北师大版生物必修1711 细胞不能无限长大教案.docx
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北师大版生物必修1711细胞不能无限长大教案
细胞不能无限长大
【教学目标】
1．知识目标
（1）模拟探究细胞大小与物质运输的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。
（2）举例说明细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。
（3）简述细胞的生长和增殖的周期性。
（4）观察细胞的有丝分裂并概述其过程。
2．能力目标
（1）尝试用模拟的方法进行科学研究。
（2）运用数学分析、归纳和推理方法处理和分析实验数据。
（3）通过学习有丝分裂过程培养学生分析图像、解读图像的能力。
（4）学习用曲线图描述DNA和染色体数量的变化规律
3．德育目标
（1）树立生物体的结构与功能、局部与整体相统一的观点。
（2）形成学生实事求是的科学态度和一丝不苟的科学精神。
【教学重难点】
（1）细胞生长和增殖的周期性。
（2）真核细胞有丝分裂的过程。
【教学内容】
表面积/体积→物质运输效率
体积增大→细胞生长
细胞核/细胞质→控制与必需
生长
减数分裂
数目增加→细胞分裂有丝分裂：
核延长缢裂为二，整个细胞缢裂成两个
无丝分裂：
分裂中无纺锤丝和染色体的变化
例子：
蛙的红细胞
细胞不能无限长大的原因：
①细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。
②受细胞核控制能力的制约。
【教学过程】
一、细胞大小和物质运输的关系探究实验：
1．实验过程：
制备琼脂块：
3块边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体；
浸泡：
质量分数为0.1%的NaOH溶液，10min；
切割：
捞取、干燥，平分两半；
测量→记录→计算。
2．注意事项：
①实验步骤2中应防止勺子破坏琼脂块的表面；
②分割琼脂快之前，应用纸巾吸干NaOH溶液；
③每次切割之前必须把刀擦干。
3．现象：
4．结果讨论：
①从琼脂块的颜色变化可知NaOH扩散距离；
②在相同时间内，NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同，说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相等的；
③NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随琼脂块的增大而减小。
5．实验结论：
①细胞越大，物质运输的效率越低，所以多细胞生物都是由许多细胞组成而不是由少数体积更大的细胞构成。
②细胞体积越大，其表面积相对越小，细胞与周围环境之间物质交流的面积相对越小，所以物质运输的效率越低。
③限制细胞生长的因素是细胞表面积与体积的关系。
二、细胞的增殖通过分裂而完成。
1．如何理解细胞增殖是生长、发育、繁殖和遗传的基础？
①多细胞生物能够以细胞分裂的方式，不断地产生新的细胞，使身体里衰老的、死亡的细胞及时得到补充。
——生长过程；
②多细胞生物，可以由一个受精卵，经过细胞的分裂和分化，最终发育成一个新的多细胞个体。
——生长发育过程；
③单细胞生物能够以细胞分裂方式，产生新个体。
——繁殖过程；
④细胞以分裂方式进行增殖，在细胞分裂过程中亲代细胞的染色体经过复制传递给子代细胞。
——生物遗传的基础。
2．真核细胞分裂的方式：
有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。
有丝分裂：
体细胞增殖；
减数分裂：
生殖细胞（精子，卵细胞）增殖；
无丝分裂：
蛙的红细胞。
分裂过程中没有出现纺缍丝和染色体变化。
3．有丝分裂：
（1）细胞周期：
指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。
（即从结束—结束）包括分裂间期和分裂期。
分裂间期：
DNA复制与蛋白质的合成。
分G1．S、G2期。
前期：
核膜核仁消失，纺锤丝出现形成纺锤体，出现染色体；
分裂期M：
A．中期：
纺锤丝牵引着染色体运动，使染色体的着丝点排列在中央赤道板；
B．后期：
着丝点分裂，染色单体分开，分别移向两极；
C．末期：
纺锤丝消失，染色体变成染色质，核膜核仁出现。
巧记方法：
前期：
前期三体中期：
中期排队
后期：
后期分家末期：
末期返前
（2）具有细胞周期的细胞特点：
连续分裂的细胞才有细胞周期，早期胚胎细胞具有较强的分裂能力，细胞分裂能力与细胞分化程度成反比，成熟的细胞一般不分裂，不具分裂能力。
减数分裂不具周期性。
（3）细胞分类：
继续增殖：
植物根尖分生区细胞、茎的形成层细胞；动物骨髓中造血干细胞、消化道上皮细胞、表皮的生发层细胞。
不增殖：
人的神经细胞、骨细胞（长长：
软骨层产生新的骨组织；长粗：
骨膜中成骨细胞产生新骨组织）、肌肉细胞、成熟红细胞；植物的筛管细胞（高度分化，已彻底丧失分裂能力）。
暂不增殖：
肝细胞、肾细胞、黄骨髓、淋巴细胞，正常情况下不分裂，但在某些因子（意外刺激、组织受损伤等）的作用下，即可恢复分裂能力，重新开始增殖。
（4）动、植物有丝分裂过程中各细胞周期的主要特点。
周期
动物细胞
主要特点
植物细胞
主要特点
间期
