2019-2020年高中生物 植物細胞工程教案 選修3.DOC

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2019-2020年高中生物 植物細胞工程教案 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)出何謂細胞工程。 學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，對知識信息進行分析、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)：細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)手段，在細胞整體水平或細胞器水平，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(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)是細胞的全能性。 二、進行新課 （一）細胞的全能性。 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)于細胞全能性有哪些方面的闡述？ 2．什么是細胞的全能性？ 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，細胞不能表現(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胞團），繼而在植物激素等誘導(dǎo)下發(fā)生再分化，才能表達出全能性。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)生對以上知識點進行概括和梳理，使知識條理化，便于復(fù)習(xí)和記憶。 細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)生進一步思維探索。例如： 1.植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是什么？ 2.離體的器官、組織或細胞如果不進行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？ 3.決定植物細胞脫分化、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)細胞分裂素與生長素共同使用時，能強烈促進愈傷組織的形成，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，對其進行處理，形成分散的單個細胞，再誘導(dǎo)其分化出具有胚芽、胚軸、胚根的胚狀體，進而發(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、色素和殺蟲劑時進行的是大規(guī)模的細胞培養(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）植物體細胞雜交。 問題情境： 20世紀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)下進入下一學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。 教師明確：植物體細胞雜交是用兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，并且把雜種細胞培育成新植牧體的方法（強調(diào)起止點）。 提出漸進式問題，引導(dǎo)學(xué)生進行思維探究，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．你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？ 學(xué)生一般會想到應(yīng)該是位于細胞外側(cè)不具生命力的細胞壁。 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胞。 4．如何將雜種細胞培育成雜種植株？ 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．在細胞雜交過程中，除了形成AB型融合細胞外，還能形成AA型和BB型兩種融合細胞，但只有AB型細胞是植物體細胞雜交所需的雜種細胞。因此，在雜種細胞形成后還應(yīng)有一個篩選過程。 3．指出植物體細胞雜交過程中已取得的進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”的投影照片。 設(shè)計方案：白菜和甘藍兩種植物之間存在著生殖隔離，不能進行傳統(tǒng)的有性雜交。那么，如何才能獲得如圖這樣的“白菜—甘藍”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。