人教版高中生物必修2第三章《基因的本质》复习教案
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第3章基因的本质第1课时:DNA是主要的遗传物质复习目标: 1人类对遗传物质的探索过程II复习过程:一、肺炎双球菌的转化实验(一)基础知识回顾:填P120知识点1(学情1)(二)重点突破(动动手 )1.肺炎双球菌转化实验分析:(1.体内转化实验(1)结果分析:格里菲思的实验说明①__________________________________;②__________________________________;③__________________________________;④__________________________________;(2)结论:______________________________;(2体外转化实验思考:本实验的基本思路是:________________(1)如果把S型活细菌的DNA提取后,与活的R型细菌混合,再注射到小鼠体内,能否在小鼠体内得到S型细菌?(2)如果把S型活细菌的DNA提取后,直接注射到小鼠体内,能否在小鼠体内得到S型细菌? (3)格里菲思的体内转化实验的意义体现在哪里?(三)学以致用: P115例2.跟踪2 P116例3例1.用下列哪种情况的肺炎双球菌感染健康小鼠会使之生病和死亡A.加热杀死的S型细菌B.缺乏多糖荚膜的R型活细菌C.加热杀死的S型细菌和缺乏多糖荚膜的R型细菌的混合物D.既缺乏多糖又加热杀死的R型细菌二、噬菌体侵染染细菌的实验(一)基础知识回顾:填P121知识点2(学情2)(二)重点突破(动动手 )1本实验的方法叫____________________________2.实验思路是________________________________3.实验过程:(教材)4.实验结论:____________________________思考:为什么用35S标记噬菌体蛋白质外壳,用32P标记DNA?(1如何标记噬菌体的DNA?____________________________________________________(2如何标记噬菌体的蛋白质?(3.能同时标记DNA和蛋白质吗?5.肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较1.肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验均直接证明了________是遗传物质。
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专业. 第3章基因的本质
1.肺炎链球菌体内转化实验(格里菲思)结论:加热致死的S型细菌体内含有“转化因子”,促使R型活细菌转化为S型活细菌。
2.肺炎链球菌体外转化实验(艾弗里)结论:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3.噬菌体侵染细菌实验(赫尔希和蔡斯)结论:DNA是噬菌体真正的遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质。
4.烟草花叶病毒侵染烟草实验结论:烟草花叶病毒的RNA控制其性状,RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。
5.DNA是主要的遗传物质含义:绝大多数生物(有细胞结构的生物和DNA病毒)的遗传物质是DNA,只有部分病毒以RNA为遗传物质。
6.DNA的双螺旋结构:由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架;内侧:两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
7.碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性;每个DNA分子中具有特定的碱基排列顺序,构成了DNA分子的特异性。
8.DNA分子的复制时间:细胞分裂前的间期。
场所:主要在细胞核,线粒体、叶绿体和原核生物拟核中也发生DNA复制。
条件:能量——ATP;模板——两条DNA分子单链;原料——游离的4种脱氧核苷酸;酶——解旋酶、DNA聚合酶等。
特点:半保留复制、边解旋边复制。
9.基因通常是有遗传效应的DNA片段,是遗传物质的结构和功能的基本单位。
10.基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息。
基因(遗传物质)的本质【课标扫描】人类对遗传物质的探索过程(运用水平)DNA 分子结构的主要特点(理解水平);制作DNA 分子双螺旋结构模型;基因和遗传信息的关系(理解水平);概述DNA 分子的复制(理解水平)。
