一、DNA是主要的遺傳物質(zhì)（1）
教學(xué)目的
1.通過(guò)肺炎雙球菌的轉化實(shí)驗和噬菌體侵染細菌的實(shí)驗，理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)。
2.通過(guò)重演科學(xué)家發(fā)現DNA是主要遺傳物質(zhì)的過(guò)程，學(xué)會(huì )科學(xué)研究的方法和實(shí)驗設計的基本步驟。
3.通過(guò)自己設計驗證性實(shí)驗，培養分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng )新的思維能力。
教學(xué)重點(diǎn)
1.肺炎雙球菌的轉化實(shí)驗的原理和過(guò)程。
2.噬菌體侵染細菌的實(shí)驗原理和過(guò)程。
3.學(xué)會(huì )科學(xué)研究的方法。
教學(xué)難點(diǎn)
1.肺炎雙球菌的轉化實(shí)驗的原理和過(guò)程。
2.學(xué)會(huì )科學(xué)研究的方法。
教學(xué)用具
投影片、錄像片、教學(xué)軟件。
教學(xué)方法
教師引導啟發(fā)與學(xué)生觀(guān)察探索相結合。
教學(xué)模式
引導探索式。
程序是：設疑導入→探索（建立假設→討論驗證）→歸納總結→反饋運用
課時(shí)安排?。闭n時(shí)
板 書(shū)
教學(xué)過(guò)程
第六章
遺傳和變異
第一節
遺傳的物質(zhì)基礎
一、 DNA是主要的遺傳物質(zhì)。
（在講完得出結論時(shí)再板書(shū)）
（一）肺炎雙球菌的轉化實(shí)驗
（二）噬菌體侵染細菌的實(shí)驗
（三）煙草花葉病病毒感染煙草的實(shí)驗
（一）DNA是遺傳物質(zhì)
（二）RNA是遺傳物質(zhì)
（三）DNA是遺傳物質(zhì)
（寫(xiě)題目）
一、DNA是主要的遺傳物質(zhì)
（四）實(shí)驗的基本思路
引言1：通過(guò)前面的學(xué)習，我們知道了每一種生物通過(guò)生殖可以產(chǎn)生后代，產(chǎn)生的后代與親代既有相似的特點(diǎn)，也有不同的特征，說(shuō)明生物體同時(shí)具有遺傳和變異的特性。那么遺傳和變異是怎樣發(fā)生的？生物體內什么物質(zhì)起著(zhù)決定性作用？遺傳和變異有什么共同的規律呢？從今天開(kāi)始我們就來(lái)研究這些問(wèn)題。
引言2：生物之所以具有親代的特征是由于在生物體內具有對遺傳起決定性作用的物質(zhì)，也就是遺傳物質(zhì)。
問(wèn)：在生物體內存在著(zhù)許多種化合物，而對遺傳有重要作用的物質(zhì)是什么呢？
（答：是DNA。）
科學(xué)發(fā)展到今天，DNA是遺傳物質(zhì)已經(jīng)是眾所周知，不容質(zhì)疑的了。你有什么證據證明DNA是遺傳物質(zhì)呢？
今天我們就和科學(xué)家一起來(lái)尋找DNA是遺傳物質(zhì)的證據，同時(shí)我們還要理解科學(xué)家的設計思路和實(shí)驗設想，并且學(xué)會(huì )科學(xué)研究的方法。
進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)首先遇到的是選擇合適的實(shí)驗材料，這是科學(xué)研究成敗的關(guān)鍵。
問(wèn)：無(wú)論是高等的、復雜的生物，還是低等的、簡(jiǎn)單的生物，它們共同具有的物質(zhì)基礎是什么？
（答：是蛋白質(zhì)和核酸。）
問(wèn)：既然都含有核酸，你覺(jué)得選擇什么樣的生物做實(shí)驗材料合適呢？為什么？
（答：低等的，簡(jiǎn)單的生物。因為這樣的生物結構簡(jiǎn)單，含有的物質(zhì)少，分析起來(lái)簡(jiǎn)便、快捷，容易得出結論）
問(wèn)：你能試著(zhù)說(shuō)出幾種生物嗎？
（答：能。像病毒，細菌都可以。）
很好！這位同學(xué)的想法與科學(xué)家的思路是一致的。
1928年，英國科學(xué)家格里菲思用一種細菌——肺炎雙球菌進(jìn)行了實(shí)驗。（展示投影片）（邊投影邊講述）
肺炎雙球菌有兩種類(lèi)型：一種是R型細菌，無(wú)多糖類(lèi)的莢膜，是無(wú)毒性的，注入小鼠體內后，小鼠不死亡。另一種是S型細菌，有多糖類(lèi)的莢膜，是有毒性的，注入到小鼠體內可以使小鼠患病死亡。如果用加熱的方法殺死S型細菌后注入到小鼠體內，小鼠不死亡。下面又做了一個(gè)實(shí)驗，將己殺死的S型細菌與R型細菌混合后注入到小鼠體內，小鼠卻死亡了，而且在尸體上分離出了有毒性的S型活細菌。
問(wèn)：思考一下，這幾組實(shí)驗，尤其是第四組實(shí)驗表明什么問(wèn)題？
（答：無(wú)毒性的R型細菌與已死的有毒性的S型細菌混合
后，可以轉化成有毒性的S型活細菌。）
很好。這就是著(zhù)名的肺炎雙球菌的轉化實(shí)驗。
這個(gè)實(shí)驗給我們留下了一個(gè)問(wèn)題：究竟是什么使R型細菌轉化成為S型細菌的呢？
剛才同學(xué)還提到可以選擇病毒進(jìn)行實(shí)驗。
科學(xué)家赫爾希和沙斯在19S2年用T２噬菌體進(jìn)行了侵染細菌的實(shí)驗。
（放映軟件，講解）
這是一種寄生在大腸桿菌里的病毒。它是由蛋白質(zhì)外殼和存在于頭部?jì)鹊腄NA所構成。它侵染細菌時(shí)可以產(chǎn)生一大批與親代噬菌體一樣的子代噬菌體。
這個(gè)實(shí)驗也給我們留下了一個(gè)問(wèn)題：起決定性作用的到底是蛋白質(zhì)還是DNA？
另外，19S7年，格勒和歇萊姆用另一種病毒進(jìn)行了實(shí)驗。
（放映軟件，講解）
這是煙草花葉病病毒。它只有蛋白質(zhì)外殼和內部的RNA，并不含有DNA，但煙草感染了它以后，葉子上會(huì )出現病斑。煙草花葉病病毒中沒(méi)有DNA，只有蛋白質(zhì)和RNA，誰(shuí)起了關(guān)鍵作用呢？
圍繞著(zhù)這三個(gè)實(shí)驗留下的問(wèn)題，大家討論一下，你用什么樣的方法去證明到底什么物質(zhì)起了決定性的作用。
（屏幕上顯示三種生物的結構圖）
（教師在學(xué)生中巡視，參與討論，啟發(fā)指導）
同學(xué)們已經(jīng)有了一些初步的想法了。我們設計實(shí)驗時(shí)要有規范的方法步驟。
（屏幕上出現實(shí)驗設計的基本步驟）
實(shí)驗材料：
假 設：
實(shí)驗方法：
預期效果：
實(shí)驗現象的觀(guān)察：
分析結論：
每一小組只選擇一種實(shí)驗材料進(jìn)行設計。
（教師在學(xué)生中巡視，參與討論，掌握討論情況。）
討論就到這里。下面請小組代表發(fā)表你們的見(jiàn)解。
（第一小組學(xué)生發(fā)言。選用肺炎雙球菌；假設DNA是遺傳物質(zhì)；將S型細菌中的多糖、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)和DNA等提取出來(lái)，分別與R型細菌進(jìn)行混合；預期效果是只有DNA與R型細菌進(jìn)行混合，才能使R型細菌轉化成S型細菌）
這一小組的設計，正如美國科學(xué)家艾弗里1944年的設計。我們一起來(lái)看一看他們的實(shí)驗結果。
（放映軟件，學(xué)生觀(guān)察）
問(wèn)：你觀(guān)察到了什么實(shí)驗現象？
（答：用S型細菌的DNA與R型細菌混合可以得到S型細菌。）
問(wèn)：你們的假設是否成立？
（答：成立。）
問(wèn)：分析實(shí)驗結果你可以得出什么結論？
