新教材人教版高中生物必修2第3章基因的本質 教學設計

第3章基因的本質教學設計

第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質

科目生物課題第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質課時1課時

知識目標

1.總結“DNA是主要的遺傳物質”的探索過程

2.分析證明DNA是主要的遺傳物質的實驗設計思路

教學目標與3.探討實驗技術在證明DNA是主要的遺傳物質中的作用

核心素養(yǎng)二.能力目標

領悟科學研究的過程和方法，培養(yǎng)學生的實驗探究能力

三.情感目標

遺傳物質主要是DNA,也有RNA,這從遺傳和變異的角度，強調了生命的物質性，有利

于辯證唯物主義世界觀的樹立

教學重點：

1.肺炎鏈球菌轉化實驗的原理和過程

2.噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程

教學難點：

教學重難點1.肺炎鏈球菌轉化實驗的原理和過程

2.噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程

課前準備教具：多媒體、黑板、粉筆

情境導入：用課件展示染色體、蛋白質和DNA示意圖，并根據(jù)課本中的問題探討引出本

節(jié)課的主要內容。根據(jù)問題探討，讓同學們互相討論，并回答問題。

1.你認為遺傳物質可能具有什么特點？

2.你認為證明某一種物質是遺傳物質的可行方法有那些？

帶著這些問題，引領同學們進入本節(jié)內容

一、對遺傳物質的早期推測

引導學生回憶之前學過的和遺傳物質相關的內容，閱讀課本回答問題

1.20世紀二三十年代人們對于DNA和蛋白質的認識水平如何？

2.當時認為遺傳物質是哪種物質？為什么會有這種認識？

帶領學生按時間順序整理關于遺傳方面的發(fā)展，提出20世紀30年底啊以前，人們認為

蛋白質是主要的遺傳物質。

二、肺炎鏈球菌的轉化實驗

教通過確鑿的實驗證據(jù)向遺傳物質是蛋白質的觀點提出挑戰(zhàn)的，首先是美國微生物家艾弗

里，但是他的實驗又是在英國微生物家格里菲斯的實驗基礎上進行的，現(xiàn)在我們來看一

學下格里菲斯的實驗：

用課件出示R型菌和S型菌的菌體和菌落圖，簡單介紹一下肺炎鏈球菌，讓學生指出何

過種是R型菌體？何種是S菌體？加深學生對這種菌體的印象

然后展示格里菲斯的肺炎鏈球菌的實驗過程，并提出問題：

程1.兩種肺炎鏈球菌有什么不同？

（S型菌有致病性，菌落表面光滑；R型菌無致病性，菌落表面粗糙）

2.肺炎鏈球菌的轉化實驗分為那幾個部分？各看到哪些現(xiàn)象？第4組的實驗結果說明了

什么？

（①活R,無毒"一活小鼠

②活S,有毒小鼠死小鼠

③加熱殺死的S,無毒活小鼠

④活R+加熱殺死的S,無毒）L死小鼠

3.轉化因子是什么物質？格里菲斯有沒有證明出來？

（沒有證明出來）

4.同學們可以分組討論，自己設計一個實驗來證明這個轉化因子是什么物質

（設計關鍵：必須把蛋白質和DNA分開，單獨、直接的觀察它們的作用，才能確定究竟

誰是遺傳物質

設計方案：將S型細菌中的物質分離提純，分別將這些物質與R行細菌混合培養(yǎng)。一段

時間后觀察R型細菌的轉化情況）

教師肯定學生的實驗方案或者為學生的實驗方案做些指導

為了探究這種轉化因子是什么，艾弗里和他的同事在20世紀40年代，在格里菲斯的實

驗基礎上，對此進行了實驗

在課件中展示艾弗里的實驗過程并提問

L第1組實驗證明了什么？

（第一組實驗證明出去的這些物質可能不是轉化因子）

2.第2—4組實驗證明了什么？

（這幾組實驗證明了蛋白質、RNA和脂質不是轉化因子）

3.第5組實驗證明了什么？

（第5組實驗證明了DNA是轉化因子）

根據(jù)這些實驗現(xiàn)象，艾弗里得出了實驗結論：

1.通過實驗說明了莢膜多糖、蛋白質、RNA、脂質等不是S型細菌的遺傳物質

2.還說明了DNA是轉化因子，也可描述為DNA是遺傳物質，但是不能說明DNA是主要

的遺傳物質

艾弗里只是證明了這些特性與DNA很相似，所以還是有一部分人對此抱有懷疑的態(tài)度，

而美國的遺傳學家赫爾希和他的助手蔡斯利用放射性同位素標記技術，完成了一個更有

說服力的實驗。

三、噬菌體侵染細菌的實驗

首先在課件中展示噬菌體T2噬菌體的模式圖和噬菌體侵染細菌的電鏡照片并向同學們

介紹T2噬菌體的結構特點和寄生方式，可稍微回憶一下同位素標記法

接著用課件展示噬菌體侵染細菌的實驗過程，引導學生一起分析實驗過程

1.同位素標記法分別標記了哪些元素？為什么？如何標記噬菌體的蛋白質外殼和DNA?

