高中生物 第3章 基因的本质课件 新人教版必修2.ppt

第1节dna是主要的遗传物质第2节dna分子的结构第3节dna的复制第4节基因是有遗传效应的dna片段 第3章基因的本质 目录 第3章基因的本质 第1节dna是主要的遗传物质 第1节dna是主要的遗传物质 第1节 三维目标 1 知识与技能 1 总结 dna是主要的遗传物质 的探索过程 2 知道肺炎双球菌转化实验和 同位素标记法 研究噬菌体侵染细菌所采取的方法是目前自然科学研究的主要方法 3 理解dna是主要的遗传物质 2 过程与方法 1 通过肺炎双球菌的转化实验 训练学生逻辑思维的能力 三维目标 第1节 三维目标 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能力 3 通过图文转换 提高信息处理能力 3 情感 态度与价值观遗传物质主要是dna 也有rna 这从遗传和变异的角度 强调了生命的物质性 有利于辩证唯物主义世界观的树立 第1节 重点难点 重点 1 肺炎双球菌转化实验的原理和过程 2 噬菌体侵染细菌实验的原理和过程 难点 1 肺炎双球菌转化实验的原理和过程 2 资料分析 噬菌体侵染细菌的实验 重点难点 第1节 教学建议 本节内容主要是阐述生物的遗传物质是dna 在教学过程中 可以先引导学生对遗传物质的化学本质进行推测 然后引导学生寻找证据 据教材提供的三个经典实验的资料分析 形成对生物体遗传物质的认识 本节课通过肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的学习 为学生再现科学家们探索基因是什么的漫长历程拉开了序幕 教材以 遗传物质的本质 作为核心 架构一条明线和一条暗线 明线是 科学家探索遗传物质本质的历史事件 暗线是 科学技术的发展 两条线中都蕴含着探索遗传物质本质的实验设计思路 也就是设法将dna和蛋白质分开 单独直接地观察各自的作用 教学建议 第1节 教学建议 在介绍实验时以 问题引导 探究过程 分析实验结果 得出结论 提出质疑 引入下一个实验 的教学程序 使各个实验一环扣一环 认识到科学实验在一步一步地完善 最后才得出最具说服力的结论 并体会到科学研究的严谨性 学生可采用观察 阅读 讨论 比较 归纳法等进行分析 归纳和总结 学生已经学习了有丝分裂 减数分裂和受精作用等细胞学知识 知道蛋白质与核酸的化学元素组成 生物生殖过程等 教师可以承上启下 以此导入新课学习 第1节 新课导入 导入一 创设情境 导入新课通过制作好的多媒体课件展示 父子图 母女图 及 种瓜得瓜 种豆得豆 的谚语等来说明生物的遗传现象 引导学生分析 作为遗传的物质具有什么特点 遗传物质又是什么 遗传物质它在哪里 让学生回顾有性生殖过程和细胞核组成成分 染色体 新课导入 第1节 新课导入 教师展示染色体动画图 引导学生思考染色体中蛋白质和dna哪个是遗传物质 或者两个都是 如何证明 这样导入不仅复习了必修1第2章中 遗传信息的携带者 核酸 而且创设情境 激发学生兴趣 培养学生的发展性思维方法 让学生学会知识迁移 俗话说 龙生龙 凤生凤 老鼠生的儿子会打洞 这句话显示生物的基本特征之一 遗传 那么什么是遗传物质呢 科学家是怎么知道dna是遗传物质的呢 从而引出经典实验 肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验 第1节 新课导入 导入二 人类早期对遗传变异的认识只停留在直观的定性的描述上 如 种瓜得瓜 种豆得豆 等 19世纪 孟德尔通过豌豆的杂交实验 提出了 遗传因子 的假说 并揭示了 遗传物质的两大基本定律 那么孟德尔所说的 遗传因子 基因 是什么 它在哪里呢 后来生物学家在对生殖发育中减数分裂 受精作用和有丝分裂等过程进行研究时 发现细胞中染色体在前后代能保持连续性和稳定性 认识到染色体在生物的遗传中起着重要作用 染色体主要是由蛋白质和dna组成的 那么 它们中究竟哪一种是遗传物质呢 第1节 新课感知 新课感知 狗妈妈与狗宝宝非常相像 你知道这是什么现象吗 导致它们相像的根本原因是什么呢 你还能举出哪些类似的现象 提示 子代与亲代相似的现象称为遗传现象 遗传的根本原因在于遗传物质 狗妈妈将遗传物质传递给狗宝宝 所以二者非常相似 比如 龙生龙 凤生凤现象等都属于遗传现象 一 对遗传物质的早期推测 第1节 自主探究 自主探究 氨基酸 脱氧核苷酸 磷酸 脱氧核糖 碱基 蛋白质 排列顺序 二 肺炎双球菌的转化实验1 实验材料 第1节 自主探究 s型细菌 r型细菌 表面光滑 有荚膜 有 表面粗糙 无荚膜 无 2 格里菲思体内转化实验 1 原理 可使小鼠患败血症死亡 2 实验过程及现象 3 结论 加热杀死的s型细菌中 含有某种促使r型细菌转化为s型细菌的 第1节 自主探究 s型肺炎双球菌 不死亡 死亡 s 不死亡 死亡 r s 转化因子 3 艾弗里的体外转化实验 1 设计思路 设法 单独地 直接地去观察它们的作用 2 实验过程 3 实验结论 才是使r型细菌产生稳定遗传变化的物质 第1节 自主探究 将dna与蛋白质 多糖等物质分开 r型菌和s型菌 r型菌 dna 想一想 格里菲思的实验能否证明s型菌体内的哪种物质是转化因子 答案 不能证明 第1节 自主探究 三 噬菌体侵染细菌的实验1 实验目的 2 实验材料 3 过程 1 t2噬菌体的 被35s标记 侵染细菌 2 t2噬菌体内部的 被32p标记 侵染细菌 4 结果分析 测试结果表明 侵染过程中 只有 进入细菌 而35s未进入 说明只有亲代噬菌体的 进入细胞 子代噬菌体的各种性状 是通过亲代的 