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群落的演替
版本：人教课标版
学校：濮阳市油田第四高级中学
学科：生物
年级：高二年级
姓名：许华
课型：新授课
必修三第四章第4节群落的演替
一、教材分析
这节内容是人教版必修三第四章第四节内容，是学生在前面学习了种群和群落的相关知识的基础上，分析群落的演替过程，引导学生比较初生演替、次生演替的不同。通过本节内容的学习可以加深对群落的优势种、群落结构和类型等知识的理解，为以后生态系统的结构和稳定性、多样性作铺垫。
二、学情分析
学生在第四章的前三节已经学习了种群和群落的相关基础知识，对种群已有一定的了解，而且对群落演替的现象并不陌生，只是没有建立起概念与现象之间的联系。高中学生已有一定的生活经验和积累的知识，在教学中应尽可能从学生熟悉的事例出发，始终围绕着生物之间、生物与环境之间的联系与相互作用，以动态发展观引导学生对演替的本质进行思考。
三、教学目标
1.知识目标：①描述群落演替的概念。②举例说出群落演替的类型。③举例说出阐明群落演替的过程。④举例说明人类活动对群落演替的影响。
2.能力目标：①锻炼学生的逻辑思维和语言组织能力。②培养学生课前预习、全面独立发现问题、分析问题、解决问题的习惯。
3.情感目标：①关注人类活动对群落演替的影响，认同我国实行退耕还林。还草。还湖，退牧还草的政策。②确立可持续发展的思想。
四、教学重点、难点
重点：群落的演替过程(通过引导学生自学教材、填写学案、阅读图片材料，学生小组合作归纳)
难点：群落的演替过程；锻炼学生提炼重点内容进行汇报(后者主要通过学生课前自主收集并整理相关资料、教师和学生一起制作多媒体课件突破)
五、教学方法
参与式教学法、演示法、读书指导法、谈话法。
六、教具：多媒体课件学案
七、课时安排？1课时
八、课前准备：第一小组收集影响群落演替的内外因素有哪些。第二小组在校园内观察被人踩踏成的小路周围杂草的分布特点及分析原因。第三小组收集我国外来入侵物种入侵情况。第四小组收集我国有关退耕还林、还草、还湖的情况。与教师一起制作多媒体课件。
九、设计思路：
十、教学过程
(一)问题探讨——案例引入
教师组织引导：出示火山爆发的图片资料并组织学生观察阅读课文P78的“问题探讨”后，设疑：1、生物是如何一步步地定居在新土地上的？2、这一地区有可能恢复原来群落的结构吗？引出课题“第4节群落的演替”(板书)
学生活动：观看图片，阅读“问题探讨”，思考
教学意图：创设学习的情景，激发学生兴趣。结合案例，引出群落演替的课题和概念。
(二)演替的过程和类型
过渡：光裸的岩石上是怎样长出森林的呢？
1、裸岩上的演替过程：
1.1学生阅读课本79图4-14“发生在裸岩上的演替”过程图片。思考学案中问题：
①光裸的岩地上首先定居的生物为什么不是苔藓和草本植物，而是地衣？
②地衣阶段为苔藓的生长提供了怎样的基础？为什么苔藓能够取代地衣？
③在森林阶段，还能否找到地衣、苔藓、草本、灌木吗？取代的含义是什么？
④在此演替过程中，土壤怎么变化？特别是植物的变化有怎样的特点？
⑤在此演替过程中，群落的丰富度、空间结构和抵御环境变化的能力有什么变化？
1.2一名学生板书裸岩上的演替的几个阶段；在教师引导下，学生逐步回答问题①②③;多媒体投影展示相应图片。
1.3在教师引导下，得出演替的概念，多媒体投影并板书
1.4多媒体投影裸岩上的演替的几个阶段；在教师引导下，学生逐步回答问题④⑤;通过学生的回答，师生共同总结群落演替的有关规律并多媒体投影总结。
1.5与导入呼应：通过刚才的学习我们已经知道喀拉喀托火山爆发后生物是如何一步步地定居在新土地上的，那么这一地区还有可能恢复原来群落的结构吗？学生回答。
学生活动：观察阅读图文资料，层层分析解决问题
