“植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計

周孝誠

1.教材分析

“植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)”是人教版高中生物學(xué)教材《現(xiàn)代生物科技專題》（選修3）專題2“細(xì)胞工程”的內(nèi)容，包括植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)等內(nèi)容，其中植物組織培養(yǎng)的原理和過程、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的原理和過程是教學(xué)的重點(diǎn)，難點(diǎn)是植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。

2.教學(xué)目標(biāo)

①知識目標(biāo)：簡述植物組織培養(yǎng)技術(shù)；簡述植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。②能力目標(biāo)：嘗試用流程圖歸納技術(shù)過程；運(yùn)用細(xì)胞的基礎(chǔ)知識，分析解決問題。③情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：認(rèn)同細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)開發(fā)之間的關(guān)系；勇于進(jìn)行大膽、科學(xué)的推測猜想。

3.教學(xué)過程及設(shè)計

3.1創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課。

多媒體展示：番茄和馬鈴薯的圖片，引發(fā)學(xué)生的關(guān)注興趣，創(chuàng)設(shè)問題情境提問：“想辦法利用有限的土地資源，生產(chǎn)更多的蔬菜，你們有什么好的建議嗎？”教師充分肯定學(xué)生的建議，并采納學(xué)生的建議，引入主題；讓這兩種植物在自然條件下雜交顯然不行，因為這兩種植物是兩個物種，存在生殖隔離，只能將兩個植物細(xì)胞融合，再用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)出的新植物，這樣才能得到超級雜種植物，即上面結(jié)番茄、下面結(jié)馬鈴薯，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入本節(jié)課的主題中。

3.2植物組織培養(yǎng)技術(shù)。

這部分內(nèi)容必修二中學(xué)過所以讓學(xué)生帶著以下問題閱讀教材自學(xué)：①植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是什么？②全能性大小的比較；③在生物個體上為什么每個細(xì)胞或某一組織怎么都不表達(dá)全能性的原因；④畫出植物組織培養(yǎng)技術(shù)流程圖；⑤植物組織培養(yǎng)技術(shù)必須滿足的基本條件有哪些？

閱讀后提問和規(guī)范答案，①植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本原理是植物細(xì)胞的全能性，因為每個活的體細(xì)胞中都包含本物種的全部遺傳信息。②植物細(xì)胞>動物細(xì)胞；受精卵>生殖細(xì)胞（卵細(xì)胞>精子）>其他細(xì)胞。③各個細(xì)胞在特定的時間、空間條件下基因的選擇性表達(dá)。

脫分化：又叫去分化，是由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程。

再分化：愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng)，重新分化成根或芽等器官的過程。

愈傷組織：細(xì)胞排列疏松、無規(guī)則，是高度液泡化的、呈無定型狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。

⑤必須滿足的基本條件植物組織或細(xì)胞處于離體狀態(tài)下；外部環(huán)境條件適宜，如溫度、pH、光照、無菌操作；必要的營養(yǎng)條件，如水、有機(jī)營養(yǎng)、礦質(zhì)營養(yǎng)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素。

3.3植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。

學(xué)生帶著問題閱讀教材，引導(dǎo)探究，得出實(shí)驗過程，在此過程中教師邊講解邊板書植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的流程圖：①番茄—馬鈴薯植株具備兩種生物的性狀，生物的性狀由什么決定？學(xué)生討論得出：番茄—馬鈴薯植株應(yīng)該具備兩種生物的基因；生物的性狀由基因決定。②基因主要位于細(xì)胞核內(nèi)，細(xì)胞核外面有什么結(jié)構(gòu)？哪部分結(jié)構(gòu)會成為細(xì)胞核結(jié)合的障礙？學(xué)生回答：細(xì)胞壁和細(xì)胞膜。③用什么方法去除細(xì)胞壁？與機(jī)械去壁相比這種方法有什么優(yōu)勢？利用酶的特性學(xué)生回答：細(xì)胞壁由纖維素和果膠組成，用纖維素酶和果膠酶處理；優(yōu)勢在于不傷害細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)。④原生質(zhì)體可以融合的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是什么？學(xué)生回顧舊知：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是流動性。⑤自然狀態(tài)下，細(xì)胞之間不能融合，促進(jìn)原生質(zhì)體融合的方法有哪些？物理法（離心、振動、電激）及化學(xué)法（聚乙二醇PEG）。⑥得到的是細(xì)胞，如何利用細(xì)胞獲得植株？利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)。

在學(xué)生掌握了植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的基礎(chǔ)知識后，提問：

①如果二倍體的番茄與四倍體馬鈴薯能夠雜交，雜交后的子代是幾倍體？如果是用植物體細(xì)胞雜交，得到的是幾倍體？學(xué)生思考后回答：理論上雜交后的子代是三倍體，但自然狀態(tài)下二者不可能雜交成功；如果是用植物體細(xì)胞雜交，得到的是異源六倍體。

②從理論上講，雜種植株的育性怎樣？從理論上講，植物體細(xì)胞雜交，獲得雜種植株，是可育的。是否可育關(guān)鍵是能否進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生配子，而能否進(jìn)行減數(shù)分裂關(guān)鍵看有無同源染色體，體細(xì)胞中有同源染色體，能減數(shù)分裂產(chǎn)生配子，所以是可育的。

③融合細(xì)胞的類型有哪些？既有AB型雜種細(xì)胞，又能形成AA型和BB型兩種融合細(xì)胞，還有A型B型等，但只有AB型細(xì)胞是植物體細(xì)胞雜交所形成的雜種細(xì)胞，因此在雜種細(xì)胞形成后還應(yīng)有一個篩選過程。

④植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的有什么意義？克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，打破物種之間的生殖隔離、擴(kuò)大遺傳重組范圍。

⑤既然超級植物具有了兩種生物的遺傳物質(zhì)，為什么沒能得到我們想要的“番茄—馬鈴薯”？基因與基因、基因與基因的產(chǎn)物，基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控生物體的性狀。

4.課后反思

本節(jié)在對學(xué)情進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，用“番茄—馬鈴薯”作為主線將各個環(huán)節(jié)組織成完整的學(xué)習(xí)情境，同時引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系已有的知識獲取新知。教學(xué)中通過多媒體展示學(xué)生熟悉的植物圖片，學(xué)生大膽猜測方式創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境，誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過學(xué)生自主閱讀思考、自主探究解決問題的方案，思考與分析、交流與討論、歸納與表達(dá)，初步掌握自主學(xué)習(xí)的方法。