第四章 细胞与细胞工程[上学期]
文档属性
| 名称 | 第四章 细胞与细胞工程[上学期] |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 60.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2008-01-10 23:03:00 | ||
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文档简介
第四章 细胞与细胞工程
教材分析：
细胞是生物体结构和功能的基本单位。细胞生物学是在显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上探讨细胞生命活动及其机制与规律的科学。最近几十年来，细胞生物学进展十分迅速，使细胞生物学成为不仅是说明细胞的科学，而且也是改造细胞的科学，形成了新的技术——细胞工程。本章教材所包含的两节内容“细胞的生物膜系统”和“细胞工程简介”即体现了细胞生物学的研究与发展方向。
“细胞的生物膜系统”这部分内容是在高中生物必修课本中“生命的基本单位——细胞”基础上的扩展和深化，在细胞水平上揭示了生物膜系统的整体性和动态性。以生物膜系统这一概念加以归纳和总结，使学生更加明确细胞这台复杂而精巧的生命机器是由一些功能相关的“部件”即细胞器构成的。
“细胞工程简介”以细胞融合和细胞培养为主要技术手段，分别介绍了植物细胞工程和动物细胞工程的基本内容。
本章内容中安排了细胞的骨架系统、影响植物细胞脱分化和再分化的重要因素、动物细胞融合技术的发展简史、哺乳动物的胚胎移植、核移植技术漫谈等阅读资料，大大丰富了教材内容，开阔了学生的眼界。
本章内容中还安排了一个实习，以加深学生对相关知识的理解和应用，培养学生的动手能力，体现了现代生物科学的重要特点。
教学目标：
1．知识方面
（1）明确生物膜的化学组成和基本结构。
（2）理解细胞的生物膜系统的概念和作用。
（3）理解细胞的生物膜系统是一个在结构和功能上都是紧密联系的统一整体。
（4）了解生物膜的研究成果及研究意义。
2．态度观念方面
（1）通过细胞内各种生物膜在结构和功能上联系的学习，进一步明确结构与功能相统一的观点以及事物之间存在普遍联系的观点。
（2）通过生物膜的研究成果的介绍，充分调动学生学习生物学知识的兴趣，激励他们对生命科学知识要有不断探索的精神，同时渗透STS思想。
3．能力方面
（1）利用课本插图、教学挂图和课件，培养和发展学生的读图能力。
（2）通过资料的阅读和设计的问题的引导，培养学生分析和理解问题的能力，进而发展综合的能力。
（3）通过显微放射自显影方法的介绍，渗透科研方法，培养学生的科研意识。
重点、难点分析
重点
1．各种生物膜在结构和功能上的联系；
2．细胞的生物膜系统的重要作用。
细胞内的各种生物膜在结构上有一定的联系，同时，结构又决定功能，各种生物膜在功能上分工、协作，才能保证细胞的生命活动高效、有序地进行。因此必须明确各种生物膜在结构上有哪些联系，在功能上又是如何分工协作的，才能深入理解细胞是生物体结构和功能的基本单位。
以细胞的生物膜系统的重要作用作为重点内容，主要是以此为切入点，复习巩固已学过的知识，使学生进一步理解生物膜系统的概念，形成一定的知识体系。
难点：
名种生物膜在功能上的联系。
本专题涉及的知识点较多，而且是一个微观动态过程，较抽象，学生较难理解，因此作为本节的难点。
教学模式
引导——发展式。
教学手段
细胞亚显微结构挂图、实物投影仪、课件。
课时安排
二课时。
设计思路
本节内容是对高中生物必修课本中“生命的基本单位——细胞”一章内容的扩展和补充，学生有一定的知识基础，因此教学过程中采用以旧带新的方法；让学生积极主动参与到学习中来，发挥他们的主体作用，可以收到事半功借的效果。教师通过设计的问题控制教学进程，引导学生发现新的知识。
关于豚鼠胰脏腺泡细胞中分泌物的形成过程，可以制作成课件，动态演示分泌物的运输过程，适当补充一些资料并配以一定的问题，这样，可以帮助学生理解教材内容，使文字内容形象地保留在记忆中，从而降低了本知识点的难度。
教学过程 第一课时
一、创设情境，导入新课
1．大屏幕显示：变形虫的去核实验。
提问：每一步实验现象如何？该实验说明了什么？
学生分析讨论，得出结论：细胞只有保持完整性，才能够正常地完成各项生命活动。
教师总结：细胞是生物体结构和功能的基本单位，人们对许多生命现象的探索都要深入到细胞中寻求答案，使细胞生物学得到了迅猛的发展。
教师可利用大屏幕显示细胞生物学发展简史和细胞生物学总图的资料，进行简单介绍。
2．引入新课。
细胞生物学作为生命科学的重要支柱之一，已广泛地渗透到生命科学的各个分支领域中。本章选择生物膜系统和细胞工程作为代表，简要介绍细胞生物学在理论研究和应用方面的重要进展。
二、师生互动，完成新知识的学习
1．挂图复习细胞的亚显微结构。（可设计如下问题）
具有单层膜的细胞结构有哪些？
具有双层膜的细胞结构有哪些？
细胞膜的化学成分是怎样的？结构如何？
教师引导：是不是所有膜的成分和结构都与细胞膜一样呢？（学生看课本68页表）
教师说明：细胞亚显微结构的膜化学组成相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。
教师需指出的是：
（1）除了挂图中所标注的一些结构以外，溶酶体、圆球体、微体、胞饮泡、收缩泡、吞噬泡等均为具单层膜的结构。
（2）生物膜的化学组成是蛋白质、脂类和糖类。
由于必修课已给学生留下了细胞膜是由磷脂、蛋白质和糖类组成的印象，学生往往误认为生物膜的化学成分中的脂类专指磷脂，这样就忽略了另外一种成分——胆固醇（有的还含糖脂），实际上组成脂双层的脂类成分随不同生物而不同。细菌、蓝藻等原核细胞和植物细胞中一般没有胆固醇，在动物细胞中，胆固醇在脂双层中所占的比例较大，特别是在哺乳动物细胞中，它可和磷脂分子一样多。
2．各种生物膜在结构上的联系。
教师引导：生物膜的厚度一般为7 nm～8 nm，真核细胞的生物膜约占细胞干重的70％～80％，最多的是内质网膜，因此内质网在各种膜结构的联系中处于中心地位。
学生观察教学挂图和课本插图，分析出各种生物膜在结构上有哪些联系。
需给学生指出的是：液泡、叶绿体的膜与其他有膜结构也有一定的联系。
教师提问：内质网既可以与核膜、线粒体、细胞膜直接相连，还可以借助于小泡与高尔基体间接相连，其物质基础是什么？（学生思考并回答）
教师引导：既然它们之间有着直接或间接的联系，它们之间能否相互转化呢？
大屏幕显示资料
Grimstone曾观察到：饥饿的原生动物逐渐停止形成高尔基体，同时粗面内质网也减少或几乎完全消失，由于这些细胞于实验期间还继续形成分泌小泡，所以每一个高尔基体的囊的数目减少了，但当给动物重新喂食后，形成了新的粗面内质网，同时产生新的高尔基体，囊的功能也恢复了。
教师提问：该实验说明了什么问题？（学生思考并回答）
结论：细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性。
教学过程 第二课时
一、复习提问
大屏幕显示：
1.什么叫做生物膜？
2.生物膜的结构特性和功能特性是什么？
3.如何证明细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性？
导入新课：各种生物膜不仅在结构上有一定的联系，而且在功能上也有一定的联系。
二、新课学习
1．知识的铺垫：
（1）蛋白质的合成场所是什么？
（2）核糖体有哪几种存在形式？
教师引导：这两种类型的核糖体所合成的蛋白质有何不同呢？
大屏幕显示资料：
蚕的丝腺细胞在5龄的初期主要是细胞本身增大，这时细胞质中的核糖体多为游离型的，而内质网很贫乏。但到5龄的后半期，腺细胞开始大量合成和分泌丝心蛋白时，则核糖体都与内质网结合，形成发达的粗面内质网。
提问：通过上述事实你可得出什么结论？（学生思考并回答）
教师总结：丝心蛋白是在附着于内质网上的核糖体上合成的，它是一种分泌蛋白。
大屏幕显示：
科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，发现了各种生物膜在功能上有一定的联系。
2．证明各种生物膜在功能上有一定的联系的实验介绍。
（1）大屏幕显示资料：简介显微放射自显影法。
利用所研究物体中的放射性物质（示踪物质）放出的射线对照相底片或乳胶的作用，从而得知在所研究物体中预测成分的分布。这种方法称放射性自显影法。应用于细胞学或组织学则称显微放射自显影法。
这种方法的基本过程是，先使细胞吸收含有示踪原子的化合物，然后把这种组织细胞制成切片，是液体乳胶涂于其上，经过一定时间的曝光（即放射性物质放出的射线落在乳胶上使其溴化银还原而析出金属银，这个过程成为自显过程，亦称曝光），再进行显影和定影手续。根据乳胶上出现的银粒在细胞中的位置，便可判断放射性物质（或由这种放射性以及其他物质合成的化合物）在细胞内的分布。
（2）教师说明：豚鼠胰脏腺泡细胞分泌物形成过程的研究即采用了此方法。
首先给动物注射氚(3H)标记的亮氨酸，进行3 min的脉冲标记，然后制作电镜的显微放射自显影标本。
课件显示观察结果是：被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中。
教师提问：被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中说明了什么？（学生思考并回答）。
课件继续显示：脉冲标记后17 min和117 min后的情况。学生仔细观察并回答下列问题。
①17 min和117 min后被标记的氨基酸相继出现在哪些部位？
②与此分泌物的合成和分泌有关的结构有哪些？
③这些分泌物的运输方向是怎样的？
④这些分泌物通过哪种方式被运输到细胞外？
课件连续显示豚鼠胰脏腺泡细胞分泌物形成过程，教师引导学生总结分泌蛋白的合成与分泌的过程。
核糖体—→内质网—→高尔基体—→细胞膜—→细胞外
设问：①在核糖体上合成的分泌蛋白，为什么要经过内质网和高尔基体，而不是直接运输到细胞膜呢？
②内质网和高尔基体与蛋白质的形成有何关系呢？
教师引导学生思考并复习内质网和高尔基体的功能。