教学意图：引导学生利用已有的知识，层层深入地分析解决问题。
过渡：群落的演替是否只能发生在裸岩上？
2、弃耕农田上的演替
2.1学生阅读课本P80图4-15“弃耕农田上的演替”过程图片。思考学案中问题：
2.2一名学生板书弃耕农田上的演替的几个阶段；在教师引导下，学生回答问题。
3、演替的类型
3.1教师用多媒体投影展示“发生在裸岩上的演替”和“弃耕农田上的演替”的过程图片，引导学生观察并相比较，分析讨论两者的不同点。师生共同归纳：群落演替的类型——初生演替和次生演替概念及区别。并展示相应图片。
3.2群落的演替是一个长期的过程，在这个演替的漫长过程中，影响群落演替的内外因素有哪些？第一小组同学汇报成果。师生共同归纳：在这个演替的漫长过程中，不论是内因还是外因都可成为引起演替的重要条件。说明群落是一个开放的、动态的生命系统。
学生活动：观察图文资料对比分析讨论？归纳总结
教学意图：培养学生比较、分析、归纳总结的能力。
过渡：不可忽略的还有人类的活动。你了解的有哪些人类的活动会影响群落的演替呢？
(三)人类活动对群落演替的影响
1、多媒体出示图片，引到学生说出鲁迅先生的话：“世上本没有路，走的人多了也便成了路。”你是否观察过被人踩踏成的小路周围杂草是怎样分布的呢？课前，我们请第二小组的同学在校园内进行了观察，现在请他们来给大家说一下观察的结果。(学生上讲台展示课前调查成果)
学生活动：观察并分析讨论践踏对草地群落的影响。
教学意图：培养学生观察能力和利用生物学知识解释现实生活中现象的能力
2、随着国际间交流的日益频繁，人类有意或无意的活动使物种的迁移也越来越频繁。
2.1第三小组展示课件相应信息
2.2从资料的描述中，你知道外来物种入侵后，增长有什么特点？会造成怎样的危害吗？
3、教师出示图片了解人类活动对群落演替的负面影响。
人类的活动都是破坏现有的各种生物群落的吗？视频展示宁夏治理沙漠情况。
4、师生共同总结以下两点：人类的活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。人类活动往往是有目的、有意识地进行的，可以对生物之间、人类与其他生物之间以及生物与环境之间的相互关系加以控制，甚至可以改造或重建起新的关系。
人教版高中生物必修三目录第1章人体的内环境与稳态第1节细胞生活的环境第2节内环境稳态的重要性第2章动物和人体生命活动的调节
一、说教材
1.教材地位和作用
细胞的分化是人教版高中生物必修1第六章第2节内容。本节内容包括两块知识，一是细胞的分化，一是细胞的全能性。细胞分化是生物个体发育的基础，是细胞生命中的重要现象。高度分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，这是细胞的全能性。前面学习了细胞的分裂，它是理解细胞分化和细胞全能性的基础，而细胞分化与后面将要学习的细胞癌变，基因的表达，有着密切的关系。学好这一课，有利于完善学生对细胞生命现象的整体认识，同时有利于学生对后续教学内容的理解和掌握。
2.三维教学目标
本节课的知识目标是：阐明细胞的分化；举例说明细胞的全能性。围绕上述知识目标，本节课将实现以下能力目标：首先通过学生收集分析有关干细胞的资料，从而培养学生收集信息、处理信息的能力；其次通过探究细胞分化的特点和细胞全能性的体现，提高学生的综合素养。学生通过课前收集资料，课上进行交流讨论，进而关注健康，珍爱生命，从而实现本节课的情感目标
3.教学重点、难点的确定：
细胞分化是分子与细胞的主干知识，是生物高考的高频考点，所以我把它作为教学的重点。植物的组织培养和动物的克隆，其原理都是细胞的全能性。细胞全能性与生物前沿科学紧密联系，知识抽象，学生不易理解。因此，我把它是确定为教学的难点。
二、说学情
