植物细胞工程的基本技术 教学设计.doc

植物细胞工程的基本技术的教学设计学科高中生物教材名称：选修3教材出版社：人民教育出版社课题名称植物细胞工程的基本技术年级：高二学期：第二学期教学目标（一）知识目标1.简述植物细胞全能性的含义2.简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术3.尝试或了解植物组织培养过程（二）能力目标1.通过对植物组织培养和植物体细胞杂交的过程设计，培养知识的迁移能力2.通过对基本概念、基本原理的正确理解和掌握，逐步形成判断、分析、综合等思维能力（三）情感、态度和价值观目标通过对植物组织培养和植物体细胞杂交的设计，体验植物组织培养，激发学生勇于探索、敢于实践科学精神。指导思想本节主要介绍了植物细胞工程的两项基本技术，一些内容和原理在必修模块中已埋下伏笔，但作为一项新内容。尤其是植物体细胞杂交技术，学生以前没有涉及，因此在理解上存在困难。教师在教学中可采用创设情景、问题驱动、层层设疑并结合讨论的方法，同时结合导学案，实现教学目标。重点与难点1.重点（1）植物组织培养的原理和过程（2）植物体细胞杂交的过程2.难点（1）植物组织培养的实验（2）植物体细胞杂交过程教学思路 首先通过阅读教材资料“细胞工程的发展历程”，结合必修一所学知识，引入细胞工程的理论基础细胞全能性。 在“植物组织培养”这一基本技术的教学过程中，通过“创设情景引入新知视频教学思考讨论归纳总结习题巩固”的方式来完成。 在“植物体细胞杂交技术”这一基本技术的教学过程中，通过“创设情景讨论引入直接讲授问题教学归纳总结反馈答疑习题巩固”的方式来完成。教学手段自主学习、小组讨论、问题教学法、讲授法等主要资源 “胡萝卜的组织培养” 自录视频、PPT课件、自编学案、投影仪等教学过程预设环节教师活动学生活动设计意图第一课时1.阅读教材P32 “细胞工程的发展历程”，导入本专题2.细胞工程的概念3.植物细胞工程的理论基础细胞全能性a概念b原因c生物体内的细胞为什么没有表现出全能性？4.植物细胞工程的基本技术技术（1）植物组织培养技术过程a播放“实验：胡萝卜的组织培养” 自录视频，提出问题b总结植物组织培养技术的流程图c植物组织培养的必要条件植物组织培养技术的概念 5布置作业第二课时1创设情境，问题引入2新课讲授（2）植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术的流程图植物体细胞杂交技术的概念植物体细胞杂交技术的意义3.反馈4.小结5布置作业投影问题：1.细胞工程中主要应用到什么原理？2. 细胞工程中主要涉及哪些领域？投影显示：细胞工程的概念理解：细胞工程原理与方法、操作水平、目的、类型。探讨：细胞工程与基因工程的操作水平有什么不同？例题：下列哪一项技术属于细胞工程范畴？A 超级杂交水稻的培育B 抗虫棉的培育C 胡萝卜组织培养技术D 无籽西瓜的培育投影问题： 什么是细胞的全能性？ 为什么已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能？ 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？投影思考：一位果农偶然在果园里发现，一株苹果树的某一枝条上所接的果大、果形佳、口感好。性状优于其他的果。为了快速推广这一品种，尽快取得经济效益。应该怎么做？学生表达观点，教师点评，适时引出“植物组织培养”技术。投影播放视频：实验：胡萝卜的组织培养投影问题：胡萝卜的组织培养的原理是什么？ 为什么要切取胡萝卜根的形成层部分，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）是否也能培养成小植株？3.什么叫做植物细胞脱分化、再分化？4.在组织培养实验中，哪些环节需要无菌操作？为什么要强调无菌操作？重点补充：生长素和细胞分裂素协同调控在组织培养中的作用。简介“激素杠杆”含义。生长素/细胞分裂素>1,主要诱导脱分化和根原基的形成；生长素/细胞分裂素<1,主要诱导再分化和芽原基的形成； 概括出植物组织培养的流程图拓展：外植体、胚状体、愈伤组织学生讨论、归纳植物组织培养的必要条件，教师补充完善。 离体 适宜的培养基：含有水、无机盐、蔗糖等有机物，还包括生长素、细胞分裂素等激素。 无菌操作 适宜的外界条件：温度适宜、关照与否等投影显示：植物组织培养技术的概念学案课后作业番茄和马铃薯是西方国家常吃的两种食物，马铃薯块茎生长在地下，番茄果实在地上生长，20世纪60年代，一些科学家突发奇想：能否培育出一种地上结番茄、地下长马铃薯的“超级作物”？能否用杂交的方法实现这一想法？通过讨论得出：杂交不能实现上述想法。引入：科学家是怎样实现这个想法的？投影显示：植物体细胞杂交技术的流程图教师讲解植物体细胞杂交技术过程投影问题：（1）什么叫去壁？为什么要去壁？去壁的常用方法是什么？HCl也能破坏细胞壁，能用HCl去壁吗？（2）什么叫做原生质体？一个动物细胞相当于原生质体吗？原生质体与原生质层有何区别？（3）诱导融合的方法有哪些？原生质体融合体现了膜的什么特性？原生质体融合的实质是什么？（4）若只考虑两两融合，融合后的原生质体有哪些类型？所需的类型是什么？用什么方法能得到所需类型？（5）植物体细胞杂交完成的标志是什么？