初中生物孟德尔的豌豆杂交实验（一）

初中生物孟德尔的豌豆杂交实验（一） 本文简介：

孟德尔的豌豆杂交实验（一）（*****师大生科院2007级生物科学专业**710062）一、教学目标1.知识目标（1）阐明孟德尔一对相对性状的杂交实验的材料、方法和过程及其解释、验证。（2）区别杂交、测交、正交、反交、性状分离、显性性状、隐性性状、杂合子和纯合子等基本概念。（3）阐明分离定律其内容。

初中生物孟德尔的豌豆杂交实验（一） 本文内容：

孟德尔的豌豆杂交实验（一）
（***
**师大生科院2007级生物科学专业
**
710062
）
一、教学目标
1.知识目标
（1）阐明孟德尔一对相对性状的杂交实验的材料、方法和过程及其解释、验证。
（2）区别杂交、测交、正交、反交、性状分离、显性性状、隐性性状、杂合子和纯合子等基本概念。
（3）阐明分离定律其内容。
2．能力目标
（1）运用分离定律解释和预测一些遗传现象，并尝试杂交实验的设计。
（2）运用科学的思维对待问题。
3．情感、态度与价值观
（1）交流孟德尔的实验经历，养成敏锐的观察能力和科学的思维方法。
（2）体验孟德尔遗传实验的科学方法和创新思维，逐渐养成敢于质疑、勇于创新、勇于实践，以及严谨求实的科学态度和科学精神。
二、教学重点和难点
1．教学重点
（1）对分离现象的解释，阐明分离定律。
（2）以孟德尔的遗传实验为素材进行科学方法教育。
（3）运用分离定律解释一些遗传现象。
2．教学难点
（1）对分离现象的解释。
（2）假说—演绎法。
三、教材分析和学生分析
1．教材分析
孟德尔的豌豆杂交实验（一）是人教版必修2《遗传和进化》的第一章遗传因子发现中的第一节内容，由“一对相对性状的杂交实验”，“对分离现象的解释”，“对分离现象解释的验证”和“分离定律”四部分内容构成。本节的教学内容是以孟德尔的豌豆杂交实验过程为主线，突出科学史和科学研究方法的教育。教材中以问题为线索，引导学生思考、分析孟德尔遗传实验的科学方法，达到阐明分离定律，最终能够运用分离定律解释一些遗传现象的教学目标。教材用科学方法教育统领了教学全过程，学生在分析实验的过程中，体验“假说—演绎法”这一科学研究方法的一般过程，体验孟德尔敢于质疑、敢于创新、勇于实践以及严谨、求实的科学态度和科学精神。
2．学生分析
学生在日常生活中经常遇到关于遗传的问题，对于其中的奥秘总以为是融合遗传。这是受到平常生活中人们观念的影响。所以要以举例的形式，让学生自己感受到融合遗传的片面性。对于整个孟德尔实验过程，若以传统讲述的方法教授，学生会因为缺乏兴趣，失去对于教学活动的积极性。因此适合以共同解决问题的形式让孟德尔的经典实验再现，在此过程中进行学习。必修1分子与细胞的第二章组成细胞的分子中的第三节遗传信息的携带者—核酸，可以作为学生书本知识基础。
四、教学策略
在教学中采用“假说—演绎法”开展孟德尔遗传定律的教学，在对生物性状遗传的探索过程中，设置一系列环环相扣的问题，让学生主动参与问题的分析，在分析和解决问题的过程中，建构知识结构，同时也体验了孟德尔的科学研究方法，使学生成为学习的主体，从知识的被动接受者，变成研究者、探索者，在学习基础知识的同时，培养他们的思维能力、分析能力、并同时对学生进行科学方法教育。
五、课前准备
1．学生的学习准备
提前布置学生完成查阅资料。具体任务及要求：带着教师提出的问题（孟德尔的生平；孟德尔杂交实验所选材料与实验的成功是否有关），通过书籍和网络等渠道查阅收集相关资料。
2．教师的教学准备
(1)对资料查阅小组提出问题，让他们的查阅有针对性。
(2)制作本节内容的教学课件。
3．
教学用具的设计和准备
性状分离比模拟实验的材料用具：两个质地、颜色和大小相同的布袋；黑白两色材质和大小均相同的围棋籽各20颗；数据统计记录表格。总共若干份。
4．教学环境
多媒体教室
六、教学过程
第一课时：
1．导课：
以课本“问题探讨”中红墨水和蓝墨水混合后呈中间色的现象提出“融合遗传”的观点。
列举典型的实例，如：人大拇指的弯曲度、不同颜色的牡丹花、桃花，黑毛羊与白毛羊等，说明生物的遗传不遵循“融合遗传”的客观事实。
组织学生讨论：哪些遗传现象符合“融合遗传”的观点？哪些遗传现象与“融合遗传”相矛盾？
设疑：在140多年前孟德尔通过杂交实验揭示了生物遗传的基本规律。孟德尔为什么能揭示这一科学奥秘？组织学生交流对孟德尔的初步了解。
2．内容
（一）走近孟德尔
请几位同学对课前收集的有关孟德尔的生平事迹做简要的介绍，让学生走近“遗传学之父”这一科学伟人。
结合学生的汇报，主要对孟德尔做以下简介。①孟德尔自幼酷爱自然科学，通过对自然科学和数学的学习，孟德尔具有了杂交可使生物产生变异的思想，以及应用数学方法分析遗传学问题的意识。②在实践中孟德尔选用豌豆、玉米、山柳菊等植物，连续进行了多年的杂交实验研究，其中最成功的是豌豆实验。③当时科学界开展对多种动植物的杂交实验，孟德尔总结了前人的经验，创新研究方法，如从单一性状入手观察分析遗传结果；用前人从未在生物学研究领域用过的数学统计方法进行分析研究；敢于挑战传统的观点，提出了颗粒遗传的思想等。
（二）为什么用豌豆做遗传实验容易取得成功
为什么说孟德尔最成功的杂交实验是豌豆杂交实验？孟德尔是如何揭示生物遗传奥秘的？
（1）豌豆的花
设疑：豌豆具有哪些特点？
教师出示豌豆花的结构图，请资料查阅小组学生描述豌豆花的特点。教师结合课件讲述豌豆的结构特点：①豌豆自花传粉（且闭花受粉），结果是：自花传粉（自交），产生纯种；给出自交、杂交的概念。②豌豆花大，易于进行人工杂交；即去雄—套袋（防止其他花粉的干扰）—授粉（采集另一种豌豆的花粉，授到去掉雄蕊的花的柱头上），获得真正的杂种。③具有稳定遗传的、易于区分的性状，如豌豆茎的高度有悬殊的差异，通过观察很容易区分，进行数据统计；给出性状、相对性状的概念。
展示豌豆人工异花传粉示意图，讲解其过程及注意事项（如母本适时去雄，授予父本花粉后还要套袋）。
（2）豌豆的七对相对性状
教师讲述豌豆具有稳定遗传的、易于区分的七对性状。如豌豆茎的高度有悬殊的差异。通过观察很容易区分，进行数据统计。并通过相关习题训练使学生构建相对性状的概念。
（三）豌豆一对相对性状的杂交实验
对遗传图解中的符号做以解释。
分步骤展示并叙述一对相对性状的遗传实验。
如：
???
给出正交、反交、显性性状、隐性性状、性状分离、性状分离比的概念。
详细如下：
孟德尔用高茎豌豆做母本，矮茎豌豆做父本进行杂交。杂交后代F1（子一代）的茎高度的性状可能。（两种观点：①不高不矮，介于亲本之间的性状；②高茎的和矮茎的都有。）
↓
以当时科学界普遍认同的“融合遗传”的观点分析得到结果（不高不矮，介于亲本之间的性状）。
出示杂交结果：F1全部都是高茎豌豆，并没有出现预期结果。为什么子一代都是高茎而没有矮茎呢？
↓
排除亲本干扰
，将矮茎豌豆做母本，高茎豌豆做父本进行杂交，但是F1仍全是高茎豌豆。介绍正交与反交的概念，并说明子一代的性状与正交、反交无关。
↓
展示孟德尔的F1自交实验和结果。子二代F2出现了矮茎。
↓
设疑：矮茎为什么在子一代中没有出现，而在子二代中出现了呢？共同建构隐性性状、显性性状、性状分离和性状分离比等概念。
↓
孟德尔不仅研究F2的性状还对不同性状的数量进行统计。子二代出现了3:1性状分离比是偶然的吗？因此他对其他六对性状也进行了杂交实验。
↓
展示结果实验，那么是什么原因导致遗传性状在杂种后代中按一定的比例分离呢？（四）对分离现象的解释
孟德尔提出假说一，生物的性状是由遗传因子决定的。
围绕以下问题思考讨论：遗传因子有什么特点？遗传因子是如何传递的？
因为亲本正交与反交的结果都是高茎，F1自交后代出现了矮茎，所以遗传因子是独立的，既不会相互融合，也不会在传递中消失。一个字母的大小写表示一对相对性状，显性遗传因子由D表示，隐性遗传因子由d表示。
↓
F2有高有矮，高和矮的遗传因子都来自F1，不是无中生有，所以遗传因子在体细胞中应该成对存在（假说二）；纯种高茎用DD表示，纯种矮茎用dd表示，子一代高茎用Dd表示。给出纯合子、杂合子的概念。
↓
F1中的高矮遗传因子来自双亲，应该一个来自父本，一个来自母本，因此生物体在形成生殖细胞（配子）时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中，即配子中只含有每对遗传因子中的一个（假说三）。
↓
来自父本和母本的配子，它们的结合是随机的（三）。
↓
师生共同构建显性遗传因子D、隐性遗传因子d，书写亲本和子一代的遗传因子组成。根据假说，学生和教师互动将遗传图解写在黑板上。
↓
结合高茎豌豆与矮茎豌豆杂交实验的分析图解，总结孟德尔对分离现象的解释所做出的四点假说要点。
第二课时：
（一）??
性状分离比模拟实验
回顾孟德尔对分离现象的解释所做出的四点假说要点。遗传因子分离、配子随机组合是否能出现3:1的结果？出示性状分离模拟实验材料和用具，简单演示实验过程。思考以下问题：①两个布袋代表什么？布袋中的黑白棋子代表什么？②为什么每个布袋里的黑白棋子各是10个？③分别从两个布袋内抓取一个棋子组合在一起的含义是什么？④将抓取过的棋子放回原来的布袋中摇匀，按步骤③重复50～100次的含义是什么？
2-3人一组按要求做性状分离模拟实验，因时间有限，每组重复做10次。并统计数据。
各组分别汇报数据，教师将数据统计在列表内。并让学生将每组的实验结果和全班总的实验结果做比较，有什么发现？
（二）对分离现象解释的验证
复习孟德尔提出的四点假说，回顾上节课的遗传图解，巩固遗传图解的正确表示方法。
设疑：
F2出现3:1性状分离比，关键是图解中的哪里决定的？
详细如下：
F1的遗传因子组成是杂合的，在产生配子时D和d必须分离，自交时配子随机结合后出现子二代高:矮=3:1。
↓
设疑：如何确定F1是杂合子，产生配子时D和d分离了，而且比例是1:1？
↓
F1的杂交情况只有三种：①F1和纯种高茎；②F1和杂种高茎；③F1和矮茎杂交
引导学生，淘汰方案②，因为这就是F1的自交，是实验中已有的步骤，不能用“提出假说的实验步骤”来证明根据这些实验步骤而做的假说。方案①后代全为高茎，不能判断F1高茎是纯合还是杂合。根据假设可以预测方案③的后代高茎:矮茎=1:1，而矮茎dd只能提供含d的配子，它不影响F1所产生的任何配子内的遗传因子的表达。后代种类和比例就能代表F1所产生的配子的种类和比例。所以可以从方案③的实验结果中得知答案。
↓
结合孟德尔子一代高茎豌豆与隐性纯合子矮茎豌豆杂交实验，写出一对相对性状测交实验的分析图解。

↓
给出测交的概念，同时让学生理解为什么叫做测交。说明测交实验的结果验证了孟德尔的假说。
（五）分离定律
结合孟德尔的假说，给出分离定律内容。
3．内容小结
回顾孟德尔揭示分离定律的过程（观察实验、提出问题、推理想象、提出假说、演绎推理、实验检验、总结规律），提出“假说—演绎法”。在此过程中对这一节课内容进行总结。
4．习题巩固
a．下列各组中属于相对性状的是（?
?）
A．棉花纤维的粗与长???
B．豌豆的紫花和红花
C．狗的白毛和鼠的褐毛?
D．玉米的圆粒和黄粒
答案：B
解题思路：对于相对性状概念的考察。
b．遗传学中表示杂交符号的是（
）
A．F1或F2?
?B．×?????
C．♀或♂???
D．P
答案：B
解题思路：对于遗传图解的熟悉程度。
c．—般人对苯硫脲感觉苦味是由基因B控制的，对其无味觉是由b控制的，称为味盲。有三对夫妇，他们子女中味盲的比例各是25％、50％、100％，则这三对夫妇的基因型最可能是（???
）①BB×BB?
②bb×bb?
③BB×bb?
④Bb×Bb?
⑤Bb×bb?
⑥BB×Bb
A.④⑤⑥???
??????????
B.④②⑤???
????????
C.④⑤②???D.①②③
答案：C
解题思路：方法（一）运用遗传图解法（树枝法），将每一个性状（表现型）相对应的遗传因子组成（基因型）写出来，注上各自的概率，然后推断亲本基因型。方法（二）田字格法，利用其概率数字在田字格中写出合子的基因型，推出亲本的基因型，每一格中合子的概率是两个配子概率的乘积。

孟德尔的豌豆杂交实验（二）
贺全、王秉昊
陕西师大学生科院2007级生科3班

一、教学内容分析
人教版《遗传与进化》第一单元第二节《孟德尔的豌豆杂交实验（二）》，这一框分六个目。第一个目“孟德尔两对相对性状的杂交实验”，主要讲述其操作过程。第二目“对自由组合现象的解释”，主要讲对实验结果的分析。第三目“对自由组合现象解释的验证”，主要通过测交实验对结果进行验证。第四目“自由组合定律”，综上得出自由组合定律。第五目“孟德尔实验方法的启示”，分析孟德尔获得成功的原因和带给我们的启发。第六目“孟德尔遗传规律的再发现”，重新发现孟德尔规律的科学家的相关工作，‘基因’、‘基因型’、‘表现型’的提出。
二、学情分析
基于学生对分离定律的了解和孟德尔杂交实验有了一定感性的认识的基础上进行教学，由于学生没有学习减数分裂的知识，不知道同源染色体行为变化的情况下，可将抽象内容具体直观化，突破教学难点。
三、教学目标
1.阐明孟德尔的两对相对性状的杂交实验及自由组合定律；
2.分析孟德尔遗传实验获得成功的原因；
3.说出基因型、表现型和等位基因的含义。
四、课前准备
1．布置学生通过各种途径查询、收集有关孟德尔进行遗传学研究的资料；
2．学生按以下预习提纲自主学习本节课的内容，为课上的分析和讨论做好准备。

（1）孟德尔是如何验证对自由组合现象解释的？

（2）自由组合定律的内容是什么？

（3）思考“孟德尔获得成功的原因”中的5个问题。

（4）什么是基因型、表现型？两者有什么关系？什么是等位基因？
五、教学难、重点
（一）教学重点
1.对自由组合现象的解释，阐明自由组合定律；
2.分析孟德尔遗传试验获得成功的原因。
（二）教学难点
对自由组合现象的解释
六、教学过程
第一课时
1.复习孟德尔“分离定律”。
2.组织学生讨论：
（1）为什么有的孩子表现了父亲的特征，又有与母亲相似的性状？
（2）如何培育出既产奶多，又生长快的奶牛，可以采用什么方法？
3.结合学生讨论的结果引入孟德尔豌豆杂交实验
活动环节：通过抓小球的模拟实验活动，体验两对遗传因子通过自由组合产生的配子类型及其比例。
4.对孟德尔杂交实验进行解释
X
P
黄色圆粒
绿色皱粒
F11
黄色圆粒
F2
黄色圆粒
绿色圆粒
黄色皱粒
绿色皱粒
总共得到556粒豌豆
黄色圆粒315

绿色圆粒108
黄色皱粒101

绿色皱粒32
他们的数量比接近
：9
：
3

：
3

：
1圆粒种子
315+108=423
粒形皱粒种子
101+32=133
圆粒﹕皱粒=3.18
接近
3﹕1
黄色种子

315+101=416
粒色绿色种子
108+32=140
黄色﹕绿色=2.97
接近
3﹕1
分析表明：
无论是豌豆的种皮形状还是子叶的颜色，从一对相对性状来看，是遵循基因分离规律的。
提出疑问：
新的形状的组合又是怎样产生的呢？（学生讨论）
孟德尔的解释是：
假设豌豆子叶颜色的由遗传因子Y和y控制，豌豆的种皮形状由遗传因子R和r控制
成对的遗传因子彼此分离，不成对的遗传因子自由组合
5.讨论：从数学角度分析9：3：3：1与3：1能否建立数学联系，这对理解两对相对性状的遗传结果又什么启示？
引导学生从数学角度分析9：3：3：1与3：1是（3：1）（3：1）的展开式，由此可推知两对相对性状独立遗传结果3：1的乘积——（3：1）的平方。
第二课时
1．回顾上节课的内容，解答遗留的问题；
2．对自由组合现象的验证；
孟德尔为了验证自己的解释是否正确？他又设计了测交实验
让子一代（YyRr）与隐性纯合子（yyrr）杂交
根据孟德尔的解释，推测测交实验结果

3．通过实验分析得出自由组合定律；
控制不同性状的遗传因子的分离和组合互不干扰的，在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合．
4．孟德尔实验方法的启示
（1）教师提问：F2中新性状组合的类型与亲本性状有什么关系？在两对相对性状的遗传中，每一相对性状遗传都遵循什么规律？
（2）学生通过对孟德尔实验的学习，讨论、交流，得出孟德尔实验成功的原因及给我们的启示；
5.孟德尔遗传规律的再发现：
（1）重新发现孟德尔规律的科学家的相关工作
（2）‘基因’、‘基因型’、‘表现型’的提出。
6．总结回顾
学生总结：学习本课后，有哪些收获？还有那些想知道或者不明白的知识
老师做最终总结
7
.评定学生学习情况
七、教学反馈
1.豌豆灰种皮（G）对白种皮（g）为显性，黄子叶（Y）对绿子叶（y）为显性。每对性状的杂合体（F1）自交后代（F2）均表现3∶1的性状分离比。以上种皮颜色的分离比和子叶颜色的分离比分别来自对以下哪代植株群体所结种子的统计
A.
F1植株和F1植株
B.
F2植株和F2植株
C.
F1植株和F2植株
D.
F2植株和F1植株
解析：由题意F1后代所结种子中，种子的种皮的颜色与F1相同均为灰种皮（种皮是由珠被发育而来的），但胚的基因型与F1不同，胚的性状发生了分离，表现为子叶黄色∶子叶绿色为3∶1；而胚所决定的种皮的颜色只能在F2所结的种子中表现，不能在F1所结的种子中表现，其表现比应为3∶1，所以应选D。
答案：D
2.假如水稻高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗稻瘟病（R）对易感稻瘟病（r）为显性，两对性状独立遗传，用一个纯合易感病的矮秆品种（抗倒伏）与一个纯合抗病高秆品种（易倒伏）杂交，F2代中出现既抗病又抗倒伏类型的基因型及其比例为
A.ddRR，B.ddRr，
C.ddRR，和ddRr，
D.DDrr，和DdRR，
解析：本题考查了学生对基因自由组合定律的理解情况以及通过亲代的表现型推出子代的基因型和表现型及其比例的能力。
从图解中可以看出，既抗倒伏（矮秆）又抗稻瘟病的基因型是ddRR，占1／16，ddRr占2/16，但ddRr的个体不能稳定遗传。考查基因的自由组合定律F2中各基因型所占的比例。
答案：C

八、板书设计
第二节
孟德尔的豌豆杂交实验（二）
一、
孟德尔的两队相对性状杂交实验
二、
对自由组合定律的解释
控制同一对相对性状的配子平均分配，控制不同性状的配子自由组合
三、对自由组合现象解释的验证
黄
圆
(YyRr)
×
绿皱(yyrr)↓↓
配子:
YR
Yr
yR
yr

yr
?

基因型:

YyRr
Yyrr
yyRr
yyrr
表现型:黄圆
黄皱
绿圆
绿皱比例:
1
:

1
:

1
:
1
四、自由组合定律的内容
控制不同性状的遗传因子的分离和组合式互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。
五、孟德尔实验方法的启示1.选材适当（豌豆）2.采用简单到复杂的方法（由一对相对性状到多对相对性状）3.数学统计的方法4.逻辑性强5.科学素养高
六、孟德尔遗传规律的再发现1.‘基因’：遗传因子2.‘表现型’：生物个体表现出来的性状，如，豌豆的高茎和矮茎
‘基因型’：高茎豌豆的基因型，DD
or
Dd
，矮茎豌豆的基因型，dd3.等位基因：如豌豆的高茎和矮茎，D和d
受精作用
王安军
陕西师范大学生命科学学院
2007生科3班
一、教材分析
“受精作用”是普通高中课程标准实验教科书必修二“遗传与进化”第2章第二节第3课时的内容。本节课的教学内容是在学习了细胞有丝分裂及减数分裂的基础上进行的，又是生命发展的开始，对生命从微观到宏观发展具有承上启下的作用。因此本节课的学习具有不可或缺的作用。
本节课主要讲解受精作用过程。教材首先分析了配子染色体数目的多样性及其原因，通过“模型构建”使学生轻松理解。其次重点讨论受精过程，最后阐述了受精作用的意义，为今后学习进化奠定基础，学习完本节课使学生进一步了解生命，尊重生命。
二、教学目标及重、难点
1．教学目标
知识目标：描述配子中染色体组合的多样性；概述受精过程、条件及意义；
能力目标：通过建立减数分裂中染色体变化模型的学习，培养学生动手实验能力；
情感目标：通过生物受精作用的学习培养学生关爱生命，尊重生命的意识。
2．教学重点和难点
重点：受精作用的过程。难点：染色体多样性模型的构建。
三、教学过程
教师课前准备好PPT课件及受精作用相关视频，课前要求学生准备好橡皮泥。
1.
提出问题，引入课题
引导学生回顾细胞分裂等知识，提出问题：人体体细胞有多少条染色体？人的精子和卵细胞各有多少条染色体？这些染色体数量上有何关系？猜想人体体细胞是怎样形成的呢？通过学生回顾、交流，作出结论：人体体细胞46条染色体，精子和卵细胞各23条，体细胞染色体数目是精子（卵细胞）数目的两倍，精子与卵细胞融合，形成受精卵，再通过有丝分裂，形成体细胞。
2.
配子中染色体组合的多样性
问题导学
所谓“一母生九子，九子各不同”，为什么会出现这种情况呢？每个人都会与自己的父母有很多的似之处，又有许多的不同，这又是为什么呢？
学生活动
学生两人一组，用不同颜色的橡皮泥模拟细胞减数分裂的形成过程，比较各组中结果的差异，并通过组间讨论分析产生各种结果的原因。为了使学生积极参与和思考，考虑到课堂时间关系，实验过程可对书本“模型建构”知识进行变通，可由教师引导，具体方法是：对学生分组，若干组分别完成模型构建一、模型构建二和染色体交换模型，由教师引导，根据减数分裂过程说出配子形成中的关键词，如同源染色体配对、同源染色体分离、姐妹染色单体分离、形成四个细胞等；由学生组间交流各自结果和产生结果的原因。
师生总结：产生不同结果的原因1、同源染色体随机分配到子细胞中，非姐妹染色单体自由组合
2、非姐妹染色单体间交叉互换。3、精卵结合时随机结合。
3．受精作用
教学策略：受精作用是本节课的重点，要想学生准确理解受精作用，1）可以空间和时间为线对其进行讲解，即精子由外到内的顺序；2）要求学生课前课后收集资料，对植物受精，动物受精过程作更多的补充，丰富知识，巩固知识点。
故事引入：第一个试管婴儿于1978年7月25日23时47分在英国的奥尔德姆市医院诞生，她们名字叫路易斯.布朗。试管婴儿即是采用人工方法让卵细胞和精子在体外受精，形成受精卵，并进行早期胚胎发育，然后移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿。其实，试管婴儿与一般婴儿的主要区别在于：前者试管内受精，后者体内受精。不管哪种方式，都要经过精子与卵细胞的结合形成受精卵。那么，什么是受精？受精卵是怎么形成的呢？
概念列举：受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
展示提前准备好的“受精作用”视频，要求学生边看边总结受精作用过程。展示完成后与师生互动总结受精过程，板书设计见后，在展示过程时，PPT上加以一定的相应图片，使学生能够清楚了解受精作用过程中各个时期的形态构型
提出问题：受精卵中的染色体发生了什么变化？结论：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方）。
4．受精作用意义
教学策略：本知识点是培养学生情感态度与价值观的关健内容，对认清生物多样性有重要作用。建议以教师主导讲解的方式，结合细胞分裂及进化，以及染色体在个体与受精过程中数目的变化，使学生掌握知识点，培养学生情感态度价值观。
教师讲解：1）、物种延续。新一代继承了父母双方的遗传物质，继承了双亲的遗传性状，使得物种得以延续。2）、生物多样性。由于减数分裂形成配子，染色体组成具有多样性，导致配子遗传物质的差异，加上受精过程中精卵结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性（一母生九子，九子各不同）。这种多样性有利于生物进化，体现了有性生殖的优越性。3）、维持染色体恒定。减数分裂时染色体数目减半，通过受精作用，染色体又恢复原有数目，因此维持了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定。4）、生物变异。由于染色体发生重组、交换，又使得生物产生了各种变异。
5．课堂反馈
1.
在减数分裂过程中，有关同源染色体的叙述，不正确的是：（
B
）
A、第一次分裂开始不久两两配对的染色体
B
、在减数第二次分裂中，大小、形状相同的染色体
C、一条来自父方，一条来自母方
D、在减数第一次分裂后期向两极移动
2.
进行有性生殖的生物，能保持前后代染色体数目的稳定，是由于有(
C
)
A.减数分裂和有丝分裂B.有丝分裂和受精作用
C.
减数分裂和受精作用D．无丝分裂和有丝分裂
6．板书设计
受精作用
一、
染色体组合多样性
1.
同源染色体随机分配到子细胞中
2.
非姐妹染色单体间交叉互换
3.
精卵结合时随机结合
二、受精作用
1.
概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
2.
过程：

3.
结果：染色体数目恢复，一半来自精子（父方），一半来自卵细胞（母方）
三、
受精作用意义
1.
物种延续。
2.
生物多样性。
3.
维持染色体恒定。
4.
遗传变异。
7．课堂小结及扩展
以板书为线，对本节课所讲知识进行简要的复习归纳；教学扩展：学生课后收集有关植物双受精和动物受精相关知识，课后交流。知识收集途径：图书馆，互联网等。
8．补充资料
（1）植物双受精：
双受精是指被子植物的雄配子体形成的两个精子，一个与卵融合形成二倍体的合子，另一个与中央细胞的极核（通常两个）融合形成初生胚乳核的现象。双受精后由合子发育成胚，初生胚乳核发育成胚乳。主要过程为：配子配合前阶段，发生的事态有：⑴花粉萌发和花粉管在花柱中生长：花粉由各种媒介传到雌蕊的柱头上后，立即与雌蕊发生相互作用。在亲和的情况下，花粉萌发长出花粉
管并钻入柱头。花粉管进入柱头后，继续在花柱中生长。不同植物的花柱在结构上是不同的。⑵花粉管进入胚囊和释放内容物：花粉管伸入子房后，沿子房内壁或胎座继续生长，直达胚珠，经珠孔进入胚珠，最后到达胚囊。配子结合：关于配子结合过程的研究主要集中在下列几方面：⑴雄配子与雌配子是如何并合为一体的，⑵精子的细胞质是否参与融合，⑶核的融合
（2）双胞胎：
双胞胎，指胎生动物一次怀胎生下两个个体的情况。双胞胎一般可分为同卵双胞胎和异卵双胞胎两类。同卵双胞胎指两个胎儿由一个受精卵发育而成，异卵双胞胎是由不同的受精卵发育而成的。全世界双胞胎平均出生率为1∶89。
通常情况下，妇女每月排卵1次，有时因某种原因同时排出两个卵子并同时受精，就产生了两个不同的受精卵。这两个受精卵各有自己的一套胎盘，相互间没有什么联系，叫做异卵双胎，产妇将生出两个婴儿。他们比较相似，而且往往是异性的。这种异卵双胎比较多见，并且与遗传基因、孕妇的年龄以及孕妇的生产次数有关。同卵双胎的形成则与上不同，是一个精子与一个卵子结合产生的一个受精卵。这个受精卵一分为二，形成两个胚胎。由于他们出自同一个受精卵，接受完全一样的染色体和基因物质，因此他们性别相同，且就像一个模子里出来的，有时甚至连自己的父母都难以分辨。这种相似不仅外形相似，而且血型、智力、甚至某些生理特征，对疾病的易感性等都很一致。我们常说的连体婴儿，实际上就是这种单卵双胎，只是由于当初受精卵分裂时的不完全造成了某些部位相连。双胎妊娠有家族遗传倾向，随母系遗传。有研究表明，如果孕妇本人是双胎之一，她生双胎的机率为1/58；若孕妇的父亲或母亲是双胎，她生双胎的机率也很高。另有研究报道，双胎的母亲有4％为双胎，而双胎的父亲仅有1.7％是双胎。妊娠初期，很容易利用超声波检查出双胎现象。双胎妊娠时身体的不适和反应往往比单胎更为明显。
四、教学反思
受精作用作为减数分裂与新生命形成的桥梁，对学生了解整个生命过程无疑是不可或缺的。本节课以受精作用为重点，以问题导引，师生互动，教师主讲等多方式，在染色体层面分析了生命现象的多样性及其意义，启发学生对生命的尊重和敬畏。生物受精过程是复杂的，通过学生知识的扩展，可引发学生更多的思考，使他们产生更浓厚的兴趣。运用多方式教学，活跃课堂氛围，使学生避免了单纯由教师讲授所带来了知识繁重，学生疲劳等弊端。使学生在知识，能力，情感态度与价值观等方面都得到提高。
减数分裂
马翠萍
蒙薛姣
（陕西师大学生科院2007级生科3班）
一、教学目标
1.知识目标

（1）学生能够阐明细胞减数分裂的过程；
（2）学生能够解释减数分裂的概念；
（3）学生学会区别减数分裂与有丝分裂的过程。
2.能力目标
（1）学生能够使用显微镜观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片；
（2）通过观看视频和读图，学生提高发现问题和解决问题的能力
（3）通过课堂训练，学生提高归纳总结的能力。
（4）学生尝试构建减数分裂染色体行为变化的模型，提高动手能力。
3.情感态度与价值观
（1）学生参与讨论减数分裂过程中各个阶段的特征，并进行交流，养成思考、总结的习惯；
（2）通过小组合作形成团结互助、取长补短的团队精神；
（3）通过减数分裂与有丝分裂的比较，学生形成辩证统一的唯物主义哲学观。
二、教学重、难点
1.教学重点

减数分裂的过程及各个时期染色体行为的变化。
2.教学难点
减数分裂相关概念的理解和区分，以及各阶段的特点及染色体数目的变化。
三、课程内容和学生分析
1.课程分析

“减数分裂”一节是高中生物的重点知识，也是本书的重点和难点。从课程安排上来看，“减数分裂和受精作用”放在必修二的第二章第一节，既是对前面细胞增殖的延伸和扩展，又是后面遗传和基因突变的基础，起着承前启后的作用。“减数分裂”又作为本节的第一小节，是重中之重，足以引起教师和学生的高度重视。
从地位上来说，本节是重要的一节，从内容上来说，是较难掌握的一节，减数分裂的难点表现在以下几个方面：（1）概念繁多，抽象且易混淆，难以理解，如染色体，染色单体，同源染色体，四分体等。（2）过程复杂，减数分裂过程中染色体复制一次却连续分裂两次，加上有丝分裂的干扰，更加难以理解。（3）数目和行为的变化复杂，对于理解本节，又是一大难点。
总体上来说，本节内容与其他学科的知识联系较少，但与本学科的其它章节的知识联系较为紧密，学好了本节内容，既巩固了前面的知识，又为后面遗传变异内容的学习奠定坚实的基础。
2.学生分析
经过必修一和必修二第一章节的学习，学生已经了解了细胞的结构（尤其是细胞核的结构和组成）、细胞增殖及孟德尔的两大定律，具备学习减数分裂的知识基础，尤其是对有丝分裂过程的学习，更是为减数分裂的学习开拓了思路，学生在理解能力上有了较大的提升。但由于本节知识中几个概念的区分及精子形成过程比较复杂抽象，因此学生不易把握本节的重难点，因此教师要注重循序渐进，启发诱导，积极调动学生的求知欲望，以顺利地帮助学生获得有关知识。
四、教学方法
本节课通过采用归纳法、讨论法、比较法、讲授法等教学方法，并配以多媒体辅助教学（课件、flash动画）和染色体模型展示等活动，根据学生的认知发展规律及心理学中的知识的迁移规律，引导学生自主发现问题，并在解决问题的过程中提高能力。
五、教学过程设计
1.第一课时（马翠萍）
（1）导入新课
组织学生以两人为一组回顾有丝分裂的相关知识，然后请学生举手简要讲解有丝分裂的几个时期及各个时期的主要特征，其他同学进行补充。接着请其他同学谈谈他们对染色体、染色单体和同源染色体的认识，加深学生对相关概念的掌握。
随后教师向学生展示黑腹果蝇雄性个体体细胞和配子的染色体图，学生主动发现配子和体细胞的染色体数目的不同之处。
接着请学生思考：配子的形成能否通过有丝分裂实现？随即将孔子及其第76代玄孙孔令奇的照片摆出，孔子的染色体是正常的，有46条，如果能通过有丝分裂形成配子，那么孔令奇应该有多少条染色体？学生通过数学方法计算，得出的结果是46×276，显然不符合客观事实，所以假设不正确，也就是配子的形成不能通过有丝分裂实现，而是通过一种特殊的有丝分裂——减数分裂实现，从而引出本节课的内容—减数分裂。
（2）讲授环节
①初步了解减数分裂概念
魏斯曼的猜想：精子和卵细胞的形成必然有一个是染色体数目减半的过程，受精时，精子和卵细胞融合，恢复正常染色体数目。
减数分裂：进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。从两个层次上来理解减数分裂的概念：a.在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。
b.细胞分裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。
②精子的形成（重点）
部位：人和动物的精子是在有性生殖器官睾丸内形成的。简要介绍睾丸的结构和精原细胞。
首先在网上查找资料，用动画演示精子的形成过程，学生将对其有个直观的印象。接着让学生仔细阅读下图（或者课本中的图2-2）。
结合有丝分裂的相关知识，填写下表，然后老师补充。
时期
细胞名称
每个细胞染色体数目
每个细胞DNA分子数
染色体行为
第
一
次
减
数
分
裂
间期
精原细胞
2n
2n→4n
染色质复制，浓缩、螺旋变粗
前期
初
级
精
母
细
胞
2n
4n
配对、同源染色体联会
中期
2n
4n
配对完毕的同源染色体排列在赤道板，形成四分体
后期
2n
4n
在纺锤丝的作用下同源染色体分离，分别移向两级
末期
n
2n
同源染色体分别到两个子细胞，
第
二
次
减
数
分
裂
前期
次
级
精
母
细
胞
n
2n
染色体错落地分布于细胞核中
中期
n
2n
染色体排布于赤道板
后期
2n
2n
在纺锤丝的作用下姊妹染色单体分离，分别移向两级
末期
精细胞
n
n
③减数分裂的过程
a.减数第一次分裂：
间期：精原细胞，体积增大、染色体复制，复制后的每条染色体含两条姐妹染色单体，它们由同一个着丝点连接。
前期：初级精母细胞，同源染色体配对，配对的过程中同源染色的非姐妹染色单体常发生缠绕，并交换部分片段。
结合左图理解相关概念
同源染色体：配对的两条染色体，形状大小
一般都相同，一条来自父方，一条来自母方叫做同源染色体。
联会：同源染色体两两配对的现象。
四分体：联会后的每对染色体含有四条染色单体，叫做四分体。
中期：同源染色体成对排列在赤道板上，每条染色体的着丝点附着在纺锤丝上。
后期：同源染色体彼此分离，分别移向两级。
末期：一个初级精母细胞分裂为两个次级精母细胞，每个次级精母细胞含有数目减半的染色体。
b.减数第二次分裂：
间期
：与减数第一次分裂之间很少有间期，染色体不再复制。
前期Ⅱ：染色体散乱的分布在细胞中。
中期Ⅱ：染色体排列在赤道板，每条染色体的着丝点分裂，两条姐妹染色单体分开，成为两条染色体。
后期Ⅱ：纺锤丝牵引，这两条染色体分别移向两级。
末期Ⅱ:每个次级精母细胞形成两个精细胞。
④减数分裂的结果：
一个精母细胞形成四个染色体数目减半的精细胞。精细胞经过复杂的变形成为精子。
⑤总结减数分裂的特征
减数第一次分裂特征：a.同源染色体配对，即联会；b.出现四分体，且四分体中的非姐妹染色单体发生交叉互换；c.同源染色体分离，分别移向细胞的两极；d.染色体数量减半。
减数第二次分裂特征：a.染色体不再复制；b.每条染色体的着丝点分裂；c.姐妹染色单体分离，分别移向细胞的两极；d.DNA数量减半。
为什么说减数分裂是特殊的有丝分裂？
共性：都出现纺锤丝和染色体；
特殊在于：减数分裂有联会、四分体、同源染色体分离。但有丝分裂没有。
⑥卵细胞的形成过程。
结合图片简介卵细胞的形成过程。然后把学生分成四人一组引导学生将卵细胞的形成与精子的形成作比较。最后老师总结。区别如下：
a.产生部位不同；精子是在睾丸内形成，卵细胞是在卵巢内形成的
b.初级卵母细胞经过减数第一次分裂，形成大小不同的两个细胞——次级卵母细胞（大的）和极体（小的）。精原细胞在减数第一次分裂后形成两个大小相同的次级精母细胞；
c.次级卵母细胞经过第二次减数分裂，形成一个大的卵细胞和一个小的极体，第一极体也经过第二次减数分裂形成两个极体。三个极体最终都退化消失。
d.一个卵母细胞就只能形成一个卵细胞，而一个精母细胞却能形成四个精细胞。
e.精子有变形过程、体积小、可游动；卵细胞无变形过程、体积大、不可游动。
⑦从以下几个方面理解减数分裂的概念
a.
有性生殖的生物。
b.
产生成熟生殖细胞的过程中。
c.细胞中染色体只复制一次，细胞连续分裂两次，一个母细胞分裂成四个子细胞。
d.子细胞中染色体数目只有母细胞中的一半。
e.发生在生物的生殖器官中。
2.第二课时(蒙薛姣）
（1）课前准备
用纸条建立减数分裂染色体的模型。（提前一周进行）
①取两种不同颜色（红色和白色）的纸条，红色6cm×2cm六块，白色6cm×2cm六块，红色10cm×2cm六块，白色10cm×2cm六块，作为染色单体；胶带一卷，细线，剪刀一把。
②将颜色、长度相同的的染色单体成对并排放置，在两条染色单体中部用同种毛线捆扎起来，代表减数分裂开始时已经完成复制的染色体，捆扎点代表着丝点。
(2)
回顾旧知
通过观看减数分裂过程动画，回顾上节课的内容。（学生观看动画，教师在黑板上画出三个细胞轮廓（两大一小），并在细胞两级画出中心体和纺锤丝(备用）。
(3)减数分裂与有丝分裂比较
①中期染色体排列方式的比较
首先，借助做好的染色体模型，直观的让学生进一步理解染色体、染色单体、非姐妹染色单体、同源染色体、四分体、着丝粒的概念。进而说明染色体模型的用途。
接着，随机让三名学生根据自己对减数分裂减Ⅰ减Ⅱ中期和有丝分裂中期的印象，把染色体模型粘到黑板上所画的细胞轮廓内的相应位置上。
根据学生粘染色体模型的结果，在依据ppt上的减数分裂与有丝分裂的过程图，进一步回顾减数分裂与有丝分裂的过程，并解释两者的主要区别在于中期染色体排列方式。减Ⅰ中期同源染色体排列在赤道板的两旁，而减Ⅱ和有丝分裂的中期是着丝点排列在赤道板上。
②染色体数、DNA数变化差异
让学生以小组为单位，讨论并填写下表。（5分钟，每组一行）
分裂类型
有丝分裂
减数分裂
分裂时期
间
期
前期
中期
后期
末期
初级精母细胞
次级精母细胞
精子
前期
中期
后
期
间期
前期
中期
后期
末期
染色体数目
2n
2n
2n
4n
2n
2n
2n
2n
2n
n
n
n
2n
n
染色单体数目
4n
4n
4n
0
0
4n
4n
4n
4n
2n
2n
2n
0
0
同源染色体
对数
n
n
n
2n
n
0
0
0
0
0
0
0
0
0
DNA分子数
4n
4n
4n
2n
2n
4n
4n
4n
4n
2n
2n
2n
2n
n
学生代表汇报讨论结果，并说明理由。教师根据汇报情况，给予评价、指出错误之处，并给予讲解。讲解如下：
在有丝分裂间期，染色体进行复制，但是着丝粒数目没有改变，所以我们说染色体数目没有改变，它和体细胞一样，仍为2n。
在前期，染色体复制完毕，染色体数目仍为2n。
在中期，染色体排列在赤道板上，数目也没有变化，仍为2n。
在后期，着丝点一分为二，逐渐向两级移动。染色体数目加倍，成为4n。
在末期，染色体被平分到两个子细胞中。子细胞染色体数目恢复到2n。
下面再来看一下，在减数分裂过程中染色体数目的变化。
和有丝分裂一样，间期，染色体进行复制，但是着丝粒数目没有改变，所以我们说染色体数目没有改变，仍为2n。
在减Ⅰ前期，染色体复制完毕，染色体数目仍为2n。
在减Ⅰ中期，同源染色体排列在赤道板两旁，数目也没有变化，仍为2n。
在减Ⅰ后期，同源染色体分离逐渐向两级移动，但着丝点没有分裂，所以数目也没有变化，仍为2n。
在减Ⅰ末期，同源染色体移动到两个子细胞中，染色体数目减半，变为n。我们把这时候的细胞称为次级母细胞。
接着，次级母细胞经过短暂的间期，或者直接进入减数第二次分裂。在这个时期的间期，染色体并没有复制。所以进入减Ⅱ前期时，染色体数目为n。
减数第二次分裂和有丝分裂相似，只不过是细胞内的染色体数目减半而已。只要把减Ⅱ的每个时期的染色体数目都改为它对应的时期的染色体数目的一半，就可以了。
最后，ppt上呈现减数分裂和有丝分裂过程染色体数目变化数学模型（如下图示）。让学生有一个较直观的印象。
③其他：联会、四分体、交叉、互换等
通过课本第20页图2-6，和有丝分裂相比，解释减数分裂还有的特别之处——即减Ⅰ出现的联会、四分体、交叉、互换等现象。讲解如下：
除了这些，减数分裂和有丝分裂相比，还有那些特别之处呢？在减Ⅰ前期，同源染色体两两配对，也就是说进行联会。联会后的每对同源染色体含有4条染色单体，称为四分体。接下来，同源染色体就有可能进行交叉、互换。这就是减数分裂的特别之处。不同的细胞的染色体可在不同的部位进行交换。这样也保证了同一个亲本能产生多种多样的配子，不同的配子随机结合，就形成了含有不同的基因型的受精卵，受精卵发育再成个体。
(4)实验部分：观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
让学生按照规范的使用显微镜方法在显微镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。教师指导学生找到各个时期的细胞，观察染色体的形态、位置及数目，并绘制减数分裂不同时期的细胞简图。学生在通过实验检验所学知识同时又能提高识图、作图的能力。
六、板书设计
减数分裂（第一课时）
一、概念：有性
成熟生殖细胞

染色体数目减半
二、精子的形成

观看动画，阅读图2-2，完成下图：
时期
细胞名称
每个细胞染色体数
每个细胞DNA数
染色体行为
第一
次减
数分
裂
间期
精原细胞前期
初级精
母细胞中期后期末期第二
次减
数分
裂
前期
次级精
母细胞中期后期末期
精细胞三、时期：
减Ⅰ：间：染色体复制
前：同源染色体、配对、交叉互换、联会、四分体
中：成对
赤道板
后：同源染色体彼此分离，移向两级。
末：两个细胞，染色体减半
减Ⅱ：染色体不复制；
着丝点分裂；姐妹染色单体分离；
DNA数减半
四、卵细胞与精子形成过程比较
1.部位:
睾丸
卵巢
2.减Ⅰ结果：子细胞

相同

不同
3.减Ⅱ结果：
4个精1卵3极
4.形态.:
减数分裂（第二课时）
一、减数分裂VS有丝分裂
1、中期染色体排列方式的比较

2、染色体数、DNA数变化比较
分裂类型
有丝分裂
减数分裂
分裂时期
间
期
前期
中期
后期
末期
初级精母细胞
次级精母细胞
精子
前
期
中期
后
期
间期
前期
中期
后期
末期
染色体数目
2n
2n
2n
4n
2n
2n
2n
2n
2n
n
n
n
2n
n
染色单体数目
4n
4n
4n
0
0
4n
4n
4n
4n
2n
2n
2n
0
0
同源染色体对数
n
n
n
2n
n
0
0
0
0
0
0
0
0
0
DNA分子数
4n
4n
4n
2n
2n
4n
4n
4n
4n
2n
2n
2n
2n
n
3、其他：联会、四分体、交叉、互换等
七、补充材料——假减数分裂
以雄蜂产生精子的过程为例，介绍“假减数分裂”。
蜜蜂群体由蜂王、雄蜂和工蜂组成，蜂王和工蜂是由受精卵发育而来，都是二倍体（2n=32），雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来的，是单倍体（n=16）。单倍体雄蜂是怎样产生精子的呢？雄蜂在产生精子的过程中，它的精母细胞进行的是一种特殊形式的减数分裂。减数第1次分裂中，染色体数目并没有变化，只是细胞质分成大小不等的两部分。大的那部分含有完整的细胞核，小的那部分只是一团细胞质，一段时间后将退化消失。减数第二次分裂，则是一次普通的有丝分裂：在含有细胞核的那团细胞质中，染色单体相互分开，而细胞质则进行不均等分裂，含细胞质多的那部分（含16条染色体）进一步发育成精子，含细胞质少的那部分（也含16条染色体）则逐步退化。雄蜂的1个精母细胞，通过这种减数分裂，只产生1个精子，精母细胞和精子都是单倍体细胞。这种特殊的减数分裂称为“假减数分裂”。图示如下：
●
n=16
●
n=16
退化消失
细胞质不等裂
减Ⅱ
n=16
细胞质不等裂
雄蜂
退化消失
●
n=16
雄蜂的假减数分裂过程
n=0

减Ⅰ
●
n=16
八、教学反思
本次教学活动本着新课标的四个课程理念，始终贯彻以学生为主体的思路，让学生充分地参与进来，从开始的让学生分组回顾有丝分裂的过程，到读图总结减数分裂过程中各个时期的特征，再到减数分裂染色体行为变化模型的建立及演示，学生一直处于主体地位，而教师则起到引导教学活动，组织教学纪律的辅助地位，学生在参与的过程中养成勤思考、爱动手的习惯，逐步提高生物科学素养。采用探究式的学习方法，让学生都参与到小组和全班的讨论中，大家都可以畅所欲言，各抒己见，同时在听取他人的观点中自我反思，而且小组活动可以使学生取长补短，，并找到自己的合适位置；在制作模型的过程中，学会化复杂为简单。此外，本次教学活动还特别注重与现实生活的联系。比如，人的精子和卵子是如何形成的；在模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合时，学生就会理解“一母生九子，九子各不同”的由来。总之，教师要从科学、技术、社会三个方面入手，调动学生的积极性，同时，及时地从学生那里得到反馈，这样才能因材施教，顺利地达到教学目的。基因在染色体上
陈长斌
陕西师大生科院2007级生科3班
教材分析：
在人类对遗传物质的探索过程中，萨顿和摩尔根都做出了杰出的贡献。他们有独到的研究方法，有缜密的思考，有严谨的推理，并得出了科学的结论。这些都应该在我们的课堂教学中得到展示。学生可以通过活动，领悟科学家的研究方法，进行探究并得出相关的结论。基于以上考虑，本节的教学目标的确定应突出两点：一是科学的过程和方法；二是在染色体和基因水平上阐明分离规律和自由组合规律，以达到课程标准的要求
一．
教学目标
1知识方面：1）说出基因为与染色体上的理论假说和实验证据

2）运用有关基因和染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的本质
2情感态度与价值观;认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。
3.
能力方面
尝试运用类比推理的方法解释基因位于染色体上。
二.
教学的重难点
重点：
1.
基因位于染色体上的理论假说和实验证据
2.
孟德尔遗传规律的现代解释
难点：
1.
运用类比推理的方法解释基因位于染色体上
2.
基因为与染色体上的证据
三.
教学方法
1..列表比较法
2.探究法
四
教学过程.
导入：(以提问的形式)
复习旧知
1：孟德尔遗传规律
2：减数分裂及受精过程染色体的变化由此提出问题：基因和染色体存在什么关系？然后让他们结合刚刚回顾的知识来讨论课本上的问题探讨。
学生讨论
总结学生的讨论，引出课题
1.
师生互动：和学生一起分析基因和染色体的行为存在哪些平行关系？
基因和染色体存在明显的平行关系
基因
染色体
引导学生思考
学生亲自实践萨顿假说的发现过程，体验成功的喜悦
在形成配子和受精时

