进化与遗传[下学期]

第6节 进化与遗传
一、教材分析：
本节教材的设计意图是通过对遗传变异现象的观察，引导学生探究遗传变异的原因，了解遗传物质的探究历程，通过基因工程和人类基因组计划的介绍使学生初步了解现代遗传的发展，通过遗传与育种和优生内容的学习使学生认识遗传科学与社会的密切关系。
二、教学目标
（一）知识目标
1、通过对自己及家庭成员的一些性状调查，让学生感知什么是性状及性状的遗传现象。
2、通过学习，学生能说出基因、DNA和染色体（染色质）之间关系。并且能正确表达DNA的结构模型。
3、通过学习，学生能明白遗传物质是通过生殖细胞的传递来完成的。　
4、通过学习，学生能列举常见的遗传病，并明白禁止近亲结婚的原因。
（二）能力目标
1、通过对自己身体的一些性状的观察以及父母、祖父母、外祖父母的性状调查，继续培养学生的观察、调查的能力。
2、通过判定常见疾病的致病因素，培养学生的分析比较的思维能力。
3、在观察、探究活动的记录和分组讨论等活动中培养学生的语言表达能力。
（三）德育目标
1、通过对遗传物质基础的教学，帮助学生树立世界是物质的观念。
2、通过教学过程中的一些小组活动，培养学生合作的科学精神。
3、通过人类预防遗传病的教学，对学生进行提高民族素质的教育。
三、教学的重点和难点：
重点：染色体和基因的概念。
难点：基因在亲代与子代之间的传递。
四、教学方法：讲授法结合谈话法
五、课时安排：2课时
六、教学准备：课件
七、教学过程设计：
（一）、问题引入：
“种瓜得瓜，种豆得豆”、“一母生九子，边母十个样”各说明了什么道理？
学生思考，作答，教师点评归纳：遗传和变异的现象：
你还能举出哪些与“遗传和变异“有关的现象吗？
学生思考，作答。
（二）、进入新课：
性状：我们知道，不同种类的生物有不同的形态特征、生理特性，就是同一种生物的不同个体在这些方面也会有所不同。这些特征，也就是生物体的形态特征或生理特性称为性状。
性状例举：高与矮，胖与瘦，有无酒窝等。性状成双存在，又称相对性状。
1、遗传现象：
　　上一节课结束时，向学生发放一调查表，对自己家庭成员的某些性状进行调查。调查结果为学生在上课时的讨论分析材料。调查表如下：
　　
[学生活动]
（1）小组讨论。每小组选择一项特征，分析该特征在上下代传递中有几种方式。比如某同学的上眼睑是双眼皮，他的爸爸、妈妈也是双眼皮，这是一种传递方式。会不会还有其他的方式，大家可以根据本小组的调查的结果进行分析。
（2）全班讨论。各小组介绍小组讨论的结果，所分析的性状有几种传递的方式；各种性状在上下代的传递中是否有共同点；将讨论的结果以列表的方式做出小结。
生物体通过生殖产生子代，子代和亲代，子代和子代之间的性状都很相似，这种现象就是遗传。如性状与父母相同，或者与父母之一相同现象。用生物学的术语叙述遗传这一概念，遗传是指生物的性状传给后代的现象。
概念要点解释。
问题：具有遗传相似性的生物个体间是否存在性状差异性呢？
2、变异的现象：自然界普遍存在着遗传现象，每一种生物都能通过生殖细胞把性状传递给后代。但是，我们也知道，自然界中不存在两个完全一样的个体。子女与父母之间，兄弟姐妹之间，在相貌上总会有些差异。
生物的亲代与子代之间，以及子代的个体之间在性状上的差异，就叫做变异。同遗传现象一样，变异现象在生物界中也是普遍存在的。
问题：每一个生物体都有许多性状，这些性状是如何传给后代的？
生：通过生殖细胞。
二、遗传物质的传递：
讲述：在了解人的生殖和发育过程时已经知道，每个人都是由受精卵发育形成的，而每个受精卵又是由卵细胞和精子融合而成的。即
　　从生殖发育的过程看，联系父母与子女的结构是生殖细胞。所以，我们可以说父母的性状是通过生殖细胞——卵细胞和精子传给后代的。同样，各种生物也是通过生殖细胞把性状传给后代的。
17世纪时，有学者认为在人的精子或卵子中有父母性状的缩影，使得由受精卵发育成的子代个体具有双亲的遗传性状。然而，随着显微镜的发明，人们并没有在人的精子或卵子中发现丝毫人的形象。
