全能性
C.在个体发育的不同时期,由于细胞内基因发生变化,导致细胞不能表现出全能性
D.脱离了植株的芽,一定能表现出全能性
答案:A
5.多细胞生物体的个体发育起始于一个受精卵,在其成为成熟个体的过程中,起决定性作用的是( )
A.细胞全能性 B.细胞生长
C.细胞增殖 D.细胞分化
答案:D
解析:生物体的生长、发育过程,主要表现在体积的增大和组织器官、系统的成熟等方面,细胞增殖是细胞数目增多的过程,它主要通过细胞的分裂来完成。而细胞的分化则使细胞在形态结构和生理功能上产生稳定性差异,在多细胞生物体内形成各种不同的细胞和组织,并且这种稳定性差异是不可逆的。所以只有在细胞增殖和细胞分化的共同作用下,生物体才能完成正常的生长和发育。但仅有细胞增殖,而没有细胞分化,生物体是不能进行正常的生长发育的。
6.以下能证明植物细胞具有全能性的生产实践是( )
A.从一粒菜豆种子长成一棵植株
B.用植物激素培育无子果实
C.用一小片土豆叶片,培养成一株完整的植株
D.杂交育种
答案:C
7.动物体内各种类型的细胞中具有高全能性的细胞是( )
A.体细胞 B.生殖细胞
C.受精卵 D.肝脏细胞
答案:C
二、非选择题
8.将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养,由单个细胞发育成完整的新植株,如下图所示,请分析:
(1)所用的生物技术称为__________________。
(2)分离出来的胡萝卜根细胞成为细胞团是通过____________分裂方式来完成的。
(3)细胞团中相同的细胞在发育成胚状体和植株的过程中,形态、结构和生理功能逐渐向不同方向变化,这种现象称为________。
(4)该实验说明________。
(5)在整个过程中,细胞必须从培养基中吸取的物质是________。
(6)在试管苗形成的过程中,要给予一定的光照,其目的是______________________________。
答案:(1)细胞培养 (2)有丝 (3)再分化(细胞分化) (4)植物细胞具有全能性 (5)水、无机盐、小分子有机物,激素等营养物质 (6)试管苗形成后要进行光合作用合成有机物
9.下图表示人体内各类血细胞生成的途径。 a~f表示不同种类的细胞,①~⑥表示有关过程。
(1)造血干细胞形成各种血细胞,需要经历细胞的 和 过程。成熟红细胞失去全能性的原因是 。
(2)各类血细胞均来自于造血干细胞,但它们的功能各不相同,根本原因是 。
答案:(1)增殖(分裂) 分化 无细胞核 (2)基因的选择性表达
10.克隆繁殖熊猫的进程
中国科学院动物研究所陈大元研究员带领的科研小组,首先选择了兔子卵细胞作为受体。他们采用了两种核移植方法,即电融合法和核直接注射法,把大熊猫的体细胞核移入兔的去核卵细胞中。
经过精心的实验,他们已得到了大熊猫的重构胚。实验结果显示,大熊猫的3种体细胞核移植到去核兔卵细胞中均可以卵裂,并进行早期发育,3种供体细胞核移植的融合率在55%~59%之间;融合后的重构卵进行培养后,囊胚率以乳腺细胞最高,而骨骼肌细胞的最低;重构囊胚细胞的染色体数目为42条,与供体(大熊猫)细胞染色体数目相同,而受体动物家兔的染色体为44条。经DNA指纹分析,也证明了它的遗传特性与大熊猫的遗传特性相同。实验还证明,卵胞质使体细胞核去分化不具有特异性。
大熊猫异种重构胚能否在寄母子宫着床乃至进行全程发育还是道难题,现正在深入试验中。
根据上述材料回答下列问题:
(1)下列叙述除哪项外都是动物克隆技术的益处( )
A.探索异种克隆技术,拯救濒危物种
B.克隆技术与转基因技术结合使异种器官移植成为可能
C.克隆技术的重要性在于复制出一个动物或一批生物
D.克隆技术的研究将帮助人类认识衰老过程
(2)“去分化”是指__________________________。
(3)细胞分化为囊胚,囊胚是指具有________的胚。
答案:(1)C (2)高度分化的组织器官或细胞重新获得细胞全能性 (3)囊胚腔
教学内容
(章节) 细胞的分化(第四章第二节) 课程类型 新课 课时安排 1课时 班级 高二(5)班 教学目标:1.能够说出细胞分化的定义,能说出细胞异常分化---癌细胞的定义以及危害;
2.理解并且熟练说出癌细胞在体内无限增殖的原因;
3.理解细胞全能性的意义,能举例说出证明细胞全能性的实验;
4.学生能够感受到生命系统的统一性。 教学重点、难点:1.理解细胞分化的定义和意义,知道癌细胞的两大特性(教学重点)
2.理解癌细胞的无限增殖能力和在体内转移的能力对癌细胞扩散的帮助,区分动植物细胞中全能性的异同点(教学难点)
教 具:多媒体 板书 教学方法:讲授法 教学进程:【教师】同学们,上一节课我们已经学习了有关细胞增殖的内容,现在请一位同学起来回答下什么是细胞增殖呢?
【学生】细胞经过有丝分裂一分为二的增殖过程。
【教师】那么细胞分裂一共分成几个时期?分为叫什么呢?
【学生】先分成两个时期,分裂间期和分裂期。分裂期又分为4个阶段,前、中、后和末期。
【教师】恩,同学们都掌握的不错,那么我们说,如果我们人体细胞进行的都是细胞增殖,那么人和人的模样不都是一样的啦?
【学生】遗传问题,基因不一样。
【教师】基因不一样?恩,这可以说是一个间接的原因。那么为什么基因不一样各种各样的细胞就会不一样呢?导致细胞出现各种各样的形态和功能的直接原因是什么呢?
【教师】对,今天我们就来学习一下细胞分化。其实,我们人体进行的不只是细胞增殖这么一个过程,还有细胞分化,那么到底什么是细胞分化呢?同学们把书本翻到P113.看下书本的第一句话,书本上给我们的定义是细胞的后代在形态、结构和功能上发生差异的过程称为细胞分化。我们可以看下人体的皮肤细胞,造血干细胞,同时还有我们在做实验时看到的植物根尖的纵切片,根尖中各种各样的细胞都是由分生区细胞分化形成的。皮肤细胞是保护我们人体免受病毒的感染,造血干细胞就是能产生红细胞。白细胞等血细胞的细胞。同学们可以看下这些细胞的图片。
好,我们说细胞的分化会不会不会出现错误呢?细胞一直是正确的分化呢?
【学生】不是不是,有癌细胞。
【教师】看来同学们都有进行预习了,对,细胞分化的时候可能会受到一些致癌因素的影响,导致细胞发生异常分化,也就产生了我们所说的癌细胞。
生物体的正常发育,是细胞在分化过程受到高度精巧的严格控制下发生的。一旦失去控制,细胞分化就会发生异常。细胞的癌变就可看作是细胞异常分化的结果。在正常情况下,细胞分化是不可逆的,在某些致癌因素的作用下,有的细胞会变得不受控制而无限增殖,这种细胞就称为癌细胞。癌细胞在体内呢具有着很强大的特性。首先就是癌细胞有一个最重要的特性就是无限增殖。人的细胞一般只能分裂50-60次,可是癌细胞的分裂次数是无限的。同学们可以这个癌细胞,我们把它叫做海拉,那么为什么叫做海拉细胞呢?
【学生】因为是从海拉这个人身上提取出来的。
【教师】是的,这个癌细胞是从一个非洲女子海拉的子宫颈癌组织中分离出来的。这种细胞在体外培养,能够一代一代地传下去,存活至今。同学们看这幅图,还有这个,都是海拉细胞。但是我们说这种细胞的染色体已经不正常了,已经不是原来的细胞了。
好,同学们我们再看下癌细胞的另外一个特性,就是可以在体内转移。正常细胞表面有一种黏连蛋白,使细胞与细胞之间彼此粘连,不能自由移动。但是癌细胞表面这种蛋白质很少或缺失,所以癌细胞容易在组织间转移。那么,我们现在来总结下关于癌细胞的特性,我们说癌细胞为什么能这么厉害,能引发这么严重的疾病呢?第一,它可能进行无限增殖,这样就可以解释为什么有段一时间癌症病人感觉某个部位特别肿胀。第二,癌细胞可以在体内无限增殖,所以我们说如果在癌症晚期的话,其实我们的身体的大部分部位都会有癌细胞,癌症晚期的病人就无法恢复健康了。因此对于癌症我们要提早发现提早治疗,定期体检就显得至关重要了。那么我们人总不可能无缘无故得癌症对吧。
【学生】对..
【教师】正常细胞发生突变而成为癌细胞的过程称为癌变。引起癌变的因素称为致癌因素。那么同学们想想看,有什么因素能导致癌变?