教师讲解：在核糖体上翻译出的蛋白质，进入内质网后，还要经过一些加工，如折叠、组装、加上一些糖基团等，才能成为比较成熟的蛋白质。然后，由内质网腔膨大、出芽形成具膜的小泡，包裹着蛋白质转移到高尔基体，把蛋白质输送到高尔基体腔内，做进一步的加工。接着，高尔基体边缘突起形成小泡，把蛋白质包裹在小泡里，运输到细胞膜，小泡与细胞膜融合，把蛋白质释放到细胞外。在分泌蛋白的合成、加工和运输的过程中，需要大量的能量。
小结：综上所述，细胞内的各种生物膜不仅在结构上有一定的联系，在功能上也是既有明确的分工，又有紧密的联系。各种生物膜相互配合，协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够继续、高效地运转，它们所形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。（引出下一个专题）
3．生物膜系统的重要作用。
（1）学生根据已有的各种生物膜的基础知识，加以讨论、分析，试述生物膜的重要作用。
（2）学生阅读课本，总结生物膜系统的重要作用。
（3）教师设计问题，温故知新，加深学生对知识的理解。
细胞膜使细胞所具有的内环境与人体的内环境有何区别？
细胞膜在控制物质进出细胞时是如何发挥作用的？
列举实例说明在生物膜上发生的重要的化学反应。
教师介绍：20世纪70年代以来，由于各种新的物理、化学的技术和方法的使用，使得生物膜的研究已深入到分子水平，并且取得了突飞猛进的发展，成为分子细胞生物学研究中的前沿领域之一。（引出下一个专题）
4．研究生物膜的重要意义。
（1）大屏幕显示资料：生物膜与膜生物工程国家重点实验室的介绍。
生物膜与膜生物工程国家重点实验室是由中国科学院与我国著名的北京大学、清华大学有关实验室组成的联合实验室之一，它是在中国科学院动物研究所、北京大学生物系、清华大学生物科学与技术系有关从事生物膜及工程的实验室基础上于1988年创建的，1990年建成，向国内外开放。
中国科学院动物研究所膜生物化学分实验室
清华大学膜生物物理分实验室
北京大学兴奋膜电生理分实验室
主要研究方向：在近代生物学与近代物理学及有关工程学科相互结合的基础上，探讨生物膜的能量转换、信息识别与传递和物质转移等基本生命现象的分子机理及其结构基础；揭示这些与生物膜密切相关的基本生命过程的内在联系。一方面，为发展膜分子生物学和解决生物学、医学及农学中的重大理论问题服务，如肿瘤和其他主要疾病的防治，神经和免疫功能的调节，发育和遗传的控制等；另一方面，通过生物膜的人工模拟研究，当前着重运用人工膜生物技术作为药物和遗传物质的定向导运系统，为解决医学临床和动、植物和微生物遗传工程等方面的重大实际问题服务。从较长远的发展方向上看，膜生物工程将包括在阐明生物膜的换能机理、选择透性、信息感受、识别和传递等工作原理的基础上结合其他工程技术发展“生物换能器”、“生物分离浓缩器”、“生物传感器”、“生物电子计算机”及“生物光计算机”等新兴技术领域，更广泛地为国民经济和国防建设服务。
主要研究成果：
①研究了线粒体氧自由基的生成、转移和靶向的作用机制，提出活性氧理论。
②研究了Mf细胞膜上离子通道活动的变化与GM一CSF激活过程的关系以及Mf与NK细胞对同种和异种抗原的识别作用。
③研制出对癌细胞恶性增殖有较强抑制活性的药物和有明显降糖效果的口服脂质体新剂型。
④蛋白质构象变化及基因导入的研究。用表面园二色谱法以及FTIR—ATR（全内反射傅利叶红外谱）和固体荧光谱法测定了蛋白质与生物医用材料表面作用后蛋白质构象的变化；在国内率先建立了磁园二色谱（MCD）技术，在蛋白质二维晶体组装的基础研究和突触形成过程中突触前后膜相互作用的研究中，都取得了许多重要的成果。研制并开展了一系列导入外源基因的新方法，用超声波法在植物完整细胞及组织块中实现外源基因的转移。
⑤细胞膜离子通道特性的研究。人工合成的22肽在肌细胞膜上组装成具有离子选择性的通道，分离纯化了具有生物活性的抗吗啡肽和芋螺毒素，在离子通道水平上研究其作用机理；阐明心肌细胞早后去极化的发生机制、电生理学特性及各种抑制因素。
（2）介绍科学技术在攻克人类疾病、提高粮食产量、改善作物品质等方面的例子。（课前可以给学生布置作业，通过网络、报纸、杂志等渠道收集相关资料，经筛选后，课上交流）
（3）归纳研究生物膜的重要意义。
结束语：生物膜与膜生物工程是现代生物科学的重大方向之一，它将近代生物学与近代物理学及有关工程学科互相结合起来，对阐明生物能量转换、信息识别、传递和物质转移等诸多生命现象具有重大意义，同时在生物学、医学及农学中具有实际应用的前景。随着科学技术的不断发展，可以更广泛地为国民经济和国防建设服务。
重点提示
1．在教学过程中注意与高中必修教材相关内容的衔接，使学生明确知识的整体性。
教师可以通过设计的问题，创设问题情境，引导学生思考，在激活学生原有知识的基础上，进一步发现新的知识。
2．注意区别生物膜和生物膜系统这两个概念。
3．适当补充一些资料，使学生知道相关知识发展的新动向，了解一些科研的方法，并且有利于培养学生的阅读和分析能力。
板书设计
生物膜的概念：细胞亚显微结构中的膜的化学成分相似，基本结构大致相同，统称为生物膜
一、各种生物膜在结构上的联系
结论：各种生物膜在功能上既有明确的分工，又有紧密的联系。
三、生物膜系统的概念
1．概念：细胞膜、核膜以及由膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，它们所形成的结构体系，叫做生物膜系统。
2．作用：（略）
四、研究生物膜的重要意义
1．有助于从理论上阐明细胞的生命活动规律。
2．在工农业生产、核医学实践中有重要用途。
背景资料
植物的抗冻性
植物机体细胞内的生物膜体系与植物抗冻性有密切关系。当植物遇到低温时，生物膜便会发生相变，即从液晶相变成凝胶状态，并使膜的结构破坏，结果在原生质膜上形成透性较大的非脂类的“洞穴”，成为许多电解质自由出入的通道，细胞质内的溶胶因而大量排出，最终引起植物死亡。因此，抗冻的植物必须具备以下几个特性。
第一，在温度降低时，必须能够维持机体内生物膜正常的液晶相；
第二，具备膜结构上的稳定性，这种稳定性与植物品种的抗寒性成正相关；
第三，能够避免细胞内结冰，以防止冰晶对膜的破坏；
第四，细胞内的水流到细胞外结冰也会造成一定的伤害，这是因为冰冻脱水会引起细胞干旱，使蛋白质变性，同时也会使细胞发生收缩塌陷，使细胞质膜遭到破坏所致。因此，还必须具备抗冻脱水的性能。但是，各种植物对上述要求的抗冻性并不相同，有些只具备其中的一种或两种，有的甚至完全不具备，因而便出现了有些品种怕寒，有些品种抗冻的现象。如西红柿、黄瓜、香蕉、菠萝等，在10 ℃以下就常常发生寒害；而松、柏、竹、云杉等，却能够在白雪皑皑、冰天雪地的环境中正常存活。
和冷害作斗争，预防低温对作物造成的危害，主要应从提高作物抗冻性和防止不利气候因素对作影响两个方面入手。经过抗寒锻炼，可以人为地促进植物体内一系列生理上的转变，从而增加其抗冻能力。
在大田条件下，抗寒锻炼要经过两个阶段：一是让植物在入冬前的好天气进行旺盛的光合作用，积累更多的有机物，即越冬所需的营养物质（糖和氨基酸等），增加膜脂中不饱和脂肪酸的含量，这对防止生物膜的相变、稳定膜结构是很重要的。二是在晚秋稳定的低温条件下，控制田间灌水，使植物能够进行细胞间隙的正常脱水过程和原生质胶体状态的正常改变，并使植物组织中自由水含量减少，因而也减少了组织结冰的可能性。经过上述两个方面的锻炼，细胞原生质对不良条件的反应便会变得迟钝，抗冻能力自然就会显著增加。
第二节 细胞工程简介
一 植物细胞工程
教学目标
1．知识方面
（1）细胞的全能性（理解）。
（2）植物细胞工程的主要技术——植物组织培养和植物体细胞杂交（知道）。
2．态度观念方面
（1）通过介绍植物组织培养技术发展简史。植物体细胞杂交技术取得的进展和尚未解决的问题，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣。同时，使学生认识到随着人们视野的不断拓宽，认知的不断加深，科学技术呈现日新月异、日臻完善的发展趋势。从而在学习过程中用发展的眼光看待问题，分析问题，不墨守陈规，不拘泥于原有知识的限制而勇于开拓，推陈出新。
（2）在植物细胞工程两大技术的学习过程中，渗透科学态度、科学方法和科学精神的养成教育。
3．能力方面
（1）在教学过程中，合理利用录像、软件等相关资料，培养学生的观察能力、思维能力以及整合、运用科学信息的能力。
（2）创设问题情境，在质疑、探究的学习过程中，培养学生独立思考，推理判断和创造性思维能力。
（3）通过联系农业生产实际，培养学生活学活用，理论联系实际的能力。
重点、难点分析
1．植物组织培养是本节的重点。
分析：植物组织培养重点讲述植物组织培养技术和基本原理，即离体培养的植物细胞脱分化和再分化的过程。其不仅在知识上对高二必修课中有关内容进行了深化和扩展，而且还为培育无病毒植株、制备人工种子、培养转基因植物以及植物体细胞杂交等提供技术支持。同时，随着科学技术的不断进步，植物组织培养这门崭新的技术将日益普及和深入，成为现代农业生产中重要的技术手段。
2．植物体细胞杂交是本课的难点。
分析：植物体细胞杂交是在植物组培技术的基础上，借助动物细胞融合的方法发展起来的一门新型生物技术。这部分知识对于学生是全新的，加之与其有关的感性材料不多，因而给教学带来一定难度。
教学模式
自学——指导——启发——探究。
教学手段
实物材料。录像。软件。
课时安排
一课时。
设计思路
1．布置课前预习：要求学生充分复习与本课有关的旧知识，预习新课，并对新知识的框架及层次结构有一个初步的认识。
2．从新旧知识联系入手，进一步深入学习细胞全能性理论，并在学习过程中，渗透对学生能力和方法的培养。
3．充分利用学生已有的知识积累，借助于多种直观教学手段，采用综合——分散——深化的教学方法，引导学生对植物组培知识进行比较广泛、深入的学习。
4．在学习植物体细胞杂交技术时，教师有意识地创设情境，提出渐进式问题，引导学生进行思维探索，并借助于计算机课件，对该技术进行由点及面的学习。
5．智能训练，实现知识的正向迁移。
重点提示
1．在本段教学中，应注意发挥教材的多功能性，深刻发掘教材的内涵，以知识学习为载体，强化学生多方面良好素质和能力的培养。
2．在教学过程中，教师应善于从教材内容和学生心理状态出发，精心设计有关问题，启发和引导学生积极思考，认真分析、追究问题的原因，寻求解决的方案。对存在的疑难问题，教师要及时点拨、疏导和指导，激发学生积极地思维，大胆发表自己的见解，充分体现其主体作用，使学生掌握知识，锻炼能力，真正成为学习的主人。
