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2019-2020年高中生物《植物細(xì)胞工程》教案4 新人教版選修3 教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)方面 （1）細(xì)胞的全能性（理解）。 （2）植物細(xì)胞工程的主要技術(shù)──植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交（知道）。 2．態(tài)度觀念方面 （1）通過(guò)介紹植物組織培養(yǎng)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史,植物體細(xì)胞雜交技術(shù)取得的進(jìn)展和尚未解決的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生探索生命科學(xué)奧秘的興趣。同時(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到隨著人們視野的不斷拓寬，認(rèn)知的不斷加深，科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)日新月異、日臻完善的發(fā)展趨勢(shì)。從而在學(xué)習(xí)過(guò)程中用發(fā)展的眼光看待問(wèn)題，分析問(wèn)題，不墨守陳規(guī)，不拘泥于原有知識(shí)的限制而勇于開(kāi)拓，推陳出新。 （2）在植物細(xì)胞工程兩大技術(shù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，滲透科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法和科學(xué)精神的養(yǎng)成教育。 3．能力方面 （1）在教學(xué)過(guò)程中，合理利用錄像、軟件等相關(guān)資料，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力以及整合、運(yùn)用科學(xué)信息的能力。 （2）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，在質(zhì)疑、探究的學(xué)習(xí)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考，推理判斷和創(chuàng)造性思維能力。 （3）通過(guò)聯(lián)系農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生活學(xué)活用，理論聯(lián)系實(shí)際的能力。 重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1．植物組織培養(yǎng)是本節(jié)的重點(diǎn)。 分析：植物組織培養(yǎng)重點(diǎn)講述植物組織培養(yǎng)技術(shù)和基本原理，即離體培養(yǎng)的植物細(xì)胞脫分化和再分化的過(guò)程。其不僅在知識(shí)上對(duì)高二必修課中有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了深化和擴(kuò)展，而且還為培育無(wú)病毒植株、制備人工種子、培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物以及植物體細(xì)胞雜交等提供技術(shù)支持。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，植物組織培養(yǎng)這門(mén)嶄新的技術(shù)將日益普及和深入，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的技術(shù)手段。 2．植物體細(xì)胞雜交是本課的難點(diǎn)。 分析：植物體細(xì)胞雜交是在植物組培技術(shù)的基礎(chǔ)上，借助動(dòng)物細(xì)胞融合的方法發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新型生物技術(shù)。這部分知識(shí)對(duì)于學(xué)生是全新的，加之與其有關(guān)的感性材料不多，因而給教學(xué)帶來(lái)一定難度。 教學(xué)模式 自學(xué)──指導(dǎo)──啟發(fā)──探究。 教學(xué)手段 實(shí)物材料、錄像、軟件。 課時(shí)安排 一課時(shí)。 設(shè)計(jì)思路 1．布置課前預(yù)習(xí)：要求學(xué)生充分復(fù)習(xí)與本課有關(guān)的舊知識(shí)，預(yù)習(xí)新課，并對(duì)新知識(shí)的框架及層次結(jié)構(gòu)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。 2．從新舊知識(shí)聯(lián)系入手，進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)細(xì)胞全能性理論，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中，滲透對(duì)學(xué)生能力和方法的培養(yǎng)。 3．充分利用學(xué)生已有的知識(shí)積累，借助于多種直觀教學(xué)手段，采用綜合──分散──深化的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)植物組培知識(shí)進(jìn)行比較廣泛、深入的學(xué)習(xí)。 4．在學(xué)習(xí)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)時(shí)，教師有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)情境，提出漸進(jìn)式問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維探索，并借助于計(jì)算機(jī)課件，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行由點(diǎn)及面的學(xué)習(xí)。 5．智能訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的正向遷移。 重點(diǎn)提示 1．在本段教學(xué)中，應(yīng)注意發(fā)揮教材的多功能性，深刻發(fā)掘教材的內(nèi)涵，以知識(shí)學(xué)習(xí)為載體，強(qiáng)化學(xué)生多方面良好素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。 2．在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)善于從教材內(nèi)容和學(xué)生心理狀態(tài)出發(fā)，精心設(shè)計(jì)有關(guān)問(wèn)題，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生積極思考，認(rèn)真分析、追究問(wèn)題的原因，尋求解決的方案。對(duì)存在的疑難問(wèn)題，教師要及時(shí)點(diǎn)撥、疏導(dǎo)和指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生積極地思維，大膽發(fā)表自己的見(jiàn)解，充分體現(xiàn)其主體作用，使學(xué)生掌握知識(shí)，鍛煉能力，真正成為學(xué)習(xí)的主人。 3．注意恰當(dāng)運(yùn)用多媒體手段輔助教學(xué)，為學(xué)生提供豐富、生動(dòng)的素材，加大課容量，提高教學(xué)質(zhì)量。 教學(xué)過(guò)程 一、課前預(yù)習(xí)，布置預(yù)習(xí)作業(yè) 1．