（答：DNA是遺傳物質(zhì)。）
下面再請一個(gè)小組同學(xué)，說(shuō)一說(shuō)他們的設計。
（答：我們選用煙草花葉病病毒；假設RNA是遺傳物質(zhì)；
將RNA與蛋白質(zhì)分開(kāi)，分別感染煙草；預期效果是RNA可引起煙草葉出現病斑，而蛋白質(zhì)不能。）
設計得很好！下面我們觀(guān)察一下實(shí)驗現象。
（放映軟件）
問(wèn)：這個(gè)實(shí)驗的現象是什么？
（答：RNA可以引起病斑而蛋白質(zhì)不能。）
問(wèn)：通過(guò)這組實(shí)驗你能得出什么結論？假設是否成立？
（答：RNA是遺傳物質(zhì)，假設成立。）
再看一看哪個(gè)小組選擇噬菌體作為實(shí)驗材料？請給我們說(shuō)一下你們的設計。
（答：實(shí)驗材料是T２噬菌體；假設DNA是遺傳物質(zhì)；方法是將DNA與蛋白質(zhì)分開(kāi)，分別去感染細菌；預期效果是DNA可以便噬菌體繁殖出大量的后代，而蛋白質(zhì)不能。）
他們的方法是將DNA與蛋白質(zhì)分開(kāi)去研究。其他的小組有沒(méi)有更好的方法？例如：可以給DNA和蛋白質(zhì)做上記號去研究。
（答：用同位素標記法。）
很好。那么要思考讓什么帶標記呢？
問(wèn)：你是否知道DNA與蛋白質(zhì)在元素組成上有什么特別明顯的不同？
（答：DNA中P的含量多，蛋白質(zhì)中P的含量少；蛋白質(zhì)中有S而DNA中沒(méi)有S）
所以用放射性同位素３５S標記一部分噬菌體的蛋白質(zhì)，用放射性同位素３２P標記另一部分噬菌體的DNA。如果試驗用同位素標記法進(jìn)行，預期效果是怎樣的？
（答：用帶３５S的兒噬菌體侵染細菌，產(chǎn)生的新的噬菌體都
不帶標記。用帶32p的T２噬菌體侵染細菌，產(chǎn)生的新的噬菌體帶標記。）
很好。下面我們就看一下實(shí)驗現象。
（放映錄像片和軟件）
實(shí)驗的現象正如我們預期的效果。
問(wèn)：你可以由此得出什么結論？
（答：DNA是遺傳物質(zhì)。）
問(wèn)：綜合上述三個(gè)實(shí)驗，你認為生物的遺傳物質(zhì)是什么？
（答：含有DNA的生物體DNA是遺傳物質(zhì)。不含DNA，只含RNA的生物RNA是遺傳物質(zhì)。）
由于多數生物體內部含有DNA，所以歸納起來(lái)，生物體的
遺傳物質(zhì)是什么？
（答：DNA是主要的遺傳物質(zhì)。）
通過(guò)今天的學(xué)習，我們不僅用實(shí)驗的方法找出了DNA是遺傳物質(zhì)的證據，同時(shí)還明確了進(jìn)行科學(xué)研究中的幾個(gè)重要環(huán)節。
像實(shí)驗材料的選擇，實(shí)驗設計的基本步驟。
思考一下這三個(gè)驗證性實(shí)驗在方法上有什么共同的特點(diǎn)？
（答：都是DNA與其它物質(zhì)分開(kāi)，分別去研究它們的作用，尤其是DNA的作用。）
這就是研究什么是遺傳物質(zhì)的基本思路。大家打開(kāi)書(shū)看一下第二頁(yè)第三段。
前面我們是用簡(jiǎn)單生物進(jìn)行研究的，那么在自然界中真核生物也有很多，尤其是存在著(zhù)復雜的高等生物，它們的遺傳物質(zhì)是否也是DNA呢？
（投影：1．生物學(xué)家通過(guò)對真核生物的有絲分裂和減數分裂，以及受精作用的研究，認識到 在生物遺傳中具有重要作用。它是由 和 組成的，證明遺傳物質(zhì)的基本思路是 。需要的關(guān)鍵技術(shù)是 。
2．噬菌體侵染細菌后，合成新噬菌體的蛋白質(zhì)外殼需要（?。?div style="height:15px;">
A.細菌的DNA和氨基酸
B.噬菌體的DNA及氨基酸
C.細菌的DNA和噬菌體的氨基酸
D.噬菌體的DNA和細菌的氨基酸
同學(xué)們要認真思考之后，再討論。
（答：略。）
（據第一題可以點(diǎn)撥）科學(xué)的進(jìn)步是離不開(kāi)技術(shù)的支持的。
今天我們證實(shí)了DNA是主要的遺傳物質(zhì)，那么DNA是怎樣的物質(zhì)？在遺傳過(guò)程中怎樣起決定性的作用？這些問(wèn)題將留給我們以后去研究。
一、DNA是主要的遺傳物質(zhì)（2）
教學(xué)目的：
1．通過(guò)“肺炎雙球菌的轉化實(shí)驗”和“噬菌體侵染細菌的實(shí)驗”，理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)。
2．通過(guò)引導學(xué)生設計實(shí)驗并分析實(shí)驗結果，培學(xué)生的思維能力。
教學(xué)重點(diǎn)
1．肺炎雙球菌的轉化實(shí)驗的原理和過(guò)程。
2．噬菌體侵染細菌的實(shí)驗的原理和過(guò)程。
教學(xué)難點(diǎn)
肺炎雙球菌的轉化實(shí)驗的原理和過(guò)程。
教學(xué)用具
肺炎雙球菌的轉化實(shí)驗錄像帶。噬菌體的投影片；噬菌體侵染細菌的投影片。
教學(xué)方法
教師講述與談話(huà)相結合。
課時(shí)安排 一課時(shí)。
板 書(shū)
教學(xué)過(guò)程
第六章
遺傳和變異
第一節
遺傳的物質(zhì)基礎
一、 DNA是主要的遺傳物質(zhì)
（一）染色體在生物遺傳中起著(zhù)重要作用
染色體體的成分：DNA和蛋白質(zhì)
DNA是遺傳物質(zhì)的證明實(shí)驗關(guān)鍵是：設法把DNA與蛋白質(zhì)分開(kāi)，單獨直接地觀(guān)察DNA的作用
1.肺炎雙球菌的轉化實(shí)驗
（1）格里菲思的轉化實(shí)驗
結論：已被加熱殺死的S型細菌中，必然含有某種促成細菌由R型轉化成S型的活性物質(zhì)，即轉化因子。
（2）艾弗里確定轉化因子的實(shí)驗
結論：DNA是轉化因子，是使R型細菌產(chǎn)生穩定的遺傳變化的物質(zhì)，即DNA是遺傳物質(zhì)。
2．噬菌體侵染細菌的實(shí)驗
噬菌體：DNA和蛋白質(zhì)外殼
結論：在噬菌體中，親代與子代之間具有連續性的是DNA，而不是蛋白質(zhì)。即DNA是遺傳物質(zhì)。
（三）有些病毒的成分是：RNA和蛋白質(zhì)。RNA是遺傳物質(zhì)
引言：俗話(huà)說(shuō)，種瓜得瓜，種豆得豆；一母生九子，九子各不同。這些現象表明生物具有遺傳和變異的特性。
講述：遺傳和變異究竟是怎樣發(fā)生的？遺傳和變異有哪些共同的基本規律？對于這些問(wèn)題的科學(xué)研究，我們在緒論中已知：開(kāi)始于1865年孟德?tīng)柦沂緝蓚€(gè)遺傳規律，1953年DNA雙螺旋結構的提出，使人們從分子水平探討遺傳本質(zhì)。我們了解的一些轉基因動(dòng)植物，超級細菌等正是人類(lèi)對遺傳和變異原理深入了解和應用的結果。
我們已知，生物體的性狀之所以能夠傳給后代，是由于生物體內具有DNA或RNA這些遺傳物質(zhì)。那么，如何確定DNA是主要的遺傳物質(zhì)呢？ DNA有什么樣的結構和功能呢？在生物遺傳過(guò)程中，它是怎樣發(fā)揮作用的呢？這些即是本節所要闡述的問(wèn)題。
本節課，我們主要了解為什么說(shuō)DNA是主要的遺傳物質(zhì)這一內容。
人們確定遺傳物質(zhì)的前提是明確遺傳物質(zhì)應具備的特點(diǎn)：
①能復制，在前后代保持連續性，穩定性：
②能控制物質(zhì)性狀和代謝過(guò)程：
③有貯存巨大數量遺傳信息的潛在能力：
④能引起可遺傳的變異。
提問(wèn)：遺傳和變異是生物在生殖。發(fā)育過(guò)程中表現的基本特征，那么，尋找遺傳物質(zhì)應從哪個(gè)過(guò)程去考慮？
