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2019-2020年高中生物 細胞周期與有絲分裂 第1課時示范教案 蘇教版 在我們學習了細胞代謝之后，理解了細胞代謝與細胞結(jié)構(gòu)相適應的特征。在本章，我們將來學習細胞增殖、分化、衰老和凋亡的知識。 1.本章內(nèi)容組成 本章內(nèi)容由三節(jié)組成：《細胞增殖》《細胞分化、衰老和凋亡》與《關注癌癥》。第一節(jié)介紹了細胞分裂的主要種類與過程，細胞分裂是一切具有細胞結(jié)構(gòu)的生物體生長、發(fā)育和繁殖的基礎，對于生物體維持生命活動具有重要意義；第二節(jié)介紹了細胞分化、衰老和凋亡等知識；第三節(jié)講述了關注癌癥的有關知識。 2.本章教材地位 本章教材在學生學習了細胞代謝的基礎上，講述了細胞增殖、細胞分化、衰老和凋亡與關注癌癥等知識，通過對第五章《細胞增殖、分化、衰老和凋亡》的學習，促進學生對細胞生命發(fā)展、個體發(fā)育等過程的認識與理解。本章內(nèi)容是生物學科的核心知識。 本章內(nèi)容與前后章節(jié)知識有著內(nèi)在的聯(lián)系，本章在本模塊中具有承上啟下的重要作用。細胞增殖中的細胞間期是整個細胞周期中極為關鍵的準備階段，主要完成染色體的復制和有關蛋白質(zhì)的合成，這部分知識與必修2教材中有關遺傳物質(zhì)基礎方面的知識有密切關系；細胞分化是在多細胞生物體整個生命進程中的一種持久性變化，細胞衰老和凋亡是一種普遍的、自然發(fā)生的生命現(xiàn)象，因此細胞的細胞分化、衰老和凋亡對于學生學習生物的個體發(fā)育、認識基因的選擇性表達具有重要的價值；癌癥已成為嚴重威脅人類健康和生命的最具危害性的疾病之一，學習該部分知識，將有利于學生更好地學習“生物科學與社會”模塊的相關知識。 3.本章在技能培養(yǎng)與情感、態(tài)度與價值觀引導方面的作用 通過“觀察植物細胞的有絲分裂”的實驗，可以培養(yǎng)學生利用生物實驗器材進行實驗操作的能力。 在本章中將通過介紹美國和英國的三位科學家采用遺傳學和分子生物學的方法分別研究不同的模式生物的細胞周期，發(fā)現(xiàn)了細胞周期的關鍵性調(diào)控基因，因而共同獲得了xx年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的事件，讓學習者感受科學家聰慧的頭腦與睿智的目光，以及他們堅定不移的科學態(tài)度，不迷信、不武斷、敢于挑戰(zhàn)權(quán)威、勇于承認錯誤的科學品質(zhì)。通過對《關注癌癥》的學習，將使學生尊重生命、關愛生命。本章的學習可以有效提高學生科學探究的意識與能力，鍛煉科學探究的基本技能。因而本章教學中應強調(diào)對學生的科學探究意識與實踐能力的培養(yǎng)。 教學重點: 1.真核細胞有絲分裂的細胞周期和有絲分裂的過程。 2.細胞分化。 3.高度分化的植物細胞仍然具有全能性。 4.個體衰老與細胞衰老的關系,細胞衰老的特征。 5.細胞凋亡的含義。 6.癌細胞形成的原因、癌細胞的主要特征、致癌因子。 教學難點： 1.真核細胞有絲分裂的細胞的染色體形態(tài)、數(shù)目、位置和運動的變化是一個動態(tài)而又微觀的過程。 2.細胞的分化、細胞全能性的概念及實例、細胞凋亡的含義以及與細胞壞死的區(qū)別。 