【知识网络】一、DNA 是主要的遗传物质①R 型细菌(无荚膜,无毒)+ 小鼠②S 型细菌(有荚膜,有毒)+ 小鼠 小鼠死亡 ③杀死的S 型细菌 + 小鼠 小鼠不死亡 ④R 型细菌+ 杀死的S 型细菌+ 小鼠 小鼠死亡⑤从④中死亡的小鼠体内发现R 菌和由R 菌转化成的S 菌,转化成的S 菌后代也是有毒性的S 菌 结论:加热杀死的S 型菌内含有R 菌转化成S 菌的转化因子(假说) ① 提取S 型活菌中的 DNA 、蛋白质和多糖等,分别加入培养 R 菌的培养基中,只有加入 DNA 时,R 菌才能转化成S 菌。
② 用 DNA 水解酶 分解DNA ,S 型细菌则不能使R 型细菌发生转化。
结论: DNA 才是使R 型菌产生稳定遗传变化的物质。
① 用35S 标记T 2 子代噬菌体 无 放射性② 用32P 标记T 2 子代噬菌体 有 放射性③结论:子代噬菌休的各种性状是通过亲代 DNA 来遗传。
DNA 才是真正的遗传物质。
此实验还证明了DNA 能够自我 复制 ,在亲子代之间能够保持一定的 连续 性,也证明了DNA 能够 指导 蛋白质的合成。
两实验最关键的设计思路是:设法将DNA 和蛋白质等物质分开,单独地、直接地观察DNA 的作用。
(全部有细胞结构的生物)既有DNA 又有RNA,其遗传物质是 DNA ; ②无细胞结构的生物- 病毒 ,由于只含有DNA 或RNA,它们的遗传物质是 DNA 或SARS 冠状病毒的遗传物质是 RNA ,T2噬物质是 DNA ③一切生物的遗传物质是 核酸 ;④因为只有少数病毒的遗传物质是RNA ,因此说DNA 是 主要 遗传物质。
DN A 是遗物质的实验证据 肺炎双球菌的转化实验格里菲斯体内转化实验实验噬菌体侵染细菌实验艾弗里体外转化实验生遗质二、DNA分子的结构1.DNA分子的化学结构:基本组成单位是:脱氧核苷酸;由磷酸、脱氧核糖和碱基三种小分子组成;很多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链①由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋而成;②外侧的基本骨架由[1]磷酸和[3]脱氧核糖交替连接而成,[4]碱基对排列于内侧;③两长链上的碱基通过氢键按照碱基互补配对原则形成[4]碱基对。
教学目标一、知识与技能掌握证明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)。
二、过程与方法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。
三、情感、态度与价值观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。
教学重点、难点教学重点: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。
教学难点:肺炎双球菌转化实验的原理和过程。
教学突破:使用挂图、投影仪或展示平台等进行直观教学。
然后图文对照阅读,加深对知识的理解。
列表展示,充分调动学生学习积极性,提高教学质量。
教法与学法导航教法:事例列举法,讨论法,比较法,归纳法等学法:阅读分析、列表比较、讨论归纳等教学准备教师准备:中关村的DNA标志图片、雅典奥运会开幕式上用激光打造的DNA双螺旋结构的经典场景图片、DNA银饰图片、DNA芯片模型图片、格里菲思的实验的动画资料、Powerpoint课件的制作学生准备:预习,初步把握实验的原理和方法步骤。
教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实学生的预习情况并了解学生的疑惑,使教学具有针对性。
(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?各看到哪些现象?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P43~P44,边看书边看图解,回答上述问题。
基本信息单元主题名称基因的本质核心大概念亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上学段学科高中生物课时数5单元课标要求概念3:遗传信息控制生物性状3.1亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。
3.1.1 概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上。
3.1.2 概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息。
3.1.3 概述DNA分子通过半保留方式进行复制。
