必修2全套教案

第1章 遗传因子的发现
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
课程目标：
1、使学生了解孟德尔二个豌豆杂交实验的探究过程；
2、使学生掌握豌豆实验数据的分析研究方法，从而得到科学的陶熏；
3、掌握遗传学的各个科学名词，能够掌握遗传学的几种计算方法。
4、掌握遗传性比的操作、玉米黄白粒色杂交实验的方法。
教学重点：1、分离定律、自由组合定律的原理；2、遗传数据的计算；
教学难点：1、分离定律、自由组合定律基因的迁移过程；2、遗传各数据计算。
教学方法：1）课件演示；2）实验法、小黑板演示；3）板书演算；4）谈话法；
教学准备：flash课件；小桶性比实验；自制atu—ware课件等；豆科植物的花朵。
教学过程（板书）：
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
简单流程 教师教学过程、板书提纲 学生活动
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）问题探讨：1、红、白牡丹杂交的子代什么颜色，是否两色之间？2、孟德尔：19世纪奥地利修道院修道士----维也纳大学自然科学---回院对豌豆、山柳菊、玉米进行杂交-----发现二条遗传规律。孟德尔成功原因： 1）选材准确——自花传粉中闭花传粉的自然纯种豌豆； ①人工传粉杂交后可避免外来花粉干扰，结果可靠 ②豌豆有多对易于区分的相对性状（高-矮；圆粒-皱粒；） 2）研究方法恰当——先对一对相对性状进行遗传研究，后多对--；一、一对相对性状的杂交实验（一）实验现象 1、正交：P（亲本） 高茎豌豆 X 矮茎豌豆 种子（种植） F1（子一代） 高茎（100%） 反交：P 矮茎 X 高茎 种子（种植） F1 高茎（100%） 2、F1自交： F1（F1高茎花子房提供卵子）X F1 （自身花供精子） F2（子二代）： 高茎 + 矮茎（二）实验分析 1、名词：显性性状——杂种（子一代）能显现出的性状；如高，红 隐性性状——杂种（子一代）未显现出的性状；如矮，白 性状分离——杂种的后代同时出现显性、隐性性状的现象。 2、数据统计：1）F2代高茎（787）：矮茎（277）= 3：1 2）其它6对性状的F2：2.96：1，2.84：1，3.01：1二、对对现象的解释（一）孟德尔假说： 1）生物性状是由遗传因子决定的。 ①遗传因子像一个个独立颗粒，不相融合、也不在遗传中消失；②决定方式：显性性状——显性基因；（大写，如D——高茎） 隐性性状——隐性基因。（小写，如d——矮茎） 2）体细胞遗传因子成对存在。 ①纯合子——体细胞遗传因子组成相同的个体。纯高茎——DD； 纯矮茎——dd②杂合子——遗传因子组成不同的个体。 如杂种一代F1（Dd） 推：F1高茎---肯定有一D；F1的后代F2中分离出矮茎--F1中也有d 3）生物体形成生殖细胞（配子）时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子——配子只含每对遗传因子的一个。 4）受精时，雌雄配子结合是随机的。 演示： 高茎 矮茎 高 高 P DD X dd F1 Dd Dd 配子 D d D d D d 1/2 1/2 1/2 1/2 F1： Dd （高茎） DD Dd Dd dd 1/4 1/4 1/4 1/4 高茎3/4 矮茎1/4（二）模拟实验[性状分离比的模拟] 目的要求：通过模拟实验，理解遗传因子的分离和配子的随机结合与后代性状之间的数量关系。 材料用具：2小桶（表雌雄生殖器官），2种彩球各20个（表遗传因子） 方法步骤：1）放入甲、乙桶各10个彩球，充分混合；（产生配子） 2）随机各抓一球，组合一起，记下字母组合；（受精） 3）重复100次，彩球放回原桶。（表示过度繁殖） 结果、结论： 1、各种组合的数据；2、求平均值，计算各组合的比例； 3、 4、结论：三、对分离现象解释的验证——测交（让待测个体与隐性纯合子杂交） 预测： 高茎F1（Dd） X 矮茎（dd） 配子 D d(2种) d(1种) 1/2 1/2 100% 测交后代 Dd（高茎1/2） dd（矮茎1/2）=1：1 实际结果： 高茎30 ： 矮茎34 ≈1：1 结论：假说正确，①F1是杂合子②产生配子是一对遗传因子彼此分离四、分离定律 在生物体的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。技能训练：捕捉题目信息（紫花植株交后代有白花——性状分离）——推理（原植株是杂合子）——种出的F2的82株紫花中也有杂合子（Dd、DD）——怎样甄别紫花中的DD、Dd，分离出d而制纯种——让F2紫株自交——后代结果及处理：F3全是紫花的，其亲代是DD（作商品种留种）；若有白花出现的，其F2是杂合子（扬弃）。巩固练习：P8一1B、2B1. 下列各组中属于相对性状的是( D ) A.狗的长毛与黑毛 B.羊的白毛与牛的黄毛 C.桃树的红花和绿叶 D.人的双眼皮和单眼皮 2. 纯种甜玉米和纯种非甜玉米间行种植,收获时发现甜玉米果穗上有非甜玉米籽粒,而非甜玉米果穗上无甜玉米籽粒.原因是: ( C ) A. 甜是显性性状 B.相互混杂 C.非甜是显性性状 D.相互选择 3．杂合高茎豌豆自交产生的后代中，杂合高茎植株约占后代总数的( ) A．1/4 B．1/2 C．3/4 D．100％[课后分析]：①②③④⑤
[练习作业]：
[课后分析]：
第2节　孟德尔的豌豆杂交实验（二）
一、教学目标
1、孟德尔对相对性状遗传试验的试验过程和试验结果
2、孟德尔对自由组合现象的解释及杂交试验分析图解
3、对自由组合现象解释的验证――测交试验及其图解
4、自由组合定律的实质及在动植物育种和医学实践中的应用
5、孟德尔获得成功的原因
二、教学重点
1、 对自由组合现象的解释及验证
2、自由组合定律的内容及理解
3、自由组合定律的解题
4、孟德尔获得成功的原因
三、教学难点
1、 对自由组合现象的解释及验证
2、自由组合定律的内容及理解
3、自由组合定律的解题
四、教学方法
归纳法、讨论法、师生互动法及讲授法等
五、教具准备
1、黄色圆粒豌豆和绿色皱豌豆杂交试验挂图
2、黄色圆粒豌豆和绿色皱豌豆的杂交试验分析遗传因素
3、带有磁性并标注Y、y和R、r基因的两对染色体模型，磁性黑板
4、多媒体教学器材，屏幕
六、教学过程
第一课时
引言：孟德尔提出的“分离定律”研究的仅是一对相对性状，这也是他获得成功的另一个原因，如同时研究多对相对性状，那多对相对性状的遗传有何规律呢？
1、两对相对性状的杂交实验
（1） 实验过程：
（2） 实验结果
①名词：亲本型 非亲型（即重组型）
②现象分析（注意分析方法）
配子 YR Yr yR yr
YR
Yr
yR
yr
2、对自由组合现象的解释
P：　YYRR（黄圆）×yyrr（绿皱）
配子：YR　　　　　　yr
F1　　　　　YyRr（黄圆）
F2　　
（1）名词：表现型 基因型
等位基因——控制的一对_________性状的基因，如______
（3） 总结：
①F2中，遗传因子(即基因型)组合形式＿＿＿种
性状表现（即表现型）有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿4种，且比为＿＿＿＿＿＿。
②不同对数基因独立分配的遗传规律
杂交的基因对数 F1配子 F2表现型的种类 F2基因型的种类 自交后代纯合子的比
种类 可能组合数
1
2
3
n
3、对自由组合现象解释的验证（方法为＿＿＿＿＿）
（1）测交： YyRr（F1） ×＿＿＿＿＿
配子：＿＿　＿＿　＿＿　＿＿　　＿＿
测交后代：＿＿　＿＿　＿＿　＿＿（比为＿＿＿＿＿）
（2）实验结果：（见课本P11：表1-2）
第二课时
4、自由组合定律：（见课本P11）
5、孟德尔实验方法的启示
6、应用分离定律解决自由组合定律
（1）分离和自由组合定律的比较：
类　型比　较 分离定律 自由组合定律
研究性状 一对 两对（或多对）
控制性状的等位基因 一对 两对（或多对）
F1的配子种类 21种 22（2n种）
