苏教版高中生物章细胞分化衰老和凋亡教学设计

第五章细胞增殖、分化、衰老和凋亡【课题】第2节细胞分化、衰老和凋亡【教学目标】1.说明细胞分化形成各种组织2.举例说明细胞的全能性3.描述细胞衰老和凋亡的过程4.简述细胞凋亡与细胞坏死的区别5.解释细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系6.通过观察植物的根、茎、叶切片，引导学生通过观察来讨论细胞分化的意义7.引导学生分析除根外，用胡萝卜茎或叶组织是否也能培养成一棵完整的新植株8.引导学生读图，提出问题讨论如：组织培养的关键在哪里？为何植物组织培养要在无菌条件下进行？9.认同细胞的分化与衰老,尊重生命的自然发生、发展过程10.感悟生命的多样性与生命机理的复杂性，认同细胞分化是生物发育的前提11.通过细胞的分化、衰老与癌变的学习，培养学生热爱生命、关注健康的思想12.感受交往与协作对于科学探究的价值与意义【教学重点】1.细胞分化2.高度分化的植物细胞仍然具有全能性3.个体衰老与细胞衰老的关系,细胞衰老的特征4.细胞凋亡的含义【教学难点】1.细胞的分化2.细胞全能性的概念及实例3.细胞凋亡的含义以及与细胞坏死的区别【教学媒体】PPT课件【教学方法】问题导学及启发点拨相结合【课时安排】3课时【教学过程】第1课时细胞分化导入新课大家今天都是高中生，将来可能从事各种职业想一想，现代社会中有多少种职业？如果没有职业分工，社会的运转状况是怎样的？你个人的生活会与现在有什么不同？这样现实的问题，相信同学们都能找到答案我们每个人就如同一个个细胞，而每个细胞有所不同，由它们有机地组成身体来完成各项生命活动人体中的不同的细胞群是如何来的？它们存在的意义是什么？今天我们就来探讨这些问题推进新课板书：一、细胞分化多媒体呈现人体中的三种血细胞：红细胞、白细胞、血小板师：（1）在我们体内，红细胞的寿命为120天左右，白细胞的寿命为5～7天这些血细胞都是失去分裂能力的细胞（2）现实生活中，有人发生了意外事故，出现大量失血情况，危及生命为了拯救他人的生命，许多人伸出援助之手，纷纷加入义务献血的行列，每次献血200mL并不会影响自身健康，并且短时间内，体内血液含量会恢复正常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教师组织学生讨论：（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？（2）人体失去少量血液后，新生的血细胞是从哪儿产生的？（3）骨髓与血细胞的形成有什么关系?生：健康人体可由红骨髓不断产生新的血细胞师：这是我们初中生物课上了解的知识，那么骨髓是通过怎样的过程才形成种类不同的血细胞呢？课件展示：骨髓干细胞分化示意图师：（1）骨髓干细胞先分裂成两种细胞，即造血干细胞和淋巴干细胞这两种细胞再分裂出若干个细胞，它们朝不同方向发展，最后形成了形态、结构和功能上都有差异的细胞（2）人体是复杂的多细胞生物体，来源于一个受精卵细胞，是细胞分裂使得机体细胞数目增多，可人体内的细胞是多种多样的，以上，我们看到了三种不同的血细胞，另外，身体内还有神经细胞、肌细胞、上皮细胞、卵细胞等等这就是细胞的分化过程师：从上述细胞的变化过程，我们是否可以总结出细胞分化的概念呢？生：由同一种类型的细胞经细胞分裂后，逐渐在形态结构和生理功能上形成稳定性的差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化师：我们知道动物体发育过程中有细胞分化的现象那么，在植物体内是否有细胞分化的现象呢？下面我们边做边学探究题目：观察植物器官的切片实验材料：天竺葵实验器材：镊子，刀片，胡萝卜作夹持物，载玻片，盖玻片，培养皿，清水，显微镜实验过程学生活动：（1）先用镊子撕取叶的下表皮，制成临时装片进行观察，看到保卫细胞和气孔思考：保卫细胞和气孔的作用是什么？（2）用刀片切取嫩芽，作芽的纵切，观察芽的结构思考：芽的存在对植物体有何作用？（3）以胡萝卜块作为夹持物，用刀片切取根尖做成临时装片进行观察，找到根部分生区思考：分生区的作用是什么？（4）用刀片切取一小段茎，并继续纵切，制成装片，进行观察思考：导管和筛管的形态和作用是什么？生甲：保卫细胞控制气孔的大小气孔是气体进出植物体的门户植物光合作用需要的二氧化碳及呼吸作用需要的氧气都是通过这里的生乙：芽上有嫩叶,新的叶源于这里，可见构成芽的细胞具有分裂能力生丙：根的分生区具有分裂能力,能产生新的细胞生丁：有些细胞上下连接而成,是具有输导作用的导管和筛管,它们负责输导水分、无机盐、有机养料师：这些形态不同的细胞也会来自一个细胞吗？