从克隆牛的问题探讨导入,认识细胞核的分布与无核、多核细胞的实例;学习核膜、核孔、核仁、染���质四部分结构及其功能,理解染色质与染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态;通过美西螈核移植、横缢蝾螈受精卵、变形虫切割、伞藻嫁接与核移植四组经典实验的资料分析,归纳出细胞核是遗传信息库、是细胞代谢和遗传的控制中心;并学习"构建模型"这一科学方法,尝试制作真核细胞的三维结构模型。
本课程共设置 6 项学习目标,涵盖知识理解、技能应用与科学探究三个维度。
能说出除极少数细胞外真核细胞都有细胞核;能举例说明无核细胞(哺乳动物成熟的红细胞在发育过程中细胞核退化消失以容纳更多血红蛋白、被子植物韧皮部的筛管细胞成熟后失去细胞核靠伴胞维持生命活动)与多核细胞(骨骼肌细胞由多个细胞融合而成含多个核、草履虫含大核和小核);能指出原核细胞没有核膜包被的细胞核,据此区分真核细胞与原核细胞。
知识理解能说出细胞核由核膜、核孔、核仁和染色质组成;核膜是双层膜,把核内物质与细胞质分开,外层常与内质网膜相连;核孔实现核质之间频繁的物质交换和信息交流,小分子可直接穿过核膜、RNA与蛋白质等大分子经核孔进出且具有选择性、DNA一般不出核;核仁没有膜包被,与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关,蛋白质合成旺盛的细胞核仁较大。
知识理解能说出染色质主要由DNA和蛋白质组成,其中DNA是遗传信息的携带者;形态是极细的丝状物,在核内交织成网;特点是容易被碱性染料(如龙胆紫溶液、醋酸洋红液)染成深色;能理解DNA与蛋白质结合盘绕成染色质是细胞核对超长DNA的高效收纳方式。
知识理解能说出染色质与染色体是细胞中同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态:分裂间期为丝状的染色质,经高度螺旋化、缩短变粗成为分裂期圆柱或杆状的染色体,分裂完成后又解螺旋、恢复成丝状;能指出二者成分完全相同,改变的只是形态而非数量,并能说明间期细丝状便于DNA复制和转录、分裂期粗短状便于遗传物质平均分配的意义。
知识理解能分析资料1两种美西螈细胞核移植实验(黑色胚胎细胞核移入白色去核卵细胞、后代全部黑色,说明皮肤颜色由表皮细胞内黑色素决定、黑色素的合成由细胞核控制);资料2横缢蝾螈受精卵实验(有核一半能分裂、无核一半不能,挤入一核后开始分裂,说明没有细胞核细胞就不能分裂、分化);资料3变形虫切割实验(无核部分能消化但不能摄食、对刺激无反应、不会生长分裂、细胞器退化,植入核后恢复,说明细胞核是细胞生命活动的控制中心);资料4伞藻嫁接与核移植(嫁接只能证明帽形由假根控制、无法区分核质,核移植证明形态结构取决于细胞核)。
知识理解能概括细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心:DNA贮存遗传信息、存在于染色���(DNA+蛋白质)中,细胞核通过控制物质合成、能量转换和信息交流控制细胞代谢,通过细胞分裂完成遗传信息���传递、控制生物遗传并保证亲子代细胞遗传性状的一致性,细胞的生长、发育、衰老、凋亡也受核控制;能说出模型是为了某种特定目的对认识对象所作的简化的概括性的描述,并区分物理模型(如DNA双螺旋结构模型)、概念模型和数学模型,尝试制作真核细胞的三维结构模型。
知识理解从"克隆牛的性状为什么几乎与母牛乙一模一样"这一真实情境切入,辨析母牛甲(去核卵细胞)、母牛乙(细胞核)、母牛丙(子宫)三者的不同贡献,建立"细胞核决定性状"的初步猜想;随后沿"先看结构、再验功能"的主线,依次认识细胞核的分布、核膜与核孔、核仁、染色质及其与染色体的相互转变,形成结构与功能相适应的生命观念。
通过14处交互式思考讨论(克隆牛说明了什么、无核红细胞能否分裂增殖、核孔是否什么都能通过与DNA能否出核、核仁大说明什么、染色质变染色体遗传物质是否变多、美西螈黑色素由核还是质控制、横缢蝾螈实验揭示核与分裂分化的关系、变形虫切割能得出什么结论、伞藻嫁接为何不能证明是核控制、伞藻核移植说明什么、讨论5与讨论6的归纳、细胞核能否脱离细胞质单独存活、本节两类模型的辨认等),在层层追问中巩固对细胞核结构与功能的理解,并体会科学探究中逐步排除干扰、精确变量的思路。
在克隆牛与核移植技术、哺乳动物成熟红细胞与筛管细胞的无核适应、蛋白质分泌旺盛细胞核仁大的推断、变形虫去核与补核的可逆验证、伞藻嫁接与核移植的对比等真实情境与实验证据中,运用"结构与功能相适应"和"控制变量"的思想解决问题;并通过绘制细胞核结构示意图(物理模型)、细胞核功能概念图(概念模型)与制作真核细胞三维结构模型,把所学知识外化为可检验的模型。