学生在初中学习了克隆羊的形成过程，前面又学习了细胞分裂，积累了一定的知识经验，同时学生的认知能力、思维探究能力有了很大的提高。为这节课的成功学习奠定了基础。由于学生还没有学习基因的表达，所以细胞分化的本质和细胞全能性的体现就显得难以理解，教学中要注意这部分的处理。
三、说教法和学法
本节课结合教材的特点和学生实际，课前让学生搜集造血干细胞相关的资料，为课堂上的交流做好准备，同时我准备了胎儿发育的录像，胎儿组织细胞的图片，植物组织培养的图解，克隆羊形成过程的示意图，在课堂上创设问题，引导学生观察、思考、分析，归纳知识结论。
四、说具体的教学过程
(一)引入设置：播放“胎儿的发育”录像，录像展示了由一个受精卵细胞发育成一个胎儿的全过程，对学生具有强烈的吸引力，引起学生的好奇和求知的欲望。看完后，我追问学生：一个受精卵，如果只进行细胞的分裂，能形成一个胎儿吗？答案是否定的。细胞通过分裂只产生相同的细胞，从而引出本节课的主题：细胞的分化。
(二)新课设置：
1、细胞分化
⑴细胞分化的概念
展示：胎儿和一些组织细胞的图片
设疑：
①你能据图说出组成人体胚胎的部分细胞吗？
②这些细胞在形态、结构、功能上有何不同？(简述肌细胞、神经细胞，血细胞的不同)它们都来源与一个相同的受精卵，为什么不同？因为发生了细胞分化，那么什么是细胞分化，与细胞分裂相比，它又有什么的特点？
组织学生阅读教材并交流讨论，准备举例说明。
引导学生举例说明，归纳出细胞分化的概念，(体会细胞分化后形成形态、结构、功能不同的细胞)和特点(持久性、稳定性、不可逆性)
⑵细胞分化的意义
在个体发育过程中，细胞为什么要发生分化？
追问：没有细胞的分化，有人体产生吗？
引导学生归纳出：有了细胞的分化，才会形成不同的细胞，进而形成不同的组织、器官、人体，因而细胞的分化是个体发育的基础。
⑶细胞分化的根本原因
探讨以下问题：
①细胞分化是否意味着细胞中遗传物质发生改变？为什么？
②同样来自一个受精卵，且每个细胞都携带有相同的遗传信息，为什么还会出现差异？
教师举例：红细胞和肌细胞
引导学生根据教材内容讨论分析出：
不同细胞中遗传信息的执行情况不同，细胞在遗传信息控制下合成特异性蛋白质——基因的选择性表达
2、细胞的全能性
⑴细胞的全能性实例展示
已经发生高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其他细胞吗？
多媒体演示实验过程：
①胡萝卜韧皮部细胞培养成植株的过程
观察现象：高度分化的植物细胞仍具有发育成完整植株的能力
②绵羊“多莉”整个克隆过程展示
观察现象：高度分化的动物细胞核具有发育成个体的能力。
根据上述事例引导学生思考：何为细胞的全能性
思考：高度分化的动植物细胞为什么具有全能性？
教师点明：
高度分化的动植物细胞由于细胞核中具有该物种全套的遗传物质仍具有发育成完整个体的潜能。
3、干细胞的研究
我们体内还有没有可以分裂和分化能力的细胞？
让学生展示课前收集的关于造血干细胞资料
教师展示图片并提问：造血干细胞有何特点？有何功能？
骨髓移植是什么意思？有何意义？
学生观察、读图，思考回答相应问题。
思考：人体还有哪些干细胞，研究用途有哪些？
教师补充：
将干细胞在体外培养出组织和器官，解决器官移植治疗疾病的难题
4、设计课堂练习：
设计一道典型的课堂练习题：通过当堂练习，巩固本节课的知识重点，反馈了解学生学习情况，改进教学。
5、师生共同小结
6、布置课后作业
五、说课反思
1、短时间内准备，能脱稿说课，在规定的时间内说完；2、说课程序周到全面，在15分钟内将自己的教学目标，教学意图，教学手段的使用介绍得清晰、明确；3、由于知识点较多，为了在规定的时间内说完，语速就较快，显得较匆忙，语调无法抑扬顿挫，显得激情不够；4、在说教学过程时，先定好框架，这样便于非专业评委了解你的大致教学程序，在非专业评委面前，说得越简单越好，越形象越好！