遗传的 才是真正的遗传物质 第1节 自主探究 噬菌体的遗传物质是dna还是蛋白质 噬菌体 蛋白质 dna 32p dna dna dna 想一想 能同时标记噬菌体的蛋白质外壳和dna吗 为什么 答案 不能 因为若用同时标记的噬菌体去侵染大肠杆菌 对检测到的放射性物质将无法确定来源于亲代噬菌体的哪一部分 第1节 自主探究 四 rna是遗传物质的证据1 提取烟草花叶病毒的 不能使烟草感染病毒 2 提取烟草花叶病毒的 能使烟草感染病毒 3 结论 烟草花叶病毒的遗传物质是 4 结论 绝大多数生物的遗传物质是 是主要的遗传物质 极少数的病毒的遗传物质不是 而是 第1节 自主探究 蛋白质 rna rna dna dna dna rna 第1节 典例类析 典例类析 类型一肺炎双球菌的转化实验1 肺炎双球菌的种类r型细菌 s型细菌 2 格里菲思的体内转化实验实验过程及现象 r型活细菌小鼠 不死亡 s型活细菌小鼠 死亡 小鼠体内有s型活细菌 加热杀死的s型细菌小鼠 不死亡 第1节 典例类析 格里菲思的推论 加热杀死的s型细菌中 含有某种促成r型细菌转化为s型细菌的 转化因子 第1节 典例类析 3 艾弗里及其同事的体外转化实验 1 实验过程及现象 2 关键设计思路 设法把dna与蛋白质 多糖等物质分开 单独地 直接地观察它们各自的作用 3 结论 dna才是使r型细菌产生稳定遗传变化的物质 第1节 典例类析 提醒 s型细菌体内的dna不受加热影响 当与r型细菌混合培养时 s型细菌dna进入r型细菌体内 这叫做dna的转化 其结果是在s型dna的控制下 利用r型细菌体内的化学成分 合成了s型细菌的dna和蛋白质 从而组成了具有毒性的s型细菌 用dna酶处理s型细菌中提取的dna后 就不能使r型细菌发生转化 证明在转化过程中起决定性作用的物质是dna而不是其他物质或水解产物 即转化因子是dna 从而证明了dna是遗传物质 有荚膜的s型细菌既可使小鼠患败血症死亡 也可引起人患肺炎 第1节 典例类析 例1 2011 广东卷 艾弗里和同事用r型和s型肺炎双球菌进行实验 结果如下表 从表可知 a 不能证明s型菌的蛋白质不是转化因子b 说明s型菌的荚膜多糖有酶活性c 和 说明s型菌的dna是转化因子d 说明dna是主要的遗传物质 第1节 典例类析 答案 c 解析 组 r s型菌的蛋白质 荚膜多糖 只长出r型菌 说明蛋白质 荚膜多糖不是转化因子 组 r s型菌的dna 结果既有r型菌又有s型菌 说明dna可以使r型菌转化为s型菌 组 用dna酶将dna水解 结果只长出r型菌 说明dna的水解产物不能使r型菌转化为s型菌 从一个反面说明了只有dna才能使r型菌发生转化 故c正确 第1节 典例类析 点评 本题考查对肺炎双球菌转化实验的分析 实验遵循对照原则和单一变量原则 通过各组之间的对照得出使r型细菌转化为s型细菌的转化因子是dna 但要注意肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都不能证明dna是主要的遗传物质 通过实验证明rna病毒的遗传物质是rna 从而得出dna是主要的遗传物质 第1节 典例类析 类型二噬菌体侵染细菌的实验1 t2噬菌体 1 化学成分 60 是蛋白质 40 是dna 2 生活方式 营活细胞寄生 3 增殖方式 在自身dna的作用下 在细菌体内 利用细菌提供的原料 场所 能量和酶合成自身成分 进行增殖 2 实验方法及设计思路s是噬菌体蛋白质特有的元素 p是噬菌体dna特有的元素 用放射性同位素32p和35s分别标记dna和蛋白质 直接地 单独地观察它们各自的作用 第1节 典例类析 3 实验过程及现象 第1节 典例类析 4 实验表明 1 噬菌体侵染细菌时 dna进入细菌细胞中 而蛋白质外壳留在外面 2 子代噬菌体的各种性状是通过亲代dna来遗传的 dna是噬菌体的遗传物质 第1节 典例类析 例2下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图 对此实验的有关叙述正确的是 图3 1 1 第1节 典例类析 a 本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有35s的培养基中获得的b 本实验选用噬菌体作为实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和dnac 实验中采用搅拌和离心等手段是为了把dna和蛋白质分开再分别检测其放射性d 在新形成的噬菌体中没有检测到35s 说明噬菌体的遗传物质是dna而不是蛋白质 第1节 典例类析 答案 b 解析 病毒的繁殖离不开活细胞 要标记噬菌体 应先标记培养细菌细胞 实验中采用搅拌等手段是为了把细菌和噬菌体的蛋白质外壳分开 在新形成的噬菌体中没有检测到35s 不能说明蛋白质不是噬菌体的遗传物质 点评 本题考查噬菌体侵染细菌实验的原理 过程和结果 解答此类题要明确以下几个知识点 35s和32p分别标记的是蛋白质和dna 由于3h和15n在蛋白质和dna中都存在 所以不能用3h和15n来标记噬菌体或细菌 噬菌体必须在细菌细胞内增殖 增殖过程中合成dna和蛋白质的原料 酶 场所和能量都由细菌提供 噬菌体仅提供模板dna分子 在新形成的噬菌体中仅 第1节 典例类析 检测到32p 没有检测到35s 说明噬菌体的遗传物质是dna 而不能说明蛋白质不是遗传物质 因为蛋白质没有进入到细菌细胞内 第1节 典例类析 变式如果用15n 32p 35s标记噬菌体后 让其侵染细菌 在产生的子代噬菌体的组成成分中 