高三复习学程细胞的生命历程学程

高三生物大单元整体学习学程第四单元细胞的生命历程班级：小组：姓名：第四单元细胞的生命历程——探究干细胞生命历程及其应用一、单元概述鲜花吐蕊、绿叶葱茏，抑或花瓣凋落、枯叶飘零，表面展示着个体的生命现象，深究却是众多细胞生命历程的综合表现。细胞像生物体一样，也要经历出生、生长、成熟、增殖、衰老和死亡等生命进程。本单元沿着细胞的生命历程这条主线，研究细胞的增殖、分化、衰老和死亡等各生命历程的特点、意义及其应用。通过本单元的学习能够运用有丝分裂和减数分裂的模型，描述遗传信息的传递规律，阐明有丝分裂、减数分裂和受精作用如何实现生物的遗传稳定性和多样性，感悟生命过程的精致和奇妙。从生命系统发展变化的视角探究细胞的生命历程，以科学的眼光看待细胞乃至个体的“生”和“死”，进而珍爱生命、正视死亡。通过学习干细胞的应用，正确认识科学和技术的关系，提高社会责任感。二、单元要素（一）单元内容标准概念2细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖2.3细胞会经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命进程2.3.1描述细胞通过不同的方式进行分裂，其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性2.3.2说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程概念3遗传信息控制生物性状，并代代相传3.2有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能3.2.1阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞3.2.2说明进行有性生殖的生物体，其遗传信息通过配子传递给子代3.3.4阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中，染色体所发生的自由组合和交叉互换会导致控制不同性状的基因重组，从而使子代出现变异（二）高考中本单元内容多以选择题形式考查，分值在4—6分之间，整体难度中等。对细胞有丝分裂过程的理解往往结合减数分裂及DNA复制、变异进行综合考察，细胞分化、衰老、凋亡和癌变常常结合最新研究成果及科技热点进行综合考察，本单元试题的能力考查集中在通过设置相应文字信息、图形信息或其他类型的信息，综合考查学生析图、识图及解决实际问题的能力。试卷分值题型核心知识核心素养2023山东，T32单选细胞凋亡科学思维：通过对细胞焦亡的理解，考查细胞凋亡的内容，培养综合分析能力。生命观念：明确细胞焦亡的过程，培养结构与功能观。2023山东，T62单选减数分裂科学思维：考查获取信息的能力。考查减数分裂过程中，卵原细胞所形成子细胞的基因组成。2022山东，T12单选细胞衰老科学思维：考查获取信息的能力。以细胞核蛋白的作用为情境载体涉及考查溶细胞衰老的原因。2022山东，T82单选减数分裂科学思维：考查获取信息的能力。对减数分裂异常情况进行分析。2022全国乙卷，T16单选减数分裂和有丝分裂的综合科学思维：考查获取信息的能力，抽象概括能力。减数分裂过程中物质的变化规律；减数分裂和有丝分裂的综合。2021山东，T32单选细胞分化生命观念：结构与功能相适应，以分子伴侣的作用机制为素材，考查细胞分化的原因。2021山东，T52单选有丝分裂的物质的变化规律科学思维：分析有丝分裂过程中物质变化规律，体现从现象到本质的认识过程，有助于发展学生抽象概括的科学思维。2021全国乙卷，T16单选有丝分裂的物质的变化规律科学思维：分析有丝分裂过程中物质变化规律，体现从现象到本质的认识过程，有助于发展学生抽象概括的科学思维。2021全国乙卷，T2B6单选有丝分裂实验科学探究：“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”，能够选择适当的材料，按照正确步骤制作临时装片。