如何复习教案
如何复习教案篇1
教学准备
教学目标
1、学生能通过寻找每段的主题句归纳文章结构。
2、学生能够通过在课文中寻找相关表述感知作者态度。
3、学生能够基于文本信息和话题相关语言,通过小组合作完成一封回信,表达个人感受。
教学重难点
1、学生能通过寻找每段的主题句归纳文章结构。
2、学生能够通过在课文中寻找相关表述感知作者态度。
3、学生能够基于文本信息和话题相关语言,通过小组合作完成一封回信,表达个人感受。
教学过程
Step1:Warm-upandlead-in(5mins)
1、教师展示国外志愿者教师支教照片,引入本课主题:书信分享支教见闻和感受
2、教师介绍本课主人公——来自澳大利亚的Jo来到巴布亚新几内亚做志愿者教师。
3、指定一名学生课前准备,在课堂上结合PPT做3分钟口头报告,补充介绍巴布亚新几内亚的情况。
[教学目的]本环节的目的是激活话题词汇和背景知识图式。从单元主题到本课主题,让学生根据图片预测文章内容,激活相关词汇并;学生课堂口头报告锻炼口语表达能力,并展示相关词汇。
Step2:Readingforstructure
1、教师通过课文所配的10幅图片让学生预测课文内容。
1、教师要求学生快速通读全文完成段落大意的配对练习验证预测结果。
2、教师引导学生归纳出全文的整体结构。
[教学目的]本环节的目的是让学生了解文章的整体结构。不仅让学生学会寻找中心句,而且让学生从每个段落的中心句归纳出课文整体结构,让学生回顾信息交流类书信的写作结构。
Step3:Readingfordetails(10minutes)
1、教师要求学生先同桌配对合作,然后按照学习小组分组合作,仔细阅读文章细节找出信息,完成下列表格(划线部分是学生需要填出的部分):
2、教师引导学生根据文章中的相关语言和信息体会作者的感情和态度。
[教学目的]本环节的目的是在把握文体的基础上,让学生深入了解文章细节,通过语言了解作者的观点态度,让学生对本课有进一步理解。课堂组织形式有个体独立完成和小组合作完成表格,小组合作的好处是可以通过讨论得到同伴支持,加快理解速度,加深理解程度,课堂气氛也比较热烈。
Step4:Languageinuse
1、教师引导学生关注本文的语言特色——描写生动、细致。
2、教师要求学生模仿课文语言造句或者补全句子,谈谈自己的学校。
1)描写学校
a、Well,it’sabushschool–theclassroomsaremadeofbambooandtheroofsofgrass、
b、Well,it’sa____school–____________________________、
2)描写教学
a、TheotherdayIwasshowingtheboystheweeklychemistryexperimentwhen,beforeIknewit,themixturewasbubblingovereverywhere!Theboyswhohadnevercomeacrossanythinglikethisbeforestartedjumpingoutofthewindows、
b、Theotherday_________________________________________________when,beforeIknewit,__________________________________!-____________________________________________、
3)描写家访
a、Wewalkedfortwoandahalfhourstogetthere-firstupamountaintoaridgefromwherewehadfantasticviewsandthendownasteeppathtothevalleybelow、
b、Wedrovefor1andahalfhourstogettoShanchongvillageinChangtaicounty–firstupamountaintoaridgefromwherewehadfantasticviewsandthendownasteeppathtothevalleybelow、
[教学目的]语言必须在运用中内化,本环节的目的是要提升学生正确运用新学到的语言结构表达的能力,让学生在语言操练当中对文章内容加深印象并能够运用到自己的表达当中。本环节的语言操练形式主要是看图给关键词造句,其他的训练形式还可以包括朗读重点段落、句型转换、句子翻译等等。
Step5:Writingactivity
1、教师提出写作任务:
2、四人小组合作完成写作任务。其中一人为记录员,其他三人各负责一个问题。
3、每个小组派一名代表到讲台上分享各小组的观点。
4、教师对学生的写作给与点评。
[教学目的]本环节的目的是提供学生展示运用本课所获取的信息和语言知识来表达自己的观点并进行阐述的机会,有利于提高学生的综合语言运用能力。
Step6Homework
1、小组课后修改课堂上完成的回信后上交。
2、课后上网查阅有关徐本禹的资料,下节课分享。