体细胞中的来源

在细胞中的存在方式

形成配子时的行为

教师总结并介绍萨顿假说，讲述类比推理法。萨顿正是运用了此种科学方法，将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上这一假说。教育学生科学的方法是取得成功的关键。
过度：类比推理得出的结论并不具备逻辑的必然性，其正确与否还必须要有实验的直接证据。从而引出下面的内容
学生：阅读教材中摩尔根发现白眼果蝇并证明基因在染色体上的过程
教师：叙述果蝇的杂交实验过程及实验结果，并设置提问
P
红眼雌×

白眼雄
↓
F1
红眼雌雄
↓F1雌雄交配
F2红眼雌雄3
：

白眼雄
1
教师提问:1是否符合孟德尔遗传规律
2
根据那个杂交组合判断出显性性状
3果蝇的白眼性状遗传有什么特点？是否与性别有关系？
4
如果你是摩尔根，你将如何解释果蝇的白眼性状遗传
学生讨论………
教师启发，使学生理解白眼性状的遗传与性别相关联
学生:
书写杂交实验的分析图解
师生互动:
运用细胞图形，将本节课学习的基因在染色体的观点与减数分裂中染色体的行为变化穿插在一起，深入理解相对性状的分离与不同种性状之间的自由组合的根本原因（实质）是什么？
学生思考：对照此图理解分离定律与自由组合定律的实质
【反馈练习】
1、一对同源染色体上（）
A、只有一对等位基
B、至少有一对等位基因C、可能有多对等位基因
D、最多一对等位基因
2.
猴的下列各组细胞中，肯定都有Y染色体的是（）
A、受精卵和次级精母细胞
B、受精卵和初级精母细胞
C、初级精母细胞和雄猴的神经元
D、精子和猴的肠上皮细胞
3.右图示某生物正在进行分裂的细胞，等位基因A和a
位于染色体的位置（不考虑互换和突变）可能是(

)
A.A位于①上，a位于⑤上　　
　
B.A位于⑤上，a位于⑦上
C.该细胞只有a，分别位于⑤和⑧上
D.该细胞只有A，分别位于②和⑥上
4．人类的多指（A）对正常指（a）为显性，属于常染色体遗传病。在一个多指患者（Aa）的下列各细胞中，不含或可能不含显性基因A的是（

）
①神经细胞

②成熟的红细胞

③初级性母细胞④次级性母细胞

⑤肌肉细胞

⑥成熟的性细胞
A．②④⑥
B．①③⑤
C．①②⑥
D．④⑤⑥
5．在人的精子形成过程中，次级精母细胞处于后期，细胞中可能有（
）
A．22对常染色体+XY
B．22对同源染色体
C．44条常染色体+XY
D．44条常染色体+XX
答案
CCDA
D
板书设计：

第二节
基因在染色体上
（一）
萨顿的假说
基因和染色体存在明显的平行关系
基因
染色体
在形成配子和受精时

体细胞中的来源

在细胞中的存在方式

形成配子时的行为
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代，也就是说基因在染色体上（二）基因位于染色体上的实验证据
P
红眼雌×

白眼雄
↓
F1
红眼雌雄
↓F1雌雄交配
F2红眼雌雄3
：

白眼雄
实验的分析图解
P

XWXW红眼（雌）

×XwY白眼（雄）
配子
XWXw

YF1

XW
Xw红眼（雌）
XWY红眼（雄）

XW
Y
XW
XW
X
W红眼（雌）
XWY红眼（雄）
Xw
XW
Xw红眼（雌）
XwY白眼（雄）

（三）孟德尔遗传规律的现代解释
1、基因的分离定律的实质；在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
2、基因的自由组合定律的实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非
同源染色体上的非等位基因自由组合。
教学反思：第一部分萨顿的假说，引入以问题探讨开始，萨顿发现蝗虫的体细胞和配子中染色体的关系，通过类比推理的方法提出推论，基因在染色体上，然后结合课本讲述他的四点理由。在第四点中提出等位基因与非等位基因、同源染色体与非同源染色体的概念并加以区别。
第二部分实验证据，摩尔根的果蝇杂交实验提出问题，然后进行解释（解释前需补充常染色体和性染色体的有关知识、性别决定以果蝇为例），最后通过测交加以验证。得出结论基因在染色体上。通过基因定位发现，基因在染色体上呈线性排列。综合以上内容的学习，提出孟德尔遗传规律现代解释。伴性遗传
呼啸
陕西师大生科院2007级生科3班
一、
教学目标

（一）
知识与技能：概述伴性遗传的特点。

（二）
过程与方法
：1.运用资料分析的方法，总结人类红绿色盲症的遗传规律。2.通过对遗传图进行观察、提出假说，演绎、推理分析，培养学生的识图能力、综合分析处理信息的能力，应用规律解决问题的能力，同时获得研究生物问题的方法。（三）
情感态度与价值观方面
1.认同观察、提出假说、实验的方法在建立科学理论过程中所起的重要作用。
2.认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。
3.认同优生优育的科学道理
二、
教学重点和难点

（1）重点：伴性遗传的特点
[解决办法]（逻辑推理、科学素养的培养。）
在教学中启发学生写出男女各种基因型，分工合作搞清每种婚配类型色盲患者的比例。教师在此基础上引导学生总结出伴性遗传的规律，分别运用正推和逆推的方法进行归纳色盲遗传的特点，充分理解伴性遗传的规律。

（2）难点：分析人类红绿色盲的主要婚配方式及其遗传的规律
[解决办法]
（培养学生研究问题的能力。）
伴性遗传方式的发现是这节课的难点，假设情况较多。
引导学生提出假设，学生动手、动脑，分析道尔顿家庭遗传谱系，让学生充分利用统计数据真实地体会知识的产生过程，培养学生科学研究的能力，培养实事求是的科学态度和科学精神。

重难点突破
①通过红绿色盲调查，结合课堂上的探究活动，在探究中发现伴X隐性遗传的特点。
②通过书写遗传图解，掌握人类红绿色盲的主要婚配方式，规范正确书写要求。
三、教学过程
学习阶段
教师活动
学生活动
教学意图
?
?
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?
?
教学过程
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教学过程
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?
?
?
?导入
1.色盲症的发现
讲述英国科学家道尔顿发现色盲的小故事，引导学生思考：从道尔顿发现色盲的小故事，你获得了什么样的启示？
提问学生
介绍色盲知识：就是不能辨别色彩，即辨色能力丧失。红绿色盲是一种常见的人类遗传病，患者不能像正常人一样区分红色和绿色。
?
2.课件显示红绿色盲检查图
设疑：红绿色盲是怎么遗传的呢？
导入新课：伴性遗传。理解概念。
?
?
（二）讲授内容
?2.色盲遗传家系图谱分析
课件显示红绿色盲家系遗传图谱，认识系谱，分析图谱，设计问题已到学生思考?：
对“资料分析”的两个讨论题进行讨论。
总结伴性遗传的概念、色盲基因的表示方法，填写学案中相关内容。
??
3.课件显示人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型的图表，引导学生填写
?
根据遗传图解，写出Ⅰ-1和Ⅲ-6的基因型，并推测Ⅱ-3的基因型。下面我们来画一画他们的遗传图解（这里难度较大，教师可先作示范）！Ⅰ-1与Ⅰ-2。结论：生下的孩子无论是男是女，视觉都表现正常，没有色盲。可是，他们的女儿却都是携带者。
Ⅱ-3与Ⅱ-4（紧接上面的图解板书图解）

课件显示巩固练习，提问学生
?
?
4.提出问题引导学生思考婚配类型并回答，然后总结给出正确答案。
?
??5.强调遗传图解的书写格式，在课件上边引导学生回答边演示两种婚配方式的遗传图解
?
?
??6.通过遗传图解引导学生总结色盲遗传的特点，得出“交叉遗传”的结论。
?
?7.课件显示巩固联系，提问学生（教师可稍作引导）。
?
?8.介绍其他伴性遗传实——
?血友病
英国维多利亚女王，（幻灯片：维多利亚女王家族图谱）她是女王家族中第一个血友病携带者，由于她的祖辈中无人患过这种病，因此推测她的致病基因是突变产生的。欧洲皇族之间的联姻，使血友病基因通过女王的后代传到俄国、西班牙等一些皇族，产生了众多血友病携带者和患者。
??
听讲、思考，在老师的引导下回答

?
?
?
??
学生看图识别，进行自我色盲检测。
?
学生思考，回答
?
?
?
学生记忆
?
?
?
?
?
?
学生填写
?
?
学生思考回答
?
?
学生考回答
?
?
?
?
?学生在学案上练习写遗传图解
?
?
?
?
?
学生活动：黑板练写
?
?
?
?
?
?
?学生书写
?
?
?学生观察、讨论
?
?
?
?学生聆听
?
?
?
?
?学生思考分析作答
?学生了解习惯知识，思考并做初步分析。
道尔顿发现色盲的小故事十分生动，不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以对学生进行情感教育，体验本节课的情感目标。认同道尔顿勇于承认自己是色盲患者，并将自己的发现公之于众的献身科学、尊重科学的精神
?
通过辨认、识图，激发学生的学习兴趣。通过设疑激发学生思考，便于新课的讲授。
探究、讨论模式结合：通过家系遗传图谱分析遗传现象→
提出问题
→
讨论问题
→
提出依据释疑
→
结论，教师进行适当的引导，通过问题推进的办法提高学生质疑、假设、探究的能力，体现本节的能力目标。
?
?以学生为主体，肯定学生的能力，引发继续学习的兴趣。
讲练结合，巩固所学知识。
?
培养学生分析归纳的能力，落实本节课的能力目标。
遗传图解的书写格式是教学重点，在上一章已经学习过，通过学生回答既回顾所学知识，又可联系遗传的基本规律等知识，使学生认识到伴性遗传也遵循遗传的基本规律。
?
?
培养学生应用所学知识的能力，巩固所学知识。
?
通过讲练结合落实学生的遗传图解的书写能力，解决学生眼高手低的毛病。
?
?
通过练习巩固学生所学知识，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。
?
扩展学生知识面，并可引导学生预习下一节内容。
?
帮助学生建立知识框架
?
?
引导学生自我评估所学知识掌握情况
课堂小结
总结本节课知识点及联系，强调本节课的重点和难点。
学生呼应

反馈练习
学案相关练习巩固
学生演练，并回答
巩固所学知识点。
四、教学反思
本节课在学习果蝇眼色遗传后在开展的新课，应该说学生学起来难度有所降低。在红绿色盲图解分析上，以探究性学习方法展开，融合资料收集、遗传病的调查、判断及推理，假设和论证、讨论、遗传图谱书写和遗传概率计算，完成新课标确定的操作技能、信息能力和科学探究能力三个方面的能力目标。课堂中以学生为主体，通过一定创设情景，引导学生自主探究，在相互讨论中解决问题．达到预期目标。而教师在教学中恰当的点拨与讲解，教学效果良好。
五、作业布置

教材P37练习。
六、板书设计

第三节
伴性遗传
一、伴性遗传

1.概念：控制生物性状的基因有些位于性别染色体上，所以遗传上总是和性别相关联，这种现象称为伴性遗传。

2.
红绿色盲基因的遗传特点：
⑴伴X染色体隐性基因控制的遗传病；
⑵交叉遗传（一般为隔代遗传）；
⑶男性发病率多于女性。

3.
实践中的应用：
⑴优生的科学道理；
⑵区分芦花鸡羽毛特征，饲养蛋鸡。

4.性别决定的方式：XY型和ZW型。DNA是主要遗传物质

马晓晨
陕西师大生科院2007级生科三班
一、
课程安排：
本节内容安排一课时，课程内容：复习DNA和蛋白质的相关知识，了解早起学者对遗传物质的推测，通过讲解分析实验原理和步骤，使学生对遗传物质有较深的了解。
二、
教材及课标分析：
“DNA是主要的遗传物质”一节，先联系前面所学的有关细胞学基础(有丝分裂、减数分裂和受精作用)，阐明了染色体在前后代遗传中所起的联系作用，再通过对染色体化学成分分析得知，它的主要成分是DNA和蛋白质。那么，遗传物质是DNA还是蛋白质呢?教材在此埋下伏笔，然后通过两个经典实验证明了DNA是遗传物质，最后列举少数生物只有
RNA而没有DNA的事实，得出“DNA是主要的遗传物质”这一结论。
“DNA是主要的遗传物质”这一小节在第三章中占有重要位置，学生只有真正理解这部分内容，才能在生物性状遗传和变异的复杂现象中，从根本上懂得生物遗传和变异的实质和规律。
三
、学生分析：
学生已经具备了有丝分裂、减数分裂和受精作用等细胞学基础，掌握了生物的生殖过程、染色体的化学组成、蛋白质与核酸的元素组成等相关知识，这为新知识的学习奠定了认知基础。
高中学生具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，他们的心智还不能有效控制其行为冲动，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考。
四、
教学目标：
1．知识目标
（1）
总结“DNA是主要遗传物质”的探索过程。
（2）
分析DNA是主要遗传物质的相关实验。
（3）
探讨DNA是主要遗传物质在实验技术中的作用。
2．能力目标
（1）
通过肺炎双球菌的转化实验，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路，训练学生逻辑思维的能力。
（2）
用“同位素标记法”来研究噬菌体侵染细菌的实验，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。
3．情感态度与价值观目标
认同人类对科学知识的认识是不断发展和完善的过程。
五、
教学重、难点：
1．肺炎双球菌转化实验的原理和过程（重、难）——除教材相关知识讲述外，可以运用表格，使学生分析记忆更容易。
2．噬菌体侵染细菌实验的原理和过程（重）——由于学生还没学习过关于病毒的相关知识，所以理解起来较为困难，建议采用网络动画演示,变抽象为直观。
3．探究科学发现过程来学习科学研究方法(难)——在讲授过程中，应采用“产婆式”教学法，尽量让学生多思考，积极投入到教学中来。
六、
教学过程：
1．复习提问：染色体的主要成分是什么?

答案：蛋白质和DNA
2．思考提问：为什么早期的科学家会认为蛋白质是遗传物质，比较DNA和蛋白质在结构和组成方面的相似之处？
答案：蛋白质是由多种氨基酸组成的生物大分子，其中主要氨基酸有二十多种，排列顺序不同可以组成无数种蛋白质。而且由蛋白质组成的酶可以控制生物的相关性状和代谢，这些性质都与DNA较相似。
但是DNA具有蛋白质不具备的性质，DNA可以进行自我复制，而且在细胞中的含量的相对稳定的，其分子结构也较稳定，可以稳定的遗传给后代。
3．课程导入：
“
龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞。”
提问学生：他们是通过什么将自己的“本领”传递给下一代的？
同学会根据常识回答：是DNA。（若得不出答案，做适当引导）
反问：那DNA是主要遗传物质是怎样证明的呢？（引发学生思考，设置悬念，让学生积极参加到教学思考中来。）
过度：“接下来由老师带领大家重游探索之路……”（运用幽默语言，引发学生兴趣）
4．肺炎双球菌转化实验（F.Griffith）：
相关知识介绍：
S型细菌：该型细菌的菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成光滑（smooth）菌落，可使人患肺炎或使小鼠患败血症，即有毒性。
R型细菌：该型细菌的菌体没有多糖类荚膜，在培养基上形成粗糙（rough）菌落，可使人或鼠患病，即无毒性。
实验过程：（让学生参照书上第43页图3-2）
A
用R型细菌感染活鼠，小鼠不死亡。
B
用S型细菌感染活鼠，小鼠死亡。
C
将S型细菌高温处理后在感染小鼠，小鼠不死亡。
D
将R型细菌与加热杀死后的S型细菌混合后注射，小鼠死亡，且从小鼠体内分离出S型细菌。
思考：
（补充内容）答案：
*
对比分析第一、二组说明什么？
*
在第三组中被加热杀死的S型细菌还有没有毒性？
*
对比分析第二、三组说明什么？
*
在第四组中是谁导致小鼠死亡?
*
第四组小鼠体内能分离出S型活细菌，它是开始注射进去的，还是混合后重新出现的？
*
对比分析第三、四组又说明什么？
*
实验先进行第一、二组与第三、四组相比，起________作用。
*该实验能否证明DNA是遗传物质？该实验
*说明S型细菌有毒，而R型无毒；
*没有；
*加热杀死的S型菌无毒；
*S型活细菌；
*混合后重新出现的；
*加热杀死的S型菌可以把R型菌转化成S型活细菌；
*对照
*不能。加热杀死的S型细菌中有种转化因子
的结论是什么？

可以把R型菌转化成S型活细菌。

C步骤中“高温处理”的相关解释（补充内容）
蛋白质和核酸对高温的耐受能力是不同的，在80~100摄氏度的温度范围内，蛋白质将会失活，DNA双链解开；当温度降低到55摄氏度左右，DNA双链可重新恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。
过度：这种转化因子是什么呢？（让学生适时思考接下来的试验方法，引出O.Avery等人的提纯实验内容）
5．O.Avery等人的提纯实验。
提问：在肺炎双球菌中有蛋白质、DNA、多糖等物质，如何证明哪一种成分有转化作用？

S型活细菌
多糖
蛋白质

DNADNA水解物
分别与R型活细菌混合培养

R
R

R
S

RS
S
得出结论：DNA才是使R型活细菌产生稳定遗传的活性物质。(讨论该结果的不足之处。)
过度：
由于提纯技术不能够达到100%,给支持蛋白质是遗传物质的学者们留下反驳的机会。噬菌体侵染实验作为强有力的证据证实了：DNA才是真正的遗传物质。
6．
噬菌体侵染实验：
大肠杆菌T2噬菌体的模式图:其头部和尾部的外壳是由蛋白质组成的,在它的头部内含有DNA（图）?
结合上述过程,提供了下述资料:噬菌体是由C?H?O?N?S?P等元素组成,在它的化学组分中,60%是蛋白质,40%是DNA,而硫元素仅存在于蛋白质分子中,99%的磷元素都存在于DNA分子中?
同时演示噬菌体侵染大肠杆菌的过程:（视频）
吸附→注入核酸→合成核酸和蛋白质→装配→释放?
结合上述过程,提出问题：
（1）最好选择哪些元素分别对DNA和蛋白质进行标记?
（2）用C?H?O等元素是否可行?
讨论得出答案：分别用35S和32P标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA。
问题：如何用35S和32P对噬菌体进行标记呢?（补充内容）
一部分学生最容易想到:分别用含有35S和32P的培养基培养噬菌体?
点拨:（以提问的方式）
作为病毒,噬菌体的生活方式是什么？
答案：专性寄生,只有在寄主细胞内才能繁殖后代。
噬菌体的寄主是什么?
答案：细菌。
具体步骤：
先分别用含有放射性同位素35S和32P的培养基培养细菌,然后分别用上述细菌培养噬菌体,从而制备出DNA中含有
32P和蛋白质中含有35S的噬菌体,

然后分别用含有35S和32P的噬菌体去感染未被标记的细菌,最后根据放射性同位素在子代噬菌体的存在以确定DNA和蛋白质谁是遗传物质?
子代中放射性同位素的测定：
被32P标记的噬菌体
被35S标记的噬菌体
与细菌混合培养
搅拌后离心
离心后分层
？
上层:较轻的T2噬菌体
下层:被感染的大肠杆菌
结果：

*
标记核酸——沉淀物放射性高，细菌裂解后，再新形成的噬菌体中检测到32P。
*
标记蛋白质——上清液放射性高，细菌裂解后，在新形成的噬菌体中没检测到35S。
结论：DNA才是真正的遗传物质。
标记实验：（使用图表，便于记忆）
亲代噬菌体
原宿主细菌内
子代噬菌体
实验结果
32P标记DNA
无32P标记DNA
DNA由32P标记
DNA是遗传物质。
（可以引导学生思考得出此结论）
35S标记蛋白质
无35S标记蛋白质
外壳蛋白无35S标记
噬菌体侵染细菌的实验过程,证明了：噬菌体前后代形状的遗传是靠DNA来完成的.
根据实验内容回答如下问题:
(1)
用32P标记的一个噬菌体侵染大肠杆菌,待细菌解体后,检测到256个噬菌体放出,则所释放出的噬菌体中,含32P标记的噬菌体与含31P的噬菌体的比例为_____,在此试验之前,怎样才能使噬菌体的DNA标记上32P?
答案：2：254，标记噬菌体参考具体步骤。
　　(2)
32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,在理论上,上清液中不含放射性,下层沉淀物中具很高的放射性,但实验数据和理论数据之间有较大的差异,分析原因:
　　①
在实验中,从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离这段时间过长,会使上清液的放射性含量__________,其原因是__________?
②
在实验中,如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内,是否是误差的来源?理由是_________________________?
答案：①升高，原因是：已有细菌裂解，子代带有放射性同位素的噬菌体被释放。
②是误差来源，
原因：Hershey等人分别用同位素35S和32P，来标记T2噬菌体的蛋白质和DNA。经同位素测定32P在沉淀中含有70%而在上清液中只有30%。表明噬菌体感染细菌后将带有32P的DNA已注入细胞中，可能有部分少量噬菌体尚未将DNA注入宿主细胞就已经被搅拌下来了，这样一来就进一步证明了DNA是遗传物质。

7．教师启发学生思考：是不是所有生物都含有DNA？
答案：大部分生物的遗传物质是DNA，但也有某些病毒，如烟草花叶病毒（TMV），其遗传物质是RNA。
拓展实验:烟草花叶病毒侵染烟草的实验过程。（补充内容）
实验过程：
把TMV放在水和苯酚中震荡，就可以把病毒的蛋白质部分和RNA分开，也可由这分开的两部分重新组合成有感染力的病毒。1956年A.Gierer和G.Schraman发现从TMV分离出的RNA也能侵染植物，产生典型的TMV所致的病斑，如用RNA酶处理，则RNA就失去感染能力。而分离出的蛋白部分无这种感染力。这个实验的结果证明了TMV的遗传物质是RNA，而不是蛋白质。
结论：
①某些病毒的遗传物质是RNA，如烟草花叶病毒，不含有DNA，只含有蛋白质和RNA。对这些来说，RNA就起着遗传物质的作用。
②绝大多数生物的遗传物质是DNA。
七、
板书设计
第3章
基因的本质
第1节
DNA是主要的遗传物质
1、DNA是遗传物质的证据
（1）
肺炎双球菌的转化实验过程和结论。
（2）O.Avery等人的提纯实验。
表格
（3）
噬菌体侵染细菌实验的过程和结论。
2、DNA是主要的遗传物质
（1）某些病毒的遗传物质是RNA。
（2）绝大多数生物的遗传物质是DNA。
（复习提问的答案）
DNA和蛋白质
课堂习题的讲解分析
八、
课后练习
（一）选择题（把选项填在括号内的横线上）
1．在洋葱根尖细胞中，遗传物质的载体是（?
）
???

A．线粒体和叶绿体????
B．细胞核和线粒体
???

C．染色体和核糖体????
D．染色体和线粒体
2．作为主要遗传物质的DNA与蛋白质的根本区别在于（?
）
???

A．相对分子量大???????????????
B．分子结构相对稳定
???

C．在细胞内的分布有一定规律性??D．能够自我复制
3．生物的遗传一般是（?
）
作用的结果。
???

A．只受细胞核内遗传物质的控制?????
B．只受细胞质内遗传物质的控制
???

C．细胞核和细胞质共同控制?????????
D．受细胞核或细胞质其中之一控制
4．噬菌体在繁殖过程中利用的原料是（?
）
???

A．自己的核苷酸和氨基酸??????
B．自己的核苷酸和细菌的氨基酸
???

C．细菌的核苷酸和氨基酸??????
D．自己的氨基酸和细菌的核苷酸
5．一个被放射性元素标记的双链
噬菌体侵染菌，若此细菌破裂后释放出n
个噬菌体，则其中具有放射性元素的噬菌体占总数的（?
）
???

A．?????
B．?????
C．?????
D．
6．所有病毒的遗传物质（?
）
???

A．都是DNA????
B．都是RNA???
C．是DNA和RNA???
D．是DNA或RNA
7．下列结构中，除哪项外，其余都可作为遗传物质的载体（?
）
???

A．叶绿体???
B．线粒体???
C．染色体???
D．核糖体
8．噬菌体侵染细菌实验的基本过程是（?
）
???

A．吸附→注入→复制组装→释放
???

B．吸附→复制组装→注入→释放
???

C．复制→吸附→注入→组装→释放
???

D．吸附→复制→注入→组装→释放
9．噬菌体侵染细菌实验不能证明的是（?
）
???

A．DNA是主要遗传物质???????????
B．DNA能自我复制
???

C．DNA对蛋白质合成有指导作用???
D．RNA是遗传物质
10．决定生物性状的物质是细胞中的（?
）
???

A．蛋白质????
B．核糖核酸????
C．酶???
D．脱氧核糖核酸
11．噬菌体的各种性状能传递给后代是通过（?
）
???

A．噬菌体的DNA????????
B．细菌的DNA
???

C．噬菌体的蛋白质?????
D．细菌的蛋白质
（二）简答题
12．现有两个实验数据：
???①测得衣藻中DNA有84%在染色体上，14%在叶绿体上，2%在线粒体上。
???②测得豌豆染色体成分是：DNA占36.5%、RNA占9.6%，蛋白质占48.9%。
???通过以上数据可以说（1）???
；（2）???
。
13.将野生鳑鮍鱼受精卵的细胞核除去，然后注入金鱼受精卵的细胞核，由这样的受精卵发育的成鱼具备金鱼和鳑鮍鱼两个亲本的性状。该实验说明生物的遗传是???
。
14.某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，用放射性同位素标记噬菌体和细菌的有关结构或物质（如下表所示）。产生的
个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状大小完全一样。
?
?
（1）子代噬菌体的DNA应含有表中的???
和???
元素，各占???
个和???
个。
?
（2）子代噬菌休中，只含32P的有???
个；只含31P的有???
个；同时含有32P，31P的有???
个。
?
（3）子代噬菌体的蛋白质分子中都没有???
元素，由此说明???
，子代唾菌体蛋白质都含有???
元素，这是因为???
。
?
（4）因为此实验能证明遗传物质四个理论特点中的两个：①???
，②???
，所以此实验能得出结论?
。
（三）选做
有人做了如下的实验：将一个生活着的变形虫取出，看到①无核部分能短期生存，但不能繁殖后代；②单独的细胞核，则很快死。
?
1.从分子水平来看，产生这一现象的原因是:①???
???
②????
?
2.从细胞显微结构水平看，这一实验说明：????
参考答案
（一）、
选择题
1、D???
2、D???
3、C???
4、C???
5、C???
6、D
7、D???
8、A???
9、D??
10、D??
11、A
（二）、
简答题：
12、（1）染色体是遗传物质DNA的主要载体
???
（2）染色体主要由DNA和蛋白质组成
13、
细胞核和细胞质共同作用的结果。
14、（1）32P，31P，2，100???
（2）0，98，2
???
（3）34S，噬菌体侵染细菌时，蛋白质没有进入细菌内；
35S，子代噬菌体的外壳或蛋白质是以细菌内35S标记的氨基酸为原料合成的。
???
（4）①DNA能够自我复制，使前后代保持一定的连续性；
????????
②能够指导蛋白质的合成。??
DNA是遗传物质。

（三）选做：1.（1）已转录的信使RNA仍在控制蛋白质合成，已经合成的蛋白质仍然在发挥作用。
（2）无细胞信使RNA不能翻译合成蛋白质。
???
2.细胞只有保持完整性，才能够正常地完成各项生命活动。

DNA分子的结构
陈飞
陕西师大07级生科3班
一、教学目标：
知识与技能：概述DNA分子结构的主要特点。
过程与方法：制作DNA分子双螺旋结构模型。
情感态度与价值观：体验科学探究的历程，激发学生探究科学的兴趣，培养科学素养。
二、教学重点及难点
1.DNA分子结构的特点（解决策略：学习分子结构发现历程以及制作模型）
2.构建DNA分子结构模型（全班分组，构建完成后，互相找错误来完善）
三、教材分析：
《DNA分子的结构》这节内容，要求学生从分子水平上认识DNA的本质，具体地说是从DNA的物质基础、分子结构、复制功能以及在生物遗传中的作用等方面来认识DNA。从而再具体学习DNA分子双螺旋结构的主要特点及其建构。内容比较抽象，因此把抽象的DNA变成学生可以看见并制作出来的模型。这样能很好的激发学生的求知欲，使学生主动投入到课堂学习中，调动学生思维的积极性，顺利实现三维目标。
学情分析：DNA分子的结构和功能具有微观性的特点，以往学生在学习的过程中感到涉及的基础概念多，在记忆上有相当的困难，而此部分基础知识是遗传部分的基础，通过让学生实验、自己制作，培养他们的观察能力、分析和解决问题的以及协同配合的能力，并使他们在科学探究和具体制作的过程中体验发现的乐趣、成功的愉悦，充分地体会到科学探讨过程的渐进性和艰巨性，实现对科学内容本身的欣赏。并且通过对DNA分子双螺旋结构简明、和谐、流畅和对称美的欣赏，让学生领悟生物科学理论的内在美感。
四、教学过程
导入：
1.同学们好，大家一定不会忘记在2008年中国发生的一件大事，那就是在汶川发生了8.0级强震，在地震中，我们的许多同胞被无情的灾难杀死了，我这里有一幅遇难儿童的照片，但是却不知道其家人是谁；在现实生活中，常常有这样的情节：我可能不是他的儿子或者他可能不是我的亲爸爸，在这样的情境下，我们就要去相关部门做亲子鉴定；在现代科技发达的时代，犯罪分子的作案技巧更高超了，当然警察的侦破技能也跟着改变，他们应用了一项新技术-DNA追踪技术，通过获取的犯罪分子毛发或皮肤来确定犯罪分子的身份。广东公安部就准备用5年的时间来建立犯罪分子DNA库。

也许同学们很好奇，为什么DNA有着这么大的功能，DNA究竟有哪些特殊之处呢，今天我们共同来学习《DNA分子的结构》，当学完这节后，这些问题我相信同学们自己就能解答
1.引导学生分析DNA双螺旋结构模型的构建历程（25分钟）
在当时，人们已经认识到DNA可能就是主要的遗传物质。因此，整个科学界都在致力于对DNA分子的研究，为了揭露DNA的真面目，大家在废寝忘食的工作。美国的沃森就是其中的一位。他研究了好长时间都没有进展。1951年春，沃森（遗传学家）在意大利的生物大分子结构会议看到了英国生物物理学家威尔金斯展出的一张DNA的X射线衍射照片（其实当时是富兰克林拍摄下的，威尔金斯发表的）
，这给他留下了很深的印象。
这年秋天沃森在英国剑桥大学卡文迪实验室工作遇到了克里克（物理学家），克里克在当时也是非常对DNA有着很浓厚的兴趣。二人由于共同的兴趣爱好做成了好朋友。
当时科学界认为：DNA有四种脱氧核糖核苷酸（分别含有A、T、C、G）,沃森、克里克以威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图推测DNA为螺旋结构（为什么以前沃森推测不出来呢？克里克擅长于物理，可以很好的解答X射线图上得到的内容，而沃森却在生物方面帮助克里克）。然后二人进行各种尝试：三螺旋及双螺旋，碱基在螺旋外而磷酸在里面，这些模型很快就发现是失败的，后来他们把碱基放在螺旋内部，磷酸-核糖在螺旋外面，并A-A,T-T,C-C,G-G进行配对，这时有化学家说这样违反了化学反应规律。转折点，1952年奥地利生物化学家查哥夫访问剑桥，沃森和克里克从他那里了解到：
含量A=含量T,含量C=含量G。于是他们改变模型使A与T配对，C与G配对，构建出来新的模型。
发现：1、AT碱基对和CG碱基对具有相同的形状和直径，稳定了DNA分子的结构且解释了AT（CG）相等。

1、
模型与威尔金斯的DNA
X射线衍射图完全相符。1953年，沃森和克里克在英国《自然》杂志上发表了《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸得出一个结构模型》，1962年二人及威尔金斯因此获得诺贝尔奖或医学奖
问题：在DNA分子模型成功的过程中，有那些人帮助了沃森和克里克，从中你能学到什么？
2.制作DNA模型（实验）（课后操作）
全班分成几个大组，每组自己寻找材料、自主构建模型，进行评比。(可以用硬纸板来做，连接用细线或铁丝)
3.DNA分子的结构（30分钟）
①一个核苷酸：一分子磷酸

一分子五碳脱氧核
一分子含氮碱基②碱基种类：腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T
③核苷酸之间的连接方式：一个核苷酸的5′端磷酸与下一个核苷酸的3′端-OH形成3′-5′磷酸二酯键。通常将DNA的-OH末端称为3′端，而磷酸基的末端称为

5′端，所以核酸是有方向的大分子
④DNA两条链：A与T之间有两个氢键相连，C与G之间有三个氢键相连（碱基互补配对原则）。任意一条为DNA单链。在单链中，有n个碱基排列，就有4的n次方种排列方式，体现了DNA的多样性。

不同的排列顺序代表着不同的遗传信息
⑤双螺旋结构的特点：
A、大沟、小沟
B、每旋转一周有10个碱基对，链与链之间间隔10nm，碱基对之间相距0.34nm
C、A与T之间有两个氢键相连，C与G之间有三个氢键相连（碱基互补配对原则）
腺嘌呤A、鸟嘌呤G为双环化合物
胞嘧啶C、胸腺嘧啶T为单环化合物
推导：双链中，（A+G）/(C+T)=1(A+C)/(T+G)=1，（A+G）占整条DNA链碱基总数的50℅，T+C）也占整条DNA链碱基总数的50℅
若一条链中（A+G）/(C+T)=a则另一条链中（A+G）/(C+T)=1/a
单链中，一般情况（A+G）/(C+T)≠1

且A≠T,C≠G

（由此可证明所测得是否为双链还是单链）
⑥核酸中的元素：C、H、O、N、P

蛋白质中有S无P

所以可以用P
来鉴定核酸和蛋白质
五、总结（20分钟）：
1．某DNA分子的一条单链中，A占20％，T占30％，则该DNA分子中的C占全部碱基的
25℅
。
2．双链DNA分子中，G占碱基总数的38％，其中一条链中的T占碱基总数的5％，那么另一条链中的T占碱基总数的
7℅

。

3．
构成双链DNA分子的四种碱基之间的关系，下列哪项因物种而异（

C
）
A、（A+C）/（T+G）

B、（A+G）/（T+C）
C、（A+T）/（G+C）D、

A
/
T
或
G
/
C

4．某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18%，则鸟嘌呤的分子数占32%
六、教学评价设计
本节内容的教学效果可从活动参与、课后练习进行评价。活动参与部分包括了两个学生参与活动，一是收集DNA发现的相关资料，二是DNA分子模型的构建活动。目的是督促学生积极参与课堂，主动参与知识的构建活动。课后练习评价，目的是检验学生当堂课对知识的掌握情况，根据学生的回答情况及时调整教学进程。
资源：
　　本报综合消息犯罪分子作案后逃得无影无踪，警方根据现场留下的点滴血迹，鉴定出ＤＮＡ，很快通过强大的ＤＮＡ数据库，查出蛛丝马迹，最终很快破案！记者昨天获悉，广东拟用5年时间，建立非常完善的全省犯罪分子ＤＮＡ数据库。　　广东省公安厅刑侦局有关民警介绍，经过1年的努力，广东ＤＮＡ数据库已经掌握了8万余条数据信息，信息量居全国第一。去年全省有500余起案件是通过ＤＮＡ数据库侦破的，大大提高了破案效率。目前收集的ＤＮＡ数据主要是从犯罪分子、犯罪现场遗留物等采集的，也有失踪人员和失踪人员家属的ＤＮＡ数据信息。
　　据介绍，广东将在“十一五”期间，建立非常完善的犯罪人员ＤＮＡ数据信息库。能否建立全民ＤＮＡ数据库？对此，刑侦局的民警解释，如果为每一位广东人建立ＤＮＡ数据信息，需要200亿－300亿元，费用惊人。目前建立ＤＮＡ数据库的重点目标应该是犯罪分子、犯罪现场物证、失踪人员以及外来流动较大的人口。
板书设计：
DNA分子的结构
DNA双螺旋结构模型的构建
1951年春，沃森-------威尔金斯（DNA-X
）——这年秋天.克里克
（推测DNA为螺旋）——1952年查哥夫（含量A=含量T,含量C=含量G）——
1953年，沃森和克里克发表了《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸得出一个结构模型》——1962年二人及威尔金斯因此获得诺贝尔奖或医学奖
DNA分子的结构1.一个核苷酸：一分子磷酸
一分子五碳脱氧核一分子含氮碱基2.碱基种类：腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T
3.核苷酸之间的连接方式：一个核苷酸的5′端磷酸与下一个核苷酸的3′端-OH形成3′-5′磷酸二酯键。通常将DNA的-OH末端称为3′端，而磷酸基的末端称为

5′端，所以核酸是有方向的大分子
4.DNA两条链，任意一条为DNA单链。在单链中，有n个碱基排列，就有4的n次方种排列方式，体现了DNA的多样性。

不同的排列顺序代表着不同的遗传信息
DNA分子模型的制作
（评比）总结优缺点
问题：1.核苷与核酸

2.什么是碱基互补配对原则？

DNA的复制
李奎
　陕西师大生科院2007级生物科学专业
1
教材分析
本节内容选自人教版高中《生物》(必修2)第3章第3节。DNA复制是生物遗传信息得以世代相传和延续的基础，也是生物变异的基础。对本节的学习有助于学生更好地认识基因的本质。
本节内容在编排上先讲述科学家对DNA复制的推测，然后介绍DNA半保留复制的实验证据（选学），在此基础上再引导学生学习半保留复制的具体过程。虽然DNA半保留复制的实验证据属于选学内容，但教师可根据学生理解层次的不同，进行有选择的介绍和探究学习。本设计即以引导学生对该过程的演绎推理，帮助学生理解的同时，培养学生科学探究的一般方法和逻辑思维。
2
学情分析
学生在学习本节之前已经学习了DNA是主要的遗传物质和DNA分子的结构,而DNA作为遗传物质一个重要特点就是能通过自身的复制传递遗传信息,因此学好本节内容对于学生理解基因突变、基因工程等知识是非常重要的,它是整个遗传学的基础。据课程目标,本节内容的要求“概述DNA分子的复制”,是属于“理解水平”的要求,对学生要求较高,并且是对学生进行科学方法教育和培养能力的好材料。
3
教学目标
3.1
知识目标
说出DNA复制的时间和场所；概述DNA复制所需条件、复制过程及特点。
3.2
能力目标
通过学习科学家探索DNA复制的经典实验,形成提出问题、分析问题和解决问题的能力；通过小组讨论交流,形成分析能力、创新思维能力及表达能力。
3.3
情感目标
体验科学家认识DNA复制的思维过程；探讨DNA复制的生物学意义；形成良好的科学思维和科学态度。
4
教学重点和难点
4.1
重点：DNA分子复制的条件、过程和特点
4.2
难点：对半保留复制的推理与验证。
5
教学策略
5.1
复习旧知，导入新课。
简单快速地将上节课所学内容（DNA分子的结构）进行回顾、巩固。
5.2
分析经典实验，引导学生领悟科学探究的过程。
引导学生对康贝格、梅塞尔－斯特尔等人的经典实验进行层层设疑，让学生尝试自己作出设计，得出结论。
5.3
借助直观手段，帮助学生理解DNA复制的具体过程。
6
教学过程
6.1
导入课程
先对几个学生就上节课所学内容进行提问，根据他们回答的情况来确定复习旧知的详细程度。若同学们对上节课学习过的内容印象比较深，大部分都能回忆起来，那么就无需再花费时间对其复习；若同学们对其印象不深，只能回想起少部分内容，那么就由老师引导大家一同回忆。这时老师尽量不要直接告诉同学们，而要让同学们自己说出来。
6.2
对DNA复制的初步探究
引导学生讨论并分析康贝格的实验，了解DNA复制的一般条件。
步骤1:1956年，美国生物化学家康贝格，将大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加入到具有4种丰富的脱氧核苷酸的人工合成体系中。
结果：试管中的4种脱氧核苷酸不能合成DNA分子。提问：
①四种脱氧核苷酸的用途是什么?
②大肠杆菌的DNA聚合酶起什么作用?
③通过什么来保证酶的活性?
④为什么不能合成DNA分子?
⑤人工体系中可能还缺少哪些条件?
⑥你能否帮助康贝格分析他实验失败的原因,并设计一个可行的实验来进行DNA的复制?
在一系列问题的激发下,学生进行热烈的讨论。（5分钟左右）
步骤2:康贝格在上述试管中加入了少量DNA分子和ATP，培养在适宜的温度条件下。一段时间后，测定其中DNA的含量。
结果：试管中DNA的含量增加了。提问：
①根据实验可知，DNA复制需要哪些必需的条件？(原料、酶、能量和模板)。②能否设计实验来验证一下DNA的模板作用?(课后设计，下节课讲解)
此过程不仅让学生掌握了DNA复制的条件,而且培养学生实验设计的能力,激起了学生智慧的火花。
6.3
对DNA复制方式的演绎推理
通过对上述问题的探讨，学生对DNA复制的条件有了一个比较初步的了解。这时，教师就势引导学生思考并分析其复制的方式。
6.3.1
展示三种可能的复制方式的示意图（全保留复制、半保留复制、弥散复制）
6.3.2
做出假设。让学生讨论三种复制方式有何不同，并作简要描述。
6.3.3
分析推演。科学家已经证实，DNA为半保留复制，请同学们探究以下问题：
①既然是半保留复制，亲代的DNA分子复制后得到的第一代和第二代DNA的组成是怎样的？你能否用图表示出来？
②怎样识别DNA中哪一条是母链，哪一条是子链？（启发学生采用同位素标记的方法）
③用哪种同位素来进行标记？为什么？
④如果原DNA是15N，原料是14N，那么复制一代和复制两代后，N的情况怎样？（引导学生用图解进行分析）
⑤复制后，子一代的每条DNA全为15N/14N-DNA，子二代DNA中有一半是14N/14N-DNA，另一半是15N/14N-DNA。但是我们肉眼看不见DNA分子，产生的DNA分子通常是混杂在一起的。有什么技术活方法可以证明上述结论是正确的？（启发学生采用离心的方法）
⑥如果对每一代的DNA进行离心分析，那么实验结果会是怎样的呢？
6.3.4
验证推理。让学生自主阅读教材中的选学内容，看是否与自己的推理一致。最后，教师可对学生的推理活动作一个简单的总结。如作出假设－DNA半保留复制；推理－设想实验的方案和预测可能出现的结果；验证推理－阅读教材中的经典实验。整个过程其实就是一种演绎推理的思维方法。
6.4
对DNA复制过程的探究
在了解了DNA的半保留复制方式后，教师可引导学生对其复制的具体过程进行探究。
①生化分析得知，间期细胞中脱氧核苷酸含量开始时很低，不久急剧增加，以后又逐渐降低到初始水平。随着脱氧核苷酸含量的动态变化，DNA聚合酶的活性显著增高。这说明什么问题？（DNA复制的时间是：细胞分裂间期）
②将变形虫放在有标记过的脱氧核苷酸培养液中，一段时间后，在细胞核中首先发现有标记的DNA分子。这说明了什么？（DNA复制的场所是：细胞核）
通过对上述问题的探讨，学生已经知道DNA复制的时间和主要场所。在此基础上，教师组织学生自主学习课本54页“DNA分子复制的过程”部分内容，同时思考以下问题：
①复制开始时，DNA的结构会发生什么变化？（解旋）
②复制方式是怎样的？（边解旋边复制）
③子链形成后，与哪一条母链形成新的DNA分子？（模板链）
在学生自主学习完成后，教师利用直观形象的示意图以及动画来展示DNA复制的过程。之后，教师可引导学生对DNA复制的过程以列表的形式进行归纳：
时间
分裂间期
场所
主要是细胞核
所需条件
模板
原料
酶
ATP
过程
边解旋边复制
特点
半保留复制
意义
将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。
此后，教师可结合生活中的一些案例引导学生运用生物学知识进行解释：
①女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子达36mm,而DNA复制速度约为4um/min,但复制过程仅需40min左右即完成.试分析其可能的原因.
②研究表明,DNA复制总能准确无误地进行,其复制过程中出错的概率仅为1/2000.你认为DNA能够准确复制最关键的因素是什么?如果DNA复制发生差错,有可能会带来什么影响或后果?
通过对上述问题的探讨，学生在巩固本节内容学习的同时，也将视野转向的生活中的具体事例，体现了生物学回归生活的理念。
7
课外研究性学习
利用DNA复制的原理,使DNA在体外完成复制,这就是聚合酶链式反应(简称PCR)。让学生查阅相关资料,并制作宣传板报,介绍PCR技术及其应用。课外让学生进行自主探究学习,即培养学生搜集信息和处理信息的能力,同时也让学生体会到DNA复制原理在科学及社会实践中有着重要的应用,这也是新课程所倡导的理念。
8
教学后记
传统的生物学教学往往只是注重教师的讲解,而忽略了学生的参与,学生是被动地接受。本节课的设计将科学的经典实验和学生的探究过程相结合,让学生沿着科学的逻辑思维路线,即发现问题、大胆假设、实验探究,最终得到符合逻辑的结论,体现了学生的主体地位。既培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,又激发学生学习的兴趣。将探索知识、科学研究方法和培养能力有机地融为一体,通过师生互动和生生互动,达到教学目标,体现了新课程所倡导的教育理念。而教师在教学过程中进行探究材料的筛选和设置问题,并提供解决问题的思路,发挥引导者的作用。此外,本节课的设计是以生活中热点材料引入,通过学习了解相关原理,并布置课外研究性学习来让学生了解生物学的新技术、新进展。充分体现了STS的教育思想。基因是有遗传效应的DNA片段
何刚
陕西师大生科院2007级生科3班
一、
教学目标
1.知识目标：举例说明基因是有遗传效应的DNA片段；
2.能力目标：2.1运用排列组合原理（数学方法）解释DNA分子的多样性和特
异性；
2.2说明基因和遗传信息的关系；
3.情感性目标：关注基因与社会、生活的密切联系。
二、
重点和难点
1.教学重点
1.1
基因是遗传效应的DNA片段；
1.2
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、
教学策略
本节教学安排1课时。本节知识是对本章知识的总结与提升，同时为第4章
《基因表达》作铺垫。学生经过前两章的学习已经对基因的位置和功能有了较深的认识，并且掌握了DNA的结构、功能和行为等相关知识。因此，目标1侧重于学生的知识，也是本节教学的核心。目标2侧重与学生的技能，在目标1的知识基础上，注重学生灵活运用所学数学方法解决问题的能力。需注意的是，学生运用数学方法推算碱基排序是为了进一步理解、认同DNA分子的多样性和特异性，教师需注意引导的学生切忌深挖。目标3是在知识与能力基础上的一个提升，学生可以进一步巩固和掌握所学的知识和技能。
教材为本节提供了实证、探究和联系社会实际三方面的内容，教师可以充分利用这些资源组织教学。
1.
充分利用“资料分析”引导学生得出“基因是有遗传效应的DNA片段”
的结论。仔细阅读“资料分析”可知，资料1、3是从基因结构上说明基因是DNA分子的片段，通过DNA分子和基因中碱基对数目的对比说明基因是DNA分子的片段；资料2、4是从功能上说明基因具有遗传效应，通过提供海蜇绿色荧光蛋白基因和小鼠体内肥胖基因的实验结果说明基因具有遗传效应。
2.在教学过程中，教师通过组织学生分组讨论、分析“资料分析”所给出的4个材料，设计一连串的问题引导学生一步步推导出“基因是DNA分子的片段”和“基因具有遗传效应”两个结论，进而总结出“基因是遗传效应的DNA片段”。教师所设计的问题可以是课本中给出的问题也可以在此基础上根据所需推导的结论重新编排这些问题并加入一些新问题，以此增强推导过程的逻辑性。
在组织讨论的过程中，教师应随时关注学生的讨论方法和结果，引导学生建立起事实、推理和结论之间的正确关系，以及知识之间的逻辑关系，引导学生学会循序渐进推导得出结论的方法。
3.组织适宜的探究活动，引导学生正确运用数学方法解决生物问题。本节的
探究活动是运用数学原理和方法解决生物问题，数学模型具有一定的机械性，而我们需要讨论的基因是具有遗传效应的DNA片段，从某种意义上来讲，可以认为基因具有生物活性。因而基因中碱基对的概率计算是建立在碱基对的随机排列都构成了基因的假设基础上，这一点教师必须给学生阐明。至于在运用数学知识教学中会遇到的问题，教师可以事先向数学老师请教，保证教学的严谨性和科学性，但教师需注意切忌深挖，只要能帮助学生理解DNA分子的多样性和特异性即可。同时，引导学生分析遗传信息的多样性与DNA结构特点之间的关系，从而让学生更深刻的理解脱氧核苷酸序列和遗传信息的多样性。
4.通过介绍DNA指纹技术的应用培养学生关注基因与社会、生活密切联系的
情感。在理解了“基因是有遗传效应的DNA片段”和DNA分子的多样性和特异性之后，教师应向学生介绍其在现实生活动应用，教材中的DNA指纹技术就是很好的联系社会、生活的实例，这也体现STS教育，让学生深切感受理论知识的应用。教师可以在介绍DNA指纹技术之前创设这样的情景：假定你是一名法医，要帮助警察破获一起凶杀案，警察在作案现场提取到了凶手的头发，现在已经抓获了几名嫌疑犯，但无法定案，请问你将如何运用DNA指纹技术来破获此案？在让学生进行讨论前，教师先将DNA指纹技术的相关原理告知学生，让他们对此有清晰的认识，不要与基因混淆。DNA指纹技术的原理：DNA指纹的特异性即由于在人（或其他动物）体内的染色体DNA中，不表达的碱基对中存在着一部分串联的短重复序列，它们在个体之间具有显著的差异性。教师还可借助此列进行知识延伸，DNA指纹技术还可用于亲子鉴定、死者遗骸鉴定等。
四、教学方法
探究问题法。
五、教具准备
相关资料、图片和A、G、C、T演示牌。
六、学生活动
1.学生分组分析资料，讨论，推理得出基因是有遗传效应的DNA片段的结论；
2.根据情境，学生将游戏演示和数学方法相结合推算碱基排列的多种组合方式，进而得出DNA分子的多样性和特异性。
七、教学流程