（三）单元学习目标1.研读课本，沿着干细胞生命历程的内在逻辑梳理体系，从染色体行为和数量变化、核DNA数量变化等角度，对比分析两种分裂的异同点，总结根据图像判断细胞分裂时期和细胞名称的规律方法，辨析正常及异常减数分裂形成的配子种类。2.借助271BAY资源，说出干细胞的培养方法及其在医学上的应用，结合实例分析干细胞疗法治疗糖尿病的机制并预测可能存在的风险，用规范的语言阐释降血糖药物二甲双胍抑制肿瘤的原理。3.图解分析细胞周期调控模型，用自己的话说出细胞周期调控机制对细胞分裂的影响，分析联会复合体在减数分裂不同时期出现和消失对细胞分裂的调控，描述细胞分裂过程中染色体能够精确分离的原因。（四）单元学习计划学习阶段主要学习任务学时安排整体构建自主建构思维导图，梳理干细胞的生命历程体系，用自己的话说出细胞增殖的过程、细胞分化的实质、细胞衰老的原因、细胞自噬的机理，分析各历程对细胞或个体的生理意义。4学时探究迁移解析糖尿病治疗机制，探究药物二甲双胍抑制肝癌细胞增殖的机理。1学时拓展过关解析细胞周期调节机制，分析细胞周期被阻断的原理和生理意义。3学时（五）单元学习资源学习阶段资源类别资源分层整体建构1.细胞生命历程思维导图2.动物细胞增殖的过程视频3.细胞增殖习练4.细胞的衰老和死亡拓展资源5.细胞自噬拓展资源TTTTAB探究迁移1.干细胞的培养和应用拓展资源2.二甲双胍作用机制拓展资源TAB拓展过关1.细胞周期调控拓展资源AB（六）单元学习目标追求三、单元学习内容（一）整体建构细胞的生命历程——揭秘干细胞的增殖、分化、衰老和死亡造血干细胞与生殖干细胞造血干细胞是一种成体干细胞，是人体一切血细胞的来源，所有的血细胞都是由造血干细胞分化成熟来的。生殖干细胞是指具有自我更新能力，又能分化成子代细胞的生殖细胞。胚胎期的生殖干细胞叫做“原始生殖细胞”，此时它们的分化能力最强。原始生殖细胞可以分化为雄性个体中的生殖干细胞——精原干细胞或雌性个体中的生殖干细胞——卵原干细胞。【学习目标】1.构建干细胞生命历程思维导图，用自己的话说出细胞增殖、分化、衰老、死亡的逻辑关系。2.自选方式构建干细胞有丝分裂与减数分裂过程模型，结合实例说明细胞分化、衰老、凋亡、细胞自噬的原因及意义。3.从染色体行为和数量变化、核DNA数量变化等角度，对比分析两种分裂的异同点，总结根据图像判断细胞分裂时期和细胞名称的规律方法，辨析正常及异常减数分裂形成的配子种类。【学习活动】学习活动1：构建干细胞生命历程思维导图回顾课本，认真批注并找到核心概念，按照细胞发生、发展的时间顺序，构建“干细胞的一生”的知识体系，挖掘细胞各生命历程间的内在逻辑关系及各自的特点。学习活动2：解读干细胞增殖造血干细胞分化形成白细胞、红细胞等血细胞既是个体新陈代谢的过程，也是细胞不断再生的过程。正常情况下，造血干细胞每天都在进行着生长、衰老、凋亡的循环往复，所以失血或捐献造血干细胞后，12周内血液中的各种血细胞数量就会恢复正常水平。随着个体的成熟，精、卵原干细胞最终分别分化为具有功能的配子，也就是我们所熟知的精子和卵细胞。精子、卵细胞结合后又可以形成一个新的胚胎，如此周而复始，使得一个物种生生不息。1.选择自己喜欢的方式，构建造血干细胞有丝分裂和精原干细胞减数分裂的过程模型。2.观察细胞分裂装片，辨析细胞分裂时期。图一：北苍术根尖细胞有丝分裂图像图二：小鼠睾丸细胞减数分裂不同时期图像图三：用荧光染色法制片，观察拟南芥（2n=10）花药减数分裂细胞中染色体的图像（1）将以上三幅图，分别重新排序并写出所处的时期以及细胞名称。【总结】根据图像判断分裂时期、细胞名称（2）有丝分裂或减数分裂的装片制作流程是怎样的？在观察动物的精巢、卵巢以及植物的花药细胞分裂装片时，可能观察到哪几种细胞分裂方式？能否观察到一个细胞进行有丝或减数分裂的动态过程？欲看到全部过程，需如何操作？（3）视野中什么时期细胞最多？细胞周期中不同时期的持续时间长短与处于该时期的细胞数呈什么关系？3.