高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞的分化教案设计

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞的分化教案设计，共14页。教案主要包含了细胞分化及其意义，细胞的全能性，干细胞等内容，欢迎下载使用。
课题
6.2细胞的分化
单元
必修1
学科
生物
年级
高中
教材分析
本节主要内容是细胞的分化和细胞的全能性，上一节中习得的细胞的分裂即是在此基础上的进一步学习。学习好本节内容还与细胞的衰老、凋亡、癌变有密切的关系。所以本节内容是对细胞结构、功能、分裂等知识的拓展和延伸，又是遗传和变异的基础。
教学目标及核心素养
生命观念：通过分析材料，归纳细胞分化的原因、细胞全能性的概念、分析细胞全能性的原因、细胞全能性表达的条件，并比较不同细胞全能性的大小。
科学思维：认同完整的生物个体是由细胞的分化而形成的。
社会责任：关注对白血病、骨髓移植、脐带血等方面的研究，逐渐形成正确利用技术服务社会的意识；运用全能性的概念，尝试提出繁殖栽培香蕉的方案，并思考拯救濒危动植物的方法及“克隆猴”的诞生对医学发展的影响，辩证思考克隆猴的利弊。
重点
1.细胞分化的概念和意义。
2.细胞全能性的概念。
难点
细胞的全能性及实例。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
问题探讨：
在人体内，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。
白血病患者的血液中出现大量的异常白细胞，而正常的红细胞明显减少。通过骨髓移植可以有效地治疗白血病。
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？
提示：健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
2.骨髓与血细胞的形成有什么关系？
提示：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。
3.骨髓移植治疗白血病的原理是什么？
提示：髓移植治疗就是将正常人的骨髓移植到病人体内，最后分裂产生正常的血细胞。
讲解：白血病是造血系统的恶性疾病，俗称“血癌”，是国内十大高发恶性肿瘤之一。起因为造血组织发生恶性增生，导致正常造血细胞无法正常工作，从而产生各种病症，临床表现有发热、出血、贫血、肝脾、淋巴结肿大。目前常见的治疗方法有放疗、化疗，但是以骨髓移植为最佳的疗法。同学们想想为什么骨髓移植能治疗白血病呢？
引出本节内容——细胞的分化。
过渡：多细胞生物体从小长大，不仅有细胞数量的增加，还有细胞在结构和功能上的分化。即使在成熟的个体中，仍有一些细胞具有产生不同种类的新细胞的能力。
回答讨论问题。
小组讨论，回答问题。
创设情境激发学生学习兴趣。了解学生预习状况。
讲授新课
一、细胞分化及其意义
思考讨论 比较构成人体组织的细胞
活动1：结合教材“思考讨论 比较构成人体组织的细胞”，引导学生分析这些细胞在形态、结构和功能上的差异。
展示思考讨论：
构成人体的器官有四种组织：上皮组织、肌肉组织、结缔组织、神经组织，这些组织又是由一些相似的细胞所构成。如下图。
讨论1：这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
提示：这些细胞在形态上相差很大，结构上也有区别，功能上各不相同，但总体上都是由细胞膜、细胞质、细胞核组成的。
讨论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？就这四种组织来说，一种组织的细胞会不会转变成其他组织的细胞？
提示：在正常情况下，它们是不能恢复成早期胚胎细胞的；这四种组织中的某种细胞不会被转变成其他组织的细胞。
总结：同一动物体的这些细胞都源自早期胚细胞。
与动物一样，同一个植物体中也存在各不相同的细胞。例如，叶肉细胞的细胞质中有大量的叶绿体，能够进行光合作用；表皮细胞的细胞质中没有叶绿体，但在细胞壁上形成明显的角质层，具有保护功能：储藏细胞没有叶绿体，也没有角质层，细胞中储藏着许多营养物质（图6-5）。追根溯源同一植物体的这些细胞也都来自一群彼此相似的早期胚细胞。
活动2：图片展示，观察并比较植物的叶肉细胞、表皮细胞、储藏细胞，引导学生分析植物体的不同细胞在形态结构和功能上的差异。