F2表现型种类 21种 22（2n种）
F2基因型种类 31种 32（3n种）
（2）
例1　见课本P12.　2及拓展题
例2　YyRR的基因型个体与yyRr的基因型个体相交（两对等位基因分别位于两对同源染色体上），其子代表现型的理论比是
A、1：1　 B、1：1：1：1　 C、9：3：3：1　D、42：42：8：8
例3　白色盘状南瓜和黄色球状南瓜杂交，F1全为白色盘状南瓜，若F2中纯白色球状南瓜有1000个，从理论上算，F2中杂合黄色盘状南瓜的数目是
A、1000个　　　B、2000个　　C、3000个　　D、4000个
例4　在孟德尔的具有两对相对性状的遗传实验中，F2出现的重组性状类型中能够稳定遗传的个体约占总数的
A、　　　　　B、　　　　　　C、　　　　　　D、
七、课堂检测
1、基因型为AaBbCcDd和aaBbCcDd的个体杂交（遵循自由组合规律）则后代基因型和表现型数目分别为
A、18、8　　　　B、27、16　　　C、18、16　　　D、27、8
2、孟德尔对遗传规律的探索经过了
A、分析→假设→实验→验证　　　B、假设→实验→结论→验证
C、实验→分析→假设→讨论　　　D、实验→假设→验证→讨论
3、基因型AABb的个体自交，子代中与亲代基因型相同的个体占个体总数的
A、　　　　B、　　　　C、　　　　D、
4、在下列各杂交组合中，后代只出现一种表现型的亲本组合是
A、EeEf×EeFf B、EeFF×eeff C、EeFF×EEFf D、EEEf×eeFf
5、牵牛花的红花（A）对白花（a）为显性，阔叶（B）对窄叶（b）为显性，纯合红花窄叶和纯合白花阔叶杂交后代再与“某植株”杂交，其后代中红花阔叶、红花窄叶、白花阔叶、白花窄叶的比依次是3：1：3：1，遗传遵循基因的自由组合定律。“某植株”的基因型是
A、aaBb B、aaBB C、AaBb D、Aabb
6、基因型为Aa的个体连续自交几代，下图中哪条曲线能正确反映后代中纯合体所占比例的变化
7、向日葵种子粒大（B）对粒小（b）为显性，含油少（S）对含油多（s）为显性，这两对等位基因分别位于两对同源染色体上，若让粒大油少和粒小油多的两个纯合子杂交，请回答下列问题：
（1）F2的表现型及比值为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（2）如果获得F2种子544粒，按理论计算，粒大油多的种子有＿＿＿粒，其中纯合子种子有＿＿＿粒。
（3）培育出粒大油多的新品种的基本次序是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。它依据的遗传学原理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
8、人类多指基因（T）是正常指（t）的显性，白化基因（a）是正常（A）的隐性，都在常染色体上，而且都是独立遗传，一个家庭中，父亲是多指，母亲正常，他们有一个白化病和手指正常的孩子，则下一个孩子只有一种病和有两种病的几率分别是
A、　　　　B、　　　C、　　　D、
八、课后练习：练习册P5
九、预习内容——第1节　减数分裂和受精作用
第2章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
一、 教学目标
1.阐明细胞的减数分裂并模拟分裂过程中染色体的变化。
2.举例说明配子的形成过程。
3.举例说明受精过程。
4.使用高倍镜，观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。
5.阐明减数分裂和受精作用对于生物遗传和变异的重要性。
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1）减数分裂的概念。
（2）精子的形成过程。
（3）受精作用的过程。
2.教学难点
（1）模拟减数分裂过程中染色体的变化。
（2）比较精子和卵细胞形成过程的异同。
（3）观察蝗虫精母细胞的减数分裂。
三、教学策略
总体思路是：教师要充分利用教材和生产生活中的实例，引导学生从教材或生活中提炼出问题；然后让全体学生亲自动手来探究，并且归纳总结,引导学生在解决问题的过程中学习。体现“提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系”等新课程理念。
由于减数分裂和受精作用是微观、动态、连续变化的过程，给准确认知带来困难，因此成为教学的难点。为了突破教学难点，教师应考虑在学生已有知识（如有丝分裂）的基础上，精心设计将微观变为宏观的教学活动。为此将本节“模拟建构”的部分活动前移应该是一个很好的设想。学生通过探究活动开展学习。
本节教学建议用3课时完成，其中减数分裂部分的教学用2课时。
第1课时
一、减数分裂
1.设置问题情境，引起兴趣，引导学生进入学习新知识氛围。
本节继续沿着科学发现史的历程进行研究。继遗传因子之后，科学家又发现了染色体在生殖过程中的变化，并根据预测和观察证实了生物进行有性生殖要经过减数分裂和受精作用。据此，教师可设置问题情境，激发学生学习的欲望。
（1）先请学生根据本节题图，比较果蝇体细胞与配子细胞染色体组成及数目的不同。引导学生根据此图提出能联想到的问题。（如：配子细胞是如何形成的？）
（2）教师通过设问“图中的配子是通过有丝分裂产生的吗？”“有丝分裂的特征是什么？”等引导学生复习细胞有丝分裂并猜想配子是经过何种分裂形成的。
（3）然后教师可介绍减数分裂发现简史，激发学生学习减数分裂的兴趣。
2.通过学生的模拟活动和思考来突破本节教学的重、难点，形成对减数分裂过程中染色体变化的正确认识。
精子形成过程是本节的教学重点，模拟减数分裂过程中染色体的变化是本节的教学难点。建议将第二小节“模型建构”的部分活动前移。这样做的好处是学生在已有知识（有丝分裂）的基础上，通过自己的探究体会减数分裂与有丝分裂的不同；形成对减数分裂过程中染色体数目和行为变化的直观印象。
进行“模型建构”教学时注意以下几点。
（1）学生拿出红、黄橡皮泥（或染色的木棍、植物枝条等替代品）及白纸，依照“模型建构”的“活动准备”进行准备。
（2）教师辅导学生构建一个有丝分裂染色体数目和行为变化的模型。
（3）引导学生边讨论边利用模型完成自己猜想的配子形成过程。期待学生经过思考和实践理解只有在染色体复制一次细胞连续分裂两次的情况下，才能产生如题图所示的配子。明确这是一种使细胞中染色体数目减半的新的细胞分裂方式。
（4）教师继续引导学生再次仔细观察题图中配子染色体组成的特点，然后请学生利用模型说明如何能形成如图所示的配子细胞。
（5）请学生尝试归纳形成配子的细胞分裂（减数分裂）的过程与特点。
第2课时
第1课时主要是学生通过活动，获得对减数分裂感性认识。本课时应引导并帮助学生形成对感性知识的理性概括。
1.继续上节学生的模型建构活动并引导学生思考。
对照建构的模型，教师引导学生进行理性思考。此时还应充分发挥教材资源的作用。
（1）引导学生观察书中哺乳动物精子形成过程图解，并与自己建构的模型比较，思考图解的合理性。
（2）在此基础上，教师依照书中图解讲述哺乳动物精子形成过程中发生的现象，包括：精原细胞中染色体复制；初级精母细胞中的同源染色体联会，四分体形成，同源染色体分离，染色体数目减半；次级精母细胞中染色体不再复制，染色体着丝点分裂，姐妹染色体分开成为染色体，分别移向细胞两极等。着重讲解同源染色体、非同源染色体等概念。
（3）再请学生利用模型，边模拟边用生物学术语讲述哺乳动物精子形成过程。
2.在模拟活动的基础上引导学生进行总结和概括。
（1）请学生归纳减数分裂概念。
（2）引导学生观察书中“哺乳动物卵细胞形成图解”，然后对精子形成过程和卵细胞形成过程进行比较。
3.结合参考图示（图14和图15）观察蝗虫精母细胞减数分裂的固定装片，以加深对减数分裂过程的理解。
图14 高倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂的几个时期示意图
A.精巢管顶端 B.减数第一次分裂 C.减数第二次分裂 D.精子细胞 E.精子
