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1、高中生物必修2第四章第二節(jié)的教學設計 基因?qū)π誀畹目刂? 課時課標解讀 知識目標 1.解釋中心法則。 2.舉例說明基因與性狀的關系。 教學重點和難點 1.教學重點： (1)中心法則。 （2）基因、蛋白質(zhì)與性狀的關系。 2.教學難點：基因、蛋白質(zhì)與性狀的關系。 能力目標 1. 理解中心法則并能繪制圖解。 2. 培養(yǎng)學生分析和處理資料的能力。 情感、態(tài)度、價值觀目標 1.了解生物學研究史，認識科學研究是不斷深入和發(fā)展的。 課時安排 1課時 一、教材分析 本節(jié)內(nèi)容是對第一節(jié)內(nèi)容的概括歸納和延伸，包括“中心法則的提出及其發(fā)展”和“基因、蛋白質(zhì)與性狀的關系”兩部分

2、內(nèi)容?！盎颉⒌鞍踪|(zhì)與性狀的關系”對應于課程標準的要求“舉例說明基因與性狀的關系”。 “中心法則的提出及其發(fā)展”首先介紹了1957年，克里克提出的中心法則的內(nèi)容，然后安排了一則“資料分析”，意圖是讓學生根據(jù)提供的實驗證據(jù)，分析最初的中心法則的不足，并做出適當?shù)男薷?。這樣的組織方式不僅能鍛煉學生根據(jù)實驗證據(jù)得出結論的能力，而且能使學生認識到科學是一個逐步完善的過程，科學發(fā)展是永無止境的。 “基因、蛋白質(zhì)與性狀的關系”是對三者關系的總結。教材在此處著重用實例說明三者的關系，有助于學生化抽象為具體，更好地理解這部分內(nèi)容。 二、學生情況分析 本教學設計面對的是文理基礎類學生，學生層次

3、有一定的差距，他們對“基因控制蛋白質(zhì)合成”有一定的了解，但是歸納推理能力任有待提高。此外對于轉(zhuǎn)錄翻譯的實際意義，部分同學也較難把握。通過本節(jié)的教學有助于這些問題的解決，通過生動具體的生物學事例也可以提高他們的學習積極性，鍛煉學生的分析能力。 三、教學策略 本節(jié)對應的課程標準中的要求是：“舉例說明基因與性狀的關系”，屬于“理解水平”，要求不算高。 1.采用學生已有知識歸納 + 資料分析的方法，讓學生親身感受中心法則發(fā)展的過程。 在“中心法則”的教學中，首先要強化學生上一節(jié)的所學內(nèi)容，形成自己的知識理解，再結合教材中的“資料分析”進行拓展，不僅讓學生了解中心法則本身，而且讓學生親身感受到科

4、學發(fā)展過程是怎樣一步一步地接近真理的。接著載師生一起探討遺傳信息流向途徑。 2.由遺傳實例入手，突破“基因、蛋白質(zhì)與性狀的關系”、 “基因型、表現(xiàn)型與環(huán)境條件的關系”。 關于基因、蛋白質(zhì)和性狀的關系的內(nèi)容，比較復雜，也較抽象，若直接由教師講述，學生難以理解。可講好遺傳現(xiàn)象的實例，讓學生自己來總結三者間的關系，做出歸納，并結合教材中的“技能訓練”以及 “問題探討”，鞏固所學知識。 教學設計思路 【知識回顧、導入】 練習 請根據(jù)基因指導蛋白質(zhì)合成的過程，畫一個表示遺傳信息傳遞方向的流程圖 （提示：從DNA開始。） 展示交流，小結。 ↓ 【中心法則】 新課探究 中心法則的提

5、出和發(fā)展 1、1957年，克里克提出的中心法則。 2、中心法則的發(fā)展——閱讀課本P69的“資料分析”，回答課本提出的三個討論題。 3、中心法則的完善和具體內(nèi)容。 讓學生體驗中心法則的發(fā)展歷程，鍛煉資料分析歸納能力。 ↓ 【基因、蛋白質(zhì)、性狀】 對比歸納 1. 基因?qū)π誀畹目刂频膬蓚€途徑及實例； 2. 基因型、表現(xiàn)型與環(huán)境條件的關系； 四、教學過程 教學內(nèi)容 學生活動 教師的組織和引導 教學意圖 知識回顧 回憶基因指導蛋白質(zhì)合成過程的內(nèi)容，畫一個表示遺傳信息傳遞方向的流程圖。由DNA開始 指導學生畫一個表示遺傳信息傳遞方向的流程圖。 回憶舊知識，檢查知