請(qǐng)分別理出細(xì)胞全能性和植物組織培養(yǎng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和層次。 2．對(duì)高二必修課中與上述兩知識(shí)點(diǎn)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(shí)之間的聯(lián)系與區(qū)別。 問(wèn)題導(dǎo)入： 1．結(jié)合基因工程成果與展望的有關(guān)知識(shí)，簡(jiǎn)述“超級(jí)細(xì)菌”的培育過(guò)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(lèi)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(diǎn)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(duì)知識(shí)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(diǎn)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(guò)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(lái)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(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。 采用問(wèn)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(dòng)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(dòng)中去。 通過(guò)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(wèn)題情境：預(yù)習(xí)中涉及的相關(guān)問(wèn)題。 教師置疑：投影顯示質(zhì)疑問(wèn)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(shuō)明了什么？ 4．生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒(méi)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(yùn)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(shí)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(duì)于問(wèn)題1、2，3、4：通過(guò)認(rèn)真的預(yù)習(xí)，借助已有的知識(shí)積累，學(xué)生不難做出正確的解釋。 對(duì)于問(wèn)題5：教師啟發(fā)學(xué)生將題目讀懂弄透，對(duì)新舊知識(shí)進(jìn)行必要的加工和整合，再得出結(jié)論。 師生釋疑：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(yíng)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(duì)沒(méi)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(duì)于問(wèn)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(kāi)放議題，只要有理有據(jù)，不強(qiáng)求答案的整齊劃一。 小結(jié)：教師帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)以上知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行概括和梳理，使知識(shí)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(guò)渡到植物組織培養(yǎng)。 （二）植物組織培養(yǎng)。 問(wèn)題情境： 1．放映植物組培的錄像（發(fā)展史、技術(shù)過(guò)程、應(yīng)用等）。 2．傳看脫毒馬鈴薯組培苗實(shí)驗(yàn)材料。 3．用投影儀打出植物組培過(guò)程簡(jiǎn)圖。 豐富、鮮活的感性材料為學(xué)生架起了新舊知識(shí)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(guò)程。 如果到此為止，學(xué)生雖抓住了知識(shí)的主干，但卻錯(cuò)過(guò)了深化知識(shí)，發(fā)展智力等重要環(huán)節(jié)。所以教師應(yīng)適時(shí)提出啟發(fā)性問(wèn)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(guò)程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無(wú)菌操作？ 在教師的啟發(fā)下，學(xué)生對(duì)問(wèn)題展開(kāi)分析、討論，并給予科學(xué)正確的解釋。 教師做適度的知識(shí)擴(kuò)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(gè)重要因素是植物激素。當(dāng)細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素共同使用時(shí)，能強(qiáng)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(guò)程中，分別對(duì)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(zhǎng)素濃度比高時(shí)，有利于芽的發(fā)生；濃度比低時(shí)，有利于根的發(fā)生。 2．愈傷組織再分化過(guò)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(duì)其進(jìn)行處理，形成分散的單個(gè)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(duì)學(xué)生容易忽略的問(wèn)題予以點(diǎn)撥。例如：生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲(chóng)劑時(shí)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(lì)學(xué)生就制造人工種子時(shí)，在胚狀體和人工種皮之間添加何種胚乳成分展開(kāi)設(shè)計(jì)，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(wèn)題情境：20世紀(jì)60年代，有的科學(xué)家提出這樣一個(gè)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(shí)，地下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。 提出問(wèn)題：如果要實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，你認(rèn)為可以采用哪些方法？ 教師鼓勵(lì)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(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞融合成一個(gè)雜種細(xì)胞，并且把雜種細(xì)胞培育成新植牧體的方法（強(qiáng)調(diào)起止點(diǎn)）。 