师：来，同学们上课。
师：今天我们展开本节课的学习。之前我们了解到许多生物由受精卵发育而成，比如小鼠经过受精，胚胎发育21天后就能形成完整个体。接下来我们看看在胚胎发育的第0.5天到3.5天这个时间段，受精卵发生了什么变化。在胚胎发育前期，受精卵又有怎样的变化呢？像之前讲过的，从0.5天到1.5天，是不是发生了细胞分裂，细胞数目有了变化？之后从胚胎发育6.5天起，除了数量变化，细胞还发生了什么变化？没错，是形态结构的变化。这就是我们本节课要讲的内容：在个体发育过程中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构、功能上发生稳定性差异的过程，我们称之为细胞分化。
师：这个分化体现在形态、结构和生理功能上。例如在胚胎发育13.5天后，眼睛的结膜上皮细胞增厚并向外延伸，周围的间充质干细胞凝集在一起，不断向外延伸聚集，形成最初始的泪腺。到发育19天、20天左右，泪腺发育成熟。那在这个过程中，细胞分化这件事只存在于小鼠一种生物体内吗？不是的，所以细胞分化是生物界普遍存在的生理现象，是生物个体发育的基础。这体现了细胞分化什么特点？对，普遍性。
师：已经分化的泪腺细胞形成的泪腺，会突然有一天变成其他细胞吗？比如变成胰岛细胞、红细胞，可能吗？不太可能，所以泪腺会一直保持分化后的状态，直至死亡。这又体现了细胞分化什么特性？对，稳定性。
师：小鼠出生后，若泪腺发生损伤，还会有新的泪腺细胞产生吗？为什么会呢？泪腺细胞损伤时，干细胞可以通过增殖分化替换受损的泪腺细胞，并不断更新泪腺细胞，这一过程发生在小鼠的整个生命过程中。这体现了细胞分化什么特性？整个生命过程都存在，是不是发生时间很长？对，持久性。同时我们也看到，小鼠泪腺细胞的形成以及更新都和干细胞有关。在生物体中，存在少数具有增殖、分化能力的细胞，我们将这类细胞称为干细胞。
师：例如间充质干细胞。通过细胞分化过程，除了形成泪腺，还会形成小鼠体内多种组织细胞，比如胰岛B细胞和红细胞。那我费了这么大劲形成的泪腺、胰岛B细胞、红细胞，它们在结构或功能上有什么区别呢？泪腺和胰岛B细胞、红细胞在功能上有什么不同？我们找个同学说一下。李一贤。
生：泪腺是产生泪液的，胰岛B细胞是分泌胰岛素的，红细胞是运输氧气的。
师：很好。那为什么胰岛B细胞和红细胞就不能分泌泪液呢？为什么它们不能产生泪液？你们可以从细胞结构上思考一下，为什么泪腺能分泌泪液，其他细胞不可以。
生：周子轩，不同细胞的形态结构不一样。
师：对，形态结构不一样。那有什么不一样呢？举例来说，泪腺要完成水分的运输、泪液的分泌，如果泪腺细胞想短时间内完成大量水分子的跨膜运输，可能需要什么？对，泪腺细胞膜上可能需要有水分子通道蛋白。通过什么方式对水分子进行运输呢？对，协助扩散。所以科学家认为泪腺细胞中可能存在水通道蛋白5基因，能够产生水通道蛋白5，帮助泪腺细胞进行水分子的协助扩散，完成泪液的形成。为了进一步证明这一点，需要设计实验。请同学们看任务一，如果想要探究水通道蛋白5基因对小鼠泪腺细胞结构和功能的影响，该如何设计实验？完成这个实验表格。
师：我看很多同学都写完了，我们找个同学回答一下。夏一凡。
生：第一组设置为对照组，选野生型小鼠。B组我选的是1和2。C组选1和3。
师：你为什么这么设计？
生：就是看消除小鼠水通道蛋白后，蛋白减少会发生什么改变。
师：有人认为这个实验不太严谨，想让实验更严谨些，你会怎么更改？举例来说，基因消除后，你能确定敲除的肯定是水通道蛋白5基因吗？有没有对其他基因产生影响呢？
生：可以再通过将敲除的基因导入进行恢复实验，来证明敲除的肯定是水通道蛋白5基因。
师：检测指标是5、6、7。5是检测小鼠泪腺细胞形态结构的变化，没问题。6是用水通道蛋白显微镜相关思路检测相关蛋白表达水平，也没问题。但显微镜能看到水通道蛋白吗？是不是可以从细胞形态结构角度以及小鼠泪腺分泌量来进行实验设计？很好，请坐。所以主要设计思路是：第一个是野生型小鼠；B组是野生型小鼠消除对应的水通道蛋白基因；C组是在野生型小鼠基础上敲除水通道蛋白5基因，然后再导入该基因，设计一个回复实验来验证的确是这个基因影响了相关指标功能。如果设计的是过表达实验，想让实验更严谨，过表达实验应该增加一个过表达后敲低基因或者删除基因的恢复实验。检测指标方面，细胞水平检测泪腺细胞形态结构变化；个体水平检测泪液分泌量；分子水平检测水通道蛋白5含量的变化，但因为提到显微镜不太准确，所以不选此项。预期实验结果呢，刘义康。
生：消除水通道蛋白基因后，泪液分泌量应该会减少，泪腺形态结构也会发生变化。如果再导入该基因，应该会恢复到原来的状态。
师：很好，请坐。所以预期实验结果是，敲除对应基因后，可能会使小鼠泪腺的形态以及泪液产生都发生变化，而恢复导入该基因后，相关的形态结构功能可能会得到恢复。具体来看科学家做的对应实验，从分子水平上，科学家检测了野生型小鼠和基因敲除鼠泪腺细胞中水通道蛋白5的含量。结果如图，你们能从图中得到什么信息？万宇轩。
生：从图中可以看出，野生型小鼠泪腺细胞水通道蛋白5的含量比基因敲除组小鼠的含量高很多。
师：基因敲除组泪腺细胞有水通道蛋白5吗？
生：没有。
师：为什么呢？
生：因为基因决定性状，基因消除后，相关蛋白可能就没有了。
师：很好，请坐。所以这里可以发现基因消除后，对应的泪腺细胞水通道蛋白5含量降为0，这说明水通道蛋白5基因指导水通道蛋白5的合成，即水通道蛋白5基因表达形成水通道蛋白。再看细胞水平，科学家检测了小鼠泪腺形态的变化。看一下野生型和基因敲除型小鼠泪腺细胞的形态发生了什么变化？谭浩然。