6、識缺陷 中心法則 觀察對比克里克的中心法則示意圖。 展示1957年克里克提出的中心法則，肯定學生書寫的流程圖 鼓勵表揚學生 中心法則的修改和完善 自主學習 指導學生閱讀課本，完善中心法則示意圖 讓學生體驗科學發(fā)展是永無止境的 中心法則的信息流向 完成學案，理解遺傳物質(zhì)的信息流向 深層次理解中心法則內(nèi)容 基因、蛋白質(zhì)、性狀的關系 閱讀課本，討論，完成學案 通過展示講解遺傳實例，讓學生理解基因、蛋白質(zhì)、性狀的關系 通過具體實例理解基因控制性狀的途徑 學會歸納基因控制性狀的兩種方式 歸納：基因?qū)π誀畹目刂频膬蓚€途徑

7、基因 → → 影響細胞代謝 → 生物的性狀 基因→ →組成細胞結構→生物性狀 基因型、表現(xiàn)型與環(huán)境條件的關系 完成技能訓練、探究練習 1、通過課本技能訓練，讓學生理解基因型、表現(xiàn)型與環(huán)境條件的關系 2、完成探究練習 鍛煉學生的分析歸納和語言表達能力 五、配套檢測或練習題 1、高等生物的基因控制性狀表現(xiàn)的主要途徑是（ ） A DNA 蛋白質(zhì) 性狀 B RNA DNA 蛋白質(zhì) 性狀 C RNA 蛋白質(zhì) 性狀 D

8、 DNA RNA 蛋白質(zhì) 性狀 2、囊性纖維病的實例可以說明 ( ) A．基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀 B．DNA中某個堿基發(fā)生改變，生物體合成的蛋白質(zhì)必然改變 C．基因通過控制激素的合成，控制生物體的性狀 D．基因通過控制蛋白質(zhì)的結構直接控制生物體的性狀 3、在生物體內(nèi)性狀的表達一般遵循DNA→RNA→蛋白質(zhì)的表達原則，下面是幾種與此有關的說法，錯誤的是 ( ) A．在細胞的一生中，DNA不變，RNA和蛋白質(zhì)分子是變化的 B．真核生物DNA-→RNA是在細

9、胞核中完成的，RNA-→蛋白質(zhì)是在細胞質(zhì)中完成的 C．在同一個體不同的體細胞中，DNA相同，RNA和蛋白質(zhì)不同 D．在細胞的一生中，DNA，RNA和蛋白質(zhì)種類和數(shù)量是不變的 4、白化癥病人出現(xiàn)白化癥的根本原因是（ ） A 病人體內(nèi)缺乏黑色素 B 病人體內(nèi)酪氨酸 C 控制合成酪氨酸酶的基因不正常 D 長期見不到陽光所致 5、(2002廣東、河南、廣西高考)科學家將含人的a-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，該受精卵發(fā)育的羊能分泌含a-抗胰蛋白酶的奶。這一過程涉及（ ） A DNA按照堿

10、基互補配對原則自我復制 B DNA 以某一條鏈為模板合成 C RNA以自身為模板自我復制 D 按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質(zhì) 6、（2005理科綜合全國卷）人體神經(jīng)細胞與肝細胞的形態(tài)結構和功能不同，其根本原因是這兩種細胞的（ ） A、DNA堿基排列順序不同 B、核糖體不同 C、轉(zhuǎn)運RNA不同 D、信使RNA不同 7、絕大多數(shù)生物體中，控制和體現(xiàn)生物遺傳性狀的物質(zhì)分別是（ ） A、DNA和蛋白質(zhì)B、DNA和RNA C、RNA和蛋白質(zhì) D、RNA和DNA 8、關于遺傳的“中心法則”,是指 (

