资源简介

《6.2 细胞的分化》教学设计
新课标和教材分析：
课标分析：
【内容要求】
概念2 细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖
2.3 细胞会经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命进程
2.3.2 说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体
【教学提示】
在本模块的教学中，教师要组织好观察、实验等探究性学习活动，帮助学生增加感性认识，克服对微观结构认识的困难，使学生领悟科学研究的方法并习得相关的操作技能。结合生物个体水平的知识、化学和物理学知识以及学生的生活经验，突破学习难点。
【学业要求】
从结构与功能相适应这一视角，解释细胞由多种多样的分子组成，这些分子是细胞执行各项生命活动的物质基础（生命观念、科学思维）
教材分析：
本节是高中生物人教版新教材必修1第6章第2节，本节内容主要包括细胞分化及其意义、细胞的全能性。本节内容承前启后，学习生命体的不同形态、结构和生理功能具有差异的原因，从而对上一节细胞的增殖内容更加深刻；并与细胞的衰老和凋亡、细胞癌变、必修2中的细胞的全能性以及选修1中植物的组织培养技术相关内容相联系。本节课较为抽象但与生活息息相关，可考虑从现实生活出发对本节课内容进行讲解，促进学生养成用生物科学思维观察生命问题的意识和能力、语言组织和表达能力，培养学生社会责任的核心素养。
学情分析：
1、性格特点：高一学生充满好奇心与新鲜感，对未知的事物充满探索欲。不同学生的思维方式与学习风格都存在差异，基础也不尽相同，因此基础较差的学生的学习效果会相对较差。
2、学习能力：本课教学对象是高中一年级的学生，学生具备一定的观察、比较、推理和归纳能力，对新知识具有浓厚的兴趣。
3、认知水平：本节课授课对象为高一学生，通过对之前知识的学习，学生已经掌握了动植物体的生命系统结构层次，具备对动植物各结构层次描述的能力，形成了蛋白质是生命活动的主要承担者的观念，了解了动植物体由一个细胞——受精卵发育而来等基础知识，但是尚未系统学习过遗传的相关内容，对于细胞分化的理解可能仅限于浅层式的记忆和背诵。
三、教学目标：
从本质上、结构与功能观认识细胞分化。(生命观念）
比较归纳细胞增殖和细胞分化、细胞分化与细胞的全能性的异同。(科学思维)
能够描述植物组织培养、动物克隆过程。(科学探究)
珍爱生命，尊重生命，关注生命科学发展。(社会责任)
四、教学重难点：
1、教学重点：细胞分化的概念及意义，细胞全能性、干细胞的概念
2、教学难点：细胞分化的原因，细胞分化与细胞分裂的区别，细胞全能性的概念、应用和全能性大小比较
五、教学过程：
教学环节 教师行为 学生行为 设计意图
新课导入 播放视频提问：我们从受精卵到形成人体，经历了哪些过程呢？展示图片：提问：图中的①②③④分别代表什么？引入课题：④代表细胞的形态改变，形成不同的组织，称为细胞分化。什么是细胞分化呢？ 观看视频思考并回答问题观察图片，思考并回答问题思考问题 通过视频导入，让学生发现受精卵到胎儿发生的巨大变化，再通过图片理解细胞生长、细胞分裂、细胞分化的不同，引导学生关注到细胞分化上来，引发学生思考，导入本节课，激发学生兴趣
一、细胞的分化 【活动一：描述下列细胞的结构和功能】提问：1、这些细胞在形态、结构和功能上有哪些差异 它们的共同来源是？2、这些细胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞，正常情况下，它们还能恢复成早期胚胎细胞吗？就这四种细胞来说，一种细胞会不会转变成其他种类的细胞？提问：这些细胞在形态、结构和功能上有哪些差异 它们的共同来源是？再次提问：细胞种类多种多样，但个体发育的起点都是？所以同一个体的细胞遗传物质一样吗？如果遗传物质一样，为什么这些细胞又会长得不一样呢？请概况细胞分化的概念，并思考细胞分化的原因。讲解：1、细胞分化的概念：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。概念中蕴含着分化的时期、对象和结果。