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細(xì)胞核
一、教學(xué)目標(biāo)
1.闡明細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能。
2.嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型。
3.認(rèn)同細(xì)胞核是細(xì)胞生命系統(tǒng)的控制中心。
二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
(1)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能。
(2)制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型。
2.教學(xué)難點(diǎn)
理解細(xì)胞核是細(xì)胞生命系統(tǒng)的控制中心。
三、教學(xué)策略
1. 以學(xué)生嘗試制作的細(xì)胞模型和“問題探討”為情境進(jìn)入本節(jié)的學(xué)習(xí)。
在第2節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)期間,布置學(xué)生以小組為單位嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型,課前了解模型制作的情況。課上通過小組之間展示真核細(xì)胞的模型,以及交流“問題探討”中的討論題,
2、引發(fā)學(xué)生對細(xì)胞核功能的探究興趣。之后指導(dǎo)學(xué)生通過“資料分析”總結(jié)出細(xì)胞核的功能?!凹寄苡?xùn)練”的內(nèi)容可以和“資料分析”一起完成。如果學(xué)生在分析過程中遇到困難,應(yīng)開展小組成員間的討論,提高學(xué)生解決問題的能力。
2.在探討細(xì)胞核結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的過程中,認(rèn)同細(xì)胞核是細(xì)胞生命系統(tǒng)的控制中心。
在初中學(xué)習(xí)“細(xì)胞核是遺傳信息庫”、“細(xì)胞通過分裂產(chǎn)生新細(xì)胞”等內(nèi)容時(shí),學(xué)生初步了解了染色體的結(jié)構(gòu)和形態(tài),因此,教師可以利用有關(guān)染色體、染色質(zhì)在細(xì)胞分裂不同時(shí)期的顯微圖片作為學(xué)生了解細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充。以形象直觀的圖解幫助學(xué)生理解抽象的文字。在學(xué)生分析歸納細(xì)胞核功能的基礎(chǔ)上,探討細(xì)胞核在結(jié)構(gòu)上有哪些與其功能相適應(yīng)
3、的特點(diǎn),結(jié)合前兩節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生綜合分析,構(gòu)建起細(xì)胞核是細(xì)胞生命系統(tǒng)控制中心的認(rèn)識(shí)。
四、教學(xué)用具
真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型、 自制課件
五、教學(xué)方法
探究式教學(xué)
六、教學(xué)過程
師:真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)分為哪三部分?
生:細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核。
顯示課件(出示動(dòng)物細(xì)胞電鏡照片)
師:請指出哪部分結(jié)構(gòu)是細(xì)胞核?細(xì)胞核有什么重要作用?沒有細(xì)胞核細(xì)胞還能存活嗎?還能合成蛋白質(zhì)嗎?學(xué)生討論后回答。
生:討論后回答:細(xì)胞核有控制作用,沒有了細(xì)胞核細(xì)胞就不能存活。也不能合成蛋白質(zhì)。
師:隨著我們的學(xué)習(xí)這些問題就會(huì)迎刃而解。
師:我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)不少真核細(xì)胞了,它們都有幾個(gè)細(xì)胞核
4、?有沒有沒有細(xì)胞核的真核細(xì)胞?
生:一般的細(xì)胞都有一個(gè)細(xì)胞核,有的沒有細(xì)胞核比如:哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞、高等植物成熟的篩管細(xì)胞沒有細(xì)胞核。
師:顯示課件(絕大多數(shù)真核細(xì)胞都有一個(gè)細(xì)胞核,有少數(shù)沒有細(xì)胞核的,如:哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞,高等植物成熟的篩管細(xì)胞)
師;細(xì)胞核在細(xì)胞中到底有什么重要作用呢?下面我們分析幾個(gè)材料:
顯示課件:(資料分析一:黑白美蜥螈的圖片、核移植實(shí)驗(yàn))
師:仔細(xì)觀察圖片,說說這個(gè)實(shí)驗(yàn)是如何操作的?
生:取黑色美蜥螈胚胎細(xì)胞并取出其細(xì)胞核、取白色美蜥螈的卵細(xì)胞并去除細(xì)胞核,把黑色美蜥螈細(xì)胞核植入白色美蜥螈去核的細(xì)胞中,形成的細(xì)胞經(jīng)分裂分化發(fā)育成黑色美蜥螈。
5、師:從這個(gè)資料你可以看出:美蜥螈的膚色是由細(xì)胞核還是細(xì)胞質(zhì)控制的?結(jié)合多利羊的產(chǎn)生過程說說生物的性狀是由細(xì)胞核還是細(xì)胞質(zhì)控制的?