11、 ) A．遺傳信息的表達過程 B．遺傳信息的解讀過程 C．遺傳信息的遺傳規(guī)律 D．遺傳信息傳遞途徑 9、【探究】一種主要利用地下莖進行繁殖的多年生野菊，分別生長在海拔高度不同的山坡上在同一發(fā)育階段，在同一海拔高度上生長的野菊株高有明顯差異，但不同海拔高度上生長的野菊株高隨海拔高度的增高而顯著變矮。怎樣檢驗環(huán)境和遺傳因子對野菊株高的影響呢? （一）實驗步驟 (1)春天將海拔高度500m、1000m處的同一發(fā)育階段野菊幼芽數(shù)株，同時移栽于海拔高度10m處 (2)第二年秋天，測量并計算野菊的平均高度，記錄

12、數(shù)據(jù)： （二）實驗結果的結淪 (1)移栽至海拔高度l0m處的野菊株高與原海拔高度處的原地野菊株高無明顯差異，說明 (2)移栽至海拔高度10m處的野菊株高與海拔高度10m處的原地野菊株高有明顯差異，說明 (3)移栽至海拔高度l0m處的野菊株高比海拔高度10m處的原地野菊株高矮，比原海拔高度處的原地野菊株高高，說明

13、 。 答案： 1、D 2、D 3、D 4、C 5、D 6、D 7、A 8、D 9、①野菊株高只受遺傳因素的影響或者說主要受遺傳因素的影響。 ②野菊株高只受環(huán)境因素的影響或者說主要受環(huán)境因素的影響。 ③野菊株高既受遺傳因素的影響又受環(huán)境因素的影響。 六、教學反思 中心法則高度地概括了遺傳信息的表達和傳遞的內(nèi)容，是對本章第一節(jié)及必修2第三章DNA的自我復制內(nèi)容的概括性總結。在教學中應注意鍛煉學生的概括和表達能力，讓他們自己理清DNA、RNA、蛋白質(zhì)等幾者的關系，然后才介紹中心法則。這樣比較符合學生的認知規(guī)律，并有助于學生發(fā)現(xiàn)自

14、己的知識缺陷。并結合課本的資料分析，讓學生了解中心法則的發(fā)展與變化，體驗用科學的發(fā)展觀對待客觀事物。 對于“基因、蛋白質(zhì)、性狀”三者的關系，一定要在用好課本例子的基礎上，讓學生掌握“基因→蛋白質(zhì)→性狀”的具體含義，并作適當?shù)臍w納，否則容易出現(xiàn)只記住事例，弄不明白知識點內(nèi)涵的現(xiàn)象。 此外，針對本節(jié)練習中常出現(xiàn)的同一生物體不同組織細胞基因表達情況不同的題目，課堂上可適當補充“基因表達調(diào)控”的內(nèi)容，或結合相應的練習加以解釋，有助于學生對本節(jié)內(nèi)容的正確全面理解。 七、參考資料 1.瘋牛病及其研究進展 瘋牛病（簡稱BSE）是牛海綿狀腦病的俗稱，它是一種慢性、傳染性、致死

15、性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，以大腦灰質(zhì)出現(xiàn)海綿狀病變?yōu)橹饕卣鳌Ｔ摬∮?985年4月首先發(fā)現(xiàn)于英國，于1986年11月定名為BSE。瘋牛病不僅曾在英國廣泛流行，在法國、瑞士、葡萄牙、丹麥、德國、比利時、愛爾蘭、盧森堡、荷蘭、阿曼等國家和地區(qū)均有病例報道。2001年2月，聯(lián)合國糧農(nóng)組織公告，全世界有100多個國家面臨瘋牛病威脅，包括美國、加拿大、阿根廷、智利、澳大利亞、挪威、新西蘭和巴拉圭以及中東和亞洲等一些國家。其原因是1986年到1996年間，有的國家從西歐國家進口活牛和含動物骨粉的飼料，又將這些飼料轉(zhuǎn)入其他國家。因此，所有這些國家都面臨瘋牛病的威脅，必須停止使用動物骨粉飼料。由于該病是人畜共患病，

