植物细胞

植物细胞（精选十篇）

植物细胞 篇1

1.热点追踪

植物组织 (细胞) 培养和动物组织 (细胞) 培养是当前生命科学研究的热点之一。植物组织培养在农业生产中的应用广泛, 在高考试题中的比重有所增加;而动物细胞培养是动物细胞工程的基础, 动物细胞培养的过程及影响因素也一直是高考命题的热点。

2.考查形式

对于本部分内容的考查, 在高考试题中, 多是综合性考查, 注重工农业生产和医学实践的应用及与科技发展联系在一起考查。呈现形式通常是通过信息材料为背景考查植物组织 (细胞) 培养和动物组织 (细胞) 培养技术的过程图解或示意图, 命题意图主要集中在不同技术手段的原理、过程和应用等。

3.复习策略

复习时注意运用列表比较的方法分析不同技术手段的异同点, 注意掌握各种技术手段中的特殊点和关键环节。

二、重点解读

(一) 植物组织培养

1. 原理:

细胞的全能性。

2. 过程:

3. 植物组织培养操作的特点:

(1) 选择离体的器官、组织、细胞材料时, 由于材料脱分化的难易度因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异。花和幼嫩的组织脱分化较为容易, 而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。另外应选取有形成层的部分, 因为形成层细胞易脱分化。

(2) 消毒:培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌, 并且要求无菌操作。

(3) 光照:离体的细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时, 需避光处理。愈伤组织再分化形成植物幼苗时, 需光照处理。

(4) 激素调控:生长素含量高于细胞分裂素时, 主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成;当细胞分裂素的含量高于生长素时, 主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。

4. 正确区分脱分化、再分化、分化:

【名师点睛】 (1) 愈伤组织再分化形成植物幼苗时, 需光照处理, 以便诱导叶绿素的形成。

(2) 生长素和细胞分裂素在植物体内含量很低, 因此植物组织培养中常用人工合成的生长素类似物和细胞分裂素类似物。

5. 植物组织培养技术的应用:

(1) 植物繁殖的新途径。

(1) 微型繁殖:不仅可以保持优良品种的遗传特性, 还可以快速高效地实现种苗的大量繁殖。

(2) 作物脱毒:生产上许多无性繁殖作物均可能受到病毒的侵染, 从而导致品种严重退化、产量降低和品质变差。利用植物分生组织 (如茎尖、根尖) 进行培养, 可以使新长成的植株脱除病毒。

(3) 人工种子:植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽, 包上人工种皮就可以形成人工种子。下图是人工种子的结构示意图。

【名师点睛】人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等, 以利于胚状体生长发育成幼苗。

(2) 作物新品种的培育。

(1) 单倍体育种:花药离体培养过程就是植物组织培养过程。

(2) 突变体的利用:在植物组织培养过程中, 由于培养细胞一直处于不断的分生状态, 因此容易受到培养条件和外界压力 (如射线、化学物质等) 的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体, 进而培育成新品种。

(3) 细胞产物的工厂化生产:可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物, 如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。

(二) 动物细胞培养

1. 概念:

从动物机体中取出相关的组织, 将它分散成单个细胞, 然后放在适宜的培养基中, 让这些细胞生长和增殖。

2. 操作流程:

3. 考点解读:

动物细胞的培养条件:

(1) 无菌、无毒的环境—无菌处理、加抗生素杀菌、定期更换培养液。

(2) 营养—葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐和微量元素+血清或血浆等天然成分。

(3) 温度和pH—— (36.5±0.5) ℃和 (7.2～7.4) 。

(4) 气体环境——95%空气+5%CO2。

【名师点睛】 (1) (1) CO2的作用——调节培养基的pH;

(2) 空气中O2的作用——细胞有氧呼吸;

(3) 所用装置——CO2培养箱。

(2) 原理:细胞增殖。

(3) 动物细胞培养时, 一般选取幼龄动物的组织、器官, 其细胞的分化程度较低, 增殖能力强, 有丝分裂旺盛, 容易培养。

(4) 在动物细胞培养过程中, 一般情况下10代以前的细胞核型不变, 10代以后有些细胞核型发生改变, 50代以后的细胞可能发生癌变。

(5) 胰蛋白酶在动物细胞培养过程中的作用包括将组织分散成单个细胞, 以及将贴壁细胞从瓶壁上分离下来, 这样做的目的是避免动物细胞的“接触抑制”现象。

【易错清单】 (1) 细胞贴壁和接触抑制:

悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上, 称为细胞贴壁。细胞数目不断增多, 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时, 细胞就会停止分裂增殖, 这种现象称为细胞的接触抑制。

() 原代培养与传代培养:

(1) 原代培养

可有两种表述:a.细胞悬浮液第一次在瓶中培养, 是没有分瓶培养之前的细胞培养;b.第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养。

(2) 传代培养

同样有两种表述:a.细胞悬浮液培养一段时间后, 分瓶再进行的细胞培养;b.传10代以后的细胞培养, 统称为传代培养。

4. 应用:

(1) 生产生物制品:疫苗、干扰素、抗体等。

(2) 作为基因工程中的受体细胞。

(3) 检测有毒物质及其毒性。

(4) 科研方面, 筛选抗癌药物、治疗和预防疾病。

(三) 植物组织培养与动物细胞培养的比较

【名师点睛】 (1) 两种技术手段培养过程中都进行了有丝分裂, 都是无性繁殖, 都可称克隆, 都不涉及减数分裂。

(2) 植物组织培养最终产生新个体, 体现了细胞的全能性;动物细胞培养产生大量细胞, 不形成新个体, 故不能体现细胞的全能性。

三、典型例题

例1. (2012·江苏高考) 某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究, 请回答下列问题:

(1) 2, 4-D常用于籼稻愈伤组织的诱导, 对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化, 在配制分化培养基时需________ (填“升高”、“保持”或“降低”) 2, 4-D的浓度。

(2) 当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时, 出现具有分生能力的绿色芽点, 但不能继续出芽, 通常在培养基中添加________, 以促进幼苗形成。

(3) 研究中用显微镜可以观察到的现象是________ (填下列序号) 。

(1) 绿色芽点细胞排列松散 (2) 刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离 (3) 胚状体细胞中有叶绿体 (4) 分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致

(4) 略。

(5) 胚乳 (3n) 由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织培育三倍体, 需适时剔除胚, 以免胚的存在影响愈伤组织细胞的________, 还可避免再生苗中有________。

解析: (1) 2, 4-D常用于植物愈伤组织的诱导和生长, 但它趋向于抑制植物形态的发生。当愈伤组织再分化形成新的植株个体时, 要减小2, 4-D抑制植物形态发生的作用, 所以在配制分化培养基时需降低2, 4-D的浓度。

(2) 根据题意, 此时已经出现具有分生能力的绿色芽点, 但不能继续出芽。由于生长素有促进再分化过程中芽的生长, 所以在培养基中添加适量的生长素, 以促进幼苗形成。

(3) 绿色芽点细胞为分生区细胞, 排列紧密;刚融合的杂种细胞没有细胞壁, 不可能发生质壁分离;愈伤组织细胞排列疏松无规则;再分化产生胚状体, 需要光照刺激, 会促进叶绿体的形成, 可在光学显微镜下观察到叶绿体。

(5) 利用胚乳诱导愈伤组织, 由于胚中含有植物激素, 会影响愈伤组织的增殖和分化, 所以需适时剔除胚。因为胚是由受精卵发育而来的, 是二倍体。剔除胚也可以避免再生苗中混有二倍体幼苗。

答案: (1) 降低 (2) 适量的生长素 (3) (3) (5) 增殖和分化二倍体幼苗

例2.下列与细胞工程技术相关的表述中, 不正确的是 ( )

A.植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍

B.动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分基本相同

C.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同

D.植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性

解析:植物体细胞杂交可以把来自不同植物的细胞融合在一起, 克服了自然状态下植物间远缘杂交不亲和的障碍。融合后的细胞能培育成一个植物个体, 体现了植物细胞全能性。细胞融合的原理是膜的流动性。植物细胞培养基除基本成分外还需要植物激素, 而动物细胞培养液需加动物血清。

答案:B

例3.科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛, 如果要加速转基因奶牛的繁育, 可以对此转基因奶牛进行克隆 (如下图所示) 。请结合图示回答下列问题:

(1) 在进行细胞培养时, 要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理, 形成单个细胞, 这个过程中需要利用________酶处理。

(2) 用于核移植的供体细胞, 一般都选用传代10代以内的细胞, 原因是________。

(3) 在进行原代培养时, 细胞增殖的方式是________, 此外, 细胞增殖还表现出________和接触抑制等特点。

(4) 将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中, 去除卵母细胞细胞核的目的是________。

(5) 将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后, 该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的牛犊, 但也不是100%的复制, 原因最可能________。

(6) 上述动物细胞工程中涉及的技术有________。转基因奶牛的克隆成功, 说明了动物的________具有全能性。

解析: (1) 实践中常用胰蛋白酶处理动物组织细胞使其分离开来。 (2) 传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强, 遗传物质没有发生改变, 适于作核移植的供体细胞。 (3) 在进行原代培养时, 细胞以有丝分裂的方式进行增殖, 同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。 (4) 去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。 (5) 生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果, 同时, 生物的性状还受环境的影响, 因此, 克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。 (6) 该克隆动物的培育过程中涉及核移植、细胞培养和胚胎移植等技术, 说明了高度分化的哺乳动物体细胞的细胞核仍具有全能性。

答案: (1) 胰蛋白 (2) 该种细胞代谢旺盛、分裂能力强, 且遗传物质没有发生改变 (3) 有丝分裂贴壁生长 (4) 使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞 (5) (1) 生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制; (2) 生物的性状还受环境因素的影响 (6) 核移植、细胞培养、胚胎移植技术体细胞的细胞核

四、巩固练习

1.用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织。下面关于该愈伤组织的说法错误的是 ( )