(提示:美西螈皮膚的顏色是由細(xì)胞核控制的。生物體性狀的遺傳主要是由細(xì)胞核控制的,因?yàn)榧?xì)胞核中有DNA,DNA是主要的遺傳物質(zhì)。DNA上有許多基因,通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,控制生物的性狀。
師:顯示課件:(資料分析二:蠑螈圖片、受精卵橫縊實(shí)驗(yàn))
仔細(xì)觀察圖片,說說實(shí)驗(yàn)過程是如何進(jìn)行的?
生:用頭發(fā)將蠑螈受精卵橫縊成兩個(gè)部分:有核的一半、無核的一半
師:結(jié)果如何?
生:有核的一半能分裂,無核的一半則停止分裂。
師:在有核的一半分裂到16-32個(gè)細(xì)胞
6、時(shí)期如果擠進(jìn)去一個(gè)核怎么樣?
生:開始分裂,不過速度較慢些。最后也能發(fā)育成胚胎,不過較慢些。
師:由這個(gè)資料我們看細(xì)胞核與細(xì)胞的分裂分化有何關(guān)系?
生:沒有細(xì)胞核,細(xì)胞就不能分裂、分化。
師 :顯示課件(資料分析三:變形蟲縊裂實(shí)驗(yàn)圖示)仔細(xì)觀察圖片,講述實(shí)驗(yàn)操作過程
生:把變形蟲切成兩部分:有核部分、無核部分。有核的一半能正常生命活動(dòng),無核的一半則不能,最后死亡。把有核部分的核取出,細(xì)胞死亡,若再移植進(jìn)去,細(xì)胞正?;顒?dòng)。
師:由此你能得出什么結(jié)論?
生:.細(xì)胞核是細(xì)胞生命活動(dòng)的控制中心。
師:顯示課件(資料分析四:傘藻嫁接和核移植實(shí)驗(yàn))嫁接實(shí)驗(yàn)是如何進(jìn)行的?
生:把傘形帽傘
7、藻和菊花形帽傘藻的帽去掉,把它們的柄互換(嫁接)結(jié)果在傘形帽的柄上長出了菊花形冒,在菊花形帽的柄上長出了傘形帽。
師:由此可見,帽的形狀是由柄決定的還是假根決定的?但是假根中的核還是質(zhì)決定的能不能就此下結(jié)論?
生:有假根決定,不能判斷。
師:繼續(xù)看核移植實(shí)驗(yàn)
生:把傘形帽傘藻的核去掉,把菊花形帽傘藻的核移植進(jìn)去,結(jié)果在傘形帽傘藻的柄上長出了菊花形帽。
師:由此可見,生物形態(tài)結(jié)構(gòu)的建成主要與細(xì)胞核還是細(xì)胞質(zhì)決定?
生:細(xì)胞核
師:綜合以上的材料我們能看出細(xì)胞核的功能是什么?
生:能控制細(xì)胞的代謝和遺傳。
師:細(xì)胞核為什么具有如此重要的功能呢?功能是由結(jié)構(gòu)決定的。我們看細(xì)胞核什么
8、樣的結(jié)構(gòu)決定了它的功能?學(xué)生看書回答。
師:細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)大致分為幾部分?各部分的作用是什么?
生:分為核膜、染色質(zhì)、核仁部分。核膜把細(xì)胞核中的物質(zhì)與外界分開,染色質(zhì)是遺傳物質(zhì)的主要載體,核仁與某種RNA的形成有關(guān)。
師:核膜在組成與結(jié)構(gòu)上與細(xì)胞膜有什么異同點(diǎn)?
生:核摸是雙層,細(xì)胞膜是單層 在組成成分和結(jié)構(gòu)上相似,它們都有控制物質(zhì)運(yùn)輸?shù)哪芰Α⒌嗣嫌泻丝?,是大分子物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ馈?
師:細(xì)胞核結(jié)構(gòu)中最重要的是什么部分?為什么?
生:染色質(zhì),它是遺傳物質(zhì)的載體??刂萍?xì)胞的遺傳。
師:染色質(zhì)與染色體是同一個(gè)概念嗎? 它們是什么關(guān)系?