图15 蝗虫精母细胞减数分裂示意图
第3课时
二、受精作用
本课时教学重点是解决配子多样性的问题，但无论从思维的逻辑上还是从事实来说，都必须先解决为什么会出现受精作用。因此提出如下教学建议。
1.从生活实际提炼出问题引发思考。
可以用人的染色体组型图，也可以从本节题图引出问题，如“人的体细胞中有多少条染色体？人的精子和卵细胞中有多少条染色体？从人的精子、卵细胞到人的体细胞之间应该有一个什么样的变化过程？人的体细胞是怎样形成的？”引起学生的思考进而理解受精作用的过程。
2.先引导学生关注配子多样性的现象，再让学生研究配子多样性的来源。
（1）引导学生阅读教材中“父亲的所有精原细胞中染色体组成并无差别，母亲体内的卵原细胞也是如此。可是“一母生九子，九子各不同。同样的精（卵）原细胞会产生不同的配子吗？”这段文字，结合精子或卵细胞形成过程思考配子中染色体组成多样的原因。
（2）回忆教材中减数第一次分裂的四分体时期，染色单体交叉互换的照片及示意图，思考这与配子中染色体组成的多样性有什么关系？
（3）继续模型建构活动，在探究配子中染色体组合多样性的基础上进行归纳。
学生完成“模型建构”中“模拟减数分裂过程中非同源染色体自由组合及讨论”，计算可能出现的配子类型数目。
尝试模拟在减数分裂过程中四分体的非姐妹染色单体间某部位发生交叉互换。
归纳配子多样性的原因。
3.利用教材资源，引导学生仔细阅读“受精作用”部分的教材内容，理解受精作用的意义。
四、答案和提示
（一）问题探讨
1.配子染色体与体细胞染色体的区别在于：
（1）配子染色体数是体细胞染色体数的一半；
（2）配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的。
（二）旁栏思考题
1.减数分裂的染色体复制发生在减数第一次分裂的间期，减数第二次分裂的间期不复制。
2.初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。
3.在减数第一次分裂中出现了同源染色体联会，四分体形成，非姐妹染色单体间交叉互换，同源染色体分离，使得细胞两极各有一整套非同源染色体，从而使形成的次级精母细胞中染色体数目减少为初级精母细胞的一半等行为。
上述过程可使配子中染色体数目减半。这样再通过以后发生的两性配子结合成合子的受精作用，就能维持生物前后代体细胞染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。上述过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样，从而增加了生物的变异，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。
4.经过减数第一次分裂，一个卵原细胞会分裂成一个较大的次级卵母细胞和一个较小的极体。经过减数第二次分裂，一个次级卵母细胞会分裂成一个含细胞质多的卵细胞和一个含细胞质少的极体，而减数第一次分裂形成的极体也经过减数第二次分裂成为两个含细胞质少的极体。最后三个极体退化消失，只剩一个卵细胞。
（三）想像空间
不一样。受精过程中，仅精子的头部进入卵细胞，而精子的头部除了细胞核外，只含极少量的细胞质。而细胞质中线粒体含少量DNA（植物细胞质中的叶绿体也含少量DNA），对生物的遗传也有影响。
（四）实验
1.减数第一次分裂会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体在赤道板位置成对排列、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。
减数第二次分裂的中期，非同源染色体成单排列在细胞赤道板位置，移向细胞两极的染色体不含染色单体。
2.减数第一次分裂的中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧，末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数的一半，每条染色体均由两条染色单体构成。
减数第二次分裂的中期，所有染色体的着丝点排列在细胞的赤道板的位置。末期细胞两极的染色体不含染色单体。
3.同一生物的细胞，所含遗传物质相同；增殖的过程相同；不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。
（五）模型建构
讨论一
1.代表分别来自父方和母方的同源染色体联会。
2.4条。减数第一次分裂结束。2条。
3.减数第一次分裂过程中的同源染色体联会，形成四分体，同源染色体在赤道板位置成双排列，同源染色体分离，分别移向细胞两极；减数第二次分裂过程中非同源染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上，着丝点分裂，染色单体成为染色体，移向细胞两极。
4.2个。2个。
讨论二
1.每个配子都含有两种颜色的染色体。
2.4种。
3.8种。
（六）技能训练
精原细胞有丝分裂过程中染色体数目变化表
时期 间期 前期 中期 后期 末期
染色体数目（条） 8 8 8 16 8
精原细胞形成精子过程中染色体数目变化表
细胞类型 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞
染色体数目（条） 8 8 4 4
精原细胞形成精子过程中染色体数目变化图
（七）第一小节练习
基础题
1.（1）√；（2）×；（3）×；（4）×。
2.B。
3.D。
4.（1）① 这个细胞正在进行减数分裂。因为该细胞中出现了四分体。
② 该细胞有4条染色体，8条染色单体。
③ 该细胞有2对同源染色体。其中染色体A与C，A与D，B与C，B与D是非同源染色体。
④ 细胞中a与a′，b与b′，c与c′，d与d′是姐妹染色单体。
⑤ 该细胞分裂完成后，子细胞中有2条染色体。
⑥参见教科书图2?2。
（2）① 4条。
② B，D；B，C。
拓展题
提示：不一定。若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数第一次分裂时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向两极而是集中到一个次级精（卵）母细胞中，再经过减数第二次分裂产生的精子或卵细胞中的染色体数目就会比正常的多一条或几条染色体。再如减数分裂过程（无论第一次分裂还是第二次分裂）中，染色体已移向细胞两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就可能出现精子或卵细胞中染色体加倍的现象。
如果上述现象出现，则受精卵中染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的，那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也会是异常的。例如，人类的“21三体综合征”遗传病患者就是由含有24条染色体（其中21号染色体是2条）的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的。
（八）第二小节练习
基础题
1.（1）√；（2）√；（3）√。
2.提示：配子形成过程中，由于减数第一次分裂的四分体时期，非姐妹染色单体间可能互换部分遗传物质；中期时，同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧，导致了配子中非同源染色体的自由组合，因此，配子中染色体组成是多样的。受精作用又是精子和卵细胞的随机结合，因此，后代的性状表现是多样的。
由于减数分裂是有规律的正常的细胞分裂，在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。这样每个物种正常的雌、雄配子都含有该物种体细胞染色体数目一半的染色体，并且都是一整套非同源染色体的组合。而受精作用时精卵结合使受精卵及其发育成的个体体细胞中又可以恢复该种生物的染色体数目。性状是由染色体中的遗传物质控制的，生物前后代细胞中染色体数目的恒定，保证了前后代遗传性状的相对稳定。
