高中生物 第三章 基因的本质教案（打包7套）新人教版必修.zip

1第三章 基因的本质第 1 节 DNA 是主要的遗传物质一、教材内容分析《DNA 是主要的遗传物质》是人教版普通高中新课程生物必修 2《遗传与进化》中第 3章第 1 节的内容。本节首先是以“问题探讨”的形式呈现了曾经在科学界争议了很长的问题：“ DNA 和蛋白质究竟谁是遗传物质？”目的在于引导学生思考如何对这一问题进行研究，激发学生的探索欲望；接着介绍了 20 世纪早期人们对于遗传物质的推测，在此基础之上教材详细讲述了 DNA 是遗传物质的直接证据──“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”,引导学生重温科学家的探究历程，领悟科学的过程和方法，最终得出科学的结论。本节是从分子层面上认识遗传物质的本质，为学习 DNA 的复制，基因的表达和基因突变打下了基础。二、教学策略由“问题探讨”所呈现的曾经在科学界争论很长时间的问题──“DNA 和蛋白质究竟哪个是遗传物质？”引入新课，让学生思考如何对这一问题进行研究，培养他们分析问题和解决问题的能力，激发他们了解科学家当年的研究过程和方法的兴趣。通过重温科学家的探究历程，领会实验选材的巧妙、思维的严谨和实验方法的科学；通过实验结果的分析理解 DNA 是主要的遗传物质。三、教学目标1、知识与技能：(1)总结“DNA 是主要的遗传物质”的探索过程；(2)分析 DNA 是主要的遗传物质的实验设计思路；(3)理解 DNA 是主要的遗传物质。2、过程与方法：(1)领悟科学研究的过程和方法，培养学生的实验探究能力；(2)探讨实验技术在证明 DNA 是主要遗传物质中的作用。3、情感态度和价值观：(1)体验科学探索的艰辛过程；(2)认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程；认同科学与技术的关系。四、教学重点和难点1、重点：(1)肺炎双球菌转化的实验原理和过程；(2)噬菌体侵染细菌的原理和过程。(3)证明 DNA 是遗传物质的实验的关键设计思路。2、难点：(1)肺炎双球菌转化的实验原理和过程；(2)证明 DNA 是遗传物质的实验的关键设计思路。五、教学设计流程设疑导入 → 问题引导呈现探究 → 讨论实验结果 → 归纳总结 → 拓展延伸 六、课堂实施2教学环节 教师组织和引导 学生活动 设计意图复习旧知，创设情景，导入新课设疑提问：1.性状是受什么控制的？基因和染色体的关系是怎样的？2.染色体是由哪两种化合物组成的，作为遗传物质的应该是哪一种物质？3.你认为作为遗传物质可能具有什么特点？学生回顾所学知识，思考回答相关问题，总结遗传物质的特点：能够自我复制，结构比较稳定，具有储存遗传信息的能力。寻找新旧知识的结合点，以“问题”引入新课，培养学生分析和解决问题的能力，激发探究欲望。对遗传物质的早期推测指导学生读教材思考： 1.在 20 世纪早期人们普遍认为遗传物质是 DNA 还是蛋白质？2.为什么会有这种认识？讲述：限于当时的认识水平，认为蛋白质是遗传物质的观点处于主导地位。分析当时认为蛋白质是遗传物质的原因：组成 DNA的脱氧核苷酸只有4 种而组成蛋白质的氨基酸种类有 20 种，蛋白质的多样性很容易和生物的多样性相联系。进一步激发学生对遗传物质认识的研究DNA 是遗传物质的的证据 I科学家是如何认识 DNA 是遗传物质的呢，让我们重温科学家对遗传物质的认识过程吧。I、肺炎双球菌的体内转化实验1、讲述并投影两种菌落的比较；菌落 荚膜 毒性R 型菌落 粗糙 无荚膜无毒S 型菌落 光滑 有荚膜有毒2、投影细菌转化实验的课件引导学生观察实验，讨论分析以下问题： （1） 、为什么加热杀死的 S 菌和活的 R 菌混合可以导致小鼠死亡？导致小认真观察实验的演示过程，思考回答所提问题，得出以下结论：1、加热杀死的S 菌能够促使活的 R菌转变为活的 S 菌，即加热杀死的 S 菌中含有促使这一转化的活性物质──转化因子。2、这一转化因子不可能是蛋白质，因为蛋白质经过高温作用会变性失活。引导学生重温科学探究历程，亲身体验科学研究的思路和方法，学习科学家严谨的态度和合作精神。体验科学探索的艰辛，学习科学精神，养成科学态度。3鼠死亡的直接原因是什么？ （2） 、促进活的 R 菌转变为 S 菌的因素是什么？是否有可能是蛋白质？ (3)、本实验蕴含了那些科学实验方法，能得出什么结论？ 3、蕴含的实验方法有分组对照和对变量进行一定的控制。DNA 是遗传物质的的证据Ⅱ设疑：这种转化因子究竟是什么物质呢？S 菌的化学成分很多，要找到转化因子，最关键的思路是什么？如果让你来设计实验来进一步探究“转化因子”是什么物质，你将如何设计实验？ Ⅱ、肺炎双球菌的体外转化实验讲述并投影：思考：1、 该实验的巧妙之处是什么?蕴含了哪些实验设计原则？2、 能够得出什么结论？学生思考、分析、讨论得出结论：把 DNA 和蛋白质分开，单独地直接地观察这两种物质的作用。学生思考、讨论，展示学习成果：1、 控制变量原则，将多个变量分解为单个变量进行研究；对照性原则。2、 结论：DNA 是转化因子即遗传物质。进一步培养学生探究问题与设计实验的能力及创新意识。讲述：4DNA 是遗传物质的的证据Ⅲ艾弗里的实验中提取的 DNA 纯度最高时也还有少量的蛋白质，当时仍然有学者认为是这少量的蛋白质在起作用，不愿接受 DNA 是转化因子的结论。这种怀疑有道理吗？Ⅲ、噬菌体侵染细菌的实验讲述并投影：1、T2 噬菌体的结构模式图，说明其结构特点、物质（元素）组成、寄生和繁殖方式，演示其侵染细菌的动态变化。2、投影分别用不同放射性元素标记的噬菌体侵染细菌的实验过程。思考：1、为什么选择噬菌体作为实验材料？2、为什么要用 32P 和 35S 分别标记噬菌体的 DNA 和蛋白质？如何标记？3、实验结果是怎样的，根据实验结果你能得出什么结论？4、上述实验运用了哪些技术手段？总结：以上实验证明了 DNA 是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。观察课件的演示过程，明确在噬菌体侵染细菌的过程中，DNA 进入了细菌细胞内，而蛋白质外壳停留在细胞外。分析、讨论相关问题，展示学习成果：1、DNA 是在亲子代之间发生连续性的物质，即 DNA是遗传物质；蛋白质不是遗传物质。