1、细胞分化一、教学目标【知识目标】1掌握细胞分化的概念，理解细胞分化的意义。2了解癌细胞、癌细胞的特征以及细胞癌变原因。3理解细胞全能性，举例说明细胞的全能性理论在动植物克隆技术中的应用。4举例说明干细胞的种类、特点和应用。【能力目标】1通过探究细胞分化的特点，细胞全能性的概念，培养学生科学研究方法和科学素养。2通过资料的收集，培养学生比较、分析、归纳的思维能力和自主学习的能力。3培养学生理论联系实际，运用所学的生物知识解决实际问题，培养知识迁移应用能力。【情感态度与价值观】1通过学习细胞的分化与衰老，对细胞生命过程具有更完整的认识，从而树立辩证唯物主义的自然观，逐步建立科学的世界观。2通过了解
2、细胞癌变的有关知识，使学生更加关注生命的质量、关注健康、关注生物科学发展的热点。3通过了解干细胞的有关知识以及最新进展，增强学生探索新知识的欲望和创新意识。二、教材分析【教材的地位作用】学科王细胞分化既是细胞生命历程中的重要阶段，又在个体发育过程中占有重要的地位。其中细胞全能性的知识又是选修课本中细胞培养这一生物技术的理论基础。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。【教学重难点】细胞分化的概念及其在个体发育过程中的意义，以及细胞全能性的知识。【建议课时】1课时。三、学情分析学生在初中对“细胞分化”的知识有初步的了解，在学完“细胞的增殖”后学习本节，使
3、学生对生物的个体发育有一个系统的理解。这节内容比较抽象，学生缺乏一定的感性认识，因此需要教师在教学中应用多种教学手段，激发学生的学习兴趣，将微观的内容具体化、形象化，从而提高学习效果。四、教学设计【设计思路】细胞分化是多细胞生物体发育的基础和核心，细胞分化的概念，内涵较深刻，也是学生较难理解的。通过设疑：多细胞生物体中有数以亿万计的，几百种细胞，但是却由一个受精卵通过细胞的增殖和分化发育而成的。帮助学生理解彼此相似的细胞，经过分裂和分化，发育为形态、结构和功能上不相同的细胞，这一变化过程即为细胞分化。然后通过联系社会中的职业分工的不同，将职业与生物体内各类细胞承担的生理功能类比，引导学生想象如
4、果没有细胞分化，多细胞生物体内将是怎样的状况？从而加深学生对细胞分化重要意义的理解。通过材料使学生认识到癌症对人类健康的威胁，引入到“癌细胞”的知识，通过比较正常细胞与癌细胞的区别，介绍癌细胞的特点。学生通过几个案例，分析得到致癌因子的知识。细胞的全能性是教学的难点，从介绍植物细胞的组织培养和蛙的核移植实验使学生明确动植物细胞都具有全能性。通过设疑：如何补充分化了的细胞引入干细胞的知识，从而介绍干细胞的种类和特征。【教学过程】1导入多细胞生物体一般由数以亿万计的细胞构成的。以人为例，成年人体大约含有1014个细胞，200多种，这些细胞又构成了不同的组织。投影展示人体的神经细胞和骨骼肌细胞。提出
5、问题：这两种细胞的形态、结构和功能是否一样？学生活动：比较、观察后得出两种细胞的形态结构不相同，根据初中学过的知识，两种细胞的功能也不一样。提出问题：生物体都是由一个受精卵发育而来的，经过有丝分裂形成了构成生物体的数以亿计的细胞。我们刚刚学过有丝分裂的知识，知道分裂后形成的两个子的细胞形态一样，但现实中，生物体中的细胞却形态各异功能不同，为什么会导致细胞产生如此差异呢？2细胞的分化学生活动：针对问题，阅读教材P100的内容。自学、讨论、分析、交流。教师活动：走入学生当中指导学生阅读、交流，深入了解学生学习过程中暴露出的问题和思想动态。师生共同归纳：导致后代细胞产生差异的原因是细胞分化。得出细胞