生：是的，它们来源于一个受精卵细胞师：这些形态、结构和功能都不相同的细胞群对植物体有什么意义呢？生：这些形态、结构和功能都不相同的细胞群是细胞分化的结果，由它们可以形成不同的组织，如：芽及根尖可形成分生组织，导管和筛管可形成输导组织，由不同的组织进而可形成不同的器官，可形成植物体的根、茎、叶细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率师：同样来自一个细胞，且每个细胞都具有相同的遗传信息，为什么会出现差异呢？如：红细胞合成血红蛋白，肌细胞合成肌动蛋白学生活动：小组讨论，列出小组观点生：在个体发育中，不同的细胞中遗传信息的执行情况是不同的在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白合成有关的基因则处于关闭状态；在肌细胞中则相反现代分子生物学的证据表明，细胞分化是基因选择性表达的结果在个体发育中，有序的细胞分化能够增加细胞的类型，进而由不同类型的细胞构成生物体的组织和器官，执行不同的生理功能师：细胞的分化是短时、迅速实现的吗？分化会逆转吗？课件展示：蛙的胚的发育过程，请同学们注意观看师：对照上述问题，你有什么看法？生：蛙的胚胎发育从受精卵开始，经过卵裂、囊胚、原肠胚，才开始分化为不同的细胞，出现不同的组织，进而形成不同的器官、系统由此可以看出细胞分化是一个渐变的过程在胚胎发育的早期，细胞外观上尚未出现明显变化前，细胞的前途就已经决定了，以后依次渐变，不能逆转，因此，分化是一种持久的稳定的变化课堂小结：一般认为到达成年阶段，个体发育完成，只有一部分细胞的分化持续于整个生物体的一生例如哺乳类的骨髓中，终生都发生血细胞的分化成熟【布置作业】复习记忆本课内容的有关概念，完成《学习与评价》同步习题【板书设计】第二节细胞分化、衰老和凋亡一、细胞分化1.细胞分化的概念2.细胞分化的实质3.细胞分化可形成组织、器官第2课时细胞的全能性导入新课师：生物进行有丝分裂使得体细胞数量增加，新产生的细胞的染色体数目、DNA分子数和体细胞一样，从而使得物种保持相对的稳定性大多数的生物都是从一个受精卵细胞通过有丝分裂来的，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分子早期胚胎通过细胞分化逐渐发育，形成各种组织和器官如果给予一定的条件，这些组织和器官中高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其他细胞吗？你知道一些与之相关的事件吗？了解这方面的相关知识吗？推进新课板书：二、细胞的全能性师：1902年，德国植物学家哈伯兰特在细胞学说的基础上，大胆预言离体的植物细胞具有发育的全能性，能够发育成为完整的植物体大家想一想，他的预言能得到证实吗？学生活动：小组讨论、交流教师演示多媒体课件：胡萝卜肉质根的组织培养过程师：课件中演示的是用胡萝卜韧皮部的组织块进行离体培养，得到完整的植株，并且这一植株能够开花结果的过程这一实验是1958年，美国植物学家斯图尔德等人做的从而证实了哈伯兰特50年前的预言课件展示：（1）如果取的不是胡萝卜的根，而是它的茎或叶上的一部分，也会得到相同的结果吗？（2）这种离体培养需要一定的条件吗?需要哪些条件?（3）这种实验能证实植物细胞具有生长发育的全能性吗?为什么?小组讨论,代表发言:（1）如果取胡萝卜的茎或叶上的一部分,离体培养同样能够获得完整的植物体（2）离体培养需要无菌条件,为保证培养物的“纯洁”，防止微生物的混入和污染，必须在分离、转接及培养纯培养物时，对所用器材及工作场所进行消毒与灭菌处理另外，植物组织培养的培养基要含有植物激素、无机盐和糖类等物质（3）上述实验能够证实植物细胞具有生长发育的全能性因为植物体的每个细胞携带着一套完整的和受精卵一样的遗传物质师：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，这就是细胞的全能性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师：利用离体的组织或细胞培育成正常的植株，已成为常用的科学技术，已得到了推广植物的组织培养过程是怎样的呢？