【学生】各种射线,重金属等等
【教师】回答的不错,看来同学们都有进行预习,致癌的因素有很多,如各种射线,还有像这样的无机或者有机化合物,吸烟时排出的气体里面就有很多致癌的物质,当然也包括许多种的病毒等等。有兴趣的同学们也可以自己上网找找有关这方面的资料。
好,我们把受精卵具有分化出各种细胞的潜能叫做细胞的全能性。人和高等动物的受精卵第1-2次分裂所形成的2-4个细胞,仍具备这种全能性。也就是说,这2-4个细胞都是可以形成一个个体的,但是进一步分裂产生的细胞就逐渐失去了这种特性,不能发育成完整的个体,只能发育成为特定的组织。好,同学们可以看这个实验,实验的内容是把蝌蚪的肠细胞中的细胞核取出来,移植禁蛙卵的细胞质中,也就是说进行了核移植,这和我们很早学过的变形虫的核移植的原理是一样的。不过接下来的过程可不一样,接下来我们怎么做呢?我们把这个重组过的细胞放在适宜的条件下进行培养,发现这个重组细胞先分裂成2个细胞,再变成4个一直进行分裂,最后形成了蝌蚪,这个呢是克隆动物的第一个实验,也恰恰说明了细胞核是具有全能性的。这里我们就要注意到是动物细胞的细胞核具有全能性,而高度分化的动物细胞是不会生长发育成一个整体的,其细胞在生长发育过程中受到某些限制因此不能发育成一个完整的个体。
那么我们说,植物细胞是不是也是这样的呢?
【学生】不是,植物细胞可以发育成一个完整的个体。
【教师】同学们都预习的不错嘛,对的,植物细胞和动物细胞不同,高度分化的组织细胞仍具有发育成完整植株的能力,也就是说具有全能性的。早在20世纪50年代初期,美国科学家发现将胡萝卜根中的细胞取出,放在培养基中培养,单个的细胞就会分裂并分化,最后形成植株。同学们可以看下书本115的图,也可以看老师的PPT,具体来看下怎么做这个实验以及每个过程它的名字是什么。我们把分离出来的单个细胞叫做离体的细胞,离体的细胞经过脱分化,同学们记住,是经历过脱分化分裂成多个细胞,我们把这些细胞叫做愈伤组织。同学们注意了,是叫做愈伤组织。愈伤组织是具有一定的分裂能力的,它能分化形成胚状体,分化成跟茎和叶,而这个过程呢我们叫做再分化,然后形成试管植株,试管植株在适宜的条件下就能形成一个完整的胡萝卜植株啦。那我们说这个实验它证明了什么结论呢?
【学生】高度分化的植物细胞也是具有全能性的,就是能长成一个完整的植株。
一、教材与学情分析
1、教材分析
本节选自浙江科学技术出版社出版,高中生物必修1《分子与细胞》的第四章第二节《细胞的分化》。本模块的前三个章节是从物质组成和物质变化的角度出发,介绍细胞的分子组成,细胞的结构和细胞的代谢,而第四章《细胞的增殖与分化》中,细胞是以一个独立的个体出现在舞台上,展示它的整个生命历程,也就是细胞的增殖、分化、衰老和凋亡,内容环环相扣。在本节的前一节是《细胞的增殖》,而多细胞生物体是由受精卵通过分裂和分化得到的,分化是生物体生长发育的基础,与分裂共同完成生物的个体发育,可见分化的重要性。而细胞的全能性和干细胞是现在生物学和医学研究的热点问题,能够拉进学生与科学的距离,激发学习生物学的兴趣。细胞的癌变是细胞分化的异常情况,学生了解后有助于学生树立健康积极的生活观,并关注癌变等相关的医学进展。所以学好本节《细胞的分化》,能让学生更深刻地理解之前所学的“细胞是生物体结构与功能的基本单位”的生物学基本观点,并为后面的细胞的衰老和凋亡作好铺垫。本节起着承前启后的重要作用。
2、学情分析
在知识方面,首先学生在学习《细胞的分化》之前,已经学习了细胞通过分裂使细胞的数目增加,但是如果只有简单的分裂,受精卵是无法形成一定的形态、结构和功能的多细胞生物体的,这是一个新旧知识的人知冲突,教学中可以以此为突破口。而且在生活中,学生通过网络、电视等对白血病、干细胞、癌症等有所了解,但是学生不清楚其中的机理,这是又是一个认知冲突,教学中可以从学生熟悉的知识出发,利用学生原有的知识,把新知识有机地整合进学生原有的知识网络中,使学生的知识体系得到丰富和发展,拉进科学与生活的距离。
在能力方面,高二的学生具备了一定的认知能力,思维的连续性和逻辑性也已初步确立,但还不是很完善,而细胞的分化十分的抽象,尤其是分化的稳定性与细胞的全能性对立而又统一,所以学生可能难以理解分化具有稳定性、持久性,但同时,已经分化的细胞又具有发育成完整个体的潜能(全能性)。教学中利用形象的比喻以及丰富的图片和动画,化抽象为形象,帮助学生构建合理的知识体系。
在心理方面,在第一节章节引入中,学生已经知道多细胞生物体是由受精卵通过分裂和分化得到的,并且掌握了细胞的增殖,所以学生有学习细胞的分化的求知欲望,而且本节知识与现在的科学热点息息相关,学生有学习的兴趣,有利于开展本节《细胞的分化》的学习。
二、教学目标
1、知识与技能目标
①说出细胞分化的概念和意义;
②描述细胞分化的特点;
③举例说明细胞的全能性概念及应用;
④运用所学的干细胞的知识,联系生活实际,解释白血病等热点问题;
⑤说出细胞癌变的特点。
2、过程与方法目标
①通过探讨干细胞、癌症等知识,养成关注社会热点,关注生命健康的习惯;
②搜集有关干细胞、癌症等知识的相关资料。
3、情感态度与价值观目标
①通过细胞分化和全能性的学习,树立对立统一的辨证观点
②认同细胞是生物体结构与功能的基本单位的生物学观点。
三、教学重点与难点
1、教学重点
①细胞分化的概念、特点和意义;
②细胞的全能性概念及应用。
2、教学难点
①理解细胞分化和全能性的对立统一。
四、教法与学法
1、教法
启发式教学方法、对话法、引导探究法、直观法等的适当结合运用。
2、学法
讨论法、合作学习法等的灵活运用。
五、教学手段
采用传统板书与现代多媒体相结合的教学手段。
六、教学设计思路
(一)创设情境,发现问题:
人的血细胞寿命很短,又失去分裂能力,健康人的血细胞数为什么不会随之减少?白血病的治疗为什么是给患者捐献骨髓,而不是输血?
(二)提出问题:细胞的分化、干细胞等问题
(三)以问题驱动学生进行探究,解决问题:
问题探讨一:如果细胞只有简单的分裂,受精卵能形成一定的形态、结构和功能的多细胞生物体吗?
↓
细胞的分化的概念、特点、意义
↓
问题探讨二:细胞是不是一旦分化,就不再具有分裂、分化的能力了呢?
↓
细胞的全能性的概念和应用。
↓
问题探讨三:比较各种细胞全能性大小,引出干细胞
↓
干细胞的特点和应用
↓
问题探讨四:以上是细胞在正常情况下会分化成各种细胞或保持分化的能力,如果异常情况呢?比如物理射线、生物毒害、化学毒物诱导下?
↓
细胞的癌变
(四)课堂小结、评价与延伸
七、教学准备
幻灯片设计:人体胚胎发育动画、植物组织培养和动物核抑止实验的流程图,壁虎,蚯蚓等再生能力强的生物的图片,板书设计。
八、教学课时
一课时
九、教学过程
教学环节 教师主导活动 预期学生主体活动 设计意图 (一)创设情境,发现问题 教师在幻灯片上展示人的血细胞和白血病的两个资料,设疑:人的血细胞寿命很短,又失去分裂能力,健康人的血细胞数为什么不会随之减少?白血病的治疗为什么是给患者捐献骨髓,而不是输血? 思考并与同学交流讨论,回忆前节课所学的细胞增殖,无法解释,或者某些预习过的同学提出细胞分化、干细胞等名词。
学生发表自己的看法。 利用学生新旧知识的冲突和经验知识,创设情境,学生自己发现问题,激发探究学习的兴趣。 (二)提出问题 教师根据学生回答,先不评价答案对错,让学生带着什么是分化、干细胞为什么能治疗白血病等问题进行新课学习。并同用幻灯片展示本节内容框架。 学生明确本节学习的目的,准备探究学习。 学生带着问题,明确目的进行下面的探究学习,有利于发挥学生的主体地位。 (三)以问题驱动学生进行探究,解决问题:
分化概念
分化特点
分化意义
分化小结
全能性概念
全能性应用
干细胞的特点和应用
细胞癌变
教师播放人的胚胎发育动画,并提出问题探讨一:如果细胞只有简单的分裂,受精卵能形成一定的形态、结构和功能的多细胞生物体吗?