大家好！今天我说课的内容是高一英语新课程实验教科书必修1UnitOne，Thefirstperiod。下面我就从教材分析、教法分析、学法分析、教学过程、教学评价五个方面进行说明。
一、教材分析
(一)教材的地位和作用
本节课是本单元以及本教材的第一节课，本课谈论的是：朋友是不是仅限于人类、朋友的真正含义、如何与人相处的问题等关于朋友的话题。本课涉及的有陈述句和疑问句的直接引语和间接引语的掌握和运用等语法要点。学生从初中到高中，来到一个新的学校，同学彼此陌生，不免想起老同学，老朋友。这样的话题正好能引起学生的兴趣。而且本课的内容和语法的启发性和实用性都很强，能使学生在学中用，在用中学，对综合提高学生的听说读写能力有较好的促进作用。
(二)教学目标
英语教学大纲规定，通过听说读写的训练，使学生获得英语基础知识和运用英语的能力，激发学生的学习兴趣，为进一步学习打下良好的基础。因此，我制定以下教学目标：
知识目标：
1、掌握和使用陈述句和疑问句的直接引语和间接引语。
2、讨论朋友和友谊。
3、学习掌握本课的重点词汇。
技能目标：
1、学会阅读的技能——scanningandskimming。
2、通过谈论朋友和友谊，既锻炼学生的语言运用能力，又培养了学生发现问题、思考问题、解决问题的能力。
3、理解阅读文段，复述故事。
情感态度：
1、患难之交才是真朋友。
2、知音难得。
3、海内存知己，天涯若比邻。
文化意识：
认识德国纳粹党。让学生了解那段德国法西斯残害犹太人的历史，使学生在感受外国历史文化的同时自然而然的习得语言。
(三)重点与难点
重点：
1、训练scanningandskimming等阅读技能。
2、认识朋友的真正含义以及与人相处的问题。
难点：
1、阅读技能的训练。
2、陈述句和疑问句的直接引语和间接引语的互相转换(人称的变化、时态的变化、指示代词、时间状语、地点状语和动词的变化)。
(四)教具
本课利用录音机、投影仪等辅助设备，激发学生的学习兴趣，调动他们的积极性，为展开话题提供丰富的材料，使教学收到事半功倍的效果。
二、教法分析
在新课程背景下，教师要成为学生学习的促进者、组织者和合作者。本课采用讨论法，主要采用小组合作讨论的方式。在读前阶段我就提出问题，让学生思考讨论是不是只有人与人之间才可以交朋友，然后在阅读中通过安妮的日记向学生说明我们也可以与动物及无生命的日记交朋友。在深刻理解、充分训练的基础上，我再引导学生深入讨论几个与本课有关的话题，展开教师为主导、学生为主体的师生双边活动。通过创设真实自然的语言环境，使学生在语言实践中把语言知识和技能主动转化为交流能力，变苦学为乐学，从而培养学生大胆用英语进行交际的能力。
三、学法分析
教务于学。传统教育的弊端是教师“满堂灌”，只重视怎么教而忽视怎样学，结果高分低能的现象十分严重。为了改变教师牵着学生鼻子走的被动状态，我通过创设话题，寓教于乐，引导学生自学、自做、自助、自悟，让学生学会自己动手，收集信息、处理信息，用所学语言去实践和解决问题，使学生在运用语言的过程中感悟体验所学语言的规律，培养语言意识，积累语言经验，形成语言感觉，达到语言运用的目的。从而使学生真正成为学习的主人。
四、教学过程
新课程改革的核心理念是“一切为了学生的发展”。学生的英语学习不仅仅是掌握几个单词和句型，更重要的是学会运用语言来交流思想，办实事。因此我精心设计了以下教学环节：
(一)激趣导入，务于新知
一节课的良好开始，对于整节课教学的顺利进行起着至关重要的作用。在Warmingup部分我分四步进行：
1、用问问题的形式导入(屏幕显示)。同时板书Unit1Friendship。
Doyouhaveanyfriends?Areyougoodtoyourfriends?
Whichkindoffrienddoyouthinkisthebestfriend?