（回答：生殖發(fā)育。）
提問(wèn)：通過(guò)我們對生殖發(fā)育中減數分裂，受精作用，有絲分裂等環(huán)節的學(xué)習可知，細胞中哪一結構在前后代能保持連續性和穩定性？
（回答：染色體。）
小結：染色體在生物的遺傳中起著(zhù)重要作用。
講述：據此人們對染色體的成分進(jìn)行研究，化學(xué)分析的結果表明，染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。那么，它們中究竟哪一種具備遺傳物質(zhì)的4個(gè)特征，是遺傳物質(zhì)呢？
因為蛋白質(zhì)具有前面遺傳物質(zhì)的第2、3特點(diǎn)，所以曾有人認為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)，但越來(lái)越多的科學(xué)實(shí)驗證明，DNA是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)不是。在此我們只介紹兩個(gè)著(zhù)名的證明實(shí)驗。
提問(wèn)：在生物體內DNA與蛋白質(zhì)往往同時(shí)存在，你認為證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗中關(guān)鍵的設計思路是什么？
（回答：設法將DNA與蛋自質(zhì)分開(kāi)，單獨，直接地觀(guān)察DNA的作用。）
講述：首先了解肺炎雙球菌的轉化實(shí)驗。
1928年，英國科學(xué)家格里菲思用肺炎雙球菌在小鼠身上進(jìn)行轉化實(shí)驗。他用了兩種不同類(lèi)型的肺炎雙球菌，一種是S型細菌，它的菌落光滑，菌體有多糖類(lèi)的莢膜，使之不受被感染動(dòng)物的正常抵制機制所殺死，是有毒性的球形菌，可以引起人患肺炎和使小鼠患敗血癥而死亡；另一種是R型細菌，它實(shí)際上是肺炎雙球菌的突變型，它已喪失了合成具有保護作用的莢膜，因此它無(wú)毒性，菌落粗糙。
演示肺炎雙球菌轉化實(shí)驗過(guò)程的錄像。
觀(guān)看時(shí)請同學(xué)們仔細觀(guān)察每組實(shí)驗的做法及現象。
請一學(xué)生敘述各組實(shí)驗的做法及現象。
（回答：①無(wú)毒性的R型活細菌注射到鼠體內，鼠不死亡；②有毒性的S型活細菌注射到鼠體內，鼠死亡；③加熱殺死的S型細菌注射到鼠體內，鼠不死亡；④無(wú)毒性的R型活細菌與加熱殺死的S細菌混合后注射到鼠體內，鼠死亡，并且從鼠體內分離出有毒性的S型活細菌，其后代也有毒性。）
提問(wèn)：從第④組實(shí)驗鼠體內可分離出有毒性的S型活細菌說(shuō)明了什么？這種S型活細菌的后代也是有毒性的S型細菌又說(shuō)明了什么？
（回答：無(wú)毒性的R型活細菌與加熱殺死的S型細菌混合后，可轉化成有毒性的S型活細菌，并且這種轉化的性狀可以遺傳。）
講述：格里菲思的結論是，已加熱殺死的S型細菌中必然含有某種促成這一轉化的活性物質(zhì)。這種轉化因子是什么？格里菲思沒(méi)有找到。
提問(wèn)：同學(xué)們，如果你是當時(shí)的科學(xué)家，你認為在確定轉化因子的實(shí)驗中，關(guān)鍵的設計思路是什么？（提示：參考前面證明實(shí)驗的關(guān)鍵思路。）
（回答：從活的S型細菌中分離，提取出各種成分，分別與R型細菌混合培養，觀(guān)察其后代是否有S型細菌出現）
講述：同學(xué)們的設計思路很好，但這個(gè)設計思路的實(shí)施需要依賴(lài)于DNA。蛋白質(zhì)、多糖等的分離提取技術(shù)和其它有關(guān)技術(shù)的掌握。因此，直至1944年，美國的科學(xué)家艾弗里和他的同事才進(jìn)行了確定轉化因子的實(shí)驗，并獲得了成功。
他們的做法是從S型活細菌中提取出了DNA，蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，分別將它們加入培養R型細菌的培養基中，結果發(fā)現只有加入DNA，才能在培養R型細菌的培養基中找到S型細
菌。
板書(shū)①一⑤可表明以上做法。但有人懷疑是DNA不純，夾雜有蛋白質(zhì)，為此他們又設計了③，用DNA酶處理DNA，使其水解，結果在培養R型活細菌的培養基中沒(méi)有發(fā)現S型細菌。
提問(wèn)：艾弗里實(shí)驗的結論是什么？
（回答：DNA是轉化因子，是使R型細菌產(chǎn)生穩定的遺傳變化的物質(zhì)，即DNA是遺傳物質(zhì)）
請同學(xué)們回顧整個(gè)雙球菌的轉化實(shí)驗，你們有什么疑問(wèn)嗎？
（學(xué)生甲問(wèn)：加熱殺死S型肺炎雙球菌后，其細胞中的DNA是否變性？）
解答：實(shí)驗證明，把DNA溶液加熱到沸點(diǎn)，可使其氫鍵斷裂，雙螺旋解體，但如將其緩慢冷卻，分離的單鏈就可部分地得以重聚，恢復其雙螺旋結構。
（學(xué)生乙問(wèn)：S型細菌的DNA是怎樣將它的核苷酸序列加在R型細菌上的呢？）
解答：這是因為外源DNA分子一旦找到它的內源同源體，這兩個(gè)分子就可進(jìn)行遺傳交換了。交換的結果是使外源DNA被整合，而使同源的內源DNA分子從R型細菌的DNA中排斥出去，從而產(chǎn)生由R型細菌變?yōu)镾型細菌的遺傳轉化。
講述： DNA是遺傳物質(zhì)的另一個(gè)證明實(shí)驗是：噬菌體侵染細菌的實(shí)驗。
演示：噬菌體結構的投影片。
講述：噬菌體是一種寄生在細菌體內的病毒，它的外殼是蛋白質(zhì)，頭部?jì)群蠨NA，它侵染細菌后，就會(huì )在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用細菌體內的物質(zhì)來(lái)合成自身的組成成分，進(jìn)行大量的增殖。那么，它的兩種成分中哪一種是遺傳物質(zhì)呢？
1952年赫爾希和沙斯設計了一個(gè)巧妙實(shí)驗：用放射性同位素標記和測試。
提問(wèn)： DNA有，但多數蛋白質(zhì)沒(méi)有的元素是哪種？只有蛋白質(zhì)有，而DNA沒(méi)有的元素又是哪種？
（回答：前者是P后者是S）
請同學(xué)們仔細看教材P4的圖6—3，看后請敘述實(shí)驗的方法步驟。
（回答：①用35P標記了一部分噬菌體的蛋白質(zhì)，并用32P標記了另一部分噬菌體的DNA。②用被標記的兩種噬菌體分別去侵染細菌。③當噬菌體在細菌體內大量增殖時(shí)，對被標記物質(zhì)進(jìn)行放射性測試)
提問(wèn)：測試的結果如何？表明了什么？
（回答：用35P標記蛋白質(zhì)的噬菌體侵染后，細菌體內無(wú)放射性，即表明噬菌體的蛋白質(zhì)沒(méi)有進(jìn)入細菌內部；而用3２P標記DNA的噬菌體侵染細菌后，細菌體內有放射性，即表明噬菌體的DNA進(jìn)入了細菌體內。）
提問(wèn)：由此可知，噬菌體在細菌體內的增殖是在哪種物質(zhì)的作用下完成的？子代噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA分別是怎樣形成的？
（回答：噬菌體是在DNA的作用下完成在細菌體內的增殖的。DNA是自我復制形成的，蛋白質(zhì)是在DNA指導下合成的。）
提問(wèn)：此實(shí)驗證明DNA具備遺傳物質(zhì)的哪些特性？實(shí)驗的結論是什么？
（回答：證明了DNA能自我復制，具有連續性；能指導蛋白質(zhì)的合成。結論： DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是。）