能找到的放射性元素为 a 外壳中找到15n和35sb 在dna中找到15n 32pc 外壳中找到15nd 在dna找到15n 32p 35s 第1节 典例类析 答案 b 解析 15n 32p存在于亲代噬菌体的dna 15n碱基 32p磷酸基 中 而15n 35s存在于亲代噬菌体的蛋白质外壳 氨基 r基 中 当噬菌体侵染细菌时其dna进入到了细菌内而蛋白质外壳未进入 随着亲代噬菌体dna的复制 15n 32p进入子代噬菌体的dna中 第1节 典例类析 类型三dna是主要的遗传物质1 遗传物质是dna的生物 1 细胞生物 无论是真核生物还是原核生物 遗传物质均是dna 2 某些病毒 含dna的病毒 遗传物质是dna 如t2噬菌体等 2 遗传物质是rna的生物核酸仅含rna的病毒 其遗传物质是rna 如流感病毒 sars病毒 烟草花叶病毒 艾滋病病毒等 3 对于整个生物界而言 生物的遗传物质是核酸 其中绝大多数生物的遗传物质是dna 少数病毒的遗传物质是rna 所以说dna是主要的遗传物质 第1节 典例类析 提醒 细胞内既有dna 又有rna 只有dna是遗传物质 病毒只能含有一种核酸 dna或rna 一切有细胞结构的生物 遗传物质都是dna 第1节 典例类析 例3关于遗传物质的叙述 正确的是 噬菌体侵染细菌实验 证明dna是主要遗传物质 大肠杆菌的遗传物质是rna 核酸是一切生物的遗传物质 病毒的遗传物质是dna和rna 杨树的遗传物质是dnaa b c d 第1节 典例类析 答案 b 解析 噬菌体侵染细菌实验 不能证明dna是主要遗传物质 只能证明dna是噬菌体的遗传物质 核酸是一切生物的遗传物质 但核酸包括了dna和rna 病毒的遗传物质是dna或rna 而有细胞结构的生物的遗传物质是dna 如大肠杆菌和杨树等 点评 常常有同学会习惯性地认为噬菌体侵染细菌实验就可以证明dna是主要遗传物质 也会认为细胞中的dna和rna都是遗传物质 这些认识上的误区一定要及时给予纠正 第1节 典例类析 变式如图3 1 2是某种高等植物的病原体的遗传过程实验 实验表明这种病原体 a 寄生于细胞内 通过rna遗传b 可单独生存 通过蛋白质遗传c 寄生于细胞内 通过蛋白质遗传d 可单独生存 通过rna遗传 图3 1 2 第1节 典例类析 答案 a 解析 由rna和蛋白质组成的病原体是病毒 只有寄生在活细胞内利用细胞内的条件才能表现出生命现象 由图解可知rna能将亲代病毒的特征遗传给后代 而蛋白质却不能 所以rna是该病原体的遗传物质 第1节 正误立判 1 加热杀死的s型菌和r型活菌混合注射到小鼠体内 从小鼠尸体中提取到的细菌全部是s型细菌 答案 解析 可提取到r型细菌和s型细菌 2 格里菲思认为加热杀死的s型细菌的dna是转化因子 答案 解析 格里菲思认为 加热杀死的s型细菌中 含有某种 转化因子 正误立判 第1节 正误立判 3 艾弗里证明转化因子是dna而不是蛋白质 答案 4 1952年 赫尔希和蔡斯用35s和32p同时标记t2噬菌体 证明t2噬菌体的遗传物质是dna 答案 解析 在噬菌体侵染细菌的实验中 应用32p和35s分别标记噬菌体 5 dna和rna都可作为遗传物质 答案 第2节dna分子的结构 第2节dna分子的结构 第2节 三维目标 1 知识与技能 1 概述dna分子的结构的主要特点 2 制作dna分子的双螺旋结构模型 3 讨论dna双螺旋结构模型构建历程 2 过程与方法 1 制作dna双螺旋结构模型 锻炼学生的动手 动脑以及空间思维能力 2 对科学家探索基因本质的过程进行分析和讨论 领悟假说 演绎和模型方法在这些研究中的应用 三维目标 第2节 三维目标 3 情感 态度与价值观 1 认同与他人合作在科学研究中的重要性 讨论技术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过程是不断深化 不断完善的过程 第2节 重点难点 重点 1 dna分子结构的主要特点 2 制作dna分子双螺旋结构模型 难点 dna分子结构的主要特点 重点难点 第2节 教学建议 本节课安排2课时 第1课时用于学习dna分子的结构 第2课时用于制作dna双螺旋结构模型 本节内容和上一节内容以及后面两节内容作为一个整体进行安排 即在认识到dna是主要遗传物质之后 分析dna作为遗传物质的分子结构特点及功能完成的特点 教学中可设计核心问题串 引导学生的有效思考 本节教材的处理可采用问题探究的方式进行 在对问题的解决过程中去观察 讨论 模拟实验等 师生共同分析讨论问题 最后形成对dna分子的结构的认识 教学建议 第2节 教学建议 教会学生学会理论联系实际 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 第2节 新课导入 导入一 前面我们通过 肺炎双球菌体内 体外转化实验 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 今天我们就来学习dna分子的结构 新课导入 第2节 新课导入 导入二 创设情境 导入新课 演示图片并简介 美国冷泉港dna的雕塑这是矗立在 世界生命科学圣地 美国冷泉港实验室的独特雕塑 dna分子的结构模型 提出问题 通过实验证明 我们已经知道dna是遗传物质 那么dna分子是怎样储存遗传信息的呢 这就需要从认识dna分子的结构开始 图3 2 1所示结构是噬菌体遗传物质的基本组成单位 脱氧核苷酸 你能说出1 2 3的名称吗 3有几种类型 构成的脱氧核苷酸有几种类型 它们如何连接在一起呢 第2节 新课感知 新课感知 