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第四章 遗传的分子基础

本章规划

在我们学习了遗传和染色体之后，理解了遗传规律与染色体行为的关系，了解了孟德尔的遗传实验，理解了孟德尔定律的本质及其应用等知识。在本章，我们将要学习遗传的分子基础的知识。

1．本章内容组成

本章内容由五节组成：“探索遗传物质的过程”“DNA的结构和DNA的复制”“基因控制蛋白质的合成”“基因突变和基因重组”“关注人类遗传病”。

第一节“探索遗传物质的过程”，介绍了人类对遗传物质的探索过程，着重展示了肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，还着重介绍了DNA提取的方法。通过这部分知识的学习，可以使学生理解人类对遗传物质的本质的认识是一个逐步发展的过程，科学的发展需要科学实验，同时更需要科学家的睿智与坚持。

第二节“DNA的结构和DNA的复制”介绍了DNA双螺旋结构的发现过程、DNA的分子组成及结构特点。关于DNA的复制，教材首先通过“积极思维”介绍了DNA复制的精巧实验，然后从理论角度解释了DNA半保留复制的过程。

第三节“基因控制蛋白质的合成”介绍了基因控制蛋白质合成的转录和翻译的过程以及人类的基因组计划，并穿插介绍了人类对遗传密码子的探索过程和密码子表。

第四节“基因突变和基因重组”通过分析镰刀状贫血症的病因，介绍了基因突变的相关概念和特点，然后介绍了基因重组和重组DNA技术的相关概念。

第五节“关注人类遗传病”介绍了人类遗传病的病因以及相关实例、人类遗传病的检测与预防措施等。

2．本章教材地位

本章教材在学生学习了遗传和染色体之后，理解了遗传规律与染色体行为的关系，了解了孟德尔的遗传实验，理解了孟德尔定律的本质及其应用等知识的基础上，讲述了分子水平上的遗传：探索遗传物质的过程、DNA的结构和DNA的复制、基因控制蛋白质的合成、基因突变和基因重组、关注人类遗传病。促进学生从分子水平理解遗传与变异的本质，同时也为后续知识——“生物的进化”的学习奠定了基础。遗传使得个体代代相传，使物种具有延续性；变异有可能让生物产生适应变化的环境的性状，从而在自然选择中得以生存，并产生新的物种，这也是生物多样性产生的物质基础。本章内容是生物学科的核心知识。

本章内容与前后章节知识有着内在的联系，本章在本模块中具有承上启下的重要作用：经前一部分知识的学习，学生感性地认识到染色体参与生物的遗传过程；初步了解了DNA可能是生物的遗传物质。本章在此基础上，介绍了证明DNA是遗传物质的历史经典实验；然后进一步证明了DNA作为遗传物质所具有的四个特点：结构稳定性、能自我复制、通过复制传递遗传信息、对性状控制、产生可遗传变异。本章内容是对减数分裂与有性生殖、遗传与染色体的延伸，探讨了染色体中哪些成分起着遗传作用以及遗传物质应具有的特点。基因突变与基因重组部分知识是学习生物进化知识的基础，这些知识的学习有助于学生理解达尔文的自然选择学说、理解现代达尔文主义的理论内涵。同时，“重组DNA技术、人类基因组计划”等知识与选修2——“生物科学与社会”等模块具有紧密的联系。

3．本章在技能培养与情感、态度与价值观引导方面的作用

通过“DNA提取”“PTC味盲和基因的关系”等实验的操作，可以培养学生利用生物实验器材进行实验操作的能力、数据的收集与处理能力。

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在本章中将通过回顾探索遗传物质的过程、DNA复制的精巧实验设计、人类对遗传密码子的探索过程等科学史，让学生感受科学家聪慧的头脑与睿智的目光，以及他们坚定不移的科学态度，不迷信、不武断、敢于挑战权威、勇于承认错误的科学品质。通过学习DNA的复制、基因对于蛋白质合成的控制，体会生命活动的复杂性与多元化、感受生命的美，从而尊重生命、关爱生命。对于基因工程等知识的学习，可以让学生感受科技发展对于社会进步的推动作用，同时，也可让学生认识到基因工程的负面影响所引发的社会公众的担忧。从而形成比较科学的生物学的态度与价值观。

同时通过本章的学习，可以引导学生关注现代遗传学的迅速发展，认同遗传学研究的新成就对解决人类面临的问题具有重大的科学价值和应用价值，积极思考遗传学与其他自然科学和人文科学的联系，为普及遗传学的知识作出贡献。在进行遗传调查和实验活动中，可以培养学生善于从自己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，养成实事求是的科学态度和培养勇于创新与合作的科学精神。