教师根据学生回答引导学生一起归纳细胞的分化的概念。
教师通过设置串引导学生根据分化的概念去分析分化发生的时间、稳定性、本质三方面的特点,问题设置如下:
分化只发生在胚胎时期吗?那我们开始提出的血细胞的问题如何解释?
教师结合学生回答总结分化的时间。
稳定性如何理解?可以联系生活实例吗?
教师根据学生回答举例:蚯蚓、壁虎等再生能力强的生物。
教学设计与反思
课题: 细胞的分化 科目: 生物 教学对象: 高一 课时: 1课时 提供者: 朱林艳 单位: 楚雄一中 一、教学内容分析 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。细胞的分化过程是受机体严格精巧的控制, 其内部遗传物质是相同的。根据它分化潜能的大小,将它分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。其中细胞全能性的知识又是选修课本中细胞培养这一生物技术的理论基础。除此以外,有的细胞中内部遗传物质发生变化, 就变成不受机体控制的恶性增殖细胞,这是细胞的癌变。所以,本节内容既是对细胞结构、功能、分裂等知识的拓展和延伸,又为学习遗传、变异等打下基础。 二、教学目标 1、知识目标:
⑴说出细胞分化的概念及在生物个体发育中的意义
⑵举例说明细胞的全能性在生产实践与科学研究中的作用,说出细胞全能性的实质及植物细胞全能性,能够区分具体细胞全能性的大小
2、能力目标:
⑴在教师的引导下,师生共同探究,使学生学会学习,培养分析、归纳的思维能力和自主学习的能力
⑵探究细胞分化的特点,细胞全能性的概念,培养学生的科学探究方法和生物学素养
3、情感态度价值观:
(1)通过学习使学生体会生命的运动性,体会内因和外因对生命进程的影响等哲学思想
(2)引导学生关注当今世界面临的重大社会问题和人类健康问题,激发社会责任感和使命感,激发学生关爱生命的美好情感。 三、学习者特征分析 学生在初中对“细胞分化”的知识有初步的了解, 在学完“ 细胞的增殖” 后学习本节, 对生物的个体发育有一个系统的理解。这节内容比较抽象,学生缺乏一定的感性认识, 因此需要教师在教学中应用多种教学手段,激发学生的学习兴趣,将微观的内容具体化、形象化,从而提高学习效果。 四、教学策略选择与设计 讲解、讨论、谈话法结合直观教学 五、教学重点及难点 教学重点
(1)细胞分化的概念和意义
(2)细胞全能性的概念
教学难点
(1)细胞分化的概念
(2)细胞全能性的概念及实例
六、教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 在我们体内,红细胞的寿命为120d左右,白细胞的寿命为5-7d。这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。那么在我们体内的血细胞数量会不会减少?
不会。因为人体骨髓内的造血干细胞通过细胞分裂使细胞数目增多;通过细胞分化产生不同的血细胞。
创设情景,导入新课 【课件演示】造血干细胞的分化。
INET
通过观察由造血干细胞产生的各种血细胞在形态、结构和生理功能上的差异引出细胞分化。 明确同一动植物体内的各种细胞都是来自一群彼此相似的细胞,从而得出细胞分化的概念。
引出细胞分化
1、细胞分化只发生在胚胎时期,还是发生在生物体生命的整个过程中呢?你能举例说明吗? (整个生命过程中)请举例说明
2、稳定性—遗传物质并未发生改变。
资料:黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素;离体培养的上皮细胞,始终保持为上皮细胞,而不会变成其他类型的细胞
3、不可逆性:分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。(如红细胞不能逆分化成造血干细胞) 细胞分化的特点 引导分析细胞分化的特点。
【教师讲述】
由于细胞分化,使细胞在形态、结构和生理功能出现差异,也就可以形成特定形态、结构和功能的组织和器官,细胞分化使多细胞生物体内的细胞趋向专门化(比如:叶肉细胞进行光合作用,根细胞从土壤中吸收营养物质等),使各种生理功能能够高效进行,从而完成个体正常的发育。因此细胞分化是生物个体发育的基础。细胞在形态、结构和生理功能出现差异仅仅是细胞分化过程中的表面现象,那出现这些差异的本质原因是什么呢?
【教师引导】
1、在组成细胞的分子中,含量最多的有机物是那种物质?(蛋白质)。
2、蛋白质是生命活动的主要承担者,蛋白质的合成又是受什么控制的呢?(细胞的控制中心—细胞核)。
3、具体讲是细胞核中的哪一部分?(染色体,主要成分为DNA和蛋白质)。
4、DNA上脱氧核苷酸的排列顺序又代表了什么?(遗传信息)。
5、同一个体不同细胞遗传信息相同吗?(相同,都是来自一个受精卵细胞)。
6、那相同的遗传信息为什么控制合成不同的蛋白质呢?(遗传信息执行的情况不同)。
【课件演示】红细胞和肌肉细胞中的基因及其执行情况。
明确在红细胞和肌肉细胞中都有血红蛋白基因和肌动蛋白基因,但是在红细胞中血红蛋白基因处于活动状态,而肌动蛋白基因处于关闭状态。在肌肉细胞中正好相反 【过渡】:细胞分化具有持久性、稳定性、不可逆性,那么高度分化的细胞,还能再分化成其它细胞吗? 一般来说分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直至到死亡。但研究表明一些已分化的细胞在一定的条件下仍能再分化成其他细胞,具有发育成完整个体的潜能。
引入细胞全能性的探究 引入斯图尔德的胡萝卜韧皮部细胞组织培养实验。(课件展示植物组织培养的过程)。
INET 1、该实验说明什么问题?
植物高度分化的体细胞能发育成一个个体
2、植物体的任何一个体细胞都能发育成个体吗?
能。由于体细胞都来自同一个受精卵的有丝分裂,每个体细胞都带有本物种的全套遗传物质。
3、如果不把胡萝卜韧皮部取下来,这些细胞能发育成个体吗?
不能,说明全能性的表达需要一定的条件 引导出:全能性表达的条件、差异、应用
七、教学评价设计 导学案:
思考1: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?
答___________________________________。
分析2:骨髓与血细胞的形成图
1、说出三种血细胞的形态、结构和功能。
2、三种细胞的来源相同吗?
3、通过此图你能得出什么结论?
答__________________________________________________________________。
第二节细胞分化说课稿
一、说教材
本节内容安排在第六章细胞生命历程的细胞增殖之后,体现了生命活动的规律。
个体发育中细胞分裂增加细胞数量,而后细胞分化使细胞功能专门化,增加了细胞的种类,再则才有细胞的衰老凋亡和异常的癌变内容。因此该节内容在教材中有承上启下的作用。
本节的重点是细胞生命历程中的一个环节——细胞分化,以及与细胞分化相对的细胞的全能性。而且这些内容都是和现代的生物发展前沿密切联系的,也是和生活社会相关联的。
如何让学生理解“细胞分化、干细胞和细胞的全能性、植物组织培养等” 新名称,同时用这些知识理解生活中的实例、探究生活及科学中的问题,这些都是是教学中需要重点突破的。
二、说学情
学生在初中对“细胞分化”、克隆羊的形成都有初步的认识,在本册书的第一二章对生命系统的层次和细胞的多样性有一定了解,同时在第三章对细胞核的功能的探究实验中明确了细胞核的功能,也了解了核移植的操作。在第五章的一些实验探究中应该已经具备了一定的科学探究能力。
在此基础上,该节课中学生应该通过合作学习一起完成对“白血病”的病因和治疗的探究,从而获得对细胞分化、细胞全能性的深刻理解和对探究方法的应用能力。
三、说教学方法
1、STS的教育理念渗透在教材中,正是需要我们以此教学方法来让学生学以致用。本节课教学中用社会生活中的问题来激发学生探究学习的热情,从知识技能解决问题的成就感中来让学生获得学习的持久力。
2、科学探究的一般模式方法:通过“白血病”的成因和治疗的探究,帮助学生掌握科学探究方法的.一般过程,从而有能力来探究其他问题。
3、问题教学法:在探究的过程中,如何保持探究过程的同时,又能完成书本相关内容的理解,如何让探究中的难题得以突破,都可在适当环节通过老师的分层问题来达成。
4、小组合作学习的方法:在课堂有限的时间中通过合作学习来提高效率,培养学生团结协作意识。
四、说教学目标
1、理解细胞分化、细胞全能性、干细胞、植物组织培养等知识(相关概念和特点等)
2、学会搜集资料、分享自己的观点 3、掌握科学探究的一般方法4、培养学生关心社会、乐于探究的精神
五、说教学过程
(一)、课前预习:小组合作搜集资料——白血病的成因和治疗方法
发放合作小组学习过程记录表(见附件1)
(二)、课堂:
1、科学探究“白血病的病因和治疗方案”。
小组协作科学探究
学生活动
教师活动
1、发现问题
资料分享1:白血病的发病率升高,危害大
先表扬各个小组的资料搜集工作,让小组自愿发言说说白血病的发病率
2、分析问题
资料分享2:白血病的病理原因
让学生对这些资料中的新名词提出疑问,若学生没有提出,可以老师作为好问者提出
造血干细胞
提出问题:1、正常人的血液是怎样的?2、造血干细胞是什么?和白细胞红细胞的关系怎样?3、白血病的血液有什么变化?
