师:好,今天这节课我们一起学习细胞核的结构和功能。1996 年,世界上第一只克隆动物多利羊在英国诞生;2017 年,中国科学家克隆出首例非人灵长类动物克隆猴,意义重大。下面我们通过视频具体了解这一重大科学事件。
生:经过中国科研工作者的不懈努力,2017 年 11 月 27 日及 12 月 5 日,世界上首个体细胞克隆猴“中中”和“华华”先后诞生,中国因此成为第一个实现非人灵长类动物体细胞克隆的国家。自 1996 年多利羊体细胞克隆成功后,马、牛、骆驼、猪、狗等许多哺乳类动物的体细胞克隆也相继成功,但这些动物与人类的基因相差甚远。克隆猴就不一样了,有了克隆猴,我们就能建立起有效模仿人类疾病的动物模型,既能满足阿尔茨海默病、帕金森病等脑疾病和脑高级认知功能研究的迫切需要,又可广泛应用于新药测试。需要强调的是,克隆非人灵长类动物的唯一目的是服务人类健康,不考虑对人类进行相关克隆研究。最后,人类对生命之谜的探索脚步从未减缓,让我们一起期待克隆技术造福全人类的那一天吧。
师:好,视频看完了。我们都学过克隆羊多利,大家还记得它有几个亲本吗?两个。克隆猴也是一样,有提供细胞核的亲本,有提供去核卵细胞的亲本,还有一个代孕的亲本。老师的问题是,“中中”和“华华”长得更像哪一个亲本?对,是提供细胞核的亲本。那为什么细胞核具有这么重要的功能呢?下面我们通过课本的 4 个资料一起来学习细胞核的功能。
课前已经安排大家以图文加箭头的形式归纳分析科学家的实验过程,并尝试写出实验结论。下面老师将从每个资料中抽取一位同学的作业,分析实验过程和结论,讨论细胞核的功能。我们先来看这位同学资料 2 的分析图解,大家看看这个图解有没有问题?
师:好,看来没问题。那我们再看看实验结论对不对?哪位同学来说一下你的实验结论应该是什么?桌上有话筒,大家先把话筒打开。好,哪位同学举手来说一下。
生:我觉得这个实验的结果应该是蝾螈的细胞分裂分化受细胞核的控制。
师:大家说他说的对不对?对。请坐,给点掌声,不错。这个结论大家已经没问题了。那老师紧接着问大家一个问题,这个实验是否存在对照?哪一组和哪一组为对照组?对,这是生物实验的基本原则,大家一定要注意。我们再来看另一位同学的作业,这个同学画的是资料 3 的分析图解。同样,大家先看一下这个分析图解有没有问题。
师:好,看来没问题。那实验结论对不对呢?对了,是不是?同样针对这个实验,老师也提一个问题,请大家思考,对照实验体现在哪里?来,把话筒给他。
生:实验有两组,一个是有核的和无核的,还有后植入细胞核和没有植入细胞核的。
师:对不对啊?很好,请坐,大家给点掌声。不错。这是资料 3 的分析图解,我们来看另一位同学画的资料 1 的分析图解。首先看一下这个分析图解有没有问题,实验结论对不对呢?也是对的。那老师同样也给一个问题,大家思考,本实验是否能够说明细胞核控制肤色?你们觉得能不能?既然说不能,应如何改进?哪位同学说一下?可以举手。来,把话筒给他,话筒打开。
生:我觉得应该再加一组对照实验,是将白色美西螈的胚胎细胞取出它的细胞核,然后再将黑色美西螈的胚胎细胞取出去核卵细胞,然后进行核移植,发育出来的美西螈,如果肤色为白色,那么可以证明美西螈的皮肤颜色遗传受细胞核控制。
师:对不对?说得非常好,请坐,给点掌声。好,我们已经分析了以上三组资料,按照这个思路,我们分析一下资料四——伞藻嫁接与核移植实验。分析前老师先介绍一下伞藻,伞藻一共分为三个部分,最上面叫伞帽,中间部分叫做伞柄,最下面的叫假根。依据伞帽的形态不同,又分为伞形帽和菊花形帽。老师还想提醒大家,科学家选取伞藻,它有以下优点:第一,它是一种大型单细胞藻类;第二,易操作;第三,伞帽可再生。很多人会问老师,什么是伞帽可再生?大家看,老师先把伞帽去掉,留下伞柄和假根,一段时间之后伞帽可再生出来,明白了吗?那老师的问题来了,再生伞帽的形态,是由伞柄还是由假根来决定呢?大家有不同意见,有的同学说是伞柄,有的同学说是假根。好,接下来我们小组合作设计实验,用卡纸模拟实验操作来支持你的假设。每组派一名小组代表将展示实验设计、预期实验结果及结论。注意,你们桌上老师已经提前放好了一块白板,这白板中间部分是大家实验操作的地方,最后这里是预期的结果。
师:好,现在大家可以开始实验。各组可以动起来,讨论一下。先做菊花型的伞柄,菊花型的伞柄跟菊花型伞柄……好像各小组都完成得差不多了。好,现在哪个小组愿意先来做一个展示?好,有请这个小组。两个代表上来,一个代表拿着,一个代表负责讲,拿上话筒。
生:我们组的假设是伞柄控制着伞帽的形状。我们首先将菊花型的伞柄跟伞形的伞柄进行对调,因为我们的假设是伞柄控制了伞帽的形状,所以菊花型的伞柄该长出菊花型的伞帽,伞形的伞柄该长出伞形的伞帽。所以我们小组的结论是,伞柄控制着伞帽的形状。
师:大家看一下他们的思路有没有问题?先没有问题是吧?刚才有的小组有不同意见,哪个小组再来展示一下你们组的假设?好,有请。同样也是两个人,先留在这里,等会老师还有问题。拿好话筒。
生:我们组的实验假设是伞帽的形状是由假根控制的,所以我们选择将两根伞藻的假根进行对调。然后得到的预期结果应该是菊花型假根长出菊花形帽,伞形假根长出伞形帽。由此得到的结论应该是伞帽的形状是由假根控制的。
师:大家听一下他们的设计思路有没有问题?也没有问题,是吧?请两个小组站好。我们看一下,两个小组其实设计思路上都没有问题。经过科学家的实验发现,结果应该是像这一组的,由此说明什么问题?伞帽的形态是由假根决定的。很好,谢谢大家,请回去。好,第一个问题我们已经解决了。老师接着希望大家思考,我们注意看一下在假根里边这个部分叫什么?细胞核,对吧?我们学习过细胞结构都知道,除了有细胞核之外,应该还有什么结构?是不是应该还有各种细胞器等等?这个叫做细胞质。所以老师第二个问题是,你将如何设计实验来验证伞藻帽的形态是由假根中的细胞核还是细胞质决定的?同样给大家时间进行小组操作,一会我们进行小组展示。大家可以动起来。
