人教版高中生物必修二課件:遺傳的分子基礎單元教學設計(共118張PPT)
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1、 單元教學設計 遺傳的分子基礎 一、本單元的教材地位 二、本單元的教學內容 三、教學內容的具體實施建議 四、本單元的教學特點 五、本單元凸顯的學科素養 一、本單元的教材地位 D ? 奧地利 孟德爾 D ? 美國 摩爾根 XA 美國 薩頓 基因的分子本質是什么呢? 這個分子具有什么樣的特點呢? 它又是怎樣控制性狀的呢? 一、本單元的教材地位 對前面單元的遞進和深入,對遺傳原理 的分子本質的探討 變異 進化 可遺傳變異是進化的原材料 可遺傳變異 基因突變 基因重組 染色體變異 概念 性 狀 基因的本質 基因對性狀 的控制 一、本單元的教材地位 對前面單元的遞進和深入,對遺傳原理 的分子本質的探討
2、本單元是后面單元的學習基礎 承上 啟下 二、本單元的教學內容 基因的分子本質是什么呢? 第三章 第一節 核酸是遺傳物質的證據(浙科版) 第 3章 第 1節 DNA是主要的遺傳物質(人教版 ) 這個分子具有什么樣的特點呢? 第三章 第二節 DNA的分子結構和特點 第三節 遺傳信息的傳遞 第 3章 第 2節 DNA分子的結構 第 3節 DNA的復制 它又是怎樣控制性狀的呢? 第 4節 基因是有遺傳效應的 DNA片段 第三章 第四節 遺傳信息的表達 第 4章 基因的表達 二、本單元的教學內容 基因的 本質 基因的 表達 第一節 DNA是遺傳物質的證據 第二節 DNA的分子結構和特點 第三節 DNA的
3、復制 第四節 基因是具有遺傳效應的 DNA片段 第五節 基因的表達 三、教學內容的具體實施建議 第一節 DNA是遺傳物質的 證據 (2課時) DNA PK 蛋白質 探索遺傳物質的過程是漫長的,直到 20世紀 20年代,人們仍普遍認為 蛋白 質 是遺傳物質 。 不同生物的蛋白質在結構上存在差異 蛋白質與生物的性狀密切相關 蛋白質中氨基酸的不同排列組合可以貯存大量遺 傳信息 到了 20世紀 30年 ,人們才認識到 DNA 是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大 分子,脫氧核苷酸的化學組成包括磷酸、 堿基和脫氧核糖。組成 DNA分子的脫 氧核苷酸又四種,每一種有一個特定的 堿基。但是, 由于對 DNA分
4、子的結構 沒有清晰的了解 ,認為 蛋白質是遺傳物 質的觀點仍占主導地位。 證據一:肺炎雙球菌的轉化實驗 (一)格里菲思的 體內 轉化實驗 體內轉化實驗: S型菌里有某種“轉化因子” 學生分析并得出結論 : R型細菌 R型細菌 只長 R型菌 只長 R型菌 R型細菌 S型菌 R型細菌 S型菌的 DNA S型菌的 蛋白質或莢膜多糖 S型菌的 DNA+DNA酶 (二)艾弗里的 體外 轉化實驗 體外轉化實驗:這種“轉化因子” 是 DNA , DNA才是遺傳物質 補充說明:在體外轉化實驗中,只有一小部 分 R型菌被轉化成 S型,大部分仍然是 R型菌。 學生分析并得出結論 : 提問:艾弗里是怎樣成功地確定轉
5、化因子的呢? 艾弗里成功的關鍵是將 S型菌的 DNA和蛋白 質分離 , 分別研究 質疑:艾弗里的實驗還有什么不能讓人信服的呢? 由于艾弗里的實驗中提取出的 DNA,純度最高 時也 還有 0.02%的蛋白質 。 實驗證明 DNA與 R型肺炎雙球菌的轉化中莢膜 的產生有關;但是沒能體現 遺傳物質 “親 子代間連續性” 的特征。 證據二:噬菌體侵染細菌的實驗 噬菌體侵染細菌的實驗,是最重要的 經典 實驗之一,也相對 抽象難以理解。 教學策略: 1.變分析實驗為 探究實驗 ,把知識的傳授過程優化成一個 科學探 究 的過程。 2. 加入研究史的素材,還原課題研究背景,用 “問題引導,自主 探究” 的方式