1.问题导入
通过前面章节的学习我们知道了基因在染色体上，绝大多数生物的遗传物质
是DNA，所以说DNA是主要遗传物质。20世纪中叶，科学家研究发现染色体是
DNA和蛋白质构成的，那么基因和DNA到底是什么关系，基因=DNA？
2.提出课题
基因=DNA?
3.组织讨论
为了解决上述问题，教师将学生分成六人一小组，各小组对教材资料分析中给出的材料进行讨论。在讨论前，教师利用问题串的形式引导学生正确推导出结论，问题引导：同学们在讨论这些材料时需要派小组代表回答老师列在黑板上的问题并说明你小组是通过哪些材料得出答案的，这些材料从哪些方面说明了基因与DNA的关系，你们是如何运用这些材料进行推理的。1、生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？2、生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？3、什么是遗传效应？你如何理解基因具有遗传效应？4、请从DNA水平上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。（教师的PPT要将资料分析及少量问题归类做在课件上）教师需注意，在各小组代表回答这些问题时，要关注其讨论结果是否正确，是不是所有组都认同这个结果，若不是，教师应做出解释和指正。最后，教师注意引导学生一步步得出“基因是有遗传效应的片段”这个结论，即：刚才同学们讨论得知了“基因是DNA的片段”和“基因具有遗传效应”两个结论，那么我们要从DNA水平上给基因下定义就很好做了，是不是将前面同学们得出的两个结论综合起来就是我们第4题的答案（基因是有遗传效应的DNA片段）。
4.演示活动
教师事先准备好标有A、G、T、C的纸牌各两个，以便于学生进行演示碱基对排列变化的活动。活动规则：参加的演示活动的8个同学需分为甲乙两组（每组4人），各组成员分别将标有A、G、T、C的纸牌挂在身上，准备好后，教师从甲组中随便抽一人（假如是G）面向同学站立，现在从乙组抽来的同学（假如是A）只能站在该名甲组G同学的平行左边，随后固定甲组站立的G同学不动，用乙组中剩余的同学（G、C、T）依次替换刚才从乙组中抽出的A同学，同时让乙组中被替换掉的同学（最开始是A同学）站到讲台下去，直至乙组所有成员被替换，此时站在甲组G同学旁边的是乙组的T同学，至此，演示结束。教师在演示结束后引导学生思考这样排列有多少种碱基组合形式出现，用排列组合原理计算不难看出甲组中的每一种碱基都能和乙组中的每种碱基组合出一种固定顺序的序列，这两组就可组合出4*4=16种碱基序列，即每个碱基位点都有四种情况，试想在一条DNA单链由n个碱基（可看成碱基位点）组成，再由碱基互补配对原则就可能排列出4n种DNA，说明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。学生理解后，教师可以接着引导学生理解脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性，学生已经知道“基因是有遗传效应的DNA片段”，教师可发出“那么基因是否也具有多样性和特异性呢？”的疑问让学生思考。然后，教师运用教材P57页给出的情景1（假设长度为17个碱基对的脱氧核苷酸序列组成一个基因，那么，17个碱基对可以排列出多少种基因？）和提示引导学生推出“碱基对（脱氧核苷酸）序列的多样性构成了遗传信息的多样性”的结论，教师再运用教材P57页给出的情景2（那么，17个碱基对的所有排列顺序是否都有机会出现？你和你同桌相比，这个基因的脱氧核苷酸序列完全相同的可能性多大？）和提示引导学生推出“虽然碱基对的序列是多样的，但对单个基因或DNA来说，只能是其中的一种，即DNA分子具有特异性”的结论。在引导过程中，教师注意学生运用数学方法是否正确得当。
5.本节总结
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，构成了DNA分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA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分子上分布者多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段。
6.理论联系实际

DNA指纹技术的应用。
情景设置：假定你是一名法医，要帮助警察破获一起凶杀案，警察在作案现
场提取到了凶手的头发，现在已经抓获了几名嫌疑犯，但无法定案，请问你将如何运用DNA指纹技术来破获此案？教师对学生进行问题式引导：<1>什么是DNA指纹技术？DNA指纹和我们平时说的指纹有何异同？<2>DNA指纹图上相似的部分是什么片段？不相似的部分又是什么片段？我们确定罪犯主要看的是那一部分？那途中的那个怀疑对象是罪犯？<3>你知道DNA指纹还有哪些用途吗？
7.练习基础题
1.1
√
1.2
×

2.C
3.提示：从遗传物质必须具备的条件来分析：<1>在细胞增殖的过程中能够精确地进行复制；<2>能够控制生物体的性状；<3>能够储存足够量的遗传信息；<4>结构较稳定。

拓展题
1.
提示：并非任何一个DNA片段都是基因，只有具有遗传效应的DNA片段才是基因。
2.
提示：DNA包括基因与非基因的碱基序列。
3.
提示：这一观点是有道理的。在日常生活中，注意加以区分，基因是DNA的片段，但DNA的片段不一定是基因。

八、板书设计
第4节基因是有遗传效应的DNA片段
左半边黑板：右半边黑板：
(一)基因与DNA的关系(二)DNA的特异性与多样性

1.基因=DNA？1.演示活动
留空余版面以便一会儿学生自行填上以此想一条DNA单链有n个碱基依次排列，再由碱基互补配对原则就可能排列出多少种DNA？
2.讨论
结论：留空余版面以便一会儿学生自行填上
2.1
问题1
2.
基因是否也具有多样性和特异性呢，基因和遗传信息有什么关系？
留空余版面以便一会儿学生自行填上
留空余版面以便一会儿学生自行填上
2.2
问题2(三)DNA指纹技术及应用
留空余版面以便一会儿学生自行填上

1.简介
2.3
问题3

口述即可，必要时板书，不要太深。
留空余版面以便一会儿学生自行填上

2.问题引导：以口述的形式。
2.4
问题4
3.DNA指纹技术还有别的用处吗？
留空余版面以便一会儿学生自行填上

4.同学们知道DNA指纹技术还有别的用处吗？
小节：基因是有遗传效应的DNA片段；（四）总结：
基因是DNA的片段但DNA片段不一定是基因九、教学反思

1.
如何恰当引导学生运用排列组合原理解释DNA分子的多样性和特异性。上必修二时，学生好没有学习排列组合知识，所以在理解碱基对排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性上有一定的困难；在理解了多样性的基础上，学生应该很好理解单个DNA分子碱基对的特定排列顺序又构成了DNA分子的特异性。

2.时间较紧张
在引导学生探讨时，教师切忌在非重点地方浪费大量时间，要做到详略得当，本身所设计的探究性活动较多则不确定因素会出现（如同学会因此联想到别的问题或同学之间观点不一致），因此还要安排后备时间，所以此堂课对时间的把握要求严格。

3.切忌深挖
学生还没有学习排列组合知识，因此对老师引导得出“DNA分子具有多样性和特异性”结论的过程会产生极大兴趣，教师要把握好度，不可深挖。同时，讲解DNA指纹技术时亦同。
基因指导蛋白质合成
杨玉杰
周小爱
陕西师范大学生命科学学院2007级生科3班
1
教材分析
1.1
地位作用
“基因指导蛋白质合成”是普通高中课程标准实验教科书生物必修二“遗传与进化”第四章内容。本节课的内容是在学习了《基因的本质》的基础上所进行的，学好本节课程即可以使学生巩固前面的知识，也为学好基因突变做好铺垫。
1.2
主要内容
基因是生命活动的控制者，蛋白质是生命活动的重要体现者，本节内容将生命活动中的两大物质紧密联系起来。通过学习本节课程内容，掌握DNA和RNA、转录与翻译、密码子与反密码子、3种RNA等概念及其之间的关系。
2
教学目标及重、难点
2.1
教学目标
知识目标：概述遗传信息的转录和翻译。
能力目标：运用数学方法，分析碱基与氨。基酸的对应关系
情感目标：在学习生命活动过程中，认同保护物种的意义。
2.2
教学重点和难点
2.2.1
教学重点：
（1）了解基因控制蛋白质合成的中间物质—RNA的基本单位、化学组成和种类，以及它与DNA在组成、结构、功能和分布等方面的异同；
（2）理解基因表达的转录和翻译的概念及过程；
（3）比较转录和翻译的异同；
（4）认知和区分相关概念：遗传信息、遗传密码、密码子与反密码子；
（5）计算问题：基因（DNA）碱基、RNA碱基和氨基酸的对应关系。
2.2.2
教学难点：
（1）理解基因表达的转录和翻译的概念和过程；
（2）基因（DNA）碱基、RNA碱基和氨基酸的对应关系，以图解方法解决。
3
教学策略
由于本节课比较抽象，学生对转录与翻译过程的空间结构变化会不理解，但这同时也是本节课的重点。所以我会利用动画把抽象的知识直观化，让同学能更好的理解反应过程。在这节课的末尾，利用习题巩固所学的知识。
4
教学过程
第一课时
4.1
提出问题，创设情境，引入课题
教师活动：播放5分钟《侏罗纪公园》电影。

提问：电影中的科学家是怎么使已灭绝的动物复活的？如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？
学生活动：学生观看、讨论和回答问题。（学生可能会想到，需要使恐龙DNA上的基因表达出来，表现恐龙的特性。）
结论：基因（DAN）就像一张蓝图，生物体就是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的。要解决这个问题，我们还需要研究“基因的表达”。
4.2
引入课题：基因指导蛋白质的合成
教师活动：提出问题：基因是如何指导蛋白质合成？基因在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质的核糖体上进行的，在细胞核的基因如何控制在细胞之中的蛋白质合成呢？
学生活动：思考，有中间物质传递信息。
结论：在DNA和蛋白质之间，有一种中间物质能够作为传达DNA信息的信使，科学家发现此物质就是RNA。
4.3
遗传信息的转录
教师活动：RNA由是如何解读DNA的信息呢？
（1）看图并列表比较：两种核酸（DNA和RNA）在化学元素、基本单位、化学组成、结构、功能和分布等方面的区别。
（2）看图了解：三种RNA的结构及功能。
（3）图示P63图4—4以DNA为模板转录RNA的图解。利用视频：显示转录过程。讲解DNA—mRNA的转录过程。
讲述：细胞中游离的核糖核苷酸与供转录用的DNA的一条链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子。
设问：DNA的碱基与RNA的碱基如何互补配对？（强调A—U）
转录与复制有何异同？
小结：场所：细胞核；

模板：DNA解旋，以其中一条链为模板；

原料：4种核糖核苷酸（A、U、C、G）；
　　
条件：ATP、酶（RNA聚合酶）；

产物：单链的mRNA（信使RNA）。
学生活动：看图标分析比较核糖与脱氧核糖的区别，DNA与RNA的区别，通过图形和课件的演示，认识遗传信息的转录的过程。
第二课时
4.4　遗传信息的翻译
　　教师活动：转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中的氨基酸的种类、数量和排序顺序呢？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？
　　4.4.1学习遗产密码破译的推测过程。
　　思考：mRNA的4种碱基决定1种氨基酸？（不可能）
　　
2个碱基决定1种氨基酸？（16种组合方式也不能决定20种氨基酸，不行。）
　　提出：mRNA上每1个相邻的碱基决定1个氨基酸。
　　密码子：ｍRNA上三个相邻的碱基称为一个密码子。
　　4.4.2查密码子表，分析密码子的特点：
　
（1）一个密码子决定一个特定的氨基酸；
　
（2）有的氨基酸可能有一个以上的密码子；
　
（3）起始密码子、终止密码子。64种密码：61个编码控制20种氨基酸合成，另外3个（UAG、UAA、UGA）不编码任何氨基酸，而是合成蛋白质的终止信号又称终止密码。
　　4.4.3再次比较三种RNA（特别是tRNA）的功能。
　　反密码子：每个tRNA上的三个碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对，有61种
　　4.4.4比较遗传信息、遗传密码和反密码子。
　　4.4.5讲述图解、利用动画，显示翻译过程。
　　讲述：核糖体与mRNA结合部位会形成2个tRNA的结合点。第一个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点1，第二个携带氨基酸的ｔRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点2，两个氨基酸脱水缩合，第一个氨基酸通过肽键转移到位点2的tRNA上。核糖体沿着mRNA移动，位点1的tRNA离开核糖体，位点2的tRNA进入为位点１，第三个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点2，继续肽链的合成，直到读取到mRNA的终止密码为止。一个mRNA分子可以与多个核糖体结合，同时进行多条肽链的合成。肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过盘曲和折叠等方式形成具有一定空间结构和功能的蛋白质分子。
小结：场所：细胞质的核糖体；
模板：mRNA；
　　　原料：20种氨基酸；
　
条件：ATP，、酶

产物：有一定氨基酸顺序的肽链。
列表比较：翻译与转录、复制过程的异同点。
学生活动：思考碱基与氨基酸的对应关系；学会查密码子表，并了解推算密码子的数量和种类的方法；通过看图和课件，感受和认知遗传信息的翻译过程。
4.5
问题探讨
教师活动：恐龙能否复活？（基因如何表达？）
学生活动：思考，回答。进一步讨论，争论利用DNA能否复活恐龙，从理论上和实际情况两种可能性讨论，认识保护物种的意义。
4.6
总结、巩固、计算
（1）DNA与RNA的结构及作用
比较项目
DNA
RNA
基本单位
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
含氮碱基
A
T
G
C
A
U
G
C
空间结构
多为双链结构
多为单链结构
主要存在部位
细胞核
细胞质
（2）转录、复制的比较
比较项目
转录
复制
场所
细胞核
细胞核
模板
DNA的一条链
DNA的两条链
原料
4种核糖核苷酸
4种脱氧核苷酸
产物
mRNA
DNA
（3）复习引入
P67练习题
（4）思考：DNA的碱基、mRNA的碱基与氨基酸个数的关系？
例：一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA和用来转录该信使RNA的基因分子分别至少有碱基多少个？
A
3000个和3000个
B
1000个和3000个
C
1000个和4000个
D
3000个和6000个
小结：DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质的氨基酸数=6:3:1
5
本节总结
基因的表达过程是在细胞中完成的。DNA分子、RNA分子、氨基酸分子和核糖体、线粒体等众多细胞器一道，完成遗传信息的转录和翻译过程。在组成蛋白质的肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过一系列步骤，被运送到各自的岗位，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。
转录

翻译
DNARNA蛋白质（性状）
6
教学反思
由于本节内容抽象复杂，涉及的物质种类比较多，应要求学生做好课前预习。教学中，在处理主干知识和侧枝内容的关系时，要做到合理分配时间，明确不同内容的教学要求。教师要注意将知识及时进行归纳、比较和总结。要让学生了解各个知识点间的内在关系，又要简洁、清晰地概述转录和翻译的过程。教师在备课时，一定要仔细分辨并揣摩插图所表达的意思，并能将不同的插图内容与教学流程有机结合起来。在对插图的处理上，还应分清主次和轻重。教材在呈现教学内容时，采用图文并茂的方式来揭示转录与翻译的动态过程。因此，教师不仅要利用插图达到形象和直观的教学效果，还应配合教材中的文字描述作深入浅出的讲解，使文字信息与图形信息结合起来，让学生感知到基因的表达是一个多层次的、动态的、相互协调和配合的过程。尽可能利用多媒体课件进行教学。多媒体课件可以形象、生动的反映基因表达的过程，这是纸质教材难以做到的。在运用多媒体教学时，教师应注意选择时机，已达到帮助学生化解难点，化抽象为形象的目的。不能整节课由多媒体取代，完全企图不用，从而忽视了学生识图、辩图和分析释图的技能培养。本节教学需要师生之间良好的互动基础，教师应设计运用好教材中的问题串，以利用将问题步步深入，营造出探求、推理和发现的科学探究氛围，诱导学生积极应答，参与讨论，是教学活动能够顺利推进。教师要注意教材结尾的一段文字，以此引导学生从不同层次上认识基因表达的意义。
基因对性状的控制
徐文
陕西师范大学生命科学学院2007级生科3班
一、教学目标：
1.知识目标：
（一）熟悉中心法则的内容，并能绘制其图解；
（二）了解中心法则的发展过程；
（三）举例说明基因与性状的关系。
2.能力目标：
掌握根据问题提出假说和得出结论的能力。
3.情感态度与价值观目标：
养成运用所学的生物学知识分析和解释生物规律和现象的习惯。
二、教学重、难点：
1.教学重点：
中心法则阐明了遗传信息在生物体内的传递规律。老师在这部分知识的教学前，应该带领学生复习DNA复制和蛋白质合成的内容，形成初步的认识。同时让学生讨论分析课本中中心法则的发展，引导他们用图解的方式将中心法则的内容描述出来，帮助他们更好地掌握这部分的知识。
2.教学难点：
让学生理解内在的抽象的基因是可以通过不同的途径控制生物体外在的具体性状。教师在教学中，可以通过丰富的遗传实例的介绍来激发学生学习的积极性和主动性，并且要求学生根据中心法则的图解来尝试解释这些遗传现象的发生机制，做到知识的活学活用。
三、课程内容和学生的分析：
1.课程内容分析：
“基因对性状的控制”是在学生学习了基因指导蛋白质合成过程之后，进一步认识什么是中心法则，以及学习基因是通过何种途径控制生物体性状表达的一节课。通过本节课的学习，学生可以对基因与性状之间的关系形成一个形象的认识。同时，学好本节课也有利于学生更加感性地学习后续章节中关于基因突变、染色体变异和人类遗传病等相关的内容。
2.学生分析：
学生对DNA的自我复制和基因知道蛋白质的合成的内容已经有了清晰的掌握，但是对基因与形状之间的具体关系缺乏了解。通过中心法则的学习，学生可以熟悉生物体中遗传信息的流动方向，进而学习基因如何通过不同的途径控制生物的性状。
四、教学方法：
以教师讲解为主，结合学生的自学来进行。课堂上通过已有知识的回忆和巩固帮助新知识的学习，同时运用问题引导学生思考，列举丰富的实例来加深对知识的理解，使学生对中心法则和基因、蛋白质与性状的关系形成感性的认识，构建自己的知识体系。
五、教学过程：
教学环节
师生活动
设计意图
?
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?
导入
1.知识回顾：

问题一：我们已经学习过的有关基因的行为有哪些？（个别学生回答）

问题二：那么请大家回想一下它们的具体过程又是怎样的？（学生思考，不必作答。）
2.引入新课：让学生仔细观察课本中水毛茛的图片，讨论给出的三个问题。同时，让学生尽量举例说出孟德尔的遗传试验中涉及到的豌豆的7对相对性状分别有哪些。
问题三：水毛茛叶形的差异和豌豆的相对形状是否都是由基因控制的？如果是，基因又是如何控制生物体的性状的？我们今天就来具体学习这方面的内容。
引出课题——基因对形状的控制。（板书）
3.新课讲解：
巩固旧知识
个别提问能让每个学生都思考
?
?创造情景──激发学生学习兴趣

新课讲解
?
?
?
?

目标反馈
（1）中心法则的提出及其发展：
教师引导：之前我们已经深入学习了DNA的复制和蛋白质的合成的具体过程，那么用请大家用最简单的图示来表示这两个过程中遗传信息的传递。（请一位同学在黑板上画出，教师做必要的修改）。
师：这就是1957年克里克提出的关于遗传信息传递的最基本的规律，我们称为中心法则，中心两字体现了它在遗传学中的重要地位。但是科学总是处在不断发展之中的，中心法则的发展也经历了一个十分漫长的过程。
请大家仔细阅读课本中中心法则的发展的内容，并自己动手完善克里克当年提出的中心法则图示。（请另一学生在黑板上补充，教师进行点评。）
（2）基因、蛋白质与性状的关系：
师：从中心法则中我们可以看出，基因可以控制蛋白质的合成，而生物体新陈代谢的主要催化物——酶，大部分也是蛋白质，基因与酶之间是否也有着特殊的关联呢？（学生思考）
教师以图片的形式介绍圆粒与皱粒豌豆的产生机理以及囊性纤维病的发病机制，解释其具体的过程。总结出基因通过蛋白质控制生物体性状的两种途径。
之后列举白化病、侏儒症和镰刀性贫血病的遗传实例，让学生判断属于哪一种途径，并尝试利用中心法则的图解的方式表示其中一种疾病的形成机理。
问题一：既然基因可以控制生物体的性状，那么他是不是唯一的因素呢？课前水毛茛两形叶的现象又如何解释呢？（学生思考，提出假设，分享不同的观点。）
继续阅读课后技能训练的内容，结合问题一，回答问题二：基因与性状的关系究竟是怎样的？
4.练习：
①用箭头绘制中心法则的简图，并标明各个过程的名称。
②用中心法则图解的方式来解释人类白化病的形成过程。
③下面关于基因、蛋白质和性状三者关系的叙述不正确的是：
A.生物的性状完全由基因决定；
B.蛋白质的结构可以直接影响性状；
C.基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的；
D.蛋白质的功能可以影响性状。
培养学生自主学习的能力。
使学生感受科学的发展是一个永无止境、不断完善的过程。

培养学生根据情境分析、解决问题的能力。?让学生运用已有的知识解释生命活动的规律，加深对知识的掌握程度。六、板书设计：
基因对性状的控制
（一）、中心法则的提出及其发展：
（学生在此基础上加以补充）
（二）基因、蛋白质与性状的关系：
途径一：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
（白化病、侏儒症等）
途径二：基因通过控制蛋白质的结构控制生物体性状。
（镰刀型贫血病、囊性纤维病等）
七、补充材料：
1.
水毛茛介绍：
种中文名：水毛茛
种拉丁名：Batrachium
bungei
(Steud.)
L.
Liou

科中文名：毛茛科
科拉丁名：Ranunculaceae
属中文名：水毛茛属
属拉丁名：Batrachium
国内分布：分布于辽宁、河北（自平原至海拔1900米）、山西、江西、江苏、甘肃、青海及四川、云南和西藏。
中国植物志：28:341
英文植物志：6:432
形态特征：多年生沉水草本
最低海拔：较高海拔
生境：山谷溪流中
是否栽培：野生
2.中心法则的补充和发展：
中心法则在具体细节上经过完善后,在遗传信息流传递方向上又有补充和发展。1970年,巴尔的摩(D·Baltimore)和梯明(H·M·Temin)在致癌的RNA病毒中,发现一种酶,能以RNA为模板合成DNA。他们称这种酶为依赖RNA的DNA多聚酶,现在一般称为逆转录酶。这就是说,遗传信息流也可以反过来,从RNA→DNA。这是一项重要的发现。巴尔的摩和梯明于1975年荣获诺贝尔奖。
巴尔的摩1938年3月7日生于美国纽约,在中学时代就对生物学有浓厚兴趣。1960年毕业于宾夕法尼亚州斯沃思莫(Swarthmore)大学,1964年获洛克菲勒大学哲学博士学位。梯明1934年12月10日生于美国费城。1955年毕业于宾州斯沃思莫大学,1959年获加州理工学院哲学博士学位。巴尔的摩与梯明发现了逆转录酶,还发现了逆转录病毒的复制机理。逆转录病毒是RNA病毒,病毒的RNA逆转录出DNA,再整合到寄主细胞的染色体中,使寄主细胞发生癌变,这一成果也使癌症研究进入了一个新阶段。
对于逆转录酶的发现,巴尔的摩的华裔夫人黄诗厚也做出了重大贡献。当巴尔的摩在麻省理工学院进行癌症研究时,寻找逆转录酶遇到困难。当时正好从事病毒学研究的黄诗厚博士发现在某些RNA病毒的蛋白质外壳中带有“转录酶”——RNA多聚酶。这个发现给了巴尔的摩极大的启示,他也果然在RNA肿瘤病毒的蛋白质外壳中找到了逆转录酶。
根据中心法则,DNA中的信息转录到RNA分子中后,要再进一步转译成蛋白质,才能表达为酶的活性。
1981年,切赫(T·R·Cech)等人在四膜虫发现自催化剪切的tRNA。1983年阿尔特曼(S·Altman)领导的一个研究小组发现大肠杆菌的核糖核酸P的催化活性取决于RNA而不是蛋白质。这意味着RNA可以不通过蛋白质而直接表现出本身的某种遗传信息,而这种信息并不以核苷酸三联体来编码。这是对中心法则的又一次补充和发展。切赫和阿尔特曼荣获1989年的诺贝尔化学奖。
DNA本身是否也具有酶活性呢？1994年,乔依斯(G·F·Joyce)等人发现一个人工合成的DNA分子具有一种特殊的磷酸二酯酶活性。此后,国外又有多例报道人工合成的DNA序列具有各种不同的酶活性。1995年,我国学者王身立等人发现,从多种生物中提取的DNA均具有酯酶活性,能催化乙酸萘酯水解为萘酚和乙酸。这种较弱的酯酶活性并不需要特定序列的DNA编码,而是非特异性DNA的一般性质。王身立推测,在生命起源时,RNA和蛋白质都还未出现,原始海洋营养汤中的DNA可能利用本身的酯酶活性水解萘酯等物质以获得能量。随着生命的进化,酶活性更强的蛋白质出现了,在生命世界中DNA作为酶的作用则为蛋白质所取代。但DNA分子本身的酯酶活性仍作为一种“分子化石”的遗迹,一直保存到今天。
3.镰刀型细胞贫血症-疾病概述
基因镰刀型细胞贫血症是1949年世界上最早发现的第一个分子病由此开创了疾病分子生物学。其分子病理是β基因发生单一碱基突变，正常β基因第6个密码子为GAG，编译谷氨酸突变后变为GTG编译缬氨酸，这种单个氨基酸的替代即形成HbS。在临床上，血红蛋白S病有3种主要形式：①纯合子状态即镰状细胞贫血；②杂合子状态，即镰状细胞性状；③血红蛋白S与其他异常血红蛋白的双杂合子状态，包括血红蛋白S-β珠蛋白生成障碍性贫血、血红蛋白C病、血红蛋白D病等。
4.侏儒症的病因和发病机制
（一）特发性生长激素缺乏性侏儒症
病因不明，可能由于下丘脑-垂体及其胰岛素样生长因子(IGF)轴功能的异常，导致生长激素(GH)分泌不足所引起。1／3者为单纯缺GH，2／3者同时伴垂体其他激素缺乏。自生长激素释放激素(GHRH)合成后，约3／4的患者在接受GHRH治疗时，GH水平升高，生长加速，从而明确了大部分患者的病因在下丘脑，缺的是GHRH。分子生物学研究已明确这些患者可存在决定下丘脑-垂体发育的转录因子基因(如PROPI，POUIFI，Hesxl)的突变，或GHRH-GH-IGF-1生长轴有关激素或受体基因的突变。转录因子突变多表现为复合性垂体激素缺乏，如GH、催乳素(PRL)、促甲状腺激素(TSH)、促性腺激素。
（二）继发性生长激素缺乏性侏儒症
本病可继发于下丘脑-垂体肿瘤，最常见者为颅咽管瘤、神经纤维瘤；颅内感染(脑炎、脑膜炎)及肉芽肿病变；创伤、放射损伤等均可影响腺垂体下丘脑功能，引起继发性生长激素缺乏性侏儒症。
（三）原发性生长激素不敏感综合征
本综合征是由于靶细胞对GH不敏感而引起的一种矮小症，Laron综合征是其典型代表。本病多呈常染色体隐性遗传。其病因复杂多样，多数由GH受体(GHR)基因突变所致，少数因GHR后信号转导障碍、IGF-1基因突变或IGF-1受体异常引起。

遗传密码的破译（选学）
梁荣荣
陕西师大学生生科院2007级生科3班
一、教学目标
1.知识目标：
（1）说出遗传密码的阅读方式；
（2）说出遗传密码的破译过程。
2.能力目标：
（1）运用已有的知识和经验提出假说；
（2）运用证据和逻辑分析实验现象，得出结论；
（3）尝试设计破译遗传密码的实验；
（4）
能够在今后的学习过程中合理运用科学研究的一般方法。
3.情感目标:
(1)体验遗传密码破译的过程，感受科学知识发现过程的艰辛和漫长；
(2)对科学家那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神还有那种巧妙的构思表达敬佩；
(3)认同遗传密码的破译对生物学发展的重要意义。
二、教学的重点和难点
重点：遗传密码的破译过程；
难点：尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。
三、对课程内容和学生的分析：
1.教材分析：
本节是人教版高中生物必修2《遗传与进化》第4章《基因表达》第3节的内容，在教材中属于选学内容。是为了满足学生多样化的需求而设计的；面向基础较好、学有余力的学生；同时该内容蕴含丰富的生物科学史探究素材，适合学生进行探究性学习。这节课的主要内容是遗传密码的破译过程，是本章第一节的重要补充。而且遗传密码的特点是进一步理解基因突变的类型和基因工程部分的理论基础。
2.学情分析
学生在本章第1节中已经学习了遗传密码，对遗传密码的位置、组成和作用有了清楚的认识，为学生进一步认识和理解遗传密码的破译创造了条件。学生对科学探究的一般过程的理解程度，将是学习蛋白质体外合成试验设计思想时遇到的最主要的影响因素。学生在学习过程中除了采用个体学习的方法外，在问题面前可能会采取小组讨论的合作性方式进行讨论学习。
四、教学策略
以再现遗传密码破译的生物科学史做为课堂教学活动的背景，以设置问题的方法引导学生学习，以解决问题为主线，采用个体学习与合作学习相结合的教学策略展开教学活动,同时也体现了假说演绎推理的方法。
主要教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
课型：新授课
课时：一课时
五、教学过程:
导言:在第一节我们学习了遗传密码，知道了mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基叫1个密码子，同时科学家将64个遗传密码子编制出一个密码子表（显示密码子表）。但科学家是如何发现一个特定的遗传密码对应的特定的氨基酸，从而总结出遗传密码子表呢？让我们追寻科学家探索的足迹，重温一下遗传密码破译的这段科学史。
1.研究背景：
1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中就大胆地预言，遗传物质是一种信息分子，可能类似作为一般民用的莫尔斯电码的两个符号：“?
”、“—”，通过排列组合来储存遗传信息。
什么是莫尔斯电码?
莫尔斯电码是一种电报密码，由“点”和“划”构成的系统，通过“点”和“划”间隔的不同顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。
问题探讨1
where
are
genes
located
.
问题探讨2
—
?
?
?/—
?/
?
—

基因位于DNA上。

无论从电文译成英文还是从英文译成电文都离不开莫尔斯密码表，但如果我们知道电文及其所对的英文，通过对它们进行比较，可以破译出莫尔斯密码，总结出莫尔斯密码表。
类似的方法，通过对DNA顺序或mRNA顺序和多肽相比较，也可以破译出遗传密码，总结出遗传密码表。
1953年，沃森和克里克弄清DNA的双链双螺旋结构之后，分子生物学迅速发展。经过许多科学家的研究，使人们基本了解了遗传信息的流动方向：DNA→mRNA→蛋白质。也就是说蛋白质由信使RNA指导合成，遗传密码应该在信使RNA上。破译遗传密码也就成了势在必行的工作。
遗传密码的破译先后经历了五十年代的数学推理阶段和60年代的实验研究阶段。多位科学家从1954到1965年前，先后经历了10年的执着研究才破解了遗传密码，其中最为重要的几项工作其思路之新颖、方法之精巧都闪烁着科学的智慧之光。
2.遗传密码的阅读方式
1954年伽莫夫根据在DNA中存在四种核苷酸，在蛋白质中存在二十种氨基酸的对应关系，经过数学逻辑推理提出3个碱基编码1个氨基酸的设想，随后的实验研究证实了这一假设的正确。
遗传密码如果以3个碱基编码一个氨基酸，它可能的阅读方式有哪几种？
（1）非重叠阅读（三联体密码中每个碱基只读一次）；
（2）重叠阅读（三联体密码中每个碱基重复阅读）。
以非重叠和重叠的方式阅读DNA序列会有什么不同呢？结合下图进行比较分析，并比较那种方式碱基的效率高。
非重叠的方式：3个氨基酸对应1个核苷酸。
重叠的方式：1个氨基酸对应1个核苷酸。
结论：重叠的方式效率高。
思考与讨论：
解决问题的途径：小组讨论。
(1)当图中DNA的第三个碱基（T）发生改变时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？
密码是非重叠的影响1个氨基酸；密码是重叠的影响3个氨基酸。
研究发现，镰刀形细胞贫血症发生的根本原因是基因中发生了一个碱基替换：CTT-CAT,但血红蛋白中仅有一个氨基酸发生改变。由此可以说明遗传密码是非重叠的。
重叠密码对多肽链上氨基酸的序列就形成了一种限制。例如，具有完全重叠密码的密码子ATC，后面接着的密码子一定是TC开头，那么相应的氨基酸的序列也会受到限制。因此，遗传密码不可能是重叠的。
1957年Brenner.S发表文章，在理论上否定了遗传密码重叠阅读的可能性。
很遗憾，伽莫夫也许是考虑到效率的问题，认为一个碱基可能被重复读多次，也就是说遗传密码的阅读是完全重叠的，因此氨基酸数目和核苷酸数目存在着一对一的关系。
智者千虑，必有一失。很多著名的科学家也有过类似的失误。在资料较少的情况下，对未知的真理作出推断，难免会发生偏差，但瑕不掩瑜，人们对他们的那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神，巧妙的构思仍敬佩不已。

(2)当图中DNA的第三个碱基（T）后插入一个碱基A，时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？如果插入2个、3个碱基呢？
密码是非重叠的：
如果插入1个或2个碱基，影响后面所有的氨基酸（法产生正常功能蛋白质）
，3个碱基将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸。
密码是重叠的：
如果插入1个碱基，影响3个氨基酸，多肽比原正常多肽多1个氨基酸；
如果插入2个碱基，影响4个氨基酸，多肽比原正常多肽多2个氨基酸；
如果插入3个碱基，影响5个氨基酸，多肽比原正常多肽多3个氨基酸。
设计意图:让学生通过理论分析和实验事实的对照，体会到任何一种假设只有通过实验证明才能上升为理论。同时引导学生得出“当插入或删除碱基数为3或3的倍数时，对蛋白质结构的影响较小”的特点。
结论：遗传密码是以非重叠的方式阅读的。
3.遗传密码的验证（克里克实验）
遗传密码真的是以三个碱基为一组，以非重叠的方式阅读吗？
1961年，克里克设计了一个实验，他用T4噬菌体染色体为试验材料，通过原黄素处理可以使DNA脱落和插入单个碱基。通过这样的方法他们发现：在相关碱基序列中增加或删除1个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；在相关碱基序列中增加或删除2个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；在相关碱基序列中增加或删除3个碱基，却合成了正常功能的蛋白质；
为什么会这样呢？
结合书本74页的实例进行类比分析。THE
FAT
CAT
ATE
THE
BIG
RAT一句中每个单词都由三个单词组成，在单词中插入1个、2个或3个字母，仍按3个字母组成一个单词的阅读方式阅读，观察句子中英文单词的变化。可以把每个单词可以看成一个遗传密码，通过插入1个或2个字母，从插入处开始的所有单词都被改变来理解当插入1、2个碱基时，会对后面所有的氨基酸产生影响。当插入3这个字母时，处插入部分的单词改变，其他部分的单词都没有改变来理解当插入3个碱基时，只对部分的氨基酸有影响，所以有可能合成正常功能的蛋白质。
THE
FAT
CAT
ATE
THE
BIG
RAT。（正常语句）
THE
FAT
CAR
TAT
ETH
EBI
GRA
T
（在第3个单词中插入字母R，从插入
处开始的所有单词都改变）
THE
FAT
CAR
TAR
TET
HEB
IGR
AT?
（在第3个和第4个单词中分别插入字母R，从插入处开始的所有单词都改变）
?
THE
FAT
CAR
TAR
TAR
TOE
THE
BIG
RAT
（当第3、4、5
个单词中都插入1个字母时，除了插入处的单词外，其他部分的单词都没有改变）
实验结论：
（1）遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。
（2）遗传密码从一个固定起点开始，以非重叠的方式阅读，编码之间没有分隔符号。
遗传密码的特点（见补充材料）。
4.遗传密码对应规则的发现
由3个碱基排列成一组组成的1个密码究竟对应哪一个氨基酸？
克里克的实验完成的同一年，尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码——苯丙氨酸所对应的密码子。
和克里克的方法和思路完全不同，尼伦伯格和马太采用是蛋白质的体外合成技术。
他们用了20支试管，在每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入除去DNA和mRNA细胞提取液以及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸。结果发现加入苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。示意图如下：实验示意图，是为了帮助学生理解这个实验的设计思路。作为示意图，它只画出了4种氨基酸。实际实验中，测试的是组成蛋白质的20种氨基酸。在这20种氨基酸中，只有加入了苯丙氨酸的试管才出现多聚苯丙氨酸的肽链。
请回答：
（1）尼伦伯格和马太的实验可模拟“中心法则”的_____________过程。
（2）实验中加入的多聚尿嘧啶核苷酸本质上就是一种_______________。
（3）加入的细胞提取液除去DNA和mRNA的目的是_______________；细胞提取液可以为该过程提供________、_________、_________、_________等。
（4）要确保这一试验具有科学性，要设计对照试验，如何设计？__________。
实验结论：______________________________________________________。
参考答案：（1）翻译；（2）mRNA;(3)细胞中原有的mRNA会作为合成蛋白质的模板干扰实验结果，细胞中原有的DNA可能作为mRNA合成的模板，而新合成的mRNA也会干扰实验结果，因此需要除去细胞提取液中的DNA和mRNA。ATP、核糖体、酶、tRNA;(4)所有成分都与实验组试管的相同，但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸。
实验结论：苯丙氨酸所对应的密码子是UUU。
结果说明：多聚尿嘧啶核苷酸导致了多聚苯丙氨酸的合成，而多聚尿嘧啶的
碱基序列是由多个尿嘧啶组成的（UUUUUU······），可见尿嘧啶的碱基序列编码由苯丙氨酸组成的肽链；
苯丙氨酸－－UUU.
如果在实验过程中分别加入多聚腺嘌呤核苷酸(polyA)、多聚胞嘧啶核苷酸(polyC)、多聚鸟嘌呤核苷酸(polyG)，在蛋白质体外合成系统中分别出现了多聚赖氨酸、多聚脯氨酸和多聚甘氨酸，则可推出与赖氨酸对应的密码子应是AAA，与脯氨酸对应的密码子应是CCC，与甘氨酸对应的密码子应是GGG。
对学有余力的学生作进一步引导：以上介绍的是单核苷酸重复序列(polyU、polyA、polyC、polyG)作模板(mRNA)得到的结果。如果以多核苷酸的重复序列作模板会怎样？（详见补充材料）
问题探讨：
尼伦伯格和马太设计的蛋白质的体外合成试验中，在每个试管加入的细胞提取液中含有氨基酸和多肽吗？如果有，会影响实验结果吗，为什么？
总之科学家沿着蛋白质的体外合成技术的思路，不断改进试验方法，破译出了全部的密码子，并编制出了密码子表。这项工作成为生物学史上的一个伟大的里程碑！为人类探索和提示生命的本质的研究向前迈进一大步，为后面分子遗传生物学的发展有着重要的推动作用。遗传密码的破译，测序方法的建立以及体外重组的实现是基因工程的三大基石。
5.小结:
这节课我们回顾了遗传密码的破译过程：
1944年理论物理学家薛定谔发表的《生命是什么》一书中就大胆地预言，遗传密码可能与莫尔斯电码类似，通过排列组合来储存遗传信息。1954年科普作家伽莫夫用数学的方法推断3个碱基编码一个氨基酸。1957年Brenner.S发表文章，在理论上否定了遗传密码重叠阅读的可能性。1961年克里克第一个用T4噬菌体实验证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。1961年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行体外重组破译了第一个遗传密码。1964年科学家们破译了全部的密码。
6.目标反馈
（1）在下列基因的改变中，合成出具有正常功能蛋白质的可能性最大的是：（

）
A．在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基对
B．在相关的基因的碱基序列中删除或增加二个碱基对
C．在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对
D．在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对
（2）采用蛋白质体外合成的技术揭示遗传密码实验中，改变下列哪项操作，即可测出全部的遗传密码与氨基酸的对应规则：(

)
A．无DNA和mRNA细胞的提取液
B．人工合成的多聚核苷酸
C．加入的氨基酸种类和数量D．测定多肽链中氨基酸种类的
参考答案：（1）C　(2)B　
邵江樵，吴新尧.遗传密码的破译[J]中学生物教学.2007,（12）
六、板书设计：
第3节
遗传密码的破译
1.遗传密码的阅读方式
：非重叠阅读
2.遗传密码的破译过程：伽莫夫的数学逻辑推理、克里克的噬菌体试验、尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成试验。
3.遗传密码的特点：不间断性、不重叠性、简并性、、通用性、起始码与终止码
七、补充材料:
1.遗传密码的特点
不间断性?
mRNA的三联体密码是连续排列的，相邻密码之间无核苷酸间隔。所以，若在某基因编码区的DNA序列或其mRNA中间插入或删除1～2个核苷酸，则其后的三联体组合方式都会改变，不能合成正常的蛋白质。
不重叠性?
对于特定的三联体密码而言，其中的每个核苷酸都具有不重叠性。例如，如果RNA分子UCAGACUGC的密码解读顺序为：UCA、GAC、UGC，则它不可以同时解读为UCA、CAG、AGA、GAC……等。不重叠性使密码解读简单而准确无误。并且，当一个核苷酸被异常核苷酸取代时，不会在肽链中影响到多个氨基酸。
简并性?
绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，这一现象称做简并性，编码相同氨基酸的密码子称同义密码子。
通用性?
除线粒体的个别密码外，生物界通用一套遗传密码。
起始码与终止码?
UAG、UAA、UGA为终止码，它们不为任何氨基酸编码，而代表蛋白质翻译的终止。AUG是甲硫氨酸的密码，同时又是起始密码。
2.遗传密码的破译
1966年，科学家发明了一种新的RNA合成方法，通过这种方法合成的RNA可以是以2个、3个或4个碱基为单位的重复序列，如AGUAGUAGUAGUAGUAGUAGU等，用它们作模板合成的蛋白质的氨基酸序列同样是有规律重复的。如果用UGUGUGUGUGUGUGUGUG作模板，得到的新合成的蛋白质是由半胱氨酸和缬氨酸交替连接而成，则可以肯定UGU是半胱氨酸的密码子，而GUG是缬氨酸的密码子。
1964年，尼伦伯格等找到了一种高效破译遗传密码的方法。他们首先在体外合成全部64种三核苷酸分子（即长度为3个碱基的RNA，如AGC、UCC、UGA等等），同时制备20种氨基酸混合溶液，每种混合溶液中分别含有一种用14C作放射性标记的氨基酸和其他19种氨基酸。然后，向各混合溶液添加tRNA分子，使各种氨基酸分别与各自的tRNA分子结合，在溶液中形成各种氨酰tRNA，如甘氨酸－tRNA、赖氨酸－tRNA等。实验时，取某一种三核苷酸分子（如CGU）和核糖体混合，再向其中分别加入上述氨基酸混合溶液。如果CGU是某种氨基酸的密码子，它便会和带有这种氨基酸的氨酰tRNA分子以及核糖体结合形成体积稍大的复合体。当使用硝酸纤维膜过滤反应溶液时，只有含核糖体的复合体可以留在膜上，而其他的氨酰tRNA分子将被冲洗掉。从20种反应体系中找出有放射性的硝酸纤维膜，根据该体系所标记的是哪一种氨基酸，便可知道CGU所对应的氨基酸种类了。利用这种方法破译的密码子约有50个
八、教学反思：
学生是学习的主体，教师是引导者。在教学过程中应采取措施让学生积极主动地参与到学习活动中来，通过他们的思考、讨论、争辩、合作等活动来获取方法，建构知识。
基因突变和基因重组（必修2第五章第一节）
王慧英
陕西师大生科院2007级生科3班

一、教学目标
1.举例说明基因突变的特点、原因和意义
2.举例说出基因重组及意义
二、教学重点、难点
1.教学重点
（1）基因突变的概念及特点
（2）基因突变的原因
2.教学难点
基因突变和基因重组的意义
三、教学设计思路
从问题探讨中的英文句子用类比方法引入内容，由科学发现的过程切入，从镰刀型贫血症实例分析入手，设置问题情境，引导学生探究总结基因突变的概念及类型；由现象“做X射线透视的医生为什么要穿防护衣”等问题导出引起基因突变的原因；通过向学生展示各种高等或低等动植物突变后图片，说明突变的普遍性、不定向性及频率很低的特点；以设问和讨论的形式引导学生思考基因突变和基因重组的意义；最后填表格引导学生总结。
四、教学实施过程
教学内容
教师组织及引导
学生活动
教学意图
教学用时(1)导课
幻灯展示问题探讨的事例
原句
THE
CAT
SAT
ON
THE
MAT
学生一：THE
KAT
SAT
ON
THE
MAT
学生二：THE
HAT
SAT
ON
THE
MAT
学生三：THE
CAT
ON
THE
MAT
提出问题
问题：如果类似抄错句子的现象发生在DNA复制过程中，DNA分子携带的遗传信息会发生什么样的变化呢？请大家看一个实例：
将英文句子翻译为中文，比较意思发生了何种变化。

通过类比抄错句子的现象引入本节主题。
5分钟
(2)基因突变的实例
1910年，一美国青年由于发烧和肌肉疼痛到医院看病，医生检查发现他患的是当时人们尚未认识的一种特殊贫血病——镰刀型细胞贫血症（图片展示正常红细胞和镰刀型细胞贫血症红细胞）这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡，那么这种病是怎样形成的呢？
展示学生阅读资料：
1949年，美国化学家鲍林将正常人和镰刀型细胞贫血患者的血红蛋白，分别放在一定的溶液中电泳，发现正常人和患者的血红蛋白电泳图谱明显不同，他推测镰刀型细胞贫血症是由于血红蛋白分子的缺陷造成的。
后来英格拉姆用胰蛋白酶将正常人和患者的血红蛋白在相同的条件下分别切成肽段，通过对二者的电泳分析发现有一个肽段的位置不同，经后人研究得知镰刀型细胞贫血症患者的这段肽链上发生了氨基酸的替换即：
正常
缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸
异常：
缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸
（图示思考与讨论中右图表现碱基替换引起肽链变化，让同学自己完成图解）
学生阅读思考：
1鲍林为什么认为镰刀型贫血病是一种分子病？
2
2想一想，一个碱基发生变化，生物的性状就一定会发生变化吗？为什么？

通过展现科学发现的过程，引导学生从现象到本质，即从性状到遗传物质的认识过程，探寻基因突变的本质。
理解氨基酸的种类是由密码子决定的，而密码子的排列是由DNA分子决定的，密码子发生的改变时由于DNA分子发生了改变。5分钟
(3)
基因突变概念及类型的总结

通过阅读资料大家知道了镰刀型贫血症是由氨基酸的替换形成的，而引起氨基酸替换最根本的原因是DNA的碱基发生了替换，改变了基因的结构，由此大家能否总结出基因突变的概念呢？尝试总结基因突变的概念及类型。
学生通过一步步深入的思考，加深了认识，在此基础上做出总结，提高学生理解知识的水平和对知识的概括能力。
3分钟(4)
基因突变的原因
基因突变如发生在配子中，将会遗传给后代，发生在体细胞中够的突变一般不会传给后代，癌细胞就是体细胞发生突变的结果，生活中有哪些因素容易引发突变呢？
阅读教材思考问题
1做X射线透视的医生为什么要穿防护衣？（物理）
2为什么咸菜等腌制品必须检测亚硝酸盐的含量？（化学因素）
3为什么人们要打乙肝疫苗？（生物）学生思考
讨论举例说明。用生活中的实例帮学生理解基因发生突变的原因
8分钟

（5）
基因突变的特点

图片展示各种高等或低等动植物，说明突变的普遍性、不定向性及频率很低的特点看图片，认识突变的特点。
图片展示，内容生动易于理解，能够加深学生对基因突变特点的印象。5分钟（6）
基因重组
指导学生回顾孟德尔自由组合定律
思考下列问题：
1那些基因可以发生重组？
2这些基因在什么时期发生重新组合？
和学生一起总结基因重组的定义：在减数分裂中，随着同源染色体的分离，非同源染色体进行重新组合。