图3 2 1 提示 脱氧核苷酸由一分子磷酸 1 一分子含氮碱基 3 和一分子脱氧核糖 2 组成 其中含氮碱基有4种 分别是腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶和胸腺嘧啶 构成的脱氧核苷酸有4种 脱氧核苷酸与脱氧核苷酸之间由脱氧核糖与磷酸基之间的磷酸二酯键连接在一起 聚合成脱氧核苷酸链 第2节 新课感知 一 dna双螺旋结构模型的构建1 构建者 2 构建依据 1 dna以4种 为单位组成长链 2 威尔金斯和富兰克林提供的 从而推测dna是 结构 3 查哥夫提出dna分子碱基特点 第2节 自主探究 自主探究 沃森和克里克 脱氧核苷酸 dna衍射图谱 螺旋 a t c g 想一想 由dna衍射图谱 推测dna是螺旋结构的科学家是威尔金斯和富兰克林吗 答案 不是 是沃森和克里克 第2节 自主探究 二 dna分子的结构1 dna是一种 化合物 每个分子都是由成百上千个 种脱氧核苷酸聚合而成的长链 2 dna双螺旋结构特点 由两条脱氧核苷酸链 平行盘旋而成的 结构 外侧 由 和 交替连接构成基本骨架 内侧 两条链上的碱基通过 形成碱基对 碱基对的形成遵循 即a一定要和 配对 氢键有 个 g一定要和 配对 氢键有 个 第2节 自主探究 高分子 4 反向 双螺旋 脱氧核糖 磷酸 氢键连接 碱基互补配对原则 t 2 c 3 3 双链dna中腺嘌呤 a 的量总是等于 的量 鸟嘌呤 g 的量总是等于 的量 想一想 dna分子的一条链上 一定存在a t c g的数量关系吗 答案 不一定 在一条链上没有碱基互补配对的关系 第2节 自主探究 胸腺嘧啶 t 胞嘧啶 c 第2节 典例类析 典例类析 类型一dna分子的结构1 组成元素 c h o n p 2 基本单位 脱氧核苷酸 4种 1 组成 每个基本单位 即每个脱氧核苷酸 又由三个 一分子 组成 即一分子磷酸 一分子脱氧核糖 一分子含氮碱基 2 其关系如下 图3 2 2 第2节 典例类析 3 平面结构 两条长链由许多脱氧核苷酸脱水聚合成脱氧核苷酸长链 两条脱氧核苷酸长链上的碱基通过氢键连接成碱基对 碱基按碱基互补配对原则 a t g c 进行配对 图3 2 3 第2节 典例类析 4 空间结构 双螺旋结构 1 两条链反向平行 2 两条链之间靠氢键连接 图3 2 4 第2节 典例类析 5 dna结构的主要特点 1 dna分子是由两条链组成的 这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 反向 一条链是5 3 另一条链是3 5 2 dna分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接 排列在dna分子的外侧 构成基本骨架 碱基排列在内侧 3 碱基互补配对原则 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 碱基配对的方式有两种 a t g c a一定与t配对 g一定与c配对 形成的碱基对有4种 a t t a g c c g 第2节 典例类析 例1关于dna分子结构的叙述不正确的是 a 每个dna分子一般都含有四种脱氧核苷酸b 每个dna分子中的碱基 磷酸 脱氧核苷酸 脱氧核糖的数目是相等的c 每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基d 双链dna分子中的一段 如果有40个腺嘌呤 就一定同时含有40个胸腺嘧啶 第2节 典例类析 答案 c 解析 在dna分子双螺旋结构中 在外侧脱氧核糖和磷酸交替排列 除了两端的脱氧核糖 每个脱氧核糖上都和两个磷酸相连 点评 考查对dna分子双螺旋结构的理解 要对dna结构的特点梳理清楚 第2节 典例类析 变式在dna的双螺旋结构中 现已查明一核苷酸对中含有一个胸腺嘧啶 则该核苷酸对中还有 a 一个磷酸 一个脱氧核糖 一个腺嘌呤b 两个磷酸 两个脱氧核糖 两个腺嘌呤c 两个磷酸 两个脱氧核糖 一个腺嘌呤d 两个磷酸 两个脱氧核糖 一个鸟嘌呤 答案 c 解析 一个核苷酸对 是两个脱氧核苷酸 根据碱基互补配对原则 t和a配对 所以一个dna中的核苷酸对中除胸腺嘧啶外 还有两个磷酸 两个脱氧核糖 一个腺嘌呤 第2节 典例类析 类型二碱基互补配对原则的应用利用碱基互补配对原则可以计算碱基比例 碱基数量 其中有关的方法 规律如下 1 双链dna分子中 a t g c a g t c a g t c 1 即 嘌呤总数 嘧啶总数 a g t c a c t g a g t c a c t g 1 即 dna分子中两个非互补碱基之和相等 且占dna碱基总数的50 上述 在不同物种中无特异性 第2节 典例类析 2 在dna两条互补链之间 a1 g1 t1 c1 t2 c2 a2 g2 即一条链与另一条链 a g t c 的比值互为倒数 a1 t1 g1 c1 a2 t2 g2 c2 a总 t总 g总 c总 即互补碱基之和在一条链上 在互补链上 在整个dna分子中所占比例相同 此比值在不同dna分子中具有特异性 a总 1 2 a1 a2 同理c g t都有此规律 第2节 典例类析 例2从某生物中提取出dna进行化学分析 发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46 又知该dna的一条链 h链 所含的碱基中28 是腺嘌呤 问与h链互补的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 