教师演示多媒体课件：植物组织培养过程师：（1）在组织培养的过程中，离体组织、器官或细胞可进行细胞分裂，产生愈伤组织这种原已分化的细胞，失去原有的形态和功能，又回复到没有分化的无定形的薄壁细胞，称为愈伤组织（2）由分化的组织细胞形成愈伤组织，这个过程称脱分化过程（3）愈伤组织经过继代培养后，又可产生分化现象这些由脱分化状态的细胞再度分化成另一种或几种类型的细胞的过程，称为再分化（4）再分化所形成的胚状体，经过细胞分裂、细胞分化，形成试管苗（5）试管苗定植形成植株（6）总体过程概述：离体组织、器官或细胞→愈伤组织→胚状体→植物幼体→新植株师：植物组织培养常选用植物体的根尖或茎尖部位，为什么呢？生：由根尖或茎尖可得到无病毒植株师：组织培养有哪些优点呢？生：组织培养可保留亲本的遗传性；取材少，培养材料经济；人为控制培养条件，不受自然条件影响；管理方便，利于自动化控制；可以快速繁殖花卉，特别是一些不易繁殖的名贵花卉；可以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师：植物组织培养在生产实践上有广泛的应用，在研究植物生理方面有何作用呢？生：植物组织培养过程，由于利用的是离体的组织细胞，因而可以研究植物在不受干扰条件下的生长和分化规律，可以通过改变离体的组织或细胞的培养条件，如：培养基的配方、光照和培养温度等来影响它们的生长和分化，对解决植物形态建成中的一些理论问题很有帮助植物组织培养基中有一些植物激素调节着植物体的生长、发育过程，如芽和根的分化过程取决于生长素和细胞分裂素浓度的比值当分裂素与生长素的比值低时，诱导根的分化，两者比值处于中间水平时，不会有芽和根的分化，两者比值较高时，则诱导芽的形成在芽的分化中，细胞分裂素起着重要作用改变温度可通过影响酶的活性影响植物的生长和分化师：植物细胞具有全能性？动物细胞有全能性吗？学生活动：学生小组讨论，组内陈述自己观点，记录员记录师：同植物组织培养相比，在动物中做类似的实验要复杂和困难得多科学家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做实验，将它的肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中，结果获得了新个体克隆羊多利的培育，是将乳腺细胞的核移植到去核的卵细胞中培育成的师：上述事件说明了什么？生：这说明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性师：但到目前为止，还没有人能成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新个体这说明了什么？生：说明高度分化的动物细胞的全能性受到一定的限制师：那么，动物体细胞核为什么具有全能性？生：动物的每一个体细胞都具有和受精卵相同的一套遗传物质师：动物和人体内保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫干细胞如人的骨髓中有许多造血干细胞，它们能增殖和分化产生红细胞、白细胞和血小板如果能在体外保存和培养各种干细胞，使之形成组织或器官，不就可以对受到损伤的组织或器官进行修复或更换了吗所以对干细胞的研究已成为当今科学家们研究的课题师：请同学们进行关于“干细胞的研究进展与人类健康”资料的搜集和分析班级交流形式：分组讨论、制作黑板报【布置作业】复习记忆本课内容的有关概念，完成《学习与评价》同步习题【板书设计】二、细胞的全能性1.植物细胞的全能性的概念2.植物组织培养技术：离体器官、组织、细胞→愈伤组织→胚状体→植物幼体→新植株第3课时细胞的衰老和凋亡导入新课师：生长和衰老，出生和死亡，是生物界的正常现象衰老是生物界的普遍现象师：衰老的人体通常表现出细胞数目减少、肌肉萎缩、行动迟缓等特征那么，人体的衰老还表现出哪些特征呢？推进新课板书：三、细胞的衰老和凋亡活动安排：教师组织学生分组讨论生：人体的衰老还表现出白发、皱纹、老年斑、耳聋、眼花、行动迟缓、记忆力减退等师：老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人体内有没有衰老的细胞？生：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、脱落师：人体衰老与细胞衰老有什么关系？两者步调一致吗？