高中生物必修2第三章.doc

第三章第1节 DNA是主要的遗传物质一、教材分析 “DNA是主要的遗传物质”一节是人教版新课程教材必修2遗传与进化第3章第1节的内容，是继前两章学习了“遗传因子的发现”和“基因和染色体的关系”后，对有关染色体的知识有了一定的理解后来学习的，本章既是第1章、第2章的延续，又为第4、5、6章打下基础。在相当长的时间里，人们一直把蛋白质作为遗传物质，那么，遗传物质是DNA还是蛋白质？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。二、教学目标知识目标：掌握证明DNA是遗传物质的两个实验的过程和原理，以及从实验中得出的结论（DNA是遗传物质）。能力目标：通过重演科学家发现DNA是主要遗传物质的过程，学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。情感目标：1、概述人类对遗传物质的探索过程，认同科学认识是不断深化、不断完善的过程。2、通过学生自己设计验证性实验，培养分析问题、解决问题的能力，发展科学思维和创新的能力。三、教学重点难点1、重点：肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。2、难点：肺炎双球菌转化实验的原理和过程。四、学情分析 学生刚开始接触遗传知识，有新鲜感。应充分利用这一点积极提高学生学习积极性。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。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，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。五、教学方法本节采用“学案导学式”教学模式。以培养学生的科学素质为指导，侧重科学方法教育为目标。使用的教学方法有：事例列举法，讨论法，比较法，归纳法等。注重学生能力的培养，六、课前准备1学生的学习准备：预习，初步把握实验的原理和方法步骤。2教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。（二）创设情境，设疑引入课题通过亲子鉴定，引出遗传物质是DNA，但是DNA是遗传物质的探究是一个艰辛而有趣的过程，从而引出证明“DNA是遗传物质”的经典实验。（三）合作探究、精讲点拨。探究一：对遗传物质的早期推测问1.20世纪20年代，人们为什么会认为蛋白质是遗传物质？到20世纪30年代呢？问2.观察图3-1，总结几种脱氧核苷酸的相同点和不同点。让学生带着这些问题阅读课本P4243。答略答略探究二：肺炎双球菌的转化实验通过确凿的实验证据首先向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战的是美国科学家艾弗里，而艾弗里的实验又是在英国科学家格里菲思的肺炎双球菌转化实验的基础上进行的。请看这个著名的经典实验： 出示R型细菌和S型细菌的菌体和菌落图，让学生对图指出何者是R型菌体？何者是S型菌体？菌落各是怎样？毒性呢？以加深学生对两种细菌的了解。问1两种肺炎双球菌有什么不同？2肺炎双球菌的转化实验分哪几个步骤？各看到哪些象？第四组的实验结果说明了什么？3艾弗里及其同事继续研究，实验的关键思路是什么？最后的结论是什么？学生阅读教材P43P44，边看书边看图解，回答上述问题。答1。略2 体内转化 1928年 英国格里菲思 活R，无毒 活小鼠 活S，有毒 小鼠 死小鼠 杀死的S，无毒 活小鼠 活R + 杀死的S，无毒 死小鼠 转化因子是什么？ （分离出活S）结论：杀死的S中含有转化因子探究“在肺炎双球菌的转化实验中，为什么加热杀死的S型细菌还能使R型活细菌转化为S型活细菌？”讲述蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80100 的温度范围内，蛋白质将会失活，DNA双链将解开；当温度降至55 左右时，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。3体外转化 1944年 美国 艾弗里（1）实验的关键思路是：设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。 多糖或蛋白质 R型活S DNA + R型 培养基 R型 + S型 DNADNA酶 R型 结论：转化因子是DNA 。探究三：噬菌体侵染细菌的实验1、观察T2噬菌体的结构，它是怎样的病毒？答略2噬菌体侵染细菌的过程：吸附注入（DNA）复制子代噬菌体的DNA和合成子代噬菌体的蛋白质组装子代噬菌体释放。3噬菌体侵染细菌的实验：同位素示踪法，分别标记了哪些元素？搅拌和离心的目的各是什么？实验结果及结论？