3.致癌因子的多樣性，癌變過程的復雜性。 課時安排： 第一節(jié)　細胞增殖　2課時 第二節(jié)　細胞分化、衰老和凋亡　3課時 第三節(jié)　關注癌癥　2課時 第一節(jié)　細胞增殖 從容說課 細胞分裂是一切具有細胞結(jié)構(gòu)的生物體生長、發(fā)育和繁殖的基礎，對于生物體維持生命活動具有重要意義。體細胞的分裂可分為有絲分裂和無絲分裂兩種方式。有絲分裂包括分裂間期和分裂期。處于細胞分裂間期的細胞，不是靜止的，而是在其內(nèi)部進行著復雜而旺盛的生理、生化活動，因此細胞間期是整個細胞周期中極為關鍵的準備階段，主要完成染色體的復制和有關蛋白質(zhì)的合成，這部分知識與必修2教材中有關遺傳物質(zhì)基礎方面的知識有密切關系。另外，有絲分裂的過程及各個時期的特點等知識與必修2的“減數(shù)分裂”知識有直接的關系，因為減數(shù)分裂是一種特殊方式的有絲分裂。本節(jié)內(nèi)容也是學習第二節(jié)、第三節(jié)內(nèi)容的必要準備知識。安排“觀察植物細胞的有絲分裂”的實驗，就是要讓學生通過動手操作，進行科學的觀察和積極思維，深入理解有絲分裂的過程。 本節(jié)設置了1個“邊做邊學”、1個“繼續(xù)探究”、1個“拓展視野”以及3個相應的圖群?！斑呑鲞厡W”的題目是“觀察植物細胞的有絲分裂”，教學中可以通過先通過一段實況錄像展示洋蔥根尖細胞的有絲分裂裝片制作的過程，以視頻交流的方式呈現(xiàn)給學習者相應的情景，便于學習者模仿，易于在以后的實際操作中正確掌握實驗的技能，然后，由實驗小組討論操作要點，在實驗過程中，建議學生對實驗進行創(chuàng)新，最后展示小組實驗成果。3個圖群是“細胞周期示意圖”“動物細胞有絲分裂過程示意圖”和“草履蟲無絲分裂示意圖”。教師可根據(jù)圖的特點合理展示圖片，有的可以課件方式展示，顯示動態(tài)過程，有利于學生理解掌握。圖文結(jié)合，幫助學生理解相關知識。1個“拓展視野”是“細胞周期調(diào)控的分子機制”，使學生了解到美國和英國的三位科學家采用遺傳學和分子生物學的方法分別研究不同的模式生物的細胞周期，發(fā)現(xiàn)了細胞周期的關鍵性調(diào)控基因，因而共同獲得了xx年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。他們獲得成功是因為運用了恰當?shù)目茖W研究方法。 教學重點 真核細胞有絲分裂的細胞周期和有絲分裂的過程。 教學難點 真核細胞有絲分裂的細胞的染色體形態(tài)、數(shù)目、位置和運動的變化是一個動態(tài)而又微觀的過程。 教具準備 真核細胞有絲分裂細胞周期掛圖，動植物細胞有絲分裂過程示意圖，植物細胞有絲分裂過程錄像帶，自制教具染色體的復制及螺旋過程，多媒體課件。 課時安排 2課時 三維目標 1.簡述細胞的生長和增殖的周期性。 2.描述細胞的無絲分裂。 3.概述細胞的有絲分裂過程。 4.會利用相應的實驗器材完成“植物細胞有絲分裂的觀察”的實驗。 5.引導學生仔細閱讀圖文，仔細分析細胞周期中染色體形態(tài)、數(shù)目與DNA含量的關系。 6.探索有絲分裂各時期細胞的特點和細胞分裂的規(guī)律。 7.進一步比較動、植物細胞分裂過程的異同，使學生能夠用自己的語言，描述細胞有絲分裂各時期的特點，掌握有絲分裂的本質(zhì)。 