2、做调查：在Warmingup部分有5个问题，我让学生独立完成。然后在屏幕上显示下列表格。
3、调查结果：显示各得分情况所对应的调查结果，让学生自行对照。
Grade1(5分以下)直截了当，做事果断，没考虑不良后果。
Grade2(10分以下)能用更合理的方法处理问题，又不伤朋友之间的感情，但自己的利益有时会受损。
Grade3(10分以上)不伤感情，又能保全自己利益。
通过调查问卷的形式，引导学生了解日常生活中朋友之间发生的真实问题以及解决这些问题的方法，最后的问卷调查结果让学生兴趣和热情倍增，这样能促使学生很快进入语言学习和探究活动中去，愉快的进入学习状态。
4、学习三句谚语，使学生明确对待朋友和友谊的态度。
Afriendinneedisafriendindeed.患难之交才是真朋友。
Realfriendsarefewandfarbetween.知音难得。
Longdistanceseparatesnobosomfriends.海内存知己，天涯若比邻。
(二)创设话题，教学新知
新课程指出，教师不再是居高临下的管理者，而是学生学习的促进者、组织者、合作者。
1、我布置Pre-reading部分的几个问题启发学生对“朋友”和“友谊”进行思考，使学生明确不仅人与人之间可以做朋友，日记也可以成为人们的朋友。接着让学生就问题进行小组讨论。然后让个别学生回答问题。
接着屏幕显示我补充的问题：
Whydoyouneedfriends?
Whatdoyouthinkagoodfriendshouldbelike?
生物多样性保护
———————情景导入先思考———————
思考探究：该图反映了当代面临的哪种环境问题？产生的原因是什么？
提示：生物多样性遭破坏。原因是森林被毁、草原遭破坏、环境受到污染以及人类对野生动物的大量捕杀，致使许多珍稀的生物种群已经或者濒临灭绝。
———————基础知识要记牢———————
一、物种灭绝现象正常吗
1.生物多样性的层次
遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性。
2.地球物种的特点
(1)数量：500万～5000万种。
(2)分布：主要分布在热带地区，以生活在热带雨林和珊瑚礁中的物种最为丰富。
3.演化
有发生、发育和消亡过程，物种灭绝本来是一种正常的自然现象。
二、人类活动加速了物种灭绝
表现狩猎、采集、污染、生态破坏影响加速了物种灭绝灭绝种类大部分是植物和昆虫
———————重点难点掌握好———————
一、物种灭绝的原因
物种灭绝是一种正常的自然现象，人类不合理的生产及生活加速了物种的灭绝速度。
原因表现自然原因物种的平均寿命大约为500万年，地球历史上最近2亿年以来，平均1.1年灭绝一个物种人为原因人类社会早期以狩猎和采集为生，加剧物种灭绝，300万年的狩猎历史，是许多地区的野兽濒于绝迹的原因之一活工、农业生产动①大面积砍伐、火烧和开垦森林，草地过度放牧和过度垦殖，以及工业、城市和交通发展占用了大量土地，导致野生动物生存环境的破坏和大量丧失，保留下来的也都支离破碎，对野生物种造成了毁灭性的影响；②对物种的高强度捕猎和采集等，使野生物种难以正常繁衍；③外来物种的大量引入或侵入，使原物种受到严重威胁；④土壤、水和大气污染，危害了森林，特别是给相对封闭的水生生态系统带来毁灭性的影响
二、生物多样性的保护
保护生物多样性的措施主要有就地保护和迁地保护两大措施，具体如下所示：
1.建立自然保护区，保护生态系统。
2.把某些濒危物种迁出原地，移入适当环境进行特殊保护和管理，如建立动植物园、濒危动物繁育中心等。
3.建立濒危物种。种子库，如植物种子库、动物精子库等，以保护遗传资源。
4.国家颁布相关的法律、法规。
[拓展提升]
生物多样性的价值