3．注意恰当运用多媒体手段辅助教学，为学生提供丰富、生动的素材，加大课容量，提高教学质量。
教学过程
一、课前预习，布置预习作业
1．请分别理出细胞全能性和植物组织培养的知识结构和层次。
2．对高二必修课中与上述两知识点有关的内容进行全面、充分地复习。
3．找出新旧知识之间的联系与区别。
问题导入：
1．结合基因工程成果与展望的有关知识，简述“超级细菌”的培育过程。
2．如果将三种假单孢杆菌与第四种假单孢杆菌融合或将其内的细胞器移入第四种假单孢杆菌体内，使之具有分解四种烃类化合物的功能。这样的生物技术应属于何种生物工程？
教师启发：从上述两种生物工程技术的异同点出发，总结出何谓细胞工程。
学生在教师的引导下，对知识信息进行分析、比较、概括等思维加工，得出相应的思维成果。教师予以适当点拨，师生共同总结：细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
采用问题法导入新课较以往的平铺直叙更能激发学生的学习兴趣，拨动其思维之弦，让他们以最佳的精神状态投入到学习活动中去。
通过谈话法导出植物组织培养的理论依据是细胞的全能性。
二、进行新课
（一）细胞的全能性。
问题情境：预习中涉及的相关问题。
教师置疑：投影显示质疑问题。
1．高二必修课中关于细胞全能性有哪些方面的阐述？
2．什么是细胞的全能性？
3．克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？
4．生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？
5．为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？
6．与必修课中有关内容相比，选修课在知识上有了进一步的深入和发展，具体体现在哪些方面？
多向释疑：
对于问题1、2，3、4：通过认真的预习，借助已有的知识积累，学生不难做出正确的解释。
对于问题5：教师启发学生将题目读懂弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论。
师主释疑：在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。当已分化的植物器官、组织或细胞脱离母体后，在一定的营养物质、激素等外界条件作用下分化形成愈伤组织（一种相对没有分化的细胞团），继而在植物激素等诱导下发生再分化，才能表达出全能性。发育成完整植株。
对于问题6：侧重于学法指导和学生能力的培养，属较开放议题，只要有理有据，不强求答案的整齐划一。
小结：教师带领学生对以上知识点进行概括和梳理，使知识条理化，便于复习和记忆。
细胞全能性的典型范例便是植物组织培养，由此自然过渡到植物组织培养。
（二）植物组织培养。
问题情境：
1．放映植物组培的录像（发展史、技术过程、应用等）。
2．传看脱毒马铃薯组培苗实验材料。
3．用投影仪打出植物组培过程简图。
丰富、鲜活的感性材料为学生架起了新旧知识联系的桥梁。在学生充分复习、认真预习的基础上，教师引导学生总结出植物组培的过程。（见“板书设计”）
如果到此为止，学生虽抓住了知识的主干，但却错过了深化知识，发展智力等重要环节。所以教师应适时提出启发性问题，引导学生进一步思维探索。例如：
1.植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？
2.离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？
3.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？
4.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？
在教师的启发下，学生对问题展开分析、讨论，并给予科学正确的解释。
教师做适度的知识扩展，使学生的思维空间得到自然延伸。例如：
1．影响脱分化的一个重要因素是植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成，而两者不同的浓度配比在再分过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发生。
2．愈伤组织再分化过程应先诱导生芽，再诱导生根。
3．愈伤组织的形态发生主要有不定芽方式和胚状体方式两种。教材和录像中介绍的均为不定芽方式，而后者需要在愈伤组织形成后，对其进行处理，形成分散的单个细胞，再诱导其分化出具有胚芽、胚轴、胚根的胚状体，进而发育成完整植株。
关于植物组培技术的应用，在录像及必修课教材中均有介绍，教师只要对学生容易忽略的问题予以点拨。例如：生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂时进行的是大规模的细胞培养而非组织培养，前者只需培养至愈伤组织即可，后者则需诱导产生完整的植物体。另外，还可以鼓励学生就制造人工种子时，在胚状体和人工种皮之间添加何种胚乳成分展开设计，为学生创造广泛、自由的思维空间，培养学生多方向、多角度、多层次的发散思维能力。
（三）植物体细胞杂交。
问题情境： 20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。
提出问题：如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？
教师鼓励学生自由联想，大胆迁移，使学生在最佳思维状态下进入下一学习环节。
教师明确：植物体细胞杂交是用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植牧体的方法（强调起止点）。
提出渐进式问题，引导学生进行思维探究，使学生在获取知识的同时，受到科学方法的训练和培养。
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
学生一般会想到应该是位于细胞外侧不具生命力的细胞壁。
2．有没有一种温和的去壁方法呢？
据已有的知识积累，学生可联想到酶有专一性，而细胞壁的主要成分是纤维索和果胶，所以用纤维素酶和果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造成损伤。
3．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一部该做何处理？
应该诱导其再生壁，才能成为完善的杂种细胞。
4．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
学生可将植物组墙技术迁移运用于此问题的解决。
播放课件：用植物体细胞杂交过程，把以上零散的知识串接起来，使知识条理化、系统化，便于学生的理解和掌握。师生共同归纳植物体细胞杂交的过程。（见“板书设计”）
教师点拨：
1．人工诱导原生质体融合有物理法和化学法两大类，物理法是利用离心、振动、电刺激促使原生质体的融合；化学法是用聚乙二醇（PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合。
2．在细胞杂交过程中，除了形成AB型融合细胞外，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所需的杂种细胞。因此，在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。
3．指出植物体细胞杂交过程中已取得的进展和尚未解决的问题，激发学生热爱生物科学的情感和探索生命科学奥秘的兴趣。
总结：在学完三个知识点后，需引导学生清理知识问的脉络（例如：细胞全能性是植物组培的理论基础，而植物组培又是植物体细胞杂交的技术环节之一），抓住主线，把零散的知识系统化，做到融会贯通。
智能训练：出示“白菜—甘蓝”的投影照片。
设计方案：白菜和甘蓝两种植物之间存在着生殖隔离，不能进行传统的有性杂交。那么，如何才能获得如图这样的“白菜—甘蓝”植株呢？
抓住学生思维的兴奋点，促其联系实际解决问题，不仅巩固强化了所学知识，而且培养了学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力，实现知识的正向迁移。
板书设计
一 植物细胞工程
（一）细胞的全能性
（二）植物组织培养
1.过程
背景资料
1.植物细胞全能性的揭示
植物细胞的培养过程，一般先是从消毒的植物的根，茎或叶片上切取一些小块组织，然后将它们放在含有适当营养物质和生长调节物质（激素）的灭菌试管培养基上进行培养。组织块切口处的细胞像在整体植株上一样，因创伤而发生脱分化，成为分裂的细胞，并且可以继续不断地进行分裂增殖，形成愈伤组织（一种相对没有分化的细胞团）。通过营养物质和生物调节物质的适当配比，可以从这种愈伤组织诱导出芽和根的顶端分生组织，并可由此再生出新的植株。
这种愈伤组织培养物可以放在摇床上，通过试管液体悬浮培养分散成单细胞。这种单细胞具有丰富的细胞质、小型的液泡和大的细胞核，具有胚性细胞的特征。这种细胞在适宜的培养基中可发育成胚状体，然后再继续发育成植株。这种从单个体细胞分裂、分化、发育成胚状体的过程，与受精卵分裂、分化和发育成胚的过程很相似。通过细胞壁的水解酶——纤维素酶和果胶酶除去细胞壁，获得分离的原生质体，然后通过原生质体培养也可产生再生植株。广泛的研究结果表明，几乎植物体上所有各部分的组织细胞，包括根、茎、叶，花药、子房及幼胚等，均可通过诱导出来的培养细胞再生新植株。这些结果说明，植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性（totipotency）。从这方面说，植物细胞的培养优于动物细胞。
然而，培养的植物细胞全能性的表达，在不同植物种类之间，甚至在同种植物的不同基因型之间都有很大的差别。大量的试验结果表明，有些植物种类，如烟草、胡萝卜、番茄、矮牵牛，拟南芥、油菜、马铃薯、甘蔗等，它们的培养细胞很容易再生出新植株，并在继代培养中，能够长时期地保持其全能性的表达。许多重要的农作物，诸如小麦、玉米、水稻、大豆、棉花等，它们中的一些品种或品系的培养细胞也能诱导出再生植株；但是。它们许多品种的培养细胞却难以进行再分化；即使能表达的品系，在多次继代培养后，也会丧失其全能性的表达能力。当然，这可能与我们人类现时的认识水平不够有关。因此，除继续深入探讨全能性的表达条件外，在我们现时的试验研究中，选择一个好的，能获得全能性表达的基因型，对于达到预期成功的目标具有极为重要的意义。