8細胞分裂、運動是物質(zhì)的根本屬性，建立生命活動的唯物主義觀點。 第1課時　細胞周期與有絲分裂 教學過程 導入新課 師 從細胞水平來看，一個蛙的受精卵需要怎樣的途徑才能成為一只成蛙呢？ 學生小組討論、代表回答：需要不斷進行細胞體積的擴大與細胞分裂，還要細胞的分化等。 師 細胞生物學的研究也證明了以上觀點，生物體的體積增大，即生物體的生長，既靠細胞生長增大細胞的體積，還要靠細胞分裂增加細胞的數(shù)量。事實上，不同生物同類器官或組織的細胞大小一般無明顯差異，器官大小主要決定于細胞數(shù)量的多少。 師 細胞為什么不能無限長大？什么因素限制了細胞的長大？ 生 細胞體積越大，需要的營養(yǎng)物質(zhì)越多，需要排出的代謝廢物也越多，物質(zhì)的輸入和輸出也會遇到困難。 師 隨著細胞的長大，細胞膜的面積不是也在擴大嗎？下面通過模擬實驗來探討這個問題。 學生分組實驗：①將實驗桌上準備好的瓊脂塊（內(nèi)含酚酞）切成邊長分別為1 cm、2 cm、3 cm的立方體；②將以上三種瓊脂塊樣品，同時置于盛有適量0.1%的NaOH溶液的燒杯中，處理10 min；③取出瓊脂塊樣品，吸干浮液后，分別將每一樣品切成兩半，觀察切面，測量每一切面上NaOH擴散的深度并記錄數(shù)據(jù)。 學生活動：各小組對實驗采集的數(shù)據(jù)進行討論分析，小組代表陳述觀點。 分析：（1）瓊脂塊的邊長越長，NaOH在瓊脂塊中的擴散效率越差。 （2）邊長為3 cm、2 cm、1 cm的瓊脂塊分別看作三個植物細胞的話，那么細胞表面積與體積的比值是依次增大的。 （3）因而，我們有理由相信，生物的異常旺盛的代謝與其細胞的S/V相對直接有關。細胞體積越大，其相對表面積越小，細胞的物質(zhì)運輸?shù)男示驮降汀? 師 細胞表面積與體積的關系限制了細胞的長大?？梢?，生物體的長大主要靠細胞的數(shù)量增多，即細胞的增殖來實現(xiàn)。 推進新課 　板　書： 一、細胞周期與有絲分裂 師 細胞以分裂的方式進行增殖。 師 像草履蟲、變形蟲這些單細胞生物，細胞分裂有什么作用呢？ 生 通過細胞分裂可以產(chǎn)生后代，起到生殖和繁衍種族的作用。 師 對多細胞生物來講，細胞分裂又有什么作用呢？ 生 細胞分裂可以增加體細胞的數(shù)目，是細胞分化、組織與器官形成的基礎。 師 細胞的增殖是生物體生長、發(fā)育、生殖和遺傳的基礎。 師 下面我們就來探討細胞增殖的問題。我們先以動物細胞為例，看看細胞是如何增殖的。 呈示多媒體信息：播放一段草履蟲有絲分裂的視頻。 師 大家看到了一個動物細胞經(jīng)過一系列復雜的變化，最后形成兩個完全一樣的子細胞，也就是說它完成了一次細胞增殖。并且這樣的增殖具有周期性?？茖W家采用放射性同位素標記法，用32P標記蠶豆根尖細胞并觀察它的有絲分裂過程，揭示了細胞周期的基本規(guī)律。 那么，什么是一個細胞周期呢？教師呈現(xiàn)細胞周期示意圖。 一個細胞周期是指從一次細胞分裂結(jié)束開始，直到下一次細胞分裂結(jié)束為止的過程。這一周期實質(zhì)上包括了細胞分裂的準備階段——分裂間期和細胞分裂的實施階段——分裂期。 師 從圖上我們可以看出，一個細胞周期可以用一個圓來表示，那么是不是圓上的任何一點都可以作為細胞周期的起點呢？ 學生活動：學生小組討論并提出自己的見解。 