2、采用了放射性标记技术、分离提纯技术、离心技术等技术手段让学生认识到一个正确的结论可以通过不同的途径获得。认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程；认同科学的发展离不开技术的支持。设疑：是不是所有生物的遗传物质都是 DNA 呢？投影并讲述：展示几种常见的 RNA病毒，由于这些病毒只由 RNA 和蛋白质构成，所以这类病毒的遗传物质是 RNA而不是 DNA．总结上述探究活动，得出：DNA 是主要的遗传物质。进一步明确某些病毒的遗传物质是RNA，DNA 是主要的遗传物质的原因。课堂小结投影总结：核酸是一切生物的遗传物质；具有细胞结构的生物和大多数病毒的遗传物质是 DNA，少数 RNA 病毒的遗传物质是RNA,即 DNA 是主要的遗传物质，加深理解、巩固、深化所学知识。5拓展延伸1997 年美国科学家 Prusiner 发现了一种新型生物──朊病毒，是一组至今没有查到任何核酸的蛋白质颗粒，它是导致疯牛病和人的克-雅氏病的病原体。你能推测改病毒的遗传物质是什么吗？学生思考讨论：认识到对遗传物质的探究是不断深化和发展的。形成认知冲突，激发学生新的探索欲望。七、教后反思通过对本节 3 个经典实验的学习，引导学生重温科学家的探究历程，不仅让学生获得了科学知识──理解“DNA 是主要的遗传物质” ，更重要的是通过这些实验让学生掌握了科学的研究方法，培养了学生的科学探究能力，所以在本节的教学中重点对学生进行了科学方法训练；由于本节实验内容较为抽象，上课时采用了多媒体辅助教学，化静为动，化抽象为具体，较圆满的完成了教学任务。1第三章 基因的本质第三节 DNA分子的复制一] 教学程序学生先阅读教材P 11页。教师投影出示如下问题:1.DNA分子复制发生在什么时间?2.DNA分子复制过程怎么进行?3.DNA分子复制过程需要哪些条件?4.DNA分子复制过程有何特点?5.DNA分子复制的概念是什么?6.DNA分子复制有何生物学意义?学生阅读完毕之后，先简单提问。根据学生回答情况进行点拨、讲述:(1)DNA分子复制根据前面三种细胞分裂方式学习可知发生在无丝分裂之前或有丝分裂间期；在配子形成时则主要发生在减数第一次分裂之前的间期。(2)DNA分子复制过程：教师播放DNA分子复制的多媒体课件，将这部分重难点知识，变静为动，变抽象为形象，转化为易掌握的知识。观看完毕后，师生共同总结，有以下三点:a.解旋提供准确模板:在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，于是部分双螺旋解旋为两条平行双链，此过程叫解旋。解开的两条单链叫母链(模板链)。b.合成互补子链:以上述解开的两条多脱氧核苷酸链为模板，在酶的作用下，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成两条与母链互补的子链。c.子母链结合形成新DNA分子:在DNA聚合酶的作用下，随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时每条子链与其对应的母链互相盘绕成螺旋结构，解旋完即复制完，形成新的DNA分于，这样一个DNA分子就形成两个完全相同的DNA分子。即边解螺旋边复制。(3)从上述观看DNA分子复制过程的多媒体课件及师生归纳可知:DNA分子复制的条件有2精确的模板、原料、能量和酶等基本条件。复制的方式是半保留复制，即新DNA分子中都保留了原来DNA分子的—条链。(4)从上述学习可概括出DNA分子复制的概念:指以亲代DNA分子为模板来合成子代DNA的过程。DNA分子的复制实质上是遗传信息的复制。(5)DNA分子的自我复制，这在遗传学上具有重要的意义。DNA通过复制在生物的传种接代中传递遗传信息，从而保证物种的相对稳定性，使种族得以延续。即亲代将自己的DNA分子复制出一份，传给子代。这样就使物种代代延续，不致灭绝。二] 教学目标巩固1．根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是（ ）答案：C2．某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占22%，那么，胞嘧啶的分子数占（ ）A.11% B.22% C.28% D.44%答案：C3．下列关于DNA复制过程的正确顺序是 （ ）①互补碱基对之间氢键断裂//②互补碱基对之间形成氢键//③DNA分子在解旋酶的作用下解旋//④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对//⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构。A.①③④②⑤ B.①④②⑤③ C.①③⑤④② D.③①④②⑤答案：D三] 布置作业P11～ 12复习题第一、二、三、四题四] 板书设计31第三章 基因的本质第二节 DNA 分子的结构一、知识结构二、教材分析1.本小节主要讲述了 DNA 分子的结构和 DNA 分子的复制两部分内容。关于 DNA 分子的结构，由于这部分内容比较抽象，不容易理解，教材在概述 DNA 分子双螺旋结构的特点后，安排了一个“制作 DNA 双螺旋结构模型”的实验，以加深学生对这一结构的感性认识和理解。DNA 分子的结构特点是 DNA 特定功能的基础，因此在本小节教材的后半部分，联系其结构讲述了 DNA 分子的复制功能。这部分知识是理解后面几节内容的基础，因此是本节教材的教学重点。2.本小节内容与其他章节的联系:(1)与《组成生物体的化合物》中核酸知识有关；(2)与《细胞增殖》一节知识相联系。(3)与后面的《生物的遗传定律和变异》相联系。三、教学目标1.知识目标(1)DNA 分子基本单位的化学组成(B:识记)(2)DNA 分子的结构特点(C:理解)(3)DNA 分子的复制过程和复制意义(C:理解)2.能力目标(1)培养观察能力、分析理解能力:通过计算机多媒体软件和 DNA 结构模型观察来提高观察能力、分析和理解能力。(2)培养创造性思维的能力:通过探索求知、讨论交流激发独立思考、主动获取新知识的能力。四、重点·实施方案1.重点：(1)DNA 分子的结构。(2)DNA 分于的复制。2.