生物必修1《分子与细胞》第2节 细胞的分化精品教学设计

这是一份生物必修1《分子与细胞》第2节 细胞的分化精品教学设计，共7页。教案主要包含了情境导入，归纳概括，布置任务，核心归纳等内容，欢迎下载使用。


年级
高一年级
授课时间
1课时
课题
第2节 细胞的分化
教材分析
本节内容主要包括细胞分化、细胞的全能性。细胞分化是多细胞生物个体发育的基础。一般多细胞生物体的发育起点是受精卵，通过细胞分裂可以增加细胞的数量,但需经过细胞分化才能使生物体中的细胞形成具有特定形态、结构、功能的组织和器官,并最终发育成性成熟的个体。所以本节内容中细胞分化是核心内容，而细胞癌变、全能性、干细胞都可由细胞分化的内容拓展而来。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、变异打下基础。同时，细胞全能性及干细胞的知识又是选修课本中克隆技术和胚胎工程的理论基础，因此学好本节内容对学习后面的有关知识是非常必要的。因此本节知识的学习起着承上启下的重要作用。
教学目标
1.阐明细胞分化的概念，说出细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果，是形成多细胞生物体的必要过程。
2.举例说明细胞的全能性在植物组织培养和动物克隆等方面的应用。
3.说出干细胞的特点，关注干细胞在医学上的应用。
教学重、难点
1.教学重点
(1)细胞分化的概念、原因和意义。
(2)细胞全能性的概念。
2.教学难点
(1)细胞分化的原因。
(2 )细胞全能性的概念。
教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
引入新课
【情境导入】
播放无壳孵蛋小鸡诞生的生命历程全过程的视频，提出问题，通过生命的诞生引发学生思考，导入新课。
1.由受精卵发育为小鸡个体，通过什么样的方式增加了细胞数目？
有丝分裂
2.细胞的种类是否发生了变化，你是如何判断的？
是，组成不同组织器官的细胞不相同
观看视频，思考并回答问题,进入新课学习。
一、细胞分化及其意义
【归纳概括】
结合教材展示构成人体组织的几种不同细胞，引导学生分析这些细胞在形态、结构和功能上的差异。
1.比较以上细胞的相同点与不同点。
相同点：都有细胞膜、细胞质和细胞核构成
不同点：形态、结构、功能上各不相同。
2.细胞的遗传物质有没有发生变化？为什么？
因为这些细胞都是有同一个受精卵经过有丝分裂得来的，遗传物质没有发生变化。
通过对不同细胞的比较，让学生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。从而引出细胞分化的概念。
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。
分化的对象：一个或一种细胞。
分化的结果：产生形态、结构、功能不同的细胞。
【布置任务】
列举一系列事实引导学生分析细胞分化的特点：
任务一、根据下列事实分别说出细胞分化的特点是什么？
事实1：细胞分化发生在整个生命进程中。
持久性
事实2：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。
稳定性
事实3：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；
不可逆性
事实4：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。
普遍性
任务二：引导学生探究细胞分化的原因和结果
1.请比较来自同一哺乳动物的肌细胞和红细胞及浆细胞，并回答下列问题：
(1)由同一个受精卵通过有丝分裂产生的三个子代细胞的遗传物质——DNA(基因)具有稳定性，分化前的细胞中的遗传物质——DNA(基因)相同，为什么分化后却合成不同的蛋白质？请提出你的假设。
分化导致细胞内的遗传物质丢失，所以分化后合成不同的蛋白质。
分化只是基因的表达不同，所以分化后合成不同的蛋白质。
2.科学家利用技术检测到来自同一哺乳动物的红细胞和肌细胞及浆细胞内含有的基因和蛋白质的情况如下表所示：
(2)请结合经典实验结果，得出细胞分化的根本原因。
结论：细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果。
(3)检测到细胞内含有呼吸酶，能说明细胞发了分化吗？
不能，呼吸酶基因在所有的细胞中均表达。
总结在三种细胞中都表达的基因，以及在特定细胞中表达的基因。细胞中的基因可分成管家基因和奢侈基因。
管家基因：所有细胞均表达，维持生命活动所必需的。
如：ATP合成酶基因、呼吸酶基因、核糖体合成酶基因。
奢侈基因：指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。
如胰岛素基因、血红蛋白基因、抗体基因。
分化的实质——基因选择性表达的结果
在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同。
【核心归纳】
引导学生分析细胞分裂和细胞分化的关系。
观察构成人体组织的细胞示意图，通过讨论交流，尝试归纳细胞分化的概念。
小组讨论交流，归纳概括认识细胞分化的特点。
探究细胞分化的原因和结果。
通过讨论初步了解分化过程中有些基因一直在表达，有些基因选择性表达。
归纳并总结细胞分化的实质。
比较细胞分裂和细胞分化的关系。
习题巩固
1.(2023·云南昆明高一期末)下列有关细胞分化的叙述，正确的是
A.高等动物细胞的分化只发生在胚胎发育过程中
B.细胞分化过程中遗传物质发生了改变
C.细胞分化使细胞趋向全能化
D.细胞分化使细胞结构和功能发生改变
【答案】D
【解析】A、高等动物细胞的分化发生在生物体的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度,A错误;
B、细胞分化过程中遗传物质没有发生改变，B错误;
C、细胞分化使细胞趋向专门化，有利于提高细胞代谢的效率，C错误;
D、细胞发生分化时，基因进行选择性表达，导致细胞结构和功能发生改变，D正确。
故选D。
2.如图是胚胎干细胞分化形成多种细胞的示意图。下列相关叙述错误的是