回顾知识，回答问题，
以问题的形式诱导学生思考，避免机械的记忆5分钟
（7）
基因突变和重组的意义
基因突变是广泛存在的那么基因突变有什么意义呢？请思考下列问题：
1基因突变能产生新的基因吗？基因重组呢？（以不同颜色的粉笔示例）
2基因产生的新性状对动物生存有什么意义？自然环境会选择什么样的个体生存下来?
教师与学生共同总结：基因突变是生物变异的根本来源为生物进化提供的原材料；基因重组可以产生多种多样基因自合的子代，其中有些子代会含有适应环境变化的基因组合，所以基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。
回答问题并总结突变和重组的意义

6分钟
（8）总结
从基因突变及基因重组的本质、发生时间及原因、意义、发生频率等方面比较，加深印象（见板书）
回顾、比较

8分钟
五、板书设计
1.基因突变
(1)基因突变概念：DNA分子中发生了碱基对的替换、增添或缺失引起的基因结构的改变。
(2)基因突变的类型：同义突变、错意突变、无义突变、终止密码子突变。
(3)基因突变原因
：物理因素、化学因素、生物因素。
(4)基因突变的特点：普遍性、低频性、不定向性。
2.基因重组
概念：在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

3.基因突变和重组的意义

（1）基因突变意义：生物变异的根本原因，生物进化的原材料。
（2）基因重组意义：生物变异的来源之一，形成物种多样性的原因
。
4.比较、总结
基因突变
基因重组
本质
基因分子结构发生改变，产生新的基因，出现新性状
不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新的基因型，是不同性状重新组合
发生时间及原因
细胞分裂间期DNA分子复制时，由内、外环境因素引起的碱基对的替换、增添或缺失
减数第一次分裂后期，随同源染色体的分开，非同源染色体上的非等位基因自由组合
意义
是生物变异的根本原因，生物进化的原材料
是生物变异的来源之一，形成物种多样性的原因
发生频率
低
有性生殖中普遍存在

染色体变异（必修2
第五章第二节）
寇晓洁（40708141）陕西师大生科院2007级生科3班
一、教学目标
1．
说明染色体结构变异的类型。
2．
使学生了解染色体数目变异。
3．
使学生了解现实生活中由于染色体变异引起的一些现象（以植物为重点）。
4．
进行低温诱导植物染色体数目变化的实验，让同学充分理解知识。
5．
通过学习对学生进行对比、分类的教学思维的训练。
二、教学重点
1.
染色体结构变异的类型。
2.
染色体数目变异。
三、教学难点
1.
染色体组。
2.
二倍体，多倍体，单倍体。
3.
低温诱导植物染色体数目变化的实验。
四、
教学策略：
1．教学支架
相关知识的预习：课本和网络的电子媒体资源
课堂教学：多媒体形式
2．
组织形式：集体教学。
3．
教学模式：
接受教学：基本概念

探究教学：不好理解的问题讨论探究
五、教学资源：
电脑网络，图片,POWERPOINT
六、教学设计思路
七、教学实施的程序
教学内容
教师的组织和引导
学生活动
教学意图
时间控制
1.
染色体变异

2．染色体数目变异
3．
染色体数目的变异
4．练习与总结
导入：(ppt回顾)
1.问题：基因的概念
2．问题：基因与染色体的关系？
3．问题：基因突变的概念？
4．问题：染色体变异？
5．问题：
基因突变染色体一定变异吗？
PPT展示基因变异的实例：猫叫综合症是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病，因为患病儿童哭声轻，音调高，很像猫叫而得名。猫叫综合症患者的两眼距离较远，耳位低下，生长发育迟缓，而且存在严重的智力障碍。
6
问题：变异都是坏事情吗？
不是，比如无籽西瓜，小麦。
引出染色体变异的种类
结构变异与数目变异
那么染色体变异分为哪几类那？
ppt图示四种染色体结构变异
缺失：同学们拿出自己的笔，用手遮去一部分，这样比看上去就不完整了，缺失就是这样，它丢失了一部分染色体，而基因又在其上，所以相应的基因也丢失了。（猫叫综合症就是因为第五号染色体缺失导致的）
重复：这个和上一个一样不难理解。那么同学们自己说出它的概念吧~举例（果蝇棒状眼的变异就是因为其X染色体上有一区段重复）
倒位：这就需要同桌之间互相配合一下，两支笔连在一起，以中心为着丝粒，将其中一只发生180°转变，之后重洗结合。看看有什么变化。
易位：这需要四个同学，大家根据图示做出自己的模型。
6．
提问：染色体结构变异，为何能导致生物性状的变异？
染色体结构的变化，会使染色体上的基因数目和排列顺序发生改变，从而导致生物变异的发生。
提问：染色体数目改变，会不会引起生物变异？
会。
7．
提问：什么是染色体数目的变异哪？
同学们提到的，只是染色体数目变异的一种类型，举例：（ppt图示）人类的一种遗传病叫21三体综合征，比正常人多一条染色体，表现为智力低下、身体发育缓慢等症状；再如，人类的另一种遗传病叫性腺发育不良，患者少了一条X染色体，外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。另一种类型是染色体数目以染色体组为单位成倍增加或减少，要学懂这个只是必须知道什么是染色体组。？
（以果蝇的体细胞的染色体做讲解）染色体组
7．
提问：果蝇有几条染色体？
8．
提问：几对同源染色体？
9．
提问：而染色体组是把形状和大小各不相同，但是又互相协调的染色体分为一个染色体组。那么果蝇有几个染色体组？
二倍体：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体。
几乎全部的动物和过半数的高等植物都是二倍体。
10．
问题：什么是三倍体？我们日常生活中那些是多倍体？

11．
那么多倍体植物与二倍体有什么区别？（讨论）
既然有多倍体那么就会有单倍体。
提问：什么是单倍体？在生物的体细胞中，染色体的数目不仅可以成倍地增加，还可以成倍地减少
由某物种的配子发育而来的个体，就是该物种的单倍体
这节课的知识点就讲到这里，
为了然大家更快更好的了解知识，我们就来点课堂小练习吧！抢答的哦~看谁反应快！回答的同学要讲出为什么。
12．普通小麦的卵细胞中有三个染色体组。用这种小麦的胚芽细胞、花粉分别进行离体培养，发育成的植株分别是（
）
　　A．六倍体、单倍体
B．六倍体、三倍体
C．二倍体、三倍体
D．二倍体、单倍体
．某生物正常体细胞的染色体数目为8条，下图中，表示含有一个染色体组的细胞是（
）
回顾旧知识
1．基因是有遗传效应的DNA片段。
2．染色体是DNA的主要载体，基因又是有遗传效应的DNA片段，染色体即为基因的主要载体
3．
基因突变是指基因结构发生改变，从而使遗传信息改变，进而使蛋白质结构改变，生物性状也改变
4．染色体变异是可以用显微镜直接观察到的比较明显的染色体变化，如染色体结构的改变、染色体数目的增减等。

5．不一定，为什么哪？
思考问题
理解与对比
不一定，比如说小麦
查书，稍作了解缺失：染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失，从而引起变异的现象。
同学说出自己的理解染色体数目的增加或减少。
重复：染色体上增加了相同的某个区段而变异的现象。
倒位：染色体的两个点发生断裂后，产生三个片段，中间的区段发生180°的倒转，与另外两个区段重新结合而引起的变异现象。
易位：一条染色体的某一片段移到另一条非同源染色体上，从而引起的变异。会

染色体数目的增加或减少
用图示的方法理解什么是染色体组。
果蝇有4对共8条染色体，这4对染色体可以分成两组，每一组中包括3条常染色体和1条性染色体。就雄果蝇来说，其中的一组包括X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，另一组包括Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。在精子形成的过程中，经过减数分裂，染色体的数目减半，所以雄果蝇的精子中只含有一组染色体(X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)，这一组染色体中的4条染色体，形状和大小各不相同，但是又互相协调。像这样的一组染色体叫一个染色体组。

由二倍体推出三倍体，多倍体的概念。
7．8条
8．
4对
9．
2组
10．
体细胞中含有三个染色体组的个体，叫做三倍体。比如香蕉
天然状态下的香蕉就是三倍体，马铃薯是四倍体，普通小麦是六倍体
多倍体植物常常是茎秆粗壮，叶片果实都比较大。（图示）二倍体葡萄与四倍体葡萄。

重点字是“体细胞”
普通小麦是六倍体，它的体细胞中含有6个染色体组、42条染色体，而它的单倍体植株的体细胞中则含有3个染色体组、21条染色体。A
A
回顾旧知识
，复习以前的内容，为今天的课打基础。

对比记忆
比较基因与染色体
加深影响
锻炼学生辨析思维的能力。

锻炼学生发散性思维的能力，用辩证的方法思考问题。
提高动手能力

与现实生活联系起来让学生提起兴趣。活跃课堂气氛。
知识的变迁

与现实生活联系
让学生展开讨论活跃气氛
加强记忆
7分钟
8分钟
20分钟10分钟
：
猫叫综合症
21三体综合征
染色体结构变异八、板书设计九、教学反思：
这部分知识是高中生物教材的重点和难点，也是高考的热门话题。在教学过程中有两个方面的问题：其一，学生已有的知识薄弱，老师一定要慢慢地从基础讲，逐步加深；其二，学生发散思维能力需要加强，生物是一个探究性的学习所以要用探究的眼光看问题学会举一反三，以后解决相关问题时可以举一反三。

资料：　
染色体变异：
在真核生物的体内染色体是遗传物质DNA的载体。当染色体的数目发生改变时（缺少，增多）或者染色体的结构发生改变时，遗传信息就随之改变，带来的就是生物体的后代性状的改变，这就是染色体变异。它是可遗传变异的一种。根据产生变异的原因，它可以分为结构变异和数量变异两大类。

一
染色体结构变异
　　染色体结构变异最早是在果蝇中发现的。遗传学家在1917年发现染色体缺失,1919年发现染色体重复,1923年发现染色体易位,1926年发现染色体倒位。人们在果蝇幼虫唾腺染色体上,对各种染色体结构变异进行了详细的遗传学研究。
　　染色体结构变异的发生是内因和外因共同作用的结果,外因有各种射线、化学药剂、温度的剧变等,内因有生物体内代谢过程的失调、衰老等。在这些因素的作用下,
染色体可能发生断裂,断裂端具有愈合与重接的能力。当染色体在不同区段发生断裂后,在同一条染色体内或不同的染色体之间以不同的方式重接时,就会导致各种结构变异的出现。下面分别介绍这几种结构变异的情况。
　　1.
缺失。缺失是指染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失,从而引起变异的现象。缺失的断片如系染色体臂的外端区段,则称顶端缺失；如系染色体臂的中间区段,则称中间缺失。缺失的纯合体可能引起致死或表型异常。在杂合体中如携有显性等位基因的染色体区段缺失，则隐性等位基因得以实现其表型效应，出现所谓假显性。在缺失杂合体中,由于缺失的染色体不能和它的正常同源染色体完全相应地配对,所以当同源染色体联会时,可以看到正常的一条染色体多出了一段(顶端缺失),或者形成一个拱形的结构(中间缺失),这条正常染色体上多出的一段或者一个结,正是缺失染色体上相应失去的部分。缺失引起的遗传效应随着缺失片段大小和细胞所处发育时期的不同而不同。在个体发育中,缺失发生得越早,影响越大缺失的片段越大,对个体的影响也越严重,重则引起个体死亡,
轻则影响个体的生活力。在人类遗传中,染色体缺失常会引起较严重的遗传性疾病,如猫叫综合征等。缺失可用以进行基因定位。
　　鉴定：（1）最初细胞质存在着无着丝点的断片。
　　（2）缺失杂合体中，联会时形成环状或瘤状突起，但易与重复相混淆，必须：
　　①参照染色体的正常长度
　　②染色粒和染色节的正常分布
　　③着丝点的正常位置
　　（3）当顶端缺失较长时，可在双线期检查缺失杂合体杂交尚未完全端化的二价体，注意非姐妹染色单体的末端是否有长短。
　　遗传效应：缺失对个体的生长和发育不利：
　　①缺失纯合体很难存活
　　②缺失杂合体的生活力很低
　　③含缺失染色体的染色体一般败育
　　④缺失染色体主要是通过雌配子传递的
　　2.
重复。染色体上增加了相同的某个区段而引起变异的现象,叫做重复。分为顺接重复和反接重复。前者指的是某区段按照染色体上的正常顺序重复，后者指的是重复时颠倒了某区段在染色体上的正常只限顺序。在重复杂合体中,当同源染色体联会时,发生重复的染色体的重复区段形成一个拱形结构,或者比正常染色体多出一段。重复引起的遗传效应比缺失的小。但是如果重复的部分太大,也会影响个体的生活力,甚至引起个体死亡。例如,
果蝇的棒眼就是X染色体特定区段重复的结果。重复对生物体的不利影响一般小于缺失，因此在自然群体中较易保存。重复对生物的进化有重要作用。这是因为“多余的基因可能向多个方向突变,而不致于损害细胞和个体的正常机能。突变的最终结果,有可能使“多余的基因成为一个能执行新功能的新基因,从而为生物适应新环境提供了机会。因此,在遗传学上往往把重复看做是新基因的一个重要来源。
　　鉴别：（1）重复区段较长时：在杂合体中重复区段的二价体会突出环或瘤，不能同缺失杂合体的环或瘤相混淆。
　　（2）重复区段很短时：可能不会有瘤或环出现。果蝇唾腺染色体体细胞联会时特别大，其中出现很多横纹带，可以作为鉴别缺失和重复的标志。
　　遗传效应：1、扰乱基因的固有平衡体系
　　2、重复引起表现型变异：
　　（1）基因的剂量效应：细胞内某基因出现次数越多，表现型效应越显著
　　（2）基因的位置效应：基因的表现型应因其所在的染色体不同位置而有一定程度的改变
　　3.
倒位。指某染色体的内部区段发生180°的倒转,而使该区段的原来基因顺序发生颠倒的现象。倒位区段只涉及染色体的一个臂，称为臂内倒位；涉及包括着丝粒在内的两个臂，称为臂间倒位。倒位的遗传效应首先是改变了倒位区段内外基因的连锁关系，还可使基因的正常表达因位置改变而有所变化。倒位杂合体联会时可形成特征性的倒位环，引起部分不育性，并降低连锁基因的重组率。倒位杂合体形成的配子大多是异常的,从而影响了个体的育性。倒位纯合体通常也不能和原种个体间进行有性生殖,但是这样形成的生殖隔离,为新物种的进化提供了有利条件。例如,普通果蝇的第3号染色体上有三个基因按猩红眼—桃色眼—三角翅脉的顺序排列(St—P—Dl)；同是这三个基因,在另一种果蝇中的顺序是St—Dl—P,仅仅这一倒位的差异便构成了两个物种之间的差别。
　　鉴别：（1）较短倒位区段：倒位杂合体联会的二价体在倒位区段内形成“倒位圈”
　　（2）较长倒位区段：倒位区反转过来与正常染色体的同源区进行联会，倒位区段以外的部分只有保持分离。
　　遗传效应：1、倒位杂合体的部分不育
　　2、位置效应：倒位区段内、外基因之间的物理距离发生改变，其遗传距离一般也改变。
　　3、降低倒位杂合体上连锁基因的重组率
　　4、到位可以形成新种，促进生物进化
　　4.
易位。易位是指一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上,从而引起变异的现象。如果两条非同源染色体之间相互交换片段,叫做相互易位,这种易位比较常见。相互易位的遗传效应主要是产生部分异常的配子,使配子的育性降低或产生有遗传病的后代。易位杂合体在减数分裂偶线期和粗线期，可出现典型的十字形构型，终变期或中期时则发展为环形、链形或∞字形的构型。易位的直接后果是使原有的连锁群改变。易位杂合体所产生的部分配子含有重复或缺失的染色体，从而导致部分不育或半不育。例如,慢性粒细胞白血病,就是由人的第22号染色体和第14号染色体易位造成的。易位在生物进化中具有重要作用。例如,在17个科的29个属的种子植物中,都有易位产生的变异类型,直果曼陀罗的近100个变种,就是不同染色体易位的结果。
　　遗传效应：1、半不育是易位杂合体的突出特点
　　①乡邻式分离：产生重复、缺失染色体，配子不育
　　②交替式分离：染色体具有全部基因，配子可育
　　2、降低临近易位接合点的基因间重组率
　　3、易位可以改变基因连锁群
　　4、造成染色体融合而改变染色体数目
　　5.染色体结构变异的结果。染色体结构变异,使排列在染色体上的基因的数量和排列顺序发生改变,从而导致性状的变异,大多数染色体变异对生物体是不利的,有的甚至导致死亡。
二
染色体数量变异
　　
　　1.
整倍性变异。指以一定染色体数为一套的染色体组呈整倍增减的变异。一倍体只有1个染色体组，一般以X表示。二倍体具有
2个染色体组。具有3个或3个以上染色体组者统称多倍体，如三倍体、四倍体、五倍体、六倍体等。一般奇数多倍体由于减数分裂不正常而导致严重不孕。如果增加的染色体组来自同一物种，则称同源多倍体。如直接使某二倍体物种的染色体数加倍，所产生的四倍体就是同源四倍体。如使不同种、属间杂种的染色体数加倍，则所形成的多倍体称为异源多倍体。异源多倍体系列在植物中相当普遍，据统计约有30～35％的被子植物存在多倍体系列，而禾本科植物中的异源多倍体则高达
75％。栽培植物中有许多是天然的异源多倍体，如普通小麦为异源六倍体、陆地棉和普通烟草为异源四倍体。多倍体亦可人工诱发，秋水仙碱处理就是诱发多倍体的最有效措施。
　　2.
非整倍性变异。生物体的2n染色体数增或减一个以至几个染色体或染色体臂的现象。出现这种现象的生物体称非整倍体。其中涉及完整染色体的非整倍体称初级非整倍体；涉及染色体臂的非整倍体称次级非整倍体。在初级非整倍体中，丢失1对同源染色体的生物体，称为缺体(2n-2);丢失同源染色体对中1条染色体的生物体称为单体(2n-1);增加同源染色体对中1条染色体的生物体称为三体(2n+1);增加1对同源染色体的生物体称为四体(2n+2)。在次级非整倍体中,丢失了1个臂的染色体称为端体。某生物体如果有
1对同源染色体均系端体者称为双端体，如果1对同源染色体中只有1条为端体者称为单端体。某染色体丢失了1个臂,另1个臂复制为2个同源臂的染色体，称为等臂染色体。具有该等臂染色体的生物体，称为等臂体。等臂体亦有单等臂体与双等臂体之分。由于任何物种的体细胞均有n对染色体,因此各物种都可能有n个不同的缺体、单体、三体和四体,以及2n个不同的端体和等臂体。例如普通小麦的n=21，因此它的缺体、单体、三体和四体各有21种，而端体和等臂体则可能有42种。染色体数的非整倍性变异可引起生物体的遗传不平衡和减数分裂异常，从而造成活力与育性的下降。但生物体对染色体增加的忍受能力一般要大于对染色体丢失的忍受能力。因
1条染色体的增减所造成的不良影响一般也小于1条以上染色体的增减。非整倍性系列对进行基因的染色体定位、确定亲缘染色体组各成员间的部分同源关系等，均具有理论意义。此外，利用非整倍体系列向栽培植物导入有益的外源染色体和基因亦有重要的应用价值。如小麦品种小偃
759就是普通小麦增加了
1对长穗偃麦草染色体的异附加系，而兰粒小麦则为普通小麦染色体4D被长穗偃麦草染色体4E所代换的异代换系。
　　许多癌症如肺癌、肠癌等都是由于其肿瘤细胞中染色体数目变异所造成的，而且科学家们也发现细胞调控因子或者纺锤体蛋白的突变会造成染色体不分离（chromosome
nondisjunction，即细胞分裂进入中后期时，某一对同源染色体或者姐妹单体未分别移向两极，造成子细胞中一个染色体数目增多，一个减少的现象），从而引起染色体数目变化。
人教版必修二第五章第二节
染色体变异
第二课时

实验：低温诱导植物染色体数目的变化
陕西师范大学生命科学学院2007级生物科学3班

单素丽
一、教学目标
1、通过本实验，巩固所学有关染色体组、多倍体、单倍体、一倍体的概念，举例说出染色体结构和数目变异的有关知识，阐述多倍体和单倍体育种的原理、操作方法和优点；
2、通过实验的操作，锻炼动手能力和实验操作能力，分析低温诱导植物染色体数目变化的原因；
3、通过本实验，交流实验心得，确立多倍体和单倍体育种在现实中的应用，同时培养良好的实验科学素养。
二、教学重点
1、染色体数目变异，染色体组、单倍体、多倍体等有关概念；
2、
多倍体和单倍体育种的原理、操作方法和优点；
3、
低温诱导染色体数目变化的实验原理、步骤。
三、教学策略
通过设置一系列逻辑性强、针对性强的问题让同学们回答，让大家回顾上节课所学的内容，从而对染色体变异以及单倍体、多倍体育种的有关知识有更深入的了解，掌握本节的重点。同时引入实验课程，环环相扣，步步衔接，使知识连贯、易于掌握。
在实验过程中，通过实验视频的观看，让大家对实验有更直观的认识，在自己实验时可以更明确地进行各个步骤，减少失误。
小组实验并讨论，组间交流结论并对问题给予解答，提高同学们对本实验的认识，并增强大家自主学习、自我动手的能力。
四、教学流程
教学过程
教师活动
学生活动
教学意图
知识回顾
（1）导入：设置问题
a.问：通过上节课的学习，相信大家对染色体变异的知识有了一定程度的了解。染色体变异有哪些种类呢？
b.数目变异又有哪些情况呢？
c.问：那什么是染色体组？
能不能举出一个染色体组的例子呢？
d.（画出雌雄果蝇体细胞的染色体图（如图））问：谁能上前来指出蝇的一个染色体组？
e.
问：很好。我们看到，根据染色体组的概念，我们可以得出果蝇的体细胞是几倍体？单倍体和多倍体的又是如何定义的？能不能举例作答？

f.（画出二三四倍体细胞的示意图（如图））问：谁能指出这些体细胞中含有几个染色体组，是几倍体？
g.问：同学们再想想，回答的正确吗？细胞是几倍体与染色体组个数有必然的联系吗？（出示八倍体小黑麦的染色体图）大家看，这是一个八倍体黑小麦的体细胞染色体图，我们画出它一个配子细胞的染色体图，它有四个染色体组，但是，它是单倍体。因为它含有该物种染色体的一半。由此，大家能得出什么结论呢？
h.问：大家的意思是不是说，单倍体不一定是一倍体，那一倍体是不是单倍体呢？
i.回顾了这么多，我们切入正题。今天我们进行实验：低温诱导植物染色体数目的变化。大家请翻阅下课本P87-88有关单倍体和多倍体育种的例子，回忆它们的原理、操作方法和优点。大家知道的诱导染色体数目变化的方法有哪些呢？我们今天的实验要重温观察植物有丝分裂实验的相关步骤，请大家回忆下，在笔记本上作好记录。
（1）导入：翻阅课本、笔记，回答问题
a.
答：有结构变异和数目变异两种。b.
答：同样是两种情况：一类是细胞内个别染色体的增加或减少；另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍的增加或减少。（课本P86）
c.
答：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体，叫做染色体组。例如，雄果蝇精子中的一组染色体就组成了一个染色体组。
d.上前指出回答。
e.
答：果蝇体细胞属于二倍体。
单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。比如说雄蜂，体细胞中只含有16条染色体，是工蜂和蜂王体细胞染色体数目（32条）的一半。
而多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组，例如香蕉是三倍体，马铃薯是四倍体。
f.
答：甲含两个染色体组，是二倍体；已含三个，是三倍体；丙含四个，是四倍体。g.
答：含有本物种配子染色体数目的个体才叫单倍体，单倍体不一定含有一个染色体组。
h.答：一倍体一定是单倍体。

i.仔细阅读课本，复习回顾上一节有关单倍体和多倍体育种的内容，回忆并将观察植物有丝分裂实验的实验步骤记录在笔记本上。
回顾上节课所学内容，巩固旧知识，为实验进行做好准备。
实
验
过
程
a.介绍实验原理
我们通过上节课的学习已经知道了秋水仙素可以抑制植物纺锤体的形成从而诱导植物染色体数目加倍。而今天我们要观察低温对植物染色体数目变化的影响，探究低温导致染色体数目变化的原理。
b.说明实验目的
本实验的目的是：
1.学习低温诱导植物染色体数目变化的方法；
2.理解低温诱导植物染色体数目变化的作用机制。
3.重温“观察植物有丝分裂”的实验，巩固以前所学知识，熟悉基本实验操作。
c.介绍实验材料用具
1.实验材料：洋葱或大葱、蒜（均为二倍体，体细胞中的染色体数为16）
2.实验用具：培养皿、滤纸、纱布、烧杯、镊子、剪刀、显微镜、载玻片、盖玻片、冰箱、卡诺氏液、改良苯酚红染液、体积分数为15%的盐酸溶液、体积分数为95%的酒精溶液。
d.说明实验方法步骤
培养洋葱根尖，待不定根长至1cm左右时

↓
低温诱导：将整个装置放入冰箱4℃下诱导培养36h
↓
固定根尖：剪取根尖约0.5~1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h，用95%酒精冲洗2次
↓
制作装片：解离→漂洗→染色→制片
↓
观察装片：先用低倍镜观察，再用高倍镜观察↓
绘图：画出染色体数目发生变化了的细胞图以及未发生变化的细胞图
备注：
1.因实验时间有限，故教师提前做好前两步工作，并将根尖浸泡在卡诺氏液中，根据班级人员分好小组，培养相应组数的洋葱根尖，作好记录，备用。
2.在介绍完实验步骤后，播放实验视频，让同学们对实验过程有一个更直观的认识。
3．在学生进行实验过程中，观察学生的实验行为和进程，及时给予指导和更正。对于学生实验过程中存在的问题，予以记录提请改正。
a.听从老师讲解，认真做好笔记，记录所需解决问题：低温诱导植物染色体数目变异的作用机制是什么。
b.明确实验目的，为实验做好准备。c.查看材料用具，检查材料是否完整饱满适宜实验，检查仪器用具是否完好、齐备，将有破损的用具予以替换。

d.记录实验方法步骤，为实验做好准备。

e.开始实验，秉着科学严谨的实验态度，在实验过程中出现问题及时记录或向老师求教。

f.绘图：画出染色体数目发生变化了的细胞图以及未发生变化的细胞图。

g.观看本实验视频，与实验“观察植物的有丝分裂”相联系，进行比较并作好记录。
使学生对将要进行的实验有一个直观的认识，明确实验所要解决的问题。
小组表达与交流
a.引导小组内根据所画细胞内染色体图分析讨论，得出结论。对于未出结果的情况，分析并给出合理解释。
b.要求小组代表上台介绍自己组的实验成果，给出结论。小组间针对实验中出现的问题可互相提问解答。
引导学生从实验中得出结论：低温诱导植物染色体数目加倍是因为低温抑制了植物纺锤体的形成。
c.撰写实验报告
强调实验报告的书写格式和内容，以及对实验结论的分析，特别是对实验过程中出现的问题，要求给予分析并写明问题出现的原因。
a.小组内讨论所得结果，分析所画染色体图，得出结论。
b.小组代表上台介绍自己组的实验成果，给出结论。接受其他组组员的疑问，并给出合理解释，对于不能解释的问题，作好记录并最后做探讨。

c.按照结果撰写实验报告，有自己的见解和解释，对实验中出现的问题，给予分析和改进的建议。
小组间讨论有利于综合大家的意见，得出更好的结果。同时培养了大家团结协作的意识。
实验总结
总结本实验的实验目的、原理、方法与步骤、结论等。
总结实验结果和实验过程中出现的问题，引导同学们自我分析解决问题，培养大家的自主性。对学生在实验过程中出现的问题，给予说明和强调，引导学生养成科学严谨的实验态度。
根据老师的提示，自己予以总结，对自己出现的问题给予改正，得以提高。
提高大家总结的能力，培养学生科学严谨的实验态度。
知识拓展与迁移
问：1.低温导致染色体数目变化的原因是抑制了纺锤体的形成，那么低温为什么会一直纺锤体的形成呢？
2.在实验中，为什么要剪取洋葱根尖0.5~1cm的部分呢？
3.为什么要把根尖泡在卡诺氏液中？4.卡诺氏液和酒精的作用各是什么？
5.秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？
6.帕米尔高原上的高山植物，其中有65%是多倍体，试分析其形成的原因。
7.尝试设计一个实验，探究帕米尔高原植物形成多倍体的原因。
设置一系列的问题，让同学们在课下通过查阅资料、回顾旧知、自我思索、小组探讨来完成，实现知识的迁移和扩展。
记录问题，课下小组成员分工，查阅资料，互相交流，得到这些问题的答案。培养发散思维意识。
小组共同合作交流，培养同学们的发散思维意识。
五、板书设计
实验：低温诱导植物染色体数目的变化
1、实验原理
2、实验目的
3、实验步骤
培养洋葱根尖，待不定根长至1cm左右时
↓
低温诱导，将整个装置放入冰箱4℃下诱导培养36h
↓
固定根尖，剪取根尖约0.5~1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h，用95%酒精冲洗2次
↓
制作装片：解离→漂洗→染色→制片
↓
观察装片：先用低倍镜观察，再用高倍镜观察
↓
绘图：画出染色体数目发生变化了的细胞图以及未发生变化的细胞图
4、实验结论：低温可诱导植物染色体数目加倍
5、注意事项
人类遗传病教案
07生科3班
彭伟
40708127
一、教材分析
1.本节以遗传病的病理、危害、诊断和预防为线索，主要讲述人类遗传病常识性知识。本节与人类的生活联系紧密，对于提高个人和家庭生活质量，提高人口素质有重要的现实意义。
2.教学对象分析
学生对于遗传与进化内容的学习有一定的困难。他们虽对“人类遗传病”的相关知识很感兴趣，却没有形成系统的知识链，可启发学生先自学，再尝试用概念图的方法对遗传病加以概括分类。
二、教学目标
1．知识目标
①举例说出人类常见遗传病的类型。
②概述人类遗传病的产生原因、监测和预防的方法。
③简述人类基因组计划及其意义。
2、能力目标
①调查某种常见的人类遗传病。
②搜集和交流人类基因组计划或基因诊断和治疗研究方面的资料。
3．情感目标
在进行遗传调查和实验活动中，善于从自已亲身经历的事物中发现问题和提出问题，大胆作出假设和进行自主性探究，养成实事求是科学态度和培养勇于创新与合作的科学精神。
三、教学方法和教学手段
1、教学方法：调查法、辩论法、讨论学习法、赏识性评价
2．教学手段：多媒体、设计调查表
四、教学过程
引言:每一个人都想拥有健康、高质量的生活，而这世界上的一部分人却因身体疾病而不能拥有健康，其中有些较严重的疾病是因为遗传所致，这些人的生活有着不为常人所知的痛苦，让我们一起来了解遗传病吧！
生:(认同生命的美丽在于生命的质量)
内容一:[小组汇报调查情况]
小组1：常见的多基因遗传病的发病率；
教师根据学生调查中的常见错误，引导学生思考：家族性疾病、先天性疾病都是遗传病吗？
[展示图片]
几种常见的或是较严重的遗传病
小组2：红绿色盲的的调查，看书释疑；
????
[引导]遗传物质的基本单位和它的主要载体是什么?
[回答]基因、染色体；
遗传病的定义及分类？
?
请学生依据其病理，对常见遗传病进行分类（用表格进行总结）
内容二：遗传病的监测和预防（10分钟）
[引入]展示数据资料。
[过渡]遗传病危害之大，所以我们要预防它。
请学生谈谈个人感觉；
简述“达尔文”“摩尔根”资料。
[启发]“如何降低非近亲结婚子女发生遗传病的风险？”
?答
遗传咨询和产前诊断；
[简述情景]小A的故事。
[讨论]有关基因诊断引发的社会伦理的争议；
内容三：人类基因组计划（12分钟）
总结:科学是一把双刃剑，HGP的研究成果使基因治疗成为可能，为人类健康带来新的曙光，但也引起伦理道德的争议，我们要正确的看待科学技术的发展与应用。
六、教学小结
基因突变和染色体变异会导致生物性状的改变，在人体内则可表现为某种疾病。对于宣传优生优育、提高人口素质也有重要的现实意义。
七、教学反思
新课标理念下的教学一定要注意把学生放在主体地位，关注每一位学生的发展。在这里，学生的每一个观点都会受到尊重；在学生的讨论与辩论中，师生共同获得思想的启迪，并进行反思，认识科学技术的发展与社会伦理的双重性。
人类遗传病《二》
卢波
陕西师大生科院2007级生科3.班
一、教材分析
本节以遗传病的病理、危害、诊断和预防为线索，主要讲述人类遗传病常识性知识，以及人类基因组计划与人体健康的基本知识。本节与人类的生活联系紧密，对于提高个人和家庭生活质量，提高人口素质有重要的现实意义。
教学对象分析：
我的学生，基础相对比较薄弱,对于遗传与进化内容的学习有一定的困难。他们虽对“人类遗传病”的相关知识很感兴趣，却没有形成系统的知识链，可启发学生先自学，再尝试用概念图的方法对遗传病加以概括分类。
二、教学目标
1
.知识目标：
①探讨人类遗传病的检测和预防。
②关注人类基因组计划及其意义。
2
.能力目标：
①调查某种常见的人类遗传病。
②搜集和交流人类基因组计划或基因诊断和治疗研究方面的资料。
3.
.情感目标：
在进行遗传调查和实践的活动中，善于从自己亲身经历的事物中发现问

问题提出问题，大胆作出假设和进行自主性研究，养成实事求是的科学态度和培养用语创新与合作的科学精神
三、教学方法和教学手段1.教学方法：调查法，辩论法，讨论学习法，赏识性评价
2.教学手段：多媒体，设计调查表
四、教学过程
1
.人类基因在计划的背景及相关知识：

人类基因组计划的内容广泛，也是学生非常感兴趣的问题。人类基因组计划是堪称与阿波罗登月计划和曼哈顿原子弹计划相比的惊世壮举，是当代生命科学中的一项伟大的科学工程。1986年美国能源部正式提出开展人类基因组的测序工作，并提出了“人类基因组计划的草案”。1986年3月诺贝尔奖获得者，美国著名肿瘤分子生物学家Dullbecco在Science生撰文，强调弄清人类基因组序列，搞清基因组中个基因的结构和功能及其发病原因这一美好前景的到来。嗣后经过学术界的一番激烈争论和反复论证，美国由源部和国立卫生研究院（NIH）合作。正式启动于1900年，目的是测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。美国，英国，德国，日本，法国和中国参加了这项工作。中国是参与这一计划的唯一发展中国家，承担了其中的1%的测序工作。2001年2月，人类基因组工作草图公开发表。截至3003年人类基因组的测序任务已圆满完成。测序结果表明，人类基因组由大约31.6亿个碱基对组成，已发现的基因约为3.0~3.5万个。2004年10月国际人类基因组测序联合体在Nature周刊上发表了人类组常染色质全部序列测定的论文，宣布人类基因组常染色质部分的99%的序列已经被测定，其精度达到每10万个碱基中只有一个测量误差。其主要工作是绘制遗传图，物理图，序列图和转录图
2
.人类基因组计划计划的内容：
①、遗传图谱（genetic
map）

又称连锁图谱(linkage
map)，它是以具有遗传多态性（在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM）为图距的基因组图。遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。意义：6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离和研究。对于疾病而言，找基因和分析基因是个关键。
②、物理图谱（physical
map）
物理图谱是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。绘制物理图谱的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。DNA物理图谱是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位。DNA是很大的分子，由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分，这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题，故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。广义地说，DNA测序从物理图谱制作开始，它是测序工作的第一步。制作DNA物理图谱的方法有多种，这里选择一种常用的简便方法——标记片段的部分酶解法，来说明图谱制作原理。
③、序列图谱

随着遗传图谱和物理图谱的完成，测序就成为重中之重的工作。DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段化及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。通过测序得到基因组的序列图谱。

④、基因图谱
基因图谱是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别出占具2%~5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。
基因图谱的意义：在于它能有效地反应在正常或受控条件中表达的全基因的时空图。通过这张图可以了解某一基因在不同时间不同组织、不同水平的表达；也可以了解一种组织中不同时间、不同基因中不同水平的表达，还可以了解某一特定时间、不同组织中的不同基因不同水平的表达。
3．人类基因组计划的重要意义：
①、HGP对人类疾病基因研究的贡献
人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息。对于单基因病，采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的全新思路，导致了亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现，为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神类疾病（老年性痴呆、精神分裂症）、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重点。
健康相关研究是HGP的重要组成部分，1997年相继提出：“肿瘤基因组解剖计划”“环境基因组学计划”。
②、HGP对医学的贡献
基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。
③、HGP对生物技术的贡献
（1）基因工程药物：分泌蛋白（多肽激素，生长因子，趋化因子，凝血和抗凝血因子等）及其受体。
（2）诊断和研究试剂产业：基因和抗体试剂盒、诊断和研究用生物芯片、疾病和筛药模型。
（3）对细胞、胚胎、组织工程的推动：胚胎和成年期干细胞、克隆技术、器官再造。
④、HGP对制药工业的贡献
筛选药物的靶点：与组合化学和天然化合物分离技术结合，建立高通量的受体、酶结合试验以知识为基础的药物设计：基因蛋白产物的高级结构分析、预测、模拟—药物作用“口袋”。
个体化的药物治疗：药物基因组学。
⑤、HGP对社会经济的重要影响
生物产业与信息产业是一个国家的两大经济支柱；发现新功能基因的社会和经济效益；转基因食品；转基因药物（如减肥药，增高药）

⑥、HGP对生物进化研究的影响
生物的进化史，都刻写在各基因组的“天书”上；草履虫是人的亲戚——13亿年；人是由300～400万年前的一种猴子进化来的；人类第一次“走出非洲”——200万年的古猿；人类的“夏娃”来自于非洲，距今20万年——第二次“走出非洲”？

⑦、HGP带来的负面作用
侏罗纪公园不只是科幻故事；种族选择性灭绝性生物武器；基因专利战；基因资源的掠夺战；基因与个人隐私。
人体健康
遗传病的治疗分为三个层次
：
①
生理水平的治疗----对症治疗。例如苯丙酮尿症——限制膳食中苯丙氨酸的含量。白化病——戴帽子和墨镜
②
蛋白质水平的治疗---向病人体内补充缺失的蛋白质。例如血友病——补充凝血因子Ⅷ
③
基因治疗。遗传病的根治应该是基因治疗，但是基因治疗的难度很高。例如1900年第一例基因治疗临床试验使腺苷酸脱氨醛（ADA）基因进入骨髓细胞，再送回病人体内，治疗严重综合免疫缺失症（SCID）获得初步效果。
实施基因治疗的必要步骤如下：找到致病基因克隆得到大量与致病基因应的正常基因

采取适当方法把正常基因放回到病人身体内去
进入体内的正常基因应正常表达
五、课堂练习
一、选择题：
　　1．耳廓多毛症总是由父亲传给儿子，又由儿子传给孙子，决定这个性状的基因最可能的位置是（????
）
　　A．在常染色体上??????????B．在Y染色体上
　　C．在X染色体上??????????
D．在X、Y染色体上
　　2．下列属于多基因遗传病的是（?????
）
　　A．抗维生素D佝偻病　B．进行性肌营养不良
　　C．原发性高血压　　
D．21三体综合症
　　3．列哪项是新生儿中发病率较高的一种遗传病？（?????
）
　　A．白化病???B．色盲?????C．苯丙酮尿症????D．抗
佝偻病
　　4．唇裂和性腺发育不良症分别属于（??????
）
　　A．单基因显性遗传和单基因隐性遗传??????
　　B．多基因遗传病和性染色体遗传病
　　C．常染色体遗传病和性染色体遗传病????
　　D．多基因遗传病和单基因显性遗传病
　　5．人类的遗传病中，当父亲是某病患者时，无论母亲是否有病，他们子女中的女孩全部患此病，这种遗传病最可能是（?????
）
　　A．常染色体显性遗传病　B．常染色体隐性遗传病
　　C．X染色体显性遗传病　
D．X染色体显隐性遗传病
　　6．在下列生殖细胞中，哪两种生殖细胞的结合会产生先天愚型的男性患儿（A表示常染色体）？（?????
）
　　①23A＋X????
②22A＋X????
③21A＋Y????
④22A＋Y
　　A．①和③??????
B．②和③??????
C．①和④????????
D．②和④
l．B?
2．C?
3．B?
4．B?
5．C?
6．C?
六、课后反思人类基因组计划是历时16年完成的浩大工程，打开了人类遗传的基因大门。解密了人类所有的遗传密码。这项综合六国众多科学家辛苦工作的劳动成果。是人类历史上的一大奇迹。具有划时代的意义。科学的成果是要造福人类的，前辈的努力是为了今后的人们更好的生活，后人应积极的利用它来造福自己，而不应该危害他人。人类遗传的大门才刚刚打开，需要今后的你们依然前进。
伴性遗传
（
于洪亮
陕西师范大学生命科学学院2007级生物科学4班）
一、
教材分析及设计思路
“伴性遗传”《是普通高中课程标准实验教科书
生物
必修
2》第二章第三节的内容。本节课是在学生了解性别决定的基础上展开的一节重要内容，教学内容的核心知识是性染色体上基因的传递规律，是基于遗传定律的进一步学习，并为“人类遗传病和遗传病预防”学习奠定了基础。新课程要求学生要体验科学探究的过程，在探究中要注重学生的自主参与。因此，本节课尝试基于学生已有经验和知识的问题驱动和真实问题分析的情景教学，尝试以“性别——?XY染色体——?基因”这条与科学家研究十分相似的过程为学习的路线，一方面有利于学生理解知识，提高运用知识解决问题的能力。另一方面可以体验科学家认真、严谨的科学态度以及尊重科学的精神。
　　在本节课的教学设计中，没有完全按照教材中的顺序来组织教学，而是做了一些必要的调整。教材中首先给出了伴性遗传的定义，对红绿色盲的伴性遗传方式是作为一个结论给出的。而我是从简述道尔顿发现色盲症的故事引入课题，把确定红绿色盲的遗传方式的思维过程渗透到学生的研究过程中。通过对道尔顿红绿色盲家族案例的分析，引导学生分析思考和自主探究，让学生提出色盲的基因在X或Y染色体上的假设并分析、验证假设，从而得出致病基因在X染色体上的结论。接着以红绿色盲为例介绍伴性遗传，与学生共同写出五种基因型、四种婚配组合，然后学生书写四种婚配遗传图解，讨论分析、归纳出红绿色盲（X染色体隐性遗传病）的遗传特点。此后列举同类型遗传病——血友病加深理解。最后联系实际生活，加强学生对遗传病影响人体健康的认识，增强科学优生观的意识。
　　过了一段高中生活后，学生在口头语言和书面表达方面已具备了一定能力，在归纳、总结和推理能力方面也有一定积累，在教学过程中，始终体现“诱思—探究”的教学思想，试图通过高质量的思维对话，进一步培养学生的思维能力。基于上述情况，教学中一是注重创设情景，制造认知碰撞。二是采用多媒体演示遗传图解，将抽象的概念具体化，加强学生识图能力、观察能力。三是?“让学习动起来,让课堂活起来”，通过道尔顿家族案例为主线，让学生自己分析得出人类红绿色盲的遗传方式。另对遗传图解比较分析，让学生运用已学的知识进行总结归纳，寻找知识的规律，然后利用这一规律解决其他案例。在整个教学中应尽可能地生活化、自然化。

二、
教学目标
1.知识与技能
（1）?说出伴性遗传的概念，知道人类红绿色盲的遗传方式。
（2）理解伴性遗传现象（人的红绿色盲）遗传原理和规律。
2.过程与方法
　　（1）通过对一个家族案例进行分析研究推导出人类红绿色盲的遗传方式。
　　（2）通过遗传图解的学习，明白伴性遗传（人类红绿色盲）的规律特点，初步运用遗传规律解决一些遗传现象。

3.情感态度与价值观

举例说明伴性遗传在生产实践中的应用。
三、
教学重点难点

重点：伴性遗传的特点；

难点：分析人红绿色盲症的遗传；
设法解决：
1.激发学生自主参与、体验科学探究的过程。分两方面进行：
一方面，要求四个学生代表到黑板用遗传图解书写人类红绿色盲的主要婚配方式，派出学生代表评价，教师参评。另一方面，未抽到的学生同时动手参与，交换互改，以作业方式上交，进行学分评定。
2.从学生感兴趣的红绿色盲伴性遗传特点引入，指导学生应用规律解决问题，根据红绿色盲的主要婚配方式，了解家族遗传，学绘遗传图谱，用直观、简洁方式表达。掌握解遗传图谱类型题的解题规律：
四、教具准备
多媒体教室申请，图画等。
五、
教学过程

1.课前准备：老师准备红绿色盲检查图、课件等；学生准备：复习遗传定
律，预习伴性遗传，并搜集一些与红绿色盲有关的材料，适当做下社会调查。
2.导入新课：演示：红绿色盲检查图，学生进行辨别。问题：据统计，我国男性红绿色盲的发病率为7%，女性红绿色盲的发病率为0.5%。抗维生素D佝偻病则女性患者多于男性。以上病症的发病为什么跟性别有关联?
3.老师讲解何为伴性遗传、演示课件，并让学生在书上划出来；
4.人类红绿色盲症：学生阅读书上第33页至第44页红绿色盲的发现史，阅读完后开始对其遗传方式进行解析，通过材料分析，该病是X染色体上的隐性遗传病，提出问题：为什么致病基因只位于X染色体？然后让学生相互讨论并作答。老师出示一张人的正常色觉和红绿色盲基因型与表现型的比较表，让学生尝试着填表。接下来对红绿色盲的遗传特点进行分析
：讨论：根据“人的正常色觉和红绿色盲症的基因型与表现型比较表”分析，为什么红绿色盲的患者男性多于女性？
病例分析：例Ⅰ．女性正常（XBXB）×男性色盲（XbY）
例Ⅱ．女性携带者（XBXb）×男性色盲（XBY）
思考：①父亲的色盲基因遗传给儿子还是女儿？②儿子色盲基因Xb来自双亲中的哪一方？
小结：男性患者的红绿色盲基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿；即“交叉遗传”。
学生完成P36图2-14、2-15中的遗传图解。
小结：从以上分析可以看出:
(1)隐性致病基因及其等位基因只位于X染色体上
(2)男性患者多于女性患者
(3)男性红绿色盲基因只能从母亲那里传来
(4)男性红绿色盲基因只能传给女儿
(5)女患者的父亲和儿子一定患病
(6)往往有交叉遗传、隔代遗传现象
5.抗维生素D佝偻病：请学生自己阅读归纳
（1）显性的致病基因及其等位基因只位于X染色体上
（2）女性患者多于男性患者
（3）男患者的母亲和女儿一定患病
（4）具有世代连续性
6.对伴性遗传的总结
遗传方式

表现特征
备注
Y染色体遗传
①只有男性患者
；
②父病子必病；子病父必病
；
代代相传
显性遗传
?
①双亲有病可生无病子女；
②患者双亲至少有一方为患者
代代相传
X－显性遗传
?父病女必病；子病母必病；
女性患者多于男性
常－显性遗传
?可出现父病女不病，子病母不病
男、女患病几率相等
隐性遗传
?
双亲正常可生有病子女；
多隔代遗传
X－隐性遗传
?母病子必病；女病父必病；
男性患者多于女性
常－隐性遗传
?可出现母病子不病，女病父不病
男、女患病几率相等
7.伴性遗传在实践中应用：
实例1——为农业生产服务：鸡的性别决定方式与人类、果蝇不同，为ZW型；即：雄性个体的两条性染色体是同型的ZZ，雌性个体的两条性染色体是异型的ZW。芦花鸡的羽毛黑白相间，已知芦花基因(B)及其等位基因(非芦花基因b)均在Z染色体上，请尝试根据下表，选择合适的亲本进行交配，使人们只要根据羽毛是否呈芦花状这一性状，就可以把雏鸡的雌雄区别开来。
?
雄?????
性
?
雌?
性
?
基因型
?
ZBZB
?
ZBZb
?
ZbZb
?
ZBW
?
ZbW
?
?
表现型
?
芦花鸡
?
芦花鸡
?
非芦花鸡
?
芦花鸡
?
非芦花鸡
?
实例2——为人类的优生服务：某家庭中夫妻都正常，双方的父母也均正常，但妻子的弟弟患血友病(遗传方式与色盲相同)，从优生角度考虑，此家庭应选择生育男孩还是女孩？
6.作业设计
1.下列关于性染色体的叙述正确的是：C
A.性染色体上的基因都可以控制性别
B.性别受性染色体控制与基因无关
C.女儿的性染色体必有一条来自父亲
D.性染色体只存在于生殖细胞中
2.下列哪项是X染色体上的隐性基因导致的遗传病：B
A.如果父亲患病，女儿一定不患此病
B.如果母亲患病，儿子一定患此病
C.如果外祖父患病，外孙一定患此病
D.如果外祖母患病，孙女一定患此病
3.男性患病机会多于女性的遗传病，致病基因很可能在：B
A.常染色体
B.X染色体
C.Y染色体
D.线粒体中
六、板书设计伴性遗传：
概念：位于性染色上的基因，其遗传方式与性别有关，这种现象叫做伴性遗传。
特点：其遗传方式总与性别相关。
红绿色盲：X染色体上的隐性遗传病。
其有三大特点：1
隔代遗传；
2
色盲基因不能由男性传给男性；
3
男性患者多于女性患者；
七、
教学反思
对“伴性遗传”的教学设计中，不仅仅将教学目标定位于让学生理解“伴性遗传”的传递规律上，应该多引导学生问一些“为什么”，把教材中很多是结论性内容，通过问题推进的办法进行探究性学习。在探究性学习过程中可以融合资料收集、遗传病的调查、判断及推理，假设和论证、讨论、遗传图谱书写和遗传概率计算，完成新课标确定的操作技能、信息能力和科学探究能力三个方面的能力目标。改变过去单一的接受式学习模式，倡导学生主动参与、勤于动脑、乐于探究、勇于创新、善于合作交流的新型学习方式。