本章的学习可以有效地提高学生科学探究的意识与能力，锻炼科学探究的基本技能。因而本章教学中应强调对学生的科学探究意识与实践能力的培养。

本章教学重点：

1．人类对遗传物质的探索过程。 2．DNA的粗提取过程。

3．DNA分子结构的主要特点、DNA分子的复制过程。 4．基因控制蛋白质的转录、翻译过程。 5．基因突变、基因重组。

6．概述人类遗传病的类型，并对人类遗传病的监测和预防方法有所了解。 本章教学难点：

1．人类对遗传物质的探索过程。

2．DNA分子结构的主要特点、DNA分子的复制过程。

3．基因的碱基排列顺序代表着遗传信息、RNA的碱基排列顺序代表着遗传密码。 4．基因突变、基因重组。 5．禁止近亲结婚的原因。 课时安排： 共计13课时。

课题题目 课时安排

探索遗传物质的过程 3课时

DNA的结构和DNA的复制 2课时 基因控制蛋白质的合成 3课时 基因突变和基因重组 3课时 关注人类遗传病 2课时

第一节 探索遗传物质的过程

“探索遗传物质的过程”一节主要可以分为总结人类对遗传物质的探索过程、尝试提取DNA等两部分内容。

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对遗传物质的认识过程，要求是：分析肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的结果，证实DNA是遗传物质；分析烟草花叶病毒(TMV)感染实验，证实RNA也是遗传物质；概括遗传物质的特征。

科学家是通过实验认识到核酸是遗传物质的，为学生提供一些经典实验研究的资料，引导他们通过分析实验结果而认识到DNA和RNA是遗传物质不仅使他们深刻理解遗传物质的特征而且使他们感受到科学家探索遗传奥秘的思维方式。

遗传物质不仅携带着遗传信息，还能控制生物特定性状，能将遗传信息传递给后代。对遗传物质的认识一直困扰着科学家，直到20世纪50年代，科学家才认识到DNA是遗传物质。而遗传物质一旦被认识后，对生物学产生了巨大的影响。遗传物质的发现过程凝聚了众多科学家的智慧，教材中的两个“积极思维”活动都是科学家探索DNA是遗传物质过程的浓缩，有效地组织活动有利于培养学生的分析、归纳、推理等能力，培养学生的科学探索精神。

细胞的有丝分裂、减数分裂和受精作用都涉及遗传物质的传递，因此，这部分知识是对细胞科学探索的起源，也是课堂导入的基础，更是学生进行理性探索的基础。

本节安排了一个两个“积极思维”活动，一个是“肺炎双球菌的转化实验说明了什么？”对学生的探究活动予以评价，尤其是对学生在探究过程中善于假设，多向思维，收集材料进行探究学习的科学精神给予高度赞许，并教育学生要有一丝不苟的治学态度，掌握一定的科学研究方法。另一个是“为什么说噬菌体实验更有说服力？”设计恰当的探究式问题，可以引导学生自觉地思考，层层深入地领悟从而得出正确的结论。在讲述完噬菌体侵染细菌的实验后，教师:提问：①进入细菌体内的是什么？什么结构留在外面？②出来的是什么？③新的蛋白质外壳是怎么出现的？④这个实验能得出什么结论？回答出这4个问题，学生就可以从蛋白质外壳留在了细菌外面没有参与到产生子噬菌体的现象得出它不是遗传物质；从留在细菌体内的DNA发挥了其遗传作用从而产生子代噬菌体的实验结果中直接得出DNA是遗传物质的结论。一个“边做边学”是“DNA的粗提取”，粗提取DNA，从而单独地、直接地去观察DNA的作用，对于格里菲思的细菌转化实验的成功，对于验证DNA是遗传物质十分关键。同时，能使学生在对提取出的DNA进行物理观察的过程中直观认识DNA絮状聚集物。一个“继续探究”是“鉴定DNA”。还有一个“拓展视野”是“朊病毒及疯牛病”。

教学重点 1.讲述了人类对遗传物质的探索过程。 2．DNA的粗提取过程。

教学难点 分析科学家对遗传物质的探索实践过程。

教具准备 格里菲思的4步实验利用POWERPOINT制作幻灯，“噬菌体侵染细菌的实验”制作成三维动画。

课时安排 3课时。

1．简述科学家认识遗传物质的过程。

2．通过肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，理解DNA是主要的遗传物质。

3．通过模拟科学发现的过程，渗透科学研究的方法，培养学生科学探究的能力。 4．使学生学会DNA粗提取和鉴定的方法，培养学生的动手能力和学会进行科学实验的一些基本技能。

5．通过对感性图文资料的学习，培养学生的信息处理能力。

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