(1)生态价值：维系能量的流动、净化环境、改良土壤、涵养水源、调节小气候，丰富多彩的生物与它们的环境共同构成人类赖以生存的生态系统。
(2)经济价值：提供食物和木材、纤维、油料、橡胶等重要的工业产品。人类的生存与发展归根结底依赖于自然界各种各样的生物。
(3)食用价值：许多野生生物营养丰富，味道鲜美，是上等食品。
(4)药用价值：许多野生生物能为人类提供重要的药材。
(5)科研价值：仿生学、动植物品种的改良都需要野生生物。
(6)社会价值：千姿百态的生物给人以美的享受，是艺术创造和科学发明的源泉。人类文化的多样性在很大程度上起源于生物及其环境的多样性。
———————应用体验不可少———————
1.(全国卷Ⅱ)阅读材料，回答问题。
中华秋沙鸭为我国一级重点保护鸟类，目前全球只有1000只左右。中华秋沙鸭生活在河流与小型湖泊等湿地中，主要以淡水鱼、虾等为食。以长白山某河流作为繁殖地的中华秋沙鸭种群，春季为50余只，秋季迁徙时，数量增至200只左右。但只有近百只到达赣东北的越冬地，而第二年春季只有50余只返回繁殖地。
分析中华秋沙鸭在迁徙途中不断死亡，导致数量减少的可能原因，并提出保护对策。
解析：中华秋沙鸭迁徙途中不断死亡，导致数量减少的可能原因应从迁徙路线上缺少休憩和觅食地、误食被污染的食物、人或动物的猎杀等方面分析；保护对策应从恢复湿地、治理污染、严禁猎杀、进行观察与保护、做好宣传等方面分析。
答案：可能原因：迁徙路线上缺少湿地等休憩和觅食地，疲劳饥饿致死；食用了被污染的鱼虾；人或动物的猎杀等。
保护对策：在迁徙路线上建设与恢复湿地，使湿地间距小于单日迁徙距离；治理水体污染；严禁猎杀；在迁徙路线上建立观测点，组织志愿者观察与保护；做好保护中华秋沙鸭的宣传工作等。
2.(海南高考)高速公路属于全封闭的带状人工建筑物，当其通过自然保护区时，对野生动物的影响很大。试述高速公路对自然保护区野生动物的不利影响，并提出减少其不利影响的合理建议。
解析：高速公路是全封闭的，当它通过自然保护区时，会切断野生动物的迁徙路线，缩小野生动物的活动范围，同时过往的车辆会给野生动物的生活造成很大的影响。所以高速公路在经过自然保护区时，要注意修建野生动物通道，或者是采用高架桥的形式。
答案：不利影响：野生动物栖息地和食物源减少、迁徙通道受阻、活动区域缩小等；噪声干扰动物的生活。(干扰动物的择偶、产仔、哺乳等行为)。
建议：修建生态走廊或生物通道；采用隧道、架桥等通过方式。(只要答案合理即可)
eqavs4al([教材问题提示])
P67思考提示1.迅速增加。
2.不断增长。
3.世界人口增加和物种灭绝数量是正相关关系。
4.人口的大量增加，使人类对物种的采猎过度，环境污染和生态破坏加速了物种灭绝。人们必须保护自然资源、保护自然环境，加强对生物多样性的保护。
P69思考提示1.很多热带雨林物种在人类还没有了解其价值之前就从地球上消失了，将会使人类抵御危机的能力大大降低，并面临生存威胁。人类必须加强对热带雨林物种的研究，保护热带雨林。
3.野生生物和我们共同生活在一个大自然环境中，我们不要食用野生生物，要保护野生生物的生存环境。
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
这是一篇论述生物群居性的文章，充满了理趣。作者选取了独特的视角，打破禁忌，将生物的行为与人类进行比较，指出蚂蚁、蜜蜂、黏菌、鱼类、鸟类等生物在集体行动中表现出高度的组织性，似乎具有整体思维的特点。这种从生态系统的整体上认识生物的观点，颇具独创性。作者对“多个单独的动物合并成一个生物的现象”作了有趣的分析，作为一个生物学家，他的见解并不是无端的空论，而是蕴含了深刻的科学思想。这里既有对传统生物学过分强调个体行为的批判，也有对人类盲目自大、不能充分认识自身生存危机的警示。本文细腻的描写，生动的文笔，幽默的语言，令人叹服。阅读时，可以画出一些精彩的语句(如说蚂蚁“是某种活的计算机”，“它们什么都干，就差看电视了”)，细心体味。