a 26 b 24 c 14 d 11 第2节 典例类析 答案 a 解析 明确dna的两条链中含碱基数目相同 且a t g c 一条链中的a t g c数量等于另一条链中的t a c g数量 由此可得出答案 方法一 假定每条链中有100对碱基 则双链dna中 g c 100 2 46 92 个 a t 200 92 108 个 a补 th a t ah t补 且ah t补 28 个 第2节 典例类析 a补 th 1 2 a t ah t补 1 2 108 28 28 26 个 即a补占该链全部碱基数的26 方法二 g c 占双链dna的46 a t 占双链dna的54 a t 2 a补 t补 g c 2 g补 c补 占该链的百分数为 即双链中 a t 的百分数等于每条单链的百分数 a补 54 28 26 第2节 典例类析 点评 解此题目时 应先绘出两条链碱基符号 并注明含量 这样非常直观 便于推导和分析来理清解题思路 寻求解决方法 第2节 典例类析 变式已知某dna分子中 g与c之和占全部碱基总数的35 8 其中一条链的t与c分别占该链碱基总数的32 9 和17 1 则在它的互补链中 t和c分别占该链碱基总数的 a 32 9 和17 1 b 31 3 和18 7 c 18 7 和31 3 d 17 1 和32 9 答案 b 解析 g c 35 8 一条链上g c 35 8 占一条链的碱基总数 c是17 1 则g是18 7 那么互补链上c是18 7 同理可以得出t为31 3 第2节 典例类析 类型三制作dna双螺旋结构模型1 实验目的 通过制作dna双螺旋结构模型 加深对dna分子结构特点的认识和理解 2 实验原理 dna的脱氧核苷酸双链反向平行 磷酸与脱氧核糖交替连接 排列在外侧 碱基排列在内侧 互补配对 并通过氢键相连 3 材料用具 曲别针 塑料泡沫 纸片 牙签 橡皮泥等 第2节 典例类析 4 制作程序 第2节 典例类析 5 注意事项 1 熟悉制作模型用的各种零件代表的物质 写出4种碱基的字母和名称 2 两条链的长度 碱基总数一致 碱基互补 方向相反 3 磷酸 脱氧核糖 碱基三者之间的连接部位要正确 4 制作中各零件连接应牢固 避免旋转时脱落 第2节 典例类析 例3下面是4位同学拼制的dna分子部分平面结构模型 正确的是 图3 2 5 第2节 典例类析 答案 c 解析 dna分子的基本结构单位是脱氧核苷酸 每分子的脱氧核苷酸由一分子磷酸 一分子的脱氧核糖和一分子的碱基组成 脱氧核苷酸之间是通过磷酸二酯键相联系的 一个分子的脱氧核苷酸的磷酸基与另一脱氧核苷酸上的脱氧核糖 第三个碳原子上 形成磷酸二酯键 脱氧核苷酸通过磷酸与脱氧核糖间的化学键相连 且交替连接排列在外侧 碱基在内侧 故c正确 点评 在制作dna双螺旋结构模型时要注意各组成部分的连接特点 第2节 正误立判 1 dna的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构 答案 解析 dna的两条链为脱氧核苷酸链 2 dna双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的 答案 3 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 答案 正误立判 第2节 正误立判 4 dna上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则 即a u g c 答案 解析 dna上a t c g 第3节dna的复制 第3节dna的复制 第3节 三维目标 1 知识与技能 1 概述dna分子的复制过程 特点 2 探讨dna复制的生物学意义 2 过程与方法 1 通过学生对dna复制的推测 再次领悟假说 演绎方法在研究中的应用 2 进行dna分子复制的探究 提高学生的实验技能 3 通过探究dna分子复制的验证实验 再次领悟同位素标记法 增加学生解决问题的思路 三维目标 第3节 三维目标 3 情感 态度与价值观 1 初步形成遗传物质的结构与功能相统一观点 2 通过探究dna分子复制的验证 感受科学探究的魅力 培养学生探究的兴趣 第3节 重点难点 重点 dna分子复制的条件 过程和特点 难点 对半保留复制的推理与验证 重点难点 第3节 教学建议 本节内容主要介绍了dna的复制 对于学生进一步理解细胞的分裂过程有极大的促进作用 同时为学生理解遗传和变异现象提供了分子水平的依据 并为生物的变异和进化打下了基础 本节是进行探究学习很好的一课 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 学生在学习本节课之前 已经学习过 dna分子的结构 教师应充分调动学生已有的知识进行理解 而dna的复制过程是一个微观而复杂的内容 学生不易理解 教师可结合直观形象的示意图或视频动画来辅助教学 帮助学生进行 教学建议 第3节 教学建议 学习和掌握dna分子复制的内容 可运用 衍射法 来掌握 dna分子的复制 为核心 可以衍射出与之相关的dna分子复制的场所 时期 起点 特点 催化条件 能量供应 模板 原料 原则 过程 结果 复制精确性的原因等 当然也可以据此绘制出衍射概念图 下图供参考 第3节 教学建议 第3节 新课导入 导入一 联系生活引入新课展示震撼人心的汶川地震和玉树地震图片 引出课题 教师 地震夺去了很多无辜的生命 大楼轰然倒塌 死伤者众多 从废墟中清理出的遇难时间又长的尸体面目全非 无法辨认 如何来确定罹难者的身份呢 学生 可以通过dna鉴定 