2.细胞培养是研究植物发育的有效途径
我们知道，一团未分化的愈伤组织细胞可以在适当的培养条件下诱导分化出芽和根的分生组织，然后再继续发育成完整的植株。单个的植物细胞在液体培养条件下，可以发生类似受精卵发育成胚的过程，从单细胞→细胞团→球形胚→心形胚→胚状体，然后再生出完整的小植株。还有少数植物，如风信子，可以在愈伤组织的基础上直接发育出花器官。这种器官发生和形态建成的过程是在试管培养中，主要是通过植物激素（生长调节物质）的配比平衡的调控来实现的。如在培养基中加入适量的激动素（KT）和细胞分裂素（6—BA），可以诱导芽的分化；减少或去掉其他激素，加入适量的吲哚乙酸（1AA），则可诱导根的发生。因此，可以通过细胞培养的途径来研究植物器官发生和形态建成的调控因素及其发育机制。
此外，研究者们还进行了植物雌性花器官的培养，子房的培养已经成功，胚囊的培养已取得进展。这样，可以在试管中研究受精过程和受精卵的胚胎发育过程及其调控因素和机理，并且可以进行遗传工程的操作。
3．植物原生质体的培养与基因工程
植物细胞壁在植物的生活和生存中起着十分重要的作用，但是也给研究工作带来不少障碍和困难。因此很早以来，人们就想除去细胞壁，获得无壁的原生质体。这一愿望终于在20世纪60年代未和70年代初得到了实现。现今，可以采用纤维素酶和果胶酶的混合液，在较高渗透压的条件下处理根尖、叶片组织。培养的愈伤组织或悬浮培养细胞，使细胞壁被酶所消化，从而可获得大量的无壁球形原生质体，并可通过原生质体培养再生新的植株。迄今，已经从不少植物种类的原生质体培养中，成功地获得了再生的植株，如胡萝卜、烟草、矮牵牛、拟南芥、油菜、玉米、水稻、豌豆、甘蔗、柑桔及狲猴桃等。
在原生质体培养的基础上，可以进行原生质体融合的体细胞杂交及基因工程的研究。植物细胞工程是指通过特定的载体，如质粒、病毒，噬菌体或脂质体等，将外源遗传物质（DNA）引入受体——原生质体或细胞中，再通过细胞和原生质体培养，获得转基因植株，研究者们正试图利用此种途径和技术培育抗病虫害、抗干旱、盐碱、低温优质高产的作物新品种，此外，分离的原生质体及其培养，也为许多细胞生物学问题的研究提供了良好的实验体系。
4．植物细胞培养与应用研究
通过将外源遗传物质（DNA）导入培养细胞或原生质体，可以获得抗逆、高产及优质的转基因植株，这是植物细胞培养用于应用研究的一个方面。此外，植物细胞培养还可用于其他一些应用研究。例如：
①对那些能产生重要次生代谢产物（如某些中医药）的细胞系进行大量（罐）培养，实现这种产物的工业化生产。
②在常规杂交育种的基础上，通过花药（花粉）培养，进行单倍体育种。
③从培养的植物细胞再生出来的新植株表现出高度的遗传变异，这种现象称为“体细胞的无性系变异”。可以从这些变异系中选择有益农艺性状的作物新类型。
④细胞突变体的诱变与筛选：例如在培养基中加入不同浓度的NaCl，通过胁迫诱变和筛选抗盐突变体。还可以向培养基中加入病原体的毒蛋白，以诱变和筛选抗病突变体。为了改善作物品质，可以进行抗赖氨酸类似物的诱变与筛选，即在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物，可以获得抗赖氨酸类似物突变体。这种突变体中的赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的水平升高。总之，借助植物的细胞培养，可以从多途径上用于作物的改良研究。
二 动物细胞工程
教学目标
1．知识方面
（1）动物细胞培养（知道）。
（2）动物细胞融合（知道）。
（3）单克隆抗体的制备及应用（知道）。
2．态度观念方面
（1）初步培养学生勇于探索，不断创新的精神和合作精神。
（2）通过向学生介绍几大动物细胞工程技术的发展动态及一些新的研究成果，使学生明确人们对生命奥秘的揭示愈加广泛和深入，知识不断更新并向前发展。认识到学无止境，形成终生学习的意识。
3．能力方面
（1）在学习动物细胞培养过程中，学生通过阅读、自学、质疑、讨论、训练、总结等环节，逐步提高独立获取知识的能力、逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力。
（2）由植物体细胞杂交技术导出动物细胞融合过程，培养学生的知识迁移能力、思维能力。
（3）让学生尝试设计革克隆抗体的制备过程，指导学生掌握获取知识和探索生物科学的基本方法，使学生了解生物科学认识模式以发展学生的创造性能力。
重点、难点分析
单克隆抗体既是本小节的重点，也是难点内容。
分析：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。其中前三大技术为本节教材的主体内容，而胚胎移植、核移植技术以小字科普读物的形式出现，意在使学生在有所侧重的前提下对动物细胞工程发展概况有一个较全面的了解。在教材重点介绍的三大动物细胞工程技术中，动物细胞培养是其他技术（如单克隆抗体、胚胎移植、核移植等）的基础，其价值更多的是通过其他技术成果来体现的。而动物细胞融合技术目前较为成熟的最重要的用途便是制备单克隆抗
体。由此可见，单抗技术应属较高层次的动物细胞工程技术。对它的学习有助于学生较深刻地领悟动物细胞工程的真谛，并从两位诺贝尔奖获得者对单抗独具匠心的实验设计中，深刻体会科学态度、科学方法，尤其是创造性的思维品质在科学研究、发明创造中的决定性作用。基于以上认识，单克隆抗体应列为本节的重点内容，同时单克隆抗体技术本身环节多、技术复杂，加之学生对此缺乏必要的感性认识，所以也是本课的难点所在。
教学模式
自学——指导。启发、探究。
教学手段
1．动物细胞培养的自制挂图。
2．动物细胞融合、单克隆抗体制备过程的教学课件。
3．有关克隆羊“多莉”的录像资料。
4．实物投影仪。
课时安排
二课时。
设计思路
1．采用自学、指导模式对动物细胞培养技术进行较深刻、透彻地学习，为学习其他动物细胞工程技术打好基础。
2．教师启发学生回忆植物体细胞杂交过程；通过新旧知识对比，引导学生大胆推测动物细胞融合过程，培养学生知识迁移能力，并通过课件演示全过程，加强直观性，培养学生的观察、思维能力。
3．教师给出资料，引出探究点。学生通过讨论、辩论，设计多种制备革克隆抗体的方案。然后通过观察全过程课件，质疑、释疑（多方向），并由学生概括单克隆抗体的制备工程。
4．胚胎移植、核移植为书中小字内容，以学生自学为主，教师予以适当指导、点拨。
5．以“多莉”羊的培育过程为主线，将动物细胞工程五种技术的知识有机地串接起来，构成完整的知识体系。
重点提示
1．在教学中，应强化学生的主体意识，开发学生的潜能，使学生的个性在共性发展的同时也能协调发展，使知识不单是讲课的内容，考试的内容，而成为有利于学生综合素质全面提高的载体和素材。教师应善于从教材内容和学生心理状态出发，采用多种方法设计富有启发性的问题，创设探索的情境，激发学生思考和探索的欲望，从而达到在获取知识的同时培养他们的多方面能力的目的。
2．适当增加难度，能在教学过程中引起学生适度的认识冲突。前苏联教育家赞可夫就极力主张“高难度原则”，以求得学生在一定困难水平出现认知冲突，增强学生参与讨论的积极性，促进其发展。
3．在教学过程中，适度拓宽教学内容，扩大学生的知识面，开发学生的思维空间，有利于学生发散性思维的培养。
4．根据学生的认知水平和教学内容的难易程度，合理安排教学容量，控制好课堂教学的密度；该讲的要讲深、讲透，并善于从多角度、多层面来挖掘知识的蕴含，从而把握好教学的力度；同时还要注意课堂节奏的急缓、疏密、错落有致。
1、 教学设计
（一）采用“自学 指导法”学习动物细胞培养技术，可变“讲堂”为“学堂”，使学生由“学会”到“会学”、“乐学”，学生真正成为学习的主人。
教师指导学生阅读细胞培养过程，并启发学生能质疑、释疑，并归纳出细胞培养的简图，学会用与植物组织培养作比较的方法来学习动物细胞培养。
比较项目 原理 培养基 结果 培养目的
植物组织培养 细胞的全能性 固体：营养物质，激素 培育成植株 快速繁殖，培育无病毒植株等
动物组织培养 细胞的增殖 液体；营养物质动物血清等 培育成细胞系或细胞株 获得细胞的产物或细胞等
思考：如何用细胞培养技术，为烧伤病人植皮？培养学生理论联系实际及知识迁移能力。
（二）用新旧知识对比的方法，引导学生由植物体细胞杂交过程，推测动物细胞融合过程，培养知识迁移能力。介绍灭活病毒诱导细胞融合过程。
课内反馈
细胞融合原理 融合方法 诱导手段 用途
植物体细胞杂交 细胞膜的流动性 去除细胞壁后诱导原生质体融合 离心、电刺激、振动、显微操作、聚乙二醇等试剂诱导 克服远源杂交不亲和，获得杂交植株
动物细胞融合 细胞膜的流动性 使细胞分散后诱导细胞融合 同上，再加上灭活的病毒诱导 制备单克隆抗体的技术之一
（三）温故知新引入课题。阅读课本，设计有启发性的问题，创设探究情境，激发学生思考和探究的欲望，达到在学生获取知识的同时发展学生的能力。
充分利用P78教材上的资料，提出启发性的问题：
（1） 什么是抗体？是由什么细胞产生的？什么是单克隆抗体？
（2） 你认为怎样制备单克隆抗体？学生思考、分组讨论、设计出多种方案。
（3） 科学家又是怎样制备单克隆抗体的呢？
教师利用教材上插图或投影讲解或播放制作的单克隆抗体的软件，让学生了解科学家独具匠心的思维过程，严谨的科学态度及科研方法，同时也对自己的设计做出了评价，鼓励学生大胆质疑，在学生提问的基础上，教师出示启发性思考题、启发学生多方向质疑，教师精讲突破难点。
1、为什么用小鼠骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合
2、制备过程为什么要经过两次筛选？
3、杂交瘤细胞在小鼠腹腔内培养和在体外培养有何区别？
4、小鼠单克隆抗体能用于人体疾病的治疗吗？
5、单克隆抗体的制备过程与动物细胞融合、动物细胞培养相比较有什么联系？
1、 有关单克隆抗体的应用，建议采用自学的方法，教师通过反馈练习矫正。
2、 胎移植、核移植（小体字）以学生自学为主，教师适当指导，点拨。