拓展题
提示：在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因减数第一次分裂时两条21号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，再经过减数第二次分裂，就会形成含有2条21号染色体的精子或卵细胞；如果减数第一次分裂正常，减数第二次分裂时21号染色体的着丝点分裂，形成了2条21号染色体，但没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞。这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中21号染色体是2条。当一个正常的精子或卵细胞（含23条非同源染色体，其中只含有1条21号染色体）与上述异常的卵细胞或精子结合成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中21号染色体为3条。当该受精卵发育成人时，这个人的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条21号染色体。
第二章 第2节 基因在染色体上
一．教学目标的确定
新课程标准提到“总结人类对遗传物质的探索过程”，本节内容可强烈体现这一点，教学难点较多但有培养学生的思维能力的好素材。因此在教学过程中，精心设计问题引导学生思考，让其体会科学家的思维过程从而获得思考的乐趣。
二．教学思路的设计
　问题探讨引出问题→根据已学习的知识对问题作出自己的假设，并与科学家的假说比较→理解假说的实验支持，对科学家的精神敬佩→得出结论，对孟德尔遗传定律实质的认识
1． 教学基本过程
教学意图 教师引导 学生活动
问题探讨，发现问题与孟德尔所用材料相对照，赞同实验材料对科学家研究的重要性讲解摩尔根实验过程介绍当时代的知识背景学习孟德尔的思维方式解释—验证（假说—演绎法）基因分离定律和基因自由组合定律的实质 将分离定律、自由组合定律中的遗传因子换成同源染色体，这个替换有问题吗？为什么？由此你联想到什么？学生回答问题．这种替换没有问题给出理由．基因在体细胞中成对存在，在配子中成单；同源染色体在体细胞中也是成对存在，在减数分裂形成配子时分离，配子中也没有同源染色体．非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂时也是自由组合。　遗传因子与同源染色体的行为相似，所以替换没有问题。肯定学生的回答，并与萨顿的假说比较，对自身分析充满自豪。这只是假说，证明假说是否成立要拿出实验证据。历史上谁作出了贡献呢？ 阅读摩尔根的相关故事。思考实验材料是什么？为什么选择它作为实验材料？实验材料—果蝇优点：①个体小易饲养 ②繁殖速度快 ③有各种易于区分的性状等摩尔根实验过程及分析：相对性状：红眼（显性）—白眼（隐性）与孟德尔一对相对性状的实验结果相同。但是F2代中白眼为什么全部是雄性？当时对果蝇的染色体已经有了一定了解。怎样解释F2代白眼果蝇全部为雄性这一与性别相联系的现象？排除该基因在Y染色体上：若在Y 染色体上，F2是白眼，则逆推F1雄性应为白眼，与事实不符。 若基因在X染色体上而Y染色体上没有相应的等位基因呢？讲解或学生自己分析推理。与事实相符。这种解释虽能说明实验事实，但能否能说明其它情况还有待验证。能否验证此解释。摩尔根所作的测交实验：F2中的白眼雄蝇×F1红眼雌蝇红眼雄蝇×白眼雌蝇白眼雄蝇×白眼雌蝇测交实验与事实符合，白眼基因在X染色体上。通过科学家的工作，很多基因都定位在染色体上。思考：基因与染色体的关系？小结：一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。把基因放在染色体上考虑，形成配子的过程可表示如下：孟德尔分离定律—Aa的个体产生的配子是A或a，原因是什么？由上图可知是减数分裂时等位基因随着同源染色体的分开而分离，进入不同的配子中。那么AaBb的生物体产生的配子为什么有AB、Ab、aB、ab四种？小结：形成配子时，由于非同源染色体自由组合，所以非同源染色体上的非等位基因自由组合。 轻声读读替换后的语句，并思考问题．学生阅读课本相关科学家的故事、相关信息学生猜测控制白眼的基因与Y染色体学生自己推理白眼基因在X染色体上F2的表现型是否与事实相符。在教师的引导下，想到测交方法。
第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质
一、设计理念根据新课程理念，高中生物学教学重在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物学科学素养，因此，本节课以“自主探究科学发现的过程来学习科学研究的方法”为设计理念，切实落实主体性教学，提高学生的探究能力，训练学生科学的思维方法。二、教材分析1.地位和作用“DNA是主要的遗传物质”一节是新课标教材人教版必修2第3章第1节的内容，是在前面学习了有关细胞学基础(有丝分裂、减数分裂和受精作用)、阐明了染色体在前后代遗传中所起的联系作用、分析了染色体的主要成分是DNA和蛋白质的基础上来学习的。在相当长的时间里，人们一直把蛋白质作为遗传物质，那么，遗传物质是DNA还是蛋白质呢？教材在此埋下伏笔，然后通过两个经典实验证明了DNA是遗传物质，最后列举少数生物只有RNA而没有DNA的事实，得出“DNA是主要的遗传物质”这一结论。本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式教学的极佳素材。在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂结构，妙用科学史实例，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。2.重点和难点教学重点（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。教学难点（1）肺炎双球菌转化实验的原理和过程。（2）如何理解DNA是主要的遗传物质。三、教学目标 1.知识目标（1）知道肺炎双球菌转化实验和“同位素标记法”是研究噬菌体侵染细菌所采用的方法，也是目前自然科学研究的主要方法。（2）分析证明DNA是主要的遗传物质的实验思路。2．能力目标（1）分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路，提高逻辑思维的能力。（2）用“同位素标记法”来研究噬菌体浸染细菌的实验，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。3．情感目标学习科学家严谨细致的工作作风和科学态度以及对真理不懈追求的科学精神，进一步激发学生辩证唯物主义世界观的树立。四、教学模式根据主体性教学目标，以“自主性、探究性、合作性”为学生学习的三个基本维度，以培养学生的科学素质为指导，以侧重科学方法教育为归宿，本节课采用“引导探究”教学模式，融合讨论法、比较法、归纳法等多种教学方法，并配以多媒体辅助教学，引导学生模拟科学发现过程，进行分析、讨论、归纳和总结。“引导探究”教学模式流程: 设疑导入→引导探索→归纳总结→拓展升华五、教学程序教学
环节教师
活动学生
活动设计
意图 设疑