（因為S僅存在于“噬菌體的蛋白質組成中，而P則主要存在于DNA的組成中

所以分別用甑S、32P標記蛋白質和DNA）

2.攪拌和離心的目的是什么？

（書中45頁）

3.實驗結果及結論

親代噬菌體原宿主細菌內子代噬菌體實驗結論

32P標記DNA無32P標記DNADNA有32P標記

DNA是遺傳物質

35s標記蛋白質無知標記蛋白質外殼蛋白無知標記

）

赫爾希和蔡斯證明了DNA是遺傳物質，但是遺傳物質只有DNA嗎？

后來的研究證明，遺傳物質除了DNA外還有RNA,例如：煙草花葉病毒

所以說DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質，也就是說DNA是主要的遺傳物質

作業(yè)布置做課后作業(yè)

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第3章

第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質

一、對遺傳物質的早期推測

二、肺炎雙球菌的轉化實驗過程和結論

1.格里菲思的體內轉化實驗

2.艾弗里的體外轉化實驗

三、噬菌體侵染細菌實驗的過程和結論

第2節(jié)DNA的結構

科目生物課題第2節(jié)DNA的結構課時1課時

知識目標

1.簡述DNA的分子組成

2.概述DNA分子結構及其特點

教學目標與二.能力目標

核心素養(yǎng)1.在閱讀“DNA結構模型的構建”中獲得DNA分子結構的認識，完成DNA雙螺旋結構模

型的制作，培養(yǎng)學生的觀察和動手能力

2.培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力：以問題為導向激發(fā)獨立思考，主動獲取新知識的能力