[教学目的]课堂上着重口头表达,课后着重学生落实在笔头上,二者结合,有利于学生巩固所学知识。
如何复习教案篇2
《钠的化合物》
一、说教材
1.教材的地位和作用
钠的化合物属元素化合物知识,是本章的重点。通过对本节的学习,不仅可以加深和巩固上一节的知识,并为下一节碱金属的学习奠定基础,故本节教材有着承上启下的作用。
钠的化合物中,碳酸钠与碳酸氢钠又与日常生活息息相关,故学好本节内容还有着重要的实际指导应用意义。
根据教学大纲的要求、教材的具体内容和具体学情,本节课共分为两课时。
第一课时:过氧化钠的性质;
第二课时:碳酸钠和碳酸氢钠的性质及鉴别方法。
以下我所说的是第一课时的内容。
2.教学目标
(1)知识与技能
掌握过氧化钠的性质并能够熟练的运用。通过对过氧化钠用途的学习来培养学生理论联系实际的能力。
(2)过程与方法
Na2O2与H2O、CO2的反应作为引领学生探究未知领域的手段。
通过教学设计,授以学生科学的学习方法:对比法、实验探究法。
(3)情感态度价值观方面
在较自由的互动式、探究式的学习氛围中,通过亲身体验获得实验结果的过程培养学生形成勇于探究、善于质疑的精神以及科学求真的价值观。
3.教学重、难点
(1)教学重点:过氧化钠的性质
(2)教学难点:过氧化钠与水、二氧化碳反应。
二、说学情
1.知识储备:在初中阶段,学生已学过燃烧的三要素,通过上节对金属钠的学习,学生也普遍具有了研究的热情。
2.学生特点:高一学生的化学知识和实验技能均有限,虽对探究性实验感兴趣,但却不一定能够积极地主动地去观察、思考和探索本质。故:本节课中,我将多设疑、多激疑引导,让学生都能动起手来,把实验作为探究未知领域的手段。
三、说教法
我的理念:建构主义理论铺开课堂,由旧知引入新知,认知冲突或疑惑激发兴趣。
1.本节采用:“互动式”、“启发—探讨式”的实验引导分析的方法。
2.实验方面:演示实验改为学生演示、学生两人分组实验。
3.多媒体辅助教学、学案导学。
宗旨:将课堂还给学生。
四、说学法
1.引导学生学会:观察现象→提出猜想→分析本质→验证假设→得出结论。
2.引导学生掌握实验探究、对比讨论的方法。
3.引导学生学会由Na2O2的性质,分析用途。
五、说教学过程
一共分为四个阶段,引入探究阶段、总结归纳阶段、练习强化阶段及课后巩固阶段。
【引入阶段】
创设情境引入:首先展示古今取火之文明,引生入境。
依据情景设疑:“为什么能够着火?”唤醒学生旧知识中关于燃烧三要素的认识,并以此展开后续教学。
情景化设疑:如果我们有了燃烧三要素之一:可燃物棉花,又该怎样去生火呢?学生发展思维。从而引出吹气是否能够生火?
对比实验验证猜想:未经处理的棉花,怎么吹,都不着火,加点固体物质,再吹,通过现象“生火”,从而引出吹气能让棉花着火的神奇物质:过氧化钠及其物理性质。
【探究阶段】
新疑问:有了过氧化钠,吹气是否就能够生火呢?
引导分析:如何符合燃烧的三要素。
设计意图:通过对着火点的分析,引出必定为人呼出的气体与Na2O2作用生火。
新疑问:人呼出的气体有CO2、H2O、O2、N2,到底是谁的作用呢?
学生讨论引出:空气中也有大量的N2、O2,如果把包裹有Na2O2的棉花露置在空气中,不能生火,从而引出生火的原因应是CO2、H2O与Na2O2作用生火。
过渡:但是,CO2、H2O不是常见的灭火材料吗?又如何去生火呢?
实验验证解决悬疑1:探究CO2与Na2O2作用是否能够生火。
学生演示实验一:向集满CO2的集气瓶中投入包裹有Na2O2的棉花。
结论:CO2与Na2O2作用能够生火,符合燃烧的三要素。
引导分析:如何符合燃烧的三要素。
设计意图:通过三要素O2的分析,推出Na2O2与CO2反应的产物有O2,继而分析得出产物Na2CO3;通过对着火点的分析,推出这个反应中能量的变化。
过渡:CO2能够生火,水不是能灭火吗?它在中间又起到怎样的作用呢?从而引入到对水的探讨。
实验验证解决悬疑2:探究H2O与Na2O2作用是否能够生火。
学生演示实验二:滴水生火
结论:H2O与Na2O2作用能够生火,符合燃烧的三要素。
引导分析:如何符合燃烧的三要素。
设计意图:通过对燃烧三要素O2的分析,推出Na2O2与H2O反应的可能产物有O2,继而分析得可能产物NaOH;通过对着火点的分析,推出这个反应中能量的变化。
过渡:是否真是这样呢?
学生分组实验:探究Na2O2与H2O的反应
学生根据现有仪器设计实验方案,师生互动讨论出方案后,进行实验探究验证猜想。同时,以实验报告引导学生观察现象,并由观察到的现象去分析产生现象的原因。能够将实验与理论相结合。
本节课中,我是一步一个台阶的由旧知:燃烧的三要素、CO2、H2O能灭火引出新知Na2O2与H2O、CO2的反应,从而达到攻克难点。
【总结归纳】
学生自主总结完成对Na2O2知识的整理。
以一首小诗来完成对Na2O2知识的高度概括,并激发学生研究化学的兴趣。
小诗
过氧化钠色淡黄,与水反应可生氧;
强氧化性能漂白,酚酞先红后退场;
二氧化碳也反应,密封保存记心上;
防毒面具里供氧,航天潜水受赞扬!