总结：同一植物体的这些细胞也都来自一群彼此相似的早期胚细胞。
归纳总结：尝试概括细胞分化的概念。
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、功能上发生稳定性差异的过程就叫细胞分化。
细胞分裂使细胞数目增多，细胞分化使细胞种类增加。
分化的起点：一个或一种细胞增殖产生的后代。
分化的结果：产生形态、结构、功能不同的细胞。
2.细胞分化的特点
通过5个事实引导学生根据分化的概念去分析分化的特点，事实设置如下：
（1）在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。（普遍性）
（2）细胞分化发生在整个生命进程中。（持久性）
（3）已经分化的细胞一直保持分化后的状态，直到死亡，都不能恢复到原来胚胎细胞的形态和结构。（不可逆性）
（4）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。（稳定性）
（5）分化后的细胞核内遗传物质不发生改变。（遗传物质不变性）
提问：说明细胞分化分别具有什么特点？
设疑引导：有丝分裂的结果是什么？为什么遗传物质一样却形成不同形态、结构和功能的细胞呢？
3.实质
理解细胞分化的实质。引导学生归纳总结细胞分化的实质。
在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
（1）管家基因：在所有细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等。
（2）奢侈基因：只在特定细胞中选择性表达的基因，控制细胞的分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因。
4.细胞分化的意义
类比推理：大家今天都是高中生，现在接受的是通识教育，高考后会选择不同的专业，将来可能从事各种职业。想一想，现代社会如果没有职业分工，社会的运转状况会是怎样的？你的生活会与现在有什么不同？
所以同学们搞清楚了我从哪里来，也要想清楚未来我将哪里去，要提前做好职业生涯规划，选择适合自己的专业和职业。职业无高低贵贱之分，天生我材必有用。无论从事什么职业，都会为和谐社会贡献自己的一份力量。就像分化的细胞一样，每一种细胞都有自己特定功能和使命。
通过导图展示细胞分化在生命历程中的地位。利用图片说明植物细胞可分化形成营养组织、保护组织、输导组织、分生组织；动物细胞可分化形成上皮组织、神经组织、肌肉组织、结缔组织等具有不同功能的组织。由此可见细胞分化的意义为能增加细胞的类型，使细胞趋于专门化，由不同的细胞类群构成多种组织，再进一步形成结构完整和功能统一的多细胞生物体。
归纳总结细胞分化的意义。
（1）细胞分化是生物个体发育的基础
（2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
观察教材中构成组织的细胞示意图，通过讨论交流，认识人体中不同细胞在形态、结构、功能上存在明显差异，但这些细胞起源相同。
小组讨论，思考并回答问题。
从动物和植物两个层面上认识细胞分化在生物体中普遍存在，尝试归纳细胞分化的概念。
理解细胞分化概念。
通过实例分析思考细胞分化的特点，回答问题。
通过讨论交流，得出细胞分化是一种普遍的、稳定的、持久的渐变过程。
普遍性、持久性、不可逆性、稳定性、遗传物质不变性。
分析原因：有丝分裂的结果是产生相同的两个细胞，思考分化的本质，尝试提出自己的观点。
归纳总结细胞分化的实质。
2.理解细胞分化意义
借助于教材“想象空间”中社会职业的分工，进一步理解细胞分化的意义。
类比推理：现代社会不同的职业，将选择不同的专业，不同的职业；不同的职业分工才让我们的社会、生活高效正常地运转。
运用归纳概括方法，形成细胞分化的概念。
联系课本和骨髓干细胞的实例明确细胞分化概念。
加强学生理解记忆细胞分化特点并灵活应用于题目中判断事例中是否发生有细胞分化。
通过小组讨论交流，归纳概括认识细胞分化是一种普遍的稳定的、持久的过程。建立细胞分化有利于提高生物体各种生理功能效率的认识。
设置问题串形式，突破细胞分化的概念、意义。
理解细胞分化的实质是基因选择性表达的结果；同时锻炼学生合作能力和语言表达能力。
通过图列形象简洁表示细胞分化在生命历程中的特别意义。让学生能真正理解细胞分化的意义。
学生观察、思考后发表自己的观点，有利于培养发现问题、解决问题的能力。