A.是细胞经过脱分化和分裂形成的

B.细胞没有全能性

C.是由排列疏松的薄壁细胞组成的

D.可以形成具有生根发芽能力的胚状结构

2.下列有关植物细胞工程应用的叙述, 不正确的是 ( )

A.利用植物组织培养技术培育脱毒苗, 获得抗病毒的新品种

B.利用植物组织培养技术获得人工种子, 能保持亲本的优良性状

C.利用细胞培养技术获得紫草素, 实现了细胞产物的工厂化生产

D.单倍体育种需要利用植物组织培养技术

3.下图为植物组织培养过程流程图解, 以下相关叙述中错误的是 ( )

A.上述过程中脱分化发生在b步骤, 形成愈伤组织, 此过程中植物激素发挥了重要作用

B.再分化发生在d步骤, 是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程

C.从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性

D.人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题

4.下列关于动物细胞培养的叙述, 正确的是 ( )

A.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞

B.克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变

C.二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的

D.恶性细胞系的细胞可进行传代培养

5.下列有关细胞培养的叙述正确的是 ( )

A.动物细胞培养过程中要注意细胞分裂素和生长素的适宜比例

B.植物细胞培养过程中, 首先要用胰蛋白酶处理部分组织使细胞分散获得单个细胞

C.动物细胞培养时, 有的连续细胞系获得了不死性, 但保留接触抑制现象, 不致癌

D.如果用纤维素酶和果胶酶水解法, 获得的植物细胞原生质体会失去全能性

6.动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于 ( )

A.培养基不同

B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行

C.动物细胞可以传代培养, 而植物细胞不能

D.动物细胞能够大量培养, 而植物细胞不能

7.下列与动物细胞培养有关的表述中, 不正确的是 ( )

A.动物细胞培养需要无菌、营养、适宜的温度和pH等条件

B.用胰蛋白酶作用于离体的动物组织, 使其分散成单个细胞

C.放入CO2培养箱中培养动物细胞的主要目的是为了满足细胞对CO2的需求

D.细胞株一般具有恒定的染色体组型、生化特性等

8.草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代, 导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下:

(1) 外植体经组织培养最终可以形成一个完整植株, 这一过程体现了植物细胞的________。其中过程 (1) 为________, 过程 (2) 为________。

(2) 影响植物组培的因素除植物体自身原因、植物激素用量及比值等因素外, 还与环境条件有密切关系, 包括:营养物质、________、________、光照等。

(3) 愈伤组织的细胞排列疏松无规则, 是一种高度________的薄壁细胞, 愈伤组织形成芽、根的过程与培养基中________与________ (植物激素) 的比例有密切关系, 该比值较高时有利于根的分化, 抑制芽的形成。

(4) 在组织培养的过程中, 无菌技术也是实验能否成功的重要因素, 请说明下列各项是需要消毒, 还是需要灭菌。

(1) 锥形瓶; (2) 培养皿; (3) 操作者的手; (4) 草莓植株; (5) 接种环; (6) 培养基

________ (填编号) 需要灭菌, ________ (填编号) 需要消毒。

9.请回答下列问题:

(1) 植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的________, 繁殖种苗的速度________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养, 最终能够形成完整的植株, 说明该叶肉细胞具有该植物的全部________。

(2) 把试管苗转接到新的培养基上时, 需要在超净工作台上进行, 其原因是避免________的污染。

(3) 微型繁殖过程中, 适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗________, 而与________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长, 促使愈伤组织产生和生长, 需要使用的生长调节剂是________ (脱落酸、2, 4—D) 。

(4) 将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后, 单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析, 随着培养基中蔗糖浓度的增加, 光合作用强度的变化趋势是________, 单株鲜重的变化趋势是________。据图判断, 培养基中不含蔗糖时, 试管苗光合作用产生的有机物的量________ (能、不能) 满足自身最佳生长的需要。

(5) 据图推测, 若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力, 应________ (降低, 增加) 培养基中的蔗糖浓度, 以便提高试管苗的自养能力。

10. (2012·新课标全国高考) 为了探究6—BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响, 某研究小组在MS培养基中加入6—BA和IAA, 配制成四种培养基 (见下表) , 灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体, 在适宜条件下培养一段时间后, 统计再生丛芽外植体的比率 (m) , 以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数 (n) , 结果如下表。

回答下列问题:

(1) 按照植物的需求量, 培养基中无机盐的元素可分为________和________两类。上述培养基中, 6—BA属于________类生长调节剂。

(2) 在该实验中, 自变量是________, 因变量是________, 自变量的取值范围是________。

(3) 从实验结果可知, 诱导丛芽总数最少的培养基是________号培养基。

(4) 为了诱导该菊花试管苗生根, 培养基中一般不加入________ (填“6—BA”或“IAA”) 。

11.如图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据图回答:

(1) 容器A中放置的是动物器官或组织, 它一般取自________。

(2) 容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是________, 然后用胰蛋白酶处理, 这是为了使细胞分散开来, 这样做的目的是________。

(3) 培养首先在B瓶中进行, 瓶中的培养基成分有________等。在此瓶中培养一段时间后, 有许多细胞衰老死亡, 这时的培养称为________。

(4) 为了把B瓶中的细胞分装到C瓶中, 用________处理, 然后配制成________再分装。

12.某医院病理室为确诊一患者的肿瘤是良性还是恶性, 切取了一小块肿瘤组织进行培养。请回答下列与肿瘤细胞的培养及癌症的治疗有关的问题:

(1) 培养之前, 肿瘤组织必须先用________等处理成单个细胞。

(2) 若开始培养时取一滴培养液观察有100个肿瘤细胞, 经24h培养后, 取一滴稀释100倍后再取一滴 (设三次的“一滴”等量) 观察, 发现有64个肿瘤细胞, 此肿瘤的细胞周期约为________h。

(3) 与正常细胞相比, 在显微镜下可见明显增多的细胞器是 (两项) ________。

(4) 从新陈代谢角度看, 癌细胞能迅速生长、增殖是由于________。研究发现恶性肿瘤内部, 血管生成速度十分迅速, 这些血管对于癌细胞的生命活动的作用是________。

(5) 如果通过电子设备和其他生化手段已经初步判断是恶性的可能性很小, 在肿瘤组织进行培养了60代后, 发现有恶性肿瘤细胞存在, 那么你能否判断该肿瘤组织是恶性肿瘤吗?________。

(6) 化学治疗可采用药物, 如5—氟尿嘧啶, 它的结构与尿嘧啶非常相似, 可以干扰________的过程, 从而影响癌基因的表达。

(7) 若利用对某种肿瘤细胞具有靶向性的特异性抗体治疗肿瘤, 抗体与肿瘤细胞结合并发挥作用的过程属于________免疫的________阶段。

(8) 某科研单位研制出一种新型药物X, 据说对此类肿瘤有较好的疗效, 请你设计一个方案加以验证。写出你所设计的实验步骤:

a.________________________;

b.________________________;

c.________________________。

(9) 结果预测及结论________________________。

参考答案:

1.B【解析】愈伤组织是经脱分化形成的高度液泡化、无定形的薄壁细胞, 具有全能性, 可以再分化为根、芽, 进而形成新植株。

2.A【解析】利用植物组织培养技术培育脱毒苗, 没有涉及基因工程, 因此, 不能得到抗病毒的新品种。

3.B【解析】b是脱分化, 脱分化过程需要植物激素诱导;c是再分化, 是愈伤组织生成根和芽的过程。细胞全能性是指离体细胞、组织等发育成完整个体的能力, 从叶组织到种苗过程体现了细胞的全能性。人工种子比采用试管苗的繁殖方法更能降低成本, 而且方便机械化播种, 可节省劳动力, 而且繁殖速度快, 结构完整。

4.D【解析】由于细胞之间相互接触而发生接触抑制, 细胞在培养瓶壁上只能形成单层的细胞, A项错误。克隆培养法中细胞都是由一个细胞经过有丝分裂而得到的, 所以细胞的基因型相同, 多数不会发生改变, B项错误。二倍体细胞通常为有限细胞系, C项错误。恶性细胞系的细胞具有癌变的特点, 能够无限增殖, 可以进行传代培养, D项正确。

5.C【解析】本题考查细胞培养的相关知识。动、植物细胞的培养有相似之处, 但也有许多不同, 如动物细胞培养过程中由于出现接触抑制, 故在培养过程中需要用胰蛋白酶处理使细胞分散获得单个细胞。植物细胞培养过程中出现的脱分化和再分化现象都需要植物激素的适宜配比才能进行, 而且去除细胞壁的植物细胞原生质体并不会失去细胞的全能性, 仍能获得新植株。动物细胞培养过程中有的连续细胞系获得了不死性, 但保留接触抑制现象, 不致癌。

6.A【解析】动物细胞培养所用的培养基是液体培养基, 其中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。植物组织培养所用的培养基是固体培养基, 通常含有水、矿质元素、激素、蔗糖、氨基酸、琼脂等。可见, 动物细胞培养所用的培养基与植物组织培养的培养基是不相同的。

7.C【解析】解答本题的关键是知道动物细胞培养的条件、过程, 能准确识别细胞株与细胞系的异同。CO2培养箱中CO2的作用是维持培养液pH的相对稳定。

8. (1) 全能性脱分化再分化

(2) 温度pH (可以调换位置)

(3) 液泡化生长素细胞分裂素

(4) (1) (2) (5) (6) (3) (4)

9. (1) 遗传特性快遗传信息

(2) 微生物

(3) 生根细胞分裂素2, 4-D

(4) 逐渐减小先增加后下降不能

(5) 降低

10. (1) 大量元素微量元素细胞分裂素

(2) IAA的浓度再生丛芽外植体的比率 (m) 和再生丛芽外植体上的丛芽平均数 (n) 0～0.5mg·L-1

(3) 1

(4) 6—BA

11. (1) 胚胎或幼龄动物的器官或组织

(2) 剪碎使细胞与培养液充分接触

(3) 糖、氨基酸、无机盐和动物血清原代培养

(4) 胰蛋白酶细胞悬液

12. (1) 胰蛋白酶

(2) 4

(3) 线粒体、核糖体 (其他正确也给分)