实施方案(1)使用挂图、模型进行直观教学。(2)用多媒体课件显示 DNA 分子复制的动态过程，让学生充分理解边解螺旋边复制。2五、难点·突破策略1.难点：(1)DNA 分子的结构特点。(2)DNA 分子的复制过程。2.突破策略教师指导学生制作 DNA 分子的结构模型。让学生充分理解它的结构特点，用多媒体课件显示 DNA 分子的复制过程，从而让学生理解复制的模板、原料等条件，以及复制的意义。六、教具准备DNA 分子的结构模型//DNA 分子的结构和复制挂图//DNA 分子复制的多媒体课件//投影仪。七、学法指导教会学生学会理论联系实际的学习方法。具体办法是:在学生自学教材的基础上，在教师的指导 —下，从DNA的基本组成单位开始，按照一定的方式先形成脱氧核苷酸长链，而后再通过一定的方式构成DNA分子的平面结构及空间结构，加深学生对教材DNA分子结构特点理论知识的理解掌握。八、课时安排 1课时一] 教学程序导言前面我们通过“肺炎双球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌实验”的学习，知道DNA分子是主要的遗传物质，它能使亲代的性状在子代表现出来。那么DNA分子为什么能起遗传作用呢?这需要从它的结构谈起。二] 教学目标达成过程一、DNA分子的结构教师讲述:介绍DNA分子双螺旋结构模型的提出。1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克提出了著名的DNA分子双螺旋结构模型(简介沃森和克里克的发现过程，激起学生学习的兴趣和实事求是的科学态度，培养不断探求新知识和合作的精神)。这为合理地解释遗传物质的各种功能奠定了基础。为了掌握DNA分子结构的全部知识，必须先掌握DNA分子的化学组成。1.DNA分子的化学组成(结构)学生活动:阅读教材P 8～ 9DNA分子的化学组成部分并讨论DNA分子化学组成的部分知识。教师出示DNA分子化学结构的多媒体课件，让学生分组讨论以下问题:a.DNA分子为什么属于高分子化合物(从元素组成和分子量上考虑分析)?3b.组成DNA分子的基本单位是什么?c.构成DNA分子的基本单位有几种?分别是什么?d.DNA分子是由几条脱氧核苷酸长链组成的?在学生讨论回答的基础上，教师进行综述:DNA分子是—种高分子化合物，它的基本单位是脱氧核苷酸，总共有四种，分别叫腺嘌呤脱氧核苷酸(A)，鸟嘌呤脱氧核苷酸(G)、胞嘧啶脱氧核苷酸(C)、胸腺嘧啶脱氧核苷酸(T)；每种脱氧核苷酸都是由三部分组成:即一分子含氮碱基、一分子脱氧核糖和一分子磷酸。DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链组成的。DNA分子不仅具有一定的化学结构，还具有其特殊的空间结构。2.DNA分子的空间结构学生活动:阅读教材P 9DNA分子的空间结构部分，对照自己制作的DNA的分子结构(在教师指导下制作)对教材进行理解探索新知识。教师出示DNA分子结构挂图和模型并设疑:a.DNA分子的空间结构具有什么特点?b.DNA分子结构中的碱基互补配对原则是什么?c.为什么碱基互补配对必须是A与T配对，G与C配对?学生在阅读教材、讨论的基础上回答上述问题。教师对学生的回答给予肯定并作点拨。DNA分子的结构特点是:(1)DNA分子是由两条链组成的，这两链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。(3)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对原则是:碱基A与T、G与C之间的一一对应关系，叫碱基互补配对原则。为加深学生的记忆，教师编一顺口溜:“A配T，T配A，G配C，C配G，少了一个配不齐” 。A与T、G与C配对的原因:(1)嘌呤碱是双环化合物,占的空间大；嘧啶碱是单环的、占的空间小，而DNA分子的两4条链距离是固定的，因此，只能是嘌呤碱与嘧啶碱配对。(2)由于A与T通过两个氢键连结，G与C之间通过三个氢键连结，这样使DNA的结构更加稳定。3.DNA分子的结构特性学生活动:阅读教材P9并思考讨论如下问题:(1)从你自己制作的DNA双螺旋结构模型来思考，DNA分子的基本单位只有四种。它的排列顺序如何?说明了什么问题?(2)再观察和思考你自己制作的DNA双螺旋结构模型中四种基本单位的排列顺序又如何呢?这又说明了什么问题?教师在学生思考讨论的基础上进行点拨:DNA分子中碱基相互配对的方式虽然不变，而长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的，如一个DNA分子的一条链中有150个四种不同的碱基，它的排列方式有4 150种。实际上构成了DNA分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成DNA分子的多样性(取决于碱基对的排列顺序)。每个特定的DNA分子(如你自己制作的DNA)都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性(特定的碱基排列顺序)。总结:从DNA分子的多样性和特异性说明了世界上的各种生物之间、同种生物不同个体之间表现出干差万别的根本原因。因此，用DNA分子可以起到鉴定生物个体的作用(为了加深对这部分知识的理解和应用,可给学生简介用DNA分子在亲子鉴定和案件的侦破中的作用的例子，这样既活跃了课堂，又激起学生学习的兴趣)。再没疑:在细胞有丝分裂学习中，我们知道，通过细胞有丝分裂使生物的亲代与子代之间保持遗传性状的稳定性，为什么?学生回忆回答:是遗传物质DNA分子复制(间期)和平均分配(后期)的结果。教师给予肯定并鼓励。再问，那么DNA分子是怎样进行复制的呢?1第三章 基因的本质第二节 DNA 分子的结构【教学重点、难点、疑点及解决办法】1．教学重点（1）DNA 分子的结构。（2）碱基互补配对原则及其重要性。（3）DNA 分子的多样性。2．教学难点DNA 分子的立体结构特点。3．教学疑点DNA 分子中只能是 A—T、C－G 配对吗？能不能 A—C、G—T 配对？为什么？4.解决办法：（1）充分发挥多媒体计算机的独特功能，把 DNA 的化学组成、立体结构等重、难点知识编制成多媒体课件。