資源簡介

細胞的分化 教學設計
教學目標
1. 通過觀看教師繪畫斯圖爾德的胡蘿卜經組織培養產生完整植株的過程示意圖，能概述出細胞的全能性概念。 2. 通過對細胞全能性的概念分析，經問題情境引導，說出產生全能性的原因和條件，并能判斷體現細胞全能性的實例。 3. 通過對非洲爪蟾的核移植實驗分析，總結出動物細胞的細胞核具有全能性。 4. 通過觀看教師繪畫“模擬干細胞”的示意圖，知曉“干細胞”的概念和功能，思考對各種干細胞的研究和利用意義，提升社會責任感，樹立生命觀念。
教學重難點
教學重點： 細胞全能性的概念。 細胞全能性發生的原因。 細胞全能性的應用。 教學難點： 1. 細胞全能性的實例判斷。 2. 細胞全能性的應用。
教學過程
一、細胞全能性的概念 親愛的同學們，大家好!今天我們一起來學習細胞的分化第二課時，細胞的全能性。在1958年，美國科學家斯圖爾德做了這么一個實驗，他從胡蘿卜的韌皮部，取了一些細胞，并將這些細胞放在培養液中進行培養 ，過一段時間，他觀察到培養液中的細胞開始分裂，并且形成細胞團塊，慢慢的，這些細胞團塊長成了植物的胚狀體，然后胚狀體又發育成植物的幼苗，有了根、莖、葉的分化，幼苗繼續生長，居然長出了一個完整的胡蘿卜植株。斯圖爾德覺得好神奇，他原本放進去的只是幾個細胞，怎么最終能長出一個完整的胡蘿卜呢？后來科學家們發現，細胞其實是具有全能性的。也就是說，細胞經分裂、分化后，如胡蘿卜的韌皮部細胞，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。 二、細胞全能性發生的條件 說到潛能，意思就是不會隨隨便便就能發生，它離不開下面幾個條件：第一是無菌條件下的離體培養，也就是說胡蘿卜的韌皮部細胞如果沒有取出并放到體外的培養液中，這個實驗就不會成功。第二是將其放入含有水、植物激素、無機鹽和糖類等植物生長所需物質的培養液中培養。第三個條件，要在適宜的溫度等外界環境中進行。根據細胞全能性的概念，哪些細胞是已分化的細胞呢？例如洋蔥鱗片葉表皮細胞，動物的紅細胞，神經細胞，雄性的生殖細胞精子等。我們發現這些細胞都有自己專門的功能，細胞各司其職。接下來我們一起來判斷一下，下面這幾種說法是否體現細胞的全能性？第一個，一 顆向日葵的種子，放到土壤中培養，讓它最后長成一棵向日葵，這個過程中，是否體現了細胞的全能性呢？顯然是沒有的，為什么呢？首先種子，是不是一個細胞？不是，種子應該是一個器官，所以這個過程并不能體現細胞的全能性。第二個例子，科學家通過相關技術體外培養了人的腎臟，這是否屬于細胞全能性的體現呢？不對，原因就在體外培養了腎臟，是器官，而不是一個完整的有機體。我們強調，細胞的全能性是第一細胞經分裂分化后，第二是它具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。要滿足這兩個條件才能說它體現了細胞的全能性。 三、細胞具有全能性的原因 細胞為什么會具有全能性呢？我們知道個體中的細胞都是由受精卵分裂分化而來，細胞的分裂，是遺傳物質先復制，再平均分配到子細胞的過程，所以細胞中的遺傳物質最終并沒有發生變化，那么分化的過程是細胞形態、結構、功能發生穩定性差異的過程，在這個過程中，遺傳物質也沒有發生改變，所以已分化的細胞仍然具備了個體生長發育的全部遺傳物質，所以細胞具有全能性。我們總是強調已分化的細胞，具有全能性，那么受精卵細胞、早期胚胎細胞是否也具有全能性呢？其實是有的，我們細胞全能性的概念是說細胞經分裂、分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性，像受精卵這種還未開始分化的細胞，它本身就具有全能性，因為受精卵可以發育成胚胎，最終形成一個完整個體，那它是不是就具有全能性呀？ 動物細胞的全能性 前面我們介紹了植物細胞具有全能性，那么動物細胞是否也具有這樣的潛能呢？我們來看兩個實驗，第一個是非洲爪蟾的蝌蚪，科學家在這個蝌蚪身上取出了它的腸道上皮細胞和卵細胞，這兩種細胞分別做不一樣的處理，腸道的上皮細胞只保留細胞核，而卵細胞則做去核處理，將細胞的這兩部份組合，形成一個新的細胞，這個新的細胞在經過培養之后，成功地發育成一只蝌蚪，除此之外，克隆羊多利的實驗，克隆猴中中和華華的實驗，我們可以看到，已分化的動物細胞，它的細胞核具有全能性。為什么不是動物細胞具有全能性呢？因為這幾個實驗我們都是做動物細胞的核移植實驗，并不是從一個動物體內取出一個體細胞，然后讓它直接發育成個體，所以這個過程只能體現動物細胞的細胞核具有全能性。目前我們的科學實驗尚未能夠做出單個已分化的細胞培養出新個體的動物實驗。 干細胞及其應用 但是動物和人體內仍保留著少數具有分裂和分化能力的細胞，就像樹干上生出枝椏，開花結果一樣，我們叫它干細胞。比如胚胎干細胞、造血干細胞等。這些干細胞的分化程度較低，還能繼續分化出其他細胞，使之形成組織或者器官，對受到損傷的組織和器官進行修復或更換，這對醫學研究具有非常重大的意義。 小結 關于細胞全能性這部分內容，我們簡單的小結一下，它的概念指的是細胞經分裂、分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。植物細胞具有全能性，而且有以下三個方面的應用，一個是組織培養，用于快速繁殖植株，比如花卉產業；第二個是，可以用于拯救瀕危物種，第三個與基因工程技術結合，培育新的品種。對于動物細胞方面呢，我們說已經分化的動物體細胞的全能性是受到限制的，但是細胞核仍具有全能性，那么不同的細胞，全能性大小是否一樣呢？一般而言，植物細胞的全能性大于動物細胞；在同一生物體內，受精卵的全能性高于生殖細胞高于體細胞，那么全能性的高低和什么有關呢？一般來說，分化程度比較低的細胞它具有較強的分裂能力，它的全能性也比較高，比如受精卵的全能性高于造血干細胞，高于血細胞。 細胞的全能性我們就講到這里，謝謝大家。
教學反思
本節課我利用斯圖爾德的胡蘿卜組織培養實驗為引入，說出細胞全能性的概念，并對其進行分析和思考，得出產生全能性應該具備的條件和原因。 針對概念，提出未分化的細胞是否也具有全能性呢？答案是肯定的。之后分析動物細胞的情況，通過詳講非洲爪蟾、略講克隆羊、克隆猴的實驗，得出動物全能性體現需要做核移植實驗，因此動物的細胞全能性是受到限制的，而細胞核卻具有全能性。此外，動物和人體細胞的體內還存在干細胞，講解干細胞的特點和用途，引發學生課后思考。 最后對本節內容進行小結。 但是這堂課時間有限，有些例子沒有來記得解釋，比如，為什么生殖細胞具有全能性？可用雄蜂是由蜂王的卵細胞直接發育而來的實例，以及花藥離體培養的例子。

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