新课导入 第3节 新课导入 教师 警方利用一种称为pcr的技术获得了遇难者的dna系列 通过与失踪人员的亲人进行dna检测鉴定和认定 pcr技术的原理其实就是体外dna复制 那么 dna是怎样进行复制的呢 引入本节课题 dna的复制 第3节 新课导入 导入二 创设情境 激发兴趣 导入新课出示一幅彩色风景图画 继而出示复印的黑白图画 这是生活中的复制 在生物生命活动中也有复制 dna的复制 这两种复制有什么本质区别吗 问题探讨 提出dna复制的几种模型 dna作为生物体主要的遗传物质 控制着生物体的遗传和代谢 这是由dna的结构所决定的 dna具有怎样的结构特点呢 从整体上看 dna分子是由 构成 其方向是 从外侧看 从内侧看 第3节 新课感知 新课感知 两条脱氧核苷酸链 反向平行 磷酸与脱氧核糖交替连接排列在外侧 构成dna的基本骨架 连接脱氧核糖的碱基通过氢键连接形成碱基对 碱基对的形成遵循碱基互补配对原则 即a t配对 c g配对 一 对dna复制的推测1 假说 复制方式 2 提出者 3 内容 1 解旋 dna分子复制时 dna分子的 解开 互补的碱基之间的 断裂 2 复制 以 作为复制的模板 游离的脱氧核苷酸依据 原则 通过形成 结合到作为模板的单链上 3 特点 新合成的每个dna分子中 都保留了原来的dna分子中的一条链 第3节 自主探究 自主探究 半保留 沃森和克里克 双螺旋 氢键 解开的两条单链 碱基互补配对 氢键 二 dna的复制1 dna复制的概念 是以 为模板合成 的过程 2 时间 dna分子复制是在细胞有丝分裂的 和减数第一次分裂前的 随着 的复制来完成的 3 场所 第3节 自主探究 亲代dna 子代dna 间期 间期 染色体 细胞核 4 过程 1 解旋 dna首先利用线粒体提供的 在 的作用下 把两条螺旋的双链解开 2 合成子链 以解开的每一条母链为 以游离的四种脱氧核苷酸为原料 遵循 原则 在有关酶的作用下 各自合成与母链互补的子链 3 形成子代dna 每一条子链与其对应的 盘旋成双螺旋结构 从而形成 个与亲代dna完全相同的子代dna 第3节 自主探究 能量 解旋酶 模板 碱基互补配对 模板 2 5 特点 1 dna复制是一个 的过程 2 由于新合成的dna分子中 都保留了原dna的一条链 因此 这种复制叫 6 条件 dna分子复制需要的模板是 原料是 需要能量atp和有关的酶 7 功能 传递 dna分子通过复制 使亲代的遗传信息传递给子代 从而保证了 的连续性 第3节 自主探究 边解旋边复制 半保留复制 dna母链 游离的脱氧核苷酸 遗传信息 遗传信息 想一想 一个dna分子复制形成的两个子代dna分子中 两条子链的碱基排列顺序相同吗 答案 不相同 因为两条子链分别以两条母链为模板 复制而来 两条母链碱基互补 两条子链也互补 第3节 自主探究 第3节 典例类析 典例类析 类型一dna分子复制方式的实验证据分析1 实验方法 放射性同位素标记技术和离心技术 2 实验原理 含15n的双链dna密度大 含14n的双链dna密度小 一条链含14n 一条链含15n的双链dna分子密度居中 3 实验假设 dna分子以半保留的方式复制 4 实验预期 离心后应出现3条dna带 1 重带 密度最大 两条链都为15n标记的亲代双链dna 2 中带 密度居中 一条链为14n标记 另一条链为15n标记的子代双链dna 3 轻带 密度最小 两条链都为14n标记的子代双链dna 第3节 典例类析 5 实验过程 图3 3 1 第3节 典例类析 6 结果分析 1 立即取出 提取dna 离心 全部重带 2 细胞分裂一次 即细胞繁殖一代 取出 提取dna 离心 全部中带 3 细胞分裂两次 即细胞繁殖两代 取出 提取dna 离心 1 2中带 1 2轻带 7 实验结论 dna复制是以半保留方式进行的 第3节 典例类析 例1含有32p或31p的磷酸 两者化学性质几乎相同 都可参与dna分子的组成 但32p比31p质量大 现将某哺乳动物的细胞放在含有31p磷酸的培养基中 连续培养数代后得到g0代细胞 然后将g0代细胞移至含有32p磷酸的培养基中培养 经过第1 2次细胞分裂后分别得到g1 g2代细胞 再从g0 g1 g2代细胞中提取出dna 经密度梯度离心后得到结果如图3 3 2所示 由于dna分子质量不同 因此在离心管内的分布不同 若 分别表示轻 中 重三种dna分子的位置 请回答 第3节 典例类析 1 g0 g1 g2三代dna离心后的试管分别是图中的 g0 g1 g2 2 g2代在 三条带中dna分子数的比例是 3 图中 两条带中dna分子所含的同位素磷分别是 条带 条带 图3 3 2 第3节 典例类析 4 上述实验结果证明dna的复制方式是 dna的自我复制能使生物的 保持相对稳定 答案 1 abd 2 0 1 1 3 31p31p和32p 4 半保留复制遗传特性 解析 首先应当理解轻 中 重三种dna的含义 由两条含31p的脱氧核苷酸链组成的是轻dna 由一条含31p的脱氧核苷酸组成的链与另一条含32p的脱氧核苷酸组成的链形成的是中dna 由两条含32p的脱氧核苷酸组成的链形成的是重dna 根据dna半保留复制的特点 g0代细胞中的dna全部是轻dna g1代是以g0代细胞中的dna为模板 以含32p的脱氧核苷酸为原料 第3节 典例类析 形成的两个dna分子 全部为中dna g2代是以g1代细胞dna为模板 以含32p的脱氧核苷酸为原料形成的4个dna分子 其中有两个dna分子 含母链31p和子链32p为中dna 另两个dna分子 母链 子链全为32p 