【练习强化】
设置了不同难度的习题,以基础的实验现象,提升至双线桥法表示电子的转移。
1.向滴有酚酞的水中加入少量的过氧化钠粉末,振荡,可观察到的现象为()
A.溶液仍为无色
B.溶液最终为红色
C.有气泡产生,溶液最终为红色
D.有气泡产生,溶液先变红色最终为无色
2.用双线桥法表示Na2O2与CO2反应中电子的转移,求出被氧化和被还原的原子个数之比。
【课后巩固】
1.查阅资料完成科普小论文:我的Na2O2更精彩
2.设置课后习题巩固知识。
课本:P31页一、填空题:1二、选择题:1.2
设计意图:学生已经见证过神奇的吹气能让棉花着火,必然对Na2O2有着浓厚的兴趣,顺势指导学生查阅资料完成科普小论文,比拼“谁的Na2O2更精彩”。
在这里,将学习由课堂延伸到了课外,由学校延伸到生产与生活。
六、说板书设计
如何复习教案篇3
一、教学目标
1知识目标
(1)理解伴性遗传的概念;
(2)概述伴性遗传的特点;
(3)掌握伴性规律在生产实践中的应用
2能力目标
(1)通过提问的方法,引导学生探究伴性遗传的概念、遗传特点,培养学生探究的科学思维方法;
(2)通过讲解道尔顿发现红绿色盲症的过程,培养学生要善于发现、把握生活中的小问题,并养成对发现的问题科学探究的意识。
(3)运用资料分析的方法,总结人类红绿色盲症的遗传规律,培养学生分析问题、揭示事物规律的能力;
(4)通过对遗传图解进行观察、推理分析,培养学生的观察、综合分析处理信息的能力,应用规律解决问题的能力;
(5)通过伴性遗传规律在生产实践中的应用的学习,培养学生分析、解决实际问题的能力。
3情感态度与价值观目标
(1)认同假说—演绎推理的方法在建立科学理论过程中所起的重要作用。
(2)通过对本节的学习,培养学生正确的人生观、价值观、世界观、以及对科学的热爱。
二、教学重点、难点
1、重点:人类红绿色盲的主要婚配方式;
伴性遗传的规律。
2、难点:人类红绿色盲的遗传方式和伴性遗传的规律。
三、教学方法
运用多媒体课件、启发式教学、循序渐进的原则、理论联系实际的原则、练习法、讲授法。
四、学情分析
本节内容承接了上一堂课的内容,是上节课所学的内容---基因在染色体上的特殊情况,摩尔根在证明基因在染色体上的实验假设中就假设控制果蝇眼色的基因位于性染色体上,从而证明基因在染色体上,所以通过讲解人类红绿色盲的遗传特点,逐步引导学生理解伴性遗传的概念,对学生来说做到这一点并不难,学生已经学习了孟德尔的两大遗传定律,又学习了该定律的细胞学基础,对于学生来说,学习和分析人类红绿色盲的遗传方式也是有基础的,通过引导和讲解也是可以有个很好的掌握,在学生现有知识面的情况下学习人类红绿色盲的主要婚配方式,总结出伴性遗传的特点,并对学生提出更高的要求,即应用所学的知识在生产实践中的应用。
五、教学过程
(一)引入
色觉的测试,让学生观察红绿色盲检查图,问学生这几张图里画的是什么?(色觉测试图2张),问问学生有哪位分辨不出的。
然后再将一张道尔顿的图片呈现给学生们看,问是否认识这个人,发生在他身上有个什么样的故事,然后由老师讲解道尔顿发现红绿色盲的故事,从而引出红绿色盲病,这时可以问问学生,假如当时道尔顿看到了上述两张红绿色盲检查图,能否分辨的出来?并再次追问为什么分辨不出来?红绿色盲究竟是一种什么病?当学生回答完上述的问题后,老师可以追讲抗维生素D佝偻病,并问上述两种病中男女比例为什么不一致?为什么上述两种遗传病在遗传表现上总是和性别相联系?为什么两种遗传病与性别关联的表现又不相同呢?通过大概讲解摩尔根在证明基因在染色体上的实验中,F2白眼果蝇都是雄性的,从而假设控制果蝇眼色的基因位于性染色体上,经过一番的证明,证明了假设的正确性,从而引导学生作出控制人类红绿色盲、抗维生素D佝偻病的基因位于性染色体上的假设,从而引出伴性遗传的概念。
也就引出了本堂课所要学习的内容---伴性遗传,同时板书标题。
(二)伴性遗传的概念
当基因位于决定性别的性染色体上的时候,它的遗传就与性别密切联系起来,我们把这种与性别相联系的遗传现象叫做伴性遗传。
(三)伴性遗传的种类
此时老师可以先讲解性染色体有X、Y两种,基因有显隐之分,伴性遗传根据决定性状的基因的性质和所处的位置,问学生伴性遗传的种类有哪些?通过学生与老师共同的分析、总结可得出伴X染色体显性遗传、伴X染色体隐性遗传、伴Y染色体遗传病三种。
(此种讲法符合当今建构主义的学习观点,即从老的知识结构中生长出新的知识,形成新的知识结构)
提问:我们刚才所提到的色盲病属于哪种伴性遗传病?再次追问,色盲病的遗传规律是怎样的?就请同学们对资料-人类红绿色盲症进行分析和讨论。(这样的提问和追加提问为色盲遗传病的资料和讨论做个引子,同时激发学生的学习兴趣,带着更大的学习热情进入到后面的学习当中)
(四)遗传病的资料和讨论
人类红绿色盲症遗传图解
通过学生分析人类红绿色盲症遗传图解,讨论:
1、红绿色盲基因位于X染色体上,还是位于Y染色体上?