6、分化的概念：在个体发育过程中，相同细胞的后代，在形态结构和生理功能上发生差异的过程称为细胞分化。举例说明：我们观察过的根尖纵切片中，分生区的各种各样细胞都是由分生细胞形成的；教材图26中的各种细胞也都是来自于胚细胞或分生细胞。设疑：现代社会中有多少种职业？如果没有职业分工，社会的运转状况是怎样的？如果细胞也没有分工，多细胞生物体将会是怎样的？是谁帮助多细胞生物体实现了这些分工？教师提示：充分调动学生的想象力，如果没有了细胞分化，那么生物体中的细胞种类可能就只有一种，一种细胞能不能构成多种器官和组织呢？师生归纳：多细胞生物体，一般是由一个受精卵，通过细胞的增殖和分化发育而成的。也就是说，仅仅有细
7、胞的增殖，而没有细胞的分化，生物体是不能进行正常的生长发育的。因此，生物体的个体发育就是通过细胞的分化过程来实现的。3癌变教师活动：展示材料。据有关资料统计，我国现有癌症患者达300万以上，每年约有130万人死于癌症。我国城市恶性肿瘤死亡率为126.52/10万人，已从70年代的死因第3位升到第1位。尤其值得注意的是，年龄在3554岁的人群段中，因患恶性肿瘤死亡者居各类死因之首位。癌症己成为世界性严重危害人类健康和生命安全的常见病之一。提出问题：如今人们“谈癌色变”，那么什么是癌细胞，癌细胞是怎么产生的呢？教师活动：引导学生阅读教材P101，以小组交流讨论的形式，最后归纳：生物体的正常发育，是
8、在细胞分化过程受到高度精巧的严格控制下发生的。一旦失去控制，细胞分化就会发生异常。而癌细胞的产生就是细胞分化过程异常所致。正常的细胞发生突变而成为癌细胞的过程称为癌变。幻灯或投影展示癌细胞病理切片、图片。大屏幕展示：a.有一种人工培养的细胞，叫海拉细胞（Hell cell），是从一个非洲女子海拉的子宫颈癌组织中分离出来的。这种细胞在体外培养，能够一代一代地传下去，存活至今已经50多年了，好像是“不死”的细胞。b.癌症晚期，由于细胞膜上的糖蛋白等物质的减少，使细胞彼此之间的粘连性降低，导致癌细胞容易在有机体内扩散和转移。组织学生比较癌细胞与正常细胞之间的区别，并归纳癌细胞的特征。学生活动：自学、
9、分析材料，通过小组交流讨论，在教师指导下最后归纳：癌细胞是正常细胞转化而来的，除了保留了原来细胞的某些特点外，还具有一下特点：能无限增殖，人体的细胞一般只能分裂5060次，可是癌细胞分裂次数无限。癌细胞能在体内转移，是因为癌细胞表面缺少一种粘连蛋白。教师活动：大屏幕展示材料。全世界在近50年的癌症研究中，已在癌症病因学上、癌症的预防及治疗上取得了很大进展，因此，1981年世界卫生组织公开宣布当前全世界癌症有1/3可以预防，还有1/3经过早期诊断、早期治疗可以治愈，剩下1/3的癌症病人经过治疗，可以延长寿命，减轻痛苦。因此，对待癌症应有一个正确态度，谈“癌”色变或对癌症漠不关心的态度都是错误的。