生：在人的一生中，一直都有新的细胞出现，老的细胞死亡，身体内的细胞在不断更新着其他的多细胞生物也是这样细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡并不是一回事师：从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程但对于单细胞生物体来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡师：关于个体衰老与细胞衰老的关系，你还能举出其他实例吗？生：人的上皮组织、血细胞经过一定的时间就衰老死亡了,由新的细胞补充;人体的肝细胞是分化程度较高的组织细胞,功能专一,正常情况下没有明显的衰老现象,细胞分裂少见,但在某些细胞受到破坏丧失时,其余细胞也能进行分裂,以补充失去的细胞师：恒久组织细胞,属高度分化的细胞,个体一生中没有细胞更替,破坏堇前失后不能由这类细胞分裂来补充如神经细胞、骨骼细胞和心肌细胞可耗尽组织细胞，如人类卵巢实质细胞，在一生中逐渐消耗，而不能得到补充，最后消耗殆尽师：有人做过一个实验，体外培养的人体某种细胞，最多分裂50次左右就停止分裂了，说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老细胞的寿命与细胞的分裂能力有关吗？生：细胞的寿命与分裂能力无关寿命短的细胞不一定能分裂，如白细胞师：细胞衰老的过程是细胞生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化衰老的细胞主要具有以下特征：（1）细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，细胞代谢速率减慢（2）细胞内多种酶的活性降低（3）细胞内的色素会随着细胞衰老百逐渐积累，它们会妨碍细胞内物质的交流和传递，影响细胞的政党生理功能（4）细胞内呼吸速率减慢，细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深（5）细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低师：细胞为什么会衰老呢？决定衰老的主要因素是什么？教师演示多毁体课件：人体细胞培养与去核细胞和政党细胞融合培养过程，探究细胞衰老的原因师：（1）巴氏小体是雌性哺乳动物的细胞在分裂间期细胞核中呈凝缩状态不活动的X染色本雄性个体的细胞分裂间期无巴氏小体（2）20世纪60年代，为了探究人的体细胞误老是由细胞本身决定的还是由环境因素决定的，一位科学家选取年轻女性的体细胞和老年男性的体细胞进行实验巴氏小体可以作为雌性细胞的标记（3）在相同条件下，单独培养或混合培养年轻女性的体细胞和老年男性的体细胞，统计细胞分裂的次数年轻女性的体细胞增殖旺盛老年男性的体细胞增殖次数少年轻男性的体细胞增殖情况与单独培养时相同（4）为了深入探究衰老的物质究竟在哪里，这位科学家又做了如下实验：师：（1）这两组实验设计的巧妙性在哪？（2）通过这两项实验能不能说明细胞的增殖能力是无限的呢？（3）上述两项实验能够说明细胞衰老的原因和调控细胞衰老的物质在哪里吗？生：（1）选择年轻女性的体细胞，不仅因为其含有可用于标记供体细胞的巴氏小体，而且因为其增殖能力很强，因而不宜选用年老女性体细胞作为供体选择老年男性的体细胞，不仅因为其细胞里不含有马氏小体（这样，它就不能被标记而能与年轻女性细胞分别识别出来），而县城因为其本身的增殖能力较弱（2）这两项实验不能说明细胞的增殖能力是无限的（3）上述两项实验说明细胞衰老的原因和调控细胞衰老的物质在细胞核中师：（1）研究表明，从胎儿肺得到的成纤维细胞可在离体条件下传代50次，而从成人肺得到的成纤维细胞在离体条件下只能传代20次因此，细胞的增殖能力是有限的，而且表明体细胞的衰老是由细胞自身的因素决定的（2）近年来，关于细胞衰老的研究有了重大进展，形成了多种关于细胞衰老机制的学说，请同学们课后查阅资料，收集相关内容，下一节课上交流课件展示：蝌蚪在变态发育过程中尾的消失;鸡的胚胎发育过程中,爪之间存在蹼状物,但出生时,小鸡趾间不存在蹼状物师：以上现象说明了什么？生：说明生物体在发育过程中，身体内的细胞存在着正常死亡如同花辨或树叶的脱落、凋零，是一种自然的生理过程师：（1）像这样，由基因所决定的细胞自动结束生命的过程就叫细胞凋亡由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程度性调控，所以也常常被称为细胞编程性死亡（2）正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是惊人的健康的成人体内，在骨髓和肠中，每小时有