师:白血病,又称血癌,患者体内会产生大量异常白细胞,正常的三种血细胞明显减少。那如何治疗这种疾病呢?我们先来看一段视频。表弟要进行的造血干细胞采集,类似于输血,在双侧肘静脉进行穿刺,血液在细胞分离机的作用下,分离出外周血中的造血干细胞,剩余的血液成分则流回体内。4个小时,经过一圈圈的轮转,297毫升的造血干细胞被分离了出来,它们就像一颗颗种子,将给表姐带来重生的希望。核验信息、安置、封箱、运送,表弟捐献的A型造血干细胞第一时间被送往移植仓。下午2点,表弟健康的造血干细胞缓缓输入到表姐体内。一袋这个干细胞要恢复两三个小时,护士就要在旁边守着,这个就是种子,如果这个种子不撒到病人身上去,那移植就不可能成功。看完视频,大家发现给表姐带来重生希望的种子是什么呀?那你有没有想过以下3个问题:种子如何在表姐体内形成各种血细胞?为什么同样的种子会形成不同的血细胞?那人体内还有没有其他类型的种子呢?要解决这3个问题,就需要学习今天的内容--细胞的分化。请大家阅读白板上的本节聚焦。首先,什么是细胞的分化?要了解细胞的分化,就需要先来了解个体发育的过程。我们来看一段动物胚胎发育的微距延时摄影。看完视频过后,大家告诉我个体发育的起点是什么?
生:受精卵。
师:从受精卵发育成成熟个体的过程当中,请据图观察细胞发生了哪些变化,你能否举例说明?下面进行小组讨论,1分钟的时间,讨论开始。
师:来,我们有请第一小组同学派个代表来说一说你们讨论的结果。
生:我们认为细胞在形态上发生了变化,比如受精卵后来发育成了红细胞,红细胞的形态是一个两面凹的圆盘状,所以说它的形态发生了变化。
师:非常好。还有没有?除了形态,还有没有该小组的同学能不能补充,来继续。
生:最直接的就是它的数量上发生了变化,以及刚才他提到的它的结构上发生了变化。结构的变化就说明它的功能发生了相应的变化,比如红细胞、肌细胞、神经细胞及上皮细胞,不同的细胞种类就会行使不同的功能。
师:阐述得非常清楚。掌声鼓励这位同学。那细胞之间的这些差异会不会随着个体的发育而逐渐消失呢?你们觉得呢?
生:不会。
师:说明这些差异比较稳定。那接下来请根据我白板上的这些关键词,尝试归纳概括出细胞分化的概念。请先在小组内相互表述。来,我们请第三小组同学派个代表来说一说你们构建的概念。
生:我们认为在个体发育当中,由一个或一种细胞通过细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生了稳定性变化的这个过程,我们就把它称作细胞分化。
师:阐述的非常清楚,请坐。那这位同学在构建概念的过程中还加了一个词语,这个词语是"一种细胞",如何来理解这里的一种细胞呢?比如说早期胚胎,请据图观察,这里的早期胚胎其实就是由多个相同的细胞构成了一个细胞团,这个细胞团就是一种细胞。那接下来你能不能运用我们构建的这个概念来解释新课导入的第一个问题?来请这位同学来解释一下,新课导入的第一个问题,种子是什么?
生:我认为种子相当于就是在人体早期,在人体内可以分化成不同的、具有不同功能的细胞。
师:这个种子是什么?刚刚说过的。
生:造血干细胞。通过细胞分化形成不同的、具有不同形态、结构和生理功能的其他细胞。
师:非常好。请坐。那既然三种血细胞是由造血干细胞分化而来的,那你有没有想过这样一个问题,为什么相同的种子会形成不同的血细胞呢?这个时候我们就应该像科学家一样,从细胞层面深入到分子层面去寻找相关的原因或机制。那请大家跟着我回顾一下,第二章当中我们学了哪六大化合物?