講述：現代科學(xué)研究證明，有些病毒只含有蛋白質(zhì)和RNA，如煙草花葉病病毒。從煙草花葉病病毒中提取出RNA和蛋白質(zhì)，分別侵染煙草，前者能使煙草感染病毒，而后者卻不能提問(wèn)：對于這些病毒來(lái)說(shuō)，什么是它們的遺傳物質(zhì)？
（回答： RNA。）
總結：因為絕大多數生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有少數病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，因此說(shuō)DNA是主要的遺傳物質(zhì)。
鞏固：
請思考并回答教材P6的一、二、三題
二、DNA分子的結構和復制
（第一課時(shí)）
教學(xué)目的
1.理解DNA分子的結構特點(diǎn)。
2.理解DNA分子復制的過(guò)程和意義。
3.通過(guò)學(xué)習DNA分子的結構，培養學(xué)生的空間想象能力。
4.通過(guò)制作DNA雙螺旋結構模型，培養學(xué)生的創(chuàng )新能力和動(dòng)手操作能力。
5．通過(guò)“設同—議論—補充—結論”的教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。
教學(xué)重點(diǎn)
DNA分子的結構和復制。
教學(xué)難點(diǎn)
DNA分子的結構特點(diǎn)和DNA分子的復制過(guò)程。
教學(xué)用具
1.DNA雙螺旋結構模型。
2.DNA分子復制過(guò)程圖解。
3.自制的幻燈膠片。
教學(xué)方法
探究與講述相結合。
教材分析
本節內容用兩課時(shí)。第一課時(shí)講DNA分子的結構，第二課時(shí)講DNA分子的復制。利用兩課時(shí)之間的課余時(shí)間讓學(xué)生自制DNA雙螺旋結構模型。為了能使學(xué)生制作成功，在第一課時(shí)多用些時(shí)間，適當補充些有關(guān)DNA的生化知識，讓學(xué)生很好地掌握DNA“雙鏈、螺旋，平行，反向，配對”的空間結構，為第二節DNA分子的復制的學(xué)習打下基礎。
板 書(shū)
教學(xué)過(guò)程
二、DNA分子的結構和復制
核苷酸
含N堿基（CHON）
｜
戊糖（C、H、0）
｜
磷酸（H、0、P）
（一）DNA分子的結構
1．構成DNA分子的基本單元—脫氧核糖核酸
2．脫氧核苷酸間通過(guò)脫水縮合連在一起形成多核苷酸鏈
A-脫氧核糖-磷酸
＼
T-脫氧核糖-磷酸
＼
C-脫氧核糖-磷酸
＼
G-脫氧核糖-磷酸
磷
|
脫—A
｜
磷
｜
脫—T
｜
磷
｜
脫—C
｜
磷
｜
脫—G
3.DNA分子由兩條平行且反向的多核苷酸鏈構成
A十G＝T十C
4.DNA分子的立體結構是規則的雙螺旋結構
①脫氧核苷酸的排列順序千變萬(wàn)化（多樣性）
②雙鏈平行且反向
③堿基互補配對（特異性）
雙鏈螺旋結構
極性反向平行
堿基互補配對
排列順序無(wú)窮
（二）制作DNA雙螺旋結構模型
存在問(wèn)題：
1.堿基間距不一
2.雙鍵不平行
3.外側鏈不反向
4.螺旋周期不足或多于10個(gè)核苷酸
應該注意：
1.選材適宜
2.嘌呤堿基AG和嘧啶堿基CT的區別。
3.外側脫—磷—脫—磷鏈的平行和反向。
4.螺旋周期。
5.氫鍵的連接。
第一課時(shí)
引言：我們已經(jīng)學(xué)習了DNA是主要的遺傳物質(zhì)及DNA作為遺傳物質(zhì)的證據。同學(xué)們已經(jīng)知道：DNA在生物傳種接代、生命延續中的重要作用。不知有沒(méi)有想過(guò)。
提問(wèn)：為什么DNA在生命活動(dòng)中的作用如此重要？
（生甲：與DNA結構嚴謹有關(guān)；生乙：與DNA可以復制有關(guān)。）
教師小結：同學(xué)們回答得很好！DNA能在遺傳中起重要作用與它的結構和功能特點(diǎn)有密切的關(guān)系。那么，DNA結構如何？怎樣進(jìn)行復制呢？在學(xué)習之前，我們還是來(lái)回憶一下“生命的物質(zhì)基礎”中的有關(guān)知識。
提問(wèn)：核酸有幾種？
回答：核酸有兩種：核糖核酸RNA和脫氧核糖核酸DNA。
提問(wèn)：核酸是由哪些元素組成的？
回答：核酸是由C、H、0、N、P五種元素組成的。
提問(wèn)：構成核酸的基本單位是什么？
回答：是核苷酸。
講述：核苷酸有兩大類(lèi)：一類(lèi)是構成RNA的基本單位：核糖核苷酸；另一類(lèi)是構成DNA的基本單位：脫氧核糖核苷酸。
提問(wèn)：在粗提取DNA的實(shí)驗中，DNA哪一個(gè)重要特性是在實(shí)驗中應引起注意的？
（回答：極易吸附于玻璃上因而不能用玻璃試管。）
提問(wèn)：RNA與DNA有何區別？（學(xué)生討論：略）
教師小結：出示幻燈片，附表于后。
講述：1953年英國科學(xué)家克里克和美國科學(xué)家沃森共同提出了DNA的雙螺旋結構。
1.構成DNA分子的基本單位——脫氧核糖核苷酸。
講述：戊糖的第二號碳原子脫去了一個(gè)氧原子，故為脫氧核糖；含N堿基與脫氧核糖的第一號碳原子間脫去一個(gè)水分子連在一起構成一分子核苷；磷酸分子與脫氧核糖的第五號碳原子間脫去一個(gè)水分子連在一起構成一分子脫氧核糖核苷酸；構成脫氧核苷酸的含N堿基共有4種：嘌呤：腺嘌呤A、鳥(niǎo)嘌呤G；嘧啶：胞嘧啶C、胸腺嘧啶T。
由此：四種含N堿基分別構成了四種脫氧核苷酸：腺嘌呤（A）脫氧核苷酸。鳥(niǎo)嘌呤（G）脫氧核苷酸。胞嘧啶（C）脫氧核苷酸、胸腺嘧啶（T）脫氧核苷酸。
2．脫氧核苷酸間通過(guò)脫水縮合連在一起成為多核苷酸鏈。
講述：上一分子脫氧核苷酸的第3號碳原子脫去（—OH），下一分子脫氧核苷酸的磷酸分子脫去（—H），這樣脫去一分子水使兩個(gè)脫氧核苷酸連在一起。多個(gè)脫氧核苷酸通過(guò)脫水縮合便形成了脫氧核苷酸鏈（多核苷酸鏈）：外側鏈“磷酸—脫氧核糖”交替排列，含N堿基連在鏈的脫氧核糖上。
3.DNA分子是由兩條平行且反向的多核苷酸鏈構成。
講述：在雙核苷酸鏈的外側骨架一條為：磷—脫—磷—脫；另一條為：脫—磷—脫—磷；兩條鏈上的脫氧核苷酸數目相等，長(cháng)度一樣，排列反向；內部的堿基間嚴格遵循堿基互補配對原則：一條鏈上有堿基A，另一條鏈必有堿基T與其配對，一條鏈上有堿基C，另一條鏈上必有堿基G與其配對；堿基間通過(guò)氫鍵連在一起：A與T有兩個(gè)氫鍵，G與C有三個(gè)氫鍵。由此，在雙鏈DNA分子中：嘧啶堿基的總數與嘌呤堿基的總數相等。A＋G＝C＋T。這可作為判斷單、雙鏈DNA的唯一依據。但不同生物的DNA分子中AT對和GC對的比例不同：
（A＋T）／（G＋C）＝a(不同生物a值不同）。
4.DNA分子的立體結構是規則的雙螺旋結構。
（出示DNA雙螺旋結構模型）
講述：在DNA分子的雙鏈螺旋結構中：①共有四種堿基對：AT對、TA對、GC對、CG對。②每螺旋一周一條鏈由10個(gè)脫氧核苷酸構成，也就是有10對堿基可螺旋為一周，這樣的螺旋結構對鏈上的脫氧核苷酸順序無(wú)任何限制。因此，DNA分子中的脫氧核苷酸的排列順序千變萬(wàn)化。從四種堿基中任選三種在一條鏈上作全排列的形式就有43＝64種。假設一條鏈上有4000個(gè)堿基，按全排列的公式推算則有多少種排列順序呢？（讓學(xué)生通過(guò)對數計算可以得出44000=102408種）
這樣千變萬(wàn)化的順序決定了生物界的多樣性。人類(lèi)中找不到兩個(gè)人的指紋完全相同就在于此。但是，每一DNA都有其特異的脫氧核苷酸的排列順序。由此，我們完全可以通過(guò)對DNA中脫氧核苷酸序列的測定建立人的DNA檔案，鑒別人的血緣關(guān)系，為刑事案的偵破提供可靠依據，是人類(lèi)基因組計劃研究的重要組成部分。