问题2：一个小小的生殖细胞，为什么能够担负起这么复杂的遗传功能呢？
生：因为细胞内含有具有遗传功能的物质，就是遗传物质。
问题3：遗传物质存在于细胞结构中的哪一部分？
1、染色体：
科学家在研究细胞时发现细胞核中有一种物质，这种物质很容易被碱性染料染成深色，因此，就将这种物质称为染色体。遗传物质就位于染色体上。科学家还发现各种生物的细胞中染色体的形态结构和数目是不同的。每种生物的染色体有自己独特的特点。
读图：人类体细胞核中的染色体
提问：人体的每一个体细胞的细胞核中都有这么多染色体，数一数，共是多少条？（46条）这46条染色体具有什么特点呢？
生：这些染色体都是成对存在的。一共是23对。
师：其它生物的体细胞中也是23对染色体吗？　　
展示几种生物染色体的数目：不同生物染色体数目不同。
　　
提问：从以上四种生物染色体的形态和数目我们可以看到什么
分析：每一种生物的体细胞内都含有一定数量的染色体。因为遗传物质位于染色体上，所以染色体的数目必须维持恒定，才能保证生物遗传的稳定性。
结论： A、一种生物的体细胞中的染色体数目是一定的；
B、染色体在体细胞中成对存在；
C、不同种生物体细胞数量不同。
2、DNA是主要的遗传物质：
讲述：随着科学的发展，人们认识到染色体的主要成分是蛋白质和DNA。通过实验证明DNA是决定生物体的主要的遗传物质。
DNA是主要的遗传物质，它能使亲代的性状在子代表现出来。那么，DNA为什么能起遗传作用呢？首先我们来学习DNA的结构。
DNA的双螺旋结构
（1）DNA是由两条向右盘旋的脱氧核苷酸链组成，构成有规则的双螺旋结构，折起来像一个“麻花”，拉直了又像一个长梯子。
（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连结排列在分子的外侧，构成基本骨架。
（3）碱基排列在骨架的内侧，两链之间相对应的碱基只能通过氢键连结起来，并与主链（骨架）相配合，构成“梯子”的横档。
3、基因：
讲述：如果我们进一步研究，就会发现位于染色体上的遗传物质，可以分成许多小单位，每一个小单位控制着人体的一个具体的性状。人的上眼睑有双眼皮、单眼皮，是由不同基因决定的。遗传物质中这些决定生物性状的小单位就叫做基因。
提问：基因和遗传物质之间有什么关系？
答：基因是遗传物质上的一个小单位。
提问：遗传物质和染色体具有什么关系？
答：遗传物质位于染色体上。
提问：基因和染色体具有什么关系？
答：基因也位于染色体上。
讲述：基因是染色体上遗传物质的小片段，所以基因也与染色体相同，在体细胞中成对存在，在生殖细胞中只有其中的一个。它们的关系可以这样表示：
成对的基因同成对的染色体一样，也是一个来自父亲，一个来自母亲。所以，后代同时具有父母双方的基因。
1、 基因是DNA分子上的片段
2、基因决定着各种生物的性状
思考：从基因的角度来解释孪生兄弟为什么会长得极其相似
分析：孪生兄弟是有同一个受精卵发育而成，其体细胞中染色体所含的基因完全相同，因此，其性状也极其相似。
讲述：经科学家们研究发现，生物体的基因是可以改变的，而基因的变异往往会导致生物体性状的变化，如白化病患者不能合成黑色素，就是因为细胞内控制黑色素合成的基因发生变异而引起的。
问：基因突变有何意义？
分析：基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料，是生物进化的内因，没有变异就没有进化，因而在生物进化中具有重要意义。
三、进化理论的发展：
讲述：同一物种不同个体细胞内的基因组成是有差异的，因此，每人表现出的性状也有所不同，所以，同一物种的生物群体中存在多种多样的基因。在代代相传的种族繁衍过程中，这些基因从亲代传递到子代并保持着相对的稳定性，同时也发生着某些变异。
通过科学实验表明，生物群体中不同的基因传递给子代的机会是有差异的，某些基因所控制的生物性状对环境的适应性较强，生物在激烈的生存竞争中，具有有利变异的个体，适应环境能力强，就能在斗争中取胜而生存下去，这就是适者生存，反之，不适者被淘汰，达尔文称之为自然选择。