提供1999年上海高考题或提供录像、或网上下载有关多利羊培养过程，思考多利羊培育过程中需要用到哪几种生物技术？将动物细胞工程五种技术的知识，有机的串联起来，构成完整的知识体系。
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教材分析：
细胞是生物体结构和功能的基本单位。细胞生物学是在显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上探讨细胞生命活动及其机制与规律的科学。最近几十年来，细胞生物学进展十分迅速，使细胞生物学成为不仅是说明细胞的科学，而且也是改造细胞的科学，形成了新的技术——细胞工程。本章教材所包含的两节内容“细胞的生物膜系统”和“细胞工程简介”即体现了细胞生物学的研究与发展方向。
“细胞的生物膜系统”这部分内容是在高中生物必修课本中“生命的基本单位——细胞”基础上的扩展和深化，在细胞水平上揭示了生物膜系统的整体性和动态性。以生物膜系统这一概念加以归纳和总结，使学生更加明确细胞这台复杂而精巧的生命机器是由一些功能相关的“部件”即细胞器构成的。
“细胞工程简介”以细胞融合和细胞培养为主要技术手段，分别介绍了植物细胞工程和动物细胞工程的基本内容。
本章内容中安排了细胞的骨架系统、影响植物细胞脱分化和再分化的重要因素、动物细胞融合技术的发展简史、哺乳动物的胚胎移植、核移植技术漫谈等阅读资料，大大丰富了教材内容，开阔了学生的眼界。
本章内容中还安排了一个实习，以加深学生对相关知识的理解和应用，培养学生的动手能力，体现了现代生物科学的重要特点。
教学目标：
1．知识方面
（1）明确生物膜的化学组成和基本结构。
（2）理解细胞的生物膜系统的概念和作用。
（3）理解细胞的生物膜系统是一个在结构和功能上都是紧密联系的统一整体。
（4）了解生物膜的研究成果及研究意义。
2．态度观念方面
（1）通过细胞内各种生物膜在结构和功能上联系的学习，进一步明确结构与功能相统一的观点以及事物之间存在普遍联系的观点。
（2）通过生物膜的研究成果的介绍，充分调动学生学习生物学知识的兴趣，激励他们对生命科学知识要有不断探索的精神，同时渗透STS思想。
3．能力方面
（1）利用课本插图、教学挂图和课件，培养和发展学生的读图能力。
（2）通过资料的阅读和设计的问题的引导，培养学生分析和理解问题的能力，进而发展综合的能力。
（3）通过显微放射自显影方法的介绍，渗透科研方法，培养学生的科研意识。
重点、难点分析
重点
1．各种生物膜在结构和功能上的联系；
2．细胞的生物膜系统的重要作用。
细胞内的各种生物膜在结构上有一定的联系，同时，结构又决定功能，各种生物膜在功能上分工、协作，才能保证细胞的生命活动高效、有序地进行。因此必须明确各种生物膜在结构上有哪些联系，在功能上又是如何分工协作的，才能深入理解细胞是生物体结构和功能的基本单位。
以细胞的生物膜系统的重要作用作为重点内容，主要是以此为切入点，复习巩固已学过的知识，使学生进一步理解生物膜系统的概念，形成一定的知识体系。
难点：
名种生物膜在功能上的联系。
本专题涉及的知识点较多，而且是一个微观动态过程，较抽象，学生较难理解，因此作为本节的难点。
教学模式
引导——发展式。
教学手段
细胞亚显微结构挂图、实物投影仪、课件。
课时安排
二课时。
设计思路
本节内容是对高中生物必修课本中“生命的基本单位——细胞”一章内容的扩展和补充，学生有一定的知识基础，因此教学过程中采用以旧带新的方法；让学生积极主动参与到学习中来，发挥他们的主体作用，可以收到事半功借的效果。教师通过设计的问题控制教学进程，引导学生发现新的知识。
关于豚鼠胰脏腺泡细胞中分泌物的形成过程，可以制作成课件，动态演示分泌物的运输过程，适当补充一些资料并配以一定的问题，这样，可以帮助学生理解教材内容，使文字内容形象地保留在记忆中，从而降低了本知识点的难度。
教学过程 第一课时
一、创设情境，导入新课
1．大屏幕显示：变形虫的去核实验。
提问：每一步实验现象如何？该实验说明了什么？
学生分析讨论，得出结论：细胞只有保持完整性，才能够正常地完成各项生命活动。
教师总结：细胞是生物体结构和功能的基本单位，人们对许多生命现象的探索都要深入到细胞中寻求答案，使细胞生物学得到了迅猛的发展。
教师可利用大屏幕显示细胞生物学发展简史和细胞生物学总图的资料，进行简单介绍。
2．引入新课。
细胞生物学作为生命科学的重要支柱之一，已广泛地渗透到生命科学的各个分支领域中。本章选择生物膜系统和细胞工程作为代表，简要介绍细胞生物学在理论研究和应用方面的重要进展。
二、师生互动，完成新知识的学习
1．挂图复习细胞的亚显微结构。（可设计如下问题）
具有单层膜的细胞结构有哪些？
具有双层膜的细胞结构有哪些？
细胞膜的化学成分是怎样的？结构如何？
教师引导：是不是所有膜的成分和结构都与细胞膜一样呢？（学生看课本68页表）
教师说明：细胞亚显微结构的膜化学组成相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。
教师需指出的是：
（1）除了挂图中所标注的一些结构以外，溶酶体、圆球体、微体、胞饮泡、收缩泡、吞噬泡等均为具单层膜的结构。
（2）生物膜的化学组成是蛋白质、脂类和糖类。
由于必修课已给学生留下了细胞膜是由磷脂、蛋白质和糖类组成的印象，学生往往误认为生物膜的化学成分中的脂类专指磷脂，这样就忽略了另外一种成分——胆固醇（有的还含糖脂），实际上组成脂双层的脂类成分随不同生物而不同。细菌、蓝藻等原核细胞和植物细胞中一般没有胆固醇，在动物细胞中，胆固醇在脂双层中所占的比例较大，特别是在哺乳动物细胞中，它可和磷脂分子一样多。
2．各种生物膜在结构上的联系。
教师引导：生物膜的厚度一般为7 nm～8 nm，真核细胞的生物膜约占细胞干重的70％～80％，最多的是内质网膜，因此内质网在各种膜结构的联系中处于中心地位。
学生观察教学挂图和课本插图，分析出各种生物膜在结构上有哪些联系。
需给学生指出的是：液泡、叶绿体的膜与其他有膜结构也有一定的联系。
教师提问：内质网既可以与核膜、线粒体、细胞膜直接相连，还可以借助于小泡与高尔基体间接相连，其物质基础是什么？（学生思考并回答）
教师引导：既然它们之间有着直接或间接的联系，它们之间能否相互转化呢？
大屏幕显示资料
Grimstone曾观察到：饥饿的原生动物逐渐停止形成高尔基体，同时粗面内质网也减少或几乎完全消失，由于这些细胞于实验期间还继续形成分泌小泡，所以每一个高尔基体的囊的数目减少了，但当给动物重新喂食后，形成了新的粗面内质网，同时产生新的高尔基体，囊的功能也恢复了。
教师提问：该实验说明了什么问题？（学生思考并回答）
结论：细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性。
教学过程 第二课时
一、复习提问
大屏幕显示：
1.什么叫做生物膜？
2.生物膜的结构特性和功能特性是什么？
3.如何证明细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性？
导入新课：各种生物膜不仅在结构上有一定的联系，而且在功能上也有一定的联系。
二、新课学习
1．知识的铺垫：
（1）蛋白质的合成场所是什么？
（2）核糖体有哪几种存在形式？
教师引导：这两种类型的核糖体所合成的蛋白质有何不同呢？
大屏幕显示资料：
蚕的丝腺细胞在5龄的初期主要是细胞本身增大，这时细胞质中的核糖体多为游离型的，而内质网很贫乏。但到5龄的后半期，腺细胞开始大量合成和分泌丝心蛋白时，则核糖体都与内质网结合，形成发达的粗面内质网。
提问：通过上述事实你可得出什么结论？（学生思考并回答）
教师总结：丝心蛋白是在附着于内质网上的核糖体上合成的，它是一种分泌蛋白。
大屏幕显示：
科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，发现了各种生物膜在功能上有一定的联系。
2．证明各种生物膜在功能上有一定的联系的实验介绍。
（1）大屏幕显示资料：简介显微放射自显影法。
利用所研究物体中的放射性物质（示踪物质）放出的射线对照相底片或乳胶的作用，从而得知在所研究物体中预测成分的分布。这种方法称放射性自显影法。应用于细胞学或组织学则称显微放射自显影法。
这种方法的基本过程是，先使细胞吸收含有示踪原子的化合物，然后把这种组织细胞制成切片，是液体乳胶涂于其上，经过一定时间的曝光（即放射性物质放出的射线落在乳胶上使其溴化银还原而析出金属银，这个过程成为自显过程，亦称曝光），再进行显影和定影手续。根据乳胶上出现的银粒在细胞中的位置，便可判断放射性物质（或由这种放射性以及其他物质合成的化合物）在细胞内的分布。
（2）教师说明：豚鼠胰脏腺泡细胞分泌物形成过程的研究即采用了此方法。
首先给动物注射氚(3H)标记的亮氨酸，进行3 min的脉冲标记，然后制作电镜的显微放射自显影标本。
课件显示观察结果是：被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中。
教师提问：被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中说明了什么？（学生思考并回答）。
课件继续显示：脉冲标记后17 min和117 min后的情况。学生仔细观察并回答下列问题。
①17 min和117 min后被标记的氨基酸相继出现在哪些部位？
②与此分泌物的合成和分泌有关的结构有哪些？
③这些分泌物的运输方向是怎样的？
④这些分泌物通过哪种方式被运输到细胞外？
课件连续显示豚鼠胰脏腺泡细胞分泌物形成过程，教师引导学生总结分泌蛋白的合成与分泌的过程。
核糖体—→内质网—→高尔基体—→细胞膜—→细胞外
设问：①在核糖体上合成的分泌蛋白，为什么要经过内质网和高尔基体，而不是直接运输到细胞膜呢？
②内质网和高尔基体与蛋白质的形成有何关系呢？
教师引导学生思考并复习内质网和高尔基体的功能。
教师讲解：在核糖体上翻译出的蛋白质，进入内质网后，还要经过一些加工，如折叠、组装、加上一些糖基团等，才能成为比较成熟的蛋白质。然后，由内质网腔膨大、出芽形成具膜的小泡，包裹着蛋白质转移到高尔基体，把蛋白质输送到高尔基体腔内，做进一步的加工。接着，高尔基体边缘突起形成小泡，把蛋白质包裹在小泡里，运输到细胞膜，小泡与细胞膜融合，把蛋白质释放到细胞外。在分泌蛋白的合成、加工和运输的过程中，需要大量的能量。