三.情感目標

認識到與人合作在科學研究中的重要性，認同人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷

完善的過程

教學重點：

1.DNA分子結構的主要特點

教學重難點2.堿基互補配對原則

教學難點：

1.DNA分子結構的主要特點

課前準備教具：多媒體、黑板、粉筆、曲別針、泡沫塑料、紙片、扭扭棒、牙簽、橡皮泥等

情境導入：通過前面“肺炎鏈球菌的轉化實驗”和“噬菌體侵染細菌的實驗”證明了DNA

是遺傳物質，那么大家可能又有些疑問：為什么DNA能夠起遺傳的作用呢？DNA是怎樣

儲存遺傳信息的呢？又是怎么決定生物性狀的呢？為了回答這個問題，我們首先要認識

一下DNA的結構特點。

在多媒體上播放與DNA有關的視頻或圖片，引起學生們這節(jié)課的學習興趣

一、DNA雙螺旋結構模型的構建

1.結合教材48-49頁“DNA結構模型的構建”回答下列問題

(1)DNA是由幾條鏈構成的？它具有怎樣的立體結構？

(2)DNA的基本骨架是由哪些物質組成的？它們分別位于DNA的什么部位？

(3)DNA中的堿基是如何配對的？它們位于DNA的什么部位？

2.運用科學史講解新課

①當時科學界的認知是DNA分子是以4種脫氧核甘酸為單位連接而成的長鏈，但是并不

教清楚這4種脫氧核甘酸是如何構成DNA的，后來富蘭克林通過X射線衍射技術獲得了高

質量的DNA衍射圖譜，在課件中展示這個圖譜

學②沃森和克里克嘗試搭建了很多不同的雙螺旋和三螺旋的結構模型，但都被否定了

③奧地利生物學家查哥夫指出堿基的數(shù)量關系A=T,C=G

過④沃森和克里克重新構建模型：磷酸-脫氧核糖骨架安排在螺旋外部，堿基安排在螺旋

內部，形成氫鍵來進行互相配對，最終發(fā)現(xiàn)模型與基本照片推算出的DNA雙螺旋結構相

程符

通過科學史的閱讀，學習科學家堅持不懈、勇往直前地追求新知識的科學精神。

教師指導學生回憶必修一的內容，結合剛剛所學的知識，完成表格

DNA元素組DNA基本單脫氧核甘酸脫氧核昔酸

DNA堿基種類

成位的結構組成種類

了解過后，回答之前PPT中的3個問題

(1)兩條鏈，按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構

(2)DNA的基本骨架是脫氧核糖和磷酸。位于外側

(3)腺喋吟與胸腺喀咤配對，鳥喋吟與胞嚏咤配對。堿基排列在內側

二、DNA的結構

1.在PPT中展示6個脫氧核糖核昔酸模式圖，引導學生提出第一個探究問題：DNA分子

中脫氧核糖核甘酸是如何連接的？同時讓同學們看一下第50頁圖3-8,了解一下DNA的

平面結構圖，然后PPT展示將這6個脫氧核糖核甘酸連接成一條脫氧核糖核昔酸鏈

2.在已有的脫氧核糖核甘酸鏈的右邊畫一條相同的鏈，引導出第二個探究問題：兩條核

甘酸鏈之間有什么聯(lián)系(反向平行)適當指出DNA的一條單鏈的兩個末端5'和3'端

3.觀察圖3-8,發(fā)現(xiàn)A和T之間與C和G之間的連接不太一樣，分別是由兩個和三個氫

鍵連接，而形成三個氫鍵要比形成兩個氫鍵的分子要穩(wěn)定

根據(jù)所學內容總結出DNA結構的主要特點。

4.把課前準備的曲別針、泡沫塑料、紙片、扭扭棒、牙簽、橡皮泥等材料，指導學生根

據(jù)所學內容制作雙螺旋模型

作業(yè)布置完成學案內容

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第3章

第2節(jié)DNA的結構

DNA雙螺旋結構模型的構建

DNA的結構

1.DNA雙螺旋的結構特點

2.堿基互補配對原則

第3節(jié)DNA的復制

科目生物課題第3節(jié)DNA的復制課時1課時

—.知識目標

1.簡述DNA復制的概念

2.說出DNA復制的過程

教學目標與3.總結DNA復制的時期、場所、特點和意義

核心素養(yǎng)二.能力目標

1.通過介紹DNA半保留復制的實驗，引導學生分析、比較、推理、歸納，培養(yǎng)科學的思

維

2.通過引導學生觀察DNA復制，鼓勵學生大膽想象、猜測，培養(yǎng)學生自主探索、合作學

習的能力。

三.情感目標

通過分組探究活動，分析經典實驗，讓學生領悟科學探究的魅力

教學重點：

1.DNA分子復制的條件、過程和特點

教學重難點2.DNA分子復制過程中的相關計算

教學難點：

1.DNA分子復制的過程

課前準備教具：多媒體、黑板、粉筆、紅色和綠色的紙帶

情境導入：通過電影《侏羅紀公園》的故事情節(jié)，即哈蒙德博士通過提取化石中恐龍血

中的DNA,使消失了幾千萬年的恐龍復活，并創(chuàng)造了“侏羅紀公園”。提問：為什么恐

龍能夠重生？

引導學生回答：復活的關鍵是找到了恐龍的DNA,通過DNA的復制讓恐龍獲得重生

教師根據(jù)這些可以進一步提問“那么，DNA是怎樣進行復制的呢？在復制的過程中又是

怎么樣精確無誤的進行復制？”帶著這些問題，讓我們來進行這節(jié)課的學習

一、對DNA復制的推測

1.教師簡單介紹人們對DNA復制的兩種推測：半保留復制和全保留復制

并在課件中展示半保留復制和全保留復制的概念，并展示這兩種方式的示意圖

但是這兩種復制方式哪種是正確的呢？

讓同學們利用紅色和綠色的紙帶模擬親代DNA復制形成子一代DNA的過程：部分組模擬

全保留復制，另一部分的人模擬半保留復制，并請同學們展示

教教師評論后說，真正的DNA是肉眼看不到的，那我們怎樣用實驗證明DNA的復制方式呢？

如果是你，你會怎么設計實驗？關鍵思路是什么？你會采用什么樣的實驗方法呢？

學（提示：把復制的DNA鏈和原來的鏈區(qū)分開，然后分貝觀察他在新DNA中出現(xiàn)的情況）

給同學們十分鐘的時間，讓小組討論，并在十分鐘后得出每個小組的實驗方案

過在學生討論的過程中教師可以巡視全班，并可以在討論過程中增加問題：怎樣區(qū)分母鏈

和子鏈呢？（通過同位素標記技術）

程教師總結：這個實驗的關鍵就是要區(qū)分DNA的親代和子代

在1958年美國生物學家梅塞爾森和斯塔爾一大腸桿菌為實驗材料，運用同位素標記法，

設計了一個巧妙地實驗

二、DNA半保留復制的實驗證據(jù)