生:无机盐、脂质、蛋白质、核酸。
师:接下来请你思考,三种血细胞在形态、结构、功能上的特点,主要由哪种物质表现出来?你们觉得是哪种物质?
生:蛋白质。
师:来,这位同学,你来说一说你的理由是什么?
生:首先我认为主要是由蛋白质体现的,因为蛋白质种类繁多,能够对应出各种不同的结构以及形态功能上的差异。我们知道蛋白质是由非常多的物质所组成的,就可以对应出它的差异,所以说我认为性状主要体现在蛋白质上。
师:解释得好不好?掌声鼓励,请坐。教材的28页有这样一段话,这段话和刚才这位同学说的刚好一样。对形态结构上的多样性、功能的多样性解释得非常清楚。根据教材的描述,我们就可以合理地假设这种物质就是蛋白质。那我们的假设是否正确,我们还需要实验的证据。我们来看科学家对三种血细胞中蛋白质的检测结果,根据这个结果你能得出什么结论?来,那位同学。
生:我认为不同血细胞的功能是由不同种类的蛋白质来体现的。
师:非常好。那你具体描述一下不同细胞中含有怎样的蛋白质。
生:比如红细胞中有血红蛋白,血红蛋白承担着运输氧的功能。
师:白细胞呢?
生:白细胞中的蛋白质是抗体,正好对应了白细胞的免疫功能。
师:血小板呢?
生:血小板中有血小板膜糖蛋白,可以促进人体伤口的愈合。
师:请问不同细胞中有没有相同的蛋白质?
生:有。
师:请你再重新描述一下你刚才的结论。
生:人体血细胞中既有相同的蛋白质,也有蛋白质之间种类的差异,以此来行使不同的功能。
师:非常好,请坐。也就是三种血细胞的特点主要体现在蛋白质的不完全相同。接下来请你进一步思考,蛋白质的不完全相同根本上又与哪种物质有关呢?你们觉得是哪种物质?
生:核酸。
师:那你的依据是什么呢?来那位同学。
生:因为核酸参与对于生物中蛋白质的生物合成有着重要作用,并且它控制着细胞的代谢和遗传。
师:解释得清不清楚?掌声鼓励这位同学请坐。教材上有这样一句话,35页,核酸是细胞内携带遗传信息的物质,在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。根据教材,我们又可以合理地假设这种物质就是核酸。那蛋白质和核酸究竟具有怎样的关系呢?我们来看这份资料。根据资料我们可以把蛋白质和核酸的关系简单地概括为基因通过表达来合成蛋白质,比如说血红蛋白基因表达产生血红蛋白,抗体基因表达产生抗体,血小板膜糖蛋白基因表达产生血小板膜糖蛋白,同理,呼吸酶基因表达产生呼吸酶。那基于上述资料,你能不能猜测不同血细胞中蛋白质不完全相同的可能原因是什么呢?接下来请进行小组讨论。你的观点是什么?非常好。来,我们请这位小组同学派个代表来说说你们的想法。
生:不同血细胞基因的表达方式不完全相同。
师:有没有道理?请坐,还有没有其他的想法,请举手示意。那位同学。
生:我认为不同的细胞,它在不同的位置上承担的生理功能不同。有可能是它原本在核酸中的基因在外部环境的作用下退化掉。
师:有没有道理?有,也就是说不同细胞中基因可能不同。有没有道理?有,请坐。我们来看科学家的猜测分为了两派,基因丢失派和基因保留派。基因丢失派认为受精卵中含有该个体的全套基因,分化是由于不同细胞中基因的选择性丢失所导致的;而基因保留派认为基因完全保留,分化是由于不同细胞中基因的表达情况不同。据此我们发现两位同学的猜想和科学家的猜想不谋而合。掌声送给两位同学。那基于上述猜测,不同血细胞中究竟含有怎样的基因和怎样的蛋白质呢?接下来我们请大家进行小组活动。根据自己小组所属的派别,选取恰当的基因和蛋白质,粘贴在两种血细胞中。3分钟的时间,看哪些组做的又快又好。请拿出白板,活动开始。