让有准备的其他学生帮助回答这些问题,如果无法达成则提示学生学习书本知识P119.完成造血干细胞分裂分化为红细胞、白细胞、血小板的学习。
资料分享3:白血病的治疗方法
细胞分裂与分化
问题4、白血病的治疗是该输入红细胞还是输入造血干细胞,为什么?
通过问题探讨的结论来完成板书。
分析细胞分化的稳定性、不可逆性。
动物细胞核的的全能性
问题
5、输入细胞的来源有要求吗?
6、输入他人的细胞会有什么要求?
7、你愿意捐献骨髓吗?
8、最好是要输入的自身原来好的细胞,可是哪里来?
9、如果没有脐带血,又怎样获得有自己正常遗传信息的造血干细胞?(着重讨论678,提示脐带血、克隆)
通过问题探讨的结论来完成板书。通过问题解决法明确
1、同一个体的不同细胞的细胞核基因是相同的,而结构功能不同是因为基因有的休眠有的表达——基因的执行情况不同;
2、不同个体的同类细胞(造血干细胞)都会不同是因为本身的基因不同。
3、白血病患者现在的造血干细胞已经发生了癌变,基因不同了。所以要自体细胞移植必须选用以前的没病变的细胞——如脐带血。
4、克隆的内容适当补充知识。5、肯定关心社会乐于奉献的精神
3、提出假设
形成白血病可行的治疗方案,学生讨论后汇报,记录在记录表上。
肯定学生成就,同时进一步提出可能的质疑:假设是否一定可行?
4、实验验证
如何在人体展开实验?如果不能,该怎样操作?
亲缘关系近的哺乳动物实验,小鼠。
5、修正完善
实践中的问题进一步再按照这个思路来完善。
2、学以致用:
案例1、镰刀型细胞贫血症患者的血红细胞呈镰刀型,从而运输氧气能力低。该病患者在我国广东的发病率较高,危害严重(略),你分析下可以有哪些方法来治疗该疾病?
案例2、濒危植物红杉,(具体作用略)如何来保护呢?
提示用科学探究的方法来实际应用。
通过案例2 完成植物细胞分化、植物细胞全能性、植物细胞的组织培养的教学。
更多由学生自主学习,同时提醒学生充分应用书本提供的资料。教师通过观察引导来协助探究,同时板书汇总相关知识。
3、小结
4、习题巩固
5、课后拓展:你能用你今天所学的知识来帮助科学家探究治疗帕金森综合症的方法吗?
(可以写成论文、科学探究流程图等形式)
附件1
合作小组学习过程记录表第二节细胞分化
小组成员(标好序号,后面可用序号或简称):
预习:收集资料(可以用附件)
白血病发病率
白血病的病理原因
白血病的治疗
课堂探究过程
过程
问题
讨论结果
1、
甲:
乙:
小结汇总(也可以是疑问反馈)
一、教学目标
1.说明细胞的分化。
2.举例说明细胞的全能性。
3.进行有关干细胞研究进展与人类健康的资料搜集和分析。
二、教学重点和难点 1.教学重点
(1)细胞分化的概念和意义。 (2)细胞全能性的概念。 2.教学难点
细胞全能性的概念及实例。
三、教学策略
本节教学内容可以安排1课时。在学习细胞分化时,应该联系初中学过的有关组织、器官、系统的知识;联系不同组织中的细胞形态、结构和功能的特点。从个体发育过程中各种组织、器官、系统建成的角度来理解细胞分化的重要意义。
关于细胞分化的概念和意义,在教学时应注意引导学生探讨以下问题。1.细胞分化在生物界普遍存在的实例。例如,在植物的胚根发育成根的过程中,分生区的细胞不断分裂,形成的细胞近似正方体,随着细胞的生长,变成伸长区的长方体细胞,后来分化成成熟区的输导组织的导管细胞、根毛细胞、薄壁细胞等形态、结构、功能各异的细胞。又如动物的胚胎细胞形成多细胞生物体,干细胞再生出各种细胞等。2.细胞分化的过程。在细胞外观尚未出现明显变化之前,细胞分化的前途就由遗传信息的执行情况决定了,分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化,首先源于细胞内化学物质的变化,如结构蛋白和催化化学反应的酶,以后依次渐变,不能逆转,因此,分化是一种持久的、稳定的渐变过程。3.细胞分化的意义。一般多细胞生物体的发育起点是一个细胞(受精卵),细胞的分裂只能繁殖出许多相同的细胞,只有经过细胞分化才能形成胚胎、幼体,并发育成成体,细胞分化是生物个体发育的基础。
细胞的全能性是教学的难点,可以从细胞有丝分裂结果,染色体和DNA数目不变来分析。由于体细胞一般是受精卵通过有丝分裂繁殖而来的,已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体,携带具有本物种特征的DNA分子。因此,分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能。在合适的条件下,有些分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。 本节教材的“资料搜集和分析”,对于学生了解干细胞及其研究进展,培养收集和处理信息的能力,具有重要意义,应鼓励学生课后完成资料搜集工作,在班级内交流。
四、答案和提示
(一)问题探讨
1.健康人会不断产生新的血细胞,补充到血液中去。
2.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。
(二)旁栏思考题
1.提示:细胞分化的实例:如根尖的分生区细胞不断分裂、分化,形成成熟区的输导组织细胞、薄壁组织细胞、根毛细胞等;胚珠发育成种子,子房发育成果实;受精卵发育成蝌蚪,再发育成青蛙;骨髓造血;皮肤再生等都包涵着细胞的分化。
2.动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制,细胞分化潜能变窄,这是指整体细胞而言。可是细胞核则不同,它含有保持本物种遗传性所需要的全套基因,并且并没有因细胞分化而失去基因,因此,高度分化的细胞核仍然具有全能性。这可以从细胞核移植实验以及其他的实验证据中得到证实。
(三)资料搜集和分析
1.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。
2.提示:干细胞的研究为替换病变的组织和器官,某些癌症和遗传病的治疗带来新的希望。
(四)练习基础题
1.数目增多,染色体数目,稳定性差异。 2.C。 拓展题
1.提示:通过植物组织培养技术繁殖花卉,保证花木的优良品质不变,并且繁殖得快;通过体细胞克隆哺乳动物;干细胞移植治疗白血病;利用干细胞技术解决器官移植缺少供体器官的难题等。 2.提示:动物细胞特别是高等动物细胞随着胚胎的发育,细胞分化潜能变窄。肌细胞是已分化的细胞,它通常不能转化为其他类型的细胞,因而不能用肌细胞代替干细胞培育组织和器官。
五、参考资料 1.细胞分化的生理机制 (1)细胞分裂的不对称性
卵母细胞的细胞核并不位于中央,而是在细胞外周靠近表面的地方,极体就是从这里形成并释放出来的,通常把极体释放的位点称为动物极,而相对的一极称为植物极。
动物卵细胞中,贮存有2~5万种不同核苷酸序列的mRNA,专供受精卵的启动、分化和发育之用。卵细胞中的mRNA并非均匀分布的,而是位于特定的空间。因此,卵细胞质的特性决定了子细胞核的分化命运,如昆虫是以表面卵裂的方式形成胚层细胞的。
(2)细胞间的相互作用
胚胎诱导在胚胎发育过程中,一部分细胞影响相邻细胞向一定方向分化的作用称为胚胎诱导,如中胚层形成的脊索可诱导其顶部的外胚层发育成神经板、神经沟和神经管,视细胞可诱导其外面的外胚层形成晶体,而晶体又可诱导外胚层形成角膜。
分化抑制用含有成蛙心组织的培养液培养蛙胚,则蛙胚不能发育出正常的心脏,若去除成蛙心组织,则蛙胚发育正常,这说明分化成熟的细胞可以产生某种物质,抑制相邻细胞发生同样的分化,这种作用称为分化抑制。
细胞数量效应当小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培养时,可发育成具有功能的胰腺组织,但是,如果把胰腺原基切成8小块分别培养,则都不能形成胰腺组织;如果再把分开的小块合起来,又可形成胰腺组织。可见细胞数量对诱导组织形成可能也是必要的。
细胞外基质细胞外基质在胚胎发育和细胞分化中也具有重要的作用。
激素的作用激素对细胞分化的影响可看做是远距离细胞间的相互作用,如昆虫的保幼激素和蜕皮激素。前者的功能是保持幼虫特征,促进成虫器官原基的发育,后者的功能是促进蜕皮和成虫形态的出现。当两者保持一定的比例时,幼虫蜕皮而长大,当保幼激素含量减少或不合成时,幼虫化蛹,变为成虫。成虫期又开始合成保幼激素,促进性腺的发育。
2.细胞分化的分子机制
(1)染色体结构的变化与细胞分化
基因剔除 某些原生动物、昆虫和甲壳动物在细胞分化过程中有部分染色体丢失的现象。例如,马蛔虫的一个变种(2n=4),当个体发育到一定阶段时,在将要分化为体细胞的那些细胞中,染色体破裂为碎片,含有着丝粒的碎片在细胞分裂中保留,不具有着丝粒的碎片在分裂中丢失。不过,预定形成生殖细胞的那些细胞中不发生染色体的断裂和丢失现象。
基因扩增 基因扩增是指细胞内特定基因的拷贝数专一性大量增加的现象。例如,在卵裂和胚胎发育过程中,爪蟾卵母细胞中的rDNA基因大量扩增而形成大量核糖体,以供大量合成蛋白质所需;在果蝇的唾腺细胞中,由于DNA复制而核不分裂,很容易观察到多线染色体。
基因重排 哺乳动物能产生10~10种抗体,但并不意味着细胞内具有相应数量的基因,免疫球蛋白是异四聚体结构,除重链和轻链的随机组合以外,免疫球蛋白的多样性主要来源于基因的重新组合。从这一点来看淋巴细胞的分化是不可逆的。
DNA的甲基化 脊椎动物一些基因的活性与基因调控区域或其周围特定胞嘧啶的甲基化有关,甲基化使基因失活,相应地非甲基化和低甲基化能活化基因的表达。细胞内的基因可分为管家基因(house-keeping gene)和奢侈基因(luxury gene),前者是维持细胞生存不可缺少的,后者与细胞分化有关,是与组织特异性表达有关的基因,在特定组织中保持非甲基化或低甲基化状态,而在其他组织中呈甲基化状态。
(2)基因与细胞分化
无论是母体mRNA的作用还是细胞间的相互作用,其结果是启动特定基因的表达。因此细胞分化的实质是基因的差次表达或顺序表达。即特定的基因在特定的时间内在特定的组织中表达的结果。
受精卵发育为新个体,是受一系列基因调控的,这些基因在发育过程中,按照时间、空间顺序启动和关闭,互相协调,对胚胎细胞的生长和分化进行调节。
人和鼠都是从单个受精卵发育而来的。其实,从一个受精卵中产生什么生物完全由基因组决定。这种决定究竟如何进行的呢?