将这些较难理解的重、难点知识变静为动、变抽象为形象，转化为易于吸收的知识。（2）通过制作 DNA 双螺旋结构模型，加深对 DNA 分子结构特点的理解和认识。（3）通过讨论交流、通过提高学生的识图能力、思维能力，通过配合适当的练习，将知识化难为易。（4）通过单环化合物、双环化合物所占空间及碱基对之间氢键数的稳定性，来说明只能是 A—T、C—G 配对。【课时安排】 1 课时【教学过程】引言：我们经过学习，已经知道 DNA 是主要的遗传物质，DNA 分子是怎样贮存遗传信息的？它又是怎样决定生物性状的？要回答这些问题，就必须弄清 DNA 的结构。新课： 第 2 节 DNA 分子的结构 一、DNA 双螺旋结构模型的构建列出“思考与讨论”问题，引导学生阅读课文 P47—49，培养学生的自学能力与自我探究能力。小结：沃森和克里克提出的著名的 DNA 双螺旋结构模型，为合理地解释遗传物质的各种功能奠定了基础。2下面我们来进一步探讨学习 DNA 分子的结构。二、DNA 分子的结构1.DNA 的化学组成学生回顾并阅读教材 P42-43 和 P47－49，看懂图 3-1 和图 3－11 及银幕上出现的结构平面图，基本单位图。学生回答下列问题：①组成 DNA 的基本单位是什么？每个基本单位由哪三部分组成？②组成 DNA 的碱基有哪几种？脱氧核苷酸呢？DNA 的每一条链是如何组成的？学生回答后，教师点拨：①组成 DNA 的基本单位是脱氧核苷酸，它由一个脱氧苷糖、一个磷酸和一个含氮碱基组成。②组成 DNA 的碱基有四种：腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）；有四种脱氧核苷酸：腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胞嘧啶脱氧核苷酸，胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA 的每一条链由四种不同的脱氧核苷酸聚合而成多脱氧核苷酸链。2.DNA 分子的立体结构出示 DNA 模型，学生阅书第 8 页，指着模型进解说过归纳，结构的主要特点是：①两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构（简要解释“反向”，一条链是 55－35，另一条链是 35－55，不宜过深）。②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在 DNA 分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。③碱基互补配对原则：两条链上的碱基通过氢键（教师对“氢键”要进行必要的解释）连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：A—T、G—C（A 一定与 T 配对，G 一定与 C 配对）。可见，DNA 一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了（可在黑板上练习一道题以巩固互补配对原则）。教师设问，学生思考后，由教师回答：设问一：碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？这是由于嘌呤碱是双环化合物（画出双环），占有空间大；嘧啶碱是单环化合物（画出单环），占有空间小。而 DNA 分子的两条链的距离是固定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。设问二：为什么只能是 A—T、G—C，不能是 A—C，G—T 呢？3这是由于 A 与 T 通过两个氢键相连，G 与 C 通过三个氢键相连，这样使 DNA 的结构更加稳定，所以，A 与 T 或 G 与 C 的摩尔数比例均为 1：1。学生训练：某生物细胞 DNA 分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占 18％，那么鸟嘌呤的分子数占（ ）A．9％ B．18％ C．32% D．36％答案：C（为巩固 DNA 立体结构的有关知识，加深对 DNA 分子结构特点的理解，此时应让学生做P50《模型构建 制作 DNA 双螺旋结构模型》，实验的材料及一些基本步骤可在上课前准备好，教师示范，控制好上课的时间）。3.DNA 的特性师生共同活动，学生讨论和教师点拨相结合。①稳定性：DNA 分子两条长链上的脱氧核糖与 Pi 交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的，从而导致 DAN 分子的稳定性。②多样性：DNA 分子中碱基相互配对的方式虽然不变，而长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。如一个最短的 DNA 分子大约有 4000 个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有 种。实际上构成 DNA 分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成 DNA 分子的多样性。③特异性：每个特定的 DNA 分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了 DNA 分子自身严格的特异性。小结：本节课我们学习了 DNA 的化学组成，DNA 的立体结构和 DNA 的特性。组成 DNA 的碱基共有 A、T、G、C 四种，构成 DNA 的基本单位也有 4 种。每个 DNA 分子由二条多脱氧核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构，两条链上的碱基按照碱基互补配对原则，即 A—T、G—C，通过氢键连接成碱基对。DNA 分子具有稳定性、多样性和特异性。多样性产生的原因主要是碱基对的排列顺序千变万化，4 种脱氧核苷酸排列的特定顺序，包括特定的遗传信息。每个 DNA 分子能够贮存大量的遗传信息。【板书设计】第二节 DNA 分子的结构一、DNA 双螺旋结构模型的构建二、DNA 分子的结构 41第三章 基因的本质第四节 基因是有遗传效应的DNA片段教学程序导言复习提问：1.