小结：综上所述，细胞内的各种生物膜不仅在结构上有一定的联系，在功能上也是既有明确的分工，又有紧密的联系。各种生物膜相互配合，协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够继续、高效地运转，它们所形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。（引出下一个专题）
3．生物膜系统的重要作用。
（1）学生根据已有的各种生物膜的基础知识，加以讨论、分析，试述生物膜的重要作用。
（2）学生阅读课本，总结生物膜系统的重要作用。
（3）教师设计问题，温故知新，加深学生对知识的理解。
细胞膜使细胞所具有的内环境与人体的内环境有何区别？
细胞膜在控制物质进出细胞时是如何发挥作用的？
列举实例说明在生物膜上发生的重要的化学反应。
教师介绍：20世纪70年代以来，由于各种新的物理、化学的技术和方法的使用，使得生物膜的研究已深入到分子水平，并且取得了突飞猛进的发展，成为分子细胞生物学研究中的前沿领域之一。（引出下一个专题）
4．研究生物膜的重要意义。
（1）大屏幕显示资料：生物膜与膜生物工程国家重点实验室的介绍。
生物膜与膜生物工程国家重点实验室是由中国科学院与我国著名的北京大学、清华大学有关实验室组成的联合实验室之一，它是在中国科学院动物研究所、北京大学生物系、清华大学生物科学与技术系有关从事生物膜及工程的实验室基础上于1988年创建的，1990年建成，向国内外开放。
中国科学院动物研究所膜生物化学分实验室
清华大学膜生物物理分实验室
北京大学兴奋膜电生理分实验室
主要研究方向：在近代生物学与近代物理学及有关工程学科相互结合的基础上，探讨生物膜的能量转换、信息识别与传递和物质转移等基本生命现象的分子机理及其结构基础；揭示这些与生物膜密切相关的基本生命过程的内在联系。一方面，为发展膜分子生物学和解决生物学、医学及农学中的重大理论问题服务，如肿瘤和其他主要疾病的防治，神经和免疫功能的调节，发育和遗传的控制等；另一方面，通过生物膜的人工模拟研究，当前着重运用人工膜生物技术作为药物和遗传物质的定向导运系统，为解决医学临床和动、植物和微生物遗传工程等方面的重大实际问题服务。从较长远的发展方向上看，膜生物工程将包括在阐明生物膜的换能机理、选择透性、信息感受、识别和传递等工作原理的基础上结合其他工程技术发展“生物换能器”、“生物分离浓缩器”、“生物传感器”、“生物电子计算机”及“生物光计算机”等新兴技术领域，更广泛地为国民经济和国防建设服务。
主要研究成果：
①研究了线粒体氧自由基的生成、转移和靶向的作用机制，提出活性氧理论。
②研究了Mf细胞膜上离子通道活动的变化与GM一CSF激活过程的关系以及Mf与NK细胞对同种和异种抗原的识别作用。
③研制出对癌细胞恶性增殖有较强抑制活性的药物和有明显降糖效果的口服脂质体新剂型。
④蛋白质构象变化及基因导入的研究。用表面园二色谱法以及FTIR—ATR（全内反射傅利叶红外谱）和固体荧光谱法测定了蛋白质与生物医用材料表面作用后蛋白质构象的变化；在国内率先建立了磁园二色谱（MCD）技术，在蛋白质二维晶体组装的基础研究和突触形成过程中突触前后膜相互作用的研究中，都取得了许多重要的成果。研制并开展了一系列导入外源基因的新方法，用超声波法在植物完整细胞及组织块中实现外源基因的转移。
⑤细胞膜离子通道特性的研究。人工合成的22肽在肌细胞膜上组装成具有离子选择性的通道，分离纯化了具有生物活性的抗吗啡肽和芋螺毒素，在离子通道水平上研究其作用机理；阐明心肌细胞早后去极化的发生机制、电生理学特性及各种抑制因素。
（2）介绍科学技术在攻克人类疾病、提高粮食产量、改善作物品质等方面的例子。（课前可以给学生布置作业，通过网络、报纸、杂志等渠道收集相关资料，经筛选后，课上交流）
（3）归纳研究生物膜的重要意义。
结束语：生物膜与膜生物工程是现代生物科学的重大方向之一，它将近代生物学与近代物理学及有关工程学科互相结合起来，对阐明生物能量转换、信息识别、传递和物质转移等诸多生命现象具有重大意义，同时在生物学、医学及农学中具有实际应用的前景。随着科学技术的不断发展，可以更广泛地为国民经济和国防建设服务。
重点提示
1．在教学过程中注意与高中必修教材相关内容的衔接，使学生明确知识的整体性。
教师可以通过设计的问题，创设问题情境，引导学生思考，在激活学生原有知识的基础上，进一步发现新的知识。
2．注意区别生物膜和生物膜系统这两个概念。
3．适当补充一些资料，使学生知道相关知识发展的新动向，了解一些科研的方法，并且有利于培养学生的阅读和分析能力。
板书设计
生物膜的概念：细胞亚显微结构中的膜的化学成分相似，基本结构大致相同，统称为生物膜
一、各种生物膜在结构上的联系
结论：各种生物膜在功能上既有明确的分工，又有紧密的联系。
三、生物膜系统的概念
1．概念：细胞膜、核膜以及由膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，它们所形成的结构体系，叫做生物膜系统。
2．作用：（略）
四、研究生物膜的重要意义
1．有助于从理论上阐明细胞的生命活动规律。
2．在工农业生产、核医学实践中有重要用途。
背景资料
植物的抗冻性
植物机体细胞内的生物膜体系与植物抗冻性有密切关系。当植物遇到低温时，生物膜便会发生相变，即从液晶相变成凝胶状态，并使膜的结构破坏，结果在原生质膜上形成透性较大的非脂类的“洞穴”，成为许多电解质自由出入的通道，细胞质内的溶胶因而大量排出，最终引起植物死亡。因此，抗冻的植物必须具备以下几个特性。
第一，在温度降低时，必须能够维持机体内生物膜正常的液晶相；
第二，具备膜结构上的稳定性，这种稳定性与植物品种的抗寒性成正相关；
第三，能够避免细胞内结冰，以防止冰晶对膜的破坏；
第四，细胞内的水流到细胞外结冰也会造成一定的伤害，这是因为冰冻脱水会引起细胞干旱，使蛋白质变性，同时也会使细胞发生收缩塌陷，使细胞质膜遭到破坏所致。因此，还必须具备抗冻脱水的性能。但是，各种植物对上述要求的抗冻性并不相同，有些只具备其中的一种或两种，有的甚至完全不具备，因而便出现了有些品种怕寒，有些品种抗冻的现象。如西红柿、黄瓜、香蕉、菠萝等，在10 ℃以下就常常发生寒害；而松、柏、竹、云杉等，却能够在白雪皑皑、冰天雪地的环境中正常存活。
和冷害作斗争，预防低温对作物造成的危害，主要应从提高作物抗冻性和防止不利气候因素对作影响两个方面入手。经过抗寒锻炼，可以人为地促进植物体内一系列生理上的转变，从而增加其抗冻能力。
在大田条件下，抗寒锻炼要经过两个阶段：一是让植物在入冬前的好天气进行旺盛的光合作用，积累更多的有机物，即越冬所需的营养物质（糖和氨基酸等），增加膜脂中不饱和脂肪酸的含量，这对防止生物膜的相变、稳定膜结构是很重要的。二是在晚秋稳定的低温条件下，控制田间灌水，使植物能够进行细胞间隙的正常脱水过程和原生质胶体状态的正常改变，并使植物组织中自由水含量减少，因而也减少了组织结冰的可能性。经过上述两个方面的锻炼，细胞原生质对不良条件的反应便会变得迟钝，抗冻能力自然就会显著增加。
第二节 细胞工程简介
一 植物细胞工程
教学目标
1．知识方面
（1）细胞的全能性（理解）。
（2）植物细胞工程的主要技术——植物组织培养和植物体细胞杂交（知道）。
2．态度观念方面
（1）通过介绍植物组织培养技术发展简史。植物体细胞杂交技术取得的进展和尚未解决的问题，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣。同时，使学生认识到随着人们视野的不断拓宽，认知的不断加深，科学技术呈现日新月异、日臻完善的发展趋势。从而在学习过程中用发展的眼光看待问题，分析问题，不墨守陈规，不拘泥于原有知识的限制而勇于开拓，推陈出新。
（2）在植物细胞工程两大技术的学习过程中，渗透科学态度、科学方法和科学精神的养成教育。
3．能力方面
（1）在教学过程中，合理利用录像、软件等相关资料，培养学生的观察能力、思维能力以及整合、运用科学信息的能力。
（2）创设问题情境，在质疑、探究的学习过程中，培养学生独立思考，推理判断和创造性思维能力。
（3）通过联系农业生产实际，培养学生活学活用，理论联系实际的能力。
重点、难点分析
1．植物组织培养是本节的重点。
分析：植物组织培养重点讲述植物组织培养技术和基本原理，即离体培养的植物细胞脱分化和再分化的过程。其不仅在知识上对高二必修课中有关内容进行了深化和扩展，而且还为培育无病毒植株、制备人工种子、培养转基因植物以及植物体细胞杂交等提供技术支持。同时，随着科学技术的不断进步，植物组织培养这门崭新的技术将日益普及和深入，成为现代农业生产中重要的技术手段。
2．植物体细胞杂交是本课的难点。
分析：植物体细胞杂交是在植物组培技术的基础上，借助动物细胞融合的方法发展起来的一门新型生物技术。这部分知识对于学生是全新的，加之与其有关的感性材料不多，因而给教学带来一定难度。
教学模式
自学——指导——启发——探究。
教学手段
实物材料。录像。软件。
课时安排
一课时。
设计思路
1．布置课前预习：要求学生充分复习与本课有关的旧知识，预习新课，并对新知识的框架及层次结构有一个初步的认识。
2．从新旧知识联系入手，进一步深入学习细胞全能性理论，并在学习过程中，渗透对学生能力和方法的培养。
3．充分利用学生已有的知识积累，借助于多种直观教学手段，采用综合——分散——深化的教学方法，引导学生对植物组培知识进行比较广泛、深入的学习。
4．在学习植物体细胞杂交技术时，教师有意识地创设情境，提出渐进式问题，引导学生进行思维探索，并借助于计算机课件，对该技术进行由点及面的学习。
5．智能训练，实现知识的正向迁移。
重点提示
1．在本段教学中，应注意发挥教材的多功能性，深刻发掘教材的内涵，以知识学习为载体，强化学生多方面良好素质和能力的培养。
2．在教学过程中，教师应善于从教材内容和学生心理状态出发，精心设计有关问题，启发和引导学生积极思考，认真分析、追究问题的原因，寻求解决的方案。对存在的疑难问题，教师要及时点拨、疏导和指导，激发学生积极地思维，大胆发表自己的见解，充分体现其主体作用，使学生掌握知识，锻炼能力，真正成为学习的主人。
3．注意恰当运用多媒体手段辅助教学，为学生提供丰富、生动的素材，加大课容量，提高教学质量。
教学过程
一、课前预习，布置预习作业
1．请分别理出细胞全能性和植物组织培养的知识结构和层次。
