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2019-2020年高中生物 植物細(xì)胞工程教案 選修3 一、課前預(yù)習(xí)，布置預(yù)習(xí)作業(yè) 1．請分別理出細(xì)胞全能性和植物組織培養(yǎng)的知識結(jié)構(gòu)和層次。 2．對高二必修課中與上述兩知識點有關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行全面、充分地復(fù)習(xí)。 3．找出新舊知識之間的聯(lián)系與區(qū)別。 問題導(dǎo)入： 1．結(jié)合基因工程成果與展望的有關(guān)知識，簡述“超級細(xì)菌”的培育過程。 2．如果將三種假單孢桿菌與第四種假單孢桿菌融合或?qū)⑵鋬?nèi)的細(xì)胞器移入第四種假單孢桿菌體內(nèi)，使之具有分解四種烴類化合物的功能。這樣的生物技術(shù)應(yīng)屬于何種生物工程？ 教師啟發(fā)：從上述兩種生物工程技術(shù)的異同點出發(fā)，總結(jié)出何謂細(xì)胞工程。 學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，對知識信息進(jìn)行分析、比較、概括等思維加工，得出相應(yīng)的思維成果。教師予以適當(dāng)點撥，師生共同總結(jié)：細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平，按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。 采用問題法導(dǎo)入新課較以往的平鋪直敘更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，撥動其思維之弦，讓他們以最佳的精神狀態(tài)投入到學(xué)習(xí)活動中去。 通過談話法導(dǎo)出植物組織培養(yǎng)的理論依據(jù)是細(xì)胞的全能性。 二、進(jìn)行新課 （一）細(xì)胞的全能性。 問題情境：預(yù)習(xí)中涉及的相關(guān)問題。 教師置疑：投影顯示質(zhì)疑問題。 1．高二必修課中關(guān)于細(xì)胞全能性有哪些方面的闡述？ 2．什么是細(xì)胞的全能性？ 3．克隆羊“多莉”的誕生說明了什么？ 4．生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？ 5．為什么運用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離體器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體？ 6．與必修課中有關(guān)內(nèi)容相比，選修課在知識上有了進(jìn)一步的深入和發(fā)展，具體體現(xiàn)在哪些方面？ 多向釋疑： 對于問題1、2，3、4：通過認(rèn)真的預(yù)習(xí)，借助已有的知識積累，學(xué)生不難做出正確的解釋。 對于問題5：教師啟發(fā)學(xué)生將題目讀懂弄透，對新舊知識進(jìn)行必要的加工和整合，再得出結(jié)論。 師主釋疑：在生物體內(nèi)，由于基因的選擇性表達(dá)，細(xì)胞不能表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織器官。當(dāng)已分化的植物器官、組織或細(xì)胞脫離母體后，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素等外界條件作用下分化形成愈傷組織（一種相對沒有分化的細(xì)胞團(tuán)），繼而在植物激素等誘導(dǎo)下發(fā)生再分化，才能表達(dá)出全能性。發(fā)育成完整植株。 對于問題6：側(cè)重于學(xué)法指導(dǎo)和學(xué)生能力的培養(yǎng)，屬較開放議題，只要有理有據(jù)，不強求答案的整齊劃一。 小結(jié)：教師帶領(lǐng)學(xué)生對以上知識點進(jìn)行概括和梳理，使知識條理化，便于復(fù)習(xí)和記憶。 細(xì)胞全能性的典型范例便是植物組織培養(yǎng)，由此自然過渡到植物組織培養(yǎng)。 （二）植物組織培養(yǎng)。 問題情境： 1．放映植物組培的錄像（發(fā)展史、技術(shù)過程、應(yīng)用等）。 2．傳看脫毒馬鈴薯組培苗實驗材料。 3．用投影儀打出植物組培過程簡圖。 豐富、鮮活的感性材料為學(xué)生架起了新舊知識聯(lián)系的橋梁。在學(xué)生充分復(fù)習(xí)、認(rèn)真預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出植物組培的過程。（見“板書設(shè)計”） 如果到此為止，學(xué)生雖抓住了知識的主干，但卻錯過了深化知識，發(fā)展智力等重要環(huán)節(jié)。所以教師應(yīng)適時提出啟發(fā)性問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思維探索。例如： 1.植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是什么？ 2.離體的器官、組織或細(xì)胞如果不進(jìn)行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？ 3.決定植物細(xì)胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？ 4.在植物組培過程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作？ 在教師的啟發(fā)下，學(xué)生對問題展開分析、討論，并給予科學(xué)正確的解釋。 