3.1.4 概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成,细胞分化的本质是基因选择性表达的结果,生物的性状主要通过蛋白质表现。
3.1.5概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。
单元内容位于实验证实功能结构复制方式与基因的关系基因染色体蛋白质DNA格里菲斯的实验艾弗里的实验噬菌体浸染细菌实验DNA是主要的遗传物质DNA双螺旋结构半保留复基因通常是由遗传效应的DNA片段DNA双螺旋结构模型的构建制作DNA双螺旋结构模型证明DNA半保留复制实验单元学习目标1.亲历科学探究历程,探索遗传物质的化学本质,揭示DNA的结构并最终揭示出基因的本质,认识到DNA碱基序列的统一性和多样性,理解DNA中储存着丰富多样的遗传信息。
2.运用结构与功能观分析解释DNA的双螺旋结构决定了DNA的稳定性,而稳定的结构适于储存遗传物质,DNA的双螺旋结构与其功能相适应。
3.基于给定的科学史,分析不同实验间的逻辑关系。
体会科学家们在探索过程中尊重科学事实、敢于质疑他人又勇于否定自我的科学精神。
4.通过“制作DNA双螺旋结构模型”、“DNA是遗传物质的实验”及“证明DNA半保留复制实验”等探究活动,发展学生的探究能力、动手能力和合作能力。
5.通过对离心、同位素标记体外转化体系等技术的了解,理解物理学和化学在生物学研究中的重要作用,进一步领悟多学科交叉的必要性。
高中生物第3章基因的本质总复习学案新人教版必修2第3章基因的本质总复习学案新人教版必修2目标1、归纳知识,构建知识网络2、有关遗传物质的重点知识回顾重点有关遗传物质的实验二次备课难点有关遗传物质的实验自主学习学生阅读课本本章内容,以“基因”为核心总结构建知识网络:(8分钟)生成问题:精讲互动1、遗传物质证明实验中放射性同位素的应用。
噬菌体浸染细菌实验的结果分析。
(学生记在课本45页上)2、在含四种游离的脱氧核苷酸、酶和ATP的条件下,分别以不同生物的DNA为模板,合成新的DNA。
问:(1)分别以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA之间,(A+C):(T+G)的比值是否相同?为什么?(2)分别以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA之间存在差异,这些差异是什么?(3)在一个新合成的DNA中,(A+T)(C+G)的比值,是否与它的模板DNA任一单链的相同达标训练1、课本45页自我检测一、二2、由120个碱基组成的DNA分子片段,可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传信息,其种类数最多可达A、4120B、1204C、460D、6043、具有100个碱基对的1个DNA分子区段,内含40个胸腺嘧啶, 如果连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸A、60个 B 、80个C、120个D、180个4、一个双链DNA分子为第一代,经过三次自我复制,在第四代DNA分子中,有几条第一代脱氧核苷酸的长链A、2B、4C、8D、185、下列关于基因和染色体关系的叙述,错误的是A、染色体是基因的主要载体B、基因在染色体上呈线性排列C、一个染色体上有多个基因D、染色体就是由基因组成6、右下图是DNA的分子结构模式图,请据图回答:(1)图中①④分别是、。
(2)图中的碱基对是通过相连接的。
(3)图中的⑥是,⑦是。
作业小结板书设计。
《基因的本质》单元设计一、单元教学内容分析《基因的本质》是人教版(2019)必修2《遗传与进化》中第三章的内容,是在初中生物课和高中生物必修一的基础上,从分子水平上进一步详尽地阐述遗传的物质基础和作用原理,是现代遗传学的基础内容,为后面学习“基因的表达”、“基因突变”及“基因工程”等后续内容作好辅垫。
本单元教学需要教师围绕“亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上”这一重要概念组织学生学习。
单元整体教学设计时可借助科学史情境探究科学问题,通过模型建构、假说—演绎法应用等活动进行多样化思维训练,组织学习过程中挖掘与之相关的社会热点,在细节处体现生命观念和社会责任,进而培养学生的学科核心素养。
课程标准对本单元的要求是:概念3 遗传信息控制性状,并代代相传3.1亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上3.1.1概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA 分子上。
3.1.2概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息。