达尔文的进化理论-----自然选择
自然界中的生物，经过激烈的生存斗争，适应环境的生存下来，不适应环境的被淘汰，这就是自然选择。适者生存，不适者被淘汰，所以目前在地球上生活的各种生物大多是适应环境的。自然界的环境有各种类型，不同类型的环境对生物的差异进行选择，形成了适应不同环境的生物，同时也产生了生物的多样性。
20世纪20年代后，随着遗传学研究的不断深入，人们开始从基因水平上来解释生物进化的原因，达尔文的进化理论不断的被修正，但至今还没有任何新的理论能完全取代它。
阅读：人类基因组计划
　　人类基因组计划于1990年正式出台和实施，它的第一位负责人就是DNA分子结构的发现人之一的沃森。这项计划中的一个具体目标是要测出人类基因组全部的30亿个碱基序列。这是一项巨大的工程，有人把它比喻为新的“曼哈顿工程”和“阿波罗计划”，有人则把它比喻为编制一部反映人类全部遗传信息的大百科全书。
　　由美、英、日三国科学家组成的研究小组不久前破译了人体第22对染色体的遗传密码，即找出了这对染色体所有碱基对的准确位置。人体共有23对染色体，碱基对的总数多达30亿个。第22对染色体是其中最小的一对，上面共有大约6000万个碱基对。据认为，第22对染色体上存在有与神经纤维肉瘤等遗传性疾病有关的基因，破译出它的遗传密码，将有助于找到一些遗传性疾病的治疗方法。这项研究是国际科技合作项目“人体基因组计划”的一部分。破译出人体一对染色体的全部遗传密码，这在世界上还是第一次。
思考：人类基因计划有什么意义及它会带来什么问题？
　　人类基因组研究的意义是巨大的，它将促进人们从根本上了解各种遗传病、癌症、心血管病及精神病的发病机理、诊断和防治途径，从分子水平揭示发育的遗传程序及其进化，并进一步阐明形态进化，它也将促进农作物基因组计划的实施和计算机技术的开发和升级。
四、育种和优生：
1、杂种优势。
讲述：长期以来，人类应用人工选择和杂交育种等方法逐渐改良动物、植物的遗传性状，已取得了巨大的成功。绝大多数家养动物和栽培植物品种都是应用一定的技术陪育而成的。
举例：1、我国20世纪50年代推广杂交玉米，使玉米产量大幅度提高。
2、在畜牧业，人们将驴和马杂交，得到了比驴和马更健壮有力的骡。
说明：杂种的生命力比双亲强的现象，叫做杂种优势。
阅读：“杂交水稻之父” ----袁隆平
袁隆平,1930年9月7日生，中国工程院院士，现任国家杂交水稻工作技术中心暨湖南杂交水稻研究中心主任、湖南省政协副主席。中国研究杂交水稻的创始人，世界上成功利用水稻杂交优势的第一人。他于1964年开始从事杂交水稻研究，用九年时间于1973年实现了三系配套，并选育了第一个在生产上大面积应用的强优高产杂交水稻组合----南优2号。为此，他于1981年荣获我国第一个国家特等发明奖，被国际上誉为“杂交水稻之父”。
2、转基因技术
讲述：随着生物学的发展，人类对基因的认识也越来越深入，人们设想用一些优良的基因组合起来，创造出一些有优良性状的新生物。这种完全按照人的意思重新组合基因的技术叫基因工程。
转基因技术是指利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。
新的基因工程提供了一种更直接改造动物、植物遗传物质的技术。例如：应用转基因技术，可使动物、植物按照人类的要求定向产生新的性状。
举例：1、转基因鼠。
2、世界上第一种转基因植物是一种含有抗生素药类抗体的烟草，１９８３年培育成功。
3、世界上第一种转基因食品是１９９３年投放美国市场的转基因晚熟西红柿。
4、转基因绵羊能生产人的一种蛋白酶，而且利用转基因猪的器官进行人类器官移植也已经列入科学家的探讨范围。
讨论：你赞成利用基因工程进行人类自身的遗传改良吗？为什么？