从分子角度分析为什么亲代和子代在性状上相似?学生回忆回答：因亲代把自己的DNA分子复制了一份，通过精子和卵细胞传给了子代。2.为什么子代获得了亲代的DNA分子，子代在性状上就像亲代呢?学生在预习的基础上会回答：是因为DNA分子可以控制遗传性状。那么，DNA分子是怎么控制性状呢?这就是本小节要解决的内容。二] 教学目标达成过程现代遗传学的研究认为:每个DNA分子上有很多基因，这些基因分别控制着不同的性状。教师出示:果蝇某一条染色体上的几个基因及基因所控制的性状的挂图。学生观察思考:教师点评:由图可说明每种生物都有许多基因(因每种生物有多条染色体)。性状是由基因所控制的。那么基因与DNA有什么关系呢?一、基因--有遗传效应的DNA片段学生活动：阅读教材P13～14。教师简介基因的发展:让学生明确人们对基因的认识是个不断发展完善的过程，是在实验基础上随着理化技术手段的发展而发展的，直到20世纪50年代人们才真正认识到，成熟体细胞中的每一条染色体只含有一个DNA分子，每个DNA分子上有许多基因，基因是决定生物性状的基本单位，是有遗传效应的DNA片段。学生要对此概念理解，教师必须对此概念的三个要点进行点评:1.基因是有遗传效应的DNA片段--即基因是DNA的片段，但必须是有遗传效应，有的DNA片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的DNA片段就不是基因。2.基因是决定性状的结构单位。学生活动:观看“基因工程初探”录像片段，让学生理解控制某性状的基因是特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA分子上去，从而获得某种性状的表达，所以说基因是决定性状的结构单位,具有一定的独立性。3.基因是决定性状的功能单位。即生物的特定基因决定生物的特定性状。如人的黑发由黑发基因控制,人的双眼皮由双眼皮基因控制。设疑:基因是有遗传效应的DNA的片段，DNA与蛋白质共同构成染色体，那么基因与染色2体有何关系呢?学生思考、教师点拨:基因在染色体上呈直线排列，这就像音乐曲谱，一个曲谱分成许多小节，各个小节内排列着数目不等的音符，经演唱表达不同的音调。再回忆:DNA分子的基本单位是什么?有多少种?学生回答:(略)教师给予肯定并鼓励。质疑:基因的化学结构怎样呢?学生活动:阅读教材并回答“每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸” 。教师讲述:基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。例如:人的双眼皮基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，这样特定的排列顺序就代表人的双眼皮的遗传信息，上一代传给下一代的是遗传信息而不是双眼皮本身，下一代就可以将双眼皮遗传信息表达为双眼皮。不同的基因，四种基本单位的排列顺序不同，但是，每个基因都有特定的排列顺序。最后，银幕显示进行总结:a.基因在染色体上呈直线排列。b.每个染色体含一个DNA分子，染色体复制后在细胞分裂的间期、前期、中期，每个染色体包含两个姐姐妹染色单体，此时含有两个DNA分子。c.每个DNA分子有很多基因。d.每个基因有成百上千个脱氧核苷酸。e.基因的不同是由于脱氧核苷酸的排列顺序不同。通过总结，让学生更进一步理解:“基因—DNA--染色体”三者之间的关系。再质疑:基因是如何复制的?基因又是如何控制性状的呢?学生阅读教材P14并思考。教师讲述:由于基因是DNA片段，所以基因的复制是通过DNA分子的复制来完成的。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息以—定的方式反映到蛋白质的分子结构上来，从而使后代表现出与亲代相似的性状。遗传学上把这一过程叫做基因的表达。那么基因如何控制蛋白质合成呢?1第三章 基因的本质第 4 节 基因是有遗传效应的 DNA 片段一、教学目标1.知识方面⑴举例说明基因是有遗传效应的 DNA 片段。⑵说明基因和遗传信息的关系。2.能力方面：运用数学方法说明 DNA 分子的多样性和特异性。二、教学重点和难点1.教学重点（1）基因是有遗传效应的 DNA 片段。（2）DNA 分子具有多样性和特异性。2.教学难点：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。三、教学方法：讨论法、演示法、阅读指导法四、教学课时：1五、教学过程教学内容 教师组织和引导 学生活动 教学意图问题探讨 〖提示〗本节“问题探讨”的目的主要是让学生体会碱基排列顺序的多样性。阅读思考 引入新课引言 摩尔根将基因定位于染色体上，后来证明染色体中只有 DNA 是遗传物质。那么，基因与 DNA 有什么关系呢？思考 引入新课一、说明基因与DNA关系的实例引导学生阅读课文P55-56“资料分析” ，看懂图A、B、C，分析强调：1、大肠杆菌的DNA与基因2、海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术3、人类基因组计划（HGP计划）：测定24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的碱基序列。4、小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关〖提示〗1.生物体的 DNA 分子数目小于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数小于 DNA 分子的碱基总数。这说明基因是 DNA 的片段，基因不是连续分布在 DNA 上的，而是由碱基序列将其分隔开的。2.此题旨在引导学生理解遗传效应的含义，并不要求惟一答案。可以结合提供的资料来理解，如能使生物体发出绿色荧光、控制人和动物体的胖瘦，等等。3.基因是有遗传效应的 DNA 片段。阅读思考讨论回答讨论合作能力二、DNA片段中的〖讲述〗每个染色体含有一个 DNA 分子，每个 DNA 分子有很多基因，每个基因都是特定的 DNA 片段，有着特定的遗传效应，这说明 DNA 必然蕴含了大量的遗传信息。