通过想象空间，有助于学生理解细胞分化的意义“专门化”，并进行情感态度与价值观教育，渗透中学生职业生涯规划的重要性，为和谐社会做出自己的贡献。
比较细胞分化与细胞分裂
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。两者之间存在什么联系呢？
引导学生根据表格与细胞分裂对比，小结分化的内容。
归纳总结：细胞分化与细胞分裂的异同与联系。
利用对比学习法掌握教学重点。
二、细胞的全能性
【设疑引导】请同学思考并讨论：
早期胚胎通过细胞分裂和分化逐渐发育，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，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？引入细胞全能性的探究。
布置任务：学习教材中“细胞全能性”的“思考·讨论”活动中的资料1和资料2，以小组为单位讨论相关问题。
材料展示：资料1 美国科学家斯图尔德进行的植物组织培养实验。
1958年，美国科学家斯图尔德取胡萝卜韧皮部的一些细胞，放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，形成一个细胞团块，继而分化出根、茎和叶，移栽到花盆后，长成了一株新的植株。
问题1：分化的细胞长成完整植株需要什么条件？
（1）离体（必要条件）；
（2）一定的营养物质（无机盐、糖类等）和植物激素；
（3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）。
问题2：由此可以得出什么结论？
提示：已经分化的植物细胞在离体培养下能够形成完整的植物体（高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力）
问题3：如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他高度分化的植物细胞，在适宜条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？
提示：能，所有细胞遗传物质相同。
通过资料1的学习与分析，归纳总结细胞全能性的概念、细胞具有全能性的原因及细胞全能性的应用。
通过实例：植物组织培养技术（过程、应用）、克隆羊“多利”的诞生（过程），加以解释说明。板书、课件呈现细胞全能性的概念及原因。
1.概念：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。
2.细胞具有全能性的原因：细胞内含有本生物全套的遗传信息
3.应用：
快速繁殖花卉和蔬菜
培养微型观赏植物
拯救珍稀濒危物种
方法：植物组织培养
优点：繁殖周期短，繁殖速度快，不受季节限制，可实现工厂化生产，同时还能保持植物的优良品质
材料展示：资料2非洲爪蟾核移植实验
科学家曾用非洲爪檐的蝌蚪做实验，将它的肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中，结果获得了新的个体。
思考：这个过程与植物组织培养过程有什么不同?
提示：进行了核移植，而不是直接培养高度分化的细胞。
问题：将肠上皮细胞单独培养能获得新个体吗？与资料1中的实验相比，你能从资料2中的实验得出什么结论？
提示：将肠上皮细胞单独培养不能获得新的个体；
高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性。
展示我国组织培养以及克隆猴的最新成果
4.细胞分化与细胞全能性的比较：
项目
细胞分化
细胞全能性
原理
细胞内基因的选择性表达
含有本物种全套遗传物质
结果
形成形态、结构、生理功能不同的细胞
形成新的个体
大小比较
分化程度有高低之分：体细胞＞生殖细胞＞受精卵
全能性有大小之分：受精卵＞生殖细胞＞体细胞（植物细胞＞动物细胞）
关系
①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞仍具有全能性
②一般说来，细胞分化程度越高，全能性越难以实现，细胞分化程度越低，全能性就越高
通过讨论和交流问题总结出细胞全能性的概念，并分析其原因，总结植物组织培养的原理和优点。
1.回忆上节课细胞分裂内容和DNA是生物主要的遗传信息，可知答案。
小组讨论，回答问题。
归纳总结：细胞全能性的概念、细胞具有全能性的原因及细胞全能性的应用。