(4) 同化作用大于异化作用为癌细胞提供氧气、营养物质, 运走代谢废物, 有利于癌细胞的生长增殖

(5) 不能, 因为细胞传代培养超过10～50代后, 部分细胞会在细胞培养过程中获得不死性而发生癌变

(6) 转录

(7) 体液效应

(8) a.将相同的培养液分为相等的两份, 一份加入药物X, 另一份不加b.将等数量的肿瘤细胞置于两份培养基中c.放在相同条件下培养, 观察肿瘤细胞生长情况

(9) 结果预测:培养基加入药物X的肿瘤细胞生长停滞, 细胞数量没有明显增加;没有加入药物X的培养基上的肿瘤细胞生长旺盛, 分裂快, 细胞数量增加, 说明药物X对此类肿瘤有较好的疗效

植物细胞都有细胞壁吗？ 篇2

细胞壁是位于细胞膜外的一层较厚、较刚强并略具弹性的结构，其成分为黏质复合物，有的.种类在壁外还具有由多糖类物质组成的荚膜，起掩护作用。荚膜本身还可作为细胞的营养物质，在营养缺乏时能被细胞所利用。

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★ 七年级上册《细胞》说课稿

★ 《细胞增殖》高中生物说课稿

★ 细胞癌变的说课稿

★ 说课稿课件

★ 认识植物教学课件

★ 说课稿课件内容

★ 课件比赛说课稿

★ 《植物与能量》说课稿

《植物体细胞杂交》教学设计 篇3

人教版高中生物教材《现代生物科技专题（选修3）》中“植物体细胞杂交”，虽然考纲不做要求，但是，是发展探究能力，提高科学素养的良好素材。该内容主要涉及植物体细胞杂交技术的过程和应用。体细胞克隆羊多利的问世，不仅给克隆技术带来重大突破，也使更多的人开始关注细胞工程技术。近几十年来，细胞工程技术获得突飞猛进的发展，许多成果已渗入到我们的日常生产和生活中。通过本专题的学习，学生可以了解细胞工程的原理、应用及其发展前景。为了激发学生的学习兴趣，教学方法主要采用探究式教学，结合学生的合作式学习，通过层层设疑，提出问题并解决问题。

二、教学目标

1.知识与技能。简述植物体细胞杂交技术及其应用。

2.过程与方法。通过复习旧知识引出新知识，能够深入理解知识的内在联系，掌握知识迁移的学习方法；通过合作学习、探究学习，掌握植物体细胞杂交技术的流程和应用。

3.情感态度与价值观。通过植物体细胞杂交技术过程的学习，讨论细胞工程技术的社会意义，认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系，关注细胞工程的研究发展和应用前景。

三、学情分析

细胞工程是建立在对细胞结构、功能、生理等研究基础上的新技术，在必修模块《分子与细胞》中，学生已学过动植物细胞的结构和功能、细胞的分化和全能性；在必修模块《遗传和进化》中，学生已学过生物变异在育种上的应用；这些都是学习本专题的知识基础。更主要的是刚学过的植物组织的培养为植物体细胞杂交技术奠定了基础。

四、教学方法

本节课采用探究式教学，教师通过创设一种良好的情景，启发学生提出问题，利用学生已有的知识和其他交叉学科的思想，通过合理的想象，分析问题，解决问题。

五、教学过程

1.创设情境，激情导课

【教师活动】教师通过幻灯片放映日本博览会上的一棵枝叶覆盖面积达14平方米，果实数量达13000只的番茄树以及马铃薯的地下块茎。提出问题：通过合理的想象，结合我们学过的知识，想想如何充分发挥植物的潜能，让地上部分结番茄，地下部分结马铃薯？

【设计意图】激发学生兴趣。

【学生活动】学生根据学过的关于作物育种等相关知识，提出可能的方案。

【教师活动】评价学生的方法，同时提出新的问题，用传统的杂交育种的方法能得到番茄—马铃薯的杂种植株吗？为什么？

【设计意图】复习关于植物育种的相关知识。

【教师活动】杂交育种的方法不能得到番茄马铃薯的杂种植株，因为不同物种之间存在生殖隔离，采用什么方法能得到二者的杂种植株呢？为了实现这个构想，科学家在不断地努力，随着科学的发展，一项新的技术使这个构想得以实施，那就是植物体细胞杂交。

2.层层设疑，引导探究

【教师活动】植物体细胞杂交技术遇到了哪些困难，科学家又是如何逐一解决这些困难，最终得到番茄——马铃薯杂种植株的？

（1）艰难的实施历程——去除细胞壁

【教师活动】体细胞的杂交，不同于植物自然生长过程中产生的两性生殖细胞的受精过程，而是已经分化的体细胞间的融合成功。那么遇到的第一重困难就是如何去掉植物细胞的细胞壁。请同学们根据植物细胞细胞壁的成分，思考去除之法。

【学生活动】思考并回答相关问题

【教师活动】对学生回答的方法深入发掘。利用酶去除细胞壁，这种方法利用了酶的什么特性，酸或者碱也能去除细胞壁，请同学们分析一下，哪种方法更好？

【学生活动】思考并回答相关问题。

【设计意图】体现学科交叉的思想，进一步强化酶解法的妙用。

（2）诱导原生质体融合

【教师活动】利用酶的专一性去除细胞壁，还不会破坏膜的结构及其内部的活性成分。去除细胞壁后的植物细胞称为原生质体，第二道困难就是如何能使原生质体融合。展示必修一教材P67图4-5荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图，提示学生不同细胞是可以融合的，并引导学生回答不同细胞可以融合的理论基础是细胞膜的流动性。

虽然不同细胞可以融合，但是，由于不同种的细胞其细胞膜是有差异的，需要用一定的方法诱导融合。研究表明可用物理和化学等方法诱导原生质体融合。物理法包括离心、震荡、电击等；化学法一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂来诱导原生质体融合。

融合后的原生质体的膜重新排列形成一个统一整体，细胞核也融合为一个，得到了两种不同细胞的遗传物质，从植物细胞结构完整性来看，融合的原生质体算是一个真正的植物细胞吗？请同学们思考并回答。

【学生活动】再生细胞壁后才能算作完整的植物细胞。

【教师活动】为了提高原生质体融合的效率，操作时许多番茄和马铃薯的原生质体放在一起促融，这样得到的融合细胞都是番茄马铃薯的杂种细胞吗？如果不是，还有哪些？要想得到杂种细胞还要进行什么活动？

【设计意图】激发学生发散的思维。

（3）培育杂种植株

【教师活动】请同学们回想一下，我们最初的目标：得到杂种植物。现在我们得到的仅是杂种细胞，请同学们回顾上节课我们学习的内容，思考利用什么技术可以培养杂种植株，并简述该技术的过程。

【学生活动】回答相关问题，画出技术流程图

【设计意图】植物组织培养是考纲要求的考点，复习强化该知识点。

3.归纳小结，巩固认识

【教师活动】克服上述的重重困难后，得到了杂种植物。回顾艰难的历程，请给植物体细胞杂交下一个定义。

【学生活动】归纳总结植物体细胞杂交的定义。

4.头脑风暴，发散思维

【教师活动】科学家历尽千辛万苦得到的番茄—马铃薯的杂种植株，最终修成正果了吗？

让我们看看科学结果：展示科学家实验结果（请一个同学阅读）。思考：为什么番茄—马铃薯没有像人们预期的那样，地上结番茄，地下结马铃薯？四人为一组展开讨论，并发布讨论结果。

【学生活动】讨论，发布讨论结果。

【教师活动】评价学生的答案，并讲述“在众多的可能性中，科学家分析后给出这样一种解释：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以番茄—马铃薯杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，所以杂交植株不能地上长番茄，地下结马铃薯就是很自然的了”。

尽管番茄—马铃薯没有像人们预期的那样地上结番茄，地下结马铃薯，但是杂种植物的获得，说明不同属间的植物能够实现体细胞杂交，他的意义在于植物体细胞杂交能够克服远缘杂交不亲和的障碍。

这项技术已经取得了很多成果，如白菜—甘蓝，胡萝卜—羊角芹，烟草—海盗烟草。

【教师活动】（展示图片）眼虫，一种含有叶绿体的原生生物，这说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活。一头牛的异想天开：要是把牛的细胞与植物细胞杂交得到绿色的小奶牛，那岂不是只要晒晒太阳就可以挤出牛奶了！如果理论上可行，请同学们试着设计出具体实验方案。

【设计意图】运用本节课所学知识，展开想象的翅膀，培养学生运用知识进行创新的能力。

(责任编辑 易志毅）

《实验观察植物细胞》教学设计 篇4

本节《生物学》内容是《实验观察植物细胞》。 细胞是构成生物体的基本单位,观察细胞、认识细胞的基本结构是学生学习生物学的基础;通过制作临时装片,显微镜观察植物细胞,不仅可以锻炼学生的实验动手能力,而且有利于培养学生正确的科学态度和创新思维。 本节课在本章乃至整个初中生物教学中都占据至关重要的地位。

二、学情分析

在学习本节课之前, 学生具备一定的显微镜使用基本技能,而且初步认识科学探究的基本思想和一般过程,为本节实验教学开展奠定基础。 由于学生才步入初中,刚刚涉及探究和实验,在实验能力和创新思维等方面的训练有限,因此,本节课的进行属于生物基础课教学。