阅读思考讨论回答2遗传信息 DNA 分子为什么能储存大量的遗传信息呢？引导学生“探究---脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性”然后设问：构成 DNA 的基本单位是什么？又问：有几种脱氧核苷酸？〖提示〗1.碱基排列顺序的千变万化，构成了 DNA 分子的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每一个DNA 分子的特异性。DNA 分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。2.在人类的 DNA 分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的 DNA 几乎不可能完全相同，因此，DNA 可以像指纹一样用来鉴别身份。3.可以从进化的角度来分析基因为什么不能是碱基的随机排列。脱氧核苷酸。三、基因的概念1.基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。讲述：基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。例如：白花基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，这样特定的排列顺序就代表白花的遗传信息。上一代传给下一代的是遗传信息而不是白花的本身，在下一代就可以将白花遗传信息表达为白花。2.基因不同的实质：不同的基因，四种脱氧核苷酸的排列顺序不同，但是每个基因都有特定的排列顺序（可举例说明）3.基因的位置：染色体是基因的主要载体，每个染色体含有一个 DNA 分子，每个 DNA 分子含有多个基因，基因在染色体上呈直线排列（银幕显示：果蝇某一条染色体上的几个基因）。4.基因是有遗传效应的 DNA 片段这就是说，基因是 DNA 的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能）。有的 DNA 片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的DNA 片段就不是基因。控制某种性状的基因有特定的 DNA 片段，蕴含特定的遗传信息，可以切除，可以拼接到其他生物的 DNA 上，从而获得某种性状的表达。例如：把牛的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的 DNA 上，大肠杆菌可以生产胰岛素。〖归纳〗遗传信息蕴藏在 4 种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成 DNA 分子多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个 DNA 分子的特异性；DNA 分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。DNA 上分布着多个基因，基因是有遗传效应的DNA 片段。听讲 加深概念的理解小结 基因的本质是有遗传效应的 DNA 片段。作业 练习一二【典型例题】例 1．白化症病人出现白化症状的根本原因（ ）A．病人体内缺乏黑色素 B．病人体内无酪氨酸3C．控制合成酪氨酸酶的基因不正常D．常期见不到阳光所致解析：白化症病人出现白化症状是因为缺乏酪氨酸酶。不能使酪氨酸转化成黑色素，而缺乏这种酶的根本原因是控制此酶合成的基因不正常造成的。即生物的一切性状都是受基因控制的。答案：C例 2．中国青年科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的 DNA 分子上，使烟草具备了抗病毒的能力，试分析：（1）人的基因所以能接到植物体内去，物质基础是__________________________。（2）烟草具备抗病毒能力，表明烟草体内产生了_____________，这个事实说明：人和植物体内蛋白质的合成方式_____________。解析：人和植物的 DNA 都是由脱氧核苷酸组成，都是规则的双螺旋结构，这是转基因技术的物质基础；同时所有生物合成蛋白质时都共用那 20 种氨基酸，因此将人的基因移植到植物体内后可以在植物体内合成相应的蛋白质。答案：（1）DNA 结构基本相同（2）干扰素 基本相同例 3．阅读下列报道，回答问题：破译天书 生命昭然2000 年 6 月 26 日，科学家公布了人类基因工作草图，这是人类基因组研究的重大成果，这一成果被誉为是人类“生命天书”的破译，是人类科学史上的重要里程碑。继 2000 年 6月 26 日公布“基因工作草图”以后，经过几个月的努力，科学家于 2001 年 2 月 12 日宣布，人类基因组共有 32 亿对碱基。包含了 3～4 万个基因。这标志着人类基因组研究工作取得了实质进展，为破译生命之谜奠定了坚实的基础。人类“生命天书”有一“套”，这套书有 24“本”。组成这套书的“文学”有四种基本“笔画”，每两个笔画形成一个“偏旁部首”，每三个“偏旁部首”形成一个“文字”。每本“生命天书”中含有几千个关于人类生命的结构、功能、生老病死的“信息”，每条信息由几千个“文字”组成。人类基因组计划就是首先要破译这套天书中所含有的 10 亿个文字中的 30 多亿个偏旁部首的排列顺序；然后再破译书中每条信息的具体含义即具体功能。（l）人类“生命天书”有“24 本”，每“本书”是指一个______________，这套书为什么是“24 本”？（2）“生命天书”中的“信息”是指一个_____________。（3）“生命天书”中的四种“基本笔画”是指___________________。（4） “生命天书”中的每个“偏旁部首”是指__________，它们是___________。4（5）“生命天书”中的每个“文字”是表示三个特定排列的_________，这个特定排列的物质为什么是三个？【解析】通读上面的报道，报道中所说的“破译天书”实际上指对人类基因组进行了碱基对的测序工作。