2、红绿色盲基因是显性基因还是隐性基因?
(此时可以让同学们分析,然后四人为一组进行讨论,得出结论,并由老师随机挑两到三组的代表回答问题,然后由学生批改和老师共同补充、总结得出结论,可以培养学生分析问题、归纳总结的能力和良好的合作态度和精神)
从而得出结论:红绿色盲病是伴X染色体隐性遗传病。
此时,可以让学生尝试写出人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型。
(因为同学们已经学习了果蝇眼色的杂交试验分析图解,知道了果蝇眼色的基因型的写法,从而推倒出红绿色盲的基因型和表现型的写法,这一点对学生来说不会很难,通过老师的引导,完全可以由学生自己写出人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型)
女性男性基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY表现型正常正常(携带者)色盲正常色盲此时可以解释为什么红绿色盲的患者男性多于女性?(答案:男性只要X染色体上有色盲基因b,就表现为色盲患者;而女性有两条X染色体,必须两条染色体上都有色盲基因b,才表现为色盲患者)
(此时老师可以提问,假如上述基因型的男女个体两两婚配,共有六种婚配方式,这些婚配方式下所生的后代色觉如何?通过分析可以揭示伴X染色体隐性遗传病的遗传规律)
(五)色盲的遗传方式
假如以下基因型的个体婚配,后代中个体的基因型和表现型如何?并写出这四种婚配方式的遗传图解①XBXB×XbY②XBXb×XBY③XbXb×XBY④XBX×XbY
(这四种婚配方式的遗传图解,可以邀请两位同学到讲台上对着黑板写,其余同学在自己的座位上写,对于基础好的学生可以完全由学生完成四种遗传图解,由学生自己点评,对于基础差的学生,可以由老师先讲解其中的一种遗传图解,其余的由学生自己完成,由学生自己点评;此时老师要提醒学生遗传图解的书写规范和伴性遗传也遵循孟德尔的两大遗传规律,细胞学基础就是减数分裂后期的同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合,只不过此处涉及到了性染色体的遗传,是一对特殊的同源染色体遗传)
最后,老师可以利用多媒体呈现四种婚配方式的遗传图解,可以根据这四种遗传图解由老师和学生共同归纳、总结出色盲遗传的特点:
隔代交叉遗传:由男性患者通过他的女儿传给外孙(男→女→男);
②)女性色盲,她的父亲和儿子肯定都是色盲(母患子必患,女患父必患);
如何复习教案篇4
我们生物教研组有教师11人,高三年级--:;高二年级:--担任备课组长;高一年级:--担任备课组长;科组全体教师,在认真分析上学期的经验教训的基础上,制定本学期工作计划如下:
一、本期指导思想与工作目标
根据学校的办学理念是:为每一个学生的终身教育奠实基础。
积极开拓创新,通过校本研究、校本培训,不断优化课堂教学过程,各年级在完成课标知识目标的前提下,分别确定下列能力目标:
高一年级:激发学生的学习兴趣,实现学习方式的转变,培养良好的学习习惯,抓基础训练。高二年级:抓基础训练和规范表述与书写,培养学生的理解能力和实验与探究能力。高三年级:抓基础训练,重点培养获取信息的能力和综合运用的能力,实现高考目标。知识能力齐抓共进。
二、工作要点
1、开展教学改革与教育科研,浓厚教研气氛
2、提高科组和备课组的教学管理水平,形成良好的教风与组风。
5、抓紧非毕业班的教学、确保阶段性教学目标能够落实完成
三、具体措施
1、开展教学改革与教育科研,浓厚教研气氛
(1)在新的高考模式的下,要求各位教师从以下几个方面在自己本职工作中,积极进行教学研究。
2、落实目标责任制和备课组负责制,抓好日常教学管理,确保阶段性教学目标的完成
高三特长科:以章为单位进行集体备课,每一章都必须有主备人,在共同讨论的基础上写出有个性的教案。备课要做到四备:备教材、备学生、备教法、备考试说明。每节课都必须做到目标明确,重点、难点准确,解决方法科学;学生活动时间充裕;突出能力培养,切实保证每一节课都是高效的课堂。高三基础生物:每一节课都必须进行集体备课,在集体讨论的基础上,分文理科进行备课,并确定学案,学年结束后,将学案汇编成册,作为校本教材存用。高二生物:争对新的高考方案,研究教学方法和备考策略。研究文科在课时十分紧张的情况下,如何备课、上课,完成教学任务。
高一年级:争对新的高考方案,研究教学方法和备考策略。备课时侧重在培养学生的学习兴趣,狠抓学生的学习习惯的培养和学习方式的转变。