三、教学目标

(一 )知识目标 。

1.学习并掌握制作临时装片的方法并练习用显微镜观察 。

2.初步认识掌握植物细胞的内部结构 , 并练习绘制植物细胞结构简图。

(二 )能力目标 。

1.在练习和操作中培养学生的观察能力 , 提高实验操作能力。

2.在练习和操作中提高动手能力 。

(三 )情感目标

1.培养实事求是的科学态度 ,养成良好的实验习惯 。

2.培养学生学会质疑 ,发展创新思维。

3.通过合作学习体验自主学习的快乐 , 提高学习生物的兴趣。

四、教学重点

(一 )制作临时装片 ,并利用显微镜观察植物细胞的结构 。

(二 )探究植物细胞的结构 ,并掌握各部分的作用 。

(三 )练习绘制植物细胞的结构简图

五、教学难点

培养学生实事求是的科学态度,训练学生规范地实验,培养学生的创新思维。

六、教学方法

观察法、实验法

七、教学内容

《生物学 》七年级上册第二单元第一章第二节的内容 。

八、教学过程

(一 )复习巩固 。

提问上节课有关教学要点,反馈教学效果,巩固上节课的知识要点:复习巩固显微镜的使用。 进行教学反馈,发现问题及时解决、指导、纠错、表扬。

(二 )新课导入 。

导言: 学会操作显微镜是为了使用它看到微观的生命世界。 可是把一个洋葱或者黄瓜直接放到显微镜下,能看到内部结构吗? 大家不妨试试。

简要介绍切片、涂片、装片及永久(临时)装片的知识。

板书:实验观察植物细胞(观察的材料要薄而透明,要先制成玻片标本)。

(三 )实验教学 。

1.介绍玻片标本

对玻片标本的制作步骤进行简单介绍。

第一步:把载玻片和盖玻片擦拭干净。 第二步:用滴管在载玻片的中央滴一滴生理盐水。 第三步: 用镊子撕取实验材料。 第四步:将实验材料浸入载玻片上的水滴中并展开。 第五步:盖上盖玻片。 第六步:在盖玻片的一侧滴染液给实验材料染色。 第七步:用吸水纸吸引,使染液浸润标本的全部。

(学生自学课本内容 、观察了解不同玻片标本的差异 )

2.实验目的要求

说明本节实验的目的和要求,鼓励探究和合作。

3.演示临时装片的制作方法

启发学生观察,要求学生思考每个步骤的作用,启发学生用一个字归纳临时装片的制作方法中的每个步骤。

把载玻片和盖玻片擦拭干净———擦。

用滴管在载玻片的中央滴一滴生理盐水———滴。

用镊子撕取实验材料———撕。

将实验材料浸入载玻片上的水滴中并展开———展。

盖上盖玻片———盖。

在盖玻片的一侧滴染液给实验材料染色———染。

用吸水纸吸引,使染液浸润标本的全部———吸。

板书:擦→滴→撕→展→盖→染→吸。

4.学生亲手制作临时装片标本

(学生亲手实验操作 ,练习临时装片 。 个别动手能力差的可以讨论、交流,小组合作完成。 )

引导同学对实验结果进行合理分析,并做辩证评价。

老师巡视、指导,关注学生操作中的创新点,及时给予鼓励,并加以肯定。 对不正确的操作及时纠正,并讲清正确的操作要点。

5.实验反馈

实验完成后,请不同学生将自己观察到的实验结果进行描述。 初步了解制作临时装片的方法步骤,熟悉器材,相互评价。

(其他同学根据前面同学的表述进行必要的补充 。 同学间开展互评活动,老师及时进行客观评价。 )

6.观察植物细胞

指导学生用显微镜观察植物细胞的结构,初步感知细胞,注意根据染色结果区分细胞的各个结构 (参考教材和教具),同时注意观察制片的效果。

(通过进一步熟练操作 , 加深对植物细胞观察的体验 )在实验操作过程中避免不规范操作, 力求熟练, 使实验圆满成功。

在观察、交流的基础上,通过讨论、交流,进行概括总结和归纳出植物细胞共同具有的主要结构,体会细胞的整体性。

根据观察到的结果并联系日常生活实际, 感知细胞液里含有的物质。

7.认识植物细胞的一般结构及功能

学生自学教材植物细胞的结构,对照观察的细胞进行结构辨认。 老师提出绘图要领:(1)真实;(2)规矩:大小、位置、点线结构(尤其注意点的画法)要规矩;(3)完整:名称标注齐全。

学生根据自己观察到的物像,按照绘图要领,跟随老师的讲解和示范,练习画细胞结构简图。

(四 )课堂总结 。

最后师生共同总结。 布置课后和下节课的课前任务。 明确课后和下节课的课前任务。

(五 )布置作业 。

课后思考:(1)有了污点怎么办? (2)细胞、气泡有什么区别? (3)染色剂对细胞有什么影响?

九、板书设计

十、教学反思

(一 )贯彻新课程理念 ,突出学生的主体地位 。

在本节课教学中,体现新课程理念,以学生的活动及动手操作为主,通过学生的亲身实验,开展小组合作,小组内互帮互促,较好地完成实验要求。

(二 )发挥了就是的主导作用 。

毕竟有少数学生对显微镜的操作能力还有待于进一步训练和提高,因此,有的同学对临时装片的制作还不是很熟悉,甚至出现一些错误,这就要求老师发挥主导作用,正确引导,耐心指导,并在巡视中发现问题,及时纠正。 体现了因材施教的原则。

(三 )培养了学生实事求是的科学态度 。

观察细胞、 认识细胞的基本结构是学生学习生物学的基础。 通过本节课的进行,不仅可以锻炼学生的实验动手能力,而且有利于培养学生正确的科学态度和创新思维。 在教学过程中倡导探究性学习,培养学生合作互助精神,不仅使学生初步具备生物学实验操作的基本技能和一定的科学探究能力,而且培养学生实事求是的科学态度。

参考文献

[1]黄小燕.探究性学习在生物教学中的应用初探[J].四川教育,2004(09).

[2]王小波.高中生物教学实施科学教育的策略[J].新课程(教师版),2007(09).

[3]梁松涛.浅谈生物教学中探究性实验模式及其实践[J].教育研究,2010(12).

《植物细胞》教案一 篇5

1.教材分析

学生在已经知道显微镜的基本结构及功能，并能正确操作显微镜的基础上，进一步通过制作临时装片并观察植物细胞，学习植物细胞的基本结构，是本节教学的主要目标。

本节教材在内容和活动的安排上遵循认知心理学和概念建构的基本原理，及先有学生的观察、实验和讨论活动，在活动中引导学生逐步建构概念，然后教材完整地呈现概念。

想一想，议一议活动创设了一个学生在操作显微镜观察植物材料是最容易出现的认知错误，通过强烈的认知冲突，激发学生探讨如何能在显微镜下清晰地观察到植物细胞。在此基础上再进一步引导学生，应该根据材料的不同特点和保存时间的长短制作不同的玻片标本。最后，教材比较全面地介绍了玻片标本的基本类型。

同样，关于植物细胞的基本结构及其功能的内容，教材也是基于学生已有的显微镜的操作技能，引导学生亲自制作植物细胞临时装片，通过自己的观察活动，先从感性上认识植物细胞的形态及基本结构，然后从知识的系统性上完整地呈现这些内容，帮助学生建构植物细胞的基本结构及其功能的完整概念。

在制作并观察植物细胞临时装片的实验中，教材处理列出了详细的实验步骤之外，还提供了多种实验材料，这里有两个目的：意识不同材料的作用不同。利用洋葱鳞片叶制作内表皮细胞的临时装片，是作为示范材料提供的，材料易得，制作简单，效果明显。而随后提供的黄瓜、苦瓜和黑藻等材料，则可以在前者的基础上，让学生根据已有的经验选择制作，进一步巩固刚学习过的制作临时装片的基本方法。二是提供多样的材料让学生观察，可以看到植物形态的多样性，同时对比总结出植物细胞共同的结构特点。

本节实验中要求学生绘制植物细胞结构简图，尽管其位置在实验中，但在实际教学时，可以按教材顺序进行，也可以在学生全面学习过植物细胞基本结构的基础上，再要求学生绘图。这两种方法中，后者适于动手能力相对较差的学生。教师可根据实际情况灵活安排。

植物细胞的基本结构是本节教学的重点内容之一。限于课程标准的要求和学生的认知水平，教材知识简单介绍了植物细胞的壁、膜、质、核四种基本结构，以及液泡、线粒体、叶绿体三种比较重要的细胞器。线粒体和叶绿体的具体知识没有展开，后面的章节中会有进一步的介绍，教师在此并不需要加深和拓展。这里还需要特别提醒教师，尽管植物细胞模式图中没有画出植物细胞的其他结构，教材中也没有提到其他细胞器，但是，教师在教学时应该告诉学生，细胞质中除了上述一些细胞结构之外，还有很多其他细胞器结构，这些结构同样

重要，在以后的生物课程中将会进一步学习。这种交代会避免学生形成植物细胞中只有这些结构的错误概念，同时也可激发学生进一步学习生物学的兴趣。

2.学情分析

学生在学习了显微镜的使用后，迫切想通过显微镜观察身边生物及自身细胞的结构，这种强烈的探知欲望正是学生学习本节知识的动力，但是学生很容易在学习过程中出现实验的盲目性以及操作的混乱，所以在实验前对学生要有详细的实验要求，从而保证实验的顺利进行。对实验材料的观察，学生一时还难以完全做到两眼同时睁开观察，更难以做到一边观察一边画图，所以，教师在实验过程中要不断提醒学生注意观察的习惯。学生在绘制生物细胞图时可能会有部分学生临摹课本的模式图，所以，教师要求学生在绘图时一定要求做到真实性。