由上1、2、3、4可知：DNA的結構為：（見(jiàn)板書(shū)）
這樣嚴謹的結構，使DNA分子的結構具有相對的穩定性，從而使生命能種族延續、代代相傳——遺傳。
二、制作DNA雙螺旋結構模型
（讓學(xué)生結合上課時(shí)及教材上所講有關(guān)DNA結構的內容，自己動(dòng)手制作DNA雙螺旋結構模型，進(jìn)一步加深對DNA分子結構特點(diǎn)的理解，選擇適當的材料，利用課余時(shí)間，每四人分成二組進(jìn)行制作。）
（經(jīng)收回后檢查，有些小組制作效果不太好，存在下列問(wèn)題
1.堿基間距不一
2.雙鏈不平行
3.沒(méi)有體現出“反向”。
4.每螺旋一周不足10個(gè)脫氧核苷酸或多于10個(gè)。
但在選材上，同學(xué)們費了心思：有硬紙片，有玉米桿，有橡皮泥，還有用泥土捏制等。）
（各小組就制作過(guò)程進(jìn)行充分討論，略。）
教師小結：同學(xué)們討論的很好，在制作時(shí)應該：
1．選材要適當，易取，易制為好。
2．把嘌呤和嘧啶兩類(lèi)堿基從形狀上區別開(kāi)。
3．外側骨架“脫—磷—脫—磷……”鏈的平行和反向。
4．螺旋一周必須為10個(gè)核苷酸。
5．氫鍵數目：AT對兩個(gè)，CG對三個(gè)。
制作不好的各小組的同學(xué)，下課以后，不妨重新制作。能制好嗎？
生：能！
師：好！我和同學(xué)們一起等你們滿(mǎn)意而歸。
提問(wèn)：在制過(guò)程中，有沒(méi)有同學(xué)想到DNA是左旋，還是右旋呢？
生：這個(gè)沒(méi)想過(guò)，我們認為是左旋。
師：好！DNA到底是左旋，還是右旋，我在這里就不詳述了，等同學(xué)們升了大學(xué)后再學(xué)習。
（第二課時(shí)）
教學(xué)目的
1.理解DNA分子的結構特點(diǎn)。
2.理解DNA分子復制的過(guò)程和意義。
3.通過(guò)學(xué)習DNA分子的結構，培養學(xué)生的空間想象能力。
4.通過(guò)制作DNA雙螺旋結構模型，培養學(xué)生的創(chuàng )新能力和動(dòng)手操作能力。
5．通過(guò)“設同—議論—補充—結論”的教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。
教學(xué)重點(diǎn)
DNA分子的結構和復制。
教學(xué)難點(diǎn)
DNA分子的結構特點(diǎn)和DNA分子的復制過(guò)程。
教學(xué)用具
1.DNA雙螺旋結構模型。
2.DNA分子復制過(guò)程圖解。
3.自制的幻燈膠片。
教學(xué)方法
探究與講述相結合。
教材分析
本節內容用兩課時(shí)。第一課時(shí)講DNA分子的結構，第二課時(shí)講DNA分子的復制。利用兩課時(shí)之間的課余時(shí)間讓學(xué)生自制DNA雙螺旋結構模型。為了能使學(xué)生制作成功，在第一課時(shí)多用些時(shí)間，適當補充些有關(guān)DNA的生化知識，讓學(xué)生很好地掌握DNA“雙鏈、螺旋，平行，反向，配對”的空間結構，為第二節DNA分子的復制的學(xué)習打下基礎。
板 書(shū)
教學(xué)過(guò)程
（三）DNA分子的復制
1.復制的概念
所謂復制就是指以親代DNA為模板合成子代DNA
的過(guò)程，1DNA→2DNA
2.DNA復制的過(guò)程
①解旋：
解旋酶、ATP、打開(kāi)氫鍵，形成單鏈、以單鏈為模板。
②合成：
與合成有關(guān)的酶類(lèi)、ATP、脫氧核苷酸、互補配對、合成一條新的子鏈。
③復旋：
與復旋有關(guān)的酶類(lèi)、 ATP、母和子螺旋為一個(gè)新DNA分子。
3.DNA復制的條件
①酶?、贏(yíng)TP③原料④原則⑤地點(diǎn)⑥場(chǎng)所⑦模板
4.DNA分子復制的意義
①速度快、效率高
②復制精確、遺傳信息穩定、具有連續性
第二課時(shí)
引言：同學(xué)們已經(jīng)知道了DNA作為遺傳物質(zhì)與嚴謹的雙鏈螺旋結構有關(guān)，還與其功能有關(guān)。而復制是DNA的重要功能，那么，何謂復制？復制的過(guò)程如何？有何意義呢？在學(xué)習之前：
提問(wèn)：對真核生物而言， DNA主要存在于細胞的什么部位？
（回答：DNA主要存在于細胞核內。）
提問(wèn)：DNA結構怎樣？
（答：雙鏈螺旋結構
極性反向平行
堿基互補配對
排列順序無(wú)窮。）
提問(wèn)：細胞周期中的間期細胞有何主要變化？
（答： DNA分子的復制，有關(guān)蛋白質(zhì)分子的合成。）
提問(wèn)：何謂復制？
（答：略）
補充：這里說(shuō)的復制不是指其他物品的復制，是指DNA分子的復制，就是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程。則1DNA→2DNA。那么，怎樣由1DNA→2DNA呢？這就是：
2.DNA復制的過(guò)程
（出示DNA復制過(guò)程的圖解教學(xué)掛圖，讓學(xué)生結合圖解得出“解旋、合成、復旋”的結論。）
教師補充：DNA分子復制包括：①解旋：在DNA解旋酶的作用下，能量ATP的參與，把雙鏈螺旋的DNA打開(kāi)氫鍵，解開(kāi)成為兩條單鏈，且以單鏈為模板。
②合成：在DNA合成酶的作用下，以母鏈為模板， ATP為能量，脫氧核苷酸為原料，按堿基互補配對原則合成為一條新的子鏈。
③復旋：在DNA復旋酶的作用下，以ATP為能量，一條母鏈和一條子鏈螺旋成為一個(gè)新的DNA分子。即：
1DNA→2DNA單鏈（母）→2母＋2子→（母十子）＋（母十子）→2DNA
由上述過(guò)程可以知道，在以母鏈為模板合成新的子鏈的過(guò)程中，新合成的子鏈上脫氧核苷酸的排列順序與另一條每鏈上脫氧核苷酸的排列順序完全相同，故母鏈與子鏈螺旋化形成的新DNA分子中堿基對的排列順序也完全相同；新形成的每個(gè)DNA分子中的雙鏈有一條是未自上代DNA的母鏈，所以叫半保留復制?？茖W(xué)家已經(jīng)用35P或14N同位素示蹤得以證實(shí)。（結合DNA分子的復制過(guò)程讓同學(xué)們展開(kāi)討論。）
提問(wèn)：DNA分子復制時(shí)需何條件？
（回答：略。）
補充：DNA分子復制：①發(fā)生在細胞周期的間期；②主要在細胞核內進(jìn)行；③ATP作能量；④A、T、G、C四種大量的脫氧核苷酸為原料；⑤嚴格遵循堿基互補配對原則；⑥需酶系統參與（解旋酶，合成酶、復旋酶）；⑦DNA具作模板的能力；⑧伴隨有RNA的轉錄。
提問(wèn)： DNA分子復制對DNA作為遺傳物質(zhì)有何意義？
（回答：略。）
補充：在DNA分子復制時(shí)：①邊解旋、邊合成、邊復旋，多個(gè)起始點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行，節省時(shí)間、效率高。②新DNA分子雙鏈為“一母一子”；因此復制更為精確，致使遺傳信息更加穩定。穩定的遺傳信息從親代傳遞給子代，從而使生物的前后代保持了一定的連續性。但是，這并不意味著(zhù)復制時(shí)毫無(wú)差錯，否則，自然界便沒(méi)有了變異，生物界就不會(huì )向前發(fā)展。（為以后學(xué)習“變異”打下伏筆）
提問(wèn)：一個(gè)DNA分子復制幾代后的情況如何？
（回答：略。）
補充：因DNA復制采用半保留的方式，所以一個(gè)DNA分子經(jīng)幾代復制后的所有DNA中，只有兩個(gè)DNA分子含有原DNA鏈。但所有DNA與原DNA所帶的信息（脫氧核苷酸的排列順序）完全相同。（變異除外）