6、,引導學生先搭建起整體實驗思路,再細化具體過 程,始終領著學生 “重走探索之路 ”。 3. 用 問題串的形式 引導學生解決實驗探究中的細節問題。 T2噬菌體的結構模式圖 T2噬菌體的電鏡照片 1、 T2噬菌體的組成成分是 60%的蛋白質和 40%的 DNA。 研究背景 : 2、 T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒 , 它比起細菌,個體微小。 3、 T2噬菌體的生長包括“潛伏期”、“生長期”、 “釋放期”。一個噬菌體吸附細菌后一段時間,有 100 多個子代噬菌體釋放出來。 4、 噬菌體的侵染開始于噬菌體對細菌的附著 , 結束于被侵染的細菌破裂,子代噬菌體釋放, 內部發生了什么尚不明確。
7、 電子顯微鏡下的大腸桿菌和噬菌體 要在 子代中尋找標記 來確定誰是遺傳物質 , 接著幫助學生將這些 “ 點狀知識 ” 連點成線, 構建 整體 實驗框架 DNA 蛋白質 標記的噬菌體 侵染細菌 尋找子代噬菌體 檢測標記物 接下來實驗設計的重點和難點就成為 怎樣做標記 ? 侵 染細菌多長時間 ? 去哪里找子代 ? 標記物怎么測 ? 噬菌體侵染細菌的實驗 1952年 赫爾希 和 蔡斯 噬菌體的 DNA進入細菌傳給子代 1.實驗假設(推測) : 噬菌體本身只能靠電子顯微鏡才能觀察到,它向細菌內注入什 么物質是看不見摸不著的,我們怎么知道它注入什么物質呢? 2.設計實驗方案 : DNA: C、 H、 O
8、、 N、 P 你會選取 哪種元素的同位素來分別標記 DNA和蛋白質? 同位素示蹤法 蛋白質: C、 H、 O、 N、 32S 在 T2噬菌體的化學分析中發現,外殼蛋白質 分子中含有甲硫氨酸、胱氨酸、半胱氨酸中 含有 S元素。 補充實驗背景資料: DNA: C、 H、 O、 N、 31P 你會選取 哪種元素的同位素來分別標記 DNA和蛋白質? 同位素示蹤法 蛋白質: C、 H、 O、 N、 32S 35S 32P 怎樣知道噬菌體的 DNA還是蛋白質注入了細菌呢? 同位素示蹤 用同位素標記哪種元素呢? S35蛋白質 P32-DNA 怎樣用同位素標記噬菌體呢? 先培養細菌,再用噬菌體去侵染 是將一組
9、噬菌體的 DNA和蛋白質都標記上嗎? 兩組噬菌體,分別標記 DNA和蛋白質 將標記 DNA組的噬菌體侵染 未標記的 細菌,你怎樣 知道 DNA進入細菌了呢? 攪拌、離心使未侵染的噬菌體與細菌分離 噬菌體侵染細菌 多長時間時進行攪拌和離心呢? 回憶 T2噬菌體的生長包括“潛伏期”、“生長期”、“釋 放期”的知識,讓學生領會時間要在子代噬菌體在細菌里,也 就是在 “生長期” 內,掌握好培養時間是實驗成敗的關鍵,具 體時間的長短要做預實驗來確定 。 請討論并完成實驗預期結果 3.預期實驗結果 : 4.實際實驗結果 : 赫爾希 和 蔡斯的實驗結果 上清液 -放射性 很高 75% 沉淀 -放射性 很低
10、25% 35S標記(蛋白質) 的 T2噬菌體侵染細菌 32P標記( DNA) 的 T2噬菌體侵染細菌 上清液 -放射性 很低 15% 沉淀 -放射性 很高 85% 分析以上結果出現的原因? 32P組 30 %在子代噬菌體中出現 他們分別在沉淀物中得到大腸桿菌 ,大腸桿菌 裂解后 ,又得到大量子代噬菌體 . 35S組 極微量 在子代噬菌體中出現 Hershey-Chase 的噬菌體實驗 Hershey(赫爾希)因噬菌體侵染細菌的實 驗獲得了 1969年諾布爾醫學生理獎。 拓展提升 : *普遍認同而被肯定 *幾乎同時,生化學家卡伽夫對核酸的 4種堿基重新測定,用比 較精確的紙層析法分離堿基,再用紫