二、教学目标 知识与技能：

1.能分辨玻片的基本类型。2.阐明植物细胞的基本结构。过程与方法： 1.能熟练操作显微镜。

2.能成功完成临时装片的制作并观察，同时培养良好的科学实验习惯。3.练习绘制植物结构简图。情感态度与价值观：

1.严谨的实验态度和习惯的培养。

2.根据自己的观察，客观真实地绘制植物细胞结构简图。3.从微观的生物世界体会生命的神奇与美丽。

三、教学重难点

1.制作并观察临时植物细胞的临时装片。2.植物细胞的基本结构。

四、课前准备

1.教师准备一些自己演示所要用的植物细胞材料、学生分组平均2人一组、显微镜。2.学生准备一些自己想观察的植物细胞材料。

五、课时安排 2课时

六、教学策略

创设情境——导入新课——实验分析——教师实验演示——组织学生实验——学生汇总实验结果并分析——师生总结植物细胞结构——学生课堂练习巩固

七、教学建议

本节课由于实验部分较多，建议教师先进行演示实验，然后有步骤的进行洋葱鳞片叶表皮的实验，在熟悉的基础上再进行其他材料的自由操作实验，并及时对实验过程和结果进行评价。

八、学法建议

规范的实验操作对养成良好的实验习惯非常重要，所以，本节课学生要特别重视实验的规范操作，同时对实验的观察要建立在真实的基础上，尊重事实对培养科学素养非常重要，所以在学习的过程中，一定要从事实出发，得出实验结果，学会分析总结实验过程中出现的问题并及时修正。

九、教学过程

（一）课前复习活动：

要求各小组一人指挥一人操作，将显微镜调试到最佳对光状态。（设计意图：可以让学生复习并熟练显微镜的使用。）

（二）导入新课：

创设情境：学生阅读课本的“想一想，议一议”并投影思考。

在学会了使用显微镜后，同学们是否很想通过看看生物细胞在显微镜下是什么样子啊？（学生：是的），大家都有同感，我们的萌萌同学也很迫不及待的想看看，但是大家认为萌萌能看到菠菜叶细胞吗？我们一起来试一下吧。每个小组现在把菠菜叶放在显微镜下进行观察，看看能看到什么？

学生：一片漆黑，什么也看不到。教师：为什么看不到菠菜叶细胞呢？ 投影：思考

能否将一个洋葱或一片菠菜叶直接放到显微镜下观察呢？

要看得清楚被观察的物体，应该要让被观察的材料具备什么样的条件？

学生：不能，因为菠菜叶太厚了不透光，在光学显微镜下观察时，实验材料必须薄而透明，才能观察到细胞结构

教师：很好！那么现在要怎么做才能把材料变成薄而透明呢？是的，必须要做成玻片标本。

（设计意图：通过创设学生实际操作中非常容易发生的错误的情景，引导学生认识到对实验材料处理的必要性及处理材料的不同方式。激起学生学习的热情。）

（三）授新课：

教师：什么是玻片标本呢？有哪些类型？不同玻片标本对生物材料的处理有何不同？ 学生活动：学生结合课本总结出切片、涂片和装片的区别，并进一步区分永久装片和临时装片。

小结：投影：投影出玻片标本分类及特点

设问①我们到医院去体检的时候，有一项是进行血常规的检查，那么进行验血的时候，医生对血液的处理属于哪种处理方式？

②同学们再思考一下，要观察植物茎的结构时，需要把茎切成薄片然后做成装片，那么这样做成的是什么装片呢？

（设计意图：通过比较学习，自主总结出玻片的类型，并且能和实际生活中的例子相结合。）

现在我们首先来看看怎么制作并观察洋葱鳞片叶表皮细胞。1.制作植物细胞临时装片 投影视频：制作临时装片的过程

（1）引导学生认真阅读课本实验“制作并观察植物细胞临时装片”的目的要求、材料器具和实验方法步骤，然后观看视频演示实验。

（2）教师演示制作洋葱鳞片叶内表皮细胞临时装片的方法，并同步讲解每个步骤的要点和技巧，并让学生标出每步的关键词。进一步总结出实验步骤：擦、滴、撕、展、盖、染、吸（投影：每一步的步骤和关键词）

（3）学生动手实验，在学生实验过程中，要求学生在实验的同时主要围绕以下问题展开思考：投影：擦：为什么要擦拭干净？

滴：滴水过多会怎样，过少会怎样？ 撕：为什么撕取的材料不能太多？ 展：为什么不能重叠，什么情况下会重叠？ 盖：为什么要从一侧缓缓盖上盖玻片？

染：为什么要染色？染色对细胞产生什么影响？所以生物材料都必须要染色吗？

吸：为什么要在盖玻片滴碘液的另一侧吸引？

教师和学生一起再一次总结整个装片制作过程的要点和技巧： 擦：将玻片擦拭干净，避免视野中出现杂质、污物。

滴：水滴太小容易产生气泡或干涸，影响观察；水滴太大实验材料容易漂浮移动，水会溢出载玻片而污染显微镜。

撕：撕取洋葱鳞片叶内表皮时一定要薄，不能带叶肉，大小适中。展：一定要展平，避免细胞重叠不易观察。

盖：盖玻片放下时要匀速而缓慢，避免盖玻片下出现气泡而影响观察。

染：染色可凸显细胞核，便于观察。染色时标本全部浸润在碘液中，盖玻片上无碘液。不能直接在显微镜的载物台上进行染色，否则会污染显微镜。有色生物材料不需要染色。

吸：用吸水纸在另一侧吸引，使碘液浸润标本的全部。投影：临时装片制作技能测试评价表 学生之间根据投影的评价表进行相互评价

（设计意图：演示示范，规范操作，问题促思，关注细节。强调因果，注重分析，师生互动，明究原理。）

2.制作其他植物细胞临时装片

根据上面的实验制作经验，同学们可以继续用其他材料制作临时玻片

（学生继续进行制作黄瓜表层果肉或黑藻叶片临时装片或者让学生自主选择准备的材料。）

让学生自己制作其他植物细胞临时装片。

在这一步，教师要提醒学生注意：①不同的材料取材方法不同；②考虑是否要染色（设计意图：自主探究，合作交流初步感知细胞的异同。）3.观察植物细胞

同学们，想知道自己制作的装片是否成功了呢，那就需要进行观察，看看是否能成功的看到细胞结构。

投影：投影洋葱鳞片叶内表皮细胞、黄瓜表层果肉细胞和苦草叶细胞的显微镜下的实景图，并且结合植物细胞的模式图，让学生逐个结构仔细观察。

可提醒学生用低倍镜观察，并且没必要观察一张新装片就降1次镜头，升一次镜头。一般情况下，直接换上新玻片标本即可。如果物镜模糊，稍微调节细准焦螺旋就可以了。

在学生观察的过程中，鼓励学生发现并分析各种问题出现的原因：细胞聚集在一堆，无法看清楚单层细胞是什么原因？如何区分细胞和气泡？有大量气泡是什么原因，怎样消除？

结合植物细胞模式图，引导学生注意：①能否看到清晰的细胞膜；②细胞核为什么在细胞的一侧而不在中央；③是不是所有的植物细胞都有叶绿体；④还有哪些结构看不到。

最后让学生描述洋葱鳞片叶表皮细胞和学生另外观察的植物细胞结构，各组根据观察结果说说有什么相同处。

（设计意图：初步认识细胞的结构，促进学生发现、分析问题的能力。）4.绘制植物细胞结构简图

教师：同学们，你们想把今天用肉眼看不到的显微镜下的细胞形态永久的保留下来吗？那么就需要我们用笔把它们描绘出来。那么怎样才能画好细胞简图呢？

教师演示：一边观察一边绘图，两眼都睁开。

要求学生根据课本“生物图的画法及注意事项”，绘制洋葱鳞片叶内表皮细胞结构简图。因为洋葱鳞片叶内表皮细胞的结构典型，而且容易观察，容易绘制。在此基础上再绘制其他植物细胞图。同时列出绘图要求。

投影：生物图绘图技能测试

学生根据测试进行绘图，并且相互打分评价。最后教师展示优秀作品。（设计意图：激发兴趣，自主学习。规范绘图，领悟方法。）5.植物细胞的基本结构

展示小组学生画好的各种植物细胞简图，并和学生一起总结共同结构特点，得出植物细胞具有的相同结构（细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、叶绿体），然后指导学生和书本上的植物细胞结构模式图进行对比，说明线粒体在光学显微镜下无法看到的原因，并进一步用多媒体展示植物细胞的详细结构模式图，让学生明白植物细胞还有很多其他更复杂的结构，为以后的学习打下基础。

最后总结植物细胞的结构和功能。

（设计意图：自主总结，学会通过资料分析得出结果的能力。）

十、教学反思

本节课的内容很多，最好用两节连堂上课，才可以很好的完成教学内容。实验课对学生动手能力的培养是最重要的，所以不能过分要求学生实验的规范，允许学生在一定范围内的犯错，这样可以让学生很好的发现细节错误，对掌握实验过程会更好，另外学生画生物图的时候一定要求真实性。但是实验课的课堂秩序是最难把握的，还需要做更详细的课前准备，包括对学生的实验前的纪律要求。

十一、板书设计

植物细胞

二、制作与观察洋葱鳞片叶内表皮细胞临时装片 实验目的：

实验材料：洋葱鳞片叶内表皮细胞

制作步骤：擦、滴、撕、放、展、盖、染、吸 观察：认识洋葱鳞片叶内表皮细胞的结构

三、练习画细胞结构简图 绘图要领：真实、规范、完整

四、植物细胞的基本结构和功能

十二、关键词

植物细胞

制作临时装片

绘图

《观察动植物细胞》的教学设计 篇6

关键词 ：细胞；临时装片；细胞壁；细胞核；细胞膜；细胞质；探究；合作学习

【中图分类号】：Q2

1 教材分析

本节选自济南版《生物学》七年级上册第一单元认识生物第二章第二节。引导学生在细胞水平上认识生物体，教学上会有一定困难。这是因为细胞结构微小，功能相对抽象，距离学生的生活经验较远。因此，应当多给学生提供用显微镜观察细胞的机会，增加学生对细胞的感性认识，让每位学生都亲自动手使用显微镜、制作临时装片，都能观察到动、植物细胞。