學(xué)生討論
師:顯示課件(染色質(zhì)與染色體的結(jié)構(gòu)
9、圖)
學(xué)生回答,老師評價(jià)。
師:細(xì)胞核中有DNA,DNA和蛋白質(zhì)緊密結(jié)合形成染色質(zhì)。染色質(zhì)是極細(xì)的絲狀物,因容易被堿性染料染成深色而得名。細(xì)胞分裂時(shí)細(xì)胞核解體,染色質(zhì)高度螺旋化,縮短變粗,成為光學(xué)顯微鏡下清晰可見的圓柱狀或桿狀的染色體。細(xì)胞分裂結(jié)束時(shí),染色體解螺旋,重新成為細(xì)絲狀染色質(zhì),被包圍在新形成的細(xì)胞核里。因此染色質(zhì)和染色體是同一種物質(zhì)在不同時(shí)期的兩種形態(tài)。
DNA上儲(chǔ)存著遺傳信息,在細(xì)胞分裂時(shí)DNA攜帶的遺傳信息從親代細(xì)胞傳給子代細(xì)胞,保證了親子代細(xì)胞在遺傳性狀上的一致性。
遺傳信息就像生命活動(dòng)的藍(lán)圖。細(xì)胞依據(jù)這個(gè)藍(lán)圖進(jìn)行物質(zhì)的合成、能量轉(zhuǎn)換、信息交流。正是由于這張藍(lán)
10、圖儲(chǔ)藏在細(xì)胞核中細(xì)胞核才具有控制細(xì)胞代謝的功能
師:同一個(gè)生物體內(nèi)的所有細(xì)胞的藍(lán)圖都一樣嗎?
學(xué)生討論
生:是相同的,
師:我們可以對細(xì)胞核的功能作個(gè)全面的闡述,如何闡述?
生:細(xì)胞核是遺傳信息庫,是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。
師:細(xì)胞作為基本的生命系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精巧,各組分之間分工合作成為一個(gè)整體,使生命活動(dòng)能在變化的環(huán)境中自我調(diào)控、 高度有序地進(jìn)行。
我們學(xué)習(xí)了真核細(xì)胞的各部分結(jié)構(gòu),能不能根據(jù)所學(xué)內(nèi)容自己制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型、體驗(yàn)建構(gòu)模型的方法?大家放學(xué)回家搜集材料制作,下節(jié)課拿來展示。
技能訓(xùn)練 學(xué)生互相討論
1、如果你是這位生物學(xué)家,你怎樣解釋上述數(shù)據(jù)?
11、能得出什么結(jié)論? (參考:細(xì)胞無核部分隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加,死亡個(gè)數(shù)迅速增加,第4天就沒有 存 活的了,這是因?yàn)闆]有細(xì)胞核,細(xì)胞的生命活動(dòng)就無法進(jìn)行。而細(xì)胞有核部分存 活個(gè)數(shù)和時(shí)間都要比無核部分多和長,說明細(xì)胞核對于細(xì)胞的生命活動(dòng)是不可或缺 的。)
有人質(zhì)疑這位生物學(xué)家,要求他對這么多細(xì)胞有核部分的死亡作出合乎邏輯的解釋,請嘗試為這位生物學(xué)家作出辯護(hù),替他作出解釋。
(提示:細(xì)胞有核部分出現(xiàn)死亡現(xiàn)象的可能原因有兩方面,一是實(shí)驗(yàn)過程中人為因素對細(xì)胞造成了傷害,導(dǎo)致部分細(xì)胞死亡;二是細(xì)胞的正 常凋亡。)
細(xì)胞核控制著細(xì)胞的代謝和遺傳
五、板書設(shè)計(jì)
12、
細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心
一、胞核的功能
細(xì)胞核控制著細(xì)胞的代謝和遺傳
二、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)
核膜(雙層) 染色質(zhì)——染色體 核仁
細(xì)胞核是遺傳信息庫,是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心
六、課后筆記:
七、參考資料
1.細(xì)胞核概述
細(xì)胞核是真核細(xì)胞特有的細(xì)胞器,它是真核細(xì)胞重要的組成部分。細(xì)胞核中包含著攜帶細(xì)胞全部基因組的染色體。由于絕大多數(shù)遺傳信息貯存在細(xì)胞核中,DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄都在細(xì)胞核中進(jìn)行,因此,它成為細(xì)胞生命活動(dòng)的控制中心。
細(xì)胞核的出現(xiàn)是細(xì)胞進(jìn)化歷程中的一個(gè)巨大飛躍。原核細(xì)胞中有一團(tuán)含核樣物質(zhì)的擬核,擬核周圍沒有核膜,DNA裸露在細(xì)胞質(zhì)中,