辨析减数分裂和有丝分裂中的数量变化（1）如图表示果蝇精原细胞在分裂过程中细胞内染色体数目、核DNA分子含量等指标的变化情况，请分析各段代表的时期及变化原因。图3图3（2）请分别画出有丝分裂和减数分裂中“每条染色体上的DNA含量”“染色体与核DNA数目之比”的变化曲线。【总结】曲线图或柱状图判断纵坐标含义及对应的分裂时期4.正常及异常减数分裂形成的配子种类分析（1）人体细胞中含23对同源染色体，若不考虑互换，1个精原细胞（卵原细胞）形成几种配子？1个雄性个体（雌性个体）最多形成几种配子？试从配子形成和受精作用两个方面，分别对遗传的稳定性与多样性的原因进行综合概括。（2）请分析21三体综合征、XYY等异常个体的成因。并总结当减数分裂I、减数分裂II分别发生异常时，导致形成的配子种类有何变化？学习活动3：探究干细胞分化的实质​​​​干细胞具有多向分化潜能，在体外能分化为心肌细胞、内皮细胞和血管平滑肌细胞。研究发现干细胞可以分化成新生血管，这有助于提高缺血性心肌病患者的心功能。移植的干细胞可通过释放细胞因子、化学趋化因子、生长因子或微粒进入周围组织而诱导心肌修复。这些物质能促进再生过程，包括内源性干细胞的激活、新血管形成、抑制凋亡，抑制肥大增生等，这些作用提高了心室功能，改善灌注，促进心肌修复。细胞分化的原因是基因的选择性表达。根据基因的表达情况可以将基因分为管家基因和奢侈基因,管家基因是指所有细胞中均要表达的一类基因,其产物是维持细胞基本生命活动所必需的；而奢侈基因是指不同类型细胞中特异性表达的基因,其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。（1）上图为人体三种细胞中部分基因及它们的活动状态，请对a、b、c、d四种基因进行分类，并结合所学列举其他实例。（2）下列①—④能说明某干细胞已经发生分化的是哪个？①进行ATP的合成②进行mRNA的合成③可合成抗体④存在纤维蛋白原基因（3）若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，则是否能与其形成杂交带？若将探针改作检测胰岛素基因的mRNA，其杂交带状况如何？学习活动4：探究干细胞的衰老每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA，称为端粒。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。当端粒缩短到一定程度，细胞停止分裂。在原始生殖细胞和癌细胞中有一定量的端粒酶，能够将变短的DNA末端重新加长，端粒酶作用机理如图所示。原核细胞、线粒体中的DNA含有端粒吗？人体每个细胞的端粒DNA都会逐渐缩短吗？端粒酶是由什么组成的？端粒酶的作用实质是催化什么过程？变短的端粒DNA加长需要什么原料？人体除了生殖细胞以外的其他细胞含有端粒酶基因吗？抑制端粒酶的作用对癌细胞的增殖有何影响？学习活动5：解读细胞自噬细胞自噬是细胞在基因的调控下利用溶酶体降解自身受损的细胞器和大分子物质的过程，对更新某些细胞器、保障细胞代谢、维持细胞稳态有重要作用。下图为细胞外葡萄糖浓度变化时，细胞内发生的过程。请回答以下问题：1.据图分析，AKT酶被激活后，抑制了细胞凋亡过程，同时激活mTor酶抑制细胞自噬，除此之外，AKT酶还具有什么作用？（答出两点）2.两图中显示的细胞自噬与细胞凋亡过程的共同之处是什么?（至少答出两点）。3.图中显示，在细胞外葡萄糖浓度较低时，发生细胞自噬，而葡萄糖充足时，自噬过程被抑制，试分析其中的意义。（二）探究迁移细胞的生命历程——解析干细胞治疗糖尿病的机制干细胞的应用前景干细胞作为细胞再生医学的主角，在器官修复和组织再生中发挥着重要作用，具有广阔的应用前景。它们是机体的工兵细胞，当其他细胞和组织、器官发生受损、炎症或体内稳态发生变化时，干细胞就可能成为血液、骨、皮肤、肌肉等的种子细胞，进一步分化成机体所需要的细胞。不久的将来，通过将干细胞进行体外培养、定向诱导，培植出全新的细胞、组织或器官，成为移植器官的新来源，替换受损的组织或器官，更换人体器官就像给汽车换零件一样简单，血细胞、脑细胞、骨骼和内脏都将可以更换，即使患上白血病、帕金森氏症和癌症这些绝症也可能绝处逢生。