首先在課件中介紹咋、"N這兩種同位素

然后講解整個過程，并且提問：

1.科學家是怎樣區(qū)分親代和子代DNA的？

（同位素標記技術）

2.科學家是怎么用15N來標記大腸桿菌的DNA的？

15

（用含有N標記的NH4C1培養(yǎng)液來培養(yǎng)大腸桿菌）

3.如果是全保留復制，DNA離心結果會是怎樣？如果是半保留復制的離心結果是怎樣？

（如果是全保留復制會出現(xiàn)輕帶和重帶兩種帶。如果是半保留復制，會出現(xiàn)輕帶、重帶

和中帶三種帶）

用PPT展示實驗過程和結果，得出實驗結論：DNA復制是半保留復制

并且在課件中展示DNA復制過程中的計算問題

三、DNA復制的過程

之前我們已經證明了DNA的復制方式是半保留復制，那么，DNA的復制過程是怎樣的？

教師一邊講解一邊在PPT中展示DNA復制的過程

首先，通過回憶有絲分裂講解DNA復制的場所、時期和DNA復制的概念

然后播放DNA復制的Flash動畫，形象的向同學們展示DNA復制的過程，并且邊播放邊

講解。

之后找同學分別敘述DNA復制的過程、特點和四大條件（模板、原料、能量、酶）

最后總結DNA復制的意義

作業(yè)布置完成學案上的練習

板書設計

第3章

第3節(jié)DNA的復制

18.對DNA復制的推測

二、DNA半保留復制的實驗證據(jù)

三、DNA復制的過程

1.時間

2.場所

3.條件

4.過程

5.意義

第4節(jié)基因通常是有遺傳效應的DNA片段

科目生物課題第4節(jié)基因通常是有遺傳效應的DNA片段課時1課時

一.知識目標

1.舉例說明基因通常是有遺傳效應的DNA片段

2.概述DNA分子的多樣性和特異性

教學目標與二.能力目標

核心素養(yǎng)1.運用數(shù)學方法說明DNA分子的多樣性和特異性

三.情感目標

養(yǎng)成探究精神與合作精神，形成實事求是的科學態(tài)度

教學重點：

1.基因是有遺傳效應的DNA片段

2.DNA分子具有多樣性和特異性

教學難點：

教學重難點1.脫氧核甘酸序列與遺傳信息的多樣性

課前準備教具：多媒體、黑板、粉筆

情境導入：先提問：有沒有同學們聽說過“基因”？大家可以暢所欲言。（轉基因）

等學生發(fā)言后，接著講解之前我們學習了染色體是由DNA和蛋白質組成的，其中DNA是

主要的遺傳物質，主要位于染色體上，那么基因和DNA有什么關系嗎？基因和染色體之

間又有什么關系嗎？

為了了解他們之間的關系，我們來學習一下本節(jié)課的內容

一、說明基因與DNA關系的實例

引導學生閱讀分析P5G頁的三個資料，并思考分析討論問題

1.生物體內的DNA分子數(shù)目與基因數(shù)目相同嗎？生物體內所有基因的堿基總數(shù)與DNA分

子的堿基總數(shù)相同嗎？如果不同，說明了什么？

（生物體內的DNA分子數(shù)目小于基因數(shù)目。生物體內所有基因的堿基總數(shù)小于DNA分子

的堿基總數(shù)。這說明基因是DNA的片段，基因不是連續(xù)分布在DNA上的，而是由堿基序

列將其分隔開的）

教2.資料二中把水母的綠色熒光基因轉入鼠體內后，鼠體內有以前沒有的熒光，說明了基

因具有什么效應？

學（說明了基因具有遺傳效應）

3.你如何理解基因具有遺傳效應？

過（理解遺傳效應的含義，讓學生勇于回答，言之有理即可）

4.綜合以上資料分析，請試著總結說明基因與DNA、染色體的關系

程（一個DNA分子上有許多基因，基因位于染色體上的DNA上）

二、DNA片段中的遺傳信息

通過上面資料的分析不難看出，一個DNA分子上有許多個基因，每一個基因都是特定的

DNA片段，有著特定的遺傳效應，這說明了DNA必然蘊含了大量的遺傳信息，但是DNA

只含有4種脫氧核糖核