2．对高二必修课中与上述两知识点有关的内容进行全面、充分地复习。
3．找出新旧知识之间的联系与区别。
问题导入：
1．结合基因工程成果与展望的有关知识，简述“超级细菌”的培育过程。
2．如果将三种假单孢杆菌与第四种假单孢杆菌融合或将其内的细胞器移入第四种假单孢杆菌体内，使之具有分解四种烃类化合物的功能。这样的生物技术应属于何种生物工程？
教师启发：从上述两种生物工程技术的异同点出发，总结出何谓细胞工程。
学生在教师的引导下，对知识信息进行分析、比较、概括等思维加工，得出相应的思维成果。教师予以适当点拨，师生共同总结：细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
采用问题法导入新课较以往的平铺直叙更能激发学生的学习兴趣，拨动其思维之弦，让他们以最佳的精神状态投入到学习活动中去。
通过谈话法导出植物组织培养的理论依据是细胞的全能性。
二、进行新课
（一）细胞的全能性。
问题情境：预习中涉及的相关问题。
教师置疑：投影显示质疑问题。
1．高二必修课中关于细胞全能性有哪些方面的阐述？
2．什么是细胞的全能性？
3．克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？
4．生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？
5．为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？
6．与必修课中有关内容相比，选修课在知识上有了进一步的深入和发展，具体体现在哪些方面？
多向释疑：
对于问题1、2，3、4：通过认真的预习，借助已有的知识积累，学生不难做出正确的解释。
对于问题5：教师启发学生将题目读懂弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论。
师主释疑：在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。当已分化的植物器官、组织或细胞脱离母体后，在一定的营养物质、激素等外界条件作用下分化形成愈伤组织（一种相对没有分化的细胞团），继而在植物激素等诱导下发生再分化，才能表达出全能性。发育成完整植株。
对于问题6：侧重于学法指导和学生能力的培养，属较开放议题，只要有理有据，不强求答案的整齐划一。
小结：教师带领学生对以上知识点进行概括和梳理，使知识条理化，便于复习和记忆。
细胞全能性的典型范例便是植物组织培养，由此自然过渡到植物组织培养。
（二）植物组织培养。
问题情境：
1．放映植物组培的录像（发展史、技术过程、应用等）。
2．传看脱毒马铃薯组培苗实验材料。
3．用投影仪打出植物组培过程简图。
丰富、鲜活的感性材料为学生架起了新旧知识联系的桥梁。在学生充分复习、认真预习的基础上，教师引导学生总结出植物组培的过程。（见“板书设计”）
如果到此为止，学生虽抓住了知识的主干，但却错过了深化知识，发展智力等重要环节。所以教师应适时提出启发性问题，引导学生进一步思维探索。例如：
1.植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？
2.离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？
3.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？
4.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？
在教师的启发下，学生对问题展开分析、讨论，并给予科学正确的解释。
教师做适度的知识扩展，使学生的思维空间得到自然延伸。例如：
1．影响脱分化的一个重要因素是植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成，而两者不同的浓度配比在再分过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发生。
2．愈伤组织再分化过程应先诱导生芽，再诱导生根。
3．愈伤组织的形态发生主要有不定芽方式和胚状体方式两种。教材和录像中介绍的均为不定芽方式，而后者需要在愈伤组织形成后，对其进行处理，形成分散的单个细胞，再诱导其分化出具有胚芽、胚轴、胚根的胚状体，进而发育成完整植株。
关于植物组培技术的应用，在录像及必修课教材中均有介绍，教师只要对学生容易忽略的问题予以点拨。例如：生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂时进行的是大规模的细胞培养而非组织培养，前者只需培养至愈伤组织即可，后者则需诱导产生完整的植物体。另外，还可以鼓励学生就制造人工种子时，在胚状体和人工种皮之间添加何种胚乳成分展开设计，为学生创造广泛、自由的思维空间，培养学生多方向、多角度、多层次的发散思维能力。
（三）植物体细胞杂交。
问题情境： 20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。
提出问题：如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？
教师鼓励学生自由联想，大胆迁移，使学生在最佳思维状态下进入下一学习环节。
教师明确：植物体细胞杂交是用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植牧体的方法（强调起止点）。
提出渐进式问题，引导学生进行思维探究，使学生在获取知识的同时，受到科学方法的训练和培养。
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
学生一般会想到应该是位于细胞外侧不具生命力的细胞壁。
2．有没有一种温和的去壁方法呢？
据已有的知识积累，学生可联想到酶有专一性，而细胞壁的主要成分是纤维索和果胶，所以用纤维素酶和果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造成损伤。
3．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一部该做何处理？
应该诱导其再生壁，才能成为完善的杂种细胞。
4．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
学生可将植物组墙技术迁移运用于此问题的解决。
播放课件：用植物体细胞杂交过程，把以上零散的知识串接起来，使知识条理化、系统化，便于学生的理解和掌握。师生共同归纳植物体细胞杂交的过程。（见“板书设计”）
教师点拨：
1．人工诱导原生质体融合有物理法和化学法两大类，物理法是利用离心、振动、电刺激促使原生质体的融合；化学法是用聚乙二醇（PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合。
2．在细胞杂交过程中，除了形成AB型融合细胞外，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所需的杂种细胞。因此，在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。
3．指出植物体细胞杂交过程中已取得的进展和尚未解决的问题，激发学生热爱生物科学的情感和探索生命科学奥秘的兴趣。
总结：在学完三个知识点后，需引导学生清理知识问的脉络（例如：细胞全能性是植物组培的理论基础，而植物组培又是植物体细胞杂交的技术环节之一），抓住主线，把零散的知识系统化，做到融会贯通。
智能训练：出示“白菜—甘蓝”的投影照片。
设计方案：白菜和甘蓝两种植物之间存在着生殖隔离，不能进行传统的有性杂交。那么，如何才能获得如图这样的“白菜—甘蓝”植株呢？
抓住学生思维的兴奋点，促其联系实际解决问题，不仅巩固强化了所学知识，而且培养了学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力，实现知识的正向迁移。
板书设计
一 植物细胞工程
（一）细胞的全能性
（二）植物组织培养
1.过程
背景资料
1.植物细胞全能性的揭示
植物细胞的培养过程，一般先是从消毒的植物的根，茎或叶片上切取一些小块组织，然后将它们放在含有适当营养物质和生长调节物质（激素）的灭菌试管培养基上进行培养。组织块切口处的细胞像在整体植株上一样，因创伤而发生脱分化，成为分裂的细胞，并且可以继续不断地进行分裂增殖，形成愈伤组织（一种相对没有分化的细胞团）。通过营养物质和生物调节物质的适当配比，可以从这种愈伤组织诱导出芽和根的顶端分生组织，并可由此再生出新的植株。
这种愈伤组织培养物可以放在摇床上，通过试管液体悬浮培养分散成单细胞。这种单细胞具有丰富的细胞质、小型的液泡和大的细胞核，具有胚性细胞的特征。这种细胞在适宜的培养基中可发育成胚状体，然后再继续发育成植株。这种从单个体细胞分裂、分化、发育成胚状体的过程，与受精卵分裂、分化和发育成胚的过程很相似。通过细胞壁的水解酶——纤维素酶和果胶酶除去细胞壁，获得分离的原生质体，然后通过原生质体培养也可产生再生植株。广泛的研究结果表明，几乎植物体上所有各部分的组织细胞，包括根、茎、叶，花药、子房及幼胚等，均可通过诱导出来的培养细胞再生新植株。这些结果说明，植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性（totipotency）。从这方面说，植物细胞的培养优于动物细胞。
然而，培养的植物细胞全能性的表达，在不同植物种类之间，甚至在同种植物的不同基因型之间都有很大的差别。大量的试验结果表明，有些植物种类，如烟草、胡萝卜、番茄、矮牵牛，拟南芥、油菜、马铃薯、甘蔗等，它们的培养细胞很容易再生出新植株，并在继代培养中，能够长时期地保持其全能性的表达。许多重要的农作物，诸如小麦、玉米、水稻、大豆、棉花等，它们中的一些品种或品系的培养细胞也能诱导出再生植株；但是。它们许多品种的培养细胞却难以进行再分化；即使能表达的品系，在多次继代培养后，也会丧失其全能性的表达能力。当然，这可能与我们人类现时的认识水平不够有关。因此，除继续深入探讨全能性的表达条件外，在我们现时的试验研究中，选择一个好的，能获得全能性表达的基因型，对于达到预期成功的目标具有极为重要的意义。
