《植物体细胞杂交》教学设计

《植物体细胞杂交》教学设计

一、概述

人教版高中生物教材《现代生物科技专题（选修3）》中“植物体细胞杂交”，虽然考纲不做要求，但是，是发展探究能力，提高科学素养的良好素材。该内容主要涉及植物体细胞杂交技术的过程和应用。体细胞克隆羊多利的问世，不仅给克隆技术带来重大突破，也使更多的人开始关注细胞工程技术。近几十年来，细胞工程技术获得突飞猛进的发展，许多成果已渗入到我们的日常生产和生活中。通过本专题的学习，学生可以了解细胞工程的原理、应用及其发展前景。为了激发学生的学习兴趣，教学方法主要采用探究式教学，结合学生的合作式学习，通过层层设疑，提出问题并解决问题。

二、教学目标

1.知识与技能。简述植物体细胞杂交技术及其应用。

2.过程与方法。通过复习旧知识引出新知识，能够深入理解知识的内在联系，掌握知识迁移的学习方法；通过合作学习、探究学习，掌握植物体细胞杂交技术的流程和应用。

3.情感态度与价值观。通过植物体细胞杂交技术过程的学习，讨论细胞工程技术的社会意义，认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系，关注细胞工程的研究发展和应用前景。

三、学情分析

细胞工程是建立在对细胞结构、功能、生理等研究基础上的新技术，在必修模块《分子与细胞》中，学生已学过动植物细胞的结构和功能、细胞的分化和全能性；在必修模块《遗传和进化》中，学生已学过生物变异在育种上的应用；这些都是学习本专题的知识基础。更主要的是刚学过的植物组织的培养为植物体细胞杂交技术奠定了基础。

四、教学方法

本节课采用探究式教学，教师通过创设一种良好的情景，启发学生提出问题，利用学生已有的知识和其他交叉学科的思想，通过合理的想象，分析问题，解决问题。

五、教学过程

1.创设情境，激情导课

【教师活动】教师通过幻灯片放映日本博览会上的一棵枝叶覆盖面积达14平方米，果实数量达13000只的番茄树以及马铃薯的地下块茎。提出问题：通过

合理的想象，结合我们学过的知识，想想如何充分发挥植物的潜能，让地上部分结番茄，地下部分结马铃薯？

【设计意图】激发学生兴趣。

【学生活动】学生根据学过的关于作物育种等相关知识，提出可能的方案。

【教师活动】评价学生的方法，同时提出新的问题，用传统的杂交育种的方法能得到番茄―马铃薯的杂种植株吗？为什么？

【设计意图】复习关于植物育种的相关知识。

【教师活动】杂交育种的方法不能得到番茄马铃薯的杂种植株，因为不同物种之间存在生殖隔离，采用什么方法能得到二者的杂种植株呢？为了实现这个构想，科学家在不断地努力，随着科学的发展，一项新的技术使这个构想得以实施，那就是植物体细胞杂交。

2.层层设疑，引导探究

【教师活动】植物体细胞杂交技术遇到了哪些困难，科学家又是如何逐一解决这些困难，最终得到番茄――马铃薯杂种植株的？

（1）艰难的实施历程――去除细胞壁

【教师活动】体细胞的杂交，不同于植物自然生

长过程中产生的两性生殖细胞的受精过程，而是已经分化的体细胞间的融合成功。那么遇到的第一重困难就是如何去掉植物细胞的细胞壁。请同学们根据植物细胞细胞壁的成分，思考去除之法。

【学生活动】思考并回答相关问题

【教师活动】对学生回答的方法深入发掘。利用酶去除细胞壁，这种方法利用了酶的什么特性，酸或者碱也能去除细胞壁，请同学们分析一下，哪种方法更好？

【学生活动】思考并回答相关问题。

【设计意图】体现学科交叉的思想，进一步强化酶解法的妙用。

（2）诱导原生质体融合

【教师活动】利用酶的专一性去除细胞壁，还不会破坏膜的结构及其内部的活性成分。去除细胞壁后的植物细胞称为原生质体，第二道困难就是如何能使原生质体融合。展示必修一教材P67图4-5荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图，提示学生不同细胞是可以融合的，并引导学生回答不同细胞可以融合的理论基础是细胞膜的流动性。

虽然不同细胞可以融合，但是，由于不同种的细胞其细胞膜是有差异的，需要用一定的方法诱导融合。

研究表明可用物理和化学等方法诱导原生质体融合。物理法包括离心、震荡、电击等；化学法一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂来诱导原生质体融合。

融合后的原生质体的膜重新排列形成一个统一整体，细胞核也融合为一个，得到了两种不同细胞的遗传物质，从植物细胞结构完整性来看，融合的原生质体算是一个真正的植物细胞吗？请同学们思考并回答。

【学生活动】再生细胞壁后才能算作完整的植物细胞。

【教师活动】为了提高原生质体融合的效率，操作时许多番茄和马铃薯的原生质体放在一起促融，这样得到的融合细胞都是番茄马铃薯的杂种细胞吗？如果不是，还有哪些？要想得到杂种细胞还要进行什么活动？

【设计意图】激发学生发散的思维。

（3）培育杂种植株

【教师活动】请同学们回想一下，我们最初的目标：得到杂种植物。现在我们得到的仅是杂种细胞，请同学们回顾上节课我们学习的内容，思考利用什么技术可以培养杂种植株，并简述该技术的过程。

【学生活动】回答相关问题，画出技术流程图

【设计意图】植物组织培养是考纲要求的考点，

复习强化该知识点。

3.归纳小结，巩固认识

【教师活动】克服上述的重重困难后，得到了杂种植物。回顾艰难的历程，请给植物体细胞杂交下一个定义。

【学生活动】归纳总结植物体细胞杂交的定义。

4.头脑风暴，发散思维

【教师活动】科学家历尽千辛万苦得到的番茄―马铃薯的杂种植株，最终修成正果了吗？

让我们看看科学结果：展示科学家实验结果（请一个同学阅读）。思考：为什么番茄―马铃薯没有像人们预期的那样，地上结番茄，地下结马铃薯？四人为一组展开讨论，并发布讨论结果。

【学生活动】讨论，发布讨论结果。

【教师活动】评价学生的答案，并讲述“在众多的可能性中，科学家分析后给出这样一种解释：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以番茄―马铃薯杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，所以杂交植株不能地上长番茄，地下结马铃薯就是很自然的了”。