13、這樣,DNA的復(fù)制、RNA的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的翻譯都是在同一區(qū)間中連續(xù)進(jìn)行。真核細(xì)胞中的DNA由核膜包圍在核中,胞核體積約占整個(gè)細(xì)胞體積的10%,胞核通過雙層核被膜與胞質(zhì)的其他部分相隔離,核被膜上分布有許多孔,它們選擇性地將有關(guān)分子在胞核與胞質(zhì)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。
2.染色質(zhì)和染色體的結(jié)構(gòu)
染色質(zhì)是細(xì)胞核內(nèi)能被堿性染料染色的物質(zhì),它與染色體是在細(xì)胞周期不同階段相互轉(zhuǎn)變的形態(tài)結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)指間期細(xì)胞內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu),是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì)的存在形式。染色體是指細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中,由染色質(zhì)凝聚而成的棒狀結(jié)構(gòu)。二者之間的區(qū)別不是在化學(xué)組成上,而是在構(gòu)型上,反
14、映出它們處于細(xì)胞周期的不同階段。
染色質(zhì)的主要成分中,DNA和組蛋白是穩(wěn)定存在的,DNA與組蛋白之比約為1∶1。非組蛋白與RNA的含量則隨著細(xì)胞生理狀態(tài)的不同而變化,非組蛋白與DNA含量之比為0.2~0.8∶1,RNA與DNA含量之比為0.1∶1。通常細(xì)胞代謝活動(dòng)越旺盛,非組蛋白和RNA的含量就越高。
細(xì)胞里的DNA絕大部分存在于染色質(zhì)中,并且含量十分穩(wěn)定。這包括同一物種的各類細(xì)胞中的DNA含量是相同的,細(xì)胞不會(huì)由于分化而使每條染色質(zhì)DNA增加或減少。但是,如果染色體數(shù)目發(fā)生變化,DNA的量也就會(huì)隨之改變。DNA分子是一條相當(dāng)長的、沒有分叉的核苷酸多聚體,所含核苷酸數(shù)量巨大,例如,人的每條
15、DNA鏈平均約含108個(gè)核苷酸。遺傳信息就貯存在DNA的序列中。
染色體蛋白質(zhì)與DNA分子遺傳信息的組織、復(fù)制和閱讀密切相關(guān)。它包括兩類蛋白,組蛋白和非組蛋白。組蛋白在維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的完整性上起著關(guān)鍵性的作用。非組蛋白是一大類非常不均一的蛋白質(zhì),目前,對于非組蛋白的認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)不如組蛋白。
如果人體內(nèi)每一個(gè)體細(xì)胞的DNA伸展開來,長度可以達(dá)到2 m,平均每條染色體所含的DNA的長度約為5 cm,而如此長的DNA分子位于直徑僅為10 μm甚至更小的細(xì)胞核中,可見其凝集的程度是非常高的。
染色體是染色質(zhì)在分裂期緊密卷曲凝縮的結(jié)構(gòu)形式。染色體的多極螺旋模型是一種較早提出來的解釋染色體包裝的結(jié)構(gòu)
16、模型。根據(jù)這一模型的解釋,由DNA與組蛋白包裝成核小體,核小體彼此連接形成直徑約為10 nm的核小體串珠結(jié)構(gòu),這是染色質(zhì)包裝的一級結(jié)構(gòu)。核小體鏈形成后,可通過螺旋形成直徑為30 nm的纖維,這一纖維是由核小體排列呈螺旋管狀的結(jié)構(gòu)。這種30 nm的纖維被認(rèn)為是染色體包裝的二級結(jié)構(gòu),但對其確切的構(gòu)成方式還有爭議。30 nm的螺線管進(jìn)一步螺旋化形成直徑為0.4 μm的圓筒狀結(jié)構(gòu),被稱為超螺線管,這是染色體包裝的三級結(jié)構(gòu)。超螺旋管進(jìn)一步螺旋折疊,可以形成2~10 μm的染色單體,這就是染色體包裝的四級結(jié)構(gòu)。
經(jīng)過逐級螺旋與折疊,由DNA和蛋白質(zhì)形成高度凝集的染色體。一條連續(xù)的DNA分子的長鏈,經(jīng)過四級的盤旋折疊形成染色單體,其長度一次次地被壓縮。
在多極螺旋模型提出后,又有一些新的模型被提出,主要是對染色體高級結(jié)構(gòu)提出新的解釋。關(guān)于染色體的超微結(jié)構(gòu)模型,目前還處在假說階段。
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