实验既是一类探究活动，也是生物学教学的基本形式之一，教学中应尽可能多的给学生提供动手操作的机会。本节采用“自主探究—展示归纳—再次探究—知识提升”的教学模式，敢于放手，让学生自主去探究，当一系列问题呈现在学生面前，再引导他们解决。之后再次操作，总结提升。使学生做中学、乐于学、愿意学。

七年级学生好奇心强，善于观察，喜欢动手进行探究实验的操作，进入实验室学生已经跃跃欲试，因此改变传统教学方式中老师的细细交代，而是对安全问题进行了提示，引导学生自己设计实验步骤，自己尝试探究临时装片的制作，在制作的过程中自己去發现问题，给学生留下思考的空间。

2 教学目标

2.1知识目标 认识动、植物细胞的结构，初步学会绘制细胞结构简图。

2.2能力目标 通过临时装片的制作，培养学生动手操作的能力和观察能力。

2.3情感目标 通过参与实验，养成科学严谨、实事求是的科学态度。

3 教学重、难点 制作临时装片，归纳细胞结构，练习绘制细胞结构简图。

4 教学过程：

4.1激趣导入 上一节课已经学习了显微镜的构造和使用，现在请每一小组将你课桌上的显微镜快速的对好光，找到白亮的视野。

显微镜是生物实验常用的仪器之一，在它的视野内我们可以看到奇妙的生命世界。展示图片：电子显微镜下的红细胞、白细胞、神经细胞、心肌细胞等，你想不想像科学家一样亲自在显微镜下一睹细胞的风采？引出课题：观察动、植物细胞。

设计意图：以小组比赛的形式，快速复习旧知，注意前后知识的联系，同时由图片激发起了学生的探究欲望。

4.2初步探究 我们怎样才能看到洋葱的细胞呢？

学生：需要制作临时装片。师指导学生阅读实验报告的资料参考，了解玻片标本的种类。

临时装片要如何制作？小组讨论制作方法，可以参考课本。将你的方案简单总结在实验报告的第二页左侧：实验前（小组讨论交流方案）

教师：对于实验步骤有没有问题？

学生提出问题，为什么观察植物细胞要滴清水，而观察人的口腔上皮细胞要滴生理盐水？

观察口腔上皮细胞用牙签刮得位置是哪里？

先请学生小组之间交流解决，解决不了的老师再去简单讲解并且强调实验应该注意的安全问题。

学生小组自己分工，有的做洋葱表皮细胞临时装片，有的做口腔上皮细胞临时装片，大组之内再就近两人一小组动手实验。仍然采用小组比赛的形式，看哪个小组做的又快又好！将会成为今天的实验技能之星。学生动手操作的过程中，老师巡回指导，留心学生出现的操作规范等问题。

设计意图：学生自己讨论设计实验步骤，自己尝试探究临时装片的制作，在制作的过程中自己去发现问题，给学生留下了思考的空间，走在了学生的后边。

4.3展示归纳 哪个小组愿意把自己的制作过程和制作结果与大家分享？请学生将自己的临时装片放到数码显微镜下进行投影展示，并且介绍自己的制作过程。自己的优点是什么？还存在什么问题？在展示时会将操作过程中产生的问题一一暴露，再让学生自己及其他同学讨论解决。

教师播放一段“不规范操作”的录像（包括学生在操作中的常见错误），请学生纠错。教师适时发出疑问和点拨，最后师生共同归纳应注意的问题：1.洋葱表皮取材不可过大，过厚2..取了外表皮，4.出现了好多气泡5.滴染液的位置不对，6.染色不充分或染液过多 7、刮口腔上皮位置不对；8.涂抹不充分，不均匀。对于暴露出的问题采取学生讨论解决，老师适当点拨的方法，并且将学生出现的问题进行汇总。

学生在投影展示的过程中问学生：你看到了什么？引导学生认识动植物细胞的结构。学生展示的时候描述自己看到了哪些细胞结构，进一步加深了对知识的的理解。

展示结束之后引导学生归纳总结规范的实验操作步骤，将需要注意的地方进行强调。步骤总结如下：

观察植物细胞：1擦、2滴、（清水）3取、4展、5盖（盖玻片的一侧先接触液滴，然后缓缓放平）、6染。

观察动物细胞：1擦、2滴、（生物盐水水）3刮、4涂、5盖（盖玻片的一侧先接触液滴，然后缓缓放平）、6染。

并将两个实验步骤进行比较。

设计意图：交流展示的过程即让学生表达的过程。学生实际操作，发现并解决问题之后，对于制作方法已经初步掌握，引导学生总结出规范的实验操作步骤，并将需要注意的地方进行强调，为再次探究制作做好了铺垫，充分体现了学生做中学，教师来点拨；学生是主体，教师是主导的思想。

5.4再次探究步骤规范之后，让学生小组内交换继续实验，刚刚做过洋葱表皮临时装片的再做口腔上皮细胞临时装片，做过口腔上皮细胞临时装片的再做洋葱表皮细胞临时装片。（做的快的可以自己选择老师提供的其他材料，再次制作探究。如果选择黄瓜和西红柿，注意黄瓜和西红柿不需要染色。）同时提醒学生注意避免上一轮出现的问题。学生动手操作实验。

请学生再次在数码显微镜下投影展示自己的制作，交流自己的制作过程。本轮展示请前一轮制作出现问题的同学进行展示，并且交流自己是如何避免这些问题的。

设计意图：一切技能，都是熟能生巧，以有限的时间实现学生的充分实践，至关重要。再次探究是对实验技能的提升，也是在新情境下的向前推动，使重复实践富有新意、富有意义，使每个学生有成就感，进一步提高了学生学习生物的热情。两次实验都是自主式探究实验，既体现了新课改理念，又实现了对所学知识和技能上的加深，强化和熟练。

5.5总结提升 两轮操作结束后让学生根据自己的实际观察完成实验报告。

设计意图：实验结束，根据自己实际的观察完成实验报告，目的是为了培养学生以书面的形式总结实验结果的能力。实验报告是在完成实验后所作的简明总结，也是实验成果的书面反映。绘图有一定难度，需要进行适当引导，同时还适时的渗透实事求是的科学素养（科学来不得半点虚假）—看到了什么就画什么。

（配乐）展示图片：各种各样的细胞，感受生命之美！师总结。

6 教学感悟：（一）、小组比赛，激励性评价

采用小组比赛，贴笑脸奖励；评比实验技能之星等多种方式激励学生，充分调动了学生的积极性，以小组比赛的形式分组实验，既实现了合作，又突出了竞争，竞争是在合作的基础上进行的。

（二）玫瑰卡——创意实验报告

用彩色卡纸设计的实验报告，改变传统方式，提高了学生兴趣，因为这里面有他们自己细胞的风采（自己的口腔上皮细胞），学生喜欢就会爱惜，爱惜就会用心去完成

（三）设计理念——自主探究式教学（先学后教）

植物细胞 篇7

高等院校实验教学对提高学生的综合素质, 培养学生理论联系实际、创新精神和实践能力有着理论教学不可替代的特殊作用[5,6]。植物细胞工程实验作为一门重要的专业基础课或专业课程开设, 在高等院校生命科学及相关学科的课程设置中占有重要地位[7]。植物细胞工程技术作为一门前沿技术, 自从1960年法国G.Morel将植物细胞工程技术应用于兰花的快速繁殖, 并实现兰花植物产业化以来, 被广泛运用于快速繁殖、植物脱毒、人工种子生产、新品种获得、药用成份生产, 成为农业生产和医学等领域必不可少的辅助技术, 并为植物基因工程的目标实现创造了前提条件, 取得了显著的经济效益和社会效益。因此, 植物产业化是植物细胞工程技术应用的主流趋势和目标。

所谓植物产业化, 是指以植物为原料进行大规模的生产和利用, 使生产过程的各个环节 (人员、机械设备、生产原料、生产方法、生产环节等) 得到有效控制, 从而形成一系列标准化的生产工艺, 达到一定的生产规模, 并取得良好经济效益的生产活动。要实现植物产业化, 首要前提条件是具备成熟的植物生产技术和充足的植物原料, 而植物生产技术是植物细胞工程技术的重要组成部分。因此, 将院校实验室内的植物细胞工程技术和企业生产实践有机结合是实现植物产业的必然途径。笔者从以下几个角度进行了实践研究。

1 建立企业所需的植物材料, 即生产原料供应体系和技术支持体系

将企业需要产业化的植物材料作为实验课教学的材料, 并将学生进行分组试验, 每组同学负责1个试验处理, 在实验课教学中由任课教师实时指导学生进行研究探索。综合分析各个试验处理的结果, 最终获得植物材料的快速繁殖体系、细胞培养体系、多倍体筛选体系等, 为企业生产提供稳定充足的原料来源和技术支持。

2 更新和充实植物细胞工程实验课程的试验材料和试验项目, 提高教学效果和学生的学习积极性

将上述植物材料的快速繁殖体系、细胞培养体系、多倍体筛选体系等试验项目更新充实到过去单一的实验项目中, 使得植物细胞工程实验课程体系成为一个以植物细胞工程技术的应用为主线的整体化、系统化课程体系, 提高教学效果和学生的学习积极性。

3 将植物细胞工程实验课程实习基地建在企业生产车间

将植物细胞工程课程1周的实习教学安排在企业车间进行现场教学, 并抽取部分学生参与生产线操作。将教学课堂搬到企业生产线上, 将企业的生产车间建设成植物细胞工程实验课程的实习基地, 以让学生亲身参与实践锻炼, 并全程了解企业生产的流程和技术转化过程, 提高学生的培养质量, 也为企业生产技术的进一步开发创新奠定基础。