16、一旦發(fā)生所造成的直接和間接經(jīng)濟損失將無法估量，因此該病是世界各國動植物檢疫部門重點防范傳入的家畜傳染病之一。 瘋牛病的癥狀表現(xiàn)為：性情改變，容易緊張、激怒；姿勢和步態(tài)改變，難以站立，身體平衡障礙，運動失調(diào)；奶牛產(chǎn)奶量下降，體重下降。該病潛伏期長，一般為2～8年。癥狀出現(xiàn)后，進行性加重，一般只需2個星期到6個月，瘋牛便會死亡?；疾∨５哪挲g多在3～5歲。 關于瘋牛病的致病因子，科學家們至今尚未達成共識。目前普遍傾向于朊病毒學說，認為這種病是由一種叫PrP的蛋白異常變構所致。無需DNA或RNA的參與，致病因子朊蛋白就可以傳染復制。根據(jù)朊蛋白學說，變構的異常PrP蛋白可以結合正常的PrP蛋白，使之

17、也發(fā)生相同的結構改變，從而達到復制、傳染的目的。外源性的異常PrP蛋白侵入可以使體內(nèi)正常的PrP蛋白與之結合而發(fā)生結構改變，引起疾病。體內(nèi)的PrP基因發(fā)生突變也有可能使體內(nèi)的PrP蛋白自發(fā)地發(fā)生結構改變而患病。目前認為，瘋牛病可以通過飲食、輸血等途徑傳播。 2.線粒體中的基因 線粒體是生物氧化的場所，呼吸鏈中的某些蛋白質(zhì)或酶的編碼基因就在mtDNA（線粒體DNA）上。線粒體還能獨立合成一些蛋白質(zhì)，因為線粒體有自己的rRNA、tRNA和核糖體，可以表達自己的基因。現(xiàn)在已知的線粒體基因組至少含有tRNA基因、rRNA基因、細胞色素氧化酶基因、ATP酶基因、細胞色素還原酶基因、一些抗藥性基因等。

18、 在蛋白質(zhì)合成過程中，mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子是對應的。已知道20種氨基酸有61種對應的密碼子，按照擺動學說（wobble hypothesis），最少需要32種tRNA才能完全識別mRNA中的61個密碼子。但在線粒體中，tRNA的種類顯然小于此數(shù)目（如人的線粒體tRNA只有22種），而且，已有實驗證明，細胞質(zhì)的tRNA沒有進入線粒體，參與蛋白質(zhì)的合成。這些事實表明在線粒體基因表達過程中的密碼系統(tǒng)與通用的密碼系統(tǒng)有所差別。 通過近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動物mtDNA的遺傳密碼與通用的遺傳密碼有以下區(qū)別。（1）UGA不是終止信號，而是色氨酸的密碼。因此，線粒體tRNATrp可以

19、識別UGG和UGA兩個密碼子。（2）多肽內(nèi)部的甲硫氨酸由AUG和AUA兩個密碼子編碼；而起始甲硫氨酸由AUG、AUA、AUU和AUC四個密碼子編碼。（3）AGA和AGG不是精氨酸的密碼子，而是終止密碼子，因而，在線粒體密碼系統(tǒng)中有4個終止密碼子（UAA、UAG、AGA、AGG）。 3.葉綠體中的基因 葉綠體DNA為雙鏈環(huán)狀分子，一般周長約40～45μm，分子量約9107道爾頓。高等植物細胞每個葉綠體DNA含量在6.910-14～810-5 g的范圍。 每個葉綠體含有的葉綠體DNA分子往往是多拷貝的，一般每個葉綠體含10～50份拷貝，這與葉片的發(fā)育程度有關，最高的達到900份拷貝，所以，雖

20、然葉綠體DNA只占細胞總DNA的百分之幾，葉綠體DNA的量還是較豐富的。葉綠體基因可以分為兩大類：一類是有關葉綠體遺傳系統(tǒng)的；另一類是編碼光合系統(tǒng)的。 4.逆轉(zhuǎn)錄病毒 1970年，科學家在致癌RNA病毒中發(fā)現(xiàn)了一種特殊的DNA聚合酶，該酶能以RNA為模板，根據(jù)堿基互補配對原則，按照RNA的核苷酸順序合成DNA。這一過程與一般遺傳信息流轉(zhuǎn)錄的方向相反，故稱為逆轉(zhuǎn)錄，催化此過程的DNA聚合酶叫做逆轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptase）。后來發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶不僅普遍存在于RNA病毒中，哺乳動物的胚胎細胞和正在分裂的淋巴細胞中也有逆轉(zhuǎn)錄酶。 攜帶逆轉(zhuǎn)錄酶的病毒又稱為逆轉(zhuǎn)錄病毒，它侵入宿