从适当的高度往下看，大西洋城边青天白日下的海滨木板路上，为举行年会从四面八方聚集而来的医学家们，就像是群居性昆虫的大聚会。同样是那种离子式的振动，碰上一些个急匆匆来回乱窜的个体，这才略停一停，碰碰触角，交换一点点信息。每隔一段时间，那群体都要像抛出钓鳟鱼〔鳟(zūn)鱼〕一种背部淡青略带褐色，侧线下部银白色，全身有黑点的鱼。的钓线一样，准确无误地向恰尔德饭店抛出一个长长的单列纵队。假如木板不是牢牢钉住，那么，看到他们一块儿筑起各式各样的巢穴，就不用感到吃惊了。
用这种话来描绘人类是可以的。在他们制性的社会行为中，人类的确很像远远看去的蚁群。不过，如果把话反过来讲，暗示说昆虫群居的活动跟人类事务总有点联系，那在生物学界将是相当糟糕的态度。关于昆虫行为的书籍作者，通常要在序言里苦口婆心地提醒人们，昆虫好像是来自外星的生物，它们的行为绝对是有异于人的，完全是非人性、非世俗，几乎还是非生物的。它们倒更像一些制作精巧、却魔魔道道的小机器。假如我们想从它们的活动中看出什么显示人类特点的东西，那就是在违反科学。
不过，让一个旁观者不这样看是很难的。蚂蚁的确太像人了，这真够让人为难。它们培植真菌，喂养蚜虫作家畜，把军队投入战争，动用化学喷剂来惊扰和迷惑敌人，捕捉奴隶。织巢蚁属使用童工，抱着幼体像梭子一样往返窜动，纺出线来把树叶缝合在一起，供它们的真菌园使用。它们不停地交换信息。它们什么都干，就差看电视了。
最让我们不安的是，蚂蚁，还有蜜蜂、白蚁和群居性黄蜂，它们似乎都过着两种生活。它们既是一些个体，做着今天的事而看不出是不是还想着明天，同时又是蚁冢、蚁穴、蜂窠这些扭动着、思考着的庞大动物体中细胞样的成分。我认为，正是由于这一层，我们才最巴不得它们是异己的东西。我们不愿看到，可能有一些集体性的社会，能够像一个个生物一样进行活动。即使有这样的东西，它们也决不可能跟我们相关。
不管怎么说，这些东西还是存在。野地里一只独行的蚂蚁，不能设想它头脑里想着很多。当然，就那么几个神经元，让几根纤维串在一块儿，想来连有什么头脑也谈不上，更不会有什么思想了。它不过是一段长着腿的神经节而已。四只或十只蚂蚁凑到一起，围绕着路上的一头死蛾，看起来就有点意思了。它们这儿触触，那儿推推，慢慢地把这块食物向蚁丘移去。但这似乎还是瞎猫撞着死老鼠的事。只有当你观看聚在蚁丘边的、黑压压盖过地皮的数千蚂蚁的密集群体时，你才看见那整个活物。这时，你看到它思考、筹划、谋算。这是智慧，是某种活的计算机，那些爬来爬去的小东西就是它的心智。
建造蚁丘的时候，有时需要一批一定规格的细枝，这时，所有成员立刻都着魔般搜寻起正合规格的细枝；后来，外墙的建筑就要完成，要盖顶，细枝的规格要改变，于是，好像从电话里接到了新的命令，所有的工蚁又转而寻找新型号的细枝。如果你破坏了蚁丘某一部分的结构，数百只蚂蚁会过来掀动那一部分，移动它，直到恢复原来的样子。当它们觉察到远方的食物时，于是，长长的队伍像触角一样伸出来，越过平地，翻过高墙，绕过巨石，去把食物搬回来。
白蚁在有一个方面更为奇特：群体变大时，其智慧似乎也随之增加。小室里有两三只白蚁，就会衔起一块块土粒木屑搬来搬去，但并没有什么结果，什么也没有建造起来。随着越来越多的白蚁加入，似乎达到了某种临界质量或法定数，于是思维开始了。它们开始把小粒叠放起来，霎时间竖起一根根柱子，造成一个个弯度对称的美丽拱券。一个个穹顶小室组成的晶状建筑出现了。迄今还不知道它们是怎样交流信息的，也无人明白，正在建造一根柱子的白蚁们怎样知道停止工作，全队转移到一根毗邻的柱子，而时候一到，它们又怎样知道把两根柱子合龙，做成天衣无缝的拱券。一开始使它们不再把材料搬来搬去，而是着手集体建筑的刺激物，也许是在它们的数目达到特定阈值时释放的外激素。它们像受了惊一样作出反应，它们开始骚动、激奋，然后就像艺术家一样开始工作。
