第三章基因的本质
综述
本章教材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，并且讲述遗传物质四大特点中的三个——具有稳定性、储存遗传信息、能够自我复制。通过讲述DNA是遗传物质的实验证据（第一节），DNA分子结构（第二节）和复制功能（第三节），以及基因的基本概念（第四节）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。
本章第一节《DNA是主要的遗传物质》主要讲述DNA是遗传物质的直接证据——“肺炎双球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”。这两个实验设计思路中都针对遗传物质是蛋白质还是DNA的早期推测，把蛋白质和DNA分开，单独的研究它们各自的作用，强有力的证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。这节内容重点要让学生理解实验的过程和思路，领悟科学的历程和方法。并从中学习到如何设计科学合理的实验。
第二节《DNA的分子结构》主要是让学生掌握DNA分子双螺旋结构的特点，学会DNA分子结构的看图和绘图，并且把DNA分子平面结构特点和双螺旋空间结构特点有机结合起来。通过DNA结构特点熟练掌握碱基互补配对原则并解答相关碱基计算题。DNA双螺旋结构和碱基计算是本节的重点。
第三节《DNA的复制》主要有两个内容——DNA分子半保留复制过程和DNA半保留复制的实验证据。DNA分子复制的过程重点要让学生掌握复制的步骤以及模板、原料、能量、酶四个条件。这里边难点是复制后DNA分子数和亲子代DNA中母链子链的关系，必须跟随相关类型题。DNA半保留复制的实验证据是选学内容，单对于学生理解复制过程中母链子链的关系至关重要。这个实验思路和方法难度较大，在讲授过程中我们深入浅出，相关技术简洁化，使学生容易接受。
第四节《基因是有遗传效应的DNA片断》由一个游戏活动引入对问题的探讨。活动中运用排列组合的数学方法，帮助学生理解DNA分子可以储存大量的信息。然后通过几个实例让学生理解基因有遗传效应并是DNA的片断这两个特点。本节重点是基因与DNA的关系，以及DNA的多样性和特异性。
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详细分析 |
第一节《DNA是主要的遗传物质》 |
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教学目标 |
1、 分析证明DNA是主要遗传物质的实验设计思路 2、 探讨实验技术在证明DNA是主要遗传物质的作用 3、 总结“DNA是主要遗传物质”的探索过程 |
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教学重点难点 |
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 |
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教学方法 |
多媒体辅助课堂讲授 |
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课时安排 |
一课时 |
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教 学 内 容 步 骤 的 分 析 |
这节课的中心内容就是DNA是主要遗传物质的探索历程，所以围绕两个经典实验，可以设计情境引导学生亲身体验科学研究的思路和方法。 首先设计格里菲斯实验的情境，介绍R型、S型肺炎双球菌的特点及致病机理。通过了解格里菲斯的实验过程及现象，学生自然而然的提出问题：加热后的S型细菌中有某些物质使R型细菌发生了转化，转化成了S型的致病菌，从而使小鼠死亡。以此问题为引线，提出埃弗里的转化实验。因为这个实验的思路相对简单，这里可以以埃弗里的实验作一个实验设计练习，让学生通过格里菲斯实验中引发的问题，自己来设计一个实验，解决这个问题。采用“设疑导入——问题引导呈现探究——设计实验——讨论分析结果——归纳总结”的程序，最后再和埃弗里的实验进行比较分析，总结自己设计实验的优劣。这样会取得比单纯讲授更好的教学效果。 噬菌体侵染细菌这个实验相关知识点比较多，应该复习一下病毒的分类、组成及其结构特征。然后将这个实验总体思路阐述一下，首先分别用放射性的P和S对噬菌体进行标记（分别标记噬菌体中的DNA和蛋白质），然后把噬菌体和大肠杆菌混合（让噬菌体侵染大肠杆菌），离心后观察放射性物质所在的位置。实验现象，及对实验现象的分析。有关实验及结论：1）肺炎双球菌的转化实验——转化因子是什么？2）噬菌体侵染细菌的实验——遗传物质是蛋白质还是DNA？ 最后归纳总结：1）非细胞结构的生物体内，只有一种核酸，只有一种遗传物质，即DNA或RNA；2）在具有细胞结构的生物体内，有DNA和RNA两种核酸，但DNA是主要的遗传物质；3）染色体是DNA的主要载体；4）遗传物质控制蛋白质的合成，并由蛋白质表达遗传信息。 |
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详细分析 |
第二节《DNA分子的结构》 |
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教学目标 |
1、 概述DNA分子结构的主要特点 2、 制作DNA分子双螺旋结构模型 3、 总结“DNA是主要遗传物质”的探索过程 |
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教学重点难点 |
1、 DNA分子平面结构、空间结构的主要特点 2、 构建DNA双螺旋结构模型要注意的问题 |
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教学方法 |
多媒体辅助课堂讲授（flash动画） |
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课时安排 |
一课时 |