(2)科学组织课堂教学,上好课。教学要瞄准目标,精讲多练,有的放矢;积极实施讨论式、启发式教学;坚持理论联系实际,着重培养学生的理解能力、应用能力;鼓励学生的创新精神;传授学生解题的基本技巧;培养提高学生的自学能力;切实落实好教师主导、学生主体的教学原则。学生作业实行课内、课外相结合,课外作业要适量。
(3)开足、上好实验课,要求有计划(含安全要求)、有记录,强调规范操作。
(4)认真组织好每次科组活动和备课组的活动,形成讲团结、讲奉献、讲贡献、讲科学的优良组风。
(5)做好科组活动和备课组的考勤工作,要求每位教师按时上下班,准时到会,确有急事要请假。
4、改进高三备考策略,确保备考水平有创新和提高。
认真制定备课组和教师个人的教学计划,针对高考生物特长科和综合生物的要求以及学生的实际进行备考,努力改进高三生物的教学与辅导工作,加强课堂教学的实效性,在培养学生综合素质的同时,进一步开发学生的智力与养成更高的情商,力争考出130分以上的尖子生。
5、培优、补差与第二课堂
(1)培优:改变生物奥赛培训的运作方式。实行专人负责制。确定刘伟、_两位教师为实中生物奥赛培训专任教师,分别就高一、高二进行奥赛培训工作,并实行大循环。
6、狠抓青年教师的培训工作
(1)从青年教师对职称评聘的需求,来激发他们的积极性和主动性,
(2)通过分任务、压担子来迫使他们在教学中不断成长,
(3)在日常规范教学中对他们严格要求,促使他们快速成长。
如何复习教案篇5
一、教学目标
(一)知识与能力
1.了解平面向量的概念;
2.学会平面向量的表示方法;
3.理解向量、零向量、相等向量的意义。
(二)过程与方法
用联系的方法、类比的观点研究向量。
(三)情感态度与价值观
使学生自然地实现概念的形成,培养学生的唯物辩证思想。
二、教学重难点
(一)教学重点
向量及其几何表示,相等向量、平行向量的概念。
(二)教学难点
向量的概念及对平行向量的理解。
三、教学过程
(一)引入
1.类比法:引入概念
师:在物理中,位移与距离是同一个概念吗?为什么? 在物理中,我们学到位移是既有大小、又有方向的量,像这种既有大小、又有方向的量叫做矢量。在数学中,把只有大小,没有方向的量叫数量,把既有大小、又有方向的量叫做向量。
2.联系法:激活学生的相关经验,加深印象
师:能否举出一些生活中既有大小又有方向的量?
(二)平面向量的表示方法
1.代数表示一般印刷用黑体的小写英文字母(a、b、c等)来表示,手写用在a、b、c等字母上加一箭头(→)表示。
2.几何表示
向量可以用有向线段的起终点字母表示
3.坐标表示
在直角坐标系内,任取两点A(x1,y1),B(x2,y2),则向量AB=(x2-x1,y2-y1),即一个向量的坐标等于表示此向量的有向线段的终点坐标减去始点的坐标。
(三)相关概念
1.向量的模
有向线段AB的长度叫做向量的模,记作AB。
2.单位向量
引入:用有向线段表示向量,大家所画线段长短不一是为什么呢?(由单位长度引入单位向量)
总结:模等于1个单位长度的向量叫做单位向量,通常用e表示。
3.零向量
长度等于0的向量叫做零向量
4.平行向量(共线向量)
两个方向相同或相反的非零向量叫做平行向量或共线向量,零向量与任意向量平行
5.相等向量
设计活动:传花游戏(通过游戏调动兴趣,让学生体会相等向量的本质特征)
总结:长度相等且方向相同的向量叫做相等向量。
本节是平面向量的第一堂课,属于“概念课”,概念的理解无疑是重点,也是难点。具体教学中,要设计一个能让学生领悟概念的过程,引导他们联系具体事例,体会概念的本质特征。要使学生意识到认识一个数学概念的基本思路,而不是停留在某个具体的概念学习上。
如何复习教案篇6
一、教学目标
1.说明细胞的分化。
2.举例说明细胞的全能性。
3.进行有关干细胞研究进展与人类健康的资料搜集和分析。
二、教学重点和难点1.教学重点
(1)细胞分化的概念和意义。(2)细胞全能性的概念。2.教学难点
细胞全能性的概念及实例。
三、教学策略
本节教学内容可以安排1课时。在学习细胞分化时,应该联系初中学过的有关组织、器官、系统的知识;联系不同组织中的细胞形态、结构和功能的特点。从个体发育过程中各种组织、器官、系统建成的角度来理解细胞分化的重要意义。