（6）得到杂种细胞后再如何操作才能得到杂种植株？（7）植物体细胞杂交技术可分为哪些阶段？（8）二倍体白菜与二倍体甘蓝经过体细胞杂交所得到的杂种植株是几倍体？是否可育？学生回答上述问题，教师适时补充，纠错。在上述基础上引出：植物体细胞杂交技术的概念强调植物体细胞杂交技术的意义，以及植物体细胞杂交已取得的进展和尚未解决的问题。 完成课后的“思考与探究” 学生针对本节内容提问，教师解答由学生构建本节知识网络图，并写在学案上，教师总结完善完成学案习题自我阅读教材P32 “细胞工程的发展历程”，简要回答问题。教师讲授学生阐述，教师总结学生回答学生阅读教材，抽查学生回答学生带着问题看书、思考，分组讨论各组学生代表提出本组对策观看视频，结合教材，思考讨论，小组交流，回答问题画出植物组织培养技术的流程简图。（用投影仪展示学生代表答案，教师点评，共同得出结论）学生总结，共同归纳课后完成作业学生阅读教材，结合已学的杂交原理，得出结论学生阅读教材，分组讨论。按问题顺序每组派学生代表解答。自由提问学生自主协作构建本节知识网络图课后完成作业自我阅读，初步了解细胞工程的相关理论、技术和实验。直奔主题，切入新课让学生深入理解细胞工程的概念。能初步运用所学知识解决问题承前启后，温故知新创设情景，激发兴趣，引出植物细胞工程的第一项基本技术植物的组织培养培养学生的观察能力培养学生的团队合作精神，锻炼学生的思维 联系旧知，深入拓展培养学生的动手能力和思维表达能力培养自主学习的能力课后巩固，强化所学激发学生探索生命科学奥秘的兴趣及勇于质疑的科学精神。构建知识体系，形成知识网络培养学生自主学习能力，提高学生分析和解决问题的能力培养学生主动思考能力和表达能力培养学生的动手能力和思维表达能力课后巩固，强化所学自我反思主要特色与创新1.引导学生自主学习，小组合作，激发学生学习兴趣，充分调动学生的学习积极性。2.联系现实，创设情景，引导学生探索、讨论，开启学生的思维之路。3.运用“问题教学法”，层层深入地设疑，引起学生的求知欲望，培养学生探究、推理和思维表达能力。4.及时归纳总结，培养学生动手能力以及表达思维的能力。存在的问题与不足学生分组讨论不易控制，实验操作体验缺乏，动手能力不够。教师的全盘把握能力仍需提高和加强（下附自编学案）专题2 细胞工程学案2.1植物细胞工程的基本技术（第一课时）【知识要点】一、细胞工程的概念（一）对概念的理解1.原理与方法：应用 和 的原理和方法。2.操作水平： 或 水平。3.目的：按照人的意愿来改变 或 。4.种类 ：根据操作对象不同，可分为 和 。（二）思考 1.细胞工程与基因工程的操作水平有什么不同？2.例题：下列哪一项技术属于细胞工程范畴？A.超级杂交水稻的培育 B.抗虫棉的培育 C.胡萝卜组织培养技术 D.无籽西瓜的培育二、植物细胞工程的理论基础细胞全能性（一）概念：具有某种生物 的任何一个细胞具有发育成 的潜能。即每个生物细胞都有 的特点。（二）为什么已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能？（三）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？三、植物细胞工程的基本技术技术（一）植物组织培养技术1.过程：（观看实验视频“胡萝卜的组织培养”，完成下列问题。）（1）胡萝卜的组织培养的原理是什么？（2）为什么要切取胡萝卜根的形成层部分，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）是否也能培养成小植株？（3）什么叫做植物细胞脱分化、再分化？（4）在组织培养实验中，哪些环节需要无菌操作？为什么要强调无菌操作？（5）重点补充：生长素和细胞分裂素协同调控在组织培养中的作用。生长素/细胞分裂素>1,主要作用是： 和 的形成；生长素/细胞分裂素<1, 主要作用是： 和 的形成；（6）概括出植物组织培养的流程图（7）归纳植物组织培养的必要条件：2.植物组织培养的概念：在 和 的条件下，将 的植物器官、组织、细胞，培养在人工配置的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生 、 ，最终形成完整的植株。【课后作业】1.细胞的全能性是指A.具有细胞膜、细胞质和细胞核结构的完整细胞，能进行各种生理活动B.具有细胞膜、细胞质，无细胞核的细胞也能完成特定的生理活动C.已分化的生物体细胞具有使后代形成完整个体的潜能D.具有该物种所特有的全套遗传物质的细胞2.下列有关植物细胞与组织培养的叙述中，错误的是A.花药、胚不能作为组织培养的材料 B.植物细胞具有全能性C.外植体是指用于培养的植物组织或器官 D.外植体可诱导出愈伤组织3下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是 A. 叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的薄壁细胞 B叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织 C. 融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜 D叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性4.