提出漸進(jìn)式問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維探究，使學(xué)生在獲取知識(shí)的同時(shí)，受到科學(xué)方法的訓(xùn)練和培養(yǎng)。 1．你認(rèn)為兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個(gè)障礙是什么？ 學(xué)生一般會(huì)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(méi)有一種溫和的去壁方法呢？ 據(jù)已有的知識(shí)積累，學(xué)生可聯(lián)想到酶有專(zhuān)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(huì)對(duì)其內(nèi)的原生質(zhì)體造成損傷。 3．如果兩個(gè)來(lái)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(yùn)用于此問(wèn)題的解決。 播放課件：用植物體細(xì)胞雜交過(guò)程，把以上零散的知識(shí)串接起來(lái)，使知識(shí)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(guò)程。（見(jiàn)“板書(shū)設(shè)計(jì)”） 教師點(diǎn)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(lèi)，物理法是利用離心、振動(dòng)、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(guò)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(gè)篩選過(guò)程。 3．指出植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中已取得的進(jìn)展和尚未解決的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)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(gè)知識(shí)點(diǎn)后，需引導(dǎo)學(xué)生清理知識(shí)問(wèn)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(shí)系統(tǒng)化，做到融會(huì)貫通。 智能訓(xùn)練：出示“白菜—甘藍(lán)”的投影照片。 設(shè)計(jì)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(diǎn)，促其聯(lián)系實(shí)際解決問(wèn)題，不僅鞏固強(qiáng)化了所學(xué)知識(shí)，而且培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的正向遷移。 1.植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是 A. 給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件　　　　　　　B. 導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因 C. 脫離母體后，給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件　D. 將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi) 1. 將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成幼苗時(shí)，下列條件中不需要的是 （ ） A．具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞 B．一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物激素 C．離體狀態(tài) D．導(dǎo)入指定基因 2. 植物體細(xì)胞雜交能解決不同種植物之間由于生殖隔離而不能進(jìn)行有性雜交的問(wèn)題。植物體細(xì)胞雜交過(guò)程不涉及 （ ） A．使用限制性?xún)?nèi)切酶 B．使用纖維素酶和果膠酶 C．誘導(dǎo)兩種不同的細(xì)胞融合 D．選擇有利于雜種細(xì)胞分裂和分化的培養(yǎng)基 下列選項(xiàng)中，沒(méi)有采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)的一項(xiàng)是（ ） A. 花藥的離體培養(yǎng)得到單倍體植株 B. 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗得到多倍體植株 C. 基因工程培育的抗棉鈴蟲(chóng)的棉花植株 D. 細(xì)胞工程培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株 植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問(wèn)題是（ ） A. 去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體 B. 將雜種細(xì)胞培育成植株 C. 讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親本的性狀 D. 尚未培育出屬間雜種植物 白菜細(xì)胞 甘藍(lán)細(xì)胞 ① ② ③ ④ ⑤ 雜種植物幼苗 3. “白菜—甘藍(lán)”是用細(xì)胞工程的方法培育出來(lái)的蔬菜新品種，它具有生長(zhǎng)期短和耐儲(chǔ)藏等優(yōu)點(diǎn)。下圖是“白菜—甘藍(lán)”的培育過(guò)程示意圖，他們的基因型分別為aaBB、ccDD，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）在上述過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)①②過(guò)程常用的物質(zhì)為_(kāi)_____________________________。 （2）過(guò)程③叫做____________________技術(shù)，該過(guò)程的誘導(dǎo)方法有物理法和化學(xué)法兩大類(lèi)過(guò)程。若用化學(xué)法，所用化學(xué)試劑名稱(chēng)____________________。 （3）過(guò)程④是細(xì)胞壁的再生過(guò)程，與此過(guò)程密切相關(guān)的細(xì)胞器是____________________。 （4）已知白菜細(xì)胞中含2M條染色體，甘藍(lán)細(xì)胞中含有2N條染色體，則雜種植株體細(xì)胞染色體數(shù)為_(kāi)___________________。若對(duì)白菜和甘藍(lán)采用雜交育種方法能成功的話，得到的后代應(yīng)含__________條染色體。 （5）通常情況下，白菜和甘藍(lán)有性雜交是不能成功的，原因是____________________。 （6）⑤過(guò)程中進(jìn)行的細(xì)胞分裂方式是_______________，該過(guò)程先誘導(dǎo)細(xì)胞分裂形成_______________，再由它分化形成雜種植物幼苗。 （7）植物體細(xì)胞雜交方法的優(yōu)點(diǎn)是________________________________________。 （1）纖維素酶和果膠酶 （2）原生質(zhì)體融合　聚乙二醇(PEG) （3）高爾基體　　 （4）2M+2N M+N （5）存在生殖隔離 （6）有絲分裂 愈傷組織?。?）克服遠(yuǎn)緣雜交不親合的障礙，培育作物新品