关于细胞分化的概念和意义,在教学时应注意引导学生探讨以下问题。1.细胞分化在生物界普遍存在的实例。例如,在植物的胚根发育成根的过程中,分生区的细胞不断分裂,形成的细胞近似正方体,随着细胞的生长,变成伸长区的长方体细胞,后来分化成成熟区的输导组织的导管细胞、根毛细胞、薄壁细胞等形态、结构、功能各异的细胞。又如动物的胚胎细胞形成多细胞生物体,干细胞再生出各种细胞等。2.细胞分化的过程。在细胞外观尚未出现明显变化之前,细胞分化的前途就由遗传信息的执行情况决定了,分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化,首先源于细胞内化学物质的变化,如结构蛋白和催化化学反应的酶,以后依次渐变,不能逆转,因此,分化是一种持久的、稳定的渐变过程。3.细胞分化的意义。一般多细胞生物体的发育起点是一个细胞(受精卵),细胞的分裂只能繁殖出许多相同的细胞,只有经过细胞分化才能形成胚胎、幼体,并发育成成体,细胞分化是生物个体发育的基础。
细胞的全能性是教学的难点,可以从细胞有丝分裂结果,染色体和DNA数目不变来分析。由于体细胞一般是受精卵通过有丝分裂繁殖而来的,已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体,携带具有本物种特征的DNA分子。因此,分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能。在合适的条件下,有些分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。本节教材的“资料搜集和分析”,对于学生了解干细胞及其研究进展,培养收集和处理信息的能力,具有重要意义,应鼓励学生课后完成资料搜集工作,在班级内交流。
四、答案和提示
(一)问题探讨
1.健康人会不断产生新的血细胞,补充到血液中去。
2.骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化,不断产生不同种类的血细胞。
(二)旁栏思考题
1.提示:细胞分化的实例:如根尖的分生区细胞不断分裂、分化,形成成熟区的输导组织细胞、薄壁组织细胞、根毛细胞等;胚珠发育成种子,子房发育成果实;受精卵发育成蝌蚪,再发育成青蛙;骨髓造血;皮肤再生等都包涵着细胞的分化。
2.动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制,细胞分化潜能变窄,这是指整体细胞而言。可是细胞核则不同,它含有保持本物种遗传性所需要的全套基因,并且并没有因细胞分化而失去基因,因此,高度分化的细胞核仍然具有全能性。这可以从细胞核移植实验以及其他的实验证据中得到证实。
(三)资料搜集和分析
1.在个体发育过程中,通常把那些具有自我复制能力,并能在一定条件下分化形成一种以上类型细胞的多潜能细胞称为干细胞。干细胞有很多种类型,大体上可分为成体干细胞和胚胎干细胞。
2.提示:干细胞的研究为替换病变的组织和器官,某些癌症和遗传病的治疗带来新的希望。
(四)练习基础题
1.数目增多,染色体数目,稳定性差异。2.C。拓展题
1.提示:通过植物组织培养技术繁殖花卉,保证花木的优良品质不变,并且繁殖得快;通过体细胞克隆哺乳动物;干细胞移植治疗白血病;利用干细胞技术解决器官移植缺少供体器官的难题等。2.提示:动物细胞特别是高等动物细胞随着胚胎的发育,细胞分化潜能变窄。肌细胞是已分化的细胞,它通常不能转化为其他类型的细胞,因而不能用肌细胞代替干细胞培育组织和器官。
五、参考资料1.细胞分化的生理机制(1)细胞分裂的不对称性
卵母细胞的细胞核并不位于中央,而是在细胞外周靠近表面的地方,极体就是从这里形成并释放出来的,通常把极体释放的位点称为动物极,而相对的一极称为植物极。
动物卵细胞中,贮存有2~5万种不同核苷酸序列的mRNA,专供受精卵的启动、分化和发育之用。卵细胞中的mRNA并非均匀分布的,而是位于特定的空间。因此,卵细胞质的特性决定了子细胞核的分化命运,如昆虫是以表面卵裂的方式形成胚层细胞的。
(2)细胞间的相互作用
胚胎诱导在胚胎发育过程中,一部分细胞影响相邻细胞向一定方向分化的作用称为胚胎诱导,如中胚层形成的脊索可诱导其顶部的外胚层发育成神经板、神经沟和神经管,视细胞可诱导其外面的外胚层形成晶体,而晶体又可诱导外胚层形成角膜。
分化抑制用含有成蛙心组织的培养液培养蛙胚,则蛙胚不能发育出正常的心脏,若去除成蛙心组织,则蛙胚发育正常,这说明分化成熟的细胞可以产生某种物质,抑制相邻细胞发生同样的分化,这种作用称为分化抑制。
细胞数量效应当小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培养时,可发育成具有功能的胰腺组织,但是,如果把胰腺原基切成8小块分别培养,则都不能形成胰腺组织;如果再把分开的小块合起来,又可形成胰腺组织。可见细胞数量对诱导组织形成可能也是必要的。