导入多媒体展示商品条形码。请同学们说一说在哪些地方见到这些条形码，它们有什么作用？从而引导学生思考：在生物体内，有没有类似商品条形码这样隐含着生命信息的“条形码”呢？它在哪里？又是如何传递的？ 学生根据日常生活经 验获取的信息回答： 商品上的条形码包含着商品名称、价格、生产日期、产地等信息。 联系生活实际，创设问题情景，以此来激发学生强烈的求知欲。 引导探索一、对遗传物质的早期推测指导学生阅读。 二、肺炎双球菌的转化实验教师用多媒体展示肺炎双球菌转化实验（四组，见教材43页）。并提出问题：1.实验先进行第一、二组的目的是什么？可否直接进行第四组？2.对比分析第一、二组说明什么？第二、三组说明什么？第三、四组又说明什么？3.该实验能否证明DNA是遗传物质？该实验的结论是什么？4.艾弗里实验最关键的设计思路是什么？教师引导学生共同得出结论：第一、二组起对照作用，证明R型细菌和S型细菌的作用，同时可排除使小鼠死亡的其他原因。因此，不能直接进行第四组。第一、二组说明了R型细菌不具有致死性，S型细菌具有致死性；第二、三组说明了死亡的S型细菌不具有致死性；第三、四组说明了R型活细菌与S型死细菌混合培养后产生了S型活细菌，并且这种转化的性状可以遗传。该实验不能证明DNA是遗传物质。其结论是S型细菌中有一种转化因子能使R型活细菌转化为S型活细菌。最关键的设计思路是将DNA与多糖、脂质、蛋白质、RNA分开，分别与R型活细菌混合培养，直接、单独地观察它们的作用。三、噬菌体侵染细菌的实验课件展示赫尔希和蔡斯所做的噬菌体侵染细菌的实验（教材第45页）。提出问题供学生讨论，教师深入小组成员中参与讨论。1.该实验用了什么方法？在什么探究中还用过此方法？2.用35S、32P标记物质的理论基础是什么？能否用14C和18O进行标记？3.如果实验用上述方法进行，测试的结果如何？表明了什么？4.噬菌体在细菌体内的增殖是在哪种物质的作用下完成的？子代噬菌体的蛋白质和DNA分别是怎样形成的？5.此实验的指导思想是什么？6.此实验证明DNA具备遗传物质的哪些特性？实验的结论是什么？ 教师引导学生共同得出结论：用同位素标记法。用35S、32P标记是因为DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S。而DNA和蛋白质中均含有C和O两种元素。用带35S的噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体都不带标记。用带35P的T2噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体带标记。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。由实验过程分析可知：噬菌体是在自身DNA的作用下在细菌体内完成增殖的。DNA是自我复制形成的，蛋白质是在DNA指导下合成的。指导思想是将DNA与蛋白质分开，分别去感染细菌，直接、单独地观察它们的作用。证明了DNA能自我复制，具有连续性；能指导蛋白质的合成。结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是。 四、烟草花叶病病毒感染烟草的实验教师提供给学生烟草花叶病病毒相关知识，引导学生设计实验方案证明RNA也是遗传物质（参照前面的实验） 学生阅读思考问题：20世纪30年代以前，人们认为蛋白质是遗传物质。 分组讨论、观察并用语言描述实验过程。最后得出结论。 1.分组、学生观察用语言描述实验过程。2.学生观察、分析、讨论问题。 学生结合肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验进行分组讨论、设计实验方案，进行实验探究；然后汇报交流实验方案和实验现象、分析原因。 让学生沿着科学的发展轨迹分析问题。 1.培养学生的语言组织能力。2.培养学生观察能力和分析问题的能力。3.培养学生处理信息和归纳总结能力4.培养学生的合作精神。 培养学生探究问题与设计实验的能力及创新意识。归纳
总结教师让学生根据以上实验思考问题：不同生物的遗传物质是什么？ 学生分析、讨论：DNA是主要的遗传物质 培养学生分析、总结的能力。培养学生自主学习的能力。 拓展
升华1.请学生思考并回答教材课后习题。2.结合格利菲思、艾弗里、赫尔希与格勒等人的实验，分析作为遗传物质应具备哪些特点？ 学生结合所学知识进行分析，以加深对所学知识的理解和应用。 培养学生应用知识解决实际问题的能力。
第2节DNA分子的结构
教学目的
　　1.理解DNA分子的结构特点。
　　2.理解DNA分子复制的过程和意义。
　　3.通过学习DNA分子的结构，培养学生的空间想象能力。
　　4.通过制作DNA双螺旋结构模型，培养学生的创新能力和动手操作能力。
　　5．通过“设同—议论—补充—结论”的教学模式，充分发挥学生的主体作用。
　　教学重点
　　DNA分子的结构和复制。
　　教学难点
　　DNA分子的结构特点和DNA分子的复制过程。
　　教学用具
　　1.DNA双螺旋结构模型。
　　2.DNA分子复制过程图解。
　　3.自制的幻灯胶片。
　　教学方法
　　探究与讲述相结合。
　　教材分析
　　本节内容用两课时。第一课时讲DNA分子的结构，第二课时讲DNA分子的复制。利用两课时之间的课余时间让学生自制DNA双螺旋结构模型。为了能使学生制作成功，在第一课时多用些时间，适当补充些有关DNA的生化知识，让学生很好地掌握DNA“双链、螺旋，平行，反向，配对”的空间结构，为第二节DNA分子的复制的学习打下基础。 板 书教学过程二、DNA分子的结构和复制　 　　核苷酸
含N碱基（CHON）
　｜
戊糖（C、H、0）
　｜
磷酸（H、0、P）
（一）DNA分子的结构　 1．构成DNA分子的基本单元—脱氧核糖核酸 　 　 　 　 2．脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起形成多核苷酸链
A-脱氧核糖-磷酸
＼
T-脱氧核糖-磷酸
＼
C-脱氧核糖-磷酸
＼
G-脱氧核糖-磷酸
　　磷
　　|
　　脱—A
　　｜
　　磷
　　｜
　　脱—T
　　｜
　　磷
　　｜
　　脱—C
　　｜
　　磷
　　｜
　　脱—G3.DNA分子由两条平行且反向的多核苷酸链构成 　 A十G＝T十C
4.DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构
①脱氧核苷酸的排列顺序千变万化（多样性）
②双链平行且反向
③碱基互补配对（特异性）
　　双链螺旋结构
　　极性反向平行
　　碱基互补配对
　　排列顺序无穷
（二）制作DNA双螺旋结构模型 　存在问题：
　1.碱基间距不一
　2.双键不平行
　3.外侧链不反向
　4.螺旋周期不足或多于10个核苷酸　 　 应该注意：
　1.选材适宜
　2.嘌呤碱基AG和嘧啶碱基CT的区别。
　3.外侧脱—磷—脱—磷链的平行和反向。
　4.螺旋周期。
　5.氢键的连接。 第一课时　　引言：我们已经学习了DNA是主要的遗传物质及DNA作为遗传物质的证据。同学们已经知道：DNA在生物传种接代、生命延续中的重要作用。不知有没有想过：
　　提问：为什么DNA在生命活动中的作用如此重要？
　　（生甲：与DNA结构严谨有关；生乙：与DNA可以复制有关。）
　　教师小结：同学们回答得很好！DNA能在遗传中起重要作用与它的结构和功能特点有密切的关系。那么，DNA结构如何？怎样进行复制呢？在学习之前，我们还是来回忆一下“生命的物质基础”中的有关知识。
　　提问：核酸有几种？
　　回答：核酸有两种：核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸DNA。
　　提问：核酸是由哪些元素组成的？
　　回答：核酸是由C、H、0、N、P五种元素组成的。
　　提问：构成核酸的基本单位是什么？
　　回答：是核苷酸。
　　讲述：核苷酸有两大类：一类是构成RNA的基本单位：核核苷酸；另一类是构成DNA的基本单位：脱氧核糖核苷酸。
　　提问：在粗提取DNA的实验中，DNA哪一个重要特性是在实验中应引起注意的？
　　（回答：极易吸附于玻璃上因而不能用玻璃试管。）
　　提问：RNA与DNA有何区别？（学生讨论：略）
　　教师小结：出示幻灯片，附表于后。
　　讲述：1953年英国科学家克里克和美国科学家沃森共同提出了DNA的双螺旋结构。
　　1.构成DNA分子的基本单位——脱氧核糖核苷酸。
　　（出示幻灯片）　　讲述：戊糖的第二号碳原子脱去了一个氧原子，故为脱氧核糖；含N碱基与脱氧核糖的第一号碳原子间脱去一个水分子连在一起构成一分子核苷；磷酸分子与脱氧核糖的第五号碳原子间脱去一个水分子连在一起构成一分子脱氧核糖核苷酸；构成脱氧核苷酸的含N碱基共有4种：嘌呤：腺嘌呤A、鸟嘌呤G；嘧啶：胞嘧啶C、胸腺嘧啶T。