總結：通過(guò)兩課時(shí)的學(xué)習，同學(xué)們知道了DNA分子的結構特點(diǎn)和DNA分手的復制過(guò)程，明白了DNA分子結構的多樣性、特異性及DNA分子半保留復制的特點(diǎn)。希望同學(xué)們課后熟悉教材，真正理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)。
作業(yè)：課后復習題。
三、基因的表達
第一課時(shí)
教學(xué)目的
1．了解染色體、 DNA和基因三者之間的關(guān)系以及基因的本質(zhì)。
2．了解基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程和原理。
3．了解基因控制性狀的原理。
4．培養學(xué)生的邏輯思維能力，使學(xué)生掌握一定的科學(xué)研究方法。
5．理解結構與功能相適應的生物學(xué)原理。
6．通過(guò)指導學(xué)生設計并制作蛋白質(zhì)合成過(guò)程的活動(dòng)模具，培養學(xué)生的創(chuàng )新意識和實(shí)踐能力。
教學(xué)重點(diǎn)
1．染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系和基因的本質(zhì)。
2．基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程和原理。
教學(xué)難點(diǎn)
基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程和原理。
教學(xué)用具
投影片?！斑z傳工程初探”錄像片。果蠅某一條染色體上的幾個(gè)基因圖。DNA轉錄RNA過(guò)程的掛圖。20種氨基酸的密碼子表。蛋白質(zhì)合成示意圖。中心法則圖解。白化癥患兒圖。
教學(xué)方法
教師講述、啟發(fā)與學(xué)生討論探索相結合。
課時(shí)安排 二課時(shí)。
板 書(shū)
教學(xué)過(guò)程
投影片1
1．取植物體任何部位的一個(gè)活細胞，為什么能通過(guò)組織培養法培育成一株完整的植物體？
2．兒女象父母的根本原因是什么？
三、基因的表達
（一）基因
1．基因與染色體的關(guān)系：
基因在染色體上呈直線(xiàn)排列；染色體是基因的載體。
2．基因與DNA的關(guān)系：
每個(gè)DNA分子上有很多基因；基因是有遺傳效應的DNA片段。
投影片II
小資料
據科學(xué)家推算，人類(lèi)大概有1０萬(wàn)多個(gè)基因，而人類(lèi)每一個(gè)細胞中有46條染色體，每個(gè)染色體含有一個(gè)DNA分子，所以染色體（或每1個(gè)DNA分子）上約有1250多個(gè)基因。
3．基因的表達
（二）基因控制蛋白
質(zhì)的合成
1．轉錄
（1）RNA的合成
（2）DNA與RNA比較
（3）轉錄的特點(diǎn)：
在核中進(jìn)行；以DNA特定的一條單鏈為模板轉錄；特定的配對方式：
第一課時(shí)
復習提問(wèn)：請同學(xué)們根據上節課學(xué)習過(guò)的DNA的復制和前面學(xué)習過(guò)的有絲分裂、減數分裂、受精作用等方面相關(guān)的知識思考下列兩個(gè)問(wèn)題。
觀(guān)看：投影片。
討論：第一個(gè)問(wèn)題，引導學(xué)生復習鞏固DNA的復制及其復制時(shí)特定的時(shí)間背景以及復制和均等分配對保持遺傳性狀穩定性的意義。
討論：第二個(gè)問(wèn)題，首先簡(jiǎn)要歸納引出課題，然后通過(guò)教師的逐步引導使學(xué)生從以下幾方面展開(kāi)討論分析：
1．蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的體現者，說(shuō)明生物體的性狀是通過(guò)蛋白質(zhì)的結構和功能來(lái)體現的。兒女像父母，從本質(zhì)上，是由于父母把自己的DNA分子復制了一份傳給子女的緣故。從現象上看是性狀的相似，而性狀的相似說(shuō)明了兒女與父母之間在蛋白質(zhì)結構上的相似或相同。通過(guò)這樣的討論把學(xué)生的思維由遺傳物質(zhì)DNA與性狀的關(guān)系引導到遺傳物質(zhì)DNA與蛋白質(zhì)的關(guān)系上來(lái)。
2．據科學(xué)家推算，人體內約含有10萬(wàn)種以上的蛋白質(zhì)，而人體每個(gè)細胞中只含有46個(gè)DNA分子，那么46個(gè)DNA分子是如何控制合成10萬(wàn)種以上的蛋白質(zhì)的？通過(guò)這個(gè)問(wèn)題的討論，使學(xué)生明確一個(gè)DNA分子可以控制多種蛋白質(zhì)的合成。
啟發(fā)：現代遺傳學(xué)的研究認為，生物的性狀是由基因控制的，每個(gè)DNA分子上有很多基因，這些基因分別控制著(zhù)不同的性狀。那么，什么是基因呢？
講述：早在19世紀60年代，遺傳學(xué)家們就提出了生物的性狀是由遺傳因子控制的觀(guān)點(diǎn)，但是，當時(shí)所說(shuō)的遺傳因子僅僅是一種邏輯推理的概念。隨著(zhù)科研水平的不斷提高，科學(xué)家認識到控制生物性狀的遺傳單位是一種物質(zhì)且具有一定的結構，基因就是這種遺傳的獨立單位。20世紀初期，遺傳學(xué)家們通過(guò)果蠅的遺傳實(shí)驗，認識到基因存在于染色體上，并且在染色體上呈直線(xiàn)排列。由于每個(gè)染色體含有一個(gè)DNA分子，每個(gè)DNA分子上有很多基因，所以說(shuō)染色體是基因的主要載體。
看圖：教材12頁(yè)圖6-7，使學(xué)生進(jìn)一步明確基因與染色體的關(guān)系。
講述： 20世紀50年代以后，隨著(zhù)分子遺傳學(xué)的發(fā)展，尤其是在沃森和克里克提出DNA雙螺旋結構模型以后，人們才真正認識了基因的本質(zhì)，即基因是DNA分子片段，該片段的堿基序列代表控制某種性狀發(fā)育的信號。研究結果還表明，每一條染色體只含有一個(gè)DNA分子，每個(gè)DNA分子上有很多個(gè)基因，每個(gè)基因中又可以含有成百上千個(gè)脫氧核苷酸。
觀(guān)看：“遺傳工程初探”錄像片段，讓學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)會(huì )基因與DNA的關(guān)系。
自習：教材13頁(yè)小資料。
講述：由于不同基因的脫氧核苷酸的排列順序（或堿基順序）不同，也就是說(shuō)不同的基因含有不同的遺傳信息，所以說(shuō)基因是蘊含特定遺傳信息的DNA序列或者說(shuō)是有遺傳效應的DNA片段。
觀(guān)看：投影片II：有關(guān)人類(lèi)基因數量的小資料。
講述：通過(guò)上面的討論和學(xué)習，我們知道了基因是控制生物性狀遺傳的基本單位，而生物性狀是基因的表現形式。由于每個(gè)基因都蘊含特定遺傳信息的DNA序列，所以基因不僅可以通過(guò)DNA分子的復制把遺傳信息通過(guò)有性生殖方式傳遞給后代，還可以使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質(zhì)分子的結構上來(lái)，從而使后代在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中表現出與親代相似的性狀，遺傳學(xué)上把這一過(guò)程叫做基因的表達。