小组讨论，回答问题。
学生得出高度分化的植物细胞仍有全能性，而动物细胞的细胞核具有全能性，动物细胞的全能性随分化程度的提高而降低的结论。
经过老师指导列表总结归纳分辨细胞分化与细胞全能性、细胞分裂的区分差别。
通过自主学习教材和小组讨论，学生能够运用比较和归纳的科学方法对实验结果进行分析。
1.联系从前知识，加深理解记忆。
体现了新课程以问题驱动学习的理念，引导学生学会深入地分析问题、解决问题、建构知识、发展能力。培养学生科学研究方法和科学素养。
开拓思维，培养学生独立分析问题的能力。
通过我国成功克隆猴的国际领先成果，激发爱国情怀，增强自豪感。
提高学生自学能力，加强理解记忆。
讲授新课
三、干细胞
了解干细胞特点，关注最新相关进展。
组织活动：小组展示搜集的干细胞的相关资料及视频，教师及时评价。
总结干细胞的概念。
概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂能力和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
人的骨髓中有许多造血干细胞，它们能够通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去（图6-7）。脐带血中含有大量的干细胞，可以培养并分化成人体的各种血细胞。目前，脐带血干细胞可以用于治疗血液系统疾病
提出问题：尽管分化的体细胞具有发育为完整个体的潜能，但在生物体内，细胞分化是不可逆的，一般分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。那么生物体如何补充衰老死亡的细胞？
在细胞的分化过程中，机体在发展适应过程中为了弥补这一不足，保留了一部分未分化的原始细胞。比如造血干细胞，神经干细胞，胚胎干细胞（它能产生生物体所需的所有各种类型的细胞）等。一旦生理需要，这些干细胞可按照发育途径通过分裂而产生分化细胞，也可以这样说，这些干细胞充当了分化细胞“预备队”的角色。
总结：干细胞的种类
与社会的联系
人体许多疾病或意外仿害，都是由组织或器官受到损伤而引起的。如果能够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?这正是许多科学家目前研究的课题，但任务艰巨，难度极大。有兴趣的同学可以查阅相关资料，了解干细胞研究的新进展。
分享交流：研究干细胞，对人类有什么意义呢？未来，利用干细胞我们还能够解决什么医学上的难题？
联系实际：脐带血治疗白血病的生物学原理。
把宝宝脐带血存“银行”
脐带血：是胎儿娩出、脐带结扎并离断后残留在胎盘和脐带中的血液,通常是废弃不用的,近年来不少产妇把保存脐带血当作给孩子买了一份保险。
研究发现，脐带血中含有可以重建人体造血和免疫系统的造血干细胞，可用于造血干细胞移植，治疗多种疾病。目前，脐带血主要用于治疗血液方面的疾病，尤其是对白血病、地中海贫血等有较大的作用，这是因为现在绝大部分家庭都是独生子女，血液配型相对较难，脐带血在这方面能起到作用。
脐带血中的造血干细胞可以用于治疗血液系统疾病
分裂能力、分化能力、分化程度、全能性大小的比较
小组展示的材料和视频，引发疑问，思考并讨论教师提出的问题，明确干细胞的概念。
思考问题。
归纳总结。
思考问题
了解脐带血治疗白血病的生物学原理。
训练获取信息的能力。了解干细胞研究的最新进展，了解白血病的相关知识形成关注健康珍爱生命的理念，提升社会责任意识和能力。
课堂总结
个体发育是细胞分裂、分化的结果：大多数多细胞生物是由受精卵发育而来的，在细胞分裂的基础上，通过细胞分化逐渐发育为成个体。其中，细胞分化是生物个体发育的主要过程。
作业布置
完成课本概念检测。预习下节课内容，并查阅有关癌症的资料。
巩固提升。提高自习能力
板书设计
6.2 细胞的分化
一、细胞的分化
1.概念：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、功能上发生稳定性差异的过程。
2.特点：
（1）普遍性
（2）持久性
（3）稳定性
（4）不可逆性
（5）遗传物质不变性
3.本质：基因的选择性表达的结果
4.意义：使细胞专门化
二、细胞的全能性
1.概念：细胞具有发育成完整个体的潜能
如：高度分化的植物细胞、动物细胞的细胞核
2.细胞具有全能性的原因
3.应用
三、干细胞
1.概念
2.种类
3.干细胞的应用及研究进展