分析：第一种转基因生物问世，人类有关转基因技术和转基因食品的争论就从未停止。对转基因技术的主要担心有：含有抗虫害基因的食品是否会威胁人类健康；转基因产品对环境的影响；转基因产品是否会破坏生物多样性；转基因产品带来的伦理问题等等。
3、遗传病
讲述：禁止近亲结婚是我国婚姻法的规定。为什么将遗传病与婚姻法的规定联系起来 我们首先要了解什么是遗传病。
出示：先天性愚型病患者图
讲述：先天性愚型病是一种遗传病。这种病人的患病特征主要是天生智力低下，发育迟缓，坐、立、走都很晚，只会说“爸”、“妈”单音节词，有的缺少抽象思维的能力。这种疾病是天生的，但得这种病的孩子的父母可能是正常的。那么，患者患病的原因到底是什么 经过研究发现，患者的父母产生的生殖细胞中遗传物质发生变化，使患者一生下来就有这种疾病，这就是我们所说的遗传病。是由于患儿细胞中第21号染色体多了一条而引起的
遗传病：由于遗传物质发生变化引起的疾病为遗传病。
　　遗传病是遗传物质变化引起的，不具有传染性。目前，已经了解的人类遗传病有4000余种，如白化病、色盲、血友病等。其中一些遗传病直接影响患者的正常生活，甚至造成死亡。遗传病一般是无法治疗的。但是我们可以通过一定的措施减少遗传病的发生。这些疾病的患者给家庭带来了精神、经济负担，也对社会造成一定的影响。为提高整个民族的素质，我们应该尽量减少遗传病的发生。如何减少遗传病的发生
读图：哪些亲戚属于近亲？
禁止近亲结婚：
根据统计发现，近亲结婚，如表兄妹、表姐弟结婚，婚后所生子女遗传病发生的几率高于非近亲结婚。如白化病，近亲结婚子女患病的可能性是非近亲结婚子女患病可能性的13.5倍；全色盲，近亲结婚子女患病的可能性是非近亲结婚子女患病可能性的17.9倍。我们国家某地有一个山村，由于近亲结婚的人多，出现了许多傻子，被称为“傻子村”。
　 为提高整个民族的素质，也为了减少遗传病给家庭、个人带来的痛苦，我国婚姻法明确规定，禁止近亲结婚。表兄妹、表姐弟结婚是违反法律的行为，是不允许的。
隐性遗传病的近亲结婚和非近亲结婚的发病率：
疾病名称 隐形遗传病的发病率 表兄妹结婚发病率为非近亲结婚的倍数 此病患者中表兄妹结婚所占％
非近亲结婚 表兄妹结婚
色素性干皮肤 1:23 000 1:2 200 10.5 40
白化病 1:40 000 1:3 000 13.5 46
全色盲 1:73 000 1:4 100 17.5 53
黑蒙性白痴 1:310 000 1:8 600 35.5 70
先天性鱼鳞癣 1:1 000 000 1:16 000 63.5 80
（三）课堂小结
（四）布置作业
必做作业：（1）课后练习
选做作业：查阅资料，了解人类性染色体异常的相关疾病。
（五）教后反思：
在我们生活中，由于近亲结婚造成子女发病的例子实在很多。
　　世界著名的大科学家达尔文创立了物种进化的自然选择学说，然而他自己的婚姻却是不幸的。达尔文与他的表姐埃玛自幼相爱，埃玛是一位品德高尚的女性，婚后为了使达尔文有充沛的精力从事科学研究工作，一个人担负起全部家务的重任，然而他们的婚后生活并不幸福。他们婚后15年中共生下6男4女10个孩子，大女儿安妮聪明可爱，但却一直多病，10岁就夭折了；四女儿也因多病，很早就死去了；二女儿埃蒂、儿子威廉和伦纳德终生不育；三女儿伊莎丽因身体不好终生未婚；其它四个儿子身体也都不好，长年多病，儿女的不幸使达尔文夫妇一生都感到焦虑不安。
　　著名的美国遗传学家摩尔根与漂亮的表妹玛丽十分相爱，玛丽不仅漂亮而且学识渊博，兴趣广泛。摩尔根因在研究印第安人的婚配习惯中了解到血缘过近影响子女健康，一直不敢与表妹结婚，直到33岁也摆脱不了这爱情的吸引力，终于成亲。婚后先后生了三个孩子，两个女儿因遗传病夭折，儿子李米尔则是智力缺乏的“半痴呆”。摩尔根为此十分悲痛，深悔自己的“失足”。
　　还有历史上著名的欧洲王室的血友病、土耳其阿克亚勃的“两性之乡”、西班牙的“多指村”，以及巴西的“白毛人”岛等等，都是近亲婚配的结果。
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