人体细胞的类型比我们想像的少得多。按照常规的组织学分类方法,脊椎动物和人体细胞类型约有200余种。这些细胞在人体中呈现有序的空间分布。细胞的种类或形状彼此不同,是因为不同细胞中合成一些彼此不同的特殊蛋白──“奢侈蛋白”,如表皮细胞的角蛋白,红细胞的血红蛋白,消化道细胞的消化酶,透镜状细胞的晶体蛋白,等等。除了这些“奢侈蛋白”以外,几乎所有细胞中合成的蛋白质都是一些生活必需品──“持家蛋白”。由于细胞类型的差异源于细胞中工作的基因类群不同,所以人们自然想到也许细胞中的基因组成发生了改变。例如,透镜状细胞不能合成血红蛋白和角蛋白,可能是丢失了血红蛋白和角蛋白的基因,而只剩下了晶体蛋白。或者,细胞中其他基因没有变化,但晶体蛋白基因增加了很多份。然而,许许多多的证据显示,没有这类可能性。几乎所有细胞的基因组都和受精卵的一模一样。
已有实验证明,虽然分化常常伴随着显著的细胞外观变化,但细胞的基因组总是保持不变。两栖类卵细胞较大,先用紫外线破坏它的核,再用玻璃微细管将其他细胞的核吸出,
68注入去核的卵细胞中。玻璃微细管刺入卵细胞时,会使卵细胞活化并开始分裂和分化。用各种分化细胞的核置换卵细胞的核,结果发现它们和卵细胞的核完全一样,都可以发育成有生育能力的成蛙。
3.细胞分化与再生
进入生长期之后,分化细胞即使进一步分裂,其分化的特性并不会改变。
脊椎动物的皮肤、血液、肺等组织上的细胞,每过一段时间便会更新换代。机体多数组织的细胞并不需要更新,有些特殊细胞将终生保持胚胎发育早期形成的数目。这些细胞因为不再分裂,所以一旦丧失便无法补充,如神经细胞、心肌细胞、透镜状细胞等。当然,这些细胞通常寿命很长,并且处于多重保护之下。除此之外,它们之间没有其他共同之处。为什么其他细胞需要不断更新,而这些细胞却可以终生保持呢?原因很难找寻,但是,至少对神经细胞来说,细胞更新将改变已经形成的精巧的神经通路,致使某些记忆丧失。至于心肌细胞,目前尚难解释。
细胞再生有两种方式,其一是通过已分化细胞的分裂──细胞复制,其二是通过干细胞再生。干细胞的性质、再生速度以及再生过程非常多样化。干细胞可以无限分裂产生分化细胞。
形形色色的血细胞都是由多能的干细胞分化形成的,这些干细胞主要在成体的骨髓中产生。多能干细胞在胚胎发育早期,通过血液循环进入骨髓、脾脏和肝脏,并分别在这些组织中形成有造血功能的细胞群。
4.干细胞及其分类
一个成熟或者已分化的细胞进行分裂通常只能产生同种类型的细胞,而一个干细胞则可以分化形成多种类型的细胞。干细胞有很多种类型,它们存在于从胚胎到成体各个阶段的组织和器官里。胚胎干细胞分裂速度快,并且有产生多种分化细胞类型的潜力,因此,它们也被称为多能干细胞。成体干细胞分布于很多组织中,但是它们数量稀少,分裂频率低,分化潜力也很有限。事实上,很多类型的干细胞至今没有在成体中找到。例如,肺上皮细胞缺陷会造成囊性纤维化,而成体中还没有发现可以产生这种细胞的干细胞。
利用干细胞进行各种疾病治疗的关键在于能否成功分离胚胎干细胞和成体干细胞,并将它们在体外扩增后用于替代受损的组织。一般认为每种成体干细胞只能分化产生几种相关的成熟细胞类型,但最近有研究表明,在某些环境中,一种干细胞类型可以转化成其他类型的细胞,例如,造血干细胞可以分化形成神经细胞。
因为大多数疾病只是由于一类细胞损坏造成的,所以针对特定细胞类型的干细胞治疗要比原来整个器官的移植更具优势。例如,帕金森氏综合症、多发性硬化和糖尿病等慢性疾病非常适合利用干细胞治疗。但是,在一些患有慢性疾病或多组织急性衰竭患者的受损组织中,通常很难再找到合适的干细胞。即使能够分离到相应的干细胞,也不一定能保证通过体外培养获得治疗所需的数量。 最具潜力的干细胞是从胚泡中分离的胚胎干细胞。发育5天的人类胚泡最多有100个细胞,其中包括两种类型:将来发育成胎盘的外层细胞和发育成胚胎的内层细胞,即内细胞团(ICM)。通常,移除外层细胞将导致ICM无法发育形成胚胎,但是,ICM可以在培养皿中快速分裂产生胚胎干细胞。
胚胎干细胞有很多显著的特征。例如,虽然它们在染色体组型等方面和正常的细胞没有差别,但却可以在体外无限增殖。另外,胚胎干细胞在体外可以分化形成很多类型的细胞,这些细胞再移植回动物体内,可以在一定程度上改善一些模型动物的病情。如果有办法攻克免疫排斥的难题,胚胎干细胞移植有可能成为治疗多种疾病的有效途径。
5.细胞核移植──治疗性克隆
最理想的干细胞治疗是使用来自患者自身的胚胎干细胞。然而,除了早期胚胎以外,我们无法从其他渠道获得胚胎干细胞。那么,在成体中逆转细胞正常分化的方向,从而得到适合的干细胞成了另一条可能的途径。实验设计的基本想法是用某种物质将成体细胞逆转成胚性细胞。这些物质可以来自早期胚胎本身,也可以来自卵细胞,因为卵细胞丰富的细胞质中含有早期胚胎发育所必须的因子。这些因子也同样可以使体细胞核进入早期胚胎发育的状态,所以,除去卵细胞的核并植入来自成人细胞的核,就可能得到一个胚胎。
现在人们关注的焦点是能否利用核移植技术制造人类胚胎干细胞用以治疗疾病,并且,能否利用患者自身的细胞来满足特异性要求,解决免疫抑制的问题,确切地说,科学家还没有找到最终答案。目前,核移植技术在很多物种中取得了成功,但在某些物种中却失败了,如果将这一技术用于人类,结果将会如何,目前还没有清晰的答案。
6.患者特异性干细胞治疗
适合干细胞治疗的方法主要有两种。一种是利用患者的活组织提取细胞核,转入捐献者的卵母细胞,重建早期胚胎并在体外培养至胚泡阶段,分离ICM得到胚胎干细胞。它们与患者有共同的遗传组成,所以可被视为患者的扩展部分。然后,利用研究小鼠模型所积累的经验,将胚胎干细胞诱导成与疾病相关的细胞类型,用于治疗帕金森氏综合症、心脏病或脊髓损伤等。最近的研究表明,还可以使人类胚胎干细胞沿着特定的轨迹分化。不过,目前还不知道哪种活组织是最好的细胞核供体。另一种方法是将某种成体干细胞诱导成另一种适合治疗疾病的类型,其优势是显而易见的。
不过,成体干细胞非常稀少并且很难获取,例如,造血干细胞仅占血细胞总量的1/10;虽然它在骨髓中的含量相对多些,但仍然稀少。尽管造血干细胞还可以取自新生儿的脐带血,但是脐带血需预先储备并且无法重复利用。目前还没有关于纯化脐带血造血干细胞方法的报道,并且它们可否产生造血系统以外的其他细胞类型尚不清楚。另外,有研究人员认为,胰管中存在可以产生胰岛细胞的干细胞,但是还没有分离它们的办法。
目前,大多数使用胚胎干细胞和成体干细胞的实验都是在小鼠中进行的。其中,胚胎干细胞的研究结果尤其令人振奋,它们在移植后通常有较高的存活率并且能长时间地执行功能。很多实验表明它们至少可以部分地缓解病情。
7虽然成体干细胞能有效地补充原有细胞类型,但是目前极少有证据显示它们能够转变类型,因此现在很难断定这是一条有效的治疗途径。或许这只是意味着我们需要做更多的研究,尤其是针对成体干细胞
[教材分析]