是重dna g2代及以后各代除两个中dna外 其他均为重dna 点评 此题重在考查dna分子的化学组成和结构特点以及dna自我复制的原理 第3节 典例类析 变式 2012 黄山联考 科学家用15n标记的nh4cl培养液来培养大肠杆菌 让大肠杆菌繁殖两代 然后收集并提取dna 再将提取的dna进行密度梯度离心 离心后试管中dna的位置是 a 全部位于下层b 一半居中 一半位于上层c 全部居中d 一半居中 一半位于下层 第3节 典例类析 答案 d 解析 大肠杆菌繁殖两代 产生4个子代dna分子 其中2个含有母链的大肠杆菌的dna一条链含普通的14n 另一条链含15n 位于试管的中层 而其他大肠杆菌中的dna都含有15n 位于试管的下层 第3节 典例类析 类型二dna分子复制的过程1 场所 在自然状态下只能在细胞内复制 1 真核生物 主要在细胞核内 线粒体和叶绿体内也可进行 2 原核生物 主要在拟核 3 dna病毒 在活的宿主细胞内 2 过程 见图3 3 3 图3 3 3 第3节 典例类析 1 解旋 亲代dna在解旋酶的作用下 把两条螺旋的双链解开 形成两条单链 母链 解旋是使两条链之间的氢键断裂 需atp提供能量 2 子链合成 以解开的两条母链为模板 以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料各自合成与母链互补的一条子链 3 子代dna分子形成的两条母链分别与各自决定的子链组成两个完全相同的dna分子 第3节 典例类析 3 特点 1 边解旋边复制 dna在复制过程并非两条链完全解旋开 再进行复制 而是一边解旋一边复制 可以多起点同时复制 2 半保留复制 新合成的每个dna分子中 都保留了原来dna分子中的一条链 模板链 4 dna分子准确复制的原因 dna分子独特的双螺旋结构提供精确的模板 通过碱基互补配对原则保证了复制准确无误 5 意义 dna进行自我复制 这在遗传上具有重要意义 因为生物性状的遗传 亲代的雌雄配子并未将具体的性状传给后代 而是将自身的dna复制了一份传给后代 因此 dna复制能保持物种的稳定性 第3节 典例类析 例2图3 3 4是dna分子复制的图解 请根据图回答 1 图中的 1 表示 过程 需要 酶的作用 2 图中的 2 过程表示以母链为模板进行的碱基的 参与配对的物质是游离在周围的 3 图中的 3 过程表示形成两个新的 分子 这一过程包括子链中脱氧核苷酸的 与 交互连接以及子链与母链在空间结构上的 化 参与此过程的酶有 等 图3 3 4 第3节 典例类析 4 分析dna复制过程所需条件应是 场所一般在 内 模板是 原料是 酶需要 等 能量由 提供 5 dna复制 一般是严格的 复制 dna复制的遗传学意义是为 在上下代之间的 准备了物质基础 遗传信息的传递使亲代生物的性状可在子代得到表现 例如 试举一例 第3节 典例类析 答案 1 解旋解旋 2 互补配对脱氧核苷酸 3 dna脱氧核糖磷酸螺旋聚合酶 4 细胞核原dna母链脱氧核苷酸解旋酶dna聚合酶atp 5 半保留遗传信息传递子女像父母 解析 dna复制时先解旋 dna首先利用线粒体提供的能量在解旋酶的作用下把两条螺旋的双链解开 合成子链 以解开的每一条母链为模板 以游离的四种脱氧核苷酸为原料 遵循碱基互补配对原则 在有关酶的作用下 各自合成与母链互补的子链 形成子代dna 每一条子链与其对应的模板盘旋成双螺旋结构 从而形成2个与亲代dna完全相同的子代dna 第3节 典例类析 变式已知dna分子的一条母链上的部分碱基排列顺序为 acgt 那么以另一条母链为模板 经复制后得到的对应子链的碱基排列顺序为 a tgca b acgt c cgta d agtc 答案 b 解析 该母链与另一条母链碱基互补配对 另一条母链与其复制合成的对应子链也碱基互补配对 所以该母链与另一条母链的对应子链的碱基排列顺序相同 第3节 典例类析 类型三dna半保留复制的相关计算如果对亲代dna分子用15n标记 然后在含14n的环境中让其复制 不管复制多少次 总有两个dna分子含有15n 总有两条单链含有15n 第3节 典例类析 第3节 典例类析 提醒 与dna复制有关的碱基计算 1 dna分子复制前后某种碱基数量的计算 若某dna分子含某碱基x个 则该dna分子进行n次复制 需提供含该碱基的脱氧核苷酸分子数 互补的碱基的脱氧核苷酸分子数 2n 1 x个 2 一个dna连续复制n次后 dna分子总数为 2n 3 第n代的dna分子中 含原dna母链的有2个 占1 2n 1 4 若某dna分子中含碱基t为a 则 连续复制n次 所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为 a 2n 1 第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为 a 2n 1 第3节 典例类析 例3用15n标记含有100个碱基对的dna分子 其中有胞嘧啶60个 该dna分子在14n的培养基中连续复制四次 其结果不可能是 a 含有15n的dna分子占1 8b 含有14n的dna分子占7 8c 消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个d 产生了16个dna分子 第3节 典例类析 答案 b 解析 由于dna的复制是半保留复制 经过四次复制形成16个dna分子 有2个dna分子中一条链含有15n 另一条链含有14n 其余14个dna分子两条链全部含有14n 该dna分子中含有100个碱基对 