DNA是主要的遗传物质
李华

陕西师大生科院2007级生科4班
一、学习内容与教材分析1）“DNA是主要的遗传物质”是经过两个著名的肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染实验得出的结论。这两个实验是科学家们经过多次设计的著名探究实验，设计方法独特、逻辑性极强，学生要充分理解可能有一定困难，但这又是理解DNA是主要的遗传物质的基础，进而可以帮助学生进一步学习DNA分子的结构和复制。

2）引导学生体验科学探索过程，领悟科学研究方法。为了让学生领悟科学的过程和方法，教材不仅按照科学家的探索历程，以问题的形式引领学生层层深入地进行思考，还较详细地讲述了这两个实验的具体方法。虽然艾弗里与赫尔希等人的实验方法不同，但是实验的设计思路却有共同之处。通过对两个实验方法的讲述，使学生理解科学家最关键的实验设计思路是：把DNA与蛋白质区分开，分别观察DNA或蛋白质的作用。
二、学生情况分析（1）
知识：学生经过遗传因子的发现以及基因和染色体的关系的两章的学习，已经初步掌握了遗传因子即基因在遗传中的重要作用，又通过减数分裂及伴性遗传的学习，了解了基因与染色体的平行关系，之后学生和老师一起探讨基因的本质问题就顺理成章了。（2）技能：高二学生通过高一的学习，已经具有了一定的实验、观察、逻辑思维和分析探究的能力;但是，高中学生充分理解这两个实验可能还有一定困难，这将是讲授的难点和重点所在。（3）情感、态度与价值观：通过平时的训练，学生已经初步形成了科学思维的意识，另外通过遗传规律的学习，学生对人类遗传与生殖的奥秘以及生物课都产生了浓厚的兴趣。
三、教学重点和难点
重点：肺炎双球菌实验的原理和过程

噬菌体侵染实验的原理和过程
难点：肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染实验的理解。如何理解DNA是主要的遗传物质。
四、教学目标4.1
知识目标
（1）总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。
（2）分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路。
　
（3）探讨“同位素示踪法”实验技术在证明DNA是主要的遗传物质中的作用。
4.2
能力目标
探索实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用，训练学生由特殊到—般的归纳思维的能力。
初步形成分析和解决一些简单的科学问题的能力。4.3情感、态度、价值观目标：

（1）认同与人合作在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。
（2）认同人类对遗传物质的认识不断深化不断完善的过程。
（3）总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程．认同和理解生命的物质性，有利于科学世界观的树立。
五、教学策略5.1
教学方法
创设问题情境，引导学生观察、讨论和思考，通过分组讨论、小组汇报，进行小组合作学习。

5.2
媒体选择
根据本节课的内容制作了相关的ppt课件(含图片与视频)
六、教学过程设计
6.1课前准备：
教师将全班同学分成几组，并让每组在课前就遗传物质展开讨论，并安排每组汇报人在课前汇报讨论结果，教师将对其简单总结。
6.2
导课：
通过对孟德尔遗传规律以及细胞的有丝分裂、减数分裂和受精作用的学习，我们已经知道生物的遗传与细胞中的染色体有关。染色体的主要成分是蛋白质和DNA。
对于遗传物质的推测：
那么组成染色体的DNA和蛋白质，哪一个才是遗传物质呢？20世纪20年代，多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质。如果作为遗传物质，应具备下列条件：
①分子结构具有相对的稳定性，但在特殊情况下又能产生可遗传的变异；
②能自我复制，前后代保持一定的（连续性）；
③能指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢和性状；
④具有存储巨大数量遗传信息的能力。
师：科学家们通过不断的实践探索，最终得出了正确结论，让我们一起回顾对于遗传物质探索过程的几个经典实验。
6.2格里菲思的肺炎球菌体内转化实验
师：阅读课本P53积极思维第一段，思考格里菲思的转化实验材料是什么？
生：R型和S型的肺炎球菌和小鼠。
师：R型和S型球菌有什么区别？
生：讨论。
师：总结并列表比较。
荚膜是细菌的细胞壁外具有水分的黏胶状物质，主要成分是多糖和蛋白质。
菌落
荚膜
毒性
S型细菌
表面光滑
有
有
R型细菌
表面粗糙
无
无
师：阅读实验过程，并思考每个实验分别得出了什么结论。
生：阅读，讨论。
师：总结。
实验
方?
法
现
象
结?????????
论

1
R菌活菌注射
小白鼠正常
R菌无毒性

2
S菌活菌注射
小白鼠死亡
S菌能使小白鼠致死

3
S菌高温灭活注射
小白鼠正常
加热杀死的S菌不使小白鼠致死

4
高温灭活的S菌+R菌
小白鼠死亡
死亡S菌中有使R菌转化的因子
师：格里菲思的实验能得出什么结论。
生：思考，几个人简单讨论并提出自己看法。
师总结：加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”，能将R型活菌转化为S型活菌。
师：为什么在第四组实验里，不认为是R型菌促使S型失活的菌转化成活菌呢？
（教师引导学生思考）
师总结：这里的加热处理温度一般不超过60℃，所谓“杀死”是指使得S型球菌失去感
染力，并不代表转化因子的彻底破坏，接着对实验结论进行深入解释。
师：格里菲思并不知道转化因子究竟是什么物质。假如你是当时的科学家，你认为要确定“转化因子”
是什么物质，你该如何设计这个实验呢？
生：思考，发表自己的观点。
师：引导学生思考，组成细菌的成分（化合物）有多种，如何确定其中的某一种才是转化因子。（关键思路是：把各种化合物分开，单独观察，确定单一变量
。）
6.3艾弗里DNA转化实验
（PPT）实验方法及过程
师：艾弗里采用了什么方法？
生：将S型细菌中的多糖、
蛋白质、脂类和DNA等提取出来，分别与R
型细菌进行混合培养。
师：从艾弗里的实验图解中，通过阅读，你可以总结出什么结果？
生：加入S型活菌的DNA，R型菌才转化为S型菌，且与纯度有关；加入其它物质，不能使R型细菌发生转化。
师：但是，艾弗里转化实验所使用的DNA中仍然含有极少量的蛋白质。因此人们认为不能完全排除蛋白质的作用。那么，还有没有更具有说服力的方法来证明DNA是遗传物质呢？
生：思考，讨论。
师：提示。是否有更好的实验材料,可以不用经过人工提纯DNA，就能单独地去观察DNA或蛋白质的作用呢？（引出下一个经典实验）
噬菌体侵染细菌的实验——DNA是遗传物质
师：PPT介绍T2噬菌体的结构（蛋白质外壳和内部的DNA）、增殖特点（T2噬菌体侵染大肠杆菌后，在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行增殖，当噬菌体增殖到一定数量后,大肠杆菌裂解,释放出大量的噬菌体）及侵染过程（flash）。
师：观察噬菌体侵染大肠杆菌的实验过程，并且思考以下两个问题：
（1）此实验采用了什么方法？（2）为什么用35S标记蛋白质外壳、32P标记T2噬菌体DNA？
生：思考发言。
教师加以补充和总结（1）同位素标记法（2）在T2噬菌体的组分中。60%是蛋白质。40%是DNA，而只有蛋白质分子中含有S，P几乎都存在于DNA分子中。
师：从这个实验中，我们可以得到什么结果？
生：发言。（第一组：在新形成的噬菌体中没有检测到35S，第二组：在新形成的噬菌体中检测到32P）
教师列表总结：
?
亲代噬菌体
寄主细胞内
子代噬菌体
实验结论
第二组实验
32P标记DNA
有32P标记DNA
DNA有32P标记
DNA分子具有连续性，是遗传物质
第一组实验
35S标记蛋白质
无35S标记蛋白质
外壳蛋白质无35S
师：这个实验我们可以得出结论：DNA是遗传物质。所有生物的遗传物质都是DNA吗？
生：不是。有些病毒的遗传物质是RNA。
6.4烟草花叶病毒侵染烟草的实验——RNA也是遗传物质
师：阅读P55，了解烟草花叶病毒的结构与组成以及证明RNA是遗传物质的方法。
6.5小结：
1.格里菲思肺炎双球菌的转化实验
存在转化因子
2.艾弗里肺炎双球菌的转化因子实验
DNA是转化因子
3.赫尔希和蔡斯T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验
DNA才是真正的遗传物质
4.有些病毒不含DNA，只含RNA和蛋白质
RNA也是遗传物质
DNA是主要的遗传物质
七、板书设计

1.
格里菲思的实验R型活细菌细菌注入到小鼠中，不死亡。S型活细菌注入到小鼠中，死亡。
加热杀死的S型细菌注入到小鼠中，不死亡。
R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后注射，死亡。
2.艾弗里实验
八、课后反思：
本节课将模拟实验引入课堂，通过探究学习、自主学习和合作学习，发挥了学生的主体作用，让学生领悟科学的研究过程，更有助于知识的建构，取得了很好的教学效果。这种亲身思考和探究、师生互动的教学场景和开放式的教学模式、学习方式正是新一轮课程改革所倡导的。但是在探究学习和自主学习中，如何调动每一位同学的积极性，以及如何将传统的讲解和新型的学习模式有效的结合起来还有待于进一步完善。“DNA分子的结构”教学设计方案
王士艳
邓朝会
陕西师范大学生命科学学院生物科学专业
一、教材分析1.教材分析“DNA分子的结构”是人教版普通高中课程标准实验教科书（必修）《生物2--遗传与进化》第3章第2节的内容。本节课全书的重点，联系着整本书的内容。2.学情分析学生通过学习第一章遗传因子的发现、第二章基因和染色体的关系和第三章第一节DNA是主要的遗传物质，已经对DNA有所了解。
二、教学目标1.知识目标使学生记住发现DNA的两个人沃森和克里克，并学习他们的精神。使学生理解DNA的双螺旋结构模型和其结构组成
。使学生掌握运用碱基互补配对原则分析问题的方法。2.能力目标通过学习DNA的结构的知识，培养学生观察能力、分析归纳能力和综合运用知识的能力。能理解教材中图3-11中所表达的含义，培养学生的识图能力。3.情感态度与价值目标通过对沃森和克里克的了解，提高学生的合作意识和科研精神。通过对DNA结构的学习和功能的了解，激发学生学习生物科学的热情。培养学生树立结构和功能相统一的观点。
三、教学重难点
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：即A-T、C-G
(3)DNA的特性：
①稳定性
②多样性
③特异性
2.教学难点
DNA分子双螺旋立体结构组成及特点：DNA分子由四种脱氧核苷酸为单位链接而成的长链，两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
四、教学方法和手段
本节采用探究式教学为主,同时渗透启发、交流讨论式教学。
1.利用多媒体，把DNA双螺旋结构的发现史、DNA的化学组成、立体结构等重、难点知识制做成多媒体课件。充分发挥多媒体计算机的独特功能，把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.通过学习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。
五、
课时安排
2课时
六、教学过程

引言：通过前面的学习已经知道已有许多实验证明DNA是主要的遗传物质，但是DNA分子是怎样贮存遗传信息的？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）第1课时、DNA双螺旋结构模型的构建
1.创设情境，导入新课。
通过山西临汾的施良飞夫妇和段香翠夫妇在医院生完孩子抱错孩子而引发的一系列事情到DNA亲子鉴定，最后找回自己的女儿。介绍生物的碱基对比例是固定的如：几种生物（A＋T）：（C＋G）的比值小麦：1．21；家鸡：1．34；黄牛：1．36；果蝇：1．37；小鼠：1．39；猪：1．43；人：1．5；家蚕：l.59。引出DNA结构的稳定性和遗传特性。从而引发对DNA结构的思考。
2.新课讲解
首先向同门展示坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，引导学生思考：为什么用该简洁独得的双螺旋作为高科技的标志？自ＤＮＡ双螺旋结构模型一文发表５０年来，生命科学的发展使我们充分感受到一项伟大科学发现的力量。ＤＮＡ双螺旋模型造就了分子生物学，造就了基因工程，而基因工程已开始在改造我们的生活、医药健康、能源、环境等。
向同学们讲述DNA双螺旋结构提出的背景：
1866年，孟德尔发表“植物杂交试验”一文。
1900年，孟德尔定被从新发现。
1902年，萨顿提出遗传因子在染色体上的假说。
1909年，约翰提出“基因”一词。
1909年，摩尔根证实基因在染色体上。
1928年，格里菲斯肺炎双球菌转化实验发现DNA是遗传物质。
1944年，艾弗里通过细菌转化实验证明DNA是遗传物质。
1952年，赫尔希和查斯用噬菌体侵染细菌的实验进一步证明DNA是遗传物质。
20世纪40年代末和50年代初，在DNA被确认为遗传物质之后，生物学家们不得不面临着一个难题：DNA应该有什么样的结构，才能担当遗传的重任？
1938年，欧洲结构学派的先驱者阿斯特伯里提出了DNA的第一个结构假说。他发表了一张DNA的X射线衍射照片，并指出dna是一个具有较强刚性的纤维结构。1945年他采用X射线衍射技术，测出了两种碱基的间隔，提出了碱基与DNA长轴垂直，得出了DNA具有晶体结构的结论。这些发现大大加快了揭示DNA结构的进程。20世纪50年代初，世界上有三个研究小组继承阿斯特伯里开创的工作，围绕DNA的结构展开了一场激烈的竞赛。这三个小组分别是：
　　(1)美国加州理工学院的鲍林小组鲍林，美国化学家，是研究化学结构的无可争议的世界权威（因对蛋白质空间结构的研究而获1954年诺贝尔化学奖，1962年又获和平奖）。他测定并解释了X射线通过晶体时在底片上形成的反射图象。50年代初，他毅然把自己的注意力从他已有许多成就的蛋白质结构方面转向了DNA。他在X射线晶体学方面的贡献，给了沃森和克里克以很大的启发。同时，他对DNA表现出来的兴趣也给沃森和克里克指明了目标。
　　(2)英国伦敦皇家学院的威尔金斯小组

威尔金斯（用PPT向同学们展示图3-7）在20世纪40年代末就开始采用X射线衍射技术去研究DNA的晶体结构，并测得了一些数据，但由于X射线衍射图谱不清楚，没有获得成功。在这关键时刻，女物理学家富兰克林（用PPT向同学们展示课本48页图3-8）参加了他的研究小组，她极有才华，研究风格严谨，在X射线晶体学方面有特殊才能。她在1951年底获得了一张极好的DNA的X射线衍射照片(此时用PPT展示DNA的X射线衍射图谱的图片48页图3-9）。只是由于脾气、性格等方面原因，她和威尔金斯之间很少能够坦诚合作，彼此之间难得相互交流和协调思想，因此没能很快地对照片作出正确的解释。但是这张珍贵的照片，对沃森和克里克能够最终建立DNA双螺旋结构模型起到了关键性的作用。
　　(3)英国剑桥大学卡文迪什实验室的沃森、克里克小组克里克原来是个物理学家，对生物学懂得很少，他受到薛定谔（奥地利理论物理学家，创立了波动力学，提出了薛定谔方程，与德国物理学家狄拉克同获1933年诺贝尔物理学奖）性命是什么》（1944年出版）一书及鲍林的影响后，才开始了生物学的研究。在卡文迪什实验室佩鲁茨（英国化学家，因用X射线衍射技术确定球蛋白的结构而与肯德鲁同获1962年诺贝尔化学奖）手下作血红蛋白的X射线研究。沃森于1951年秋来到卡文迪什实验室，开始在肯德鲁手下研究肌红蛋白的结构，遇到克里克后，两人开始合作从事DNA分子结构的研究。
　　1951年11月，两人建立起了第一个DNA模型：三链螺旋结构模型，但很快便被威尔金斯提供的实验数据否定了。1952年春天，克里克与同事、数学家约翰·格里菲思（进行肺炎双球菌转化实验的格里菲思的侄子）进行了碱基配对的能量问题的计算。他们发现，嘌呤与嘌呤或嘧啶与嘧啶碱基之间的配对在能量分布上不合理，表明在4个碱基中，腺嘌呤趋向与胸腺嘧啶连接，而鸟嘌呤趋向与胞嘧啶连接，这种专一的配对可能反映了天然的亲和力。
　　1952年5月，哥伦比亚大学的查加夫访问剑桥，会见了沃森和克里克。他告诉两人，他的测量表明，DNA分子中腺嘌呤的总量等于胸腺嘧啶，鸟嘌呤的量总等于胞嘧啶。虽然查加夫在1950年就发表了这个结果，查加夫的发现与约翰·格里菲思对城基亲和力的判断十分吻合，但是沃森和克里克显然不曾重视这些发现，没有立即意识到这些发现的重要意义。
　　1952年12月，美国的鲍林也提出了一个DNA的三链螺旋模型，与沃森和克里克在一年多以前被否定的模型基本相似．仅略有出入。沃森很快觉察到他的模型有问题，并认定它是错误的。这更加刺激了沃森和克里克加紧有关DNA结构的工作。
　　1953年2月6日，沃森赶到伦敦与威尔金斯、富兰克林等对鲍林的模型进行讨论。此间，威尔金斯向沃森出示了富兰克林于1951年11月所获得的一张极好的DNA分子X射线衍射照片，沃森看后深受震动。尽管威尔金斯和富兰克林主张X射线资料倾向于排除双链，但沃森一看到这张照片，就立刻意识到只有DNA分子为双螺旋结构，才能呈现出照片上那种醒目的交*的黑色反射线条。回到剑桥后，沃森和克里克加紧了DNA分子模型的建构工作。
　　2月19日，两人建立了一个新的DNA模型，即双链螺旋结构的碱基同配（即A与A配对，T与T配对等）模型。正当他们为同配模型的建立而高兴时，与他们同在一个办公室（但在佩鲁茨小组），刚从鲍林的实验室来的研究氢键的美国化学家多诺休对此提出了异议。他告诉两人：按照碱基的天然构型，A只和T紧紧结合，G只与C紧紧结合，这些配合之间的紧紧结合是由氢键形成的。当这种氢键连接的A—T和G—C互补对重叠在一起时，它们正好占据同等的空间。这样，碱基的形状及其氢键亲和性的理论、DNA的碱基组成的事实都统一起来了。
2月28日，沃森和克里克根据多诺休的建议用纸板重新做出4个碱基的模型。当他们将其粘到两条主键的骨架上构成螺旋并朝向里面时，它们搭配得非常完美。克里克马上意识到只有当两条链的走向相反时，才能这样搭配。于是，现在的模型和X射线资料的要求相一致了。在随后的几天里，他们加紧工作，最终建立了著名的DNA分子的双螺旋结构模型。（用PPT向同学们展示课本48页图3-10）
值得探讨的一个问题是：为什么沃森和克里克既不像威尔金斯和弗兰克林那样拥有第一手的实验资料，又不像鲍林那样有建构分子模型的丰富经验（他们两个人都是第一次建构分子模型），却能在这场竞赛中获胜？
①合作：他们都认为dna的结构是生物学最根本的问题。互补的性格和学科知识，共同的成功欲望和认识，使他们走上了成功之路
②博采众长：他们注意及时吸收和借鉴别人的最新研究成果。如前所述，查哥夫、威尔金斯、富兰克林、多诺休等人的研究成果给了他们很大的帮助。
③科学无国界：在创立模型的过程中，他们得到了威尔金斯、富兰克林、鲍林等的无私帮助，而实际上他们正是同一研究领域的竞争对手。
④逻辑推理和实验相结合：使建立起来的模型符合已有的实验数据
⑤创新和思考（此处讲一个小故事）英国剑桥大学的卡文迪许实验室，一直坚持这样的规定：每天下午六点整，老资格的研究人员来到实验室，宣布时间已到，要求每个人停止工作。如果谁不遵守，他们便引用Rutherford的话加以劝导。Rutherford说过：“谁未能完成六点前必须完成的工作，也就没有必要拖延下去，倒是希望各位马上回家，好好想想今天做的工作，好好思考明天要做的工作。”那是一天深夜，Rutherford披着外衣，又来到实验室检查，惊奇地发现有人还在做实验。由于低头，又十分专心，那学生没发现Rutherford站在他的身后。Rutherford轻声地问道：“你上午干什么？”学生回头一看，是Rutherford，他马上站起来，小心地回答：“做实验。”Rutherford又问：“那么，下午呢？”学生回答：“做实验。”Rutherford提高了声调，再问：“晚上呢？”学生以为老师在表扬他，得意地回答：“还是做实验。”Rutherford极为严肃地问：“你整天做实验，还有时间去认真思考吗？！”那学生低下了头。临走，Rutherford告诫他：“别忘了思考！”从此，卡文迪许实验室的人记住了Rutherford的忠告：“别忘了思考！”
3.讨论环节
在让同学们看双螺旋结构的同时让同学们分小组思考讨论三个问题：为什么是双螺旋而不是三螺旋或是其他？为什么碱基在里面，磷酸基团在外面？从沃森和克里克的事迹中你学到了什么？十分钟后各小组对这三个问题表达自己的观点。
（二）第2课时、DNA分子的结构
1.教学过程设计思路
通过讨论对本节知识进行归纳总结以及模型的制作
在理解DNA结构的基础上，探讨DNA结构特点及其是怎样进行遗传的
通过DNA双螺旋结构模型展示及讲解，让学生对DNA结构进一步理解
复习上一课时的内容即四种碱基按碱基互补配对原则连接成两条链
2.关于教学过程的说明(1)开始讲新课之前，复习上一节所学的知识，主要是通过提问的方式，让学生对前一节的知识有所更进一步的理解，这样就方便讲解新的知识，学生也容易理解和掌握。上一节可主要内容是DNA结构的发现过程以及其结构的组成成分，通过提问和回忆可知：DNA分子由四种碱基连接成两条长链，两天长链通过盘旋而成双螺旋结构。
(2)至于碱基是怎样连接的和长链是怎样盘旋的是本节课的重点。讲解该知识点借助模型的展示，这样比较直观，教师讲解起来比较轻松，学生也容易理解
。碱基之间是通过氢键连接的，关于氢键也要简要介绍一下，氢键是分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用的静电吸引作用，可以把它看作是一种较强的分子间作用力。由于氢键的作用力较强，所以碱基间的连接比较稳定，这也决定了遗传信息的稳定性，此外，这也是核酸作为遗传信息的载体的原因之一。四种碱基分别是A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、C（胞嘧啶）、G（鸟嘌呤）。碱基互不配对原则是：A与T配对，G与C配对，即A
=T，G
=C。DNA分子的空间结构是双螺旋结构，碱基连接成的两条链按反向平行的方式盘旋而成。
(3)通过模型的讲解，学生对DNA双螺旋的结构有了基本的了解，功能和特性是建立在结构的基础上的，在此基础上，进一步探讨该结构的特点：1）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行的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；碱基排列在内测。3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且碱基对具有一定的规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。
(4)DNA分子的结构组成和结构特点都有了基本的了解和掌握，接下来就要对DNA的特性加以分析理解，功能和结构是相统一的，通过讨论，可得出：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。
(5)本节知识的重、难点都予以一一讲解后，由于知识点比较多且不易理解，A腺嘌呤
教师在最后对知识进行简单的归纳只能归结，方便学生掌握系统的知识和学生自己复习。具体如下：
化学结构
T胸腺嘧啶
基本单位：脱氧核苷酸
一分子磷酸
DNA分子的结构
G鸟嘌呤
一分子五碳糖
一分子含氮碱基
C胞嘧啶

空间结构
结构模型是双螺旋，由沃森和克里克提出
2条脱氧核糖核苷酸链反向盘旋而成
外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架
结构特点
内侧：碱基按碱基互不配对原则，通过氢键连接成碱基对

(6)讨论、制作ＤＮＡ分子结构模型
１．材料：彩色塑料薄板（如小学生使用的塑料垫板）或硬纸板、细铁丝、白色塑料小球（中成药蜜丸的外包装）。
2.制作：
第一、将一种颜色的塑料薄板剪成适当大小的五边形（代表脱氧核糖），将另外两种颜色的塑料薄板按课本图所示剪成适当大小（注意嘌呤同一种颜色，嘧啶用一种颜色），分别剪成两色、代表四种形状的四种碱基。
第二、将白色塑料小球打开，在两个半球的中心处钻孔后，将细铁丝穿过小孔在半球内打折。用白色塑料小球代表磷酸。
第三、组装：用粗线在代表脱氧核糖的彩色塑料薄板相应的位置上钻孔。再用细铁丝将白色塑料小球与代表碱基和脱氧核糖的彩色塑料薄板按教材图49所示分别连接起来，即成一种脱氧核苷酸。吧多个脱氧核苷酸模型的白色塑料小球的两个半球口合起来，即成一条脱氧核苷酸链。吧两条脱氧多核苷酸链的碱基对的两个半球口合起来，即成一条脱氧多核苷酸链。吧两条脱氧多核苷酸链之间的碱基对分别用两根或三根细铁丝连接，即成为DNA的双链模型。
3.本节课注意的问题
由于本节知识点特别是DNA分子的结构抽象难懂，需借助模型和图片的讲解。有条件的情况下，可以让学生自己动手，来建立DNA分子的结构模型，这样的效果还会更好。学生学习本节课主要任务在于对DNA分子结构和特性加以理解和掌握，此外学生应该树立结构决定功能即结构与功能相互统一的观点。
七、板书设计
在黑板上画出一

代表磷酸集团，画出

代表脱氧核糖，画出
代表碱基。然后用直线把他们连接起来，并使A-T、C-G连接，画出简易的DNA双链互补配对模型。
八、教学反思

DNA的复制
张春波
陕西师大生科院2007级生科4班
一、教学目标：
1．
知识方面：概述DNA分子的复制；
2．
能力方面：提高学生的自主探索、合作学习、分析问题、解决问题、动手能力的科学生物学习惯；
3．
情感态度价值观方面:DNA复制的生物学意义。
二、教学重点和难点：
本节的教学重点是DNA复制过程的条件、半保留复制的过程和特点；
本节的教学难点是DNA复制的过程。
三、对课程内容和学生分析：
1.教材分析：
DNA的复制在整个生物学中非常重要，因为它是学习生物进化、生殖与生存的前提，是学习基因转录和蛋白质翻译的基石，是联系高中生物教材的枢纽，但同时也是非常简单易懂的内容。生物在第一册《分子与细胞》第二章第四节《核酸》一节，学生学习了DNA是由4种核苷酸（ATGC）组成,以及核苷酸的结构（碱基、脱氧核糖、磷酸），在本章第一二节，学生学习了DNA作为遗传物质的重要性以及模型（双螺旋）分子结构（碱基互补配对），已经为本节学习打下了基础。
由于DNA分子非常小，只有在电子显微镜下才能看到，其复制更是难以直观的看见，我们只能在光学显微镜下看到DNA复制时染色体的一些特殊形状，但很多高中没有光学显微镜更谈不上电子显微镜，学生对DNA的认识只能是在老师的图示或模型下一些感性认识，而且本章书本内容较为抽象，如果我们从不同的DNA的模型入手，让他们实际动手，思考要合成相同的DNA模型需要的材料，合成的最佳方法与顺序，如果学校有多媒体，可以再播放一些DNA复制过程的Flash，以及DNA对生物体的重要性，在生活中的应用，在验证学生猜想的同时提高学生的自主探索、合作学习、分析问题、解决问题、动手能力的科学生物学习惯，让学生了解到细胞活动的精密，DNA的重要性及其应用（没有多媒体的可以通过给学生讲解），则能很好地达到教学目标。
2.学生分析：
学生对初中的生物学习要求不高，很多学生只知道DNA是双螺旋结构，以及DNA是由4中脱氧核苷酸组成的，没有亲自实践过做DNA模型以及思考DNA的复制，动手能力空间思维和逻辑思维不强，他们厌烦了罗嗦地讲解，但对实际动手动脑比较感兴趣，这样不但可以提高学生的动手、思维能力及科学生物学习惯，而且可以轻松学习DNA的复制，加深对DNA复制的理解和记忆。
四、教学方法策略：
通过模型和播放《侏罗纪公园》中恐龙再生片段，让学生自主探索，大胆猜测和假设，分析DNA的复制方式和过程。提出三种复制假设。
引入科学实验证据，验证假设，提出“半保留复制”。
通过问答形式对第一册《分子与细胞》第二章第四节《核酸》一节和本章前两节必要内容复习，为本节学习打下基础；通过谚语等导入课程。
→
→→
依据模型，小组讨论完成表格内容，让学生回顾运用已有的相关知识。讲解半保留复制过程完成表格。
小组根据材料制作模型，加深对复制过程及特点的理解。
播放DNA复制过程的Flash。
依据模型，小组讨论完成表格内容，让学生回顾运用已有的相关知识。
→
→
→→
讲扩展内容。
做典型习题
评价与反馈
知识小结
知识小结
→
→

→

→
五、教学过程：
1．课前准备：教师需准备不同的DNA模型（三种不同颜色的泡沫分别剪成圆形代表磷酸、五元环代表核糖、长方形代表碱基，用细吕丝代表化学键可以轻松折叠，将它们随机做成25种DNA）；从网上搜集DNA复制过程的Flash或有能力可以自己制作；截取《侏罗纪公园》中恐龙再生片段；搜集一些DNA在实际生活中应用的材料。
2．本节内容导入：教师将学生随机成五组，按次序各组分别说出：DNA的发现、重要性和存在的部位，DNA的基本结构，组成单位，核苷酸的组成，碱基类型，同时老师提示，最后每组发给5个DNA模型和一些制作模型的材料，让同学们回忆复习以前学习的内容，为本节学习打基础。我们知道“龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞，这句谚语；为什么长的很像我们的父母？我们知道这就是遗传——亲代与子代间具有相同的物质DNA，那么DNA如何遗传——复制，提出DNA复制的概念。
3.小组讨论：教师播放《侏罗纪公园》中恐龙再生片段，再让各组同学们根据手中的DNA模型大胆的猜想一下，DNA是如何复制的？
讨论后再提出一个问题：假如要在纸上画一只和我们手相同大的手，用什么方法？
【学情分析】：大部分同学都会想到将手按在纸上画，联想DNA复制过程就会有三种猜想,一种是DNA不拆分，通过某种桥梁建立一
一
对应关系这种叫做“全保留复制”，另一种是DNA从中间拆开按照碱基配对复制这种叫做“半保留复制”，第三种是前两者结合这种叫做“混合复制”。
【总结归纳】：细胞总是以最精确的方式完成生命活动，提出概念——半保留复制是最精确最高效的复制。
4．引入科学实验验证假设：
（老师讲解的同时画图或直接讲幻灯片上已有的实验流程图）
1958年，
科学家设计了DNA合成的同位素标记实验。我们知道核苷酸碱基中含有大量N元素，N元素以NH4存在，用具有放射性的14N作为标记，我们选NH4CL溶液。①先将大肠杆菌放入含15N的培养基中培养若干代，使所有细菌的DNA都标记上15N；将部分菌液中细菌中的DNA分离出来，做密度梯度离心和分析，记录离心后试管中DNA的位置。②将剩余菌液转移到只含有14N的培养基中培养，取完成一次细胞分裂的菌液（菌液中细胞数增加一倍），取部分菌液，将其细菌中的DNA分离出来，做密度梯度离心和分析，记录离心后试管中DNA的位置。③将剩余菌液继续培养，取完成两次细胞分裂的细菌，并将细菌中的DNA分离出来，做密度梯度离心和分析，记录离心后试管中DNA的位置。
【预测结果】
项目
序号
实验现象
分析
①
①号中DNA的位置在试管底部
“半保留复制”
②
②号中DNA的位置在试管中部
③
③号中DNA的位置一半在上部，一半在中部
“全保留复制”
②
②号中DNA的位置一半在上部，一半在下部
③
③号中DNA的位置少部分在下部，大部分在上部
“混合复制”
②③
②③号中DNA的位置在试管中部
【实验结果】
②号中DNA的位置在试管中部，③号中DNA的位置一半在上部，一半在中部。
DNA的复制是“半保留复制”，再次重申结论.
5.小组讨论：根据各小组的DNA模型，完成下表：DNA半保留复制
项目
时间
地点
条件
过程
特点
意义
模板
原料
酶
能量
内容
【学情分析】由于已经有了第一册《分子与细胞》的知识，大部分学生已经能够想到以上个问题，但是对具体复制过程还是各有不同的回答，有些学生会认为DNA复制DNA解螺旋形成单链后，碱基、核糖和磷酸依次结合上去，有些学生会认为是碱基、核糖和磷酸是先合成核苷酸再结合上去。
【总结归纳】细胞总是以最精确的方式完成生命活动，应是碱基、核糖和磷酸是先合成核苷酸后再结合上去。讲解DNA复制的过程应为：
①解旋提供准确模板：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，双螺旋解开这个过程叫解旋，解开的两条链叫母链（模板链）。②合成互补子链：分别以两条母链为模板、周围环境中的游离的4中脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成一条与母链互补的子链。③子母链结合盘绕形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，随着解旋过程进行，新合成的子链不断延伸，同时每条子链与与其相对应的母链绕成双螺旋结构，从而各自形成一个新的DNA分子，即：一条DNA分子形成两条完全相同的DNA分子。
6.播放多媒体材料:播放DNA复制过程的Flash,讲解DNA半保留复制的时间、地点、需要的条件（模板、酶、原料、能量）和复制的具体过程及特点。
7.制作模型：各小组以自己的DNA模型依据，用制作模型的材料自己完成DNA复制过程。
【学情分析】学生会以各自材料先制作4种核苷酸，再用4中核苷酸边从中间拆分不同DNA模型边按碱基互补配对结合相应的核苷酸。通过制作，可以加深了学生DNA复制过程中各要素的记忆、碱基互补配对原则的掌握，在此过程中学生也会想到“细胞总是以最精确的方式完成生命活动”，那么它是否可以从不同地方断裂进行复制来可以提高速度？但是万一复制出现错误呢？DNA的不同正是由于碱基排列的不同吗，它们是通过怎样的方式达到使人与人不同、人与动物不同甚至是生物多样性？这都属于超出教学大纲的内容。不但引起了学生对生物学的兴趣，而且提高学生的自主探索、合作学习、分析问题、解决问题、动手能力的科学生物学习惯，让学生了解到细胞活动的精密，DNA的重要性及其应用培养了学生的思维、情感与态度。
8.知识小结：对DNA分子复制的推测、DNA半保留复制的实验证据、DNA分子的复制（复制的概念、复制的时间、复制的条件、复制的过程、复制的特点、复制的结果和复制的意义）
9.评价
10.反馈：
★
设计典型课堂练习：即有关半保留及计算的习题：
填空：
①DNA分子为
结构，是1953年由
发现的，因此在1962年获得诺贝尔生理医学奖。
②DNA分子的基本组成单位是，它是由一分子、一分子

和一分子
组成。
③DNA分子中的
和交替连结，排列在外侧，构成基本骨架，排列在内侧，两条链上碱基通过连结起来，形成。
④DNA分子的复制发生在有丝分裂和减数分裂的期。
⑤DNA分子的复制为方式。
完成下表：
项目
时间
地点
条件
过程
特点
意义
模板
原料
酶
能量
内容
选择：
①DNA分子半保留复制时，解旋打开的氢键属于（

）
A、G和A之间B、C和A之间
C、T和C之间D、T和A之间
①
一表示解旋，这一过程中，DNA分子在解旋酶的作用下，两条螺旋开始解开。
②
二表示以母链为模板进行碱基配对，每条母链在DNA聚合酶的作用下，链上的碱基按照碱基互补配对原则与周围环境中游离的脱氧核苷酸来配对。
③
三表示形成的两个新的DNA分子。

★提出问题：同学相互讨论通过本节学习学到了什么，还有什么疑问和想法？
★家庭作业：随意每人写一些对DNA及其复制的认识？
六、板书设计：
第三节
DNA的复制
一、复制的方式：半保留复制
二、复制的条件：模板、酶、原料、能量等
三、复制的过程：解旋——合成子链——螺旋

四、复制的意义：传递遗传信息
七、补充资料：
DNA在实际复制中就是从不同地方断裂进行复制，且从两个方向同时复制来可以提高速度；DNA准确复制则表现遗传，如果复制出现错误，则表现为后代的变异；生物多样性本质是DNA的不同，不同的生物间DNA相差，亲缘关系近的生物DNA相差不大，同种生物间DNA非常相似，所以所有生物有着共同的祖先，物种多样性不是瞬间形成，而是在变异、繁殖、自然选择过程中经过漫长的岁月形成，所以一种物种灭绝，就不可能再次出现，我们应该保护自然。可以再说一下著名的PCR技术，有性生殖等相关类容拓展学生的视野（可以作为资料补充）。
八、教学反思：

基因是有遗传效应的DNA片段
（武明辉
陕西师范大学生命科学学院2007级生科4班）
一、教学目标
1.
知识目标
（1）
举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。
（2）说明基因和遗传信息的关系。
2.
能力方面
能运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。
3.情感态度与价值观
在学习中感受科学知识的奇妙应用，认同生物科学知识。
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、特异性。
三、教学策略
多媒体展示法、图片法、讨论法、探究式教学法、实验法、推演法
四、教学过程
1.
问题引入

通过前面的学习，了解基因位于染色体上，染色体的只有DNA是遗传物质。推理提出问题：“基因是不是等同于染色体？”这激发学生探究的兴趣，阐明本节课研究的主要内容。
2.
资料分析

让学生快速的阅读以下这四则资料。结合多媒体课件上的图文资料，在学生阅读的过程中，提出相关的问题，引导学生逻辑推理。
引导1：阅读这四则资料，思考它们分别从哪些方面阐述了基因与DNA的关系？
分析资料1：比较基因的碱基对总数和总的大肠杆菌的DNA的碱基对总数。通过分析，发现全部的基因的碱基对的总数只是DNA分子碱基对总数的一部分。由此可以推理得到“基因是DNA的片段”。
分析资料3：通过人类基因组计划中的分析，基因碱基对总数占DNA碱基总数很小的一部分，进一步说明“基因是DNA的片段”。
分析资料2：分析绿色荧光蛋白基因在小鼠体内存在的不同情况下，小鼠接受紫外线的不同情况。实验组的小鼠体内有绿色荧光蛋白基因，体内会有绿色荧光蛋白存在，对照组则没有。由此可以推出“基因具有特定的遗传效应”。
分析资料4：通过HNGIC基因与肥胖的关系，再次说明“基因具有特定的遗传效应”。
引导2：就资料1来看，关注DNA数目和基因数目的比较，结合基因决定生物的性状，你又有什么样的启示？
引导3：通过上面的分析，总结归纳“基因与DNA的关系”。
不是DNA中所有的部分都是基因，基因是具有遗传效应的DNA片段。一个DNA上有多个基因，基因是决定生物遗传性状的结构和功能的基本单位。
通过引导，学生的探究具有了目的性。资料1和3，主要就化学组成的量为突破口，得出基因是DNA的片段，一个DNA中有多个基因；资料2和4，主要就功能方面阐述了基因是有遗传效应的。在层递性思考中，学生之间的通过相互合作不断补充和完善推理结论，最终得到了“基因与DNA”的明确关系。
3.
模型下的探究
得到了基因与DNA的关系后，就需要解决遗传效应中“遗传信息是什么”的问题。这个问题比较抽象，可以引导学生通过数学模型的建构，结合排列组合的知识去解决。
引导4：生物个体之间有差异，与基因不同有关。分析DNA分子的化学组成，哪部分代表遗传信息？
学生通过分析，发现DNA分子外侧的磷酸和脱氧核糖都是相同的，没有差异性，但内侧碱基对存在四种，可以推测遗传信息与碱基对的排列有关。
引导5：分析探究中的情景1，碱基对的排列如何构成复杂多样的遗传信息？
这个问题的解决可以组织学生以小组为单位进行数学建模，按步进行活动探究。学生用四种带有碱基的纸片，进行排列组合。考虑到碱基之间的配对，只需对一条链上的碱基进行排列组合。一个碱基对代表一个基因，可有几种？两个碱基对代表一个基因，有几种？等等。通过有限的问题的解决，进行归纳，碱基对的数目越多，排列组合的方式也要越多，最终让学生明白“碱基对的排列顺序千变万化代表遗传信息的多样性，即基因中的遗传信息具有多样性”。
引导6：分析探究中的情景2，考虑到基因中碱基对的数目很多，当碱基对的数目相同时，基因之间相同的可能性有多大？
学生通过亲身合作和体验，发现碱基对的排列方式是多样的，对具体的个体、具体的基因而言，相同的可能性几乎为零，可以得出“不同的基因，遗传信息不同，即具有特异性”。
在整合上面的思考后，得到了有关“基因是具有遗传效应的DNA片段，基因上碱基对的地排列顺序代表着遗传信息，碱基对的排列顺序千变万化，说明基因（DNA）具有多样性；特定的生物或基因（DNA），碱基对的排列又是一定的，基因（DNA）又具有特异性”的结论。引导学生理解两个问题：一是人类基因组计划为什么要研究24条染色体上的DNA；二是生物体多样性和特异性的物质基础是什么。
4.
知识应用
了解完基因的问题，进行两个方面的延伸，一是引导学生研读“DNA指纹技术”，使学生思考为什么可以通过“DNA指纹技术”鉴定罪犯；二是介绍基因工程中“人类胰岛素基因转移到细菌体中后，胰岛素大量产生”，让学生理解“基因是有遗传效应的DNA片段”。同时，也达到“抛砖引玉”的作用。通过知识的延伸，使学生感受科学技术在人类社会生活中应用价值，升华了学生学习生物的情感态度和价值观。
5.
课堂小结
基因
（1）概念：
基因是有遗传效应的DNA片段。
（2）基因与DNA关系：
基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA含有多个基因。
（3）基因与染色体关系：
染色体是基因的主要载体，基因在染色体呈线性排列。
（4）基因与性状关系：
基因是控制性状的遗传物质的基本单位，特定基因控制特定性状。
（5）基因与遗传信息关系：
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。
DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？
构成DNA的基本单位是什么？
①基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。
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（碱基）的排列顺序不同（DNA分子的多样性），但是每个基因都有特定的排列顺序（DNA分子的特异性）。
（6）基因的功能：
?①传递功能：通过复制将遗传信息传递给下一代
?②表达功能：使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质分子结构上从而使后代表现出
亲代相似的性状。
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。
6.
基因概念的延伸（参见补充知识）
五、作业设计
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__染色体__，这套书为什么是“24本”？
（2）“生命天书”中的“信息”是指一个__基因_?_。
（3）“生命天书”中的四种“基本笔画”是指
碱基（A、T、G、C）
（4）“生命天书”中的每个“偏旁部首”是指_碱基对___，它们是_A-T
T-A
C-G
G-C__。
（5）“生命天书”中的每个“文字”是表示三个特定排列的__碱基序列_，这个特定排列的物质为什么是三个？
六、教学反思
开头从设疑引入，引起了学生的注意及兴趣，使学生能很快进入课堂角色。教师对本节教材中的资料分析进行了重组，条理更清晰，有利于学生构建新知识，同时也使学生认识到教材内容不是让他们被动地不加思考地全盘接受，而是为他们提供一些分析和思考的素材。
在各个知识点之间设计问题串衔接，环环相扣，学生能跟随教师的思路，一步步推导，自主获得重要概念。在DNA遗传信息多样性和特异性的探究活动中，利用数学中的排列组合方法解决生物学问题，能更好地突破这一难点，学生易于理解。都能充分发挥主观能动性，很好地呈现出基因、DNA和染色体之间的关系。教学中还设计了合理简洁的板书，要点突出，给学生留下思考的空间和知识内化的机会，加强学生对知识的理解和归纳能力。资料内容注重与科技、生活的紧密联系，这不仅开阔了学生的眼界还熏陶了学生对未来科学的向往。
整节课学生均能积极收集和整理信息，主动参与探究过程，大胆说出自己的见解，有思维的碰撞，收到了很好的效果。

基因指导蛋白质的合成
张帅（192）

秦茹娟　陕西师大生科院2007级生科4班
一、教学目标
1.知识目标：
（1）说明基因与遗传信息的关系
（2）通过学习，学生能够说出基因控制蛋白质合成的中间物质──RNA的基本单位、化学组成和种类
（3）通过图示比较和老师讲解，学生能够区别DNA与RNA在组成、结构、功能和分布等方面的异同。
（4）通过学习，学生能够理解密码子和反密码子的概念，说出密码子的类型及性质。
（5）老师播放转录和翻译的flash演示，学生能够概述转录及翻译的过程及条件。（6）通过观看复制，转录和翻译的flash，学生能够描述三者的区别。
2.能力目标：
（1）通过DNA和RNA、复制和转录的比较，学生学会运用比较的方法学习。
（2）利用课本插图和课件，培养和发展学生的读图能力，提高分析、类比归纳的学习方法，培养学生对信息处理的能力。
（3）通过分析碱基与氨基酸的对应关系,培养学生分析综合能力.
（4）通过对"遗传信息究竟如何表达
"的探究,培养学生的探究精神和创造性思维。
（5）通过遗传信息的传递与表达的学习，建立信息意识，学会从信息角度认识事物。
3.情感目标：
（1）体验基因表达过程的和谐美，基因表达原理的逻辑美、简约美。
（2）学会用辨正唯物主义观点分析和认识生物体生命活动的基本规律，树立科学的世界观。
（3）认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结，激发学生探知未知世界的欲望。
（4）通过介绍科学史实，开阔学生视野，对学生进行热爱科学、探求真理的教育。
二、教学重点与难点
1.教学重点
（1）RNA的基本单位、化学组成和种类及于DNA的异同。
（2）遗传信息的转录和翻译的过程。
（3）遗传密码、密码子与反密码子的概念；
2.教学难点
（1）认知和区分相关概念：遗传信息、遗传密码、密码子与反密码子；
（2）计算问题：基因(DNA)碱基、RNA碱基和氨基酸的对应关系，以图解方法解决。
三、对课程内容和学生的分析
1.教材分析
《基因指导蛋白质的合成》是普通高中课程人教社版实验教科书《生物》第二册第四章《基因的表达》第一节的内容。，是本章学习的基础，也是教学的难点所在，要用2课时。基因是如何表达性状的是本章学习要解决的中心问题。蛋白质是生命活动的体现者，也可以说是执行者，基因对性状的控制，是通过控制蛋白质（包括结构蛋白和功能蛋白）的合成来实现的。本节集中讲述的基因指导蛋白质合成的内容，可以说是本章的重点。课程标准中与本节教学相对应的要求是：概述遗传信息的转录和翻译。“概述”是理解水平的要求，即要求学生能够把握知识的内在逻辑联系，能够与已有的知识建立联系，进行解释、推断、区分和扩展等。因此，本节教学不应局限于对转录和翻译过程的单纯描述，而应当让学生理解转录和翻译的物质结构基础以及二者之间的内在逻辑联系。要达到理解层次的目标，需要引导学生运用已有知识和观点思考和讨论相关的问题，比如“为什么RNA适于作DNA的信使呢？”需要运用有关DNA和RNA结构的知识，以及结构与功能相适应的观点进行分析；“为什么是三个碱基编码一个氨基酸呢？”需要学生运用数学知识和方法进行分析。
本节教材的特点之一是插图多而且复杂。插图包括结构示意图、化学组成区别图、转录过程流程图、翻译过程流程图和一个mRNA分子上的多个核糖体同时合成多条肽链示意图等。能否处理好教材中的插图，是本节教学成败的关键因素之一。
2.学生分析
学生学习了第3章《基因的本质》后，已经对基因产生了浓厚的兴趣，想进一步探知有关基因的各种问题，但由于受年龄限制，理解能力有限,而学生在这个年龄段，有较强的求知欲、好奇心、积极性高，对新鲜事物有强烈的兴趣,所以要充分调动学生的学习主动性，切实可行的培养学生的能力，增强学生对教学内容理解的深度。
四、教学方法
本课主要利用探究—发现结合式的教学方法，适当创设问题情境和打比方，以问题为主线贯穿转录过程，同时利用课本插图和动画课件，创设有利于学生主动探究知识的情境，展示蛋白质合成的动画过程，启发学生讨论、思考问题，引导学生探究，归纳基因控制蛋白质的过程和原理。
（1）演示视频、flash：图文并茂的展示转录的动态过程，形象、直观，便于理解。
（2）设疑设问：能集中学生的注意力，培养学生独立思考、判断、归纳总结的能力。
（3）组织学生进行讨论：加深了对知识的理解和记忆，培养学生语言表达的能力。
（4）教师的引导：选择时机讲解动画和插图，以达到帮助学生化解难点，化抽象为形象的目的。教师穿针引线，构筑多媒体与图形之间的有机组合。在学生分析图形之后，再配合多媒体整合各个图形，展示完整的基因表达过程。
（5）教师讲授：纠正学生错误的理解，传递科学知识。本节涉及的物质种类也比较多，因此学生往往会陷入“学习时都懂，学完了都不懂”的困惑之中。因此，教师要注意将知识及时进行归纳、比较和总结。
五、教学实施的程序
教学
内容
?教师的组织和引导
?学生活动
?教学意图
?
温故
问
题
探
讨引入课题：基因指导蛋白质的合成遗传信息的转录
?
?
?
遗传信息的翻译