所以，细胞分裂和细胞分化的区别是：细胞分裂增加细胞的数量，而细胞分化增加细胞的种类，两者的相同点是遗传信息都不变，联系是细胞分裂是细胞分化的基础，两者共同完成个体发育过程。思考：既然同一个个体细胞都来自同一个受精卵，遗传信息都一样，那为什么这些细胞最后会长得不一样，出现细胞分化呢？是基因还是蛋白质在起作用？【活动二：细胞分化实质合作探究】管家基因和奢侈基因：请分析以下基因在不同分化细胞内的表达情况，说明细胞内的基因都只在特定的细胞内表达吗？像ATP合成酶基因、呼吸酶基因、核糖体合成酶基因等在所有细胞均表达，维持生命活动所必需的基因，我们称之为管家基因；像胰岛素基因、血红蛋白基因、抗体基因等在不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能，这类基因称为奢侈基因。思考：红细胞能合成血红蛋白，肌细胞能合成肌动蛋白；原因是红细胞含有血红蛋白基因，肌细胞含有肌动蛋白基因，是否正确，请解释？讲解：其实无论是红细胞还是肌细胞，都来自同一个受精卵，均含有血红蛋白基因和肌动蛋白基因。只是红细胞血红蛋白基因开启，肌动蛋白基因关闭，所以合成了血红蛋白；肌细胞血红蛋白基因关闭，肌动蛋白基因开启，所以合成了肌动蛋白。所以，红细胞和肌细胞的差异根本原因是基因的选择性表达，而直接原因是蛋白质种类的不同。我们做一个简单推理：假设1个DNA分子上有基因A、B、C，可以指导合成蛋白质a、b、c，那么该DNA基因指导合成蛋白质的情况有多少种？讲解：不同细胞，基因选择性表达情况不同，可能只合成蛋白质a，可能只合成蛋白质b，可能只合成蛋白质c，可能合成蛋白质a、b，可能合成蛋白质a、c，可能合成蛋白质b、c，可能蛋白质a、b、c都合成，可能蛋白质a、b、c都不合成。所以，3个基因控制蛋白质合成的情况有8种，而人体有数万对基因，不同细胞遗传信息的表达情况不同，基因选择性表达产生的蛋白质情况千差万别，使细胞之间存在巨大差距，细胞发生分化。2、细胞分化的实质：细胞分化的直接原因是蛋白质种类的不同，而实质(根本原因)是（奢侈）基因选择性表达的结果或不同种类细胞遗传信息的表达情况不同【特别提醒】思考：细胞分化具有怎样的特点呢？【活动三：资料分析】资料一：细胞分化发生在整个生命进程中。资料二：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。资料三：分化后的细胞将一直保持分化后的状态，不能再回到分化前的状态，直到死亡。资料四：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。分析：资料一可得出细胞分化具有持久性，资料二可得出细胞分化具有稳定性，资料三可得出细胞分化具有不可逆性，但注意：一般来说，细胞分化是不可逆的，但是在离体状态，人工培养等条件下,某些高度分化的细胞也能恢复分裂能力。资料四可得出细胞分化具有普遍性。思考：细胞为什么要进行分化？细胞分化有什么意义呢？资料五：人体在生长发育过程中,如果仅仅有细胞的增殖，而没有细胞的分化，就不可能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，生物体不能正常发育。可看出：（1）细胞分化是生物个体发育的基础。资料六：哺乳动物成熟的红细胞，没有细胞核和众多的细胞器，细胞中有大量的血红蛋白，因此提高了红细胞运输氧气的能力。肌肉细胞含有大量线粒体，细胞中有大量收缩蛋白质，因此肌肉细胞有很强的收缩功能。可看出：（2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。思考：1、既然细胞分化具有稳定性、持久性、不可逆性、普遍性，如果给予一定条件，高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其它细胞吗 2、从遗传的角度分析，受精卵为什么能发育成一个完整的个体？3、体细胞含有的遗传物质和受精卵相同，是否也能够发育成一个完整的个体呢？ 