師 細胞周期對于不同類型的細胞持續(xù)的時間是不同的，請看屏幕。 課件展示： 不同類型細胞的細胞周期持續(xù)時間比較表。 師 從圖中我們不難看出，不同類型細胞的細胞周期持續(xù)時間有長有短。 師 大家仔細看一看，細胞周期在分裂間期和分裂期的時間分配是否平均？有什么規(guī)律？ 學生活動:學生就提問進行思考，并提出自己的見解。 師 不平均，分裂間期占用的時間遠遠多于分裂期所占用的時間，分裂間期占用了整個細胞周期的90%～95%，而分裂期只占用了5%～ 10%，這就是細胞周期的特點。細胞周期的這一特點充分說明了分裂間期這一準備階段的重要性，下面我們來看一看分裂間期為分裂期的進行作了哪些準備？請看屏幕。 教師演示分裂間期的動態(tài)畫面，并提示大家注意觀察細胞核內(nèi)染色質(zhì)的變化。 教師出示間期結(jié)束時與開始時的比較畫面，并提示學生觀察。 目前同學們還沒能看出它有什么變化。難道分裂間期就真的沒有什么變化嗎？下面我們把細胞內(nèi)的一條染色質(zhì)長絲單獨放大，看前后發(fā)生了什么變化？ 教師演示放大的一條染色質(zhì)長絲在間期開始時和結(jié)束時的比較畫面。 師 現(xiàn)在我們再看一看，細胞核內(nèi)的一條染色質(zhì)長絲經(jīng)過間期發(fā)生了什么變化？ 學生觀察、比較后回答提出的問題。 師 間期開始時的一條染色質(zhì)長絲變成了連在一起的兩條染色質(zhì)長絲。圖像上的這種變化我們可以用染色體復制來加以描述。當然，此時的染色體還以染色質(zhì)的形式存在。 師 染色體由哪幾個部分構(gòu)成？ 生 DNA和蛋白質(zhì)。 師 染色質(zhì)的成分為DNA和蛋白質(zhì)，分裂間期的染色體復制也就包含了DNA分子的復制和有關的蛋白質(zhì)的合成。從圖像上看，原來的每條染色質(zhì)長絲都形成了兩條一樣的染色質(zhì)長絲，并且這兩條長絲是連在一起的。這說明原來每條染色質(zhì)長絲中含有的一個DNA分子復制成了兩個DNA分子。因此可以說，分裂間期為細胞分裂期準備好了雙份的DNA分子。我們已經(jīng)知道DNA是細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)，那么，這雙份的DNA分子是怎樣平均分配到兩個子細胞中去的呢？下面我們就來看看細胞分裂期是怎樣進行的。分裂期是一個連續(xù)的過程，為了便于學習，人為地把它分為四個時期：前期、中期、后期和末期。下面我們就先來看前期是怎么進行的。 教師播放分裂前期的動態(tài)畫面并指出觀察的重點：細胞核內(nèi)的染色質(zhì)的變化以及細胞結(jié)構(gòu)的變化。動態(tài)畫面停止后，出示前期結(jié)束時與間期結(jié)束時的比較畫面，并組織學生進行觀察、比較、討論。 師 細胞核中的染色質(zhì)長絲發(fā)生了什么變化？ 生 細長的染色質(zhì)長絲變成了染色體。 師 從圖像上大家已經(jīng)看出，經(jīng)過前期的變化，染色質(zhì)長絲高度螺旋、縮短變粗，形成了染色體，所以細胞分裂前期的細胞核中出現(xiàn)了染色體。此時的每條染色體由兩部分構(gòu)成，每個部分叫一條染色單體。由于兩條染色單體完全一樣，因此稱它們?yōu)榻忝萌旧珕误w。