討論：遺傳物質(zhì)DNA一般都存在于細胞核中，而蛋白質(zhì)的合成則是在細胞質(zhì)的核糖體上進(jìn)行的，那么細胞核中的DNA是如何控制細胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成過(guò)程的？引導學(xué)生推斷可能的兩種途徑（直接或間接），然后討論哪種途徑是可行的。好比具有不同語(yǔ)言的兩個(gè)國家間的交往一樣，必須時(shí)常委派一些能懂這兩國語(yǔ)言的使者才能進(jìn)行友好往來(lái)。使學(xué)生知道細胞核中DNA所攜帶的遺傳信息也必須通過(guò)中間媒介傳遞到細胞質(zhì)中，才能指導蛋白質(zhì)的合成。
講述：大量的科學(xué)實(shí)驗表明，信息的傳遞不是由DNA直接傳遞給蛋白質(zhì)的，而是在細胞核中先把DNA的遺傳信息傳遞給RNA，然后RNA進(jìn)入細胞質(zhì)中，在蛋白質(zhì)合成中起模板作用。我們把這種RNA形象地叫做信使RNA，簡(jiǎn)寫(xiě)為mRNA。
提問(wèn)：那么基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程包括幾個(gè)階段呢？
（回答：兩個(gè)階段，即mRNA的合成階段和蛋白質(zhì)的合成階段。）
提問(wèn)：合成mRNA的過(guò)程也就是轉錄的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程的場(chǎng)所在哪兒？
觀(guān)看：“遺傳工程初探”錄像片段中轉錄部分。
講述：通過(guò)觀(guān)察同學(xué)們都知道，轉錄是在細胞核內進(jìn)行的。轉錄是指以DNA的一條鏈為摸板，按照堿基互補配對原則，合成RNA的過(guò)程。
看圖：DNA轉錄mRNA過(guò)程的圖解，使學(xué)生明確mRNA是如何合成的。
啟發(fā)：RNA只有一條鏈，它的結構組成與DNA有什么異同點(diǎn)呢？（師生討論共同完成）
討論：mRNA具有什么樣的結構特點(diǎn)使它能夠將DNA所攜帶的遺傳信息準確無(wú)誤地傳遞到細胞質(zhì)中去呢？
講述：從剛才的討論中我們知道，RNA沒(méi)有堿基T（胸腺嘧啶），而有堿基U（尿嘧啶）。因此，在以DNA為模板合成RNA時(shí)，需要以U代替T與A配對，由于RNA也有堿基結構，也與DNA所含的堿基互補配對，因此， DNA所攜帶的特定的遺傳信息就能通過(guò)轉錄準確無(wú)誤地反應到RNA分子結構上，使RNA也具有與DNA一樣的遺傳信息。
討論：轉錄的特點(diǎn)。
設置懸念：mRNA合成之后，通過(guò)核孔到達細胞質(zhì)的核糖體上，直接指導蛋白質(zhì)的合成。但是我們知道，蛋白質(zhì)是由20種氨基酸組成的，而信使RNA上的堿基只有四種（A、G、C、U），那么，這四種堿基是怎樣決定蛋白質(zhì)上的20種氨基酸的呢？關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，下節課探討。
第二課時(shí)
教學(xué)目的
1．了解染色體、 DNA和基因三者之間的關(guān)系以及基因的本質(zhì)。
2．了解基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程和原理。
3．了解基因控制性狀的原理。
4．培養學(xué)生的邏輯思維能力，使學(xué)生掌握一定的科學(xué)研究方法。
5．理解結構與功能相適應的生物學(xué)原理。
6．通過(guò)指導學(xué)生設計并制作蛋白質(zhì)合成過(guò)程的活動(dòng)模具，培養學(xué)生的創(chuàng )新意識和實(shí)踐能力。
教學(xué)重點(diǎn)
1．染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系和基因的本質(zhì)。
2．基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程和原理。
教學(xué)難點(diǎn)
基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程和原理。
教學(xué)用具
投影片?！斑z傳工程初探”錄像片。果蠅某一條染色體上的幾個(gè)基因圖。DNA轉錄RNA過(guò)程的掛圖。20種氨基酸的密碼子表。蛋白質(zhì)合成示意圖。中心法則圖解。白化癥患兒圖。
教學(xué)方法
教師講述、啟發(fā)與學(xué)生討論探索相結合。
課時(shí)安排 二課時(shí)。
板 書(shū)
教學(xué)過(guò)程
投影片III
1．什么是基因？
它的組成成分是什么？
2．什么叫轉錄？怎樣進(jìn)行？
3．翻譯
堿基組成個(gè)數
堿基組合數量
1
41（A、U、G、C）
2
42
AA、AU、AG、AC
UA、UU、UG、UC
UA、GU、GG、GC
CA、CU、CG、CC
3
43（限于篇幅略）
（1）密碼子：
mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基叫做一個(gè)“密碼子
起始密碼子：
AUG、GUG
終止密碼子：
UAA、UAG、UGA
（2）轉運RNA：簡(jiǎn)寫(xiě)為tRNA
作用：識別密碼子；運載特定的氨基酸。
(3)蛋白質(zhì)的合成
起始—肽鏈增長(cháng)—終止
小結：基因的表達是基因、mRNA、核糖體、tRNA四者協(xié)同作用的結果。
（三）中心法則及其發(fā)展
(4)基因對性狀的控制
第二課時(shí)
復習提問(wèn)：（見(jiàn)投影片III)
啟發(fā)：上節課我們講到，由DNA轉錄成RNA之后，mRNA就通過(guò)核孔到達細胞質(zhì)的核糖體上，直接指導蛋白質(zhì)的合成。但是組成蛋自質(zhì)的氨基酸是20種，而組成mRNA的堿基只有四種。那么，這四種堿基是如何決定20種氨基酸的呢？
討論：教師首先可以引導學(xué)生了解電報密碼用四個(gè)阿拉伯字母的排列順序代表一個(gè)漢字的意義以及電話(huà)號碼的位數與電話(huà)擁有數量的關(guān)系。然后轉入正題——如果一個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，則四種堿基只能決定四種氨基酸；如果兩個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，最多也只能決定16種氨基酸；如果由三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，這樣的堿基組合可以達到64種，這對于決定20種氨基酸來(lái)說(shuō)已經(jīng)綽綽有余了。
講述：按照這樣的設想，科學(xué)家們在20世紀60年代初開(kāi)始了對遺傳密碼的研究工作，幾年后，終于弄清了是哪三個(gè)堿基決定哪種氨基酸的。
看圖：20種氨基酸的密碼子表
講述：例如UUU可以決定苯丙氨酸，CCC可以決定脯氨酸，ACG可以決定蘇氨酸……在遺傳學(xué)上把mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基，叫做一個(gè)“密碼子”。1967年科學(xué)家們破譯了全部遺傳密碼子，并且編制出了我們現在看到的這張密碼子表。
啟發(fā)：請同學(xué)們仔細看這幅密碼子表，其中的密碼子具有怎樣的特點(diǎn)呢？
討論：從密碼子表中可以發(fā)現：一種氨基酸可以只有一個(gè)密碼子，如色氨酸只有UGG一個(gè)密碼子；也可以有數個(gè)密碼子，如精氨酸有6個(gè)密碼子——CGU、CGC、CGA、CGG、AGA、