答略略实验结果及结论如下：亲代噬菌体原宿主细菌内子代噬菌体实验结论32P标记DNA无32P标记DNADNA有32P标记DNA是遗传物质35S标记蛋白质无35S标记蛋白质外壳蛋白无35S标记探究四：DNA是主要的遗传物质1、真核生物的遗传物质是DNA2、原核生物的遗传物质是DNA3、病毒的遗传物质是DNA或RNA因此，DNA是主要的遗传物质（四）反思总结，当堂检测。教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。设计意图：引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）（五）发导学案、布置预习。我们已经学习了DNA是主要的遗传物质在下一节课我们一起来学习DNA的分子结构这节课后大家可以先预习这一部分，着重分析科学家是如何设计实验，如何得出恰当的结论的。并完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。设计意图：布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。九、板书设计第三章基因的本质第一节DNA是主要的遗传物质一DNA是遗传物质的证据（1）对遗传物质的早期推测（2）肺炎双球菌的转化实验过程和结论（3）噬菌体侵染细菌实验的过程和结论二DNA是主要的遗传物质（1）非细胞结构的生物体内，遗传物质为DNA或RNA；（2）细胞结构的生物体内，以 DNA是主要的遗传物质；（3）染色体是DNA的主要载体；十、教学反思学案教学，是以发挥学生在学习中的主体作用为根本目的，以教师指导下的学生自己探索、提练、练习、巩固、归纳、系统为主要途径的教学方法。学案教学，就是把教师的教与学生的学紧密结合起来，提高教师“导”的技能，增加学生“演”的活动，学生多多参与，教师巧妙点拨、指导。这对于学生的学习成绩的提高、自学能力的形成有重要的意义。总之，教无定法，但教要得法。教学是科学，是艺术，是创造。教师必须认真设计教学过程、重视教学方法的研究、优化师生教学活动结构，将教学方法的改革与实施素质教育有机地结合起来，并且不断完善自身的知识结构，给教学注入新的活力。唯有这样才能顺应时代要求，培养出具有创新意识和能力的知识型人才和经济型人才。这就要求教育工作者具有崇高的奉献精神，要付出艰辛的劳动。基因的本质第二节 DNA分子的结构一、知识结构二、教材分析1.本小节主要讲述了DNA分子的结构和DNA分子的复制两部分内容。关于DNA分子的结构，由于这部分内容比较抽象，不容易理解，教材在概述DNA分子双螺旋结构的特点后，安排了一个“制作DNA双螺旋结构模型”的实验，以加深学生对这一结构的感性认识和理解。DNA分子的结构特点是DNA特定功能的基础，因此在本小节教材的后半部分，联系其结构讲述了DNA分子的复制功能。这部分知识是理解后面几节内容的基础，因此是本节教材的教学重点。2.本小节内容与其他章节的联系:(1)与组成生物体的化合物中核酸知识有关；(2)与细胞增殖一节知识相联系。(3)与后面的生物的遗传定律和变异相联系。三、教学目标1.知识目标(1)DNA分子基本单位的化学组成(B:识记)(2)DNA分子的结构特点(C:理解)(3)DNA分子的复制过程和复制意义(C:理解)2.能力目标(1)培养观察能力、分析理解能力:通过计算机多媒体软件和DNA结构模型观察来提高观察能力、分析和理解能力。(2)培养创造性思维的能力:通过探索求知、讨论交流激发独立思考、主动获取新知识的能力。四、重点实施方案1.重点：(1)DNA分子的结构。(2)DNA分于的复制。2.实施方案(1)使用挂图、模型进行直观教学。(2)用多媒体课件显示DNA分子复制的动态过程，让学生充分理解边解螺旋边复制。五、难点突破策略1.难点：(1)DNA分子的结构特点。(2)DNA分子的复制过程。2.突破策略教师指导学生制作DNA分子的结构模型。让学生充分理解它的结构特点，用多媒体课件显示DNA分子的复制过程，从而让学生理解复制的模板、原料等条件，以及复制的意义。六、教具准备DNA分子的结构模型/DNA分子的结构和复制挂图/DNA分子复制的多媒体课件/投影仪。七、学法指导教会学生学会理论联系实际的学习方法。具体办法是:在学生自学教材的基础上，在教师的指导下，从DNA的基本组成单位开始，按照一定的方式先形成脱氧核苷酸长链，而后再通过一定的方式构成DNA分子的平面结构及空间结构，加深学生对教材DNA分子结构特点理论知识的理解掌握。八、课时安排 1课时一 教学程序导言前面我们通过“肺炎双球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌实验”的学习，知道DNA分子是主要的遗传物质，它能使亲代的性状在子代表现出来。那么DNA分子为什么能起遗传作用呢?这需要从它的结构谈起。二 教学目标达成过程一、DNA分子的结构教师讲述:介绍DNA分子双螺旋结构模型的提出。1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克提出了著名的DNA分子双螺旋结构模型(简介沃森和克里克的发现过程，激起学生学习的兴趣和实事求是的科学态度，培养不断探求新知识和合作的精神)。