关于细胞分化,课程标准的要求是“说明细胞的分化”和“举例说明细胞的全能性”,这都是“理解”水平的要求;课程标准建议开展的学生活动是“搜集有关干细胞研究进展和应用的资料”。鉴于细胞分化的重要性,课程标准从知识层面对细胞分化的学习内容提出了比较高的要求。本节内容是这样安排的:先介绍什么是细胞分化,细胞分化对多细胞生物体的发育有什么重要意义;再介绍已经分化的细胞,仍然可能具有发育为完整个体的潜能,即具有全能性;最后安排“干细胞研究进展与人类健康”的资料搜集与分析活动。
细胞分化是多细胞生物体发育的基础和核心,为提高学生的学习兴趣,联系媒体上经常有号召大家向白血病患儿献爱心,捐骨髓的报导,引导学生思考,为什么骨髓移植能治疗白血病?只要平时关注媒体报道的学生,大多数能说出“是因为骨髓中有造血干细胞。”就此引入细胞分化的学习。
细胞分化的概念,内涵较深刻,也是学生较难理解的,可通过提供充分的感性材料:图像信息,多媒体课件演示动物个体发育过程,植物个体发育过程;帮助学生理解早期胚胎中彼此相似的细胞,经过分裂和分化,发育为形态、结构和功能上不相同的细胞。从而认同细胞分化的重要意义。在学生理解了细胞分化的重要意义后,可引导学生由现象深入到本质,探究细胞分化产生的稳定性差异是不是遗传物质的改变引起的?怎样用科学的方法来证明你的观点?培养了学生的科学研究方法和创新精神。
细胞的全能性是教学的难点,可通过利用多媒体动、植物细胞全能性的试验,以及学生列举事例来加深理解。掌握全能性的概念、组织培养和克隆知识在工农业生产方面的应用。
[学习者分析] 高中阶段的学生已经有了一定的抽象思维能力和综合思维能力。由于此部分知识比较抽象,学生将抽象知识具体化、形象化的能力还不够,需要教师由浅入深,从生活中的事例入手,从学生身边常见的实例展开组织教学活动。同时,由于学生的心理特征存在个体差异,对新鲜知识的接收与认知程度不一,因此,教
1 学中要注意从学生的具体实际出发,抓住学生的认知特点,采用恰当的教学策略,使生物科学知识有效地整合到学生原有认知结构中去,丰富和发展原有知识体系,在大脑中建构起新的知识、能力、价值观联系。
[教学目标]
1、知识目标:
(1)说出细胞分化的概念及在生物个体发育中的意义
(2)举例说明细胞的全能性在生产实践与科学研究中的作用,说出细胞全能性的实质及植物细胞和动物细胞全能性的不同点。 (3)知道干细胞的种类、特点和应用。
2、能力目标:
(1)学会学习,培养分析、归纳的思维能力和自主学习的能力
(2)独立探究细胞分化的特点,细胞全能性的概念,培养学生的科学探究方法和生物学素养
3、情感态度价值观:
(1)体会生命的运动性,体会内因和外因对生命进程的影响等哲学思想 (2)去关注当今世界面临的重大社会问题和人类健康问题,激发社会责任感和使命感,激发学生关爱生命的美好情感。
[教学重点与难点]
教学重点
(1)细胞分化的概念和意义 (2)细胞全能性的概念 教学难点
(1)细胞分化的概念
2 (2)细胞全能性、干细胞概念及实例。
[教法方法] 1.本节课的授课形式以学习分析正确例证为主,教师主要起引导和提示作用,是“学与教”的过程模式。
2.在教学中为了激发学生的学习动机,采取了以下策略:创设问题情境,激发学生的认识兴趣和求知欲;使学习材料与社会生活相联系,增强学生对获得有用的知识本身发生兴趣;进行正确的评价和适当的表扬,以巩固和发展学生正确的学习动机。
[课时安排] 1课时。
[教学过程] 【导入】
师:在上节课我们学习了细胞的增殖,明白了细胞是通过周期性的有丝分裂和无丝分裂两种方式来增殖的,那么我们这节课来学习细胞生命历程中的另外一种方式,细胞的分化。 【讲授过程】
师:我们现在看两张图,大家在看图过程中思考一下这几个问题:
1、个体发育的起点是什么?
2、受精卵发育成个体的过程中细胞由少变多,依靠的是哪种细胞增殖方式呢?
3、如果单纯通过细胞分裂使细胞数目增加,会不会形成一个独立的生物个体?
生:不能。
师:对。那么个体的形成除了通过细胞分裂使细胞数目增多,还要经过分化过程,那么什么是分化,我们看一下书上的概念。
师:(PPT展示)在个体发育过程中,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。
在这里,我们需要注意一下什么是稳定性差异,比如在动物胚胎发育过程中,红细胞和心肌细胞都是来自中胚层。但是,后来红细胞能够合成血红蛋白,
3 而心肌细胞则能够合成肌动蛋白和肌球蛋白。这两种细胞的稳定性差异是不可逆转的。
那么我们现在思考一下,细胞分化只发生在胚胎时期,还是发生在生物体生命的整个过程中呢?你能举例说明吗?
学生:。。。。。。
师:(展示PPT)骨髓中的造血干细胞可以分化成红细胞,血小板和白细胞多种血细胞;当我们皮肤受伤,还会有表皮的生发层细胞能分裂分化成角质层细胞,以补充死亡脱落的角质层细胞,等等这些例子都说明了细胞的分化不知发生在胚胎时期,而是发生在生物生命的整个过程当中。只是在胚胎时期,细胞的分化的最为旺盛的时期。
师:在了解了细胞分化的概念之后,我们共同来探讨一下细胞的分化有什么样的特征呢?我们大家一起来看一下我们教材的118页。(引导学生阅读课本118页,归纳细胞分化的特征和意义) 【学生讨论 教师共同归纳】
师:(展示PPT)细胞分化是生物界中十分普遍的一种生命现象(普遍性);细胞分化发生于生物体的整个生命进程,但在胚胎发育期最旺盛、最频繁(持久性);分化后的细胞将一直保持分化后的状态,而不会再变为其它细胞(稳定性);造血干细胞会分化为红细胞,红细胞最终衰老、死亡,而不会再形成造血干细胞(不可逆性),分化的过程中遗传物质不改变(遗传物质不变性)。
师:那么接着我们看一下细胞分化对生物体的生长发育具有什么样的意义呢?
生:它是生物个体发育的基础。多细胞生物中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能效率。
师:对。首先,它是生物个体发育的基础。在这之上,分化多细胞生物中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能效率。
师:现在我们知道了,一个个体的形成既要有细胞分裂,又必须进行细胞分化。现在我们共同来比较一下细胞分裂和细胞分化。
在了解了这个的基础之上,我们再进行思考下一个问题,一个高度分化的细胞,已经失去了继续分裂的能力,那它们还能像早期胚胎细胞那样,再分化成其他细胞吗?
根据细胞分化和分裂的关系,细胞分裂是分化的基础,要想让高度分化的细胞再继续分化,必须要具备什么条件?(首先要恢复其分裂能力。)那能否实现呢?下面来看一个实验。
(展示图7-1植物组织培养的流程图)
师:通过对植物组织培养实验的分析,我们能够得出一个概念。就是细胞的全能性。细胞全能性是指高度分化的植物细胞,仍然具有发育成完整个体的潜 4 能,这种潜能我们称之为细胞全能性。那么细胞为什么会有全能性呢?同时,它有没有在分化的过程中失去一些基因呢?