细胞外基质细胞外基质在胚胎发育和细胞分化中也具有重要的作用。
激素的作用激素对细胞分化的影响可看做是远距离细胞间的相互作用,如昆虫的保幼激素和蜕皮激素。前者的功能是保持幼虫特征,促进成虫器官原基的发育,后者的功能是促进蜕皮和成虫形态的出现。当两者保持一定的比例时,幼虫蜕皮而长大,当保幼激素含量减少或不合成时,幼虫化蛹,变为成虫。成虫期又开始合成保幼激素,促进性腺的发育。
2.细胞分化的分子机制
(1)染色体结构的变化与细胞分化
基因剔除某些原生动物、昆虫和甲壳动物在细胞分化过程中有部分染色体丢失的现象。例如,马蛔虫的一个变种(2n=4),当个体发育到一定阶段时,在将要分化为体细胞的那些细胞中,染色体破裂为碎片,含有着丝粒的碎片在细胞分裂中保留,不具有着丝粒的碎片在分裂中丢失。不过,预定形成生殖细胞的那些细胞中不发生染色体的断裂和丢失现象。
基因扩增基因扩增是指细胞内特定基因的拷贝数专一性大量增加的现象。例如,在卵裂和胚胎发育过程中,爪蟾卵母细胞中的rDNA基因大量扩增而形成大量核糖体,以供大量合成蛋白质所需;在果蝇的唾腺细胞中,由于DNA复制而核不分裂,很容易观察到多线染色体。
基因重排哺乳动物能产生10~10种抗体,但并不意味着细胞内具有相应数量的基因,免疫球蛋白是异四聚体结构,除重链和轻链的随机组合以外,免疫球蛋白的多样性主要来源于基因的重新组合。从这一点来看淋巴细胞的分化是不可逆的。
DNA的甲基化脊椎动物一些基因的活性与基因调控区域或其周围特定胞嘧啶的甲基化有关,甲基化使基因失活,相应地非甲基化和低甲基化能活化基因的表达。细胞内的基因可分为管家基因(house-keepinggene)和奢侈基因(luxurygene),前者是维持细胞生存不可缺少的,后者与细胞分化有关,是与组织特异性表达有关的基因,在特定组织中保持非甲基化或低甲基化状态,而在其他组织中呈甲基化状态。
(2)基因与细胞分化
无论是母体mRNA的作用还是细胞间的相互作用,其结果是启动特定基因的表达。因此细胞分化的实质是基因的差次表达或顺序表达。即特定的基因在特定的时间内在特定的组织中表达的结果。
受精卵发育为新个体,是受一系列基因调控的,这些基因在发育过程中,按照时间、空间顺序启动和关闭,互相协调,对胚胎细胞的生长和分化进行调节。
人和鼠都是从单个受精卵发育而来的。其实,从一个受精卵中产生什么生物完全由基因组决定。这种决定究竟如何进行的呢?
人体细胞的类型比我们想像的少得多。按照常规的组织学分类方法,脊椎动物和人体细胞类型约有200余种。这些细胞在人体中呈现有序的空间分布。细胞的种类或形状彼此不同,是因为不同细胞中合成一些彼此不同的特殊蛋白──“奢侈蛋白”,如表皮细胞的角蛋白,红细胞的血红蛋白,消化道细胞的消化酶,透镜状细胞的晶体蛋白,等等。除了这些“奢侈蛋白”以外,几乎所有细胞中合成的蛋白质都是一些生活必需品──“持家蛋白”。由于细胞类型的差异源于细胞中工作的基因类群不同,所以人们自然想到也许细胞中的基因组成发生了改变。例如,透镜状细胞不能合成血红蛋白和角蛋白,可能是丢失了血红蛋白和角蛋白的基因,而只剩下了晶体蛋白。或者,细胞中其他基因没有变化,但晶体蛋白基因增加了很多份。然而,许许多多的证据显示,没有这类可能性。几乎所有细胞的基因组都和受精卵的一模一样。
已有实验证明,虽然分化常常伴随着显著的细胞外观变化,但细胞的基因组总是保持不变。两栖类卵细胞较大,先用紫外线破坏它的核,再用玻璃微细管将其他细胞的核吸出,
68注入去核的卵细胞中。玻璃微细管刺入卵细胞时,会使卵细胞活化并开始分裂和分化。用各种分化细胞的核置换卵细胞的核,结果发现它们和卵细胞的核完全一样,都可以发育成有生育能力的成蛙。
3.细胞分化与再生
进入生长期之后,分化细胞即使进一步分裂,其分化的特性并不会改变。
脊椎动物的皮肤、血液、肺等组织上的细胞,每过一段时间便会更新换代。机体多数组织的细胞并不需要更新,有些特殊细胞将终生保持胚胎发育早期形成的数目。这些细胞因为不再分裂,所以一旦丧失便无法补充,如神经细胞、心肌细胞、透镜状细胞等。当然,这些细胞通常寿命很长,并且处于多重保护之下。除此之外,它们之间没有其他共同之处。为什么其他细胞需要不断更新,而这些细胞却可以终生保持呢?原因很难找寻,但是,至少对神经细胞来说,细胞更新将改变已经形成的精巧的神经通路,致使某些记忆丧失。至于心肌细胞,目前尚难解释。
细胞再生有两种方式,其一是通过已分化细胞的分裂──细胞复制,其二是通过干细胞再生。干细胞的性质、再生速度以及再生过程非常多样化。干细胞可以无限分裂产生分化细胞。