温故

引入翻译的概念引入密码子的概念及相关内容

讲解翻译的详细过程

课堂练习，巩固学生所学的知识
第一课时
转录
教师提问：
什么是基因？存在位置在哪？
答案：基因是有遗传效应的DNA片段，主要存在于细胞核内，叶绿体和线粒体中也有存在。
播放2分钟《侏罗纪公园》电影。
提问：电影中的科学家是怎么使已灭绝的动物复活的？如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？
教师引导：在基因表达的时候,基因(DNA)就像一张蓝图，生物体就是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的，因为蛋白质是生命活动的主要承担者（或体现者），基因对性状的控制，是通过控制蛋白质的合成来实现的。
答案：利用恐龙的DNA使恐龙的基因表达出来,表现恐龙的
性,才是恐龙的复活。

举例分析基因、蛋白质和性状的关系。（作比喻-如果基因是导演的话，蛋白质就是演员）????
提出问题：基因是如何指导蛋白质合成的？
问题情境：基因（DNA）在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质的核糖体上进行的，在细胞核的基因如何控制在细胞质中的蛋白质的合成呢？
教师指出：在DNA和蛋白质之间，有一种中间物质能够作为传达DNA信息的信使，科学家发现此物质就是RNA。
提出问题：为什么RNA适于作DNA的信使？DNA为什么不能到细胞质中直接指挥蛋白质的合成呢
1）DNA不能够通过细胞核核孔
2）RNA适合当信使的理由
(1)它的分子结构与DNA很相似,也是由基本单位-核苷酸连接而成,也能储存遗传信息。
(2)在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但U-A。
(3)RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。
问题情境：RNA又是如何解读DNA的信息呢？
解决问题的途径：
1.看图并列表比较：两种核酸（DNA和RNA）在化学元素、基本单位、化学组成、结构、功能和分布等方面的区别

2.看图了解：三种RNA的结构及功能。
mRNA（信使RNA）:
作为DNA的信使，通过核孔运动到细胞质,链状.
tRNA（专运RNA）:
氨基酸的运载工具，三叶草的叶形，一端是3个碱基，叫反密码子，与密码子的碱基序列相互配对，另一端是携带氨基酸的部位（如图）。
rRNA（核糖体RNA）:
核糖体的组成部分，蛋白质合成的部位。
3.
图示P63图4-4以DNA为模板转录RNA的图解。
利用视频：显示转录过程。（让学生试着讲解DNA→mRNA的转录过程。）
讲述：完整讲述转录过程，而后概述转录是细胞中游离的核糖核苷酸与供转录用的DNA的一条链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子。
设问：DNA的碱基与RNA的碱基如何互补配对？（强调A-U）
转录与复制过程有何异同？（放映复制的视频）
小结：
场所：细胞核；????
模板：DNA解旋，以其中一条链为模板；
???
原料：4种核糖核苷酸（A、U、C、G）；
???
条件：ATP、酶（RNA聚合酶）；产物：单链的mRNA（信使RNA）。
第二课时
遗传信息的翻译
?教师提问：请同学回忆一下上节课讲过的DNA转录的概念？
回答：：转录是在细胞核内进行的，是以DNA双链中的一条为模板，合成mRNA的过程。
问题情境：通过刚才的复述，我们知道转录的结果是mRNA作为DNA的信使，通过核孔进入细胞质中，那么进入细胞质中mRNA与蛋白质的合成之间有什么关系呢？
教师指出：细胞质中mRNA上的遗传信息通过某种方式指导蛋白质合成的过程就叫做翻译。
翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
提出问题：细胞质中游离的氨基酸，与mRNA上的碱基遗传信息是怎样与蛋白质的合成过程相联系？或者说碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
思考：mRNA的4种碱基如何决定20种氨基酸？
推理：1种碱基决定1种氨基酸？（不可能，只有四种氨基酸）
??
2个碱基决定1种氨基酸？（16种组合方式也不能决

定20种氨基酸，不行。）
???
提出：mRNA上每3个相邻的碱基决定1个氨基酸就有64种氨基酸，64比20多，这两个数据间的关系有什么问题？
教师指出：mRNA上每3个相邻的碱基与一种氨基酸对应，这三个碱基序列就可以称为一个密码子。
1.密码子的碱基组成:A,G,C,U,密码子可以是AGU,GUC等。（可以向同学提问，ACT算不算密码子，密码子是mRNA上的碱基序列，DNA和RNA碱基类型区别，DNA的碱基类型是A,G,C,T，RNA的碱基类型是A,G,C,U）,并同时扩展，解释反密码子的的碱基组成。
2.密码子的类型：起始密码子：AUG(甲硫氨酸),GUG(缬氨酸)，起始蛋白质的合成。
常规密码子：与一般的氨基酸对应，继续肽链，即蛋白质的合成。
终止密码子：UAA,UAG,UGA,
不编码任何氨基酸，合成蛋白质的终止信号。
3.密码子的性质：
问题情境:地球上几乎所有的生物共用一套密码子，说明密码有什么特点？。
回答：通用性（性质1）

mRNA上每3个相邻的碱基决定1个氨基酸就有64种氨基酸，也就是有64个密码子，而氨基酸的实际种类只有20种，观察密码子表可发现什么现象？
回答：一种氨基酸有几种密码子，这叫做密码子的简并性（性质二），64和20间的数据关系也得到解决。密码子的简并性在物种生存和生物性状的表达方面具有重要的意义，这些内容将在基因突变中讲解。
?问题情景：DNA→RNA→蛋白质之间的关联？（学生阅读课文10分钟，小组发言。）

1.
先利用教材描述翻译的过程并在黑板上配以图示。
翻译的起始：核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。第一个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基（起始密码子）互补配对，进入位点1。第二个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点2。
翻译的过程：两个氨基酸脱水缩合，第一个氨基酸通过肽键转移到位点2的tRNA上。核糖体沿着mRNA移动，位点1的tRNA离开核糖体，位点2的tRNA进入位点1，第三个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点2，继续肽链的合成，
翻译的终止：读取到mRNA的终止密码，翻译停止。一个mRNA分子可以与多个核糖体结合，同时进行多条肽链的合成。
???
肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱落离，经过盘曲和折叠等方式形成具有一定空间结构和功能的蛋白质分子。
2.用多媒体将翻译的过程以flash的格式播放，并配以讲解，加深同学的影响。
3.小结：场所：细胞质的核糖体；
???
模板：以mRNA为模板；
???
原料：20种氨基酸（由tRNA搬运）；
???
合成：有一定氨基酸顺序的肽链。
练习:已知mRNA的碱基序列是A
U
G
G
A
A
G
C
A
U
G
U
C
C
G
A
G
C
A
A
G
C
C
G，这mRNA上有多少个密码子？写出相应的反密码子，并根据密码子表，列出相应的氨基酸序列。
填表比较复制，转录和翻译三个过程的差异.
与蛋白质合成有关的计算：
思考：DNA的碱基、mRNA的碱基与氨基酸个数的关系？
DNA的碱基数:m
RNA的碱基数:蛋白质的氨基酸数=
6:3:1
练习巩固
1、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（
）
A、5、5
B、5、8
C、8、5
D、4、4
2、DNA转录形成的mRNA从细胞核中出来进入细胞质中，穿过()磷脂双分子层。
A．6层B．4层C．2层
D．0层
3、与“阿波罗”登月计划相提并论的“人类基因组计划”主要任务有基因组整体序列的测序工作。其序列是指（

）
A．DNA的碱基排列顺序　　
B．信使RNA的碱基排列顺序
C．转运RNA的碱基排列顺序D．蛋白质的氨基酸排列顺序
4、不属于基因功能的是
A．携带遗传信息
B．携带遗传密码
C．能转录信使RNAD．能控制蛋白质的合成
解析：DNA携带、传递遗传信息，mRNA上携带着从DNA上转录获得的遗传密码。
5、核酸是细胞内携带遗传信息的物质，以下关于DNA和RNA特点的比较，叙述正确的是
A．在细胞内存在的主要部位相同　B．构成的五碳糖不同
C．核苷酸之间的连接方式不同　
D．构成的碱基相同
6、(08广东生物)（多选）DNA复制和转录的共同点是（

）
A．需要多种酶参与

B．在细胞核内进行

C．遵循碱基互补配对原则

D．不需要ATP提供能量
7、已知tRNA一端的三个碱基顺序是GAU，它所转运的是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码子是由下列哪个碱基序列转录而来（）
A.GAT

B.GAU

C.CUA
D.CTA
8、某基因有碱基1200个，则由它控制合成的蛋白质具有的氨基酸数目最多是（）A.100B.200
C.300
D.400
9、如果细胞中tRNA—UAA转运号氨基酸，tRNA—CUA转运号氨基酸，tRNA—GCU转运号氨基酸，以DNA一条链G—C—T—T—A—A—C—T—A……为模板合成的蛋白质，其氨基酸的排列顺序应该是（）A.
——
B.
——
C.
——
D.
——
学生回忆，进行回答
学生观看
学生讨论，回答。
学生可能会想到，需要使恐龙DNA上的基因表达出来，表现恐龙的特性。
?

?
学生思考：有中间物质传递信息。
而后回答。

看DNA与RNA的整条链总结
看图比较，了解RNA。
看图学习。
通过图形和CAI课件的演示，认识遗传信息的转录过程。
同桌间讨论，描述。

?学生思考，并根据老师的提醒给出回答
同学根据所学知识思考并回答问题
学生自己思考并小组讨论
学生思考并回答问题
观看视频

练习
复习基因的相关知识

提出探究的问题，引起悬念，明确探究的目标。
??通过问题的步步深入，学生推理分析，形成结论。锻炼学生对比分析能力
??
?
?
学习三种不同的RNA
的结构和功能。结合图解、讲述、CAI课件，认识转录的过程。
。

运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系，培养学生分析综合能力.通过回答问题，复习DNA及RNA的碱基类型区别,
tRNA的结构，反密码子的概念
通过小组讨论及观察图表，增强学生识图能力，并加深对密码子性质的理解通过flash播放让学生更加直观的了解翻译的过程，并帮助记忆。
巩固知识点
六、板书设计
1.生物的性状是由
基因

控制的
性状是由

蛋白质

物质体现的
DNA

蛋白质的合成主要在细胞核内

在细胞质内通过RNA
2.转录的定义：在细胞核中，以DNA双链中的一条为摸板合成mRNA的过程。
3.RNA
的分类：
mRNA（信使RNA）:由DNA通过转录在细胞核内得到,通过核孔运动到细胞质,链状.
tRNA（专运RNA）:
三叶草的叶形，一端是3个碱基，另一端是携带氨基酸的部位
rRNA（核糖体RNA）:蛋白质合成的部位。
4.列表比较DNA和RNA的区别
项目
DNA
RNA
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
碱基
A、G、C、T
A、G、C、U
类型
常为一种类型
信使RNA（mRNA）
转移RNA（tRNA）
核糖体RNA（rRNA）
分布
主要在细胞核，少量在细胞质
主要在细胞质，少量在细胞核（如核仁）
结构
双螺旋结构
一般是单链
（且比DNA短，能通过核孔）
功能
传递和表达遗传信息
①mRNA：转录遗传信息，翻译的模板
②tRNA：运输特定氨基酸
③rRNA：核糖体的组成成分
5.转录的过程
场所:
细胞核
模板:
DNA上基因的一条链
原料:
四种核糖核苷酸(A、G、C、U）
条件:
需要酶和ATP
产物:
单链的mRNA
特点:
边解旋边转录
原则:
碱基互补配对原则（
A=U,T=A;
G=C,C=G）
6.密码子:
mRNA上三个相邻的碱基称为一个密码子
①密码子的碱基组成:A,G,C,U,如AGU,GUC等。
②密码子的类型：起始密码子：AUG(甲硫氨酸),GUG(缬氨酸)，起始蛋白质的合成。
常规密码子：与一般的氨基酸对应，继续肽链，即蛋白质的合成。
终止密码子：UAA,UAG,UGA,
不编码任何氨基酸，合成蛋白质的终止信号。
7.密码子的性质：通用性,简并性
8.翻译的过程:
场所、摸板、条件、原料、产物
场所：细胞质的核糖体；
模板：以mRNA为模板；
原料：20种氨基酸（由tRNA搬运）；
产物：有一定氨基酸顺序的肽链。
9.列表比较遗传信息复制,转录与翻译的区别
DNA
的功能
复制遗传信息
表达遗传信息
转录
翻译
时间
减数第一次分裂间期或有丝分裂间期
在生长发育的连续过程中
在生长发育的连续过程中
场所
在细胞核（主要），线粒体，叶绿体
在细胞质的核糖体上
条件
模板
以DNA的两条链为模板
以DNA的一条链为模板
以mRNA为模板
原料
四种游离的脱氧核苷酸
四种游离的核糖核苷酸
20种氨基酸
酶
DNA解旋酶，DNA聚合酶等
DNA解旋酶，RNA聚合酶等
（各种合成酶等）
产物
两个一样的双链DNA分子
一条单链的mRNA
具有特定氨基酸序列的蛋白质。
特点
边解旋边复制，半保留式复制
边解旋边转录，双链DNA分子全保留式转录
一个mRNA分子上可以象机结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。
七、补充资料
1.表一、RNA与DNA的比较项目
DNA
RNA
基本单位
脱氧核苷酸
核氧核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
碱基
A、G、C、T
A、G、C、U
无机酸
磷酸
磷酸
类型
常为一种类型
信使RNA（mRNA）
转移RNA（tRNA）
核糖体RNA（rRNA）
分布
主要在细胞核，少量在细胞质
主要在细胞质，少量在细胞核（如核仁）
结构
双螺旋结构
一般是单链
（且比DNA短，能通过核孔）
产生途径
DNA复制、逆转录
转录、RNA复制
功能
传递和表达遗传信息
①mRNA：转录遗传信息，翻译的模板
②tRNA：运输特定氨基酸
③rRNA：核糖体的组成成分
表二、DNA两大功能的执行情况比较
DNA
的功能
复制遗传信息
表达遗传信息
转录
翻译
概念
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
以DNA中的一条链为模板，合成mRNA的过程
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
时间
减数第一次分裂间期或有丝分裂间期
在生长发育的连续过程中
在生长发育的连续过程中
场所
在细胞核（主要），线粒体，叶绿体
在细胞质的核糖体上条件
模板
以DNA的两条链为模板
以DNA的一条链为模板
以mRNA为模板
原料
四种游离的脱氧核苷酸
四种游离的核糖核苷酸
20种氨基酸
酶
DNA解旋酶，DNA聚合酶等
DNA解旋酶，RNA聚合酶等
（各种合成酶等）
能量
需要ATP
碱基配对原则
A—T，T—A，G—C，C—G
A—U，U—A，G—C，C—G
A—U，U—A，G—C，C—G
过程
①DNA双螺旋解开，每条链提供准确模板；
②按照碱基互补配对原则，各自合成子链；
③子、母链结合盘绕形成两个新DNA分子
①DNA双螺旋解开，其中一条链提供准确模板；
②按照碱基互补配对原则，形成mRNA；
③合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。
①mRNA进入细胞质，与核糖体结合，mRNA作为模板；
②按照碱基互补配对原则与mRNA上每三个碱基配对的tRNA运载着氨基酸进入核糖体；以mRNA上的遗传密码顺序，把一定的氨基酸放在相应的位置，合成有一定的氨基酸序列的蛋白质。
产物
两个一样的双链DNA分子
一条单链的mRNA
具有特定氨基酸序列的蛋白质。
特点
边解旋边复制，半保留式复制，（半不连续连续，可有多个起始点）
边解旋边转录，双链DNA分子全保留式转录。（可有多个基因同时转录）
一个mRNA分子上可以象机结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，翻译界素后，mRNA分解成蛋个核苷酸。
遗传信息的传递方向
亲代DNA→子代DNA
DNA→mRNA
通过RNA将遗传信息反映到蛋白质分子结构上，使后代重现亲代性状
2.信使RNA的发现
　
1955年Brachet用洋葱根尖和变形虫进行了实验；若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止，若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质，这就表明，蛋白质的合成是依赖于RNA。
　　同年Goldstein和Plaut用同位素标记变形虫（Amoeba
proteus）RNA前体，发现标记的RNA都在核内，表明RNA是在核内合成的。在标记追踪（pulse-chase）实验中，用短脉冲标记RNA前体，然后将细胞核转移到未标记的变形虫中。经过一段时间发现被标记的RNA分子已在细胞质中，这就表明RNA在核中合成，然后转移到细胞质内，而蛋白质就在细胞质中合成，因此RNA就成为在DNA和蛋白质之间传递信息的信使的最佳候选者。
　　1956年Elliot
Volkin和
Lawrence
Astrachan作了一项很有意思的观察：当E.coli被T2感染，迅速停止了RNA的合成，但噬菌的RNA却开始迅速合成。用同位素脉冲一追踪标记表明噬菌的RNA在很短的时间内就进行合成，但很快又消失了，表明RNA的半衰期是很短的。由于这种新合成的RNA的碱基比和T2的DNA碱基比相似，而和细菌的碱基比不同，所以可以确定新合成的RNA是T2的RNA。由于T2感染细菌时注入的是DNA，而在细胞里合成的是RNA，可见DNA是合成RNA的模板。最令人信服的证据来自DNA-RNA的杂交实验。Hall.B.D和Spiegeman,S，将T2噬菌体感染E.coli后立即产生的RNA分离出来，分别与T2和E.coli的DNA进行分子杂交，结果发现这种RNA只能和T2的DNA杂交形成“杂种”链，而不能和E.coli的DNA进行杂交。表明T2产生的这种RNA（即mRNA）至少和T2的DNA中的一条链是互补的。
Brenner,s.
Jacob,F.和Meselson（1961）进行了一系列的的实验（图12-2），他们将E.coli培养在15N/13C的培养基中，因此合成的RNA和蛋白都被“重”同位素所标记。也就是说凡是“重”的核糖体，RNA和蛋白都是细菌的，然后用T2感染E.coli，细菌的RNA停止合成，而开始合成T2的RNA此时用普通的“轻”培养基（14N/12C），但分别以32P来标记新合成的T2
RNA，以35S标记新合成的T2蛋白，因此任何重新合成的核糖体，RNA，及蛋白都是“轻”的但带但有放射性同位素。经培养一段时间后破碎细胞，加入过量的轻的核糖体作对照，进行密度梯度离心，结果“轻”的核糖体上不具有放射性，“重”的核糖体上具有32P和35S，表明（1）T2未合成核糖体，“轻”核糖体却是后加放的。（2）T2翻译时是借用了细菌原来合成的核糖体，所以核糖体并无特异性，核糖体上结合的mRNA，其序列的特异性才是指导合成蛋白质的遗传信息，从而提出了mRNA作为“信使”的证据。因此他们将这种能把遗传信息从DNA传递到蛋白质上的物质称为“信使”。他们预言（1）这种“信使”应是一个多核苷酸；（2）②其平均分子量不小于5´105（假定密码比是3），足以携带一个基因的遗传信息；（3）它们至少是暂时连在核糖体上；（4）其碱基组成反映了DNA的序列；（5）它们能高速更新。Volkin和Astrachan发现高速更新的RNA似乎完全符合以上条件。Jacob和Monod将它定名为信使RNA（Messenger
RNA）或mRNA。
3.密码子的破译
遗传信息传递的方向，总体上来说是从DNA→RNA→蛋白质。那DNA和蛋白质之间究竟是什么关系？或者说DNA是如何决定蛋白质？这个有趣而深奥的问题在五十年代末就开始引起了一批研究者的极大兴趣。
1954年科普作家伽莫夫G.Gamor对破译密码首先提出了挑战。当年，他在《自然Nature》杂志首次发表了遗传密码的理论研究的文章，指出三个碱基编码一个氨基酸。

接下来，人们不禁又要问在三联体中的每个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢？以重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？
当DNA的第三个碱基发生改变时,如果密码是非重叠的,这一改变将影响1个氨基酸,如果是重叠的又将影响3个氨基酸。在DNA的第三个碱基后插入一个碱基A,如果密码是非重叠的,这一改变将影响3个氨基酸,如果密码是重叠的,又将影响3个氨基酸。
1961年,克里克对T4噬菌体DNA上的一个基因进行处理，使DNA增加或减少碱基。通过这样的方法他们发现加入或减少1个和2个碱基都会引起噬菌体突变，无法产生正常功能的蛋白质，而加入或减少3个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质。插入3个碱基对原有氨基酸序列影响最小.克里克是第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家。这个实验还同时表明:遗传密码从一个固定的起点开始,以非重叠的方式阅读,编码之间没有分隔符。

基因控制生物的性状
张红蕾
陕西师大生科院2007级生科4班
一、教材分析
"基因控制生物的性状"是现代遗传学的关键内容之一，是人民教育出版社高中生物必修二第四章《基因的表达》第二节的内容。人们对遗传学认识，最初是从生物的表象特征开始的，然后由表及里逐步深入到基因水平，这节课是从分子水平来解释生物性状的形成。
学习了第一节基因转录和翻译的内容，很容易使同学们理解中心法则的得出以及基因控制性状的具体过程。
二、
教学目标
1．知识与技能：
（1）学生能叙述出中心法则的内涵，并能举例说出基因控制蛋白质的合成过程，包括直接过程和间接过程。
（2）引导学生学会收集整理资料、应用信息的能力以及观察能力、空间想象能力、语言表达能力、分析综合能力、小组合作交流能力。
2．过程与方法：
（1）以图表展示、观察分析、文字描述及引用实验资料等方法，让学生自己分析得出中心法则的流程图；
（2）通过举例、对比的方法，让同学们概述基因控制性状的具体过程。
3．情感态度与价值观：
探究生活中生物性状的由来，关注转基因技术给人类带来的影响，培养学生科学的探索精神和科学态度。?
三、教学重点和难点
1.教学重点：
（1）中心法则的内涵；
（2）描述基因、蛋白质与性状的关系。
解决方法：
（1）运用教材中的资料分析，让学生了解中心法则；
（2）由遗传现象的实例入手，得出基因与性状的关系。
2.教学难点：描述基因、蛋白质与性状的关系。
解决方法：运用教材中的两类遗传现象的实例，说明基因对性状的控制存在两种情况为直接控制和间接控制。
四、教学策略
本节课通过学生观察法、图表对比法、小组讨论、实验资料讲解、实例分析法、阅读指导法等方法使学生获得知识、培养能力。教学手段主要有多媒体、图片等，展示基因转录翻译过程，使抽象内在的东西很显然的展示出来，容易让大家理解。
在教学过程中，要让学生做课堂的主体，老师引导学生去思考、去探究、去解决问题，制定适当的问题，让学生带着问题去学习，增加学生的学习兴趣。为大家提供课外资料，扩展大家思路和知识面。
五、教学过程
1．导入
展示植物图片，如同一种水毛茛，裸露在空气中的叶和侵在水中的叶表现出不同的形态；豌豆种子有圆的，有皱的。
看完以上图片，让同学们分组讨论一下P68问题探讨中的问题,给同学们做以下提示：
（1）水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些。
（2）这两种形态的叶，其细胞的基因组成应是一样的。
（3）为什么同一植株叶片却表现出明显不同的形态？
答案：同一植株叶片具有相同的基因，它的性状不仅有基因的控制，也有环境的影响。
让大家思考这一问题，思考基因与性状之间的关系到底是怎样的，使同学们带上好奇心学习以下内容。
2．中心法则
2.1中心法则主体
首先带着大家的讨论结果，复习上节课学习的内容转录和翻译，用flash动画演示基因的复制、转录、翻译过程。
然后请大家分组总结上节课的具体过程，一起总结下面表格：
DNA复制
转录
翻译
场所
细胞核、细胞质
细胞核
细胞质
模板
DNA二条链
DNA一条链
一条mRNA链
原料
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
氨基酸
条件
ATP、酶
ATP、酶
ATP、酶、核糖体、tRNA
产物
DNA
mRNA
蛋白质
碱基互
补配对
A-T
G-C
ATGC
UACG
A-U
G-C
信息流
动方向
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
从图表中可以得到遗传信息流向的途径有：
（1）从DNA流向DNA（DNA自我复制）；
（2）从DNA流向RNA，进而流向蛋白质（转录和翻译）；
引出克里克提出的中心法则画出流程图：
复制DNA

RNA
蛋白质
2.2中心法则的发展
请大家阅读P69页的资料分析，让大家一起讨论，说出自己对刚才总结的中心法则的想法。
通过对插入资料的讲解，让大家对逆转录有更深的了解，增加大家的知识面：
（1）RNA病毒：
存在RNA复制酶，它可以对RNA进行复制。
（2）HIV病毒：
HIV病毒是一种逆转录病毒，它的遗传物质是一条单链RNA。在宿主细胞中，以单链RNA为基础的基因复制成一条DNA链，在这一过程中形成了一条RNA-DNA双链，然后RNA链分解，DNA再形成双链。
(3)疯牛病：
蛋白质“增殖”，结构异常的蛋白质促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误。
通过讲解资料分析，请大家得出结论，并补充中心法则：
从RNA流向RNA（RNA自我复制）；
从RNA流向DNA（逆转录）。
从以上我们可以得出，第（1）、第（2）条是中心法则的主要体现，第（3）、第（4）条是对中心法则的完善和补充。可从生活中的实例说明：遗传信息不能从蛋白质流到蛋白质，也不能从蛋白质流向RNA和DNA。可用下图综合表示。2.3总结中心法则
(1）DNA→DNA：以DNA作为遗传物质的生物的自我复制。
(2）
DNA→RNA：细胞核中的转录过程。
(3）
RNA→DNA：个别病毒在肿瘤细胞中的逆转录过程。
(4）
RNA→RNA：以RNA作为遗传物质的生物的自我复制。
(5）
RNA→蛋白质：细胞质核糖体的翻译过程。
(6）
蛋白质→蛋白质：朊病毒的复制倍增并不是以核酸为模板，而是朊病毒自身（蛋白质）为模板的。
(7）还没有发现基因从蛋白质流向核酸
2.4拓展
通过图解，让大家把中心法则的内容与学过的知识联系起来，使大家思路清晰。图中主线是中心法则，把转录翻译的内容与其联系起来，从基因到遗传信息到氨基酸再到蛋白质，更容易理解遗传信息的流向过程。
2.5练习题：
如下图所示过程，正常情况下只能在动植物细胞中发生的是（A）
A．①④⑤
B．②③⑥C．②③⑤
D．①③⑤
通过对中心法则的学习，同学们会对基因控制蛋白质的合成有一定的认识，但是基因是怎样控制蛋白质的合成呢？请大家分小组讨论一下这个问题，根据同学们回答的问题，然后讲解以下内容。
3．基因、蛋白质与性状的关系
从中心法则入手，基因控制性状是通过控制蛋白质合成来实现的，这里要注意充分运用两类遗传现象的实例来说明。
3.1通过控制酶的代谢
一类是类似豌豆的圆粒与皱粒、白化病和侏儒症等实例，说明基因通过控制酶或激素的合成来控制细胞代谢过程，从而控制生物性状；
首先给大家讲述豌豆的圆粒与皱粒的成因，图表对比：
皱粒
园粒
总结
DNA中插入了一段外来DNA序列，
打乱了编码淀粉分支酶的基因
编码淀粉分支酶
的基因正常
基因型
淀粉分支酶不能正常合成
淀粉分支酶正常合成
酶
蔗糖不能合成淀粉
蔗糖合成淀粉
代谢过程
淀粉含量低，豌豆由于
失水而显得皱缩
淀粉含量高，豌豆吸水
而显得饱满
表现型
通过以上实例的展示，让同学们得出结论：“基因通过控制酶的合成来控制生物性状”。
然后让大家看书本中“白化病患者图片”，提示白化病的发病是由于酶的合成过程出现问题，让同学们讨论白化病的成因，分析基因的改变是否只改变单一的性状，再和大家一起讨论得出以下发病过程，增强大家的理解能力。
白化病发生的具体过程：
控制酪氨酸酶的基因异常
→
酪氨酸酶不能正常合成→酪氨酸不能正常转化为黑色素→缺乏黑色素，表现白化病；
不是只改变单一的性状，通过观察发病小孩的面部、头部的改变。
3.2通过控制蛋白质的结构
另一类是类似囊性纤维病、镰刀型贫血症等实例，说明基因通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状。
首先讲述类似囊性纤维病：
介绍本病的发源地、病人症状，引起大家的学习兴趣，然后介绍该病的发病内在原因。
该病发病机理：
跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失3个碱基
→CFTR蛋白结构异常，导致功能异常→患者支气管内黏液增多→黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
通过讲解，让大家总结出“基因通过控制蛋白的合成，从而直接控制性状”。
讲述镰刀型贫血症的成因，先提示学生该病与上述发病原因相似，让同学们讨论此病的发病过程，用一下表格作出对比：
正常
发病
总结
控制血红蛋白
的基因正常
控制血红蛋白的基
因中一个碱基变化
基因型
血红蛋白
结构正常
红蛋白结构
发生变化
蛋白质
结构
正常红细胞
红细胞呈镰刀状
表现型3.3总结基因与性状的关系
4、基因对性状的控制的发展
4.1环境因素：
提出问题：还有什么因素影响生物的性状呢？
通过实例引导大家，如同一植株它的叶子为什么一边稀疏一边繁茂呢？还有导入中水毛茛叶子的现象。
说明在自然界中，不仅存在单基因对性状的控制，而且存在多基因对性状的控制，以及环境对性状的影响等。
4.2其他遗传基因：
细胞质遗传：细胞质基因所控制的遗传现象和遗传规律，细胞质基因存在与线粒体、叶绿体中的DNA上和细菌质粒上的基因。
4.3转基因：
先给大家介绍一下转基因的概念及基本理论知识，然后让同学们讨论以下问题，也可在课后让大家查阅资料，下节课展示：
你还知道哪些转基因生物？你吃过哪些转基因食品？转基因食品安全吗？你有没有怀疑过？
　　教师可以引导学生一起讨论分析转基因引起的社会争议，让学生充分发表自己的意见和见解，以便对转基因问题有个深刻的认识。
概念：运用科学手段从某种生物中提取所需要的基因，将其转入另一种生物中，使与另一种生物的基因进行重组，从而产生特定的具有优良遗传性状的物质。利用转基因技术可以改变动植物性状，培育新品种。也可以利用其它生物体培育出人类所需要的生物制品，用于医药、食品等方面。
例如，科学家认为北极鱼体内某个基因有防冻作用，于是将其抽出，再植入番茄内，制造新品种的耐寒番茄。
再展示一些转基因的图片，引起大家的兴趣，让同学们课后去找资料。
5．练习题
例1.
一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA分子和用来转录信使RNA的DNA分子分别至少要有碱基（
D

）个。
A.
3000和3000B.
1000和2000
C.
2000和4000D.
3000和6000
计算思路如下：

DNA碱基数mRNA碱基数氨基酸数
例2：基因控制生物体性状的方式是
（D
）
A.通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状
B.通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C.基因通过控制激素的合成控制生物体的性状
D.包括A和B两种方式
例3.准确描述生物的性状与基因的关系的是
(

D
)

A．一个基因决定一种性状

B．多个基因决定一种性状

C．环境对性状有影响
D．以上三种都有可能
六．板书：
1.中心法则内容：①
DNA→DNA：以DNA作为遗传物质的生物的自我复制；
②
DNA→RNA：细胞核中的转录过程；
③
RNA→DNA：个别病毒在肿瘤细胞中的逆转录过程；
④
RNA→RNA：以RNA作为遗传物质的生物的自我复制；
⑤RNA→蛋白质：细胞质核糖体的翻译过程；
⑥
蛋白质→蛋白质：朊病毒的复制倍增并不是以核酸为模板，而是朊病毒自身（蛋白质）为模板的。
2.
基因、蛋白质、性状的关系
①基因通过控制酶的合成而间接控制生物性状；
②基因通过控制结构蛋白的结构直接控制生物性状。
3.
生物的性状是由基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间相互作用，精确控制的。
六、教学反思：
教师教学反思的过程，是教师借助行动研究，不断探讨与解决教学目的、教学工具和自身方面的问题，不断提升教学实践的合理性，不断提高教学效益和教科研能力，促进教师专业化的过程。也是教师直接探究和解决教学中的实际问题，不断追求教学实践合理性，全面发展的过程。
本节课的教授之后，达到了想要的效果，让同学们真正理解了课本中的内容，提高了大家分析问题、解决问题的能力，增强大家合作能力。
不足之处，没能更多的为大家提供课外知识，自己所具有的知识不是很全，需要不断的充电，去解决教学中遇到的问题。
遗传密码的破译
杨晓娟
陕西师大生科院
2007级生科四班
一、教学设计思路
在教学过程中，采用“回顾史迹，提出问题”→“分析问题，提出假设”
→“分析实验，验证假设”
→“归纳总结，得出结果”的程序设计课堂教学。在本节课中围绕“遗传密码的破译”这一课题展开讲授，通过对生物学家发现遗传规律过程的讲述，使同学们掌握氨基酸和碱基之间的对应关系同时激发同学的科学热情和应用科学的方法研究生物问题。
二、
教材分析
遗传密码的破译就等于一本生命科学的词典，应用十分广泛，可适应于高等生物到微生物的一切生物。这一发现是许多学科的基础也为人类基因组的实现提供了依据。本节内容有丰富的科学史探究素材，适用于训练学生的探究性学习，从而激发学生学习生物的兴趣，并达到对学生知识、能力、情感三者的培养。
三、
教学目标、
1．知识目标：（1）让学生说出遗传密码的破译过程；
（2）让学生说出遗传密码的总体特征。
2．能力目标：（1）让学生用运所学知识分析实验现象，得出结论；
（2）通过本节内容培养学生实验分析和探究性学习的能力。
3．情感目标：让学生感受科学家破译遗传密码之路的漫长与艰辛，以及通过实验发现事物的内在规律性。
四、
教学重点与难点
1．教学重点：遗传密码的破译过程。
2．教学难点：遗传密码对应规则的探究。
课时安排1课时
五、教学过程
课程导入：英格码是二战时期德国大面积使用的一种机械加密机,最多通过八个转轮组合设置密码,一个转软上有二十六个字母，其密码如果人工破译,理论上需要9亿年。

莫尔斯电码
摩尔斯电码是由美国画家和电报发明人发明的一套由“点”和“线”构成的系统，通过“点”和“线”间隔的不同顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。莫尔斯密码表如下：
　　
根据上面提供的莫尔斯密码表，将下面用莫尔斯密码表的问题翻译成英文，每个密码之间已用斜线分隔开。
—···／··／—
—
—／·—··／—
—·／—·—
—
结果：BIOLOGY。
教师分析：莫尔斯密码告诉了我们所要破译的序列也告诉了我们密码即莫尔斯密码表，这样我们就可以很容易知道相应的答案。而遗传密码和莫尔斯密码是不一样的，我们只知道蛋白质序列，密码是未知的。
讲授新课
1．遗传密码解读的设想
1954年科普作家伽莫夫在设想了遗传密码的解读，他认为：若一种碱基与一种氨基酸对应的话，那么只可能产生4种氨基酸，而已知的天然氨基酸有20种，因此不可由一种碱基对应一种氨基酸。
问题：若2个相邻碱基决定一个氨基酸，最多能编码多少个氨基酸？若3个相邻碱基决定一个氨基酸，最多能编码多少个氨基酸？
设想结论：理论上3个碱基编码1个氨基酸。
2.遗传密码的阅读方式
科学家为什么要分析遗传密码的阅读方式呢？这是因为，即使是同一个碱基序列，不同的阅读方式解读出来的含义完全不同。要正确地理解遗传密码的含义，必须掌握密码的阅读方式。遗传密码的阅读，可能有两种方式：一种是重叠阅读，一种是非重叠阅读。两种不同的阅读方式，会产生不同的氨基酸排列。例如mRNA上的碱基排列是AUGCUACCG。若非重叠阅读为AUG、CUA、CCG、；若重叠阅读为AUG、UGC、GCU、CUA、UAC、ACC、CCG
。
思考与讨论：
用遗传密码的阅读方式阅读下面DNA序列：
GGTTCGCACGCT
问题：
a.当DNA序列的第3个碱基发生改变的时，如果密码子是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码子是重叠的，这一改变又将影响多少个氨基酸？
教师分析：即使是同一个碱基序列，不同的阅读方式解读出来的含义完全不同，插入碱基后解读出来的含义也不同。
3.克里克的实验证据
资料：1957年，克里克设计了一个实验，有力的证明三联密码的真实性，他用T4噬菌体染色体上的一个基因（试验材料）通过原黄素处理可以使DNA脱落和插入单个碱基（试验方法），通过这样的方法他们发现加入或减少一个或两个碱基都会引起噬菌体突变，无法产生正常的蛋白质，而加入或减少三个碱基却可以合成正常的蛋白质，为什么会这样呢？
思考与讨论：请把以下中的单词看做决定一个氨基酸的密码子分析找出原因？
THE
FAT
CAT
THE
BIG
RAT
教师分析：实验证明了每三个碱基决定一个氨基酸。遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，编码之间没有分隔符。但他们之间的对应关系是什么？进一步引导学生进入上课情景中，环环相扣。
4.遗传密码对应规则的发现
资料：
1961年，尼伦伯格和马太采用了蛋白质体外合成技术，在实验室内把大量的大肠杆菌磨碎制成无细胞提取液，其中含有蛋白质合成所必须的各种酶和氨基酸，然后装入试管，加入少量ATP和人工合成的聚尿嘧啶核苷酸，结果合成的肽链完全是由Phe连接起来的。这一实验说明，Phe的密码子一定是UUU。用同样的方法，得知Pro的密码子是CCC、Lys的密码子是AAA等。
思考与讨论：为什么要除去细胞提取液中原有的DNA和mRNA?
教师分析：排除细胞中DNA、RNA对体外合成RNA的影响。试验破译了遗传密码子AAA、UUU、GGG、CCC。如果密码子都是由三个相同的碱基组成，那么就只能决定4种密码子。所以在密码子中肯定存在两种或三种不同碱基组成。那其他密码子是如何破译的呢？
5．其他密码子的破译（补充材料）
用重复共聚物(repeating
copolymers)破译密码：几乎在上述Nirenberg和Leder工作的同时，Nishimura，Jones，和Khorana等人应用有机化学和酶学技术，制备了已知的核苷酸重复序列。蛋白质在核糖体上的合成可以在这些有规律的共聚物的任一点开始，并把特异的氨基酸参入肽链。例如，重复序列CUCUCUCUCU......是多肽Leu-Ser-Leu-Ser......或者是多肽Ser-Leu-Ser......的信使分子.使用共聚物构成三核苷酸为单位的重复顺序，如(AAG)n，它可合成三种类型的多肽:polyLys、polyArg和polyGlu，即AAG是Lys的密码子，AGA是Arg的密码子，GAA是Glu的密码子。又如（AUC)n序列是polyIle、polySer和polyHis的模板。如此至1965年破译了所有氨基酸的密码子。
六、课堂小结
今天我们沿着科学家的足迹用科学的方法探究了氨基酸和碱基之间的对应关系，以及了解了遗传密码的破译过程，同时学会了破译密码子的科学实验方法，让我们知道如何运用科学的方法解决生活中的问题。
七、板书设计

1.伽莫夫遗传密码对应规则的设想→→→理论上三个碱基决定一个氨基酸

2.科学家破译遗传密码的过程（实验证据）
（1）克里克T4噬菌体试验→→→验证了三个碱基决定一个氨基酸
（2）尼伦伯格和马太大肠杆菌试验→→→破译了遗传密码AAA、GGG、CCC、UUU
（3）霍纳拉试验→→→其他密码的破译
八、教学反思
1．本节内容科学史料丰富，为我们提供了充足的素材要充分利用。要很好的激发学生的思维能力，让他们充分发挥自己的创造力。我们的目的是用探究性学习使学生完全体会到科学的魅力，更要在体会的过程中获取科学研究的方法，培养学生的生物科学素养以及事实就是的科学态度。
2．教师是合作者、引导者，而学生才是学习的主体，教师要充分发挥自己在教学中的作用采取措施使学生主动积极的参加到讨论中，让他们通过主动的参与来更好的获得知识。
九、教学反馈
1．基础题

（1）组成mRNA分子的4种核苷酸能组成多少种密码子？
64种
（2）比较本节中莫尔斯密码与遗传密码的异同，总结遗传密码的点。
可以从密码间有无分隔符、长度是否固定、阅读方式是否重叠、密码所采用的符号等多方面进行比较。
2．拓展题
比较克里克与尼伦伯格所采用的试验方法，想一想这两种方法各有哪些优势和不足。
克里克通过研究碱基的改变对蛋白质合成的影响推断遗传密码的性质，这种方法不需要理解蛋白质合成的过程，就能推断出密码子的总体特征，但是证据相对间接，并且工作量大。尼伦伯格通过建立蛋白质体外合成系统，直接破解了遗传密码的对应规则，这种方法快速、直接，但是这种方法的建立需要首先了解细胞中蛋白质合成所需要的条件。

基因突变和基因重组
陈张桃
陕西师大生命科学学院2007级生科4班
一、教学背景分析
1.教材内容分析
本节是人教版普通高中教科书生物必修2《遗传与进化》的第五章《基因突变及其他变异》第一节基因突变和基因重组的内容。通过前面各章的学习，学生对“基因是什么”、“基因在哪里”和“基因是如何起作用”等问题，已经有了基本的认识；对密码子的配对、氨基酸的转录、蛋白质的翻译及减数分裂过程都有了很深刻的学习，这些对本节课的学习有着重要的作用。
本节课主要会学习到基因在代代相传的过程中，会发生变化，发生变化的原因，变化的具体过程以及发生的变化对生物会产生的影响。本节从基因的角度来认识生物发生变异的原因，重点学习基因突变和基因重组的相关内容，是第4章《基因的表达》的延续，又是学习第6章和第7章的重要基础。
2.学生情况分析
（1）生物的变异现象对于学生而言并不陌生。
（2）高二学生已初步具有了收集和利用课内外的图文资料及其他信息的能力。
（3）能够独立思考、分析归纳。
二、教学重难点
1.教学重点及解决措施
本节教学重点：
（1）基因突变的概念及特点。
（2）基因突变的原因。
本节的教学重点是基因突变。基因重组的实质已经在孟德尔的豌豆杂交实验中作过详细的介绍，因此本节教学中不再列为重点内容。基因突变的概念、原因非常抽象，教学中遵循学生的认知规律，以镰刀型细胞贫血症为切入口开展教学活动。学生根据已有的知识，顺着性状――蛋白质――氨基酸——基因这条主线，自主学习和同伴合作学习相结合，教师辅助步步深入学习。
2.教学难点及解决措施
本节教学难点：基因突变和基因重组的意义。
教师通过让学生计算只考虑基因重组，人类23对染色体在有性生殖后变异类型让学生通过具体实例计算，体会基因重组机制提供的极其多样的基因组合方式。基因突变的意义以设问和讨论的形式引导学生思考。
基因突变产生新的基因，为突变根本原因；基因重组可产生新的基因型，为突变的重要来源。
三、教学目标
1.知识方面：
（1）举例说明基因突变的特征和原因；
（2）举例说出基因重组及意义。
2.能力方面：
（1）通过对给出的例子的分析，培养学生分析总结的能力；
（2）通过小组讨论，提高学生合作探讨的能力。
（3）运用所学的生物学知识分析和解决某些生活实际问题，尝试分析基因重组、基因突变与生物进化的关系。
3.情感态度与价值观：
（1）通过介绍基因突变、重组的实例，增强学生对实际生活的观察，培养学生理论联系实际的能力；
（2）通过小组讨论，提高学生团队合作的精神，培养学生主动学习的意识。
（3）领悟从现象到概念，从宏观到微观的探究规律。
四、教学设计思路
本节一个课时完成，时间较紧。
本节重点在讲清概念、原理，不宜过多扩展或抠细节。
本节课的整体思路就是按照：宏观表型到微观实质的揭示来本节内容。
基因突变：表型——蛋白质——氨基酸——tRNA——mRNA——密码子
基因重组：表型——细胞减数分裂周期——染色体自由分离和组合
概念较为抽象，需要直接向同学提出，但需要用具体的实例来做解释。
了解了基本的概念，就可通过具体例子数据来探索其意义。
五、教学方法分析
1.教法：利用PPT课件呈现资料图片、创设问题情景，讲述法运用始终，从现象到概念，从宏观到微观来开展教学活动。发挥学生的主观能动性；配合知识内容，做相关练习题，巩固知识。
2.学法：要求学生充分利用问题情景中的文本和图片资料；在教师的引导和点拨下，自主学习、小组讨论、合作学习。
六、教学过程设计
1.教学过程流程图
课程开始
学生讨论
课件
学生总结
课件
导入：三位同学抄错句子
课件
归纳，引出基因突变
课件
从此病症揭示基因突变
图片，镰刀形细胞贫血症
提出问题：镰刀形细胞贫血症是否遗传？
得出基因突变概念
学生探究
讨论判断
得出结论
N
分析
Y
总结
基因突变的特点、原因、意义
课件：具体实例
巩固练习
第一部分
学生讨论
课件
学生总结
课件
情境创设，导入问题
课件：图片
系列问题的讲述
动画：减数分裂
重组的又一类型
图片：染色体交叉互换
师生讨论：完成教材83面得思考与讨论
基因重组的概念、类型
基因重组的意义
课件
巩固练习
课程结束
第二部分
小组讨论完成表格
2.教学具体设计
教学
内容
教师活动
学生活动
设计意图
导入
环节
通过教材所给的问题探讨：对THE
CAT
SAT
ON
THE
MAT
即猫坐在草席上的抄写错误所体现的道理引出本节话题：
三位同学在抄写英语句子“The
cat
sat
on
the
mat”(猫坐在草席上)时,分别抄成了:“The
kat
sat
on
the
mat”,“The
hat
sat
on
the
mat”,
“The
cat
on
the
mat”,请将它们分别与原句进行比较,看看发生了哪些变化。

那么大家记得DNA分子复制的过程吗？记得密码子吗？假如在DNA分子复制过程中，发生了类似的错误，DNA分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生什么影响？
那么，我们今天就来学习本节内容：
基因突变和基因重组
学生进行观察、翻译、比较、交流，得出：英语句子中一个字母的改变可能导致句子的意思完全不同,也可能变化不大,甚至也有可能其意思不会改变。
使学生产生学习的兴趣，由此引出课题。
介绍镰刀型细胞贫血症并分析病因
以人类的镰刀型细胞贫血症的研究过程的科学史事为例，并利用多媒体展示正常红细胞与镰刀型红细胞的形状和血红蛋白中的部分氨基酸的排列顺序。显示镰刀型细胞贫血症病因图解并做分析。得出基因突变的概念。
看一看两种红细胞在形态上存在着哪些差异?那么镰刀型细胞贫血症病因产生的原因是什么？缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸??正常
缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸??异常
比较讨论在图中哪一个氨基酸发生了改变？
氨基酸是由什么而来的？我们来看看两个氨基酸的DNA碱基序列有什么不同。
　问题探讨：镰刀型细胞贫血症能否遗传？怎么遗传？学生观察后回答:
正常红细胞的形状是圆饼状,而镰刀型红细胞是镰刀型。
学生观察后回答：给出氨基酸中第六个氨基酸发生改变，谷氨酸变为缬氨酸
根据病因图解的分析学生总结出：镰刀型细胞贫血症发病的根本原因是控制血红蛋白会成的基因中一个碱基对发生了改变，由
变成
。学生回答：能够遗传。突变后的DNA分子复制，通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞，并将突变基因传递给下一代。

让学生主动认识镰刀型贫血症的内在原因，不仅使其了解了一种社会病症的原因也是他们锻炼了知识总结的能力。
基因突变的概念
回想那个英文句子中，第三位同学的抄写，漏了一个单词，那会不会有同学在抄写中多加一个词呢？DNA的碱基还有可能发生什么变化？
由此得出基因突变的定义
学生回答：DNA的碱基还有可能发生增添和缺失等变化。
学生会答：由于DNA分子中发生的碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变，叫基因突变。
锻炼自我总结的能力。

在这里，请大家来看看如果GAA碱基序列变为GAG，那会有什么样的结果？
这说明了什么？
总结：基因突变的本质是基因结构的改变，产生了新基因，并可能出现新性状。
学生思考、查书、推算得出：转录后的氨基酸认为谷氨酸
学生回答：基因突变不一定都有性状的改变。
锻炼搜索、总结能力。
基因突变的原因
通过诱发学生联系实际生活中的有关突变的事件，导出基因突变的原因。
我们学习了基因突变，那么是什么原因使得基因产生了突变？大家在平日中听过或者遇到过有关突变的事吗？
夏天人们涂防晒霜是为什么？
有些报道说医院里放射科的大夫得癌比例上升，这是什么原因？
1、外部原因：由物理、化学、生物等方面的诱变因子所致。
2、内部原因：复制偶发错误、碱基组成改变
学生回应：防晒霜是要防紫外线；放射科大夫得癌比例上升应该与该科的射线有关。
激发学生关注生活。
基因突变的特点
以图片、讲述的方法，使学生掌握基因突变的特点。
图片：有植物，动物，还有人的发生基因突变例子
由图片我们可以看出基因突变的发生范围是什么？
基因突变在生物界是普遍存在的，无论是低等生物，还是高等生物以及人，都可以发生基因突变。