完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，细胞有适度的生长。
（染色体数目不增加，DNA加倍）
细胞内DNA复制（S期），DNA加倍；
有关RNA和蛋白质合成，每个染色体都形成两姐妹染色单体，呈染色质形态。
前期
核膜核仁逐渐消失出现纺缍体及染色体，在间期复制的两组中心粒分别移向两极，并发出星射线形成纺锤体。
细胞核内出现染色体（染色质-染色体）且每条染色体有2条染色单体并由着丝点相连，出现纺锤体；
核膜消失、核仁解体。
中期
染色体着丝点排列在赤道板上，染色体形态较稳定，数目较清晰便于观察。
染色体缩短到最小程度（最便于研究）所有染色体着丝点均排于赤道板上。
后期
着丝点分裂，姐妹染色单体分离，染色体数目加倍。
着丝点分裂为两个，姐妹染色单体分开成两条染色体－染色体数目加倍，分开的子染色体逐渐向两极移动。
末期
核膜，核仁重新出现，纺缍体，染色体逐渐消失。
细胞膜从细胞中部向内凹陷，把细胞缢裂成两部分，每部分各含有一个细胞核。
染色体伸展重新变为染色质，核膜、核仁重新出现；纺锤体消失。
赤道板位置出现细胞板并扩展成为分隔两个子细胞的细胞壁。
（5）动植物细胞有丝分裂图像变化区别比较。
（6）动植物细胞有丝分裂区别。
（7）细胞板与赤道板的区别。
A．赤道板是细胞中央与纺锤体的中轴垂直的一个平面，只表示一个位置，不是真实存在的实际结构，在显微镜下观察不到。
B．细胞板是植物细胞有丝分裂末期，在赤道板位置通过高尔基体密集而形成的一种结构，它向四周扩展形成新的细胞壁，显微镜下能观察到该结构，它是植物细胞所特有的，区别于动物细胞的标志。
（8）染色体、染色单体与DNA之间的关系。
A．染色体数=着丝点数；
B．若细胞内含有染色单体，染色单体数=DNA数；
C．若细胞内不含有染色单体，染色体数=DNA数。
注意：
染色单体一旦分开，只能称为染色体。
（9）有丝分裂图像的辨析方法。
A．动物细胞一般画成圆形，最外层代表细胞膜；植物细胞一般画成长方形、最外层代表细胞壁。
B．动物细胞分裂末期，细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最终缢裂成两个子细胞；植物细胞不向内凹陷，细胞中央出现细胞板，逐渐形成新的细胞壁，最终形成两个子细胞。
C．动物细胞和低等植物细胞要画出中心体，高等植物细胞不能画。
D．细胞分裂后期图像应注意三点：
①移向两极的染色体形态，不能画反，正确的应为染色体臂朝向中央着丝点靠近两极；
②上下对应的两条子染色体的大小、形状、颜色完全相同；
③每一极同源染色体都应成对存在（以二倍体生物为例）。
注意：
后期着丝点分裂不是纺锤丝牵引的结果。
A．有丝分裂后期染色体着丝点一分为二，其原因是受生物体内遗传物质控制的一种生理活动，不是由纺锤丝牵引所致。
B．用秋水仙素破坏纺锤体的形成，无纺锤丝牵引着丝点，复制后的染色体的着丝点照样分裂，使细胞中染色体数目加倍，这就说明着丝点分裂不是纺锤丝牵引所致。
（10）与细胞分裂有关的细胞器及相应的生理作用。
细胞器名称
细胞类型
时间
生理作用
核糖体
动、植物
间期
有关蛋白质合成
中心体
动、低等植物
前期
纺锤体的形成
高尔基体
植物
末期
细胞壁的形成
线粒体
动、植物
整个时期
提供能量
（11）有丝分裂特征及意义：
特征：
在有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，分裂结果是染色体平均分配到两个子细胞中。
意义：
将亲代细胞的染色体经复制（实质为DNA复制）后，精确地平均分配到两个子细胞中。
因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性，对于生物遗传有重要意义。
4．无丝分裂：
因为分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化（但有DNA的复制），因此称之为无丝分裂。
如蛙的红细胞的无丝分裂。
（1）细胞周期的不同表示方法。
方法名称
表示方法
说明
方法名称
表示方法
说明
扇形图
A→B→C→A为一个细胞周期
坐标图
a＋b＋c＋d＋e为一个细胞周期。
直线图
a＋b或c＋d为一个细胞周期
柱形图
依据此图可以判断复制前、复制时和复制后所占时长的比例。
特别提醒：
①间期细胞的主要物质变化是DNA复制和有关蛋白质的合成。
②间期抑制DNA和蛋白质合成可有效地阻止细胞分裂，对癌症具有较好的治疗效果。
③间期时间长，观察
细
胞有丝分裂时绝大部分细胞处于间期。
实验时观察材料宜选用分裂期相对于整个细胞周期较长的生物种类和组织种类。
④间期是容易发生基因突变的时期。
（2）细胞有丝分裂中核内DNA，染色体和染色单体变化规律。
设间期染色体数目为2N个，未复制时DNA含量为2A．
间期
前期
中期
后期
末期
DNA含量
2a—→4a
4a
4a
4a
2a
染色体数目（个）
2N
2N
2N
4N
2N
染色体单数（个）
0
4N
4N
0
0
（3）DNA．染色体、染色单体、每条染色体上DNA含量变化曲线。
①A→B．L→M、P→Q的变化原因都是DNA分子复制。
②G→H、N→O、R→S变化的原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。
③C→D．R→S的变化很相似但时期不同。
④染色单体在细胞周期中的起点为0，终点也为0.