这为合理地解释遗传物质的各种功能奠定了基础。为了掌握DNA分子结构的全部知识，必须先掌握DNA分子的化学组成。1.DNA分子的化学组成(结构)学生活动:阅读教材P89DNA分子的化学组成部分并讨论DNA分子化学组成的部分知识。教师出示DNA分子化学结构的多媒体课件，让学生分组讨论以下问题:a.DNA分子为什么属于高分子化合物(从元素组成和分子量上考虑分析)?b.组成DNA分子的基本单位是什么?c.构成DNA分子的基本单位有几种?分别是什么?d.DNA分子是由几条脱氧核苷酸长链组成的?在学生讨论回答的基础上，教师进行综述:DNA分子是种高分子化合物，它的基本单位是脱氧核苷酸，总共有四种，分别叫腺嘌呤脱氧核苷酸(A)，鸟嘌呤脱氧核苷酸(G)、胞嘧啶脱氧核苷酸(C)、胸腺嘧啶脱氧核苷酸(T)；每种脱氧核苷酸都是由三部分组成:即一分子含氮碱基、一分子脱氧核糖和一分子磷酸。DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链组成的。DNA分子不仅具有一定的化学结构，还具有其特殊的空间结构。2.DNA分子的空间结构学生活动:阅读教材P9DNA分子的空间结构部分，对照自己制作的DNA的分子结构(在教师指导下制作)对教材进行理解探索新知识。教师出示DNA分子结构挂图和模型并设疑:a.DNA分子的空间结构具有什么特点?b.DNA分子结构中的碱基互补配对原则是什么?c.为什么碱基互补配对必须是A与T配对，G与C配对?学生在阅读教材、讨论的基础上回答上述问题。教师对学生的回答给予肯定并作点拨。DNA分子的结构特点是:(1)DNA分子是由两条链组成的，这两链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。(3)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对原则是:碱基A与T、G与C之间的一一对应关系，叫碱基互补配对原则。为加深学生的记忆，教师编一顺口溜:“A配T，T配A，G配C，C配G，少了一个配不齐”。A与T、G与C配对的原因:(1)嘌呤碱是双环化合物,占的空间大；嘧啶碱是单环的、占的空间小，而DNA分子的两条链距离是固定的，因此，只能是嘌呤碱与嘧啶碱配对。(2)由于A与T通过两个氢键连结，G与C之间通过三个氢键连结，这样使DNA的结构更加稳定。3.DNA分子的结构特性学生活动:阅读教材P9并思考讨论如下问题:(1)从你自己制作的DNA双螺旋结构模型来思考，DNA分子的基本单位只有四种。它的排列顺序如何?说明了什么问题?(2)再观察和思考你自己制作的DNA双螺旋结构模型中四种基本单位的排列顺序又如何呢?这又说明了什么问题?教师在学生思考讨论的基础上进行点拨:DNA分子中碱基相互配对的方式虽然不变，而长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的，如一个DNA分子的一条链中有150个四种不同的碱基，它的排列方式有4150种。实际上构成了DNA分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成DNA分子的多样性(取决于碱基对的排列顺序)。每个特定的DNA分子(如你自己制作的DNA)都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性(特定的碱基排列顺序)。总结:从DNA分子的多样性和特异性说明了世界上的各种生物之间、同种生物不同个体之间表现出干差万别的根本原因。因此，用DNA分子可以起到鉴定生物个体的作用(为了加深对这部分知识的理解和应用,可给学生简介用DNA分子在亲子鉴定和案件的侦破中的作用的例子，这样既活跃了课堂，又激起学生学习的兴趣)。再没疑:在细胞有丝分裂学习中，我们知道，通过细胞有丝分裂使生物的亲代与子代之间保持遗传性状的稳定性，为什么?学生回忆回答:是遗传物质DNA分子复制(间期)和平均分配(后期)的结果。教师给予肯定并鼓励。再问，那么DNA分子是怎样进行复制的呢?第3节DNA的复制一、 教学目标1.概述DNA分子的复制。2.探讨DNA复制的生物学意义。二、教学重点和难点1.教学重点DNA分子复制的条件、过程和特点。2.教学难点DNA分子复制的过程。板 书教学过程 （三）DNA分子的复制 1.复制的概念所谓复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，1DNA2DNA2.DNA复制的过程解旋：解旋酶、ATP、打开氢键，形成单链、以单链为模板。合成：与合成有关的酶类、 ATP、脱氧核苷酸、互补配对、合成一条新的子链。复旋：与复旋有关的酶类、 ATP、母和子螺旋为一个新DNA分子。 