4 建立由学校培养人才、输送技术, 企业吸纳人才、转化技术有机结合的联动机制

学习完植物细胞工程实验课程的优秀学生, 根据其学习兴趣和职业规划, 可以在毕业实习时进入企业进行生产实践, 将学生培养成企业的后备技术人才, 既可以降低企业培养人才的成本, 又可以为企业输送合格的人才, 并解决了大学生就业问题。实现学校培养人才和输送技术、企业吸纳人才和转化技术的有机结合。近年来, 通过一系列研究探索, 建立了企业的生产原料供应体系和技术支持体系, 例如建立了青蒿的离体快速繁殖体系和栽培技术体系, 为企业提供了提取青蒿素的植物原料;优化了植物细胞工程实验课程体系, 例如将火龙果种苗快速繁殖、百合种苗快速繁殖、铁皮石斛快速繁殖等技术充实到植物细胞工程课程中;建立了植物细胞工程课程实习基地, 实现了植物细胞工程实验课程的教学与植物产业化有机结合。本项目的研究, 将为企业降低生产原料、技术和人才培训成本, 最大化地提高经济效益, 对湖南农业大学植物细胞工程实验课程的建设、生物类和植物生产类专业的学生培养质量和就业升学具有重要的促进作用, 能够产生良好的经济效益和社会效益。

摘要：介绍了植物细胞工程实验教学与植物产业化的有机结合所采取的措施, 以供植物细胞工程实验教学参考。

关键词：植物细胞工程,实验教学,植物产业

参考文献

[1]朱建军, 尹一兵, 毕恣, 等.实验教学改革与学生综合素质培养的实践[J].西北医学教育, 2004, 12 (4) :312-313.

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[3]蒋群, 李志勇, 张雪洪.生物工程综合实验教学的探索与实践[J].实验室研究与探索, 2007, 26 (9) :88-89.

[4]李志勇.细胞工程学[M].北京:科学出版社, 2008.

[5]孟庆繁, 周慧, 逯家辉, 等.生命科学创新实验教学体系的构建与实践[J].实验室研究与探索, 2006, 25 (12) :1547-1549.

[6]张存新, 杜英, 张铭.“细胞工程实验”多媒体课件的设计和实现[J].实验室研究与探索, 2005, 24 (12) :47-48.

巧用发光二极管突出植物细胞结构 篇8

苏教版七年级《生物》教材第三章《细胞是生命活动的基本单位》第一节《植物细胞的结构和功能》的教学重点和难点之一就是识别植物细胞的结构。由于植物细胞十分微小，只有借助显微镜才能观察到其形态和结构，然而就是在显微镜下也很难看到细胞膜、细胞质、液泡，如果选取的植物材料不好，叶绿体都看不到。以往教师大多采用多媒体展示植物细胞结构模式图来教学，但效果不是很好。而运用设计新颖、构思巧妙的教具，直观地呈现出细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡和叶绿体，使学生能够轻易掌握抽象的、微观的生物学知识，从而很好地突破教学难点，实用性强，教学效果很好。

一、自制植物细胞教具的特点及用途

1. 特点

植物细胞的教具根据物理电学知识以及发光二极管的特点，使植物细胞各部分结构有选择地发光，突出显示各部分结构，吸引学生的眼球，引起学生的有意注意，激发学生的兴趣，从而提高学生的识图能力，使微观植物细胞结构的教学形象化，便于学生掌握。

2. 用途

(1) 教师在讲述植物细胞的结构时，可以使用此教具突出显示下列结构，吸引学生的眼球，加深学生对植物细胞6个组成结构的理解。

(1) 红色发光部位模拟细胞壁如图1所示。

(2) 白色发光部位模拟细胞膜如图2所示。

(3) 绿色发光点模拟叶绿体如图3所示。

(4) 翠绿色发光区域模拟细胞核如图4所示。

(5) 橙黄色发光区域模拟液泡如图5所示。

(6) 蓝色发光区域模拟细胞质如图6所示。

(2) 讲完植物细胞结构以后，出示这个植物细胞的教具，依次点击上述6个部分，使其呈现不同的颜色。分别让学生说出这6个组成结构，从而对植物细胞的结构进行巩固。这样通过不同的教学手段、运用不同的教学方法进行课堂教学，就能充分突出教学重点，有效地突破教学难点，变抽象为具体，有助于学生掌握。

二、制作材料

木条，切面板，白纸，红色、绿色、橙黄发光二极管 (1.8 V) 若干，翠绿、白色、蓝色发光二极管 (3 V) 若干，导线若干，充电器 (6 V) 1只，金属夹1只，金属触点6只，油漆等。

三、制作方法

(1) 选取木条、切面板等做成宽0.385米、高0.54米的演示器框架 (如图7所示) 。

(2) 打印植物细胞结构模式图并将其粘贴在切面板上；用直径0.004米的钻头在图上相应位置打孔。

(3) 将图8所示的各种发光二极管 (短的为负极，长的为正极) 用导线穿上 (如图9所示) 。

(4) 分别在孔中安装二极管，不同结构安装不同颜色的二极管 (如图10所示) 。

(5) 将红色、绿色以及橙黄色二极管的导线两两串联再并联在干路上，将翠绿、白色以及蓝色二极管的导线并联在干路上 (如图11所示) 。

(6) 在 (1) ～ (6) 标号处分别安装一个金属触点，触点与相应部分二极管干路的正极相连。

(7) 将6 V充电器的正极连一带红色导线的金属夹，负极与所有二极管干路的负极相连。

(8) 封上后盖。

四、使用方法

(1) 将6 V稳压电源插入220 V的插座里，接通电源。

(2) 用金属夹与图上的 (1) 金属触点接触，则红色二极管发光，表示细胞壁。

(3) 用金属夹与图上的 (2) 金属触点接触，则白色二极管发光，表示细胞膜。

(4) 用金属夹与图上的 (3) 金属触点接触，则绿色二极管发光，表示叶绿体。

(5) 用金属夹与图上的 (4) 金属触点接触，则翡翠绿色二极管发光，表示细胞核。

(6) 用金属夹与图上的 (5) 金属触点接触，则橙黄色二极管发光，表示液泡。

(7) 用金属夹与图上的 (6) 金属触点接触，则蓝色二极管发光，表示细胞质。

(8) 使用完后，拔掉插头，不要用湿手操作。

本教具巧妙运用6种颜色的发光二极管分别通电时发出红色、白色、绿色、翠绿色、橙黄色和蓝色光，从而突出显示细胞壁、细胞膜、叶绿体、细胞核、液泡和细胞质。在课堂教学中可以边讲解边演示，从而使抽象的细胞结构更直观、更形象，极大地吸引学生的有意注意，激发他们的学习热情。通过课堂反馈检测以及期中测试发现，对于“植物细胞的结构”这一部分知识，学生掌握得非常好，95%的学生全部牢记。

参考文献

[1]王玉顺.劳动技能训练对弱智学生个性的培养[J].天津教育, 2000 (3) :6-7.

[2]教育部.培智学校义务教育课程设置实验方案[R].2007.

植物细胞 篇9

那么,在生物学教学中如何培养学生的创新精神呢?

一、营造民主平等、宽松和谐的创新氛围

教学中,教师要充分调动学生的学习积极性,让学生主动参与学习过程,大胆提出自己的设想和见解,从而激发学生的创新思维,锻炼学生动手操作的能力、设计改进实验的能力,培养学生的创新精神。教学中,可以以实验小组为单位,成员之间相互合作、协同创新。组间相互交流、讨论,集思广益,共享创新成果;教师巡视指导,发现错误及时纠正,并及时做出激励性的评价。

二、要让学生敢于创新

教学《观察植物细胞》一课时,为了使学生真正学会制作临时装片的基本方法,同时培养学生不唯书、不唯师,敢于质疑、探奇,改进实验的创新意识,在具体的教学过程中,我对这一课的教学环节做了这样的设计(下面把其中的一个步骤简单地列举如下):

师:老师给同学们准备的材料用具有:洋葱鳞片叶、清水、稀碘液、高锰酸钾溶液、镊子、刀片、滴管、纱布、吸水纸、载玻片、盖玻片、显微镜,逐一展示给学生看,让学生认识各种材料用具。然后让学生带着问题阅读教材“制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时装片”的方法步骤,找到并说出各种材料用具在本实验中是用来做什么的以及怎样正确使用,通过学生的自主学习初步了解制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时装片的基本方法步骤。接着引导学生进行小组合作学习,并让他们结合小组的操作及观察提出问题:

1. 擦拭载玻片和盖玻片的目的,若擦拭不干净后果如何?

2. 滴清水的量如何掌握,水量过多或过少对实验有何影响?

3. 取材的部位、方法和大小。

4. 制作临时装片的方法并非每一步都是一成不变的,想想看,哪些步骤可以改进?