（4）理化因素对细胞周期的影响。
理化因素
间期
前期
中期
后期
末期
机理
应用
过量脱氧胸苷
＋
抑制DNA复制
治疗癌症
秋水仙素
＋
抑制纺锤体形成
获得多倍体
低温（2—4℃）
＋
＋
＋
＋
＋
影响酶活和供能
低温贮藏
（5）细胞的增殖知识清单。
（6）观察根尖分生组织细胞的有丝分裂。
①控制解离时间的原因：
解离时间要严格控制，解离时间不能太短，否则细胞间果胶未溶解，压片时细胞不易分散；时间过长则细胞分离过度、过于酥软，无法取出根尖进行染色和制片。
②先漂洗后染色的原因分析：
漂洗的目的是洗去根尖组织中的盐酸，防止解离过度，有利于碱性染料着色。
二者不能颠倒，否则解离液中盐酸会影响染色效果。
③控制染色时间的原因：
控制染色时间，染色时间不能太短，否则染色体或染色质不能完全着色；时间过长则使细胞核等其他部分充满染色剂无法分辨染色体。
④在制片时两次用到载玻片的目的：
一次是放置根尖；另一次是在盖玻片上加一片载玻片，目的是使细胞均匀分散开，防止盖玻片移动；同时，避免压碎盖玻片。
⑤不能对细胞有丝分裂过程连续观察的原因分析：
因为在解离过程中细胞已经死亡，我们观察到的只是一个固定的时期，要不断地移动装片，在不同的视野中找到各个时期的分裂图像，所以在制作装片时要让细胞分散成一层，这样才能找到各个分裂时期的细胞。
三、实验成功的关键：
①剪取生长旺盛，带有分生区、带有分生区的根尖，同时注意剪取的时间：
一般在上午10点至下午2点左右，此时分生区细胞分裂旺盛。
②解离充分，细胞才能分散，细胞才不会重叠。
③染色时，染色液的浓度和染色时间必须掌握好，应注意染色不能过深，否则镜下一片紫色，无法观察。
④压片时用力必须恰当，过重会将组织压烂，过轻则细胞未分散，二者都将影响观察。
四、实验注意事项：
①解离完一定要漂洗，目的是洗去多余的盐酸，防止解离过度和影响染色。
②将染色质（染色体）染色，时间不要太长，3～5min即可。
③加盖玻片时，注意防止产生气泡。
④用显微镜观察时，要遵循“先低后高”的原则。
⑤观察时应先找到呈正方形的分生区细胞，在一个视野里，往往不容易找全有丝分裂过程中各个时期的细胞图像，因此，观察时要注意边观察边移动装片，观察有丝分裂各个时期，换高倍镜时，要先把低倍镜下的物像移到视野中央。
五、知识拓展：
观察细胞有丝分裂实验中的几个问题：
1．使细胞相互分开的手段：
①将洋葱根尖放入解离液中：
解离液是质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精溶液的混合液，由于盐酸能溶解掉胞间质（主要成分是钙盐、磷酸盐），因而去掉了细胞间的粘连，使细胞相互“分离”开。
注意，解离后的细胞，虽然不再粘连在一起，已相互分离开，但还没有“分散”开，即还堆积在一起。
②用镊子尖把根尖弄碎：
可使已分离开的细胞初步分散开。
③在盖玻片上加一载玻片，用拇指轻压：
可使细胞充分分散开，即细胞呈单层分布。
注意，不能用拇指直接压盖玻片，以免将盖玻片压碎。
2．从不同视角看到的分裂中期图像不同：
①若人的视线与赤道板平行，则会看到处于中期的细胞中染色体的着丝点排成的“纵队”现象。
②若人的视线与赤道板垂直，则会看到处于中期的细胞中染色体的着丝点正好位于一个平面上。
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