10、我们要了解癌症的病因，就是为了在我们日常生活和工作中，知道如何预防癌症和进一步研究预防办法。设疑：根据以下案例分析，能引起细胞癌变的因素有那些呢？a.打扫烟囱的童工，因为烟灰长期刺激阴囊而引起阴囊皮肤癌；用煤焦油涂抹兔子耳朵，经过相当时期诱发出兔耳朵的皮肤癌；从煤焦油中成功地提炼出致癌物质3-4-苯并芘，燃烧煤产生的煤烟中同样也含有苯并芘等致癌物，用它可引起皮肤癌、肉瘤等；我国学者吕富华在德国留学的时候研究，世界上第一个发现了烟草的烟焦油可以引起癌症。b.1945年，日本的广岛和长崎受了原子弹的袭击，当时两座城市化为一片焦土，短期内死亡人数达20多万，而幸存者在事后的数年开始，白血病、乳腺癌、
11、肺癌、骨肉瘤、甲状腺癌、皮肤癌等的发病率明显地较其他地区高，至今，已50年过去了，辐射致癌的影响仍很明显。1979年，美国三哩岛压水堆核电站事故，以及1986年前苏联切尔诺贝利沸水堆核电站事故都导致大量放射物质外泄。除了引起不少人因急性放射病死亡外，目前受害人群中癌症发病率比普通人群高7倍。c.乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒感染与原发性肝癌有关，单纯疱疹病毒与人乳头瘤病毒可能与子宫颈癌的发病有关，EB病毒可能与鼻咽癌的发生有关，人亲T淋巴细胞病毒与一种特殊的T细胞白血病有关，幽门螺杆菌感染与胃癌发生有关。在我国与微生物感染有关的癌症约占癌症总数的30%。学生活动：分析案例，通过交流讨论，在教师指导
12、下归纳：引起细胞癌变的致癌因子大致可以分为三大类：物理致癌因子，主要是辐射致癌。例如电离辐射、X射线等等。化学致癌因子，如苯、砷、煤焦油等等。病毒致癌因子，现在已经发现有150多种病毒可以引起动植物产生肿瘤。4细胞的全能性 设疑：分化后的细胞，其里面所含的遗传物质有没有改变呢？教师活动：引导学生阅读教材P102“细胞的全能性”，交流讨论。大屏幕展示：a.1958年，美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养，最终发育成完整的新植株。b.取植物的根、茎、叶组织的少许细胞进行培养，最终都能发育成完整的植株，且培养出来的植株与本体相似。师生共同归纳：细胞分化并不是遗
13、传物质的改变，高度分化的植物细胞仍然有发育成完整植株的能力，该植物体性状与受精卵发育而成的个体基本相同。引出细胞全能性的概念：细胞全能性是指已经分化的细胞，仍能具有发育的潜能。其原因是：细胞内含有保持物种遗传性所需的全套遗传物质。教师活动：设置探究性问题：动物细胞有没有全能性呢？你能从教材中找到相应的依据吗？引导学生阅读教材P103后，交流讨论。师生共同总结：动物细胞的体细胞不表现出全能性，但细胞核具有全能性。多媒体课件演示蛙的核移植实验。结论：动物的体细胞不表现出全能性，其原因是受到了细胞内物质的限制，但细胞核中有该物种的全套基因，所以细胞核具有全能性。提出问题：不知道同学们有没有听说过“克
14、隆”，知道不知道什么是“克隆”？教师活动：在听取学生的回答后，介绍世界上第一例成功克隆的动物多莉羊。多媒体课件演示多莉羊的克隆实验。提出问题：多莉羊“长得”会和哪个“母亲”更相似呢？学生活动：分组讨论、交流后，回答：多莉羊与提供乳腺细胞核的“母亲”在外貌和形态上都相同，而与另外两个“母亲”都不同。教师提示：多莉羊的克隆成功再次证明了细胞核的全能性。设疑：通过上面的学习我们知道，尽管分化的体细胞具有发育为完整个体的潜能，但在生物体内，细胞分化是不可逆的，一般分化了的细胞不再恢复分裂能力，那么生物体如何补充衰老死亡的细胞？5干细胞教师活动：引入“干细胞”的知识：在细胞的分化过程中，细胞往往由于高度