3.1.3概述DNA分子通过半保留方式进行复制。
三、单元教学目标确定本单元的教学将围绕课程标准对该单元的要求展开,授课时会依照单元教学目标设定每一专题对应的具体教学目标(每一专题的具体教学目标见课时教学案例)。
单元教学目标设定如下:1.学生通过科学实验分析和资料分析活动,逐步揭示基因的本质,能说出多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上,明确染色体、DNA和基因三者之间的相互关系。
2.尝试构建DNA分子双螺旋结构模型,体会DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息。
3.学生运用假说——演绎法演绎DNA的复制方式,结合科学实验认同DNA 的复制方式为半保留复制,从结构与功能相适应的角度探讨DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
教材解读
第3章《基因的本质》是在前两章学习的基础上,从分子水平上认识基因的本质。
第3章教材在初中生物课和高中生物必修1《分子与细胞》的基础上,从分子水平上进一步详尽地阐述遗传的物质基础和作用原理。
通过讲述DNA是遗传物质的实验证据,DNA分子的结构和复制功能,以及基因的基本概念等内容,使学生对DNA和基因的有关结构、它们之间的关系,以及在遗传上的作用等方面的知识,有更深入的理解和认识。
其教学内容的结构
单元目标
一、知识方面
1.总结人类对遗传物质的探索过程。
2.概述DNA分子结构的主要特点。
3.概述DNA分子的复制。
4.说明基因和遗传信息的关系。
二、情感、态度与价值观
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是不断深化不断完善的过程。
3.初步形成遗传物质的结构与功能相统一、多样性与共同性相统一的观点。
三、能力方面
1.制作DNA双螺旋结构模型。
2.进行遗传信息多样性原因的探究。
3.就科学家探索基因的本质的过程和方法进行分析和讨论,领悟假说—演绎和模型方法在这些研究中的应用。
学法导航
第3章第1节《DNA是主要的遗传物质》,主要讲述了DNA是遗传物质的直接证据──“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”。
本节的“问题探讨”,首先呈现了一个曾经在科学界争议了很长时间的问题:“DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质?”提出这一问题的目的不是让学生直接回答(因为节标题已经说明答案),而是让学生思考如何对这一问题进行研究,培养他们分析问题和解决问题的能力,激发他们了解科学家当年的研究过程和方法的兴趣。
在讲述DNA是遗传物质的直接证据前,本文首先讲述了对遗传物质的早期推测。
与原教材比较,本段没有从遗传物质的间接证据减数分裂与受精作用出发,而是以简洁的语言,指出20世纪中叶,为什么大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质,这样讲述可以简洁明确地引入对本节主题的讨论,避免了与前面所讲内容的重复。
在讲述对遗传物质的早期推测的基础上,本节又讲述了“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”。
之所以选择这两个实验,是因为这两个实验是20世纪中叶证明DNA是遗传物质的最具影响力,也是最经典的实验。
通过两个实验应该使学生认识到:这两个实验虽然实验对象不同,方法不同,所处的时代背景不同,但都证明了DNA 是遗传物质,从而认同科学结论的获得,最基本的方法是实证的方法。
并认识到一个正确的结论可以通过不同的方法得出;人类对科学的认识是不断深化和不断完善的过程,如在艾弗里实验的8年后,赫尔希和蔡斯才通过噬菌体侵染细菌的实验,最终使人们确信DNA 是遗传物质。
在讲述这两个实验时,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。
结构特点,而是在讲述DNA分子的结构特点之前,采取讲故事的形式,以科学家沃森和克里克的研究历程为主线,逐步呈现DNA双螺旋结构模型的要点。
通过阅读这则故事,学生不仅能自然地了解DNA双螺旋结构模型的基本内容,还能得到多方面的启示:在众多有造诣的科学家中,两个年轻学者之所以脱颖而出并非偶然,对问题的兴趣是科学探索
的开端;多学科知识的背景是科学发现的前提;科学的思维方法,锲而不舍的精神,以及善于利用前人的成果和与他人合作的品质,是科学发现的关键。
在引导学生了解DNA双螺旋结构模型构建历程的基础上,本节又以简洁的语言、图文并茂地概述了DNA分子的结构特点,最后通过让学生动手尝试建构DNA双螺旋结构模型,加深对DNA分子结构特点的理解。