【学习目标】1.借助271BAY和网络资源，举例说出干细胞培养的方法及在医学上的应用。2.运用干细胞增殖和分化的原理，结合实例分析干细胞疗法治疗糖尿病的机制，预测可能的风险。3.分析图解，用规范的语言阐释降血糖药物二甲双胍抑制肿瘤的原理。【学习活动】学习活动6：解析干细胞治疗糖尿病的机制糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病，高血糖是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损或两者兼有引起。干细胞被证实能够促进β细胞的再生，并可安全替换丧失功能的胰岛β细胞，所以使用干细胞疗法能够很好的控制血糖。通过多组临床实验及长期研究得出，干细胞疗法能够显著降低糖尿病患者的空腹血糖。使用干细胞疗法能够真正提高糖尿病患者的生活质量。1.自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。骨髓干细胞与胰岛样细胞基因组成和基因表达产物是否相同？2.如图为科技人员利用基因工程培育胰岛干细胞根治糖尿病的过程，分析并回答相关问题：（1）将四个目的基因导入人体细胞之前，通过什么技术进行迅速扩增？扩增的原理是什么？（2）导入的四个目的基因可能发挥什么作用？若要了解每个基因作用的相对大小，应该如何设计对照组和实验组？（3）图中类似胚胎干细胞的细胞也称为ips细胞，它具有分裂活性，其进一步分化为胰岛干细胞能够体现细胞的全能性？用它进行治疗时可能存在什么风险？3.二甲双胍(Met)是广泛应用于临床的降血糖药物，近年来发现它还可降低肿瘤发生的风险。（1）为探究Met对肝癌细胞增殖的影响，用含不同浓度Met的培养液培养肝癌细胞,结果如图1,该结果表明什么？用流式细胞仪测定各组处于不同时期的细胞数量，结果如图2，由此推测Met可将肝癌细胞的增殖阻滞在什么时期？（2）为进一步研究Met的作用机制，研究人员用含1mmol/LMet的培养液培养肝癌细胞12h后，结果发现有氧呼吸第三阶段(电子传递)中呼吸链复合物I的活性下降。分析呼吸链复合物I的分布位置？由该实验结果推测Met抑制肝癌细胞增殖的机理？（3）另一方面，Met对癌细胞呼吸的影响导致线粒体内AMP/ATP比值升高，使AMPK磷酸化而被激活。激活的AMPK(PAMPK)可通过图3所示的信号转导途径抑制分裂相关蛋白的合成，从而抑制肝癌细胞的增殖。测定各组肝癌细胞中相关物质的含量,电泳结果如图4。据图分析，由于细胞中βActin蛋白的表达量相对稳定，在实验中可作为标准对照，以排除细胞取样量、检测方法等无关变量对实验结果的影响。结合图3、4，阐述PAMPK抑制肝癌细胞增殖的机制。（提示：判断图3a、b处发挥“促进”或“抑制”作用）【总结】请结合该学习活动总结如何“读懂”抽象、理性的学科情境（三）拓展过关细胞的生命历程——拓展细胞周期的调控细胞周期调控细胞周期可分为分裂间期和分裂期，为了保证细胞周期的正常运转，细胞自身存在着一系列监控系统(检验点)，负责检查本时期内所执行的“任务”情况，只有完成所有“任务”之后细胞才能被放行进入下一个时期，否则细胞周期将暂停于某个检验点上，以留出时间排除故障或进行修复。【学习目标】1.结合细胞周期调控图解，用自己的话说出细胞周期调控机制对细胞分裂的影响。2.分析联会复合体在减数分裂不同时期出现和消失对细胞分裂的调控，描述细胞分裂过程中染色体精确分离的原因。3.通过单元过关，完善“细胞的生命历程”概念体系，以审美的视角阐释细胞生命历程与个体健康、个体分工与社会稳定等方面的辨证统一。【单元拓展】细胞周期调控细胞周期是细胞物质积累和细胞分裂的循环过程，其有序进行受到严密的调节和控制。细胞周期中的分裂间期分为G1、S和G2期，蛋白复合物CDK2cyclinE是细胞周期G1/S期的转折中的关键调控因子，其作用机理如下图2所示。图1为细胞分裂过程中每条染色体上的DNA含量