2.细胞培养是研究植物发育的有效途径
我们知道，一团未分化的愈伤组织细胞可以在适当的培养条件下诱导分化出芽和根的分生组织，然后再继续发育成完整的植株。单个的植物细胞在液体培养条件下，可以发生类似受精卵发育成胚的过程，从单细胞→细胞团→球形胚→心形胚→胚状体，然后再生出完整的小植株。还有少数植物，如风信子，可以在愈伤组织的基础上直接发育出花器官。这种器官发生和形态建成的过程是在试管培养中，主要是通过植物激素（生长调节物质）的配比平衡的调控来实现的。如在培养基中加入适量的激动素（KT）和细胞分裂素（6—BA），可以诱导芽的分化；减少或去掉其他激素，加入适量的吲哚乙酸（1AA），则可诱导根的发生。因此，可以通过细胞培养的途径来研究植物器官发生和形态建成的调控因素及其发育机制。
此外，研究者们还进行了植物雌性花器官的培养，子房的培养已经成功，胚囊的培养已取得进展。这样，可以在试管中研究受精过程和受精卵的胚胎发育过程及其调控因素和机理，并且可以进行遗传工程的操作。
3．植物原生质体的培养与基因工程
植物细胞壁在植物的生活和生存中起着十分重要的作用，但是也给研究工作带来不少障碍和困难。因此很早以来，人们就想除去细胞壁，获得无壁的原生质体。这一愿望终于在20世纪60年代未和70年代初得到了实现。现今，可以采用纤维素酶和果胶酶的混合液，在较高渗透压的条件下处理根尖、叶片组织。培养的愈伤组织或悬浮培养细胞，使细胞壁被酶所消化，从而可获得大量的无壁球形原生质体，并可通过原生质体培养再生新的植株。迄今，已经从不少植物种类的原生质体培养中，成功地获得了再生的植株，如胡萝卜、烟草、矮牵牛、拟南芥、油菜、玉米、水稻、豌豆、甘蔗、柑桔及狲猴桃等。
在原生质体培养的基础上，可以进行原生质体融合的体细胞杂交及基因工程的研究。植物细胞工程是指通过特定的载体，如质粒、病毒，噬菌体或脂质体等，将外源遗传物质（DNA）引入受体——原生质体或细胞中，再通过细胞和原生质体培养，获得转基因植株，研究者们正试图利用此种途径和技术培育抗病虫害、抗干旱、盐碱、低温优质高产的作物新品种，此外，分离的原生质体及其培养，也为许多细胞生物学问题的研究提供了良好的实验体系。
4．植物细胞培养与应用研究
通过将外源遗传物质（DNA）导入培养细胞或原生质体，可以获得抗逆、高产及优质的转基因植株，这是植物细胞培养用于应用研究的一个方面。此外，植物细胞培养还可用于其他一些应用研究。例如：
①对那些能产生重要次生代谢产物（如某些中医药）的细胞系进行大量（罐）培养，实现这种产物的工业化生产。
②在常规杂交育种的基础上，通过花药（花粉）培养，进行单倍体育种。
③从培养的植物细胞再生出来的新植株表现出高度的遗传变异，这种现象称为“体细胞的无性系变异”。可以从这些变异系中选择有益农艺性状的作物新类型。
④细胞突变体的诱变与筛选：例如在培养基中加入不同浓度的NaCl，通过胁迫诱变和筛选抗盐突变体。还可以向培养基中加入病原体的毒蛋白，以诱变和筛选抗病突变体。为了改善作物品质，可以进行抗赖氨酸类似物的诱变与筛选，即在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物，可以获得抗赖氨酸类似物突变体。这种突变体中的赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的水平升高。总之，借助植物的细胞培养，可以从多途径上用于作物的改良研究。
二 动物细胞工程
教学目标
1．知识方面
（1）动物细胞培养（知道）。
（2）动物细胞融合（知道）。
（3）单克隆抗体的制备及应用（知道）。
2．态度观念方面
（1）初步培养学生勇于探索，不断创新的精神和合作精神。
（2）通过向学生介绍几大动物细胞工程技术的发展动态及一些新的研究成果，使学生明确人们对生命奥秘的揭示愈加广泛和深入，知识不断更新并向前发展。认识到学无止境，形成终生学习的意识。
3．能力方面
（1）在学习动物细胞培养过程中，学生通过阅读、自学、质疑、讨论、训练、总结等环节，逐步提高独立获取知识的能力、逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力。
（2）由植物体细胞杂交技术导出动物细胞融合过程，培养学生的知识迁移能力、思维能力。
（3）让学生尝试设计革克隆抗体的制备过程，指导学生掌握获取知识和探索生物科学的基本方法，使学生了解生物科学认识模式以发展学生的创造性能力。
重点、难点分析
单克隆抗体既是本小节的重点，也是难点内容。
分析：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。其中前三大技术为本节教材的主体内容，而胚胎移植、核移植技术以小字科普读物的形式出现，意在使学生在有所侧重的前提下对动物细胞工程发展概况有一个较全面的了解。在教材重点介绍的三大动物细胞工程技术中，动物细胞培养是其他技术（如单克隆抗体、胚胎移植、核移植等）的基础，其价值更多的是通过其他技术成果来体现的。而动物细胞融合技术目前较为成熟的最重要的用途便是制备单克隆抗
体。由此可见，单抗技术应属较高层次的动物细胞工程技术。对它的学习有助于学生较深刻地领悟动物细胞工程的真谛，并从两位诺贝尔奖获得者对单抗独具匠心的实验设计中，深刻体会科学态度、科学方法，尤其是创造性的思维品质在科学研究、发明创造中的决定性作用。基于以上认识，单克隆抗体应列为本节的重点内容，同时单克隆抗体技术本身环节多、技术复杂，加之学生对此缺乏必要的感性认识，所以也是本课的难点所在。
教学模式
自学——指导。启发、探究。
教学手段
1．动物细胞培养的自制挂图。
2．动物细胞融合、单克隆抗体制备过程的教学课件。
3．有关克隆羊“多莉”的录像资料。
4．实物投影仪。
课时安排
二课时。
设计思路
1．采用自学、指导模式对动物细胞培养技术进行较深刻、透彻地学习，为学习其他动物细胞工程技术打好基础。
2．教师启发学生回忆植物体细胞杂交过程；通过新旧知识对比，引导学生大胆推测动物细胞融合过程，培养学生知识迁移能力，并通过课件演示全过程，加强直观性，培养学生的观察、思维能力。
3．教师给出资料，引出探究点。学生通过讨论、辩论，设计多种制备革克隆抗体的方案。然后通过观察全过程课件，质疑、释疑（多方向），并由学生概括单克隆抗体的制备工程。
4．胚胎移植、核移植为书中小字内容，以学生自学为主，教师予以适当指导、点拨。
5．以“多莉”羊的培育过程为主线，将动物细胞工程五种技术的知识有机地串接起来，构成完整的知识体系。
重点提示
1．在教学中，应强化学生的主体意识，开发学生的潜能，使学生的个性在共性发展的同时也能协调发展，使知识不单是讲课的内容，考试的内容，而成为有利于学生综合素质全面提高的载体和素材。教师应善于从教材内容和学生心理状态出发，采用多种方法设计富有启发性的问题，创设探索的情境，激发学生思考和探索的欲望，从而达到在获取知识的同时培养他们的多方面能力的目的。
2．适当增加难度，能在教学过程中引起学生适度的认识冲突。前苏联教育家赞可夫就极力主张“高难度原则”，以求得学生在一定困难水平出现认知冲突，增强学生参与讨论的积极性，促进其发展。
3．在教学过程中，适度拓宽教学内容，扩大学生的知识面，开发学生的思维空间，有利于学生发散性思维的培养。
4．根据学生的认知水平和教学内容的难易程度，合理安排教学容量，控制好课堂教学的密度；该讲的要讲深、讲透，并善于从多角度、多层面来挖掘知识的蕴含，从而把握好教学的力度；同时还要注意课堂节奏的急缓、疏密、错落有致。
1、 教学设计
（一）采用“自学 指导法”学习动物细胞培养技术，可变“讲堂”为“学堂”，使学生由“学会”到“会学”、“乐学”，学生真正成为学习的主人。
教师指导学生阅读细胞培养过程，并启发学生能质疑、释疑，并归纳出细胞培养的简图，学会用与植物组织培养作比较的方法来学习动物细胞培养。
比较项目 原理 培养基 结果 培养目的
植物组织培养 细胞的全能性 固体：营养物质，激素 培育成植株 快速繁殖，培育无病毒植株等
动物组织培养 细胞的增殖 液体；营养物质动物血清等 培育成细胞系或细胞株 获得细胞的产物或细胞等
思考：如何用细胞培养技术，为烧伤病人植皮？培养学生理论联系实际及知识迁移能力。
（二）用新旧知识对比的方法，引导学生由植物体细胞杂交过程，推测动物细胞融合过程，培养知识迁移能力。介绍灭活病毒诱导细胞融合过程。
课内反馈
细胞融合原理 融合方法 诱导手段 用途
植物体细胞杂交 细胞膜的流动性 去除细胞壁后诱导原生质体融合 离心、电刺激、振动、显微操作、聚乙二醇等试剂诱导 克服远源杂交不亲和，获得杂交植株
动物细胞融合 细胞膜的流动性 使细胞分散后诱导细胞融合 同上，再加上灭活的病毒诱导 制备单克隆抗体的技术之一
（三）温故知新引入课题。阅读课本，设计有启发性的问题，创设探究情境，激发学生思考和探究的欲望，达到在学生获取知识的同时发展学生的能力。
充分利用P78教材上的资料，提出启发性的问题：
（1） 什么是抗体？是由什么细胞产生的？什么是单克隆抗体？
（2） 你认为怎样制备单克隆抗体？学生思考、分组讨论、设计出多种方案。
（3） 科学家又是怎样制备单克隆抗体的呢？
教师利用教材上插图或投影讲解或播放制作的单克隆抗体的软件，让学生了解科学家独具匠心的思维过程，严谨的科学态度及科研方法，同时也对自己的设计做出了评价，鼓励学生大胆质疑，在学生提问的基础上，教师出示启发性思考题、启发学生多方向质疑，教师精讲突破难点。
1、为什么用小鼠骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合
2、制备过程为什么要经过两次筛选？
3、杂交瘤细胞在小鼠腹腔内培养和在体外培养有何区别？
4、小鼠单克隆抗体能用于人体疾病的治疗吗？
5、单克隆抗体的制备过程与动物细胞融合、动物细胞培养相比较有什么联系？
1、 有关单克隆抗体的应用，建议采用自学的方法，教师通过反馈练习矫正。
2、 胎移植、核移植（小体字）以学生自学为主，教师适当指导，点拨。
提供1999年上海高考题或提供录像、或网上下载有关多利羊培养过程，思考多利羊培育过程中需要用到哪几种生物技术？将动物细胞工程五种技术的知识，有机的串联起来，构成完整的知识体系。
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