15、分化而完全失去了再分裂的能力，最终衰老死亡。机体在发展适应过程中为了弥补这一不足，保留了一部分未分化的原始细胞，称之为干细胞。一旦生理需要，这些干细胞可按照发育途径通过分裂而产生分化细胞，也可以这样说，这些干细胞充当了分化细胞“预备队”的角色。组织学生阅读教材P102103，回答下列问题：干细胞的种类、干细胞的特点。学生活动：自学、讨论、以小组的形式交流后归纳。干细胞的种类按分化潜能分：a.全能干细胞：受精卵是全能干细胞，它能产生生物体所需的所有各种类型的细胞，所以受精卵最后能发育成为完整的生物体。b.多能干细胞：胚胎干细胞是多能干细胞，它的分化能力仅次于受精卵，虽不能发育成完整的个体，但可以
16、发育成为除部分胎盘以外的所有成体组织。c.专能干细胞：造血干细胞是专能干细胞，能够分化成各种血细胞，但不能分化出造血系统以外的细胞。按来源分：a.胚胎干细胞：胚胎组织中有全能干细胞和多能干细胞。b.成体干细胞：成体干细胞只有专能干细胞，具有组织特异性。干细胞的特点干细胞的显著特点是进行不对称分裂，就是干细胞经过一次分裂所产生的两个细胞中，一个仍然是干细胞，另一个则经过多次分裂后，会变成许多各式各样的体细胞。提出问题：研究干细胞的最终目的是应用干细胞技术治疗疾病。那么干细胞技术有那些应用呢？人能不能利用干细胞技术达到长生不老呢？教师活动：展示材料。目前科学家已能在体外以干细胞为种子培育成功一些组
17、织器官，来替代病变或衰老的组织器官。假如在年老时能使用上自己或他人婴幼儿或青年时期采集保存的干细胞及其衍生组织，那么人类长期追求的长生不老和幻想就有可能成为现实。造血干细胞移植是目前治愈白血病和某些遗传性血液病的惟一希望，在肿瘤和难治性免疫疾病的治疗中也有其独特的作用。师生共同归纳：干细胞的研究为临床医学开辟了新的途径。例如，骨髓移植中的应用；利用干细胞培养组织器官等。学科王教师活动：布置课外任务-通过报纸、刊物、互联网、访谈等途径搜集“恶性肿瘤防治方面的资料”和“关于干细胞研究进展的资料”。(下节课以小组为单位将收集到的资料在班内进行交流)学生活动：以学习小组为单位，讨论如何搜集相关资料的方
18、法途径，研究解决“任务”的方案。课外进行资料的收集。【反馈检测】学科王1、组织培养中，用一定生物化学手段能使植物组织中的每一个细胞发育成完整植株，这说明( )。A生物具有生长、发育特性 B这个细胞具有该物种整套遗传物质C生物具有遗传性 D生物具有应激性和适应环境的能力2、动物体内各种细胞中，具有最高全能性的细胞是( )。A体细胞 B生殖细胞 C受精卵 D干细胞3、与生物的发育密切相关的是( )。A细胞分化 B细胞衰老 C细胞癌变 D以上三项均是4、能够无限增殖的细胞是( )。A神经细胞 B血细胞 C心肌细胞 D癌细胞5、细胞一生要依次经过哪几个阶段( )。A未分化、分化、衰老、死亡 B分化、衰
19、老、未分化、死亡C衰老、分化、未分化、死亡 D分化、未分化、衰老、死亡6、在二次大战后，在日本广岛生活的人癌症发病率很高，原因是受什么作用( )。A物理致癌因子 B化学致癌因子 C病毒致癌因子 D煤焦油参考答案：1、B 2、C 3、A 4、D 5、A 6、A五、相关链接1、肿瘤病毒的发现早在1908年即已发现，患白血病的家禽的细胞提取液，有引起健康家禽患白血病的作用，并且还发现在肿瘤细胞中含有病毒。Peyton Rous首先对病毒传播致癌问题进行了研究，并且在1911年发现了能引起鸟类结缔组织生瘤的病毒，这种病毒命名为Rous肉瘤病毒。Rous因此项出色的研究工作而于1966年(是年85岁)荣