11、外線吸收光譜做定量分析, 反復試驗,終于發現嘌呤數 =嘧啶數, A=T; C=G,嚴格配對 出現。 這給沃森和克里克很大的啟發, 1953年,他們借助 X射 線衍射圖片,通過計算,模型拼裝,終于證實了 DNA的雙螺旋 結構,為分子生物學開啟了先河。 肺炎雙 球菌體 內轉化 實驗 1944 艾弗里 肺炎雙 球菌離 體轉化 實驗 噬菌體 侵染細 菌實驗 DNA雙 螺旋結 構的提 出 1928 格里菲斯 1952 赫爾希 1953 沃森、克里克 前后經歷 24年 ,人們才確信: DNA是遺傳物質。 本節中必須將 DNA是遺傳物質的 三個 實驗證據 講清楚,可通過 設置問題串 , 設 置探究實驗, 從
12、實驗目的、實驗選材、現 象 、結果和結論、實驗成功的原因等方面 引領學生一步步分析, 理解實驗過程,得 出實驗結論 。 第二節 DNA的分子結構和特點( 12課時) 課前 布置小組作業 ,搜集有關 DNA 分子 結構研究的資料, 將其發現過程的重要人物和 事件制成 PPT課件 ,用于課堂上小組交流。 讓學生代表小組用講故事的形式,介紹 鮑林 、 威爾金斯和富蘭克林 、沃森和克里克 等科學家 在 DNA 研究歷程上分別作出的重要貢獻 第二節 核酸的分子結構 早在 1868年,人們就已經發現了核酸。一個瑞士 籍的研究生名叫 米歇爾( 1844-1895), 他把附近醫 院扔出的繃帶上的 膿血 收集
13、起來,并用 胃蛋白酶 進行 分解,結果發現細胞遺體的大部分被分解了,但 對細 胞核不起作用 。他進一步對細胞核內物質進行分析, 發現 細胞核 中含有一種 富含磷和氮 的物質。 霍佩 賽 勒 用酵母做實驗,進一步證明了米歇爾的發現。于是 他把這種物質取名為 核素 , 后來人們發現它呈酸性, 因此改叫 核酸 。 資料一 : 資料二:德國生物化學家 科賽爾 首次采用水解 法研究 DNA 的化學組分。 大家識圖說出 : DNA 的組成元素 、基本組成物質 脫氧核糖 C5H10O4 各小組拿出制作好的磷酸、脫氧核糖、 含氮堿基圖形 C 5H10O4 資料三 : 美國科學家利文( 18691940)指出了
14、核酸中 “磷酸 糖 堿基”的排列順序。 請同學們拼出一個個脫氧核苷酸 腺嘌呤脫氧核苷酸 鳥嘌呤脫氧核苷酸 胸腺嘧啶脫氧核苷酸 胞嘧啶脫氧核苷酸 資料四: 1951年 富蘭克林 受到鮑林研究 蛋白質結構的 啟發 ,通過數據分析得知相鄰單核苷酸之間的聚合方 式 ,即一個脫氧核苷酸的 磷酸 基團, 能與 上一個 脫氧 核苷酸的脫氧核糖上的 3 號碳原子 相連接 。 (請學生制作核苷酸之間的連接) 3,5磷酸二酯鍵 5 3 資料五: 1951年, 威爾金斯展示了一 張 DNA晶體 的 X 射 線 -衍 射 照片 。 資料六:沃森和克里克根據 DNA衍射圖譜,推算出 DNA分子呈螺旋 結構。他們嘗試了不
15、同的單鏈螺旋和 三螺旋結構模型,但很快被否定了。 1953 年 ,沃 森 - 克里克合作推斷 DNA 分子的空間構象呈 雙螺旋結構 。 (兩小組的學生將兩條鏈擺放到一起) 哪種擺放符合沃森 -克里克推斷的 DNA分子雙 鏈結構呢? 一是 兩條鏈呈反向平行關系 , 5 3 3 5 一是 兩條鏈呈反向平行關系 , 5 3 3 5 二是 磷酸 -脫氧核糖 交互排列而成的 主鏈排列在外 側 ,含氮堿基 則 位于內側 。 請兩小組的同學根據以上提示重新擺放: 沃森 -克里克根據鮑林構建蛋白質分子結構模型 的成果,反復用一堆球棍組裝著 DNA分子的模型。 他們嘗試過 A與 A, T與 T配對。但這種配對方
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