A.细胞分化是基因选择性表达的结果
B.胚胎干细胞和骨骼肌细胞中酶的种类相同
C.血细胞和神经细胞蛋白质的种类差异明显
D.心肌细胞和肝细胞的遗传物质没有很大差异
【答案】B
【解析】A、细胞分化的实质是基因的选择性表达，结果是产生了形态、结构和功能不同的细胞，A正确;
B、由于细胞分化，发生了基因的选择性表达，胚胎干细胞和骨骼肌细胞中酶的种类不完全相同，B错误;
C、由于基因的选择性表达，血细胞和神经细胞蛋白质的种类差异明显，C正确;
D、心肌细胞和肝细胞是分化的结果，遗传物质不变，D正确。
故选B。
二、细胞的全能性
【情境导入】
从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。 但是，兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。
如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
【布置任务】
任务二：分析细胞的全能性
学生分组以小组为单位，引导学生运用比较和归纳的科学方法对实验结果进行分析、讨论。
1.如图是胡萝卜的组织培养过程，请分析回答下列问题：
(1)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，这说明植物细胞全能性的表达需要在 条件下并需要 。
离体 一定的外界条件
(2)图中试管里的培养液应该含有哪些物质？
植物激素、无机盐和糖类等物质。
(3)本实验的结论是什么？
高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
2.如图是非洲爪蟾的核移植过程，请分析回答下列问题：
（1）蝌蚪的性状主要与供卵的蛙相同还是与供核的蛙相同，为什么？
供核的蛙；细胞核是遗传和代谢的控制中心。
(2)如果直接将蝌蚪的肠上皮细胞进行培养，能不能形成完整的个体？与第1题中的植物细胞实验相比，你能从该实验得出什么结论？
不能形成完整的个体；
已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
通过分析概括细胞的全能性概念：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。
引导学生思考回答问题：
为什么高度分化的体细胞具有全能性呢?
原因:细细胞内含有生物生长发育所需的全套遗传物质。
引导学生思考回答问题：
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?
细胞的全能性表现的条件:
(1) 离体(必要条件) ;
(2) 一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸等)和植物激素;
(3)适宜的外界条件(适宜的温度、pH等)、无菌无毒的环境。
3.通过下图比较细胞全能性大小和分化程度高低之间的关系。
(1)正常情况下，图中哪些细胞不再分裂了?
皮肤细胞、红细胞、白细胞、血小板、神经细胞和肝细胞，即高度分化的细胞。
(2)分化程度最低的细胞是受精卵。
(3)最容易表达全能性的细胞是受精卵。细胞全能性大小与分化程度之间的关系:一般情况下，细胞分化程度越高，细胞全能性越低。
4.引导学生比较不同细胞全能性的高低
(1)不同生物
植物体细胞>动物体细胞
(2)同一生物
受精卵>生殖细胞>体细胞
细胞分化程度越高,细胞的全能性越低。
判断:①雌蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂证明了动物生殖细胞具有全能性。( √)
②分化程度高的细胞全能性一定低( × )
如生殖细胞由性原细胞分化而来,属于高度分化的细胞,但全能性依然很高。
③分化的细胞一定不再进行分裂( × )
如B淋巴细胞,接受抗原刺激后仍可再分裂。
展示干细胞的相关视频，并阐述干细胞概念及应用。
干细胞概念：动物和人体内保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
按分化潜能分：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞。
干细胞领域依然面临着很多问题，也存在很多争议，有兴趣的同学可以查阅相关资料，了解干细胞的研究进展，思考科学、技术和社会的关系。
比如干细胞可用于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。
通过讨论和交流问题，总结出细胞全能性的概念。
比较不同细胞全能性的高低。
获取信息的。了解干细胞研究的最新进展，关注健康、珍爱生命，提升社会责任意识。
习题巩固
3.(2023·广东湛江高一期末)2022年中科院宣布一项研究成果，首次真正意义上将人体多能干细胞“转化”为全能性的胚胎细胞。下列叙述错误的是
A.受精卵和人体早期胚胎细胞都具有全能性
B.细胞具有全能性的原因是细胞内含有个体发育所需的全套基因
C.若某种干细胞可分化为各种组织细胞，也可体现其全能性
D.造血干细胞发育成血细胞，充分体现动物细胞的全能性
【答案】D
【解析】造血干细胞发育成血细胞，是细胞分化的结果，不能体现动物细胞的全能性，D错误。
3.高度分化的体细胞可被诱导成类似胚胎干细胞的iPS细胞。科学家培养iPS细胞获得角膜组织，将其移植到一位几乎失明的女性左眼上，患者术后视力恢复到可阅读书籍的程度。下列叙述错误的是
A.iPS细胞的全能性高于高度分化的体细胞
B.获取iPS细胞的过程中细胞的遗传物质发生改变
C.获得角膜组织是基因选择性表达的过程
D.iPS细胞有望解决器官移植供体短缺等问题
【答案】B
【解析】获取iPS细胞的过程中细胞的遗传物质没有发生改变，B错误。
课堂小结
板书设计
第2节 细胞的分化
细胞分化及其意义
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
分化的对象：一个或一种细胞
分化的结果：产生形态、结构、功能不同的细胞
分化的特点：持久性、稳定性、不可逆性、普遍性
分化的实质：基因选择性表达的结果
分化的意义
细胞的全能性
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
原因：细细胞内含有生物生长发育所需的全套遗传物质
条件：(1) 离体(必要条件) ;
(2) 一定的营养物质和植物激素;
(3)适宜的外界条件、无菌无毒的环境。
干细胞