20、获诺贝尔奖。后来，学者们逐渐肯定了某些病毒对动物的致瘤作用，而且也意识到病毒可能也会诱发人体产生肿瘤。能使生物体产生肿瘤的病毒，是肿瘤病毒或致癌病毒。肿瘤病毒可按其所含的遗传物质的性质而分为两类：DNA肿瘤病毒：这类肿瘤病毒的基因组都很小，具有高度感染性，可以使培养细胞和体内正常细胞发生转化。RNA肿瘤病毒：这类病毒通常称为反转录病毒。病毒粒子由芯部、外壳和被膜三部分组成。Rous肉瘤病毒就是一种RNA肿瘤病毒，它是通过肉瘤基因的蛋白质产物的作用来诱发正常细胞转化的。2、癌基因学说在反转录病毒致癌的研究中发现，许多脊椎动物的基因组中含有内源性的反转录病毒，这些动物的细胞在一些诱导剂的作用下，可
21、产生出反转录病毒粒子。因此，肿瘤病毒引起细胞癌变是由病毒的某一基因造成的。于是，1969年Robert Huebner和George Todaro提出了癌基因学说。该学说主张，细胞癌变是由于病毒基因组中的癌基因引起的，癌基因是病毒基因组的一部分。如果癌基因受到阻遏，则细胞可以保持正常状态，一旦这种阻遏被打破，细胞就发生恶性转化。致癌因子，如某些化学物质、辐射等，能激活这种潜在的内源病毒。Huebner和Todaro认为，细胞内的癌基因是病毒基因组的遗迹。1971年，Howard Temin(反转录酶的发现者之一)对癌基因的来源提出了相反的看法。他认为，癌基因可由正常细胞基因(原癌基因)通过体细
22、胞突变和遗传而产生。过去曾认为，细胞癌基因(又称原癌基因)与病毒癌基因有着同源关系。可是后来发现，有的细胞癌基因，也存在于酵母中。此外，在人体肿瘤中还分离出一些具有转化活性的基因，并没有在病毒中找到相应的序列。在正常情况下，细胞癌基因的存在不仅是无害的，而且在个体发育、细胞生长、组织再生等方面需要这些基因按程序控制表达，如某些是生长因子或生长因子受体编码的基因。因此，关于细胞癌基因的概念应该做适当修改。也就是说，细胞癌基因不都是病毒癌基因的同源物。3、抑癌基因的调节作用前面介绍的实例说明，正常细胞的原癌基因被激活以后，细胞就发生转化，引起癌变。可是与此相反，还有另外一类基因具有抑制细胞转化和维
23、持细胞正常生长的作用，这类基因的丢失和失活会导致细胞癌变。因此，这类基因被称为抑癌基因，或肿瘤抑制基因，或抗癌基因。抑癌基因的概念是近些年提出的，然而这方面的研究已经经历了相当长的过程。原癌基因被激活，使细胞发生癌变的作用方式，在遗传上属于显性变化。而染色体特定基因丢失导致癌变现象，则使科学工作者推想到，在二倍体细胞中可能有抑制癌变的隐性基因存在，当两个等位基因都缺失或失活时，细胞就发生癌变。于是，便形成了抑癌基因的概念。视网膜母细胞瘤Rb1基因的发现，是证明抑癌基因存在的第一个例证。视网膜母细胞瘤是由视网膜中不成熟的视网膜母细胞发生的，是发生在儿童中的比较罕见的癌症。此病分为遗传和非遗传类型，在遗传型中通常是两眼都生瘤，并且有时还在骨骼中发生，而在非遗传型中则只发生在一只眼中，只是一个瘤。后来发现，视网膜瘤母细胞的13号染色体的特定部位发生缺失。此缺失基因定名为Rb1基因。1987年，已分离出了Rb1抑癌基因。总之，抑癌基因与原癌基因一样，都对细胞的生长和分化起调节作用，二者不是简单地相互学科王