　　由此：四种含N碱基分别构成了四种脱氧核苷酸：腺嘌呤（A）脱氧核苷酸。鸟嘌呤（G）脱氧核苷酸。胞嘧啶（C）脱氧核苷酸、胸腺嘧啶（T）脱氧核苷酸。
　　2．脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起成为多核苷酸链。
　　（出示幻灯片）
　　讲述：上一分子脱氧核苷酸的第3号碳原子脱去（-OH），下一分子脱氧核苷酸的磷酸分子脱去（-H），这样脱去一分子水使两个脱氧核苷酸连在一起。多个脱氧核苷酸通过脱水缩合便形成了脱氧核苷酸链（多核苷酸链）：外侧链“磷酸—脱氧核糖”交替排列，含N碱基连在链的脱氧核糖上。
　　3.DNA分子是由两条平行且反向的多核苷酸链构成。
　　讲述：在双核苷酸链的外侧骨架一条为：磷—脱—磷—脱；另一条为：脱—磷—脱—磷；两条链上的脱氧核苷酸数目相等，长度一样，排列反向；内部的碱基间严格遵循碱基互补配对原则：一条链上有碱基A，另一条链必有碱基T与其配对，一条链上有碱基C，另一条链上必有碱基G与其配对；碱基间通过氢键连在一起：A与T有两个氢键，G与C有三个氢键。由此，在双链DNA分子中：嘧啶碱基的总数与嘌呤碱基的总数相等。A＋G＝C＋T。这可作为判断单、双链DNA的唯一依据。但不同生物的DNA分子中AT对和GC对的比例不同：
　　（A＋T）／（G＋C）＝a(不同生物a值不同）。
　　4.DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构。
　　（出示DNA双螺旋结构模型）
　　讲述：在DNA分子的双链螺旋结构中：①共有四种碱基对：AT对、TA对、GC对、CG对。②每螺旋一周一条链由10个脱氧核苷酸构成，也就是有10对碱基可螺旋为一周，这样的螺旋结构对链上的脱氧核苷酸顺序无任何限制。因此，DNA分子中的脱氧核苷酸的排列顺序千变万化。从四种碱基中任选三种在一条链上作全排列的形式就有43＝64种。假设一条链上有4000个碱基，按全排列的公式推算则有多少种排列顺序呢？
（让学生通过对数计算可以得出44000=102408种）
　　这样千变万化的顺序决定了生物界的多样性。人类中找不到两个人的指纹完全相同就在于此。但是，每一DNA都有其特异的脱氧核苷酸的排列顺序。由此，我们完全可以通过对DNA中脱氧核苷酸序列的测定建立人的DNA档案，鉴别人的血缘关系，为刑事案的侦破提供可靠依据，是人类基因组计划研究的重要组成部分。
　　由上1、2、3、4可知：DNA的结构为：（见板书）
　　这样严谨的结构，使DNA分子的结构具有相对的稳定性，从而使生命能种族延续、代代相传——遗传。
　　二、制作DNA双螺旋结构模型
　　（让学生结合上课时及教材上所讲有关DNA结构的内容，自己动手制作DNA双螺旋结构模型，进一步加深对DNA分子结构特点的理解，选择适当的材料，利用课余时间，每四人分成二组进行制作。）
　　（经收回后检查，有些小组制作效果不太好，存在下列问题
　　1.碱基间距不一
　　2.双链不平行
　　3.没有体现出“反向”。
　　4.每螺旋一周不足10个脱氧核苷酸或多于10个。
　　但在选材上，同学们费了心思：有硬纸片，有玉米杆，有橡皮泥，还有用泥土捏制等。）
　　（各小组就制作过程进行充分讨论，略。）
　　教师小结：同学们讨论的很好，在制作时应该：
　　1．选材要适当，易取，易制为好。
　　2．把嘌呤和嘧啶两类碱基从形状上区别开。
　　3．外侧骨架“脱—磷—脱—磷……”链的平行和反向。
　　4．螺旋一周必须为10个核苷酸。
　　5．氢键数目：AT对两个，CG对三个。
　　制作不好的各小组的同学，下课以后，不妨重新制作。能制
好吗？
　　生：能！
　　师：好！我和同学们一起等你们满意而归。
　　提问：在制过程中，有没有同学想到DNA是左旋，还是右旋呢？
　　生：这个没想过，我们认为是左旋。
　　师：好！DNA到底是左旋，还是右旋，我在这里就不详述了，等同学们上了大学后再学习。 第3节DNA的复制一、 教学目标1.概述DNA分子的复制。2.探讨DNA复制的生物学意义。二、教学重点和难点1.教学重点DNA分子复制的条件、过程和特点。2.教学难点DNA分子复制的过程。板 书教学过程 （三）DNA分子的复制　 1.复制的概念
所谓复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA
的过程，1DNA→2DNA2.DNA复制的过程
　①解旋：
　解旋酶、ATP、打开氢键，形成单链、以单链为模板。
　②合成：
　与合成有关的酶类、 ATP、脱氧核苷酸、互补配对、合成一条新的子链。
　③复旋：
　与复旋有关的酶类、 ATP、母和子螺旋为一个新DNA分子。　 　 3.DNA复制的条件
①酶　②ATP ③原料 ④原则⑤地点 ⑥场所 ⑦模板 　 　 　 　 　 　 4.DNA分子复制的意义
①速度快、效率高
②复制精确、遗传信息稳定、具有连续性 第二课时　　引言：同学们已经知道了DNA作为遗传物质与严谨的双链螺旋结构有关，还与其功能有关。而复制是DNA的重要功能，那么，何谓复制？复制的过程如何？有何意义呢？在学习之前：
　　提问：对真核生物而言， DNA主要存在于细胞的什么部位？
　　（回答：DNA主要存在于细胞核内。）
　　提问：DNA结构怎样？
　　（答：双链螺旋结构
　　　　　极性反向平行
　　　　　碱基互补配对
　　　　　排列顺序无穷。）
　　提问：细胞周期中的间期细胞有何主要变化？
　　（答： DNA分子的复制，有关蛋白质分子的合成。）
　　提问：何谓复制？
　　（答：略）
　　补充：这里说的复制不是指其他物品的复制，是指DNA分子的复制，就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。则1DNA→2DNA。那么，怎样由1DNA→2DNA呢？这就是：
　　2.DNA复制的过程
　　（出示DNA复制过程的图解教学挂图，让学生结合图解得出“解旋、合成、复旋”的结论。）
　　教师补充：DNA分子复制包括：①解旋：在DNA解旋酶的作用下，能量ATP的参与，把双链螺旋的DNA打开氢键，解开成为两条单链，且以单链为模板。
　　②合成：在DNA合成酶的作用下，以母链为模板， ATP为能量，脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成为一条新的子链。
　　③复旋：在DNA复旋酶的作用下，以ATP为能量，一条母链和一条子链螺旋成为一个新的DNA分子。即：
　　1DNA→2DNA单链（母）→2母＋2子→（母十子）＋（母十子）→2DNA
　　由上述过程可以知道，在以母链为模板合成新的子链的过程中，新合成的子链上脱氧核苷酸的排列顺序与另一条每链上脱氧核苷酸的排列顺序完全相同，故母链与子链螺旋化形成的新DNA分子中碱基对的排列顺序也完全相同；新形成的每个DNA分子中的双链有一条是未自上代DNA的母链，所以叫半保留复制。科学家已经用35P或14N同位素示踪得以证实。（结合DNA分子的复制过程让同学们展开讨论。）
　　提问：DNA分子复制时需何条件？
　　（回答：略。）
　　补充：DNA分子复制：①发生在细胞周期的间期；②主要在细胞核内进行；③ATP作能量；④A、T、G、C四种大量的脱氧核苷酸为原料；⑤严格遵循碱基互补配对原则；⑥需酶系统参与（解旋酶，合成酶、复旋酶）；⑦DNA具作模板的能力；⑧伴随有RNA的转录。
　　提问： DNA分子复制对DNA作为遗传物质有何意义？
　　（回答：略。）
　　补充：在DNA分子复制时：①边解旋、边合成、边复旋，多个起始点同时进行，节省时间、效率高。②新DNA分子双链为“一母一子”；因此复制更为精确，致使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代保持了一定的连续性。但是，这并不意味着复制时毫无差错，否则，自然界便没有了变异，生物界就不会向前发展。（为以后学习“变异”打下伏笔）
　　提问：一个DNA分子复制几代后的情况如何？
　　（回答：略。）