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教 学 内 容 步 骤 的 分 析 |
首先要引导学生分析沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的过程，总结科学研究方法。当研究对象难以直接操作或研究时，可以考虑模型构建的方法，模型构建是否正确，还需要通过与原型的比较来确定。沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型最终被认可，就是因为这一模型与原型——DNA结晶的X射线衍射图相符，并能解释DNA作为遗传物质所具备的多种功能。另外还要总结在生物学的研究中，多学科的综合应用。 在讲授DNA分子结构时可以采用“空间结构——平面结构——单链结构——基本单位”的逆向思维，由立体到平面，由大分子到组成单位，步步设疑，逐渐深入。碱基互补配对原则涉及很多计算题，推算DNA分子的碱基比例，学会用数学语言描述生命现象。在一个DNA分子中A=T，C=G，A+C=T+G，任意两个不互补的碱基之和相等。 结合课本上的DNA分子结构模试图讲述DNA分子的双链是由两条脱氧核苷酸长链连接起来的；DNA分子的主链是由磷酸和脱氧核糖交替连接排列的；DNA碱基对的排列顺序变化多端，说明了DNA分子具有多样性，可以储存大量的遗传信息；DNA分子的碱基对特定的排列顺序说明DNA分子具有特异性。 |
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章节 |
第三节《DNA的复制》 |
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教学目标 |
1、 概述DNA分子的复制 2、 DNA复制的生物学意义 |
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教学重点难点 |
1、 DNA分子复制的条件、过程和特点 2、 DNA分子复制后子代与亲代链的关系 |
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教学方法 |
多媒体辅助课堂讲授 |
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课时安排 |
一课时 |
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教 学 内 容 步 骤 的 分 析 |
这节课的主要内容是DNA分子半保留复制过程和DNA半保留复制的实验证据。DNA分子复制的过程重点要让学生掌握复制的步骤以及模板、原料、能量、酶四个条件。这里边难点是复制后DNA分子数和亲子代DNA中母链子链的关系，必须跟随相关类型题。DNA半保留复制的实验证据是选学内容，单对于学生理解复制过程中母链子链的关系至关重要。这个实验思路和方法难度较大，在讲授过程中我们深入浅出，相关技术简洁化，使学生容易接受。 在分析实验过程中，教师可以首先让学生假设DNA的复制方式：是半保留复制还是全保留复制，然后层层设疑，然后剖析经典实验。DNA是看不见的，如何才能分辨DNA呢？此时，教师可以让学生分析经典实验中用同位素标记的方法，分析密度梯度离心后重带、中带、轻带表示的DNA分子的双链构成是怎样的，在整个实验的亲代、子一代、子二代细胞中提取出的DNA离心的结果说明了什么。通过层层分析，学生不仅能够自己得出结论：DNA的却遇有半保留复制的特点，同时还能感受科学探究的魅力。 用多媒体课件演示DNA复制的动态变化过程。守信让学生明确DNA并不是原来的DNA分子产生一个全新的DNA分子，而是DNA分子的两条链分开，每一条链作为一个模板再配上一条子链，这样形成的两个DNA分子每个都有一条母链和一条子链。DNA复制过程大体分为三个阶段：1）解旋；2）合成；3）延伸； 课堂总结时要让学生分析子代DNA与亲代DNA的碱基序列的特征，讨论DNA自我复制的生物学意义。正是由于DNA分子的这一复制过程，才使亲代的遗传信息传递给子代，从而使前后代保持了一定的连续性。 |
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章节 |
第四节《基因是有遗传效应的DNA片断》 |
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教学目标 |
1、 案例说明基因是有遗传效应的DNA片断 2、 说明DNA分子的多样性和特异性 3、 基因和遗传信息的关系 |
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教学重点难点 |
1、 基因是有遗传效应的DNA片断 2、 DNA分子具有多样性和特异性 |
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教学方法 |
多媒体辅助课堂讲授 |
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课时安排 |
一课时 |
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教 学 内 容 步 骤 的 分 析 |
教材中提供了实证、探究和联系社会实际三个层面的活动内容，我们可以充分利用这些资源组织教学。资料分析中的1、3主要是从数量关系上说明基因是DNA分子的片断；资料2、4分别提供了海蜇的绿色荧光蛋白基因和小暑体内肥胖基因的相关信息，主要说明基因的遗传效应。可以通过一系列问题，让学生从实例中逐步得出基因是DNA分子上的片断、基因具有遗传效应得结论，最终获得基因是有遗传效应的DNA片断。 探究活动主要是借助于数学方法，所以要侧重数学技能的训练，利用数学思维解决生物学问题。所有的碱基排列的概率计算是建立在一个假设基础上的（所有碱基对的随机排列都能构成基因）。因此在将数学模式迁移到生物学问题时，教师一定要提示学生注意：生物学现象的特殊性和数学模式的应用范围。 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DNA分子的特异性。DNA分子的多样性和特异性构成了生物体多样性和特异性的物质基础。 |