每本“天书”指一个染色体，因为人类体细胞中有 22 对常染色体，每对染色体中的两个 DNA 分子结构基本相同，又由于 X 和 Y 这两个性染色体中 DNA 分子结构有较大差异，需要各自单独测序；所以一套“生命天书”实际上是指人类体细胞中一套常染色体（22 个）和 X、Y 这两个性染色体中共 24 个 DNA 分子。“生命天书”中的四种“基本笔画”是指含不同碱基的脱氧核苷酸，它们是 A（T、C、G）碱基脱氧核苷酸，共四种。“生命天书”中的“偏旁部首”是 DNA 中的脱氧核苷酸对或碱基对，它们有四种，即A－T、T－A、C－G、G－C。每三个“偏旁部首”组成一个“文字”，即一个“文字”中有3 个碱基对，因为 DNA 中含遗传信息的核苷酸链上的三个碱基可转录成信使 RNA 上的一个“密码子”，每个“密码子”在蛋白质合成过程中可决定一个氨基酸，以决定一个氨基酸所要求的碱基对为一个“文字”，即是 DNA 中的三个碱基对。“生命天书”中的“信息”是一个基因，一个基因控制一种蛋白质的生物合成，一般包括成千上万个碱基对。【答案】（1）染色体 人类 22 个常染色体和一对性染色体（X、Y）中的 DNA 分子相互之间结构各不相同（2）基因（3）分别含 A、T、C、G 碱基的四种脱氧核苷酸 （4）碱基对 A－T、T－A、C－G、G－C（5）碱基对 DNA 中转录一个“密码子”或控制一个氨基酸需要三个碱基对。【评点】生命科学的发展日新月异，2000 年 6 月公布人类基因工作草图时，科学家估计，人类基因组可能有 10 万—14 万个基因，这也写进了新教材。可只几个月时间，科学家发现，人类基因只有 3－4 万个，2001 年 2 月公布的新发现就取代了几个月前的对人类基因数目的估计。本例题的功能有，引导学生关注生命科学的最新进展；用所学知识应用于解释“人类基因组”研究最新成果的报道；提高同学们接受信息，处理信息的能力。1第三章 基因的本质基因是有遗传效应的 DNA 片段课程分析本节的课题“基因是有遗传效应的 DNA 片段”一句点明了基因与 DNA 的关系，既是对本章内容的概括与提升，又为第四章《基因的表达》作铺垫。这一节内容虽然不多，但学生理解起来难度较大。首先要让学生认识到：一个 DNA 分子不等于一个基因，基因是 DNA 的片段；然后指导学生理解什么是有遗传效应的 DNA 片段。学情分析高一学生，课文阅读和分析能力较低，通过前三节课的学习，学生初步掌握 DNA 分子的结构和复制，但对基因的本质没有真正理解，还没把基因、DNA 和染色体之间的关系还弄清楚，通过资料分析、读图理解等例子，教师适时地引导学生思考，指导学生进行总结和评价。学习目标第一目标 让学生举例说明基因是有遗传效应的 DNA 片段。说明基因、DNA 和染色体三者之间的关系以及基因的本质。第二目标 让学生学会运用数学方法说明 DNA 分子的多样性和特异性。掌握分析材料的方法。设计理念首先利用学生已有的知识，温故知新，创设情景。通过设置问题情景,引入课题,并引导学生在合作探究中学习新知识，以达到充分调动学生学习的主动性。根据对课程标准的理解，充分利用资料分析，让学生通过对实例的分析和讨论来理解基因与 DNA 的关系形成基因的概念，说明基因与遗传信息的关系。在推理的过程中教师要随时关注学生探求问题的路径，引导学生确立事实、推理、结论之间的关系，以及知识之间的逻辑关系，引导学生循序渐进，步步深入地得出结论。其次将知识难点分解为多个具有一定难度梯度的小问题,以问题串的形式，层层递进，深化认识。结合探究活动，帮助学生用数学方法解决生物学问题，特别是概率地计算问题，在将数学模型迁移到碱基排列序列的多样性问题时，应分析遗传信息多样性与 DNA 分子结构特点之间的关系。把难点分散，难度降低，要求减少，引导学生进行有效的探究，突出主干，解决问题。最后，借助直观手段,帮助学生理解基因是有遗传效应的 DNA 片段。总结概括，把握本质。通过 DNA 指纹技术的应用，体现 STS 教学。教学流程一 温故知新 创设情境(课件投影) 本节“问题探讨”的目的（课件投影）摩尔根将基因定位于染色体上，后来证明染色体中只有 DNA 是遗传物质。那么，基因与 DNA 有什么关系呢？设计意图：调动学生兴趣,引出探究的问题简要实录：学生以小组为单位积极讨论、争论、发表意见、看图思考二 合作探究 把握本质层层设疑 深化认识1、说明基因与DNA关系的实例（课件投影） “资料分析” ，看懂图A、B、C，分析强调：2（1） 、大肠杆菌的DNA与基因（2） 、海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术（3） 、人类基因组计划（HGP计划）：测定24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的碱基序列。（4） 、小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关（课件投影）总结 ：（1）生物体的 DNA 分子数目小于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数小于 DNA分子的碱基总数。这说明基因是 DNA 的片段，基因不是连续分布在 DNA 上的，而是由碱基序列将其分隔开的。（2）基因是有遗传效应的 DNA 片段。设计意图：让学生了解染色体、ＤＮＡ、基因的相关知识，为后续知识准备简要实录：学生看图思考、总结对比。对数据、图片有很大的兴趣，回答积极。2、DNA 片段中的遗传信息（课件投影）：DNA 分子为什么能储存大量的遗传信息呢？引导学生“探究---脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性”设问：构成 DNA 的基本单位是什么？有几种脱氧核苷酸？（课件投影）：（1）基因的化学组成：成百上千个脱氧核苷酸。（2）基因不同的实质：四种脱氧核苷酸的排列顺序不同，但是每个基因都有特定的排列顺序（3）基因的位置：染色体是基因的主要载体，每个染色体含有一个 DNA 分子，每个DNA 分子含有多个基因，基因在染色体上呈直线排列（4）基因是有遗传效应的 DNA 片段（课件投影）教师总结点评归纳：遗传信息蕴藏在 4 种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成 DNA分子多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个 DNA 分子的特异性；DNA 分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。