　　补充：因DNA复制采用半保留的方式，所以一个DNA分子经几代复制后的所有DNA中，只有两个DNA分子含有原DNA链。但所有DNA与原DNA所带的信息（脱氧核苷酸的排列顺序）完全相同。（变异除外）
　　总结：通过两课时的学习，同学们知道了DNA分子的结构特点和DNA分手的复制过程，明白了DNA分子结构的多样性、特异性及DNA分子半保留复制的特点。希望同学们课后熟悉教材，真正理解DNA是主要的遗传物质。
　　作业：课后复习题。
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
一、 教学目标
1.举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。
2.运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。
3.说明基因和遗传信息的关系。
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1）基因是有遗传效应的DNA片段。
（2）DNA分子具有多样性和特异性。
2.教学难点
脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。
三、教学策略
本节教学可用1课时。本节内容既是对本章内容的概括与提升，又为第4章《基因的表达》作铺垫。基于以上考虑，目标1侧重在知识方面，也是本节教学的核心。目标2侧重于运用数学方法的技能。需要说明的是，运用数学方法推算碱基排序的目的是要让学生进一步理解、认同DNA分子结构的多样性和特异性，因此应将目标2的技能要求与目标1的知识要求结合起来。目标3是在前两个目标基础上的进一步提升，也是课程标准中提出的明确要求。
在本节中，教材提供了实证、探究和联系社会实际三个层面的活动内容，教师可以充分利用这些教材资源，组织教学。
1.充分利用“资料分析”，让学生通过对实例的分析和讨论来理解基因与DNA的关系。
仔细品味“资料分析”中的4个材料，可以发现这些资料主要是从遗传现象和数量关系这两方面提供推理依据，引导学生得出“基因是有遗传效应的DNA片段”这一结论。资料1、3，主要是从数量关系上说明基因是DNA分子的片段；资料2、4分别提供了海蜇的绿色荧光蛋白基因和小鼠体内的肥胖基因的相关信息，主要是说明基因具有遗传效应。
在教学过程中，上述资料可以根据需要多次使用，从不同角度帮助学生理解“基因是有遗传效应的DNA片段”。教师可以通过设计一系列问题，让学生从实例中逐步得出基因是DNA分子上的片段、基因具有遗传效应的结论，最终获得基因是有遗传效应的DNA片段这一综合认识。在教学过程中，教师可以借助教材提供的讨论题，也可以根据学生特点重新设计一些问题串，让学生沿着上述逻辑推理过程，得出结论。
在推理过程中，教师应随时关注学生探求问题的路径，引导学生确立事实、推理、结论之间的正确关系，以及知识之间的逻辑关系，引导学生循序渐进，步步深入，顺理成章地得出结论。从上述分析也可以看出，本节内容是培养和训练学生推理能力的良好素材。
2.合理组织探究活动，帮助学生用数学方法解决生物学问题。
本节的探究活动有别于实验探究。这一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。同时，教师还应注意到一个问题，即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，在将数学模型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型的应用范围。关于概率的教学，可以事先向数学教师请教，以保证不出科学性错误，但不宜涉及过深的数学知识，以学生能理解碱基排列多样性为宜。在将数学模型迁移到碱基排列序列的多样性问题时，应注意分析遗传信息多样性与DNA分子结构特点之间的关系。
3.通过介绍DNA指纹的应用，体现STS教育。
在进行理论探讨后，教师应不失时机地介绍DNA指纹技术的应用，让学生感受到理论知识的奇妙应用。教师可以创设这样的情景：假如你是一名法医，你将如何利用DNA指纹技术来处理案件。教学过程中，教师应该简单介绍一下DNA指纹的有关知识，不要让学生产生误解，以为DNA指纹就是人的基因。实际上，DNA指纹的特异性主要是由于在人（或其他生物）的染色体DNA中，不表达的碱基对中存在着的一部分串联重复的短序列，它们在个体之间具有显著的差异性。在介绍了DNA指纹的法医学用途之后，还可以将视野拓展，介绍DNA指纹在其他领域的应用，如孑遗物种的保存和孑遗动物的繁殖、亲子鉴定等。
四、答案和提示
（一）问题探讨
提示：本节“问题探讨”的目的主要是让学生体会碱基排列顺序的多样性。
（二）资料分析
1.生物体的DNA分子数目小于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA的片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。
2.提示：此题旨在引导学生理解遗传效应的含义，并不要求惟一答案。可以结合提供的资料来理解，如能使生物体发出绿色荧光、控制人和动物体的胖瘦，等等。
3.基因是有遗传效应的DNA片段。
（三）探究
1.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，又构成了每一个DNA分子的特异性。DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
2.提示：在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。
3.提示：可以从进化的角度来分析基因为什么不能是碱基的随机排列。
（四）练习
基础题
1.（1）；（2）×。
2.C。
3.提示：从遗传物质必须具备的条件来分析：（1）在细胞增殖过程中能够精确地进行复制；（2）能够控制生物体的性状；（3）能够贮存足够量的遗传信息；（4）结构比较稳定。
拓展题
1.提示：并非任何一个DNA片段都是基因，只有具有遗传效应的DNA片段才是基因。
2.提示：DNA包括基因与非基因的碱基序列。
3.提示：这一观点是有道理的。但在日常生活中，如报刊、杂志、广播等传播媒体常将基因与DNA这两个概念等同使用，因此在具体情况中，要留意区分。
自我检测的答案和提示
一、概念检测
判断题
1.×。2.×。3.×。4.×。
选择题
A。
识图作答题
1. 2；4；2。
2. 反向平行；互补
3. 磷酸基团；脱氧核糖；碱基；脱氧核糖。
二、知识迁移
A。
三、思维拓展
提示：形成杂合双链区的部位越多，DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关系越近。
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
一、 教学目标
1.概述遗传信息的转录和翻译。
2.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
二、教学重点和难点
1.教学重点
遗传信息转录和翻译的过程。
2.教学难点
遗传信息的翻译过程。
三、教学策略
本节内容是本章的开篇，是本章学习的基础，也是教学的难点所在，可用2课时。在教学设计中，要处理好以下几个方面的问题。
1.作好本章的引子。
学生学习第3章《基因的本质》后，已经对基因产生了浓厚的兴趣，想进一步探知有关基因的各种问题，此时教师如果能够设计一个精彩的、充满悬念的引子，则能为本章的学习奠定基础。
教师可以利用第一节开头的“问题探讨”引出恐龙能否复活的话题，让学生提出正反方观点，形成思维上的矛盾冲突。然后，教师可以引导学生欣赏本章章图，通过辨别章图的内容（细胞核中的染色体、DNA、基因和细胞质中的蛋白质），提出问题“细胞核中的基因是如何通过指导细胞质中的蛋白质合成来控制生物的性状的呢”，进一步制造悬念。最后，教师指出通过本节内容的学习，就可以解答大家的疑问，从而顺利切入主题。