第3节《DNA分子的复制》以奥运会会徽“印·舞动的”为题引导学生进入对复制问题的讨论。
2008年奥运会是令国人瞩目的话题,对学生十分熟悉的奥运会会徽画面进行的讨论,不仅可以引起学生的兴趣,还可以让抽象的内容形象化,发展学生的想象力。
本节包括对DNA分子复制的推测,DNA半保留复制的实验证据(选学)和DNA分子复制的过程三部分内容。
在讲述DNA分子复制的过程之前讲述DNA分子复制的推测,不仅可以使学生了解沃森和克里克在制作DNA模型时,就已经推测出了DNA分子的自我复制的机制这一事实,更重要的是在使学生理解结构与功能的内在联系,即DNA分子的双螺旋结构,决定了DNA分子半保留复制的方式。
在此基础上讲述DNA分子复制的过程,学生比较容易理解和接受。
这样安排内容,实际上再次体现了假说—演绎法的应用。
讲述DNA分子复制的推测后,讲述DNA半保留复制的实验证据,主要出于以下考虑:一是使学生理解对DNA分子半保留复制机制的揭示必须来源于实证;二是使学生了解DNA分子半保留复制实验的设计思路和方法。
由于DNA半保留复制实验的难度较大,出于对不同学生接受能力的考虑,将这部分内容安排为选学。
第4节《基因是有遗传效应的DNA片段》是由一个游戏活动引入对问题的讨论的。
在活动中运用排列组合的数学方法,帮助学生理解DNA分子可以贮存大量的信息。
本节包括说明基因与DNA关系的实例,DNA片段中的遗传信息两部分内容。
这两部分内容分别通过两个活动来完成。
在说明基因与DNA关系的实例中,主要是通过资料分析使学生认识基因与DNA的关系。
资料分析中共列举了4个实例,其中资料1、3实例是从数量上说明基因是DNA片段;资料2、4实例是从现象上说明基因是有遗传效应的。
综上所述,学生可以很自然得出如下的结论:基因是有遗传效应的DNA片段。
在“DNA片段中的遗传信息”部分,主要是通过探究活动使学生认识DNA上的脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系。
活动中创设的两个情境设法引导学生通过数学推算的方法,得出DNA分子中可以贮存大量遗传信息的结论,从而推出DNA分子具有多样性和特异性的结论。
这一结论从分子水平上揭示了生物体的多样性和特异性的物质基础。
课时分配
第3章包括4节,均用1课时。
备课资源
基因——有遗传效应的DNA片段,是控制生物性状的遗传基本单位。
人们对基因的认识是不断发展的。
19世纪60年代,遗传学家孟德尔就提出了生物的性状是由遗传因子控制的观点,但这仅仅是一种逻辑推理的产物。
20世纪初期,遗传学家摩尔根通过果蝇的遗传实验,证明了基因存在于染色体上,并且在染色体上是呈线性排列,从而得出了染色体是基因载体的结论。
20世纪50年代以后,随着分子遗传学的发展,尤其是沃森和克里克提出双螺旋结构以后,人们才真正认识了基因的本质,即基因是具有遗传效应的DNA 片断。
研究结果还表明,每条染色体只含有1~2个DNA分子,每个DNA分子上有多个基因,每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。
由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序(碱基
序列)不同,因此,不同的基因就含有不同的遗传信息。
1994年中科院曾邦哲提出系统遗传学概念与原理,探讨猫之为猫、虎之为虎的基因逻辑与语言,提出基因之间相互关系与基因组逻辑结构及其程序化表达的发生研究。
从孟德尔定律的发现到现在,一百多年来人们对基因的认识在不断地深化。
1866年,奥地利学者G.J.孟德尔在他的豌豆杂交实验论文中,用大写字母A、B等代表显性性状如圆粒、子叶黄色等,用小写字母a、b等代表隐性性状如皱粒、子叶绿色等。
他并没有严格地区分所观察到的性状和控制这些性状的遗传因子。
但是从他用这些符号所表示的杂交结果来看,这些符号正是在形式上代表着基因,而且至今在遗传学的分析中为了方便起见仍沿用它们来代表基因。
20世纪初孟德尔的工作被重新发现以后,他的定律又在许多动植物中得到验证。
1909年丹麦学者W.L.约翰森提出了基因这一名词,用它来指任何一种生物中控制任何性状而其遗传规律又符合于孟德尔定律的遗传因子,并且提出基因型和表现型这样两个术语,前者是一个生物的基因成分,后者是这些基因所表现的性状。
1910年美国遗传学家兼胚胎学家T.H.摩尔根在果蝇中发现白色复眼(white eye,W)突变型,首先说明基因可以发生突变,而且由此可以知道野生型基因W+具有使果蝇的复眼发育成为红色这一生理功能。
1911年摩尔根又在果蝇的X连锁基因白眼和短翅两品系的杂交子二代中,发现了白眼、短翅果蝇和正常的红眼长翅果蝇,首先指出位于同一染色体上的两个基因可以通过染色体交换而分处在两个同源染色体上。
交换是一个普遍存在的遗传现象,不过直到40年代中期为止,还从来没有发现过交换发生在一个基因内部的现象。
因此当时认为一个基因是一。