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的 A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素5.用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是 A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的B.该愈伤组织的细胞没有全能性C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构6.以下四种细胞工程技术中培育出的新个体，只含有一个亲本遗传性状的是 A.植物组织培养 B.细胞融合 C.动物胚胎移植 D.细胞核移植7.在下列选项中，不需要采用植物组织培养技术的是A利用基因工程培育抗棉铃虫的棉花植株B利用细胞工程技术培养“番茄一马铃薯”杂种植株C. 利用花药离体培养得到单倍体植株D利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，得到染色体数目加倍的植株8.下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：(1)表示_ _，它能被培养成为的根本原因是_ _。(2)表示_ _，它与相比分化程度_ _，全能性_ _。(3)若是花药，则是_ 植株，继续对其使用_ _处理可获得_ _正常植株，该过程称为_ _。(4)若是胡萝卜根尖细胞，则培养成的的叶片的颜色是_ _，这说明根尖细胞_ _。（第二课时）【知识要点】（二）植物体细胞杂交技术1.过程（1）流程图写出下列字母所代表的过程： C D F (2)思考并回答下列问题 （1）什么叫去壁？为什么要去壁？去壁的常用方法是什么？HCl也能破坏细胞壁，能用HCl去壁吗？（2）什么叫做原生质体？一个动物细胞相当于原生质体吗？原生质体与原生质层有何区别？（3）诱导融合的方法有哪些？原生质体融合体现了膜的什么特性？原生质体融合的实质是什么？（4）若只考虑两两融合，融合后的原生质体有哪些类型？所需的类型是什么？用什么方法能得到所需类型？（5）植物体细胞杂交完成的标志是什么？（6）得到杂种细胞后再如何操作才能得到杂种植株？（7）植物体细胞杂交技术可分为哪些阶段？（8）二倍体白菜与二倍体甘蓝经过体细胞杂交所得到的杂种植株是几倍体？是否可育？2.植物体细胞杂交技术的概念：将不同种的植物 ，在一定条件下 成 ，并将其培育成 的过程。3. 植物体细胞杂交技术的意义：克服不同生物 的障碍。4.成功实例： 、 、 。【课后作业】1.植物体细胞杂交技术中去掉细胞壁常用的物质是 A胰蛋白酶和胃蛋白酶 B.HCl和纤维素酶 C.纤维素酶和果胶酶 D.限制性核酸内切酶和DNA连接酶2.关于植物体细胞杂交技术，错误的说法是 A.可以突破自然生殖隔离的限制而得到种间杂种植株B.使用聚乙二醇可以诱导两种愈伤组织细胞直接融合C.此项技术往往需要使用纤维素酶和果胶酶处理待融合细胞D.植物组织培养是实现体细胞杂交的最基础的工作手段3.下列关于细胞工程的叙述中，正确的是 A.植物细胞工程中，融合叶肉细胞时应先去掉细胞膜，制备原生质体B.植物体细胞杂交，培育出的新品种一定不是单倍体C.植物细胞工程中，叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织D.单克隆抗体制备过程中，采用不经免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合从而获得杂交瘤细胞4.植物体细胞杂交是利用不同物种的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指A.不同植物的精子与卵细胞的融合 B.不同植物的原生质体的融合C.完整的两个体细胞的融合 D.植物花粉细胞的两两融合5. 与传统育种相比,植物体细胞杂交在培育作物新品种方面的重大突破表现在A.证明杂种细胞具有全能性 B.克服远源杂交不亲和的障碍C.缩短育种周期,减少盲目性 D.快速培育无病毒植株,保留杂种优势6.据图回答下列问题：（1）过程是用 处理细胞的细胞壁，后经过程诱导原生质体融合，实际融合的过程中原生质体可能会形成 种细胞团（只考虑两个细胞融合的情况）。是 的过程，与此过程密切相关的细胞器是 。（2）在过程培养中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入 。同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程中必须保证 。（3）若番茄细胞内含A条染色体，马铃薯细胞内含B条染色体，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育（假设能成功），得到的后代应含 条染色体，还必须用 来处理幼苗，才能得到可育的番茄马铃薯植株，此时体细胞中含有 条染色（4）若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则杂种植株为 倍体。