观察图片互动回答问题互动回答问题概况、思考认真听讲解思考问题并回答小组合作讨论并填表思考并回答问题认真听讲解思考并回答问题认真听讲解一起得出结论思考并互动回答问题认真听讲解，互动推理思考问题观看资料，分析细胞分化的特点思考问题分析资料，得出细胞分化的意义思考并回答问题 通过观察图片核提问，得出不同细胞动物细胞核不同植物细胞都来源相同，不同细胞遗传物质一样，但在形态、结构和功能存在巨大差别，引导学生认识细胞分化，形成细胞分化初印象，引发思考，激发兴趣激发学生思考通过讲解，认识细胞分化的概念和内涵，明晰细胞分裂和细胞分化的区别和联系，知道细胞分化是增加细胞的种类引发学生思考细胞分化的原因，激发兴趣让学生通过活动二认识到不同细胞可能表达相同的基因，也可能表达特定的基因，为管家基因和奢侈基因的提出做铺垫通过讲解管家基因和奢侈基因，让学生理解两者的区别，能够辨别两种基因通过讨论红细胞和肌细胞的基因表达情况，认识到同一个体细胞都来自同一个受精卵，遗传物质一样，为什么会发生变化，与奢侈基因的选择性表达有关，从而认识到细胞分化的本质通过推理活动，让学生明确不同细胞选择性表达情况不同，会造成细胞产生的蛋白质不同，从而使细胞形态、结构和功能存在巨大差异，形成细胞分化与细胞多样性关系的思考，认识到细胞分化会形成细胞多样性，进一步巩固认识细胞分化的实质通过特别提醒明确知识细节，巩固，查缺补漏通过资料分析，讨论并生成细胞分化的特点，让细胞分化的特点具体化、形象化通过资料分析，得出细胞分化的意义，使细胞分化的意义更具体通过问题，激发学生思考，为细胞的全能性做铺垫
二、细胞的全能性 【活动四：描述胡萝卜组织培养过程】1958年，美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞成功地培育出了一棵完整的植株。讲解：所使用的实验材料是胡萝卜的韧皮部细胞，培养液成分是植物激素、无机盐和糖类物质等，实验结果是离体培养的细胞长成了新植株。过程中，涉及脱分化和再分化。脱分化是指已分化的细胞经过诱导后失去其特有的结构和功能，恢复分生状态的过程。 再分化是指脱分化后的细胞，再一次分裂分化出各种组织和器官。播放《植物组织培养》实验视频思考：1、胡萝卜的组织培养过程需要哪些条件？2、如果换成其他已高度分化的植物细胞，在适宜的条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？3、从该实验可以得出什么结论？所以，已分化的植物细胞具有全能性4、植物组织培养技术有哪些应用？讲解：我们可以用该技术来植物的快速繁殖、培养微型观赏植株、拯救濒危物种、获得人工种子、培养脱毒植物等思考：什么是细胞的全能性呢？讲解：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。思考：为什么高度分化的体细胞仍具有全能性？讲解：因为细胞内含有发育成完整个体的全套遗传信息。思考：植物体上的细胞没有表现出全能性，而是分化成了不同的组织和器官，为什么呢？讲解：说明要表现出全能性，必须离体，这是必要条件。组织培养还需要：一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸等）和植物激素、适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）、无菌无毒的环境。思考：植物组织培养取得成功后，科学家尝试培养动物细胞，预期能用动物的体细胞培养出完整的动物体，但是无一例成功。为什么受精卵一个细胞能发育成动物体，而体细胞就不可以呢？受精卵和体细胞的细胞核是基本相同的，对此你有什么看法？讲解：核移植实验思考：为什么动物细胞要取细胞核来做，而植物细胞则可以是整个细胞？讲解：说明细胞全能性高低不同。核移植实验的成功，说明已分化的动物细胞的细胞核是具有全能性的。因为已分化的动物体细胞的细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质。我们来看胚胎细胞核移植和体细胞核移植实验的成功率，早期胚胎细胞和蝌蚪肠上皮细胞有啥区别？我们发现，胚胎细胞核移植成功率远高于体细胞核移植，说明分化程度越高的细胞，越不容易表现出全能性。克隆羊多利和我国首例克隆猴“中中”和“华华”实验讲解，克隆实验说明已分化的动物细胞核具有全能性【细胞全能性的比较】对于不同生物，植物体细胞的全能性大于动物的；对与同一生物，受精卵>生殖细胞>干细胞>体细胞；幼嫩细胞>衰老细胞。细胞分化程度越高，细胞的全能性越低。相关判断题讲解思考：细胞分化和细胞的全能性之间有矛盾吗？