姐妹染色單體并不完全分離，而是由著絲點把它們連成一體，由于每條染色單體中各含有一個DNA分子，所以此時的每條染色體都含有2個DNA分子。 師 除了染色質(zhì)變成了染色體之外，再看看核膜、核仁有什么變化？ 生 核膜、核仁都不見了。 師 在細胞分裂前期，核膜解體了，核仁消失了。除此之外，我們還可以看到：細胞的兩組中心粒發(fā)出了星射線，并由這些星射線構(gòu)成了紡錘體。染色體散亂地分布在紡錘體的中央。 下面我們把前期的變化小結(jié)一下，教師出示投影片，前期的主要變化表格，并歸納總結(jié)。 前期細胞中出現(xiàn)了紡錘體，紡錘體中的紡錘絲又有什么用呢？下面我們就來看看分裂期的第二個階段，中期是怎么進行的？請看屏幕。 教師播放細胞分裂中期的動態(tài)畫面，并提示觀察的重點：注意染色體是怎樣運動的。動態(tài)畫面停止后，出示中期與前期的對比畫面。 師 染色體是怎樣運動的？其結(jié)果是什么？ 生 （略） 師 染色體是被連接在著絲點上的紡錘絲牽引著運動的。其結(jié)果是散亂分布在紡錘體中的染色體的著絲點都有序地排列在了細胞中央的赤道板上，為下一步的染色體分配作好了準備。下面我們來看著分裂期的第三個階段——后期，染色體是怎樣分配的？ 教師播放分裂后期的動態(tài)畫面，并指出觀察重點：細胞中的染色體是怎么分配的？動態(tài)畫面結(jié)束后，出示后期與中期靜止的比較畫面，并組織學生討論。 師 細胞中的染色體是怎么分配的？ 學生討論后回答。 師 （1）在細胞分裂的后期，從圖像上看，每條染色體的兩條姐妹染色單體分開，在紡錘絲的牽引下分別移向細胞的兩極，圖像上的這種變化我們叫做姐妹染色單體分離。 （2）染色單體是隨著著絲點的分開而分離的。染色單體分離的結(jié)果是原來的一條染色體形成了兩條完全一樣的子代染色體，并且被分開的兩條子代染色體分到了細胞的兩極。這樣我們在后期的圖像中可以看到，細胞兩極各有一套染色體，而且這兩套染色體的數(shù)量和形態(tài)、結(jié)構(gòu)都完全一樣。現(xiàn)在可以說，細胞基本完成了染色體的平均分配。但是這時還沒有形成兩個子代細胞。 師 那么怎樣才能形成兩個子代細胞呢？ 師 我們來看看分裂期的末期是怎么進行的。 教師播放分裂末期的動態(tài)畫面，并指出觀察重點：（1）細胞內(nèi)有哪些主要變化？（2）兩個子細胞是怎么分開的？動態(tài)畫面結(jié)束后，出示末期與后期的比較畫面，并指導學生進行對比觀察。 師 細胞分裂的末期，細胞內(nèi)有哪些主要變化？ 學生討論后回答。 師 到達細胞兩極的染色體逐漸變?yōu)槿旧|(zhì)，核膜、核仁重新出現(xiàn)。在赤道板處細胞膜向內(nèi)凹陷，細胞質(zhì)一分為二，一個細胞縊裂成兩個體積基本相等的子細胞。 下面我們把末期的變化與前期的變化比較一下。 教師設置情境：出示前期、末期變化的對比表格，并引導學生逐項比較。 師 通過比較可以得出什么結(jié)論？ 生 在染色體、紡錘體的行為變化方面與前期存在著的變化逆轉(zhuǎn)的關系。 師 經(jīng)過一個細胞周期使一個細胞形成了現(xiàn)在的兩個完全一樣的子代細胞，也就是說它完成了一次有絲分裂。下面我們來回顧一下：在一個細胞周期內(nèi)染色體是怎么變化的？依據(jù)板書進行總結(jié)。 師 請大家在繪圖紙上以一對染色體為例，繪出細胞周期的各時期的染色體變化示意圖。 師 繪圖時希望大家思考所繪圖像表達的含義。 