学生回答：范围很大，包括一切生物。
培养学生主动思考。
根据材料2，植物的个体发育过程中任何时候都会发生基因突变，任何部位也会发生基因突变提问：这说明基因突变有何特点？
根据材料3，猫的毛发颜色可产生多种突变，有黑色、灰色、黄色等提出问题：这说明基因突变有何特点？
教师总结基因突变特点2、随机性、不定向性
回答：说明基因突变具有随机性。
回答：说明基因突变不定向。
根据材料4，所给多种基因突变的突变率数据，提出问题：这说明基因突变有何特点？
教师总结基因突变特点3、低频率性
回答：说明基因突变突变率都很低。
根据材料5，列出不同基因突变的利与弊提出问题：这说明基因突变有何特点？
教师总结基因突变特点4、少利多害性
回答：说明基因突变突有利也有弊，且多数有害。
基因突变的意义
以图片、讲述的方法，使学生掌握基因突变的意义
示图：鸟的喙的长度，与其吃到虫子的关系。
教师总结：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源、生物进化的原始材料。
同学发现：短喙的鸟不能吃到虫子，长喙的鸟能吃到虫子，基因突变在这方面是有利的，能促进生物的进化。
认识现实实例更真切的学习知识
练习1
下列叙述的变异现象,
可以遗传的是（）
A、阉割公鸡和母鸡的生殖腺并相互移植,
因而部分改变生物的第二性征
B、果树修剪后形成的树冠具有特定的形状
C、用生长素处理未受粉的番茄雌蕊,
得到无子果实
D、开红花的一株豌豆自交,
后代部分植株开白花
学生回答：D
前面3种都是外界条件引起的变异，遗传物质没有发生变化。
检测学生的掌握情况
练习2
生物变异的根本来源是（）
A．基因重组　
B．染色体数目变异
C．染色体结构变异
D．基因突变
学生回答：D

基因重组
创设情境，引入新课
展示“一母生九仔，连母十个样”“猫的毛色变异”，引起学生兴趣，导入新课。
1.什么叫基因重组？
减数分裂的过程（ppt展示）
2.非同源染色体上的非等位基因什么时候进行重新组合呢？
减数第一次分裂中，相互联会的染色体是一定的吗？还是随机的？
3.同源染色体上的等位基因在什么时候也能进行重新组合呢？
形成四分体时，染色体会交叉互换，这样会造成什么结果？教师总结：
1、基因重组的概念：
基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
2、基因重组的类型或原因:
一方面是由于非同源染色体上的非等位基因间的自由组合。
另一方面是由于位于同源染色体上非姐妹染色单体的基因间发生交叉互换。
师生讨论：
完成教材83面得思考与讨论：
（通过对数据的分析强调基因重组对提高生物多样性的理解）并以此引出问题：基因重组有何意义？
（使学生深刻体会到：基因重组可以为变异提供极其丰富的来源，是生物多样性的原因之一，对生物进化有重要意义。）
学生推理、讨论减数分裂的过程。

学生思考：是随机学生思考：原来染色体上的基因改变
学生正确的获得知识点的概念。
学生计算，得出结论，总结
引起学生兴趣
锻炼学生分析探讨总结的能力，同时得出基因重组的概念，实质。
具体的数据计算能使学生更深刻的理解其意义。
小结
学生小组讨论，完成表格
归纳比较基因突变和基因重组本质、原因、时间、意义等，完成表格
?
本质
原因
时间
意义
基因突变
?
?
?
?
?
基因重组
?
?
?
?
?
学生讨论完成表格
锻炼小组讨论合作总结的能力。
课堂练习
1．1.从遗传物质的结构层次看，基因突变是指（
???）
A．元素组成的化
B．核苷酸组成的变化
C．化学结构碱基序列的变化
D．D、空间结构的构型变
答案:C
2．
2.用人工诱变方法使黄色短杆菌的质粒中脱氧核苷酸序列发生如下变化：CCGCTAACG→存在CCGCGAACG，那么黄色短杆菌将发生的变化和结果是（可能相关的密码子为：脯氨酸—CCG、CCA；甘氨酸—GGC、GGU；天冬氨酸—GAU、GAC；丙氨酸—GCA、GCU、GCC、GCG；半胱氨酸—UGU、UGC）（??
）
A．基因突变，性状改变
B．基因突变，性状没有改变
C．基因和性状均没有改变
D．基因没变，性状改变
答案:A
3．3.下列关于基因突变特点的说法正确的是（??
）
A．无论是低等还是高等生物都可能发生突变??
B．生物在个体发育的特定时期才可发生突变
C．突变只能定向形成新的等位基因
D．突变对生物的生存往往是有利的

答案:A
4．4.同无性生殖相比，有性生殖产生的后代具有更大的变异性，其根本原因是：??
???（??
）
A．基因突变频率高；
B．产生新的基因组合机会多；
C．产生许多新的基因；
D．更易受环境影响而发生变异；
答案:B
5．5.下列有关基因重组的说法，不正确的是：（??
）
A．基因重组是生物变异的根本来源；
B．非同源染色体上的非等位基因可以发生重组；
C．基因重组发生在有性生殖的过程中；答案:B
学生讨论作答，并提出问题。
知识检测
七、教学板书设计
第1节
基因突变和基因重组
一、基因突变
物理因素：如紫外线、X射线
1.外部原因化学因素：如碱基类似物
生物因素：如某些病毒
2.内部原因：复制错误、碱基改变
（一）基因突变的概念：指基因结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或改变。

（二）基因突变的原因：
1.普遍性
2.随机性、不定向性
3.低频性
4.多害少利性

（三）基因突变的特点：

（四）基因突变的意义：生物变异的根本来源，进化的重要因素。
二、基因重组
（一）基因重组的概念
有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合
（二）基因重组的类型
1.非同源染色体上的非等位基因自由组合
2.非姐妹染色单体上的等位基因交叉互换
（三）基因重组的意义
为生物变异提供极其丰富的来源。
八、补充资料
?
本质
原因
时间
意义
基因突变
?基因的分子结构发生改变，出现了新的性状
?
由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。
??细胞分裂间期DNA分子复制时。
?生物变异的根本来源，是生物进化的原材料
基因重组
?不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合
?
?随着同源染色体的分开，位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合
?减数第一次分裂后期
?生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因
九、教学反思
一方面，本节内容的理论性较强，特别抽象，必须创设情景，通过图片资料帮助学生理解；另一方面本节内容多、学生讨论较多、活动多，而时间只有一课时，故在课堂设问、组织讨论上应尽量高效、到位。此外，学生的知识迁移能力和语言表达能力可能较为欠缺，所以教师要不断启发和引导，学生才能表达清楚。
染色体变异
——胡晶
李静
陕西师大生科院2007级生科4班
一、
教学目标：
1．知识目标阐明染色体变异的概念、特点。区分基因突变和染色体变异,并能够正确记忆染色体结构变异的类型。正确理解染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的概念。
2．能力目标
在学生预习的基础上，结合多媒体技术，合理设计问题串，充分调动学生的自主性。通过竞答培养学生的自学能力和处理分析问题的能力。
3．情感态度价值观
通过竞答培养学生团结协作、竞争精神，增强集体荣誉感；
通过对染色体结构变异的类型学习，常见病症的了解，使学生树立事物是普遍联系的，外因通过内因起作用的观念；
鼓励学生利用网络，搜集相关知识，对所学的内容有初步的了解，满足学生的求知欲，培养学生的信息素养，学会查找信息，利用信息。
二、教学重点、难点分析：重点：染色体数目的变异。难点：染色体组和单倍体的概念；区分二倍体、单倍体、多倍体。
三、教学内容分析
课本对染色体数目的变异进行了重点的讲解，染色体的结构变异则一笔带过。使学生不能准确的把握相关概念。教师在教学上应补充这方面的知识。在讲解这一内容时可与前面讲的基因突变概念相比较，加深学生的记忆。染色体数目变异的内容较为复杂，需要理解的概念很多，但都是建立在染色体组、二倍体概念的理解之上，对于这部分的学习，教师应多举例子，从具体的例子当中，让学生深入理解。
四、教学方法：
讲授法、演示法、提问法、竞答比赛法
五、教学过程：
1．复习

（1）问题：生物可遗传的变异有哪三个主要来源？学生：基因重组、基因突变、染色体变异设计意图：温故知新

（2）问题：基因是什么？它和染色体又有何关系？

学生：染色体是DNA的主要载体，基因又是有遗传效应的DNA片段，染色体即为基因的主要载体。
设计意图：明确概念
2．新课导入
问题：在预习的基础上回答基因突变和染色体变异的异同
学生：基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，这种改变在光学显微镜下是看不见的。而染色体变异是可以用显微镜直接观察到的比较明显的染色体变化，如染色体结构的改变、染色体数目的增减等。
设计意图：比较基因突变和染色体变异，加强对新概念的理解
老师讲述：对于一个生物体来说，正常情况下，其染色体的结构和数量都是稳定的，但在自然条件和人为因素的影响下，染色体的结构和数量均可发生改变，从而导致生物性状的改变，这就属于染色体变异。下面我们具体来看染色体的结构变异。
3．新课讲解
①
多媒体展示：猫叫综合征幼儿照片
讲述：这是一个猫叫综合征幼儿的照片。从像片上看，患儿两眼较近，耳位低下，存在着严重的智力障碍，因为病儿哭声轻、音调高，很像猫叫而得名。这种病的病因是什么？
多媒体展示：染色体缺失图
讲述：这是由于病儿第5号染色体部分缺失引起，这属于染色体结构变异。
②
问题:回答染色体变异的类型及其后果。（可进行小组讨论）
学生：在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有四种：1．染色体中某一片段的缺失；2．染色体中增加了某一片段；3．染色体某一片段的位置颠倒了180°；4．染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。上述染色体结构的改变，都会使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。
设计意图：考察学生预习掌握知识的能力
③
多媒体演示讲授。
多媒体制作内容：
1：缺失。概念，染色体缺失图，猫叫综合症症状及其原因解说
2：重复。概念，染色体重复图，果蝇棒状眼与正常眼的对比，说明其原因
3：倒位：概念，染色体倒位图，夜来香现象及其原因
4：易位：概念，染色体易位图，慢性骨髓性白血病致病原因
设计意图：巩固理解刚才讲的知识
④
了解完了染色体变异的结构变异，现在来看什么是染色体数目变异。
多媒体演示：21三体综合症
教师讲解：21三体综合征又叫先天愚型，患者比正常人多了一条21号染色体，智力低下，身体发育缓慢，50%的患者有先天性心脏病。我国人口中21三体综合征的患者估计不少于100万。这是染色体数目变异的一类，仅是染色体个别数目的增加。另一种类型是染色体数目以染色体组为单位成倍增加或减少，这种类型的变异，在实践中应用更普遍，因此，重点介绍后一种类型的染色体数目变异。要讲清这个问题首先要了解什么是染色体组？
设计意图：通过例子引出的染色体组疑问
⑤
出示果蝇的染色体图，
问题：由果蝇的染色体图，理解染色体组概念。
讲述：果蝇有4对共8条染色体(看课件上的图片)，这4对染色体可以分成两组，每一组中包括3条常染色体和1条性染色体。就雄果蝇来说，其中的一组包括X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，另一组包括Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。
像雄果蝇精子中的4条染色体这样，一个生殖细胞内的全部染色体，在形态和功能上各不相同，但是包含了控制生物体生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组完整的非同源染色体，叫做一个染色体组。
设计意图：理解染色体组概念
⑥
玉米体细胞中有20条染色体，它的生殖细胞内有10条大小、形状各不相同的染色体；这10条染色体组成了一个？
（回答：染色体组。）
提问：人的一个染色体组中染色体数是多少？
（回答：
23条。）
问题：同源染色体和染色体组有何差异？
在染色体组中不存在同源染色体，染色体组是由非同源染色体构成的。
设计意图：巩固染色体组概念的理解
⑦
教师讲述：体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体
二倍体在自然界中较普遍，几乎全部的动物和过半数的高等植物均是二倍体。如人、果蝇和玉米等。
问题：若按以上推下去，体细胞中含三个染色体组的个体，该称为？
（回答：三倍体。）
香蕉、无籽西瓜是三倍体，若体细胞中含四个染色体组的个体，称为？
（回答：四倍体。）
我们把三倍体，四倍体也可称为多倍体，那么什么是多倍体呢？
（回答：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。）
讲述：多倍体在植物中广泛存在，在动物中较少见。多倍体是生物以染色体组为单位成倍地增加而致。
设计意图：理解二倍体、多倍体概念
⑧
讲述：在生物的体细胞中，染色体的数目不仅可以成倍地增加，还可以成倍地减少。例如，蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条染色体，而雄蜂的体细胞中只有16条染色体。像蜜蜂的雄蜂这样，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫做单倍体。
问题：玉米是二倍体，有20条染色体，由玉米卵细胞直接发育成的个体，该叫什么？
（回答：单倍体。）
提问：普通小麦是六倍体，体细胞中有六个染色体组，其配子中有几个染色体组？
（回答：三个。）
讲述：小麦中由配子发育而成的个体，也称为单倍体，那么，单倍体小麦体细胞中有几个染色体组？
（回答：三个。）
设计意图：理解单倍体概念
⑨
问题：同学们知道无子西瓜是怎样形成的吗？无子西瓜是几倍体？
（回答：……）
讲述：无子西瓜是三倍体，大规模的种植是怎么实现的？
多倍体的形成不仅是天然的，人工也能诱导多倍体的形成。
目前最常用而且最有效的方法，是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。
（秋水仙素是一种从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。呈白色或淡黄色的粉末或针状结晶，易溶于冷水，酒精，一般多使用它的水溶液。有剧毒，使用时应特别注意。）
目前世界各国利用人工诱导多倍体的方法已经培育出不少新品种，如含糖量高的三倍体无子西瓜和甜菜等。
设计意图：了解二倍体的人工诱导方法。
4．竞答比赛
给学生时间让他们对之前所了解的知识性内容自己进行再记忆，理解，回顾。之后开始竞答比赛（学生有8组，一共24道题，共进行4轮，第一轮、第二轮8题，第三轮之后都四题，第一轮学生在8题中按序号抽取题目作答，第二轮和第一轮一样，之后几轮作为抢答，答对加10分，答错0分；抢答部分，答错扣5分，答对加15分）
第一轮
1．
基因突变和染色体变异哪一个在光学显微镜下能看见？(染色体变异)
2．
猫叫综合症的病因是？(5号染色体部分缺失)
3．
染色体变异分为哪几种？(结构和数目)
4．
染色体结构变异的类型分为哪几种？(缺失、重复、倒位、易位)
5．
请说出幻灯片上各个图对应的是什么样的结构变异？（打出幻灯片）
6．
染色体是基因的主要载体，对吗？（对）
7．
染色体结构变异，为何能导致生物性状的变异？（染色体结构的变化，会使染色体上的基因数目和排列顺序发生改变，从而导致生物变异的发生）
8．
大多数染色体结构变异对生物体是不利的，对吗？（对）
第二轮
1．
以果蝇为例，说明染色体组的概念
。
2．
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅹ这几条染色体的形态相同吗？大小相同吗？功能相同吗？（不相同）
3．
就雄果蝇来说，画出染色体图
4．
果蝇染色体图中有几对同源染色体，几个染色体组，有多少对常染色体，几对性染色体？（4对、2个、3对、1对）
5．
人类有多少对染色体，共有几个染色体组？（23对、2个）
6．
雄蜂有几个染色体组？（1个）
7．
下列细胞中，属于果蝇配子并能形成受精卵的是（C
）
　　
A．甲与乙
B．乙与丙
C．乙与丁
D．丙与丁
　　
8．某生物正常体细胞的染色体数目为8条，下图中，表示含有一个染色体组的细胞是（
A）
第三轮
1．普通小麦的卵细胞中有三个染色体组。用这种小麦的胚芽细胞、花粉分别进行离体培养，发育成的植株分别是（A
）
　　
A．六倍体、单倍体
B．六倍体、三倍体
　　
C．二倍体、三倍体
D．二倍体、单倍体
　

2．用基因型为
的普通小麦的花粉进行离体培养，得到的植株再用秋水仙素处理，得到的植株是（
C）
　　
A．纯合子的二倍体
B．杂合子的二倍体
　

C．纯合子的六倍体
D．纯合子的单倍体
　

3．番茄体细胞内有12对染色体，用一定浓度的生长素溶液处理没有受粉的番茄花蕾得到了无籽的番茄果实。它的果皮细胞内的染色体数目是（B
）
　　

A．12条
B．24条
C．48条
D．36条
　

4．下列哪一项不是染色体结构变异（
A）
A．染色体数增加
　　B．染色体片断移接
　　

C．染色体片断的缺失或增加　D．染色体片断颠倒
第四轮
1．用花药离体培养法进行单倍体育种，必须经过的过程是（C
）
A．杂交
　B．射线或激光照射
C．秋水仙素处理　D．人工诱变
　

2．用秋水仙素处理是使细胞内染色体加倍的有效方法，因为秋水仙素能（
B）
　A．使细胞内染色体复制两次，细胞只分裂一次
　　

B．阻止细胞形成纺锤丝，使染色体已复制并将要分裂的细胞不能进行细胞分裂
　　

C．使细胞的染色体只能复制，不能分裂
　　

D．使细胞内染色体不能复制和分裂
3．基因重组、基因突变和染色体变异的共同点是（A
）
　　
A．均能产生可遗传的变异
　　

B．都能产生新的基因
　　

C．产生的变异对生物均不利
　　

D．在显微镜下都可看到变异状况
4．对下列哪种植物的结构用秋水仙素进行处理，肯定能诱导形成多倍体（C
）
　　

A．配子
　　　B．合子
　　
C．种子或幼苗
D．植物器官或植物体
5.总结：
好了，今天同学们都表现的非常棒，我们学习了染色体变异中的结构变异和数目变异。下一节课，我们将给大家介绍人类遗传病，请大家做好预习。
六、板书设计
染色体变异

染色体结构变异
染色体数目变异
缺失
重复
倒位
易位
染色体组
二倍体
单倍体
多倍体

七、教学反思
人类遗传病教——第二课时
蒋玲梅

陕西师大学生科院2007级生科4班一、教学目标
1．知识目标
①列出遗传病监测和预防的主要措施。
②举例说明遗传病监测和预防主要措施的应用范围。
③搜集有关基因诊断方面的资料并分析基因诊断结果的注意事项。
④搜集人类基因组计划的相关信息并评价其影响。
2．技能目标
①模拟遗传咨询，能够运用到实际生活当中。
②运用相关资源进行人类基因组计划的资料搜集。
③尝试角色扮演。
3．情感、态度与价值观目标
①关注人类基因组计划。
②通过交流与探讨，形成对人类基因组计划的正确认识。
③体验遗传病的监测和预防的重要性。
二、教学重点、难点
重点：①探讨人类遗传病的监测和预防。
②搜集人类基因组计划或基因诊治方面的研究资料。
难点：①遗传咨询的模仿。
②人类基因组计划和基因诊断的资料搜集及辩论赛的实施和控制。
三、对课程内容和学生的分析
本课时内容包括“遗传病的监测和预防”以及“人类基因组计划与人体健康”两个小部分，课程标准要求学生能够达到两个内容标准，即“探讨人类遗传病的监测”和“预防以及关注人类基因组计划及其意义”，建议让学生搜集人类基因组或基因治疗方面的研究资料并进行交流。结合教材内容和课程标准可以看出本课时的主要任务是能够通过一定的行为对上节所学的遗传病类型进一步巩固，并能够教授学生实际生活中较常见的疾病，培养学生的社会意识，生活意识，对提高个人和家庭生活质量，提高人口素质有重要意义。
本课时是将理论联系实际的重要部分，与生活紧密联系，可以通过探讨活动对所学知识进一步巩固并运用到实际生活当中。同时，通过资料搜集能培养学生对资源的应用，提高学生搜集资料和自主学习的能力。还能通过交流体会小组合作学习的重要性培养学生团结协作的能力和团结精神。
学生此时已经拥有基本的遗传与进化方面的知识，已了解人类发病率较高的一些遗传病和遗传病类型及其特征，但没有形成体系，不能够将知识很好地运用到实际生活当中，不能与生活相联系。所以本课时要倡导以学生为主体，通过教师合理的引导让学生参与到活动与讨论当中，切身体会遗传病的危害从而了解人类遗传病的监测与预防的重要性及人类基因组计划的意义。同时能够进一步培养学生自主学习和探究问题的能力。培养学生的生物科学素养，正确认识生活，社会，科学，技术之间的联系。树立良好的价值观。
四、教学方法
讲授法；讨论法；研究性学习；课堂演练；辩论赛；多媒体课件；
五、教学过程
1．导言
①用幻灯片例举2006感动中国十大人物之一——黄舸的故事。
②列举遗传病的相关信息和数据，进一步说明人类遗传病的严重性。
2．遗传病的监测和预防
2.1遗传病的监测和预防措施：
禁止近亲婚配在遗传基本规律部分已经学习，婚前检查和妊娠早期避免致畸环境较易理解，故将重点放在遗传咨询、产前诊断和提倡适龄生育上。
2.1.1遗传咨询
通过对前面知识的回忆，让学生思考遗传咨询需要知道哪些信息，从而整理出遗传咨询的步骤。（在时间允许的条件下可让学生进行模拟演示，通过设立情境来运用遗传咨询的方法步骤，从而进一步巩固遗传病的知识。）

图1.1
遗传咨询的一般程序
对遗传咨询的各个步骤进行引导，逐渐得出遗传咨询的一般过程和内容。
①如果要知道A是否患有某种遗传病，首先可以从A的家族史中是否有某种遗传疾病的遗传大致判断出，如需准确得知还因借助科学手段对先证者进行全面检查才能准确得到结果。所以首先第一步应询问先证者A的病史，建立系谱图来初步确定是否患有某种遗传病。
②如果患有某种遗传病，可以根据该遗传病在系谱图中出现的情况来判断该病的遗传方式。是否是伴性遗传，如果是，是伴X还是伴Y？如果不是，是常显还是常隐？这些都可以从系谱图中得出。
③确定遗传病的传递类型后，即可对该病的再次发生概率进行计算。
④根据计算概率来给先证者提出合理的意见和建议。如，伴X隐性或伴Y遗传，应建议生女不生男。最后应对此次咨询建立档案并妥善保管，方便日后查询，并注意保密性，保证先证者的隐私权。
2.1.2
产前诊断
让学生结合自己的生活经历来回答产前诊断的主要方法，对各种方法的基本原理加以讨论，给学生提供一些与生活有关的知识并通过各种检测方法的原理来推断各种方法使用的监测疾病类型。
2.1.3讨论
基因诊断已经有了很大的发展，但对于这些疾病的治疗却并不是很理想。基因诊断可以预测疾病的发生，这对于患者真的好吗？请大家讨论以下问题：
除了医生和家人外，哪些人还想知道基因诊断的结果？为什么想知道？你觉得他们有权利知道这些信息吗？为什么？
目前尚无法律明确地将基因诊断结果作为隐私保护的特殊范围，只能参照一般性规定。法律上要求医生对患者的信息保密，因此，医生不应当将该患者的信息对外泄露。但有无某种权利是相对的，权利往往与能力成正比。在美国一些保险机构就会先对投保人进行基因诊断，而后决定是否接你的单。
通过回答讨论，思考，交流，培养学生对事物的客观认识能力，了解事物的双重性及科学的双重性，通过对两面事物的合理解决培养正确的处事观，对科学、技术、社会之间的关系有一定层次的了解。培养学生的科学素养和社会素养，提醒学生应考虑人类社会的伦理道德观。
2.1.4提倡适龄生育
表：孕妇年龄与胎儿先天畸形率的关系
通过查找母亲年龄与生育后代先天愚型发病风险曲线来让学生讨论分析，从而得出最佳的生育年龄是25~35岁，过早或过晚生育的胎儿畸形发病率比最适年龄高很多，明白国家提倡晚婚晚育优生优育的政策。使学生确立正确的社会意识，培养社会责任感。
3.人类基因组计划与人体健康
在上节课可对这节内容进行作业布置，让学生对该节内容收集资料。将班级分成三个小组，进行辩论赛。以“人类基因组计划的利大于弊还是弊大于利”进行辩论，正反方两个小组，一个裁判小组。通过对“人类基因组计划的利与弊”进行辩论，一方面培养学生搜集资料的能力，另一方面培养学生的逻辑能力和表达能力，还可以锻炼学生系统的思考问题的能力以及小组合作。让学生体会通过自己努力以及小组团结合作的力量。（此部分比较灵活，注意辩论的时间不可过长，且辩论的内容可能会涉及较广的范围而一些基本的信息又可能没有涉及，在总结过程中应注意加以补充。）
正方：人类基因组计划利大于弊
反方：人类基因组计划弊大于利
辩论赛活动计划书及评判标准可由学生组织决定的出，教师做出指导性建议和意见。可锻炼学生并赋予一定的自主权。具体计划书及标准依情况而定。
教师应认真倾听整个辩论赛的过程并做好相关笔记。注意应该对每组成员的表现作主要评价而不是对观点进行主观臆断。最后应该总结大家的观点得出合理双重的结论。
在辩论过程中应把握好每一节的时间，可使用ppt来指导辩论的程序和进度。
事先要充分估计人类基因组作图和测序对于个人和社会的关系；审议该计划的伦理的、法律的和社会的后果；促使公众对一些论点开展讨论；提出政策措施以保证研究成果有利于个人和社会。总的要求是未雨绸缪，防患于未然；预见争议和问题，提出相应对策，防止消极效应。
六、板书设计（见下页）
七、教学反思
讲授过程中应通过引导学生，提出问题，引发学生思考，让学生通过讨论和探究得到答案，并从中学到与生活紧密联系的知识和技能。培养学生的生物科学素养，能让学生将社会、生活、学习、科学、道德伦理等方面联系起来，形成科学的体系。通过对人类遗传病的监测和预防措施知识的学习与模拟，要培养学生社会公民的意识，为以后从自身做起打下思想基础。
通过对人类遗传病的正确认识，对患有遗传疾病的患者持正确的态度，而不应该歧视，为生活中的遗传病患者做一些力所能及的事，从名人身上学习不气馁和感恩精神，珍惜现在拥有的健康，珍惜自己的身体，养成良好的生活习惯。
培养学生查阅资料培养学生搜集资料，使用有限资源合理利用资源的方法和能力，授之以渔，培养学生自主学习的能力。利用调查的方法进行研究能力的锻炼，并在查阅资料的过程中学会鉴别、选择、运用和分享信息的能力。在交流或辩论的过程中，培养学生听取他人意见，利用证据和逻辑对自己的观点进行辩护的能力。
图：板书设计
八、补充材料
黄舸（1988
10.30
-
2009
11.06），2006感动中国十大人物之一。他是湖南长沙人，7岁时被确诊为先天性进行性肌营养不良。据医学专家介绍，这种病只能活到18岁。在他生命也许就要走到尽头时，为了能面对帮助过他的人说声谢谢。2003年，15岁的黄舸和父亲用一辆三轮摩托车踏上了“感恩之旅”，开始在全国寻访素未谋面的恩人。
我国每年约出生遗传患儿40万，15岁以下死亡儿童中40%为遗传病患儿，自然流产儿中又有50%以上为遗传病所致；我国人口中轻度智力低下者约2000万，严重者约200万；人群中约有25%~30%受某种遗传病所累；每个人都可能是5~6个致病基因的携带者！近年来，平均每年增加100多种新的遗传性综合症……
羊水检查：羊水检查主要是在妊娠4~5个月的时候进行腹部穿刺抽取羊水进行检测的。胎儿的皮肤上皮细胞，呼吸道，消化道的细胞会脱落，通过培养羊水中的这些细胞并进行性染色体鉴定，染色体核型分析，羊水甲胎蛋白测定等可检测胎儿是否患有各种遗传病。通过性染色体鉴定可知道胎儿性别以及是否患有某种伴性遗传病，染色体核型分析可以检测染色体异常疾病，胎儿畸形会产生甲胎蛋白，通过检测是否含有甲胎蛋白即可检测胎儿是否畸形，还可以检测先天性代谢缺陷等。
B超检查：人耳只能感觉到16~20000HZ的声音，超过20000HZ我们就感觉不到，我们称之为超声。超声和声音一样可以进行传播并穿过物体，当遇到障碍时会产生回音，不同的物体回音不同，我们可以对回音进行收集并做一定的处理，将声音以图像的形式呈现在显示屏上。B超可以清晰地显示各脏器及周围器官的各种断面像，由于图像富于实体感，接近于解剖的真实结构。可检测羊水的多少。羊水过多一般是先天胎儿发育异常的表现，羊水过少，一般是先天性畸形，肾发育不全，肺发育不全的表现。可测量胎儿各部分的长度来判断胎儿生长发育情况。检测胎儿畸形如无脑儿、脊柱裂等。
孕妇血细胞检查：在孕妇妊娠早期，胎儿淋巴细胞可移行至母血中，因此可以通过检查孕妇血液中胎儿淋巴细胞性染色体或性染色质来检测胎儿性别，同样也能预测一些伴性遗传病，且安全便捷。
基因诊断：遗传病并不都是在出生后马上出现症状，有许多是在长到一定年龄才出现症状。在胎儿未出生时或症状未表现出来时，通过基因检测就可以发现这个人是否会患有某种疾病，还可预测疾病的严重程度。可检测一些先天代谢异常性疾病，亨廷顿氏舞蹈病，肌营养不良等症状。而对于癌症、动脉硬化、高血压等疾病而言，虽然受后天环境影响很大，但遗传因素在这些疾病的发生中也起了非常重要的作用。
人类基因组计划有利于科学发展，发现物质世界的规律，解决人类面临的问题。应用到生物医学，人类治疗和健康上融入到人类社会中。有助于认识许多遗传疾病以及癌症等疾病的致病机理，为分子诊断、基因治疗等方法提供理论依据。有利于个体医学的发展并防止疾病的再次发生和后代的遗传。有助于人们对基因的表达调控有更深的了解，使人们真正攻克癌症等疾病。对揭示人类发展、进化的历史有重要意义。
人类基因组计划将会引发一系列的伦理、道德、社会、法律等问题。基因技术的掌握者们会用他们手中的技术来做些什么和怎么做……有一天会不知道自己是谁，会出现基因歧视，基因专利等种种问题……对人类的隐私权和保密性以及公平性受到一定的威胁。隐私权不仅仅涉及到个人、家庭和群体的相关利益，还会引发一系列问题，如社会问题，婚姻问题、就业问题、教育问题、基因歧视等的相继出现。对人的尊严、自由、平等问题都有一定的影响，对社会的价值观和价值体系造成一定的困扰，拉大贫富差距等。

杂交育种与诱变育种
池小辉
陕西师范大学生科院07级
教材分析
“杂交育种与诱变育种”是人教版高中必修2中第6章节“从杂交育种到基因工程”中的第一部分。在前一章节中学生刚刚学过基因的突变和一些其他引起变异的因素。并且主要针对的是动物及人类遗传方面。而本章节则相对应地学习引起植物变异的因素。教材重点介绍育种方式和使用范围以及对社会意义。
教学目标

1.
知识目标：能说出杂交育种与诱变育种的原理及相对一些适用对象。
2.能力目标：培养学生的观察力、思考力、想象力，并能用科学知识解释一些生活的生物现象。
3.情感态度价值观目标：认识到杂交育种与诱变育种的社会意义，关注优秀品种的实验和推广。
教学重点和难点

重点:杂交育种和诱变育种的原理及应用,两者间的区别。
难点：杂交育种与诱变育种的原理，两者间的
教学过程
导入：同学们都知道现在我们大米是杂交水稻，大家想想为什么叫杂交水稻呢？它是怎么来的呢？好,大家翻开书98页，看到玉米那副图了呢，它和平常我们见到的玉米有什么不一样呢，对它有杂粒。那么有杂粒的好呢还是没用杂粒的好呢？想知道这些那么就让我们来学习今天的内容。由此让学生带着疑问进入新课的学习。
一、杂交育种

大家先从杂交育种这几个字上猜猜，它的原理大概是什么呢，依据又是什么呢?大家先讨论。结束讨论后先评价学生说的正确的地方以及不足之处，加以鼓励。然后以教材小麦为例进行讲解。
已知小麦的高秆（A）对矮秆（a）为显性，抗锈病（B）对易染锈病（b）为显性，两队性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两种纯系品种。让学生讨论用什么方法将两个品种的优良性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉。并写出遗传图解，说出其遗传依据。教师检查、引导，学生做完后，请学生展示自己的方案，生生、师生开展交流研讨，，最后总结方案。点评，并示范书写过程如下：
P
??????AABB?
X?
aabb
　??
　???????
↓　??
↓
　??
配子???
AB?????
ab
　　???????
　↓　??
↓
　???
F1???????AaBb
F2??
基因型　

1/16
AABB?
1/16
aaBB
1/16??
AAbb
???1/16?
aabb2/16
AaBB?
?????2/16
aaBb

2/16??
Aabb
??2/16
AABb??
4/16
AaBb
表现型
??9/16高秆抗病??
3/16低秆抗病　3/16高秆不抗???1/16
低秆不抗病
接着顺势叫学生总结并为杂交育种下定义。
杂交育种

就是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，就得到新品种的方法。
思考:（1）我们得到的这种具有杂种优势的品种可以代代遗传吗？
?（2）如何能得到可以代代遗传的优势品种？
（3）我们选育出的纯合子新品种AAbb，在F２
所有的后代中的概率是1/16。哪么它在F２的高产抗病后代中的概率又是多少？
杂交育种的意义

提问杂交育种有什么意义，对生活生产中有什么帮助呢？学生大多都能说出一些提高产品产量质量之类的意义。总结学生所说，加以补充完善。使学生认识到它的重要性，引发其注意兴趣。
杂交育种适用范围
提问:杂交育种这么好，是不是应该应用到其他所以物种身上呢？学生普遍会说应该。顺势又问：那为什么现在更多的物种并没用采用呢？这时很多学生都不知道怎么回答了。于是介绍该育种适用的物种范围以及它在实际操作中的困难。杂交后代出现各种类型的随机性和育种时间方面的问题。大致说出现阶段国内国外在培育新品种方面取得的进展。
二、诱变育种
讨论
：大家肯定有这样的经历，现在的鼠药对老鼠的效果越来越差，是药品质量下降了么，还是老鼠变厉害了。学生基本会说出老鼠变厉害了。接着问：那么老鼠是怎么变厉害的呢
,学生会答基因突变了。过多使用药物对其产生了抗体。于是顺势引出新概念诱变及新的育种方法。教师通过大量的图片资料介绍了诱变育种的实例?，如黑农五号；卫星“87－2”青椒、“航育1号”水稻、“豫麦13号小麦”等；青霉菌高产菌株等。
教师总结：诱变育种的概念指什么？
教师引导，组织开展生生、师生的讨论
诱变育种
就是利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使生物发生基因突变。
提问：与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？
优点：突变率高，短时间内即可得到较多优良品种
局限性：突变方向难以掌握，难以得到理想个体
方法：扩大诱变后代，包括数量、品种方面，以提高选择机会。
知识回顾、总结
讨论：结合上一章，试比较杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种在方法、原理、优缺点的异同点。
列出学生所说，培养自学能力，使学生在反馈、思考中进一步突破难点。最后总结列表：
四种育种方法的比较?
杂交育种
诱变育种
多倍体育种
单倍体育种
处理
?
?
杂交
用物理、化学因素处理生物，
?
?
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
花药离体培养
原理
通过基因重组，把两个亲本的优良性状的组合在同一个后代中，从而产生符合要求的新类型。
用人工方法诱发基因实变，产生新性状，创造新品种或新类型。
抑制细胞分裂中纺锤体的形成。使染色体的数目加倍后不能形成两个细胞。
诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合子。
优缺点
方法简单，容易操作。
?
不能创造新的基因，育种进程缓缦，过程繁琐。
能提高变异的频率，大幅改良某些性状，变异性状较稳定，可加速育种进程。
?
有利变异少，需大量处理供试材料，诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。
器官较大，营养物质含量高。
?
发育延迟，结实率底。
自交后代不发生性状分离，可缩短育种年限（2年）。
?
方法复杂，成活率低。
实例
小麦高茎（易倒伏）、抗锈病的纯种与矮茎（抗倒伏）易染病的纯种进行杂交，培育出矮茎抗锈病小麦品种。
青霉菌经X射线、紫外线照射以及综合处理，培育出青霉素产量很高的菌株
三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦。
抗病植株的育成。
练习：?
．三倍体无籽西瓜采用了
（

）育种方式。
技术路线：
二倍体
①
四倍体
二倍体
②
三倍体
西瓜
西瓜
×
西瓜
西瓜

①②
2．资料分析：高秆抗锈病和矮秆易染病的纯种小麦杂交得到F1，F1自交后在F2中得到矮秆抗锈病的品种。再经过选择培育即可得到符合生产要求的新品种。
育种方式：育种
育种原理：技术路线：
?秆抗锈病

矮秆易染病
①

②
③能稳定遗传的
DDTT

×

ddtt

F1
F2
矮秆抗锈病品?
①
②
③
3．解决杂交育种周期过长采用：
育种方式。
技术路线?
高秆抗锈病

矮秆易染病①

②

③
能稳定遗传的
DDTT

×

ddtt
F1
配子
幼苗
矮秆抗锈病品种
?
①
②
③
4．资料分析：利用一定剂量的射线处理水稻种子，播种下去，得到F1，筛选符合人类需要的新性状，培育出成熟期提早15天的品种。
育种方式：

育种
育种原理：①

②
③
水稻种子

植株
F1

能稳定遗传的早熟品种
①

②
③
水稻种子

植株
F1

能稳定遗传的早熟品种??
①②③教学反思
新课改中强调转变学生的学习方式。培养学生的自学能力，让学生成为教学主体。本节课程联系生活，由杂交水稻引入。课程中注重学生的参与，更多的机会让学生思考并说出自己的想法，让学生尝试给名词下定义，推断其原理。从而让学生真正感觉到自己是教学主体，激发其学习好奇心和兴趣。让学生融入学习和探究的氛围中。并为课堂教学奠定一个轻松、和谐的基调。在整个课程中注重联系前面知识，即帮助学生回忆巩固又能更好地接受理解新的内容。

基因工程的应用
高明亮
陕西师大生科院2007级生科四班
一、教学目标：
1.知识方面
（1）举例说明基因工程在作物育种、医药生产等方面的作用。
（2）简述基因工程所取得的成果以及发展前景。
2.情感态度价值观方面
（1）关注转基因生物和转基因食品的安全性。
（2）通过学习了解基因工程的发展前景及成果，培养理论联系实际的良好学风。
（3）通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对于生物知识的兴趣，开阔学生的思路，培养学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。
3.能力方面
（1）通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。
（2）利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，从而培养学生自主学习能力，为终身学习、后续学习打下坚实的基础。
（3）通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。
（4）通过引导学生在网上的探究活动，改变学生传统的学习方式，引导学生主动参与，乐于探究，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。充分培养学生的自主学习能力、探究性学习习惯、社会活动能力及团结协作精神，并使课本知识得以延伸。
二、教学重点难点：
1.基因工程的主要步骤
2.基因工程的应用
3.转基因生物和食品的安全性
4.基因工程经历的四个步骤
三、教材分析和教学对象分析：
第3章中有关DNA的结构、基因的本质，第4章中基因指导蛋白质的合成等内容，是学习本节的基础。教材结合实例介绍了基因工程在作物育种、药物研制、环境保护等方面的应用，最后将重点放在对转基因生物和转基因食品安全性的讨论上。教材安排了一则“资料分析”，分左右两栏列举了两种对立的观点，并在每种观点下都提供了部分资料，为学生展开讨论设置了具体环境。
学生已有较长时间的利用各种途径查找分析及整理资料的实际经验，对互联网并不陌生，因此就为本课提供了良好的基础。学生根据自己已有的知识和经验，按照“提出问题—制定计划—收集整理信息—思考与讨论—表达交流”的步骤进行自主探究式的学习，通过思考提出自己的看法，在与同学讨论和交流的基础上提高自己。
四、教学策略及教法设计：
前面几节书已经对遗传方面的知识有了系统的讲述，加上本节书有大量的素材供学生去探究、讨论和思考，在新课标理念下，首先要充分利用课本的资源，鼓励学生进行探究、讨论，为学生提供一个自主学习的机会，增强学生的综合能力。其次，在学生自主学习的同时教师加以适当的引导，起到画龙点睛的功效。根据本节书的特点，在教学方法上突出学生的主体地位和老师的主导作用，通过适宜的情感激励，促使学生参与到教学中来，形成一个师生互动、生生互动的良好教学氛围。搜集有关的文字、图片、音像等资料制作教师多媒体课件。利用网络环境进行信息化教学。

五、教学过程：
教学程序
教师活动
学生活动
设计意图

复习
提问高二（1）班学生，基因工程需要哪些专门的工具。
剪刀（限制酶）、针线（连接酶）、运载体（质粒、噬菌体、动植物病毒等）

复习所学内容
导入
承接上节课知识点，介绍本章节重点、关键词
了解本章节重点，及关键词，形成初步知识主线
对后面知识学习起到承前启后的作用，并引起后期学习的记忆唤起。
知识点
引入
问题：“基因工程要经历哪些步骤？”
观看视频，通过介绍抗除草剂水稻的产生过程，了解基因工程有哪些步骤。
观看，并总结
让学生自己学会观察，整理知识，总结规律。

提问“基因工程主要经历哪些步骤”？
回答
总结规律
知识点详解：基因工程经历的主要步骤
播放“基因工程主要步骤”动画，
详解基因工程的主要步骤：
1.
提取目的基因
2.
目的基因与运载体结合
3.
将目的基因导入受体细胞
4.
目的基因的检测和表达

学习，思考，记忆，理解。
了解基因工程经过的主要步骤。
理解，分析各步骤之间的关系。同时在脑海中形成完整的基因工程流程。
活动——加强对基因工程步骤的理解
通过手头上的材料，剪刀、玻璃瓶，写有碱基对的纸条进行手工制作，模拟基因工程。
动手制作
加深对基因工程步骤的理解。
点评
点评学生手工制作结果，同时复习基因工程步骤。
听课，回忆基因工程步骤
分析自己手工制作结果，深刻理解基因工程步骤

知识点讲解：基因工程的应用
举例讲解基因工程的应用
1.
作物育种
（说明基因工程的相对传统育种的优势）
2.
医药研制
3.
环境保护思考，讨论、理解
加深对基因工程的感性认识，了解基因工程对现代生活起到的重要作用。
小结
1.
基因工程的主要步骤有哪些？
2.
基因工程有哪些方面的应用？
回忆、思考
复习所学知识
知识点提高——提出问题
提问：你认为转基因产品的安全吗？
做出自己的判断
综合所学知识，联系生活实际，提高生物素养

辩论
正方：
转基因生物和转基因食品是安全的，应大力推广
反方：转基因生物和转基因食品不安全，应严加控制

准备材料，构思，辩论
利用辩论串联本章节知识点，加深对基因工程的理性认识，提高学生分析问题能力，培养辩证思维。

总结
学生互评，评价双方。
总结辩论结果。
介绍现在国内对待基因产物的管理情况。

学习，互评。思考如何正确对待转基因产品。
对学生表现做出评价，同时指导学生如何正确认识基因工程。
六、板书设计：
基因工程的应用：
农业上的应用：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物培育具有各种抗逆性的作物新品种????????????????????????????
畜牧业上的应用:
培育出具有各种优良性状的动物利用动物乳腺细胞获得人类需要的多种物质?
食品工业上的应用:为人类开辟新的食物来源????????????????
医药卫生方面的应用:
生产基因工程药物用于基因诊断、基因治疗
环境保护方面的应用：用于环境监测
用于净化被污染的环境?
关注转基因生物和转基因食品的安全性
七、教学反思：
由于学生积极参与收集资料和讨论，学生对知识掌握较好；同时通过辩论这种形式使教学真正的做到了学生主体和教师主导的思想，体现了新课改要求的探究合作学习精神。但是，这种课堂要求教师很强的组织能力和驾驭能力，对知识掌握要全面并且要具有一定的应变能力。
第三节
人类遗传病
王晨
陕西师范大学生命科学学院2007级生科4班
一、教学目标
1.1知识目标：
1.1.1学生通过学习了解人类遗传病的概念，并且可以列出遗传病的类型（单基因遗传病、多基因遗传病、染色体异常遗传病）及其典型病例。
1.1.2了解三种遗传病的发病机制及特点。
1.2能力目标：
1.2.1学生通过对遗传病家系的调查，提高自身的社会实践能力及主动发现

问题和解决问题的自主学习能力。
1.2.2学生通过对调查结果的分析提高了自身的分析、归纳总结的能力。
1.3情感目标：
1.3.1学生通过本节课的学习理解禁止近亲结婚的科学依据，从而了解其意义。
1.3.2学生能够理解并同情遗传病患者。
1.3.3通过小组讨论及合作调查，体验合作的优点以及自己去获得知识的乐趣。
二、教学任务分析
2.1教学重点：人类遗传病的类型
2.2教学任务分析
分析描述
目标项目

目标要求
学生现有状况
教学任务
知识技能
能复述人类遗传病的概念；
可以准确的列出遗传病的类型及其病例；
了解三种遗传病的发病机制及特点。
已学习了孟德尔遗传定律；
已学习了基因的遗传；
已学习了基因突变、染色体变异；
掌握目标要求的知识；
同化学生的旧知识和本节学习的新知识，使学生有一个连贯的知识体系。
过程方法
通过小组讨论学会合作学习；
通过问题调查，学会搜集整理以及自主学习的能力；
分析、逻辑推理的能力；
一定的总结归纳能力。
通过小组讨论，理解遗传病的危害及禁止近亲结婚的必要性。
态度、情感和价值观
了解近亲结婚的意义；
能够理解并同情遗传病患者；
通过小组讨论及合作调查，体验合作的优点以及自己去获得知识的乐趣。
知道法律规定禁止近亲结婚，但可能不了解其意义；
学生中可能会存在歧视某些遗传病患儿的现象；
有些学生的自主学习能力不强。
同教师讲述的知识、同学们的小组讨论，使同学们了解禁止近亲结婚的意义；
同过讲授、实践调查使学生了解遗传病的危害，从而理解把那个同情遗传病患者；
亲身体验合作的好处和自主学习的乐趣。
三、教具：电脑、投影仪
四、教学流程
教学流程图总结
穿插复习旧知识
引入
新知识讲授
知识巩固
布置实际调查任务
习题
提问
+
回顾学生总结
教师评价及总结
结束

五、教学过程
5.1
引言
故事：维多利亚与血友病
5.2
新知识讲授
5.2.1
人类遗传病的概念
教师语：刚才故事中的血友病就是一种典型的遗传病，在前面我们也学习了血友病是一种伴X显性的遗传病，这节课我们就来具体学习一下人类的遗传病以及遗传病的类型。
知道了本节课的学习内容之后，我想先问问大家，在你们以往的意识中，什么是遗传病？
它具有怎样的特征？那我们平时经常得的感冒发烧是不是遗传病？为什么？
学生回答。
（学生的回答体现了学生的原有认知，不管学生的原有认知是对是错，这里教师不给出判断，而是提问之后再由教师给出正确概念，这样做是为了加深印象。）
教师语：看来大家对遗传病到底是什么有自己的理解，那我们生物学中是如何给出它的概念的呢？我们来看~
ppt上打出人类遗传病的概念。
5.2.2人类遗传病的类型
教师语：那，接下来，我们就进入本节课重点要讲述的内容——人类遗传病的类型。
①单基因遗传病
教师语：大家还记不记得，我们之前学过的伴性遗传。
学生回答。
教师语：其实由伴性遗传所造成的遗传病，就属于单基因遗传病。我们当时都学过哪些病例，还记不记得？
学生回答：白血病、血友病等。
（以上部分为课本中的知识重叠部分，所以主要以提问的形式，考察学生的旧知识的掌握请况，复习旧知识。）
进行新知识讲授：