三、要科学地引导学生积极创新

植物细胞中钙调素研究进展 篇10

1 CaM的发现及命名

CaM是1967年美籍华人张槐耀在研究细胞内cAMP的浓度变化中环腺苷酸磷酸二脂酶 (PDE) 的调节作用时发现的。Krostinger建议命名为 (Calmodulin, CaM) , 我国于1987年正式命名为钙调素 (顾永清, 1994) [3]。CaM是一种有多种调节功能的Ca2+结合蛋白, 是细胞内信号转导途径中重要信号分子, 广泛存在于真核生物, 对动植物的多种生理过程起着重要的调节作用[4]。

2 CaM的结构

CaM是一种钙依赖性调节蛋白, 是细胞内一种多功能调节剂。 CaM的一级结构是一条由148个残基组成的多肽链, 分子量16700。CaM分子内有四个可以结合钙离子的相似的结构域, CaM是酸性蛋白质, 等电点为3.9, 近1/3的氨基酸是酸性Glu, Asp.不含有易氧化的Try, Cys。因此分子相当稳定, 特别耐热, 90℃下可保留完全的活性, CaM的一级结构在进化上呈现很强的保守性 (图1) 。

CaM的二级结构, 是两个类似的球状叶片通过一段长长的有延展性的肽链的连接而组成的整个分子。在每个球叶中含有两个钙离子结合位点。每个结合位点是12个氨基酸残基组成的腔式结构, 半径约为0.1nm。两旁连接着两条互相垂直的由8个氨基酸组成的α-螺旋, 即EF手型 (图2) 。两个EF手型单位之间彼此相距1.1nm。在一个球叶中的两个钙离子结合位点对钙离子具有很高的亲和性, 而在另一个球叶中的位点则亲和性较低, 钙离子结合到亲和性较低的两个位点上, 激活CaM, 使CaM再去刺激促进其它的酶。现在对CaM的三维结构及其两个结构域的功能有了新的研究 (图3) [5]。

3 CaM在植物细胞中的分布

CaM广泛地分布于几乎所有已知的真核生物中, 但在不同组织, 器官和原生质体中它的含量不同, 分布也不一样。细胞内CaM的水平最终是由胞内Ca2+浓度控制的, 胞内静息态Ca2+浓度为10～7mol/L, 当胞内浓度高于10～5mol/L时, Ca2+则结合CaM。Ling等 (1992) 用光密度测定法和酶活性试验检测了蚕豆不同器官、组织和原生质体中CaM的含量, 发现保卫细胞、表皮、胚轴中CaM的浓度为1～2Lmol/L, 细胞质内总CaM浓度约为5～20Lmol/L[6], Fisher等 (1996) 检测胡萝卜细胞悬浮液中CaM含量相似[7]。CaM和CaM mRNA在培养细胞的分生群体和植物分生组织中分布最多。如:在花粉管的萌发过程中, 花粉管和柱头中CaM含量最高。大麦叶片的分生组织、顶端分生组织中CaM mRNA的含量增加 (Choi等, 1996;Chye等, 1995) , CaM mRNA在雌蕊正在发育过程中的细胞核和核仁中大量表达, 特别是在核仁中的表达最多[8,9]。在成熟植物细胞的细胞质和细胞核中CaM的mRNA的表达量一致, CaM在细胞质中的表达却高于细胞核中的表达[10,11]。杨军等 (2002) 用胶体金免疫电镜技术观察了水稻受精前后胚囊中的钙调素的分布变化, 发现授粉后, 卵细胞、助细胞和中央细胞内的钙调素含量均有所增加, 授粉到受精期间, 钙调素的主要分布形式由分散的单颗粒转变为聚集颗粒, 受精完成后再变为分散的单颗粒形式[12]。李等 (1999) 研究了烟草受精前后胚囊中CaM mRNA和CaM的变化, 发现在卵细胞与中央细胞之间, 受精后宿存助细胞与退化细胞之间, 合子与胚乳细胞之间, 细胞原胚的顶细胞与基细胞均存在表达的差异[13]。成熟胚囊中的CaM mRNA主要分布在珠孔极的卵器和合点端的反足细胞;中央细胞较少。在受精前后, 卵细胞和中央细胞之间出现富含CaM的短暂性区带, 而在授粉后到受精前卵器与极核之间出现一条暂时的CaM mRNA条带, 受精后此条带消失。受精后CaM mRNA主要集中于伸长的合子和原胚的合点端, 在植物根冠和分生组织区域具有专一性增加的CaM位点。大麦叶片的分生组织、顶端分生组织中CaM mRNA的含量增加[14]。赵洁等 (1998) 在研究小麦分离合子与幼胚的发育过程中发现, 在不同的胚期CaM分布不一样, 较大的梨形期, 胚体较胚柄含量高, 刚分化出胚芽鞘和胚芽时, 基部的CaM含量很高[15]。

4 植物中CaM基因的表达

研究者们已经从不同的植物中如:苹果[16]、拟兰芥[17]、马铃薯[18] 、水稻[19]、小麦[20] 、藻类[21] 、苜蓿[22]分离或克隆出CaM基因。在所有的高等植物中的Cam序列中, 编码区域包括两个外切子, 一个内含子。植物Cam基因的启动子富含AT区域, 具有TATA结构模块。有的学者提出“多个基因一种蛋白”的假设用以解释不同组织和器官具有不同Cam的特异表达。所有的Cam基因的cDNA克隆编码了一段148个氨基酸多肽链, 此多肽链具有高度保守性。对植物不同器官中CaM mRNA的检测[23]表明在植物中存在多种Cam基因表达系统, CaM mRNA存在于各种不同的组织中。为了适应水喷射、地下灌溉、风、触动、伤流、黑暗等, 拟兰芥至少启动了四个基因的表达, 刺激30min后CaM mRNA水平增加了100倍。CaM和其它一些CaM类似物结合增加了的Ca激活产生细胞反应[24]。Yang等[25]以马铃薯cDNA为探针从水稻种至少获得了四个CaM和CaM相关基因。Poovaia等[26]研究报导, 用酵母双杂交系统获得了编码CCaMK (Calmodulindependentproteinkinase) 的cDNA克隆, 其中LIEN21与CCaMK的磷酸化作用位点具有高亲和性。CaM一般存在于细胞质中, 但最近的研究发现在细胞核中也存在CaM。Schuurink等[27]用免疫荧光检测发现在大麦糊粉原生质体细胞的细胞核中存有一定数量的CaM。他们发现不同的激素GA和ABA处理后, 糊粉层中CaM mRNA和CaM蛋白在细胞质和细胞核中CaM的含量没有明显的变化, 证明激素处理对CaM的分布没有明显的联系。有些研究者发现生长素[28], 赤霉素 (GA) [29]、光照[30]等能引起细胞核内CaM基因表达的不同, 在很多情况下刺激了CaM基因的表达, 随即引起细胞内Ca2+浓度的改变。外部刺激引起细胞内Ca2+浓度的改变怎样导致了基因水平的变化?在动物Ca2+信号转导中是通过转录因子CREB[31]、ERK、JNK、NFAT和NFkB[32]来改变体内的基因表达模式。这些转录因子通过CaM激酶级联反应的磷酸化/去磷酸化作用和CaM依赖蛋白磷酸酶激活钙调神经酶。在植物中还没有这方面的详细研究报导。Corneliusse[33]报导了Vignaradiata细胞内Ca2+浓度的改变在转录水平影响了CaM基因的表达。在Ca2+存在下CaM基本螺旋-线-螺旋结构上的几个转录因子抑制了它与DNA的结合, 且抑制了转录基因的表达。在植物中, Szymanski等[34]报导了在花椰菜植物中存在bZIP转录因子TGA3和结合蛋白之间的作用。Ca2+增加了拟南芥中Cam3启动子与CaM和DNA结合蛋白之间的结合。

5 细胞中CaM的参与调节多种生理功能

CaM生理功能的研究涉及面相当的广泛, 参与调控多种的生理功能, 在植物的有性生殖过程中起着特别重要的作用。孙大业等发现植物细胞外广泛存在CaM, 并且具有调节细胞增殖, 原生质体壁再生的生理功能。Polito最先发现外源CaM具有促进花粉萌发及花粉伸长, 并能诱导特定基因的生理功能[35]。尚忠林等发现外源的钙调素可以促进花粉的立体生长, 而钙调素抑制剂则一直其萌发及生长。崔素娟等发现花柱细胞外CaM对花粉在柱头上的萌发起促进作用, 对花粉管的伸长起促进作用[36,37]。李建华等[38]发现CaM主要通过NOS途径诱导NO合成, 进而调节蚕豆及拟南芥的气孔运动。周建涛[39]等发现钙调素对梨自花及异花授粉后花柱的变化中起着重要调控作用。苏火生等[40]研究表明钙调素可能参与细胞分裂素诱导的长春花生物碱的合成调节。Witisuwannakul[41]表明, 钙调素参与了乙烯利刺激巴西橡胶树乳胶增产过程中的分子调控和信号转导。Gunther[42]等在对光敏素调控基因表达的研究中发现了, CaM参与了光敏素调控的基因表达过程。李红兵[43]发现胞外CaM有促进白芷悬浮细胞增殖的作用, 边艳青等[44]发现外源CaM可促进白芷原生质体壁再生和第一次分裂。Grangwani等[45]发现CaM可激活从浮萍属植物中得到的环核苷酸磷酸二酯酶的活性, Preisig等[46]发现在烟草的植物抗毒素合成中也有CaM的参与, 这些都表明了CaM的生理作用是一个广阔的研究领域。

6 结束语

植物细胞中的钙调素是由多个基因家族编码的, 在不同的时空表达, 它的多样性是Ca2+-CaM信号转导多样性的基础[47]。因此对CaM在细胞内的分布、三维结构、基因分离、与Ca2+结合的方式、CaM及其相关蛋白的分离以及CaM的生理功能等一直是科学家们研究的热点, 也是了解Ca2+-CaM信号转导的基础。CaM本身不具有酶的活性, 它必须与Ca2+及CaM相关蛋白结合后才具酶活性功能[48], 因此Ca2+-CaM信号转导的差异性主要依赖于它的靶蛋白, 分离出更多的靶蛋白仍将是今后的研究热点之一。了解CaM在亚细胞中的分布对CaM功能的研究有重要作用, 需要借助形态学、遗传学、分子生物学等多方面的研究手段对CaM的时空分布进行研究, 以更好地掌握CaM所介导信号转导的作用。另外CaM与不同靶蛋白的作用模式以及CaM家族的庞大功能等有待进行更深入的探讨研究。

摘要：植物细胞对一系列生物和非生物刺激所产生的反应都与细胞内的钙离子信号转导有关。钙调素是钙离子受体中最重要的一种, 参与调控植物细胞的生理代谢过程。本文介绍了钙调素的结构及其在植物细胞中的分布, 以及钙调素的生理功能等方面的最新研究进展。