學生活動：學生依據(jù)板書提供的文字信息繪圖。 師生互動：教師指導繪圖，糾正錯誤，了解學生的繪圖情況。繪圖完畢后請個別同學在實物投影儀上展示自己的圖。 師 剛才我們以一對染色體為例，繪制了細胞周期中各時期的細胞染色體變化示意圖?，F(xiàn)在我們再看一看各時期的細胞內(nèi)各有幾條染色體？又有幾個DNA分子？請大家數(shù)一數(shù)，并把結(jié)果記錄在細胞示意圖的下方。 學生活動：學生相互討論，并把結(jié)果記錄在繪圖紙上。 教師引導：教師巡視指導。學生活動結(jié)束后，教師請個別同學公布結(jié)果，并進行點評。 師 下面我們把得到的結(jié)果在下列的坐標中用曲線表示出來。 學生活動：學生繪制DNA和染色體的變化曲線圖。 師生互動：教師巡視指導，糾正錯誤。學生繪圖完畢后，教師請個別同學在實物投影儀中展示自己的繪圖，并進行適當點評。 師 這兩條曲線有何相同點？ 學生活動：學生認真討論、回答問題。 師 最大的相同點就是兩條曲線在間期和末期的數(shù)值都是一樣的。間期記錄的是親代細胞的DNA和染色體的數(shù)量，而末期記錄的是一個子代細胞內(nèi)的DNA和染色體的數(shù)量。它們的數(shù)值一樣，說明無論是DNA還是染色體，子細胞都與親代細胞保持了一致。 師 子代細胞是兩個，而親代細胞只有一個，那么，它們的DNA和染色體為什么能保持一致呢？ 學生活動：學生討論后回答。 師 DNA在間期由于復制而加倍，在末期再被兩個子細胞平分。染色體在后期由于著絲點一分為二，姐妹染色單體分離，使染色體的數(shù)目加倍，在末期再被兩個子細胞平分。從而使親代和子代細胞中的DNA和染色體都保持了穩(wěn)定。這正是有絲分裂的意義所在。 師 以上我們學習的是動物細胞有絲分裂的過程。那么，植物細胞的有絲分裂過程又是怎樣的呢？出示植物細胞有絲分裂掛圖。 學生活動：仔細觀察、對比，并列表比較它們的異同點。 植物細胞分裂 動物細胞分裂 不同點 前期 細胞兩極發(fā)出紡錘絲→紡錘體 中心體周圍發(fā)出星射線→紡錘體 末期 細胞膜從細胞中部向內(nèi)凹陷縊裂 相同點 ①核內(nèi)染色體變化相同 ②分裂過程及時期相同 　板　書： 二、無絲分裂 師 生物體中還有一種分裂過程相對簡單的分裂方式就是無絲分裂。 學生活動：閱讀教材P72。 師 它和有絲分裂有何不同？哪些細胞進行無絲分裂？ 生 在分裂過程中沒有出現(xiàn)紡錘體和染色體的變化，所以叫無絲分裂。如：口腔上皮細胞、蛙的紅細胞等進行無絲分裂。 教師演示“無絲分裂”課件，請學生敘述具體過程。 生 細胞核先延長，核從中部縊裂成兩個子細胞。 板書設計 第五章　細胞增殖、分化、衰老和凋亡 第一節(jié)　細胞增殖 一、有絲分裂 （一）細胞周期 1.概念 2.特點 （二）分裂間期和分裂期 1.分裂間期：染色體復制、DNA復制和蛋白質(zhì)合成 2.分裂期 （1）前期：染色質(zhì)→染色體，核膜解體，核仁消失，星射線形成紡錘體 （2）中期：染色體的著絲點排列在赤道板上 （3）后期：姐妹染色單體分離 （4）末期：染色體→染色質(zhì)，新的核膜、核仁出現(xiàn)，細胞膜向內(nèi)凹陷，將細胞質(zhì)一分為二，使一個細胞分裂成兩個子細胞。 （三）有絲分裂的意義 （四）植物細胞有絲分裂和動物細胞有絲分裂的比較 二、無絲分裂 （一）概念 （二）特點