伴性遗传
显性
常染色体遗传
单基因遗传病
伴性遗传
隐性
常染色体遗传
（给学生看图片）
教师语：顾名思义，单基因遗传病也就是指受一对等位基因控制的遗传性疾病。
②多基因遗传病
教师语：知道了单基因遗传病，多基因遗传病的概念也就不难猜想，多基因遗传病是指多由多对基因控制的人类遗传病。
与单基因遗传病的区别：它在兄弟姐妹中的发病率并不像单基因遗传病那样，发病比例是1/2或1/4，而远比这个发病率要低，约为1%—10%。多基因遗传病常表现出家族聚集现象，且比较容易受环境因素的影响。目前已发现的多基因遗传病有100多种，如唇裂、无脑儿、原发型高血压及青少年型糖尿病等。（看图片）
教师语：多基因遗传病有一个显著的特点就是它具有家族聚集现象，也可以说这是判断某种遗传病是否是多基因遗传病的依据之一，但不能说只要有家族聚集就是多基因遗传病。
问：我们学了以上两种类型的遗传病，发现他们都是由基因控制的，所以才可以遗传。那，如果我们追溯到最最开始的时候，这些病是怎样出现的呢？或者说，有些人他的家系中并没有某种遗传病的历史，可是却患上这种病，那么是怎样造成的？
学生回答：基因变异···
（与学生一起回顾基因突变的三特点，复习旧知识。）
教师语：这下，我们知道遗传病的本质实际上就是由基因突变造成的，二这种突变是可以随着基因一起遗传给下一代的。
③染色体异常遗传病
教师语:我们在上节课学习染色体变异的时候，知道有一种病叫猫叫综合症，它是由人的第5号染色体部分缺失而引起的病，患病儿童哭声轻，音调高，很像猫叫而取名为“猫叫综合症”；像这样由染色体发生变异而造成的遗传病就是染色体异常遗传病。（看图片）
教师语：人的染色体发生异常，会引起许多遗传性疾病。猫叫综合症是由染色体结构异常造成的。还有比如染色体的非整倍体变异，人的第21号染色体为3条的，患者智力低下，身体发育缓慢，外眼角上斜（银幕出示“21三体”综合症患儿图），口常半张，即为“21三体”综合症，此患者体细胞中为47条染色，即45＋XY；又比如女性中，患者缺少一条X染色体（44＋X）出现性腺发育不良症等等。（看图片）
5.3
布置活动任务：你们周围有没有遗传病家系？有的话想请同学们对其进行一个调查？
要求：调查你们想知道的问题；可以以小组的形式；有书面报告最好，没有的话口头表述也行，但进行调查的时候请一定进行记录；如果周围没有的同学可以去查阅一下相关资料，了解一下自己感兴趣的方面。
5.4知识巩固
5.4.1课堂讨论
问：遗传性疾病有哪些危害，举例说明。怎样预防？
讨论：“什么是健康的孩子？怎样才能做到优生”？
教师讲述：优生就是让每一个家庭生育出健康的孩子。为此，就应该运用遗传学原理，改善人类遗传素质。我们在控制人口数量增长的同时，还应该进一步提高人口的质量。
　　为了达到优生的目的，首先，要禁止近亲结婚。
问：什么是近亲结婚？有什么危害？
（出示人类《血亲关系表》）。学生讨论，教师归纳，最后指出禁止近亲结婚是预防遗传性疾病发生的最简单有效的方法。
要提倡优生，重点是“禁止近亲结婚”，要联系已学过的遗传知识分析禁止近亲结婚的原因，自觉宣传优生措施，提高优生意识，减少遗传性疾病，以提高我国人口素质。
5.4.2练习
练习题：
１．（上海高考题）我国婚姻法规定禁止近亲婚配的医学依据是(
)
　　A．近亲婚配其后代必患遗传病
　　B．近亲婚配其后代患隐性遗传病的机会增多
　　C．人类的疾病都是由隐性基因控制的　
　　D．近亲婚配其后代必然有伴性遗传病
　　【解析】亲缘关系越近，其相同的基因就越多。隐性性状只有在其基因纯合时才表现出来。近亲结婚使所生后人隐性基因纯合的机会大大增加，因而后代患隐性遗传病的机会增多。【答案】B
２．一对表现正常的夫妇，他们的双亲中都有一个白化病患者，预计他们生一个白化病男孩的概率是(
)
　　A．12.5%????????
B．25%????????
C．75%?????????
D．
50%
　　【解析】人的肤色白化基因“
”位于常染色体上，白化病是常染色体上的隐性遗传病。因为这对肤色正常的夫妇的基因型都是
，其子女中的基因组合是AA、
、
分别占
、
和
。同时，人类的性别决定中，其子女中性染色体的组合只能是XX和XY两种，各占
。两个事件同时发生的概率，是这两个独立事件分别发生的概率的乘积。即生一个白化病男孩的概率为
。【答案】A
３．“猫叫综合症”是人的第5号染色体部分缺失引起的，这种遗传病的类型是（
）
　　A．常染色体单基因遗传病?????????
B．性染色体多基因遗传病
　　C．常染色体数目变异疾病?????????
D．性染色体结构变异疾病
　　【解析】染色体发生的结构变异主要有4种：1．染色体某是一片段的缺失；2．染色体增加了某一片段；3．染色体某一片段的位置颠倒；4．染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。题中第5号染色体部分缺失，应属于染色体结构变异的第1种。【答案】D
　　【点评】人类遗传病分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类，染色体异常遗传病又分为常染色体异常遗传病和性染色体异常遗传病。常染色体异常包括其结构变异和数目变异。综上所述，要正确解答这类习题必须对基本知识非常熟悉，对各概念之间的联系与区别能准确把握。
４．确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病，可采取的检测手段有(
)
　　A．B超检查???B．羊水检查???C．孕妇血细胞检查????D．绒毛细胞检查
　　【解析】随着医学科学的发展，各种先进的检测胎儿发育状况的手段不断出现。题中有关检测措施可通过对胎儿外形的观察、分析细胞中有关DNA、染色体的状况，从而判断是否有某种遗传病和先天性疾病。【答案】ABCD
（没有足够时间的话就不做）
总结
教师语：现在我想请同学们回顾一下我们这节课都学了些什么，谁愿意帮我们总结一下？
请同学总结。（人数由时间而定）
学生总结。
教师评述并总结。
六、板书设计
第3节

人类遗传病
一、人类常见遗传病的类型
1．什么是遗传病
二、人类遗传病的主要类型
（1）单基因遗传病
（2）多基因遗传病
（3）染色体异常遗传病
七、习题
一、选择题（把选项填在括号内的横线上）
1．能根治遗传病的治疗方法是（?
）
?
A．西药治疗
B．中药治疗
C．手术治疗
D．基因治疗
2．下图是人类遗传病的系谱图，该病的致病基因不可能是（?
）
　　
?
A．Y染色体上的基因
?
B．常染色体上的显性基因
?
C．常染色体上的隐性基因
?
D．x染色体上的显性基因
3．抗维生素D佝偻病是一种伴x显性遗传病，这种病在人群中总是
（?
）
?
A．男性多于女性
B．女性多于男性
?
C．男女发病几率相同
D．没有一定规律
4．下列需要进行遗传咨询的是（?
）
?
A．亲属中有生过先天性畸形的待婚青年
B．得过肝炎的夫妇
?
C．父母中有残疾的待婚青年
D．得过乙型脑炎的夫妇
5．在人类染色体DNA中不表达的碱基对中，有一部分是串联重组的短序列，它们在个体之间具有显著的差异性，这种序列可用于（?
）
?
A．生产基因工程药物
B．侦查罪犯
?
C．遗传病的产前诊断
D．基因治疗
6．血友病的遗传属于伴性遗传。某男孩为血友病患者，但他的父母、祖父母、外祖父母都不是患者。血友
病基因在家族中传递的顺序是
（?
）
?
A．外祖父
→
母亲
→
男孩
B．外祖母
→
母亲
→
男孩
?
C．祖父
→
父亲
→
男孩
D．祖母
→
父亲
→
男孩
7．一对夫妻都正常，他们的父母也正常，但妻子的弟弟是色盲。请预测，他们的儿子色盲的几率是（
）?
A．1/2
B．1
C．1/4
D．1/8
8．遗传病是指（?
）
?
A．具有家族史的疾病
?
B．生下来就呈现的疾病
?
C．由于遗传物质发生了变化而引起的疾病
?
D．由于环境因素影响而引起的疾病
9．先天愚型是由于什么原因造成的（?
）
?
A．常染色体的缺失
B．性染色体多一条　　
?
C．常染色体多一条
D．常染色体少一条
10．下列属于遗传病的是（??
）
?
A．孕妇缺碘，导致出生的婴儿得先天性呆小症
?
B．由于缺少维生素A，父亲和儿子均得了夜盲症
?
C．男子40岁发现自己开始秃发，据了解他的父亲在40岁左右开始秃发
?
D．一家三口，由于未注意卫生，在同一时间内均患有甲型肝炎病
二、非选择题
11．下表是4种遗传病的发病率比较。请分析回答：
病名代号
非近亲婚配子代发病率
表兄妹婚配子代发病率
甲
?
?
乙
?
?
丙
?
?
丁
?
?
（1）4种疾病中可判断属于隐性遗传病的有???
。
（2）表兄妹婚配子代的发病率远高于非近亲婚配子代的发病率，其原因是???????
。
（3）某家属中有的成员患丙种遗传病（设显性基因为B，隐性基因为b），有的成员患丁种遗传病（设显性
基因为A，隐性基因为a），见下边谱系图。现已查明Ⅱ—6不携带致病基因。
?
?
问：
（a）丙种遗传病的致病基因位于???
染色体上，丁种遗传病基因位于???
染色体上。
（b）写出下列两个体的基因型Ⅲ—8???
，Ⅲ—9???
。
（c）若Ⅲ—8和Ⅲ—9婚配，子女中只患丙或丁一种遗传病的几率为???
；同时患两种遗传病的几率为?
。
参考答案：
一、选择题
1．D
2．D
3．B
4．A
5．B　6．B
7．C
8．C
9．C
10．C
二、非选择题
11．（1）甲、乙、丙、丁
?
（2）表兄妹血缘关系很近，婚配后隐性致病基因在子代中结合的概率大大增加。
?
（3）a．
x
常
???????（时间还是充裕的话，可以做这些习题，没有时间的话，就做为课后作业.）
现代生物进化理论的由来覃小媛
陕西师大生命科学学院2007级生科4班

一、教材分析
“现代生物进化理论的由来”是人教版高中生物必修2第七章第一节第一课时的内容。这是一节理论基础课，表面看似简单，但要理解生物进化理论的发展历程，难度还是比较大的。《生物课程标准》在对本节的要求中，使用的是“说明”，属于理解水平，要求学生能掌握知识内在的逻辑关系，能与已有知识建立联系，能解释、推断等。因此，本节课简单介绍了神创论、拉马克的进化学说、达尔文的自然选择学说以及现代生物进化理论的发展，这样有利于学生理解科学不是一个静态的理论体系，而是一个不断变化的发展过程；在科学领域没有终极真理，存在质疑和争论不仅是正常的，而且是促进科学进步的动力，从而使学生更好的理解生物进化理论发展变化。
二、教学目标
1．知识目标：举例说出在达尔文之前，人们是怎样看待生物进化的；概述达尔文的自然选择学说的主要内容并分析其贡献和局限性。
2．能力目标：探讨生物进化观点对人们思想观念的影响；运用生物进化观点解释一些生物现象。
3．情感态度与价值观：形成生物进化理论的观点和生物进化理论在不断发展的观念。
三、教学重难点
1.
教学重点：达尔文自然选择学说的主要内容及其贡献和局限；生物进化观点对人们思想观念的影响。
2.
教学难点：达尔文自然选择学说的局限性。
四、课前准备
1.
设备：电脑、投影仪
2.
教具：枯叶蝶和色泽艳丽的蝴蝶的图片（或标本）、食蚁兽进化图、相关电子图等，制作课件
3.
课时安排：一课时
五、教学过程
1．创设情境，提出问题：
①打开课件，将标题与本节聚焦（以问题的形式）展现出来，让同学们大概明确本节课的要点，并思考其中的问题。
②展现与环境颜色接近的图片（如枯叶蝶、竹节虫、兰花螳螂），让学生观察图片，捕捉信息，随意举手发言，阐明自己的观点（动物的适应特征）。
③结合PPT课件，运用讲授法简要介绍神创论的主要内容，拉马克的进化学说（主要是用进废退和获得性遗传）及其进化意义和不足之处。在讲授拉马克的用进废退观点时，适当举例说明,如解释食蚁兽和长颈鹿的进化，再举出用进废退观点不能解释的例子，如人类的进化不会随着多用脑少走路而导致头部增大而腿越来越短，进而总结拉马克学说的进步意义及不足。
④提问方式重点介绍达尔文的自然选择学说，结合设置的问题（一、在达尔文之前，人们是怎样看待生物的进化的？二、达尔文的自然选择学说的要点是什么？三、达尔文的自然选择学说有哪些局限性？）,在讲解过程中逐一解答。具体围绕达尔文的自然选择解释模型来讲解，通过现象（过度繁殖），推论自然选择的动力（生存斗争），再分析其内在原因（遗传和变异），得出结论——适者生存。
⑤在总结达尔文自然选择学说的科学性之后，列举一些事实材料分析达尔文学说的局限性（不能科学的解释遗传和变异的本质；对生物进化原因的解释局限与个体水平；不能很好的解释物种大爆发的现象）。

2．交流讨论：以长颈鹿的进化为例，对达尔文自然选择学说的解释模型进行演绎说明
事实1：生物都有过度繁殖的倾向
事实3：资源是有限的
事实2：物种内的个体数能保持稳定
事实5：许多变异是可以遗传的
事实4：个体间普遍存在差异（变异）
推论1：个体间存在着生存斗争
推论3：有利变异逐代积累，生物不断进化出新类型
推论2：具有有利变异的个体生存并留下后代的机会多
实例
生物进化过程
长颈鹿祖先发生变异
个体有长颈长前肢短的也有短颈短前肢的
产生不定向变异
个体差异
在缺乏青草的环境下生存斗争
现代长颈鹿
逐代选择
长颈长前肢的生存
适者生存，不适者淘汰
逐代遗传积累
适应环境新类型
归纳总结：达尔文创立的进化论从丰富的事实出发，论证了生物是不断进化的，并且对生物进化的原因提出了合理的解释。但是，由于受到当时科学水平的限制，对于遗传和变异的本质，达尔文还不能做出科学的解释，他对生物进化的解释也局限于个体水平。
3.
寓教与乐，感悟升华：由教师列举一些生物现象（家猪和野猪、仙人掌与一般植物、类人猿与人类等），让学生对这些现象作比较，自由发言，对达尔文的“物竞天择，适者生存”加深理解。

六、板书设计
1.
自然选择学说的主要内容
①过度繁殖——现象②生存斗争——动力

联
③遗传和变异——内因
系
④适者生存——结果
决定生物进化的方向——自然选择
2.
科学性
①科学地解释生物进化的原因
②科学地解释生物的多样性和适应性
③给神创论和物种不变论给予致命打击，为辩证唯物主义提供有力武器，使人们正确认识生物界

3.
局限性
①不能科学的解释遗传和变异的本质
②对生物进化原因的解释局限于个体水平上
③不能很好地解释地解释物种大爆发的现象
七、教学小结和反思
1.
选择一些切合实际又与生活息息相关的图片，吸引了学生的注意力。
2.
通过提问让学生积极发言，勤于思考。
3.
通过学习比较，总结生物进化理论的由来经历的过程及各个时期的局限性，便于记忆。
第2节
现代生物进化理论的主要内容
第一课时
郭倩
陕西师大生科院2007级生科4班
一、教学目标：
知识目标：
1.
解释种群是生物进化的基本单位；
2.
说明基因频率的概念，；
3.
说明影响基因频率的条件；
能力目标：
学会基因频率的计算方法；
情感态度、价值观目标：
通过教学活动，培养学生“生物是进化来的”、“生物的进化与环境密切相关”的思想观念，帮助学生树立辩证唯物主义的认识观。
二、教学重点与难点：
1.
教学重点：种群是生物进化的基本单位；

基因频率的计算方法。
2.
教学难点：基因频率的概念及计算方法。
三、学生状况分析
在初中阶段，学生已经学过达尔文自然选择学说，对本部分知识有一些了解，但因为达尔文自然选择学说与现代生物进化理论有一些问题冲突，因而学生的理解有一定的局限性及错误的地方。教师在讲解时可以有达尔文自然选择学说引入，并对本节课知识点进行强调，使学生能够将其与达尔文自然选择学说区分开来。其次，基因频率的计算是本节课的难点，教师在讲解时要注意照顾到大部分学生，注意速度。
四、教学方法与教学模式：
1．教学方法：问题导学法、讲授法、直观法、多媒体教学法
2.教学模式：采用互动式教学模式，以教师提供素材，组织引导学生讨论、活动，最后由师生共同总结的形式进行。
五、教学过程：
1
.复习旧知，导入新课
复习上节课所学的达尔文自然选择学说的主要内容：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存（自然选择直接作用的是生物的个体，并且是个体的表现型。）
2
.设置问题，思维探究
从达尔文自然选择学说与现代遗传学所揭示的遗传和变异的本质之间引发的问题冲突开始，通过问题探讨，使学生初步了解一种生物个体的有利变异的基因，只有在该种生物的某一群体中才能传递、扩散，这个群体就是种群，种群是生物进化的基本单位。
案例：假如生活在绿色树丛中的某种灰色翅昆虫的群体（基因型为AA）中，偶然出现一个绿色翅的变异个体（基因型为aa）。那么，该种昆虫的翅色将怎样变化？
学生复习旧知识，运用知识对案例进行分析。
教师结合学生的讨论进一步提出问题：
1)
.该变异对于昆虫的存活有什么影响？
2)
.该绿色个体能一直生存下去吗？
3)
.该绿色个体怎样才能把它体内的基因a传递下去？
4)
.该个体的后代还是绿色翅吗？
学生讨论回答：
1)
.该变异有利于昆虫躲避天敌，增加生存并繁殖后代的机会；
2)
.生物个体总会因为各种各样的原因死亡，例如天敌的捕食、疾病、衰老等等；
3)
.生物只有通过生殖繁殖后代才能将自己的基因传递下来；
4)
.根据孟德尔的遗传定律，该个体的后代是灰色翅（Aa）。
总结：个体的生命周期是有限的；有利于变异的基因只有在群体中通过生殖才能延续；有利于变异的个体不一定能真实遗传。因此研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究整个群体基因组成的变化，这个群体就是种群。
种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。
教师引导学生阅读教材，理解种群概念，强调“一定区域”“同种生物”“全部个体”三个限定词，并举例判断。思考以下问题：种群与物种的区别；种群是繁殖的单位；研究生物性状的维持和变化不能立足于个体的变化，只能以种群为单位。
基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。
基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
学生根据教师的讲解理解基因库和基因频率的概念。
3.扩大外延，深入探究
教师讲授基因频率的计算方法。先依据孟德尔遗传定律，从亲代的基因型频率，计算子代的基因型频率和基因频率。基因频率的计算往往采用抽样统计的方法。教师提供例题，引导学生计算。
例1??
假设从某个昆虫种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60、10，计算基因的频率。
生进行计算，并对计算的过程和结果进行说明。
A基因的频率=（60+60）/200=60％；
a基因的频率=（20+60）/200=40％。
抽样统计结果的呈现方式有两种。一种以基因型个数的方式呈现，还有一种以基因型的频率出现（说明基因型频率的概念）。师提出问题：如何根据基因型频率计算基因频率？
例2??
假设某个昆虫种群中有30％的AA、60％的Aa、10％的aa，计算基因的频率。（即教材上的“思考与讨论”）
亲代基因型频率
AA
（30%）
Aa
（60%）
aa
（10%）
配子的比率
A
（30%）
A（30%）
a（30%）
a（10%）
子代基因型频率
AA（36%）
Aa（48%）
aa（16%）
子代基因频率
A（60%）
a（40%）
学生进行计算，并对计算的过程和结果进行说明（可能有多种方法）。
教师对学生计算结果进行评价，并引导学生归纳计算的方法和公式：
基因频率=该基因纯合体基因型的频率+该基因杂合体基因型的频率×1/2。
（引导学生学习基因频率的概念和计算方法，为后续讨论准备条件。）
4.问题解决，知识内化
在学生讨论的基础上，教师和学生共同得出，自然界中种群的基因频率要稳定不变（不进化），必须满足以下几点：①该种群非常大；②所有的雌雄个体都能自由交配；③没有迁入和迁出；④自然选择对不同表现型的个体没有作用；⑤这对基因不发生突变，并且携带这对基因的染色体不发生变异。同时满足以上5个条件是不可能的，即使前4个条件可以满足，基因突变和染色体变异总会发生的。通过讨论基因频率的变化可以认识到，自然界中种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
六、课堂练习，巩固训练：
1.判断下列是否属于种群：
⑴
.一个池塘中的全部鱼

否
⑵
.一个池塘中的全部鲤鱼
是
⑶
.两个池塘内的全部青蛙
否
⑷
.一片草地上的全部植物
否
⑸
.一片草地上的全部梅花鹿

是
2．有一块草原上，有8户牧民，每户牧民各养了一群羊，其中，有6户养的绵羊，有两户养的山羊，这8群羊是
（
）
　　
A．一个群落
B．一个种群
　　
C．两个种群
D．八个种群
答案：C
3．有一个自然村落南北各有一口池塘，这两口池塘中生活着（
）
　　
A．一个鲫鱼种群
B．两个鲫鱼种群
　　
C．一个家鱼群落
D．两个家鱼群落
答案：A
4．下列属于一个种群的是（
）
　　
A．一口池塘中的全部鱼类
　　
B．一片果园中的全部果树
　　
C．一个自然村落中的全部褐家鼠
　　
D．一个群落中的全部昆虫
答案：C
5.某工厂有男女职工各200人，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为15人，患者为5人，男性患者为11人，那么这个群体中色盲基因的频率为多少？
解析：由于色盲基因及其等位基因只存在于X染色体上，而Y染色体上没有，因此该等位基因的总数为XB+Xb=200*2+200*1=600（女性每人含两个基因，男性每人含一个基因），色盲基因的总数为Xb
=15*1+5*2+11*1=36
（女性携带者、男性患者都有一个Xb
，而女性患者含有两个Xb
）。因此色盲基因的频率=36/600×100%=6%。
七、板书设计
一
、种群基因频率的改变与生物进化
（种群是生物进化的基本单位）
1．
种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。
2．
基因库：一个中群众全部个体所含有的全部基因。
3．
基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
4．
基因频率的计算
基因频率=该基因的总数/该等位基因的总数
例：假设从某个昆虫种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60、10，计算基因的频率。
解：基因频率=某基因的数目/该基因的等位基因总数*100%
=纯合子频率+1/2杂合子频率
A基因的频率=（60+60）/200=60％；
a基因的频率=（20+60）/200=40％。
5．
种群的基因频率稳定不变的条件：
该种群非常大所有的雌雄个体都能自由交配没有迁入和迁出自然选择对不同表现型的个体没有作用该基因不发生突变，并且携带这对基因的染色体不发生变异
八、教学反思：
第2节第1小节的核心就是讨论种群基因频率变化规律与进化的关系，因此基因频率的概念、计算方法是完成教学目标的基础。
1.比较种群与物种的概念。
2.基因频率的概念，教学中可以在理解概念含义的基础上转换成相对直观的数学式来定义。
3.除了教材列举的例子，教师还可以补充其他例子，让学生理解“在等位基因中的比率”的含义。
4.基因频率是通过抽样调查法获取的，其计算方法有两种:一种是通过基因型个体的数目计算基因频率，（教材正文）另一种是通过基因型频率计算基因频率。（“思考与讨论”）教师要提醒学生注意这两种方法。
现代生物进化理论的主要内容第二课时
刘菲
陕西师大生科院2007级生科4班
一、
教学目标
1.
知识目标：
通过本节课的学校使学生能够掌握突变和基因重组、自然选择在生物进化过程中的作用；
理解自然选择对种群基因频率的影响。
2.
能力目标：
能够解释生物产生抗药性的原因以及基因型在物种中的分布情况。
3.
情感态度与价值观目标：
通过学习本节课的内容使学生们认识到人类的活动对自然界造成的影响。
二、
教学重点与难点
1.
教学重点：
突变和基因重组、自然选择在生物进化过程中的作用。
2.
教学难点：
自然选择对种群基因频率的影响。
三、
学情分析
在第五章中，学生已经学习过基因突变及其他变异，其中基因突变、基因重组以及染色体突变的意义与本节课有着密切的联系。随着科技的发展，越来越多的抗生素药品涌入市场，滥用抗生素的现象比比皆是；害虫抗药性的增强，这些事实是教学的生动材料。

四、
教学过程设计
1.
引课：
复习第五章所学知识引入新课。向学生提问。
教师：在第五章中，我们学习了三种可遗传的变异，那么哪位同学可以说一下都有哪三种呢？（提问学生回答）没错就是基因重组、基因突变和染色体变异。
2.
授课：
在这个阶段应时不时地与学生产生互动、交流，并穿插传统曲艺形式。让学生小组讨论自然选择对种群基因频率变化的影响。
教师：在这里我们可以把基因突变和染色体重组统称为突变，第五章中我们说过可遗传的变异是可以影响基因频率的，但是基因频率的改变能不能够影响生物进化的方向呢？下面是评书欣赏时间。守法朝朝忧闷，强梁夜夜欢歌。损人利己骑马骡，正直公平挨饿。修桥补路瞎眼，杀人放火儿多。我到西天问我佛，佛说我也没辙。（定场诗可以改变）话说有一种长着翅膀，可以飞的昆虫，它们经过长期的繁衍生存，不知何时就出现了残翅和无翅的昆虫，我们把这种现象称之为染色体变异。在海的那一边有一个小海岛，那么说这个小岛是怎么形成的呢？在远古时期，它本是与大陆相连的，后来经过一次地壳的运动，海水就把它与大陆隔离开来，但是一些昆虫还没来得及转移，就与亲人两岸分居了。在大陆上，这些突变的昆虫就相当于我们现在所说的畸形或残疾，这种昆虫在大陆上是很难生存下去的；但是在海岛上，由于海平面上与陆地上的气压不同，所以海风不断，“呼~”的一阵海风吹过，那些长着翅膀的昆虫毕竟抵抗不住海风，被吹到海面上空，当它们还没有安全着陆时，因为体力不支，纷纷坠落海上，驾鹤归西去了。于是乎，陆地上长着翅膀的昆虫繁衍生息，子子孙孙无穷溃也；海岛上残翅和无翅的昆虫乐得逍遥。所以说突变和基因重组只能作为生物进化的原材料来改变基因频率，却无法决定生物进化的方向。那么是什么因素决定生物进化的方向呢？
教师：下面请同学们翻开书第116页。英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蠖，它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交试验表明，桦尺蠖的体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)对浅色(s)是显性的。在19世纪中叶以前，桦尺蠖几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蠖却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了地衣。后来随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。桦尺蠖种群中s基因的频率为什么越来越低呢？（提问学生回答）那么现在我们可以假设一下黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蠖的生存，对黑色桦尺蠖生存有利，这种环境的选择作用使该种群的S基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。如果第一年种群个数为100个，当黑色个体每年增加10%时，基因型为SS个体的二年将会增加到11个，基因型为Ss个体第二年将增加到22个，基因型为ss个体第二年将减少到63个。第二年种群个体总数为96个，基因型SS的频率是11/96=11.5%；基因型Ss的频率是22/96=22.9%；基因型ss的频率是63/96=65.6%。同学们根据这个算法，分小组来完成剩余的表格。
分小组计算表格，并讨论教材中设置的两个讨论题。请一位学生在黑板上完成剩余表格，根据数据分析结果。使学生理解，在黑色背景下，浅色桦尺蠖被天敌发现和捕食的几率大于黑色的桦尺蠖，但不影响桦尺蠖的生存和繁殖，直接受选择的是表现型。
教师：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。因此，在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
3.
总结、知识拓展
教师：这节课我们主要学习了突变和基因重组、自然选择在生物进化过程中的作用。下面我们做几道题来巩固一下今天我们所学的知识。
一种果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明：（C）
A.突变是不定向的
B.突变是随机发生的
C.突变的有害或有利取决于环境条件
D.环境条件的变化对突变体都是有害的
在20世纪40年代，DDT开始被用做杀虫剂，起初非常有效。若干年以后，人们发现它的杀虫效果越来越差。人们的解释是昆虫产生了抗药性。请你运用本节课所学知识，对昆虫产生抗药性作出进一步的解释。
答：杀虫剂将不携带抗药性基因的昆虫杀死，致使非抗药性基因频率降低，所以抗药性昆虫在昆虫总数中的比率增加，以至于杀虫效果越来越差。
教师：通过这节课的学习，我们知道生病时应尽量避免服用抗生素类药品。在平时，应该多锻炼身体，增强身体免疫力，注意卫生。尽量选择生物的手段来防治害虫，这部分的内容我们会在下学期中学到。这节课的作业就是利用网络检索找出认为因素导致种群基因频率定向改变的实例，下节课我们一起来讨论一下。
五、
板书设计
利用ppt将一下内容展示出来，必要时在黑板上板书说明：
突变和基因重组产生进化的原材料
基因重组
基因变异
染色体变异
突变

基因频率
生物进化方向
自然选择决定生物进化的方向
第一年
第二年
第三年
第四年
……
基因型频率
SS
10%
11.5%Ss
20%
22.9%ss
70%
65.6%基因频率
S
20%
23%s
80%
77%六、教学反思
隔离与物种的形成
李莹
陕西师大生科院2007级生科4班
1
教材分析
“隔离与物种的形成”是人教版《生物》必修2第7章“现代生物进化理论”第2节中的第二部分内容。在这之前我们学习过生物进化，通过桦尺蠖基因频率改变问题提出物种这个概念。关于物种的概念，目前还没有一个完整统一的定义，本小节物种定义采取的是遗传学标准,并由此概念引出隔离，为同学们讲述隔离在物种形成中的作用。教材着重介绍生殖隔离、地理隔离以及物种的概念。通过举例和插图引导学生分析和科学的推理教材内容，不断培养学生的科学素养、科学探究的兴趣以及分析问题的能力。
2
学情分析
学生在学习本节课内容之前，已经学习了生物进化的两大因素和种群，这为学习本节奠定一定的基础，因此在掌握本节内容方面提供帮助，会使同学更容易理解形成新物种的过程。在教授本节课内容的同时也会穿插有习题练习，这也会涉及到学生学过的染色体数目的变异的内容，这对所学内容也有一个大体的回顾。
3
教学目标
3.1
知识目标
(1)解释隔离与物种等相关概念，并能举例说明。
(2)阐明隔离与物种形成的关系，使学生理解。
(3)运用所学概念分析物种形成的过程。
3.2
能力目标
(1)培养学生运用所学知识分析和探究物种形成过程的能力。
(2)培养细心的观察力和科学的判断力。
3.3
情感态度与价值观
(1)培养探究求疑、追求真理的精神。
(2)提高保护濒临灭绝物种的意识和对生物自然进化的认同感。
4
教学重点与难点
重点：物种、生殖隔离与地理隔离的概念。
难点：让学生理解并运用相关概念分析物种的形成过程。
5
教学流程
回顾上节课所学内容，导入新课
提出问题，引入物种概念
强化概念，练习训练
通过各种例子引出生殖隔离与地理隔离的概念
材料分析，设置问题，让学生思考和讨论
引导学生根据所学知识分析问题，得出隔离在物种形成中的作用是什么
图片展示，练习巩固
6
教学过程
6.1
导入：首先简要回顾上节课所讲内容，然后通过展示曼彻斯特地区桦尺蠖的图像和不同时期、不同体色的种群数量的变化曲线图，设置问题:
(1)桦尺蠖的基因频率是否有改变?(2)若有改变，那么使其改变的因素是什么？
让学生思考并回忆学过的知识，通过基因频率计算公式算出不同时期桦尺蠖的基因频率，判断出其基因频率发生改变，并回答出影响种群基因频率改变的因素是自然选择、突变和基因重组
6.2
提出问题、引入物种概念：
曼彻斯特地区的桦尺蠖基因频率虽发生改变，但并没形成新物种，这是为什么呢？那么什么是物种？在什么样的情况下才能形成新的物种？这就是我们这节课所要学习的主要内容。同时引出物种的概念，强调物种特点，通过展示马的种群和驴的种群图片，分析种群内生物的特点，回顾种群概念。
提问：要是一个种群中各自的基因延续下去，生物体需要具备什么能力？
提示学生考虑种群的特点以回答问题，就会得到答案是：交配和繁殖。
在逐步的分析中构建物种的概念，加深记忆，同时区分物种与种群的不同，并举例说明，也让学生找寻例子，达到理解、掌握的程度。在学习了物种之后，通过展示已灭绝和濒临灭绝的物种部分图片，也让学生说出自己所知道的一些此类物种，使同学们参与其中，丰富课外知识，，还能提高同学们保护濒临灭绝物种的意识。
6.3
练习训练、引出隔离概念：
(1)展示马和驴生出骡子的图片并提问：马和驴是同一个物种吗？
根据生活常识可知骡子是不育的，也就会依据物种的概念判断出马和驴不是同一物种
(2)展示一群绵羊和一群山羊图片，练习：绵羊和山羊属于同一物种吗？
通过展示山羊与绵羊的杂交种的图片，并简单介绍此杂交种是不可活的，就可判断出绵羊与山羊不是同一物种。
那么我们如何表达这种不同物种交配后产生不可与后代的现象？就此问题引出生殖隔离概念。
6.4
生殖隔离、地理隔离的概念讲述：
6.4.1
生殖隔离：通过以上回答引导学生总结生殖隔离的概念，强调在理解生殖隔离概念应注意的问题，即不同物种一般不能交配或交配后代不可育。注意:（指明生殖隔离和物种形成之间的必然联系），举例说明生殖隔离，如：老虎与狮子生出狮虎兽，根据课后拓展题让大家发表自己的看法，激发学习兴趣和活跃课堂气氛。在列举生殖隔离的不同情况，例如：两性生殖细胞的不融合，生殖器官不相配等。简单练习，熟悉概念，是知识与生活相联系，激发学习兴趣。
提问：植物界中，二倍体植物和四倍体植物是同一物种吗？（提示同学之前所学过的染色体变异中的无籽西瓜）可使同学们得出：它们不是同一物种，因为三倍体西瓜不育，产生生殖隔离。
6.4.2
地理隔离概念引入：展示东北虎和华南虎的图片，提问：东北虎和华南虎是不是同一个物种？为什么是或不是？通过学生的回答分析问题，然后讲解地理隔离的概念。再做课堂练习，知识巩固。
例如：1.下列不属于生殖隔离的是(
)　　
A．东北虎和华南虎
B．马和驴杂交后代不育　　
C．鸟类和青蛙
D．山羊和绵羊杂交后杂种不活　
答案：A
6.5
资料分析：了解了地理隔离和生殖隔离之后，教师运用提问、讨论和讲述的方式将进行课本中所提供的材料分析。
(1)用图片和图表的方式展示加拉帕戈斯群岛的形成过程，及该岛上的不同
种地雀的形态，并对各种地雀的食性和栖息条件做简单介绍。提出问题：加拉帕戈斯群岛上地雀为什么与南美大陆的不同？给出时间让学生讨论分析，此过程中教师加以提点，引导学生学习。
(2)再展示加拉帕戈斯群岛的地貌特点，观察比较，提出问题：是什么原因造成加拉帕戈斯群岛上的地雀种类繁多？
（引导学生联系到地理隔离）组织讨论分析，得出地理隔离与物种形成的关系。
6.6
总结：加拉帕戈斯群岛的地雀说明地理隔离形成新物种的现象。（强调：一般情况下，地理隔离是生殖隔离的先决条件。）在教师带领下学生回顾前面所讲的内容，让学生尝试概括出物种形成的基本环节，教师点评更正。最后总结出这一部分内容中知识点的联系：隔离是新物种形成的必要条件。
6.7
目标反馈：
(1)下列关于隔离的叙述，不正确的是：（）
A．阻止了种群间的基因交流；
B．对所有的物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离；

C.
种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因；

D．不同的物种间必然存在着生殖隔离。
答案：B
(2)新物种形成的必要条件是(
)　　
A．具有一定的形态结构和生理功能；　
B．产生了地理隔离；
C．形成了生殖隔离；　　
D．改变了基因频率。
答案：C
(3)下列说法正确的（
）　　
A.地理隔离一旦形成，原来属于同一物种的个体就成了不同物种　　
B.生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的个体就成了不同物种　　
C.地理隔离是形成新物种的必然经历　　
D.每个新物种的形成都必定经历从地理隔离达到生殖隔离的过程　
解析：解题关键是了解物种的形成方式。自然界中，物种形成的方式有多种，经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的一种方式，但不是必需的过程、根据物种的概念可知，当生殖隔离出现时，两个个体就分别属于两个物种了。当然，地理隔离不是达到生殖隔离的必备条件。　　
答案：B　　
7
板书设计
一、回顾
突变、基因重组
自然选择
种群种群基因频率改变
①
二、物种与生殖隔离
生殖隔离

种群新物种

②
三、地理隔离
地理隔离
种群
小种群
③
四、隔离在物种形成中的作用
③
①
②
8
补充材料
8.1
隔离的种类：隔离的种类很多,首先可以分为地理隔离和生殖隔离。生殖隔离又可以分为以下两大类:如果发生在受精以前,就叫做受精前的生殖隔离如果发生在受精以后,就叫做受精后的生殖隔离。
8.1.1
受精前的生殖隔离
(1)生态隔离
指同一物种的不同种群生活在同一区域内的不同生境内,而造成的不能交配。例如,体虱和头虱由于寄生场所不同,已经形成了不同的适应性特征,虽然在某种条件下,它们也能够相互杂交,但后代中会出现不正常的个体。这表明经过生态隔离,二者已经产生了一定程度的分化。
　　(2)季节隔离
指因交配或开花时期发生在不同的季节而引起的隔离。例如,大西洋鲱鱼形成了分布区域很广的几个种群,有些在春季产卵,有些则在秋季产卵,因此,这些种群之间不能杂交。
　　(3)行为隔离　指不同物种之间由于两性间求偶或交配等行为不同,而阻止了它们之间的相互交配。例如,鸟类、蛙、昆虫等在求偶季节发出一定的鸣叫声,同种的雌性动物会应声前来,而异种的雌性动物则无反应。
　　(4)机械隔离　也称形态隔离,是指不同种群的生物因生殖器官的大小和形状不同,而使交配无法进行。例如,一些植物因花的形态不同,而造成它们之间不能受粉。
　　(5)配子隔离　是指个体之间可以交配或受粉,但是不能发生受精作用。例如,有些动物虽然交配成功,但精子在异种雌性动物的生殖道内会失去功能。在植物中,一种植物的花粉在另一种植物的柱头上不能萌发,或萌发后花粉管生长缓慢等,结果也不能受精。
8.1.2
受精后的生殖隔离
　　(1)杂种不活
指不同种生物间交配、受精后,形成的杂种胚胎不能正常发育,或杂种后代出生后,能够生活一段时间,但在生育年龄以前就会死去。例如,山羊和绵羊的杂种,胚胎早期生长正常,但多数在出生前就会死去。
　　(2)杂种不育
指交配后能够产生正常、成熟的杂种后代,但杂种后代却不能生育。造成杂种不育的原因很多,有的是性腺发育不全,有的则是因为生殖细胞不能进行减数分裂等。例如,马和驴杂交,产生的骡能够正常发育,但骡不能生育。这是因为马的染色体数目是64,驴的是62,那么,骡的染色体数目就是63。这样,骡的原始生殖细胞在进行减数分裂时,由于染色体不能正常配对,就不能形成成熟的配子。
　　(3)杂种败育
指形成的杂种后代不育或生活力下降。例如,树棉和草棉之间能够杂交,并且形成健壮、可育的F1,但F2则十分少见。这是因为F2的种子通常不能萌发,或萌发后长出的幼苗很瘦弱,不久就会死亡。这就是说,F2在自然选择过程中被淘汰了。
　　以上这些生殖隔离机制在两个物种之间不一定同时发生,但是,物种间经常会同时出现两种或两种以上的生殖隔离,如既有生态隔离,又有行为隔离。
8.2
物种形成类型
8.2.1
异域物种形成
指两个大群体被地理隔离障碍隔开，在很长的时间里，众多微小的遗传差异慢慢累积逐渐导致了生殖隔离，形成新物种。例如，两个种的羚松鼠分别在大峡谷的两侧生存，这两个种是从共同祖先分化而来，随着时间的推移，在大峡谷形成之后，两个被隔离的群体逐渐独立地积累基因突变，通过自然选择，最终导致两个表型上有差异的新物种形成。
8.2.2
领域物种形成：两个群体占据重叠生境，杂交在部分情况下发生，由于杂交后代的适应性通常很差，等位基因的新组合或染色体重排可能迅速地限制了相邻群体间的基因交流，最终导致新物种的形成。
8.2.3
同域物种形成：在占据同一地域连续生境的群体内部，一个小群体演化为一个生殖隔离的新种。例如，在植物体中，四倍体的形成通常导致新物种产生，因为四倍体与二倍体的杂交后代是三倍体，不可育。
共同进化与生物多样性的形成
李延霞
陕西师大生科院生科4班
一、教学背景
新课改已全面实施，传统的教学方式也必须改进。遵循新课程理念，教学的主题是学生，而且必须面向全体学生，要注重探究式学习，发挥学生的自主能力，并与生活实际相联系。这就要求现在的教学不能只注重于教师对理论知识的讲解，而是要更多的让学生参与，主动学习。而且现在正是信息时代，知识资源丰富，学习的方法途径颇多，知识的更新速度也加快，学生应学会学习，搜集相关资料，并从繁多的资源中获取有用信息。
二、教材内容的分析
1．本课时内容的地位
本节选自人教版高中生物必修2的第七章节“现代生物进化论”。该课时的内容具有总述性、宏观性和灵活性，需要从整体把握。课程标准对生物进化这一章要求是能概述理论主要内容及现代生物进化生物进化与生物多样性的形成，探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。在学习了生物、地理等背景知识的基础上学习本课时，很容易理解其内容。仅在本课时知识目标相对较少，而且也较易达到，重点在于训练学生的信息处理能力，培养热爱自然的情感态度和唯物主义的价值观。
2．内容分析及处理
本课时在内容的安排上有一定的逻辑顺序。生物多样性是生物进化的结果，所以本课时先讲解共同进化，再讲解生物的多样性，最后说明生物进化理论的不断发展性。前两点是本课时的重点，但内容较易理解，通过读图、讨论和学生自己总结等多种方式学习，加以教师的补充、解释等，可以不断地调整学生状态，使其注意力集中，也更有利于提高学生对生物学和探知未知的兴趣。同时可在轻松愉快的学习过程中，链接一些相关课外知识和已掌握的知识，尤其是对相对枯燥的理论知识的复习，有助学生加深记忆，而且可帮助学生对所学知识系统化。
三、教学对象的分析

学生对生物学已有初步了解，对生物进化和生物多样性有了一定的理解，但仍有许多好奇的地方和疑惑。纯文字的内容很容易引起学生的厌学，所以要把握学生注意力变换的规律，改变教学方式，指导更有效地学习方法。
四、教学目标的确定

鉴于上述教学背景，教材及教学对象分析，将教学目标确定如下：
1．知识目标：①概述共同进化与生物多样性的形成的内容。
②明确生物进化理论在不断发展
。
2．能力目标：①学会搜集资料并从中获取有用知识。
②增强对所学知识表述及应用能力。
3．情感目标：①树立生物进化的观点和唯物主义自然观。
②体会生物与环境相统一的观点，增强环保意识。
③提高学生对科学和探索未知的兴趣。
五、教学重点及解决方法
根据课程标准的要求及学生的知识背景的分析，本课时的无较难理解的概念，教学重点是理解共同进化的涵义和生物多样性形成的原因。
1．共同进化的涵义。
“共同进化”这个概念的从字表意思就能简单的解释其含义，所以先对该名词进行剖析。指出“共同”意义的双方性，进而点出“物种与物种”、“生物与环境”两方面的相互作用。然后对这两点内容分别加以解释，主要采用图片例证、学生解读、总结等方式。
2．生物多样性的内容及其形成。
生物多样性这个概念在必修3中会进一步解释，在此的主要理解在进化过程中生物多样性的变化。所以在教学过程中，以进化历程示意图为主线，学生读图，然后师生一起总结，并进行补充解释，介绍一些相关知识。
六、教学设计
1．课前准备：
①学生准备：预习，有条件的学生可在课前查看一些有关地球演化中的主要地质年代及其生物特性等的资料，包括纪录片、新闻等。
②教师准备：搜集合适的图片和资料，并可给学生提供学习资源。
2．教学实施过程
内容
教学流程及教师活动
学生活动

创设情景
课题引入
展示一张地球的图片
提问：我们现在所看到的地球，它有山有水，有各种各样的生物，表层有气流层，你们认为地球最初地貌及其演变进化过程是怎样的？你们描述的依据是什么。
组织学生小组讨论5分钟。
这是个很灵活、简单的的问题，但是很能启发学生的思考
对学生回答进行总结补充，学生的回答中提及的进化、生物多样性，进而引入本课时的内容。
学生小组讨论、交流搜索的材料，然后以比赛方式回答。
学生回答可能根据自己所了解的说到地球最初没有生物，大气层没有氧气，经过长期的进化，产生了多种生物，期间有恐龙时代的出现等。
共同进化的涵义
剖析共同进化这个名词，“共同”是两个对象相互作用，由此指出两方面的的相互作用，即“物种与物种”“生物与环境”，然后进一步进行解释。
展示细长花矩的兰花和帮助传粉的蛾类昆虫。对图片进行解说。
提问昆虫传粉的专门化对植物繁衍有何意义？
展示猎豹追捕斑马的图片，对图片进行解说。
提问：捕食者对被捕食者是否有害无益？“精明的捕食者”策略对人类利用生物资源有何启示？
知识点链接：食物链、捕食者
简单介绍食物链的概念，这是必修3中的，但可以简单介绍一下。
以上两幅图说明了生物与生物之间的相互影响和作用
可相互讨论，发散思维，自由回答。
学生对知识的提前了解
有助于在以后的学习中
可联系所学知识，形成知识的系统性概念
内容总结1：不同物种之间在相互影响中不断进化和发展
先让学生尝试陈述以上内容中共同进化的体现，再由教师进行总结。
学生需注意课程的主题，明白实例的用意，学会提取知识点。
展示海洋正常和发生赤潮的两张图片，图片解说
提问：①从这两张图片能获得哪些信息？
从这两幅图学生可能较难理解用意，但可以引起学生的兴趣，然后点名此图的用意：生物与无机环境之间相互影响、相互作用。
这是个很简单的问题，同样是较难回答的问题，有助于学生思维发散和灵活性。
内容总结2：共同进化的第二点内容——生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
这一点完全可由学生陈述。
陈述共同进化的定义，解说共同进化的意义，由生物进化的结果是物种的多样性，进入下一讲课内容。
这是固定概念，需学生理解、记忆。生物多样性的形成
展示生物进化历程示意图，以此为主展开讲解。
先让学生说出地球演化史的几个阶段，对图片进行
，再由教师对图片进行补充解说。
1.
生命起源
先出现原核生物，海洋中的蓝藻和细菌，此时是两级生态系统。距今约15亿年，真核生物出现，出现有性生殖的繁殖方式，寒武纪大爆发，无脊椎动物出现，形成三级生态系统。
知识链接：提问：①两极生态系统与三级生态系统的区别含义和区别。
②原核与真核生物的区别。
③有性生殖出现的意义。
2.
古生代陆生植物出现：
蕨类，链接蕨类植物图片，并说明蕨类出现的意义。
两栖类
3.
中生代：白垩纪恐龙
该问题是同学较为感兴趣的，可以多介绍一些现在的相关进展和结果。
4.
新生代：哺乳动物出现，人类出现
主要由学生进行说明，教师补充、解惑。
根据自己所搜集的资料或已有的知识回答知道的进化史中的不同阶段并对图片进行解说

对所学知识进行回顾。该题综合能力较强，可以小组讨论形式进行。
生物多样性的三层内容：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
教师此处进行板书，然后让学生例举各层次的多样性实例，已达到进一步的理解。
从三个层次例举生物多样性的体现。
生物进化理论在发展
生物进化理论存在很多争议和不确定。
该部分只是了解内容，教师通过资料介绍现代进化论的发展现状，介绍内容：生物进化方向的争议；渐变论和骤变论的争论；中性学说
该部分学生以了解为主。
小结
对本课时内容简单小结，板书要点内容。
巩固练习
题目见学习材料中的巩固练习题，学生自己解答后进行补充解释。

3．板书设计物种之间
●共同进化

生物与环境之间
　　基因的多样性
●生物的多样性
物种的多样性
生态系统的多样性
两级生态系统
海洋生物
动物出现
（寒武纪，无脊椎动物物种迅速形成）
三级生态系统
陆地生物：古生代，蕨类植物出现，随后出现两栖类新生代，自然万物
●生物进化论在发展
八、学习材料
巩固练习题
１．昆虫的保护色越来越逼真，他们的天敌视觉也越来越发达，结果双方都没有取得明显的优势。说明（
）
A自然选择不起作用
B生物为生存而进化
C双方在斗争中不分胜负
D双方相互选择共同会进化
解析：答案D
昆虫与天敌的进化就是自然选择的结果，A错。进化是自然选择作用于生物种群时客观产生的,并不是生物为生存而进行的“主动”行为，B错。
2．回答下列有关生物进化的问题。
(1)上图表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z表示生物进化中的基本环节。X、Y分别是____________、____________。
(2)该小岛上的蜥蜗原种由许多个体组成，这些个体的总和称为__________，这是生物进化的__________。
(3)小岛上能进行生殖的所有蜥蝎个体含有的全部基因，称为蜥蜴的____________。
(4)小岛上蜥蜗原种的脚趾逐渐出现两种性状，W代表蜥蝎脚趾的分趾基因；w代表联趾(趾间有蹼)基因。下图表示这两种性状比例变化的过程。1)由于蜥蜴过度繁殖，导致__________加剧。
2)小岛上食物短缺，联趾蜥蝠个体比例反而逐渐上升，其原因可能是______________________________
____________________________________________________________________________________。
3)上图所示的过程说明，自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化，其本质是因为蜥蜴群体内的______________发生了改变。
(5)从生物多样性角度分析，上图所示群体中不同个体的存在反映了________多样性；这种生物多样性是
　的结果，若从分子水平检测这种多样性，可采用的简便技术是______________________。
解析：答案
(1)突变(变异)、自然选择
　生物进化的基本环节是突变＼自然选择和隔离。
(2)种群?
基本单位
　小岛上的原有蜥蜴个体构成种群，是进化的基本单位。
(3)基因库
　小岛上进行生殖蜥蜴个体含有的全部基因称为基因库。
(4)?
1)生存斗争（种内斗争）
2)联趾型个体趾间有蹼，适合于游泳，可以从水虫获取食物。因此，在岛上食物短缺时，联趾个体的生存和繁殖机会较多。
3)基因频率
　蜥蜴过度繁殖导致生存斗争（种内斗争）加剧，使小岛上食物短缺而联趾型蜥蜴能游泳可以获取更多食物，适应环境，个体数逐渐增加，这种变化的本质是种群基因频率的变化。
(5)遗传?
　共同进化　PCR(聚合酶链反应)

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