形形色色的血细胞都是由多能的干细胞分化形成的,这些干细胞主要在成体的骨髓中产生。多能干细胞在胚胎发育早期,通过血液循环进入骨髓、脾脏和肝脏,并分别在这些组织中形成有造血功能的细胞群。
4.干细胞及其分类
一个成熟或者已分化的细胞进行分裂通常只能产生同种类型的细胞,而一个干细胞则可以分化形成多种类型的细胞。干细胞有很多种类型,它们存在于从胚胎到成体各个阶段的组织和器官里。胚胎干细胞分裂速度快,并且有产生多种分化细胞类型的潜力,因此,它们也被称为多能干细胞。成体干细胞分布于很多组织中,但是它们数量稀少,分裂频率低,分化潜力也很有限。事实上,很多类型的干细胞至今没有在成体中找到。例如,肺上皮细胞缺陷会造成囊性纤维化,而成体中还没有发现可以产生这种细胞的干细胞。
利用干细胞进行各种疾病治疗的关键在于能否成功分离胚胎干细胞和成体干细胞,并将它们在体外扩增后用于替代受损的组织。一般认为每种成体干细胞只能分化产生几种相关的成熟细胞类型,但最近有研究表明,在某些环境中,一种干细胞类型可以转化成其他类型的细胞,例如,造血干细胞可以分化形成神经细胞。
因为大多数疾病只是由于一类细胞损坏造成的,所以针对特定细胞类型的干细胞治疗要比原来整个器官的移植更具优势。例如,帕金森氏综合症、多发性硬化和糖尿病等慢性疾病非常适合利用干细胞治疗。但是,在一些患有慢性疾病或多组织急性衰竭患者的受损组织中,通常很难再找到合适的干细胞。即使能够分离到相应的干细胞,也不一定能保证通过体外培养获得治疗所需的数量。最具潜力的干细胞是从胚泡中分离的胚胎干细胞。发育5天的人类胚泡最多有100个细胞,其中包括两种类型:将来发育成胎盘的外层细胞和发育成胚胎的内层细胞,即内细胞团(ICM)。通常,移除外层细胞将导致ICM无法发育形成胚胎,但是,ICM可以在培养皿中快速分裂产生胚胎干细胞。
胚胎干细胞有很多显著的特征。例如,虽然它们在染色体组型等方面和正常的细胞没有差别,但却可以在体外无限增殖。另外,胚胎干细胞在体外可以分化形成很多类型的细胞,这些细胞再移植回动物体内,可以在一定程度上改善一些模型动物的病情。如果有办法攻克免疫排斥的难题,胚胎干细胞移植有可能成为治疗多种疾病的有效途径。
5.细胞核移植──治疗性克隆
最理想的干细胞治疗是使用来自患者自身的胚胎干细胞。然而,除了早期胚胎以外,我们无法从其他渠道获得胚胎干细胞。那么,在成体中逆转细胞正常分化的方向,从而得到适合的干细胞成了另一条可能的途径。实验设计的基本想法是用某种物质将成体细胞逆转成胚性细胞。这些物质可以来自早期胚胎本身,也可以来自卵细胞,因为卵细胞丰富的细胞质中含有早期胚胎发育所必须的因子。这些因子也同样可以使体细胞核进入早期胚胎发育的状态,所以,除去卵细胞的核并植入来自成人细胞的核,就可能得到一个胚胎。
现在人们关注的焦点是能否利用核移植技术制造人类胚胎干细胞用以治疗疾病,并且,能否利用患者自身的细胞来满足特异性要求,解决免疫抑制的问题,确切地说,科学家还没有找到最终答案。目前,核移植技术在很多物种中取得了成功,但在某些物种中却失败了,如果将这一技术用于人类,结果将会如何,目前还没有清晰的答案。
6.患者特异性干细胞治疗
适合干细胞治疗的方法主要有两种。一种是利用患者的活组织提取细胞核,转入捐献者的卵母细胞,重建早期胚胎并在体外培养至胚泡阶段,分离ICM得到胚胎干细胞。它们与患者有共同的遗传组成,所以可被视为患者的扩展部分。然后,利用研究小鼠模型所积累的经验,将胚胎干细胞诱导成与疾病相关的细胞类型,用于治疗帕金森氏综合症、心脏病或脊髓损伤等。最近的研究表明,还可以使人类胚胎干细胞沿着特定的轨迹分化。不过,目前还不知道哪种活组织是最好的细胞核供体。另一种方法是将某种成体干细胞诱导成另一种适合治疗疾病的类型,其优势是显而易见的。
不过,成体干细胞非常稀少并且很难获取,例如,造血干细胞仅占血细胞总量的1/10;虽然它在骨髓中的含量相对多些,但仍然稀少。尽管造血干细胞还可以取自新生儿的脐带血,但是脐带血需预先储备并且无法重复利用。目前还没有关于纯化脐带血造血干细胞方法的报道,并且它们可否产生造血系统以外的其他细胞类型尚不清楚。另外,有研究人员认为,胰管中存在可以产生胰岛细胞的干细胞,但是还没有分离它们的办法。
目前,大多数使用胚胎干细胞和成体干细胞的实验都是在小鼠中进行的。其中,胚胎干细胞的研究结果尤其令人振奋,它们在移植后通常有较高的存活率并且能长时间地执行功能。很多实验表明它们至少可以部分地缓解病情。
7虽然成体干细胞能有效地补充原有细胞类型,但是目前极少有证据显示它们能够转变类型,因此现在很难断定这是一条有效的治疗途径。或许这只是意味着我们需要做更多的研究,尤其是针对成体干细胞