21、主細胞后先以病毒RNA為模板靠逆轉(zhuǎn)錄酶催化合成DNA，隨后這種DNA環(huán)化，并整合到宿主細胞的染色體DNA中去，以原病毒（provirus）的形式在宿主細胞中一代代傳遞下去。以后又發(fā)現(xiàn)許多逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組中都含有癌基因（oncogene）。如果由于某種因素激活了癌基因就可使宿主細胞轉(zhuǎn)化為癌細胞。 逆轉(zhuǎn)錄病毒雖然屬于正鏈RNA病毒，其基因組RNA就相當于信使RNA，但是入侵宿主以后，逆轉(zhuǎn)錄病毒并不用其基因組RNA編碼蛋白質(zhì)，而是用病毒體本身攜帶的逆轉(zhuǎn)錄酶把它逆轉(zhuǎn)錄成DNA。此DNA整合到染色體上，成為原病毒。以后用原病毒DNA為模板，由細胞的轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄出RNA。這種RNA既用來編碼蛋白質(zhì)，也用做

22、基因組?；蚪M和包膜組裝成為病毒體，鉆出細胞而不殺死細胞，繼續(xù)侵染新的宿主細胞。根據(jù)生物學的分類辦法，逆轉(zhuǎn)錄病毒可以分成7個屬，在這些病毒中，我們最熟悉的是人類免疫缺陷病毒（HIV）。 5.生物信息學進展 生物信息學是在人類基因組計劃推動下產(chǎn)生的應用計算機技術處理生物信息的一門新生學科，它是生物學、數(shù)學、物理學、計算機科學等眾多學科交叉的新興學科。十余年來，生物信息學的發(fā)展大致經(jīng)歷了前基因組時代、基因組時代和后基因組（蛋白質(zhì)組）時代三個階段。隨著后基因組時代的到來，生物信息學研究的重點逐步轉(zhuǎn)移到功能基因組的信息研究，其研究的內(nèi)容不僅包括基因的查詢和同源性分析，而且進一步發(fā)展到基因和基因組的

23、功能分析，即所謂的功能基因組學研究。其具體內(nèi)容包括：（1）將已知基因的序列與功能聯(lián)系在一起進行研究；（2）從以常規(guī)克隆為基礎的基因分離轉(zhuǎn)向以序列分析和功能分析為基礎的基因分離；（3）從單個基因致病機理的研究轉(zhuǎn)向多個基因致病機理的研究；（4）從組織與組織之間的比較來研究功能基因組和蛋白質(zhì)組。組織與組織之間的比較主要表現(xiàn)在：正常組織與疾病組織之間的比較，正常組織與激活組織之間的比較，疾病組織與處理（或治療）組織之間的比較，不同發(fā)育過程的比較等。 6.轉(zhuǎn)座子 基因絕大多數(shù)是固定在染色體的一個位置上，但有些基因在染色體上的位置是可以移動的，這類基因稱為可移動基因（mobile gene），或是轉(zhuǎn)座

24、子（transposable element）。 轉(zhuǎn)座（transposition）同易位（translocation）是兩個不同的概念。易位是指染色體發(fā)生斷裂后，通過斷裂末端的重接，使染色體斷片連接在同一條染色體的新位置，或是連接轉(zhuǎn)移到另一條染色體上。此時，染色體斷片上的基因也隨著染色體的重接而移動到新的位置。轉(zhuǎn)座則是在轉(zhuǎn)座酶的作用下，轉(zhuǎn)座子或者直接從原來位置切離下來，插入染色體的新位置；或者從自身的DNA序列轉(zhuǎn)錄出RNA，RNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA再插入染色體上新的位置。通過后者的作用方式，轉(zhuǎn)座子仍然保留在原來的位置上，而其拷貝則插入新的位置，也就是轉(zhuǎn)座子在基因組中的拷貝數(shù)增加一份。 1951年，Barbara McClintock首先在玉米中發(fā)現(xiàn)了可移動的DNA（后來稱之為轉(zhuǎn)座子），從而改變了人們對基因序列穩(wěn)定性的認識。此后，研究者們在細菌、酵母、動物和其他植物中也相繼發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座子。目前轉(zhuǎn)座子在基因工程以及功能基因組學中得到了廣泛的應用。