DNA 上分布着多个基因，基因是有遗传效应的 DNA 片段。小结：基因的本质是有遗传效应的 DNA 片段设计意图：让学生充分理解基因的本质及相关知识点，简要实录：学生积极阅读，观察，思考讨论，识记知识，学生以小组形式进行阅读理解，总结，概括，气氛活跃。归纳对比 掌握实质（课件投影）： DNA 指纹技术的应用，设问：指纹技术的应用原理和本节课有什么相通的原理？设计意图：巩固知识点，将理论应用于实践简要实录：小组讨论，充分运用知识知识拓展 灵活运用（课件投影）：各种转基因生物的图片1、 转基因生物为了达到特定的目的而将 DNA 进行人为改造的生物。通常的做法是提取某生物具有特殊功能（如抗病虫害、增加营养成分）的基因片断，通过基因技术加入到目标生物当中。2、 转基因食品移动动植物的基因并加以改变，制造出具备新特征的食品种类。这些转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。 （课件投影）：基因概念之演变（内容略）3设计意图：突破教材文本的限制，刷新一些陈旧的看法，使学生对基因的结构与功能的认识又提高到一个新高度。简要实录：该知识点引起了学生好奇心，求知欲增强，使学生的视野大大拓宽。三 迁移应用 巩固提高（一）基础1．下列关于 DNA、基因、染色体的叙述错误的是（ ） A 基因是有遗传效应的 DNA 片段 B DNA 是遗传信息的主要载体 C 基因在染色体上成念珠状排列 D DNA 的相对稳定性决定染色体的相对稳定性 2．人类遗传信息的携带者是( ) A.DNA 和 RNA B.DNA 或 RNA C.DNA D.RNA 3．下列有关 DNA 与基因的关系的叙述中，正确的是( ) A 基因是碱基对随机排列而成的 DNA 片段 B 一个 DNA 分子上有许多个基因 C DNA 的碱基排列顺序就代表基因 D 组成不同的基因的碱基数量一定不同 4．DNA 分子结构多样性的原因是（ ） A.碱基配对方式的多样性 B.磷酸和脱氧核糖排列顺序的多样性 C.螺旋方向的多样性 D.碱基对排列次序的多样性 5．有关 DNA 的结构的叙述中，不正确的一项是（ ） A.每个 DNA 分子都含有 4 种脱氧核苷酸 B.每个 DNA 分子中核糖上连结一个磷酸和一个碱基 C.DNA 分子两条链中的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对 D.双链 DNA 分子中，某一段链上若含有 30 个胞嘧啶，就一定会同时有 30 个鸟嘌呤 6．基因存在于植物细胞的 （ ）①染色体 ②核糖体 ③叶绿体 ④高尔基体 ⑤线粒体A .① ② ③ B. ③ ④ ⑤ C. ① ③ ⑤ D. ② ④ ⑤（二）课堂小结1. DNA 分子中储存着足够量的 ；2. 遗传信息蕴藏在 之中； 3. ，又构成了每一个 DNA 分子 的特异性；4. DNA 分子的多样性和特异性是 多样性和特异性的物质基础。（三）梯度训练阅读下列报道，回答问题：破译天书 生命昭然2000 年 6 月 26 日，科学家公布了人类基因工作草图，这是人类基因组研究的重大成果，这一成果被誉为是人类“生命天书”的破译，是人类科学史上的重要里程碑。继 2000 年 6月 26 日公布“基因工作草图”以后，经过几个月的努力，科学家于 2001 年 2 月 12 日宣4布，人类基因组共有 32 亿对碱基。包含了 3～4 万个基因。这标志着人类基因组研究工作取得了实质进展，为破译生命之谜奠定了坚实的基础。人类“生命天书”有一“套”，这套书有 24“本”。组成这套书的“文学”有四种基本“笔画”，每两个笔画形成一个“偏旁部首”，每三个“偏旁部首”形成一个“文字”。每本“生命天书”中含有几千个关于人类生命的结构、功能、生老病死的“信息”，每条信息由几千个“文字”组成。人类基因组计划就是首先要破译这套天书中所含有的 10 亿个文字中的 30 多亿个偏旁部首的排列顺序；然后再破译书中每条信息的具体含义即具体功能。（l）人类“生命天书”有“24 本”，每“本书”是指一个______________，这套书为什么是“24 本”？（2）“生命天书”中的“信息”是指一个_____________。（3）“生命天书”中的四种“基本笔画”是指___________________。（4）“生命天书”中的每个“偏旁部首”是指__________，它们是___________。（5）“生命天书”中的每个“文字”是表示三个特定排列的_________，这个特定排列的物质为什么是三个？设计意图：引导学生关注生命科学的最新进展；用所学知识应用于解释“人类基因组”研究最新成果的报道；提高同学们接受信息，处理信息的能力。简要实录：学生计时训练，注意力集中，师生共同总结补充，归纳总结知识点，效果较好。板书设计第4节 基因是有遗传效应的DNA片段一、说明基因与DNA关系的实例1.大肠杆菌的DNA与基因2.海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术3.人类基因组计划（HGP计划）碱基序列。4.小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关二、DNA 片段中的遗传信息1.基因的化学组成2.基因不同的实质3.基因的位置4.基因是有遗传效应的DNA片段教学反思51、数学统计应用部分难度较大，宜以课题小组的形式进行讨论。另外，由于受知识范围的限制，对于指纹技术原理不宜探究过深。2、为弥补学生自主学习的不足,教师要使用多媒体课件帮助学生对知识进行归纳整理,使学生对知识有一个全面、系统、准确的了解,在头脑中形成系统的知识结构。3、在实际教学活动过程中，学生会表现出浓厚的学习兴趣，积极参与讨论和探究；但教学时间不容易控制，完成教学计划所需要的时间往往比预计时间要长许多，设计的思想体现得还远不够充分，所以并不能很好的照顾到每个小组和每位同学，对于一些没有关注到的组，必然效果要大打折扣，这些只能在以后的课程中注意调试，尽可能面向所有学生。