生:。。。。。。
师:(PPT)高度分化的植物细胞中含有保持本物种遗传性的全部基因,这也就是细胞具有全能性的根本原因。再有高度分化的植物细胞中含有保持本物种遗传性的全部基因,这也就是细胞具有全能性的根本原因。
这里插一句实现细胞的全能性是需要一定的条件的。(展示PPT)。
学生记笔记
师:好,按照以上逻辑进行分析,高度分化的动物细胞也应该具有全能性,也应该能够发育成一个完整的个体。但事实却不尽人意。到目前为止,人们还没有成功的将单个已分化的动物细胞培养成新的个体。我说了这个话,有些同学可能就会提出疑问了,那克隆羊又是怎么回事呢?我们来说一下克隆羊的诞生。
将体细胞植入代孕母羊体内不会产生多利,这是为什么呢?
生:说明高度分化的细胞没有全能性。
师:是的。但是我们将体细胞的细胞核和另一只母羊的去核卵细胞结合成新的细胞,再植入代孕母羊子宫内,多利就这样诞生了。这又说明了什么?
生:体细胞核具有全能性。
师:嗯,高度分化的动物细胞全能性受到限制,而高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性。
设问推测克隆羊和哪只绵羊最相似?推测的依据?(提供细胞核,细胞核中含有本物种全套遗传物质)。因此高度分化的动物细胞全能性虽然受到限制,而细胞核具有全能性。
人们根据干细胞分化潜能不同可分为全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞。总结出受精卵早期分裂出的细胞是具全能性的。随着细胞的分裂与分化,发育的潜能渐渐被局限,从全能干细胞到多能干细胞,到专能干细胞,最后成为分化终端的细胞。
师:我们现在总结一下这节课所学内容,(展示PPT)。
课堂练习,叫同学回答问题。
师:(展示有关白血病和骨髓移植方面的图文资料)。白血病 ,俗称“血癌” ,是一种恶性程度极高的血液病 。患者的血液中出现大量异常的白细胞,而正常的血细胞明显减少。通过骨髓移植可以有效的治疗白血病。此外用化疗、放疗等方法也可以遏制病变的白细胞 ,延长病人的生命。
1、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。
2、健康人的造血干细胞会不断产生新的血细胞。
3、骨髓内有造血干细胞,造血干细胞可以产生各种血细胞(过渡)
5 同学们,我们是幸运的,因为我们是健康的,对于白血病患者,我们能做些什么呢?学生发表自己的意见,教师说,啊,只要人人都献出一点爱,世界将变成美好的人间。 【小结】
朱杰
一.导入
复习导入:
师:前面我们学习了细胞的增殖,是不是所有的细胞都有细胞周期? (不是。)
怎样的细胞才有细胞周期? (进行有丝分裂的细胞。)
师:对。有些细胞不进行有丝分裂就没有细胞周期,比如休眠的细胞、高度分化的细胞。今天我们就来学习细胞的分化。 二.学习新知
让学生阅读书上内容,勾画细胞分化概念。(“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,叫做细胞分化。”)
(一) 师:(一边讲解一边画图,红字不用板书)多细胞生物,一般个体发育的起点是?——受精卵。
受精卵进行细胞增殖,数目越来越多,同时结构也相似。
分裂到一定程度,细胞开始逐渐向不同方向发展,结构上出现了不同的变化,这时候,细胞一边增殖,一边分化,分化程度较低。
最后,细胞分化程度高,不进行增殖了,只进行分化,最终形成了具有特定结构和功能的细胞。这些细胞构成成了不同的组织和器官,具有不同的功能,维持着正常生命活动的进行。(这就好比同学们虽然现在在一个教室里学习成长,在同一条起跑线上,可是以后你们会走上不同的道路,拥有不同的工作,为社会做出不同的贡献。)
师:举个例子,大家看到书上图6-8,红细胞和心肌细胞的图,它们的形态不同,功能上,红细胞可以合成血红蛋白运输氧气,心肌细胞可以合成肌动蛋白和肌球蛋白,维持心脏的正常代谢。可是,它们在动物胚胎发育中,是从同一胚层发育而来的,这就是细胞分化的结果。
(二)
师:那红细胞和心肌细胞为什么合成不一样的蛋白质,是不是它们的遗传物质不同?(不是,体细胞的具有一套相同的遗传物质。)对,细胞之所以会形成不同的分化,其根本原因是由于基因的选择性表达。比如在红细胞中,合成血红蛋白的基因是活跃的,而合成肌
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动、肌球蛋白的基因是关闭的。
(三)
师:那么形成的红细胞和心肌细胞,可逆吗?(不可逆。)对。大家把概念中“稳定性差异”勾画下来,它的意思就是说细胞的分化一般条件下是持久的、不可逆的。
(四)但是,奇迹也能发生。只要有适宜的条件,高度分化的植物细胞也能重新发育成一个完整的植物个体。
让学生阅读书上关于植物组织培养的部分,勾画细胞全能性的概念。(“细胞的全能性,是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。”)
(概要讲解植物组织培养极其作用。)
大家想想,为什么它会有这种潜能?(因为细胞内有全套遗传物质。)对。大家注意,这里与细胞的分化的不可逆并不矛盾,细胞的全能性强调了细胞具有一套完整的遗传物质,有发育成完整个体的潜能,它必须是离体的组织或器官。
(五)动物细胞的全能性受到了抑制,科学家还没能利用已分化的动物细胞来合成一个完整的生物个体。但是他们用已分化的细胞的细胞核和卵细胞的细胞质结合形成的细胞培育出了新个体,克隆羊多利就是这样诞生的,这个实验也说明了已分化的动物细胞从整体细胞水平看,全能性受到抑制,但细胞核仍是具有全能性的。(再补充干细胞知识。)
(六)那么生物体内的细胞的全能性一样吗?体细胞、生殖细胞、受精卵,它们的全能性高低如何?
对体细胞而言,分化程度越低、全能性越高。
对受精卵而言,它是个体发育的起点,未分化,全能性最高。
对生殖细胞如卵细胞、花粉而言,它们并非个体发育起点,分化程度高,但全能性也高。
主要板书:
细胞的分化
一、细胞分化
产生稳定性差异:基因的选择性表达
二、细胞全能性
1, 植物细胞全能性 2, 动物细胞核全能性 3, 分化与全能性的关系
全能性:受精卵>生殖细胞>体细胞
学情分析
在初中阶段,学生已学习过有关组织、器官、系统的知识;对于细胞的分化的例子有一些感性的认识,因此比较容易理解细胞分化对于各种组织、器官、系统的建成的重要意义。而且,因为本节内容涉及到个体发育等知识,学生对此有一定的认识,学习的兴趣比较高,关于分化的本质,由于学生还没有学习基因的表达,所以会比较抽象难懂。高中阶段的学生已具备了一定的抽象思维和综合思维能力,但将抽象知识具体化、形象化的能力还不够,所以教师需要由浅入深,从学生生活常见实例展开教学活动。
2.教学内容分析
《细胞分化》是高中人教版生物必修一《分子与细胞》中第六章第二节的内容。细胞分化是核心内容,而细胞全能性、干细胞的研究是对细胞分化进一步的拓展。本节内容既是对细胞细胞结构、功能、分裂等知识的拓展和延伸,又为学习遗传变异打下基础,还是克隆技术和胚胎工程的理论基础。因此学好这节知识是必要的。
3.教学目标
知识目标:(1)说明细胞分化的概念和生物学意义。
(2)举例说明细胞的全能性概念以及科学实践中的应用。
能力目标:(1)培养学生分析、归纳的思维能力,提高学生的科学探究和生物学素养。
(2)让学生通过收集有关干细胞的相关资料,学会鉴别、选择、运用和分享信息。
情感态度与价值观:(1)通过细胞分化和全能性问题的分析,逐步树立科学的世界观。
(2)通过有关干细胞的资料搜集,引导学生关注人类的健康问题,激发学生的社会责任感。
4.教学重点和难点
教学重点:细胞分化的概念和意义;细胞全能性的概念。
教学难点:细胞全能性的概念及其实例。
5.课前准备
(1)收集人体的不同细胞;寻找胚胎发育过程的视频,
(2)制作多媒体课件。
6.课时安排:一课时
7.教学过程
教学内容(步骤) 教师的组织和引导 学生活动(预设) 教学意图 【导入】
播放人的胚胎发育过程的视频
【设疑】
重复视频内容,提问为什么一个细胞能发育为这么多不同的细胞?明确本节课所要讲的内容,导入新课《细胞的分化》 明确所学内容,学习动机被激发,对新课产生兴趣。 唤起学生的学习兴趣。 【新课】
1细胞分化
(1)细胞分化的概念
●展示一组人体不同细胞的图片。并做简要介绍突出其形态结构以及功能的不同。
●提问:联系课堂开始受精卵发育的视频想一想这些不同的细胞来自哪里?