蜜蜂同时过着几种生活：既是动物，又是动物的组织、细胞或细胞器。离窠外出寻找花蜜的单个蜜蜂(根据一个跳舞的小蜂给它的指令：“去南偏东南七百米，有苜蓿——注意根据太阳偏转调整方向”)仍然是如同有细丝系住一样属于蜂窠的一部分。工蜂在营建蜂窠的时候，看上去就像胚细胞在构成一片发育中的组织；离远一点看，它们像是一个细胞内的病毒制造出一排排对称多边形晶体。分群的时刻来到，老蜂王打算带着它的一半家口离窠而去，这时的景象就像蜂窠在进行有丝_。群蜂一时来回骚动，就像细胞液里游动的颗粒。它们自动分成几乎一点不差的两部分，一半跟着要离去的老蜂王，另一半跟着新的蜂王，于是，像一个卵子_一样，这个毛茸茸晶黑金黄的庞然大物_成两个，每一个都拥有相同的蜜蜂基因组。
多个单独的动物合并成一个生物的现象并不是昆虫所独有。黏菌的细胞在每一个生命周期都在做着这样的事。起初，它们是一个个阿米巴〔阿米巴〕即“变形虫”的音译。变形虫因虫体_、柔软，形体不定而得名。状细胞在到处游动，吞吃着细菌，彼此疏远，互不接触，选举着清一色的保守党。然后，一阵铃声，一些特殊的细胞放出聚集素，其他细胞闻声立即聚集一起，排成星状，互相接触、融合，构成动作迟缓的小虫子，像鳟鱼一样结实，生出一个富丽堂皇的梗节，顶端带一个子实体，从这个子实体又生出下一代阿米巴状细胞，又要在同一块湿地上游来游去，一个个独往独来，雄心勃勃。
鲱鱼〔鲱(fēi)鱼〕一种身体侧扁而长，背部灰黑色的鱼，生活在海洋中，是重要的经济类鱼。和其他鱼类的群体有时紧紧挤在一起，动作如此协调，以至于整个群体从功能上似乎是一个多头鱼组成的巨大生物。成群的飞鸟，特别是那些在纽芬兰〔纽芬兰〕北美洲东部岛屿，属加拿大。近海岛屿的山坡上作窝的海鸟，同样是互相依存、互相联系、同步活动。
虽然我们无论如何也是所有群居性动物中社会性的——比蜜蜂更互相依赖，联系更密切，行为上更不可分，我们却并不经常感到我们的联合智慧。然而，我们也许是被联在一些电路里，以便贮存、处理、取出信息，因为这似乎是所有人类事务中最基本、最普遍的活动。我们的生物功能，或许就是建筑某种丘。我们能够得到整个生物圈中所有的信息，那是以太阳光子流作为基本单位来到我们这儿的。当我们知道这些东西是怎样克服了随机性而重新安排成各种东西，比如，弹器、量子力学、后期四重唱，我们或许对于如何前进会有个更清楚的概念。电路好像还在，即使并不总是通着电。
科学中使用的通讯系统应能为研究人类社会信息积累机制提供简洁而易操作的模型。齐曼在近期《自然》杂志上著文指出，“发明一种机制，把科学研究工作中获得的片断的知识系统地公布于世，一定算得上现代科学的关键性事件”。他接着写道：
一份期刊把各种各样……大家普遍感兴趣的知识，从一个研究者传递给另一个研究者……一篇典型的科学论文总是认为自己不过是一条大锯上的又一个锯齿——它本身并不重要，但却是一个更大项目的一个分子。这种技术，这种使得许许多多以微薄的贡献进入人类知识库的技术，乃是17世纪以来西方科学的秘密所在，因为它获得了一种远远超过任何个人所能发出的共同的、集体的力量。
改换几个术语，降低一下格调，这段话就可以用来描绘营造白蚁窝的工作。
有一件事让人叫绝：探索(explore)一词不能适用于探索活动的搜索一面，但却起源于我们在探索时发出的声音(英文explore，其语源拉丁语explorare有“喊出”之意——译者)。我们愿意认为，科学上的探索是一种孤独的、静思的事。是的，在最初几个阶段是这样。但后来，或迟或早，在工作行将完成时，我们总要一边探索，一边互相呼唤，交流信息，发表文章，给编辑写信，提交论文，一有发现就大叫起来。