AGG。這說(shuō)明一種氨基酸可以由幾種不同的密碼子決定。此外，還有兩個(gè)密碼子AUG和GUG除了分別決定甲硫氨酸和擷氨酸外，還是翻譯的起始信號，遺傳學(xué)上將其稱(chēng)之為起始密碼子。另外，也有三個(gè)密碼子UAA、UAG、UGA，它們并不決定任何氨基酸，但在蛋自質(zhì)合成過(guò)程中，卻是肽鏈增長(cháng)的終止信號，所以又把這三個(gè)密碼子叫做終止密碼子。相當于標點(diǎn)符號中的句號。
提問(wèn)：由于每一個(gè)mRNA上都有特定的起始密碼子和終止密碼子，那么對于許多個(gè)相同的mRNA來(lái)講，由它控制合成的許多個(gè)蛋白質(zhì)分子是否也相同呢？（討論：略）
提問(wèn)：mRNA在細胞核中合成之后，從核孔進(jìn)入到細胞質(zhì)中，與核糖體結合起來(lái)。核糖體是細胞內利用氨基酸合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。那么氨基酸存在于細胞內的什么地方呢？
（回答：大量分散在細胞質(zhì)中。）
啟發(fā)：分散在細胞質(zhì)中的氨基酸是怎樣被運送到核糖體中的mRNA上去的呢？
講述：顯然需要有運載工具。經(jīng)科學(xué)研究表明，這種工具也是一種RNA，叫做轉運RNA，簡(jiǎn)寫(xiě)為tRNA。tRNA與密碼子一樣種類(lèi)很多，但是，每一種轉運RNA只能識別并轉運一種氨基酸。
啟發(fā)：tRNA具有怎樣的結構才能擔負起攜帶運輸特定氨基酸的“歷史使命”呢？
看圖：蛋白質(zhì)合成示意圖。
講述：科學(xué)研究表明，tRNA一般由75個(gè)核苷組成，其形態(tài)為三葉草形。它的一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有三個(gè)堿基，都只能專(zhuān)一地與mRNA上的特定的三個(gè)堿基配對。
由此看來(lái)，我們可以把tRNA比作翻譯過(guò)程中的“譯員”?！白g員”必須“認識”兩種文字。一方面它能夠認識mRNA上的密碼子文字；另一方面它還要能夠認識氨基酸文字。
觀(guān)看：“遺傳工程初探”錄像片段的翻譯過(guò)程。使學(xué)生明白:當轉運RNA運載著(zhù)一個(gè)氨基酸進(jìn)入到核糖體以后，就以信使RNA為模板，按照堿基互補配對原則，把轉運來(lái)的氨基酸放在相應的位置上。轉運完畢以后，轉運RNA離開(kāi)核糖體，又去轉運下一個(gè)氨基酸。當核糖體接受兩個(gè)氨基酸以后，第二個(gè)氨基酸就會(huì )被移至第一個(gè)氨基酸上，并通過(guò)肽鏈與第一個(gè)氨基酸連接起來(lái)，與此同時(shí)，核糖體在信使RNA上也移動(dòng)三個(gè)堿基的位置，為接受新運載來(lái)的氨基酸。上述過(guò)程如此往復地進(jìn)行，肽鏈也就不斷地延伸，直到信使RNA上出現終止密碼子為止。
講述：肽鏈合成以后，從信使RNA上脫離開(kāi)來(lái)，再經(jīng)過(guò)細胞質(zhì)內的某些細胞器（如內質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等）的加工如盤(pán)曲折疊螺旋，最終合成一個(gè)具有一定氨基酸順序的。有一定功能的蛋白質(zhì)分子。
概括：討論并完成左面板書(shū)表格內容。
小結：由上述過(guò)程可以看出：基因的表達過(guò)程本質(zhì)上是基因、mRNA、核糖體、tRNA協(xié)同作用的結果。DNA分子上的基因，其脫氧核苷酸的排列順序決定了mRNA中核糖核苷酸的排列順序， mRNA中核糖核苷酸的排列順序又決定了氨基酸的排列順序，氨基酸的排列順序最終決定了蛋白質(zhì)的結構和功能的特異性，從而使生物體表現出各種遺傳性狀。從另一角度講，基因的表達過(guò)程也反映出了遺傳信息的傳遞規律。
講述：在遺傳學(xué)上，把遺傳信息的流動(dòng)方向叫做信息流。信息流的方向可以用科學(xué)家克里克提出的“中心法則”來(lái)表示。
觀(guān)圖：教材16頁(yè)中心法則圖解（可制成投影片）
講述：從中心法則圖解中可以看出，遺傳信息流可以從DNA流向DNA，即完成DNA的自我復制過(guò)程，在傳種接代過(guò)程中傳遞遺傳信息；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即完成遺傳信息的轉錄和翻譯過(guò)程。表明了DNA分子（基因）上的遺傳特異性，通過(guò)mRNA的媒介，決定了蛋白質(zhì)的特異性?？梢哉f(shuō)，中心法則反映了整個(gè)生物界的蛋白質(zhì)合成的一般規律。
講述：在本世紀70年代初，切敏等一·些科學(xué)家研究發(fā)現，一些RNA病毒在感染某些細胞時(shí)，在病毒蛋白質(zhì)的合成過(guò)程中，RNA也可以自我復制，并能在逆轉錄酶的作用下由RNA合成DNA。上述逆轉錄過(guò)程以及RNA自我復制過(guò)程的發(fā)現，是對中心法則的補充和發(fā)展。
講述：通過(guò)上面的學(xué)習我們知道，生物的一切遺傳性狀都是受基因控制的。但是在生物體內，基因控制性狀是通過(guò)控制蛋白質(zhì)分子的結構即結構蛋白，進(jìn)而組成細胞結構成分來(lái)直接影響性狀的。例如人的雙眼皮和單眼皮，有耳垂和無(wú)耳垂等。又如教材48頁(yè)中講到的鐮刀型細胞貧血癥。我們知道人類(lèi)的血紅蛋白分子是由幾百個(gè)氨基酸構成的，正是因為這類(lèi)人的控制血紅蛋白分子結構的結構基因不正常，因而使這類(lèi)人體內合成了結構異常的血紅蛋白而引起疾病。
講述：在生物體內，基因對性狀的控制往往要經(jīng)過(guò)一系列的代謝過(guò)程，而代謝過(guò)程中的每一步化學(xué)反應都需要酶來(lái)催化和激素來(lái)調節。因此，還有一些基因就是通過(guò)控制酶和激素的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，從而控制生物性狀的。例如，正常人的皮膚、毛發(fā)等處的細胞中有一種酶，叫做酪氨酸酶，它能夠將酪氨酸轉變?yōu)楹谏?。如果一個(gè)人由于基因不正常而缺少酪氨酸酶時(shí)，這個(gè)人的體內就不能合成黑色素，而表現出白化病。
看圖：教材17頁(yè)圖6-11白化癥患兒。
講述：又如以前我們學(xué)習過(guò)的生長(cháng)激素是一種多肽類(lèi)激素，如果幼年時(shí)期缺乏這種激素時(shí)，就會(huì )患佛儒癥。
小結：概括他講，基因對生物性狀遺傳的控制作用，可分為直接控制作用和間接控制作用。這是因為基因可分為兩大類(lèi)；一類(lèi)是蘊含選擇性表達信息的調節基因，一類(lèi)是蘊含編碼蛋白質(zhì)中氨基酸順序的結構基因。結構基因直接控制性狀，調節基因則間接控制性狀。所以說(shuō)，基因是遺傳物質(zhì)的結構單位和功能單位。
設置懸念：有關(guān)基因對生物性狀的控制原理到此我們已經(jīng)作了徹底的了解。是否問(wèn)題已完全得到解決？且慢下結論！可能有的同學(xué)已經(jīng)想到了這樣一個(gè)問(wèn)題：性狀在遺傳過(guò)程中會(huì )表現出怎樣的特點(diǎn)？如雙眼皮俗稱(chēng)“花眼”，人人都喜歡，可是，一對對夫妻怎樣才能生出一個(gè)有“花眼”的小孩呢？這里有無(wú)規律可尋？關(guān)于這個(gè)問(wèn)題我們將在下節課開(kāi)始來(lái)討論。