3.DNA复制的条件酶ATP 原料 原则地点 场所 模板 4.DNA分子复制的意义速度快、效率高复制精确、遗传信息稳定、具有连续性 第二课时引言：同学们已经知道了DNA作为遗传物质与严谨的双链螺旋结构有关，还与其功能有关。而复制是DNA的重要功能，那么，何谓复制？复制的过程如何？有何意义呢？在学习之前：提问：对真核生物而言， DNA主要存在于细胞的什么部位？（回答：DNA主要存在于细胞核内。）提问：DNA结构怎样？（答：双链螺旋结构极性反向平行碱基互补配对排列顺序无穷。）提问：细胞周期中的间期细胞有何主要变化？（答： DNA分子的复制，有关蛋白质分子的合成。）提问：何谓复制？（答：略）补充：这里说的复制不是指其他物品的复制，是指DNA分子的复制，就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。则1DNA2DNA。那么，怎样由1DNA2DNA呢？这就是：2.DNA复制的过程（出示DNA复制过程的图解教学挂图，让学生结合图解得出“解旋、合成、复旋”的结论。）教师补充：DNA分子复制包括：解旋：在DNA解旋酶的作用下，能量ATP的参与，把双链螺旋的DNA打开氢键，解开成为两条单链，且以单链为模板。合成：在DNA合成酶的作用下，以母链为模板， ATP为能量，脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成为一条新的子链。复旋：在DNA复旋酶的作用下，以ATP为能量，一条母链和一条子链螺旋成为一个新的DNA分子。即：1DNA2DNA单链（母）2母2子（母十子）（母十子）2DNA由上述过程可以知道，在以母链为模板合成新的子链的过程中，新合成的子链上脱氧核苷酸的排列顺序与另一条每链上脱氧核苷酸的排列顺序完全相同，故母链与子链螺旋化形成的新DNA分子中碱基对的排列顺序也完全相同；新形成的每个DNA分子中的双链有一条是未自上代DNA的母链，所以叫半保留复制。科学家已经用35P或14N同位素示踪得以证实。（结合DNA分子的复制过程让同学们展开讨论。）提问：DNA分子复制时需何条件？（回答：略。）补充：DNA分子复制：发生在细胞周期的间期；主要在细胞核内进行；ATP作能量；A、T、G、C四种大量的脱氧核苷酸为原料；严格遵循碱基互补配对原则；需酶系统参与（解旋酶，合成酶、复旋酶）；DNA具作模板的能力；伴随有RNA的转录。提问： DNA分子复制对DNA作为遗传物质有何意义？（回答：略。）补充：在DNA分子复制时：边解旋、边合成、边复旋，多个起始点同时进行，节省时间、效率高。新DNA分子双链为“一母一子”；因此复制更为精确，致使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代保持了一定的连续性。但是，这并不意味着复制时毫无差错，否则，自然界便没有了变异，生物界就不会向前发展。（为以后学习“变异”打下伏笔）提问：一个DNA分子复制几代后的情况如何？（回答：略。）补充：因DNA复制采用半保留的方式，所以一个DNA分子经几代复制后的所有DNA中，只有两个DNA分子含有原DNA链。但所有DNA与原DNA所带的信息（脱氧核苷酸的排列顺序）完全相同。（变异除外）总结：通过两课时的学习，同学们知道了DNA分子的结构特点和DNA分手的复制过程，明白了DNA分子结构的多样性、特异性及DNA分子半保留复制的特点。希望同学们课后熟悉教材，真正理解DNA是主要的遗传物质。作业：课后复习题。基因的本质第4节 基因是有遗传效应的DNA片段一、教学目标1.知识方面举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。说明基因和遗传信息的关系。2.能力方面：运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。二、教学重点和难点1.教学重点（1）基因是有遗传效应的DNA片段。（2）DNA分子具有多样性和特异性。2.教学难点：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。三、教学方法：讨论法、演示法、阅读指导法四、教学课时：1五、教学过程教学内容教师组织和引导学生活动教学意图问题探讨提示本节“问题探讨”的目的主要是让学生体会碱基排列顺序的多样性。4n。阅读思考引入新课引言摩尔根将基因定位于染色体上，后来证明染色体中只有DNA是遗传物质。那么，基因与DNA有什么关系呢？思考引入新课一、说明基因与DNA关系的实例引导学生阅读课文P55-56“资料分析”，看懂图A、B、C，分析强调：1、大肠杆菌的DNA与基因2、海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术3、人类基因组计划（HGP计划）：测定24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的碱基序列。4、小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关提示1.