●老师引导总结出细胞分化的概念。
●提问:经过分化后虽然形态结构和功能不同,但每个细胞内的什么是相同的?同一个生物体(比如人)的细胞
●想到这些形态结构以及功能不同的细胞是由同一个细胞发育而来的。
●在老师引导下总结出细胞分化的大概意思。
●遗传物质
●展示图片,形象生动。
●培养学生的分析、总结能力。
●为讲解细胞分化实质做铺垫。 (2)细胞分化的实质
●提问:为什么同一个生物体的各个细胞所含有的遗传物质相同,形态、结构和功能却有很大的差异?
●高考结束后,摆在相同分数的学生面前的学校是一样的,那为什么大家最后进入的学校都不一样呢?
●追问:现在大家想一想为什么同一个生物体的各个细胞所含有的遗传物质相同,形态、结构和功能却有很大的差异?
●积极思考
●高考后进入不同的学校是因为各自的理想不一样,所以选择不一样。
●基因选择性表达的结果 ●导出细胞分化实质这一部分的内容。
●类比细胞分化的实质
●培养学生类比推理的意义,有助于细胞分化实质的理解。 (3)细胞分化的意义
联系生活实例,以工厂类比生物体,以工厂的分工类比细胞分化。
●同学们,工厂(比生产饮料的工厂里有不同的人做着不同的事,有人配制饮料,有人负责装瓶,所以工厂得以顺利运行,饮料得以顺利生产。每一个个体就好像一个工厂,细胞就好像工厂里的车间,细胞分化就好像工厂分工。
●设疑假设所有的人都负责装瓶,那工厂还能运行,饮料还能生产出来吗?
教学准备
1. 教学目标
1、知识目标:
(1)说出细胞分化的概念及在生物个体发育中的意义
(2)举例说明细胞的全能性在生产实践与科学研究中的作用,说出细胞全能性的实质及植物细胞和动物细胞全能性的不同点,能够区分具体细胞全能性的大小
(3)通过人外部形态的观察,让学生们描述细胞衰老的特征;
(4)区别细胞衰老与个体衰老的关系;
(5)掌握细胞凋亡的意义;
(6)掌握细胞凋亡与坏死的区别。
2、能力目标:
(1)在教师的引导下,师生共同探究,使学生学会学习,培养分析、归纳的思维能力和自主学习的能力
(2)探究细胞分化的特点,细胞全能性的概念,培养学生的科学探究方法和生物学素养
(3)通过对所展示实例的提问,培养学生提取有用信息的能力及语言表达能力。
3、情感态度价值观:
(1)通过学习使学生体会生命的运动性,体会内因和外因对生命进程的影响等哲学思想
(2)引导学生关注当今世界面临的重大社会问题和人类健康问题,激发社会责任感和使命感,激发学生关爱生命的美好情感。
2. 教学重点/难点
1、教学重点
(1)细胞分化的概念和意义及细胞全能性的概念
(2)了解个体衰老与细胞衰老的关系;
(3)了解细胞衰老的特征; 细胞凋亡的概念理解。
2、教学难点
(1)细胞分化的概念、细胞全能性、干细胞概念及实例。
(2)细胞衰老和细胞坏死的区别。
3. 教学用具
教学课件
4. 标签
教学过程
教学过程设计
【提出问题】
个体发育的起点是什么?
受精卵发育成个体的过程中细胞由少变多,依靠的是哪种细胞增殖方式呢?
如果单纯通过细胞分裂使细胞数目增加,会不会形成一个独立的生物个体?
【学生讨论】
学生联系细胞增殖的有关知识。个体发育的起点是受精卵,受精卵发育成个体的过程中细胞由少变多,依靠的是有丝分裂,而如果只有细胞分裂是不能形成一个独立的生物体的。要形成一个生物个体,就还要经过细胞的分化,引入“第一节 细胞分化“
【教师引导】
个体的形成除了通过细胞分裂使细胞数目增多,还要经过细胞分化的过程。那什么是细胞分化呢?
【学生回答】
在个体发育过程中,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。
【教师引导】
那么细胞分化发生在什么时期?有什么样的特征呢?(引导学生阅读课本113页,归纳细胞分化的特征和意义)
【学生讨论 教师共同归纳】
细胞分化是生物界中十分普遍的一种生命现象(普遍性);细胞分化发生于生物体的整个生命进程,但在胚胎发育期最旺盛、最频繁(持久性);分化后的细胞将一直保持分化后的状态,而不会再变为其它细胞(稳定性);造血干细胞会分化为红细胞,红细胞最终衰老、死亡,而不会再形成造血干细胞(不可逆性),分化的过程中遗传物质不改变(遗传物质不变性)。
那么细胞分化对生物体的生长发育具有什么样的意义呢?
细胞分化使多细胞生物中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能效率。是生物个体发育的基础。
【教师引导】
现在我们知道了,一个个体的形成既要有细胞分裂,又必须进行细胞分化。
既然同一个体的每个细胞都由受精卵有丝分裂产生,而细胞分化使细胞之间存在稳定的差异,这些差异差异是不是细胞的遗传物质改变引起的呢?
【学生讨论 教师共同归纳】
细胞有丝分裂能够保证每个子细胞都获得了与母细胞同样的一份染色体,具有相同的遗传信息,并未发生遗传物质的改变,细胞分化的遗传本质是基因选择性表达的结果。教师例举关于细胞分化的具体例子。
红细胞合成血红蛋白,心肌细胞合成肌动、肌球蛋白——基因选择性表达的结果——细胞分化
【学生思考阅读与分析】
?展示图7-1植物组织培养的流程图。
【学生讨论】
通过对植物组织培养实验的分析,得出什么是细胞全能性的概念?细胞为什么会有全能性呢?
【学生讨论】
细胞全能性是指高度分化的植物细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能,这种潜能我们称之为细胞全能性。高度分化的植物细胞中含有保持本物种遗传性的全部基因,这也就是细胞具有全能性的根本原因。
【教师引导】
通过对植物组织培养实验的分析,得出高度分化的植物细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能,这种潜能我们称之为细胞的全能性。那么细胞为什么会有全能性呢?
【教师引导】
高度分化的植物细胞中有没有因为分化而失去基因?(没有)
高度分化的植物细胞中含有保持本物种遗传性的全部基因,这也就是细胞具有全能性的根本原因。
【提出问题】
按照以上逻辑进行分析,高度分化的动物细胞也应该具有全能性,也应该能够发育成一个完整的个体。但事实是否如此呢?到目前为止,人们还没有成功的将单个已分化的动物细胞培养成新的个体。那有些同学可能就会提出疑问了,那克隆羊又是怎么回事呢?
讲解动物克隆——“多莉”产生的过程图解。
【学生讨论】
得出高度分化的动物细胞全能性受到限制,而高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性。
设问推测克隆羊和哪只绵羊最相似?推测的依据?(提供细胞核,细胞核中含有本物种全套遗传物质)。因此高度分化的动物细胞全能性虽然受到限制,而细胞核具有全能性。
【教师引导】
从上述实验,我们知道了动物细胞的细胞核具有全能性,既然每个细胞的细胞核仍然具有全部遗传物质,那为什么高度分化的动物细胞不能直接发育成一个完整的个体,动物细胞的全能性究竟怎样呢?并让学生比较植物细胞,动物细胞;受精卵,卵细胞、体细胞的全能性大小。
【学生讨论】
高度分化的动物细胞的全能性小。高度分化的植物细胞的全能性大于高度分化的动物细胞;受精卵的全能性最大;以此得出结论:细胞分化程度越低,全能性就越高。
【教师引导】
那么在动物体和人体内,就没有能够进行分裂和分化的细胞了吗?(讲解细胞分化的过程)
【学生讨论,师生共同归纳】
在动物和人体内仍保留少数具有分裂和分化能力的细胞——干细胞,
【学生思考】
图7—3干细胞分化形成各种血细胞的过程示意图。讨论干细胞的分类
根据干细胞分化潜能不同可分为全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞。总结出受精卵早期分裂出的细胞是具全能性的。随着细胞的分裂与分化,发育的潜能渐渐被局限,从全能干细胞到多能干细胞,到专能干细胞,最后成为分化终端的细胞。
【教师讲述】?
有关白血病和骨髓移植方面的文字资料。
【提出问题】
1、请同学们说说对白血病的了解。
2、捐献适量的造血干细胞,为什么不会伤害捐献者的身体健康?
3、骨髓移植为什么可以治疗人类白血病?
【学生讨论】
1、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。
2、健康人的造血干细胞会不断产生新的血细胞。
3、骨髓内有造血干细胞,造血干细胞可以产生各种血细胞(过渡)
同学们,我们是幸运的,因为我们是健康的,对于白血病患者,我们能做些什么呢?学生发表自己的意见,教师说,啊,只要人人都献出一点爱,世界将变成美好的人间。
【提出问题】
1.人体的衰老特征:白发,皱纹,老年斑,耳聋,眼花,行动迟缓,记忆力减退等。
2.老年人体内还会有幼嫩的细胞,如精原细胞仍能增殖产生精子,造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞;年轻人体内也有衰老的细胞,如皮肤表皮细胞衰老成角质层细胞,最后细胞凋亡、脱落。