其中胞嘧啶60个 由此计算出含有鸟嘌呤60个 腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个 复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40 24 1 600个 第3节 正误立判 1 dna复制是以亲代dna分子的一条链为模板合成子代dna的过程 答案 解析 dna复制为半保留复制 形成的子代dna的两条链一条为母链 一条为子链 2 半保留复制是指dna分子中的一条链进行复制 另一条链不复制 答案 正误立判 第3节 正误立判 3 dna复制过程中氢键的形成需要解旋酶的催化作用 答案 解析 解旋酶的作用是解开dna的双螺旋结构 4 某双链dna分子 经三次复制后 得到的dna分子中有2个含有原亲代dna链 答案 第4节基因是有遗传效应的dna片段 第4节基因是有遗传效应的dna片段 第4节 三维目标 1 知识与技能 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 3 运用数学方法说明dna分子的多样性和特异性 2 过程与方法 1 培养学生分析资料的能力 2 通过课堂探究活动培养学生运用数学方法推理的能力 三维目标 第4节 三维目标 3 情感 态度与价值观通过介绍dna技术 对学生进行科学价值观的教育 第4节 重点难点 重点 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 难点 脱氧核苷酸的序列与遗传信息的多样性 重点难点 第4节 教学建议 本节内容是对本章内容的概括与提升 也为下一章 基因的表达 的学习作铺垫 本节包括基因与染色体关系的实例 dna片段中的遗传信息两部分内容 这两部分的内容通过两个活动来完成 在说明基因与染色体关系的实例中 主要通过资料分析使学生认识基因与dna的关系 在 dna片段中的遗传信息 部分 主要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 活动中创设问题情境设法引导学生通过数学推算的方法 得出dna分子中可以储存大量遗传信息的结论 从而推出dna分子的多样性和特异性 为此 基 教学建议 第4节 教学建议 因的概念将是本节教学的核心 dna的多样性和特异性侧重用数学方法来理解 学生通过前三节学习已经了解了基因 染色体的关系 掌握了dna的结构 dna的复制 这为本节知识的学习奠定了基础 高一学生在初中阶段对于探究性学习已有了一定的认识 并具备了一定的获取信息的能力 分析思维的目的性 连续性和逻辑性也已初步建立 但还很不完善 对事物的探索好奇往往又盲目 缺乏目的性 并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考 所以本节课必须在教师引导下 学生进行探究得出结论 第4节 新课导入 导入一 问题式导入 教师 生物的性状是由谁来控制的 学生 基因 教师 在你身上哪些性状像你的父母 你从你的父母遗传上获得了什么 学生 dna 教师 那么基因与dna是什么关系 新课导入 第4节 新课导入 导入二 复习导入 通过课件图片导入染色体与dna的关系 染色体与基因的关系 位置关系 数量关系 说明基因与dna的关系实例 情境创设 我们通过科学实验已知dna是主要的遗传物质 生活中我们常听说人的遗传与基因有关 那么基因与dna有什么关系 提出问题 基因 dna吗 1865年孟德尔首次提出了 遗传因子 他认为生物的某种性状是由 遗传因子 决定的 遗传下来的不是性状 而是 遗传因子 1909年 丹麦遗传学家约翰逊用 基因 这个名词取代了 遗传因子 后来证明亲代遗传给子代的是dna 显然基因与dna有密切的关系 那么基因是不是就是dna呢 基因与生物的性状之间有着怎样的关系呢 第4节 新课感知 新课感知 提示 基因是dna上具有遗传效应的片段 基因与环境共同控制生物性状 一 基因与dna的关系1 从数量上看 1 不分裂的细胞中 一条染色体上有 个dna分子 一个dna分子上有 个基因 2 所有基因的碱基总数 dna分子的碱基总数 即dna分子上只有部分碱基参与基因的组成 2 从功能上看 基因是 的dna片段 是控制生物性状的结构单位 第4节 自主探究 自主探究 2 许多 小于 有遗传效应 想一想 dna都分布在染色体上吗 dna片段都有遗传效应吗 答案 真核细胞的dna分布在细胞核内的染色体上和细胞质中的线粒体 叶绿体中 在原核细胞中则分布在拟核和质粒上 只有细胞核内的dna才与蛋白质结合形成染色体 dna片段包含有遗传效应的基因片段和无遗传效应的非基因片段 第4节 自主探究 二 dna片段中的遗传信息1 遗传信息的含义 dna分子中4种碱基的 2 特点 1 多样性 的千变万化 2 特异性 每一个dna分子有特定的碱基排列顺序 3 与生物体多样性和特异性的关系dna分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的 第4节 自主探究 排列顺序 碱基排列顺序 物质基础 第4节 典例类析 典例类析 类型一染色体 dna 基因之间的关系1 对基因概念的理解 1 从结构上看 基因是dna上一个特定的片段 一个dna分子上有许多个基因 基因与dna结构一样 也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的 也是双螺旋结构 每个基因的脱氧核苷酸数目及排序是特定的 基因中的碱基排