生物体的DNA分子数目小于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA的片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。2.此题旨在引导学生理解遗传效应的含义，并不要求惟一答案。可以结合提供的资料来理解，如能使生物体发出绿色荧光、控制人和动物体的胖瘦，等等。3.基因是有遗传效应的DNA片段。阅读思考讨论回答讨论合作能力二、DNA片段中的遗传信息讲述每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多基因，每个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应，这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？引导学生“探究-脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性”然后设问：构成DNA的基本单位是什么？又问：有几种脱氧核苷酸？提示1.碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。2.在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。3.可以从进化的角度来分析基因为什么不能是碱基的随机排列。阅读思考讨论回答脱氧核苷酸。4种三、基因的概念1.基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。讲述：基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。例如：白花基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，这样特定的排列顺序就代表白花的遗传信息。上一代传给下一代的是遗传信息而不是白花的本身，在下一代就可以将白花遗传信息表达为白花。2.基因不同的实质：不同的基因，四种脱氧核苷酸的排列顺序不同，但是每个基因都有特定的排列顺序（可举例说明）3.基因的位置：染色体是基因的主要载体，每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子含有多个基因，基因在染色体上呈直线排列（银幕显示：果蝇某一条染色体上的几个基因）。4.基因是有遗传效应的DNA片段这就是说，基因是DNA的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能）。有的DNA片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的DNA片段就不是基因。控制某种性状的基因有特定的DNA片段，蕴含特定的遗传信息，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上，从而获得某种性状的表达。例如：把牛的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA上，大肠杆菌可以生产胰岛素。归纳遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成DNA分子多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性；DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。DNA上分布着多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段。听讲加深概念的理解小结基因的本质是有遗传效应的DNA片段。作业练习一二【典型例题】例1白化症病人出现白化症状的根本原因（ ）A病人体内缺乏黑色素B病人体内无酪氨酸C控制合成酪氨酸酶的基因不正常D常期见不到阳光所致解析：白化症病人出现白化症状是因为缺乏酪氨酸酶。不能使酪氨酸转化成黑色素，而缺乏这种酶的根本原因是控制此酶合成的基因不正常造成的。即生物的一切性状都是受基因控制的。答案：C例2中国青年科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草具备了抗病毒的能力，试分析：（1）人的基因所以能接到植物体内去，物质基础是_。（2）烟草具备抗病毒能力，表明烟草体内产生了_，这个事实说明：人和植物体内蛋白质的合成方式_。解析：人和植物的DNA都是由脱氧核苷酸组成，都是规则的双螺旋结构，这是转基因技术的物质基础；同时所有生物合成蛋白质时都共用那20种氨基酸，因此将人的基因移植到植物体内后可以在植物体内合成相应的蛋白质。答案：（1）DNA结构基本相同（2）干扰素 基本相同