教師做適度的知識擴展，使學(xué)生的思維空間得到自然延伸。例如： 1．影響脫分化的一個重要因素是植物激素。當(dāng)細(xì)胞分裂素與生長素共同使用時，能強烈促進(jìn)愈傷組織的形成，而兩者不同的濃度配比在再分過程中，分別對誘導(dǎo)根或芽的產(chǎn)生起關(guān)鍵作用。當(dāng)細(xì)胞分裂素與生長素濃度比高時，有利于芽的發(fā)生；濃度比低時，有利于根的發(fā)生。 2．愈傷組織再分化過程應(yīng)先誘導(dǎo)生芽，再誘導(dǎo)生根。 3．愈傷組織的形態(tài)發(fā)生主要有不定芽方式和胚狀體方式兩種。教材和錄像中介紹的均為不定芽方式，而后者需要在愈傷組織形成后，對其進(jìn)行處理，形成分散的單個細(xì)胞，再誘導(dǎo)其分化出具有胚芽、胚軸、胚根的胚狀體，進(jìn)而發(fā)育成完整植株。 關(guān)于植物組培技術(shù)的應(yīng)用，在錄像及必修課教材中均有介紹，教師只要對學(xué)生容易忽略的問題予以點撥。例如：生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲劑時進(jìn)行的是大規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)而非組織培養(yǎng)，前者只需培養(yǎng)至愈傷組織即可，后者則需誘導(dǎo)產(chǎn)生完整的植物體。另外，還可以鼓勵學(xué)生就制造人工種子時，在胚狀體和人工種皮之間添加何種胚乳成分展開設(shè)計，為學(xué)生創(chuàng)造廣泛、自由的思維空間，培養(yǎng)學(xué)生多方向、多角度、多層次的發(fā)散思維能力。 （三）植物體細(xì)胞雜交。 問題情境： 20世紀(jì)60年代，有的科學(xué)家提出這樣一個設(shè)想：讓番茄和馬鈴薯雜交，培育出一種地上結(jié)番茄果實，地下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。 提出問題：如果要實現(xiàn)這一設(shè)想，你認(rèn)為可以采用哪些方法？ 教師鼓勵學(xué)生自由聯(lián)想，大膽遷移，使學(xué)生在最佳思維狀態(tài)下進(jìn)入下一學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。 教師明確：植物體細(xì)胞雜交是用兩個來自不同植物的體細(xì)胞融合成一個雜種細(xì)胞，并且把雜種細(xì)胞培育成新植牧體的方法（強調(diào)起止點）。 提出漸進(jìn)式問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維探究，使學(xué)生在獲取知識的同時，受到科學(xué)方法的訓(xùn)練和培養(yǎng)。 1．你認(rèn)為兩個來自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？ 學(xué)生一般會想到應(yīng)該是位于細(xì)胞外側(cè)不具生命力的細(xì)胞壁。 2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？ 據(jù)已有的知識積累，學(xué)生可聯(lián)想到酶有專一性，而細(xì)胞壁的主要成分是纖維索和果膠，所以用纖維素酶和果膠酶去壁將不會對其內(nèi)的原生質(zhì)體造成損傷。 3．如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一部該做何處理？ 應(yīng)該誘導(dǎo)其再生壁，才能成為完善的雜種細(xì)胞。 4．如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？ 學(xué)生可將植物組墻技術(shù)遷移運用于此問題的解決。 播放課件：用植物體細(xì)胞雜交過程，把以上零散的知識串接起來，使知識條理化、系統(tǒng)化，便于學(xué)生的理解和掌握。師生共同歸納植物體細(xì)胞雜交的過程。（見“板書設(shè)計”） 教師點撥： 1．人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合有物理法和化學(xué)法兩大類，物理法是利用離心、振動、電刺激促使原生質(zhì)體的融合；化學(xué)法是用聚乙二醇（PEG）等試劑作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)融合。 2．在細(xì)胞雜交過程中，除了形成AB型融合細(xì)胞外，還能形成AA型和BB型兩種融合細(xì)胞，但只有AB型細(xì)胞是植物體細(xì)胞雜交所需的雜種細(xì)胞。因此，在雜種細(xì)胞形成后還應(yīng)有一個篩選過程。 3．指出植物體細(xì)胞雜交過程中已取得的進(jìn)展和尚未解決的問題，激發(fā)學(xué)生熱愛生物科學(xué)的情感和探索生命科學(xué)奧秘的興趣。 總結(jié)：在學(xué)完三個知識點后，需引導(dǎo)學(xué)生清理知識問的脈絡(luò)（例如：細(xì)胞全能性是植物組培的理論基礎(chǔ)，而植物組培又是植物體細(xì)胞雜交的技術(shù)環(huán)節(jié)之一），抓住主線，把零散的知識系統(tǒng)化，做到融會貫通。 智能訓(xùn)練：出示“白菜—甘藍(lán)”的投影照片。 設(shè)計方案：白菜和甘藍(lán)兩種植物之間存在著生殖隔離，不能進(jìn)行傳統(tǒng)的有性雜交。那么，如何才能獲得如圖這樣的“白菜—甘藍(lán)”植株呢？ 抓住學(xué)生思維的興奮點，促其聯(lián)系實際解決問題，不僅鞏固強化了所學(xué)知識，而且培養(yǎng)了學(xué)生運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，實現(xiàn)知識的正向遷移。