【活动五：细胞分化与细胞全能性的比较】小组讨论，完成表格：思考：成熟动物和人体内还有没有具有分裂和分化能力的细胞呢？讲解：干细胞是指动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。例如：胚胎干细胞、造血干细胞、神经干细胞、成肌细胞等。按分化潜能的大小，可将干细胞分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。根据来源可分为胚胎干细胞、造血干细胞、神经干细胞和肌肉干细胞。播放视频思考：红细胞具体是怎么一步一步分化来的呢？讲解：全能胚胎干细胞分化为多能骨髓造血干细胞，再分化为专能骨髓干细胞，最后分化为红细胞。干细胞分裂能力强，分化潜能也强。思考：干细胞可以用来干什么呢？讲解：骨髓移植的方法治疗白血病、利用胚胎干细胞修复病人损伤组织等。【特别提醒】回归教材[问题探讨]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？讲解：健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。思考：2.骨髓与血细胞的形成有什么关系？讲解：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。 看图，描述斯图尔德胡萝卜组织培养过程认真听讲解观看视频思考并回答问题1、离体、植物激素、一定的营养条件、适宜的环境（pH、温度等）、无菌环境等2、能3、已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整植物体认真听讲解互动回答问题认真听讲解互动回答问题认真听讲解互动回答问题认真听讲解互动回答问题认真听讲解互动回答问题认真听讲解比较不同细胞的全能性，互动回答问题，认真听讲解思考并回答问题小组讨论，填表思考并回答问题认真听讲解观看视频思考并回答问题认真听讲解思考并回答问题认真听讲解思考并回答问题认真听讲解 通过描述胡萝卜组织培养过程，认识植物组织培养的基本过程通过讲解植物组织培养，认识植物组织培养所使用的实验材料、培养液成分、实验结果、脱分化和再分化，强化植物组织培养的细节通过观看《植物组织培养》实验视频，再次认识植物组织培养的过程通过问题引发学生思考，探讨植物组织培养实验的细节讲解植物组织培养技术的应用，了解其应用通过问题串，不断追问细胞全能性的概念、原因和条件通过核移植实验，得出动物细胞细胞核才有全能性。通过对比胚胎细胞核移植和体细胞核移植实验的成功率，得出不同细胞全能性高低不同，为细胞全能性的比较做铺垫通过比较不同细胞的全能性，明确细胞分化程度和细胞的全能性之间的关系激发学生思考细胞分化不可逆性和细胞的全能性的关系通过填表，认识细胞分化和细胞的全能性的区别和联系激发思考，引出干细胞通过干细胞讲解，认识干细胞的概念、分类通过视频认识干细胞通过问题串，认识干细胞的具体分化过程、应用通过特别提醒强化知识细节，查缺补漏回归教材，解决教材问题，总结全文
课堂小结 跟着一起回顾总结本节所学知识 通过小结，形成知识框架，构建知识体系，巩固本节课所学内容
题目巩固 提问并互动讲解：骨髓干细胞与胰岛 B 细胞遗传物质一样，只是基因选择性表达的情况不同。C错误，所有细胞都含有MyoD基因，只有特定细胞MyoD基因会进行表达分化为肌细胞。A.控制ATP水解酶合成的基因是管家基因，最可能应是基因2；B.细胞b和细胞e基因选择性表达情况一致，最为接近；C.组成1～6基因的脱氧核苷酸种类相同，数量和排列方式不同；D.这是同一生物体的不同类型细胞，不同细胞遗传物质应该相同，所含基因的种类和数量相同。B.动物细胞核才具有全能性。A.植物体生殖细胞也具有发育成完整个体所必需的全套基因；B.种子培育是有性生殖，不能反映出全能性；D.植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是细胞分化具有不可逆性。种子繁殖不能体现出全能性。 互动回答解题 通过相应习题，由简单到难层次分明的练习，理论用于实践，巩固本节课所学内容，渗透做题技巧，引发学生思考，加强印象和记忆，进一步巩固本节课所学内容
六、板书设计：

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