2.准确把握主干知识与侧枝内容的教学要求。
本节主干知识是遗传信息的转录和翻译的过程，侧枝内容是DNA与RNA结构的比较、核糖与脱氧核糖的比较、三种不同种类的RNA以及遗传密码的组成。在侧枝内容中，前两个知识点在《分子与细胞》模块中已经学习过，在这里只须作简短的回顾和比较；后两个知识点虽然是新内容，但也不必加深和拓展，学生只需要初步了解即可。在教学中，处理主干知识和侧枝内容的关系时，教师要做到合理分配时间，明确不同内容的教学要求。
由于本节内容不仅抽象复杂，而且涉及的物质种类也比较多，因此学生往往会陷入“学习时都懂，学完了都不懂”的困惑之中。因此，教师要注意将知识及时进行归纳、比较和总结。例如，DNA与RNA结构的比较、三种RNA功能的比较、转录与翻译过程的比较，等等。总之，教师既要让学生了解各个知识点间的内在关系，又要能简洁、清晰地概述转录和翻译的过程。
3.充分利用教材中的插图。
本节教材的特点之一是插图多而且复杂。插图包括结构示意图、化学组成区别图、转录过程流程图、翻译过程流程图和一个mRNA分子上的多个核糖体同时合成多条肽链示意图等。能否处理好教材中的插图，是本节教学成败的关键因素之一。
教师在备课时，一定要仔细分辨并揣摩插图所表达的意思，并能将不同的插图内容与教学流程有机地结合起来。在对插图的处理上，还应分清主次和轻重。例如，图4?4和图4?6分别是转录和翻译的流程图，是学生应掌握的主要内容，要讲清、讲透；图4?1和图4?2是让学生区分核糖与脱氧核糖、DNA与RNA化学组成的差异，教师在此只需提醒学生依图区分即可；而图4?3和图4?5只需了解；至于多个核糖体同时合成多条肽链的示意图，也只是为了帮助学生理解教材小字部分的内容，不需作过多的解释。
此外还应注意，教材在呈现教学内容时，采用图文并茂的方式来揭示转录与翻译的动态过程。因此，教师不仅要利用插图达到形象和直观的教学效果，还应配合教材中的文字描述作深入浅出的讲解，使文字信息与图形信息结合起来，让学生感知到基因的表达是一个多层次的、动态的、相互协调和配合的过程。
有条件的学校，还要尽可能利用多媒体课件进行教学。多媒体课件可以形象、生动地反映基因表达的过程，这是纸质教材难以做到的。在运用多媒体教学时，教师应注意选择时机，以达到帮助学生化解难点，化抽象为形象的目的。不能整节课由多媒体取代，完全弃图不用，从而忽视了学生识图、辨图和分析释图的技能培养。教师应穿针引线，构筑多媒体与图形之间的有机组合。建议在学生分析图形之后，再配合多媒体整合各个图形，展示完整的基因表达过程。
4. 处理好学生应答与教学推进的关系。
本节教学需要师生之间有良好的互动基础，教师应设计运用好教材中的问题串，以利于将问题步步深入，使教学活动能够顺利推进。例如，转录过程以“为什么RNA适于做DNA的信使呢？”和“DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的？”等问句串连起来；翻译过程以“碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？”和“游离的氨基酸是怎样运送到合成蛋白质的‘生产线’上的呢？”等问题引导，营造出探求、推理和发现的科学研究氛围，诱导学生积极应答，参与讨论。
另一方面，还需要注意教学推进的层次感。本节问题起始于细胞核中的DNA如何指导细胞质内蛋白质合成，是将问题从细胞水平深入到分子水平；最后肽链合成了，还要在细胞中发挥作用，因此还需要回归到细胞水平。教师要注意教材结尾的一段文字，以此引导学生从不同层次上认识基因表达的意义。
四、答案和提示
（一）问题探讨
提示：此节问题探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
（二）思考与讨论一
1.提示：可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。例如，转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对规律，等等。碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性。
2.转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的A配对的是U，不是T；与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。
（三）思考与讨论二
1.最多能编码16种氨基酸。
2.至少需要3个碱基。
（四）思考与讨论三
1.对应的氨基酸序列是：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。
2.提示：这是一道开放性较强的题，答案并不惟一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维。通过这一事实可以想到生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的，等等。
3. 提示：此题具有一定的开放性，旨在促进学生积极思考，不必对答案作统一要求。可以从增强密码容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。
（五）思考与讨论四
1.提示：此题旨在检查对蛋白质合成过程的理解。可以参照教材中图4?6的表示方法来绘制。
2.提示：根据mRNA的碱基序列和密码子表就可以写出肽链的氨基酸序列。
（六）想像空间
DNA相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥，就会影响他指挥全局。DNA被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分隔在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动的高效、准确。
（七）练习
基础题
1.TGCCTAGAA；UGCCUAGAA；3；3；半胱氨酸、亮氨酸和谷氨酸。
2.C。
拓展题
1.提示：可以将变化后的密码子分别写出，然后查密码子表，看看变化了的密码子分别对应哪种氨基酸。这个实例说明密码的简并性在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。
2.提示：因为几个密码子可能编码同一种氨基酸，有些碱基序列并不编码氨基酸，如终止密码等，所以只能根据碱基序列写出确定的氨基酸序列，而不能根据氨基酸序列写出确定的碱基序列。遗传信息的传递就是在这一过程中损失的。
第2节 基因对性状的控制
一、 教学目标
1.解释中心法则。
2.举例说明基因与性状的关系。
二、教学重点和难点
1.教学重点
(1)中心法则。
（2）基因、蛋白质与性状的关系。
2.教学难点
基因、蛋白质与性状的关系。
三、教学策略
本节对应的课程标准中的要求是：“举例说明基因与性状的关系”，属于“理解水平”。本节教学可用1课时。
1.采用资料分析的方法，让学生亲身感受科学发展的过程。
在“中心法则”的教学中，可充分运用教材中的“资料分析”，不仅让学生了解中心法则本身，而且让学生亲身感受到科学发展过程是怎样一步一步地接近真理的。教师要想全面深入地了解中心法则，还需要进一步参考相关资料，如逆转录过程、RNA复制过程和尚未解决的疯牛病问题等。但这些问题不作为本节课的必学要求，教师可参照相关资料酌情处理。本节课主要是要求学生明白遗传信息流向的途径有：（1）从DNA流向DNA（DNA自我复制）；（2）从DNA流向RNA，进而流向蛋白质（转录和翻译）；（3）从RNA流向RNA（RNA自我复制）；（4）从RNA流向DNA（逆转录）。其中，第（1）、第（2）条是中心法则的主要体现，第（3）、第（4）条是对中心法则的完善和补充。可用下图综合表示。
2.由遗传现象的实例入手，分析其本质原因，突破“基因、蛋白质与性状的关系”这一教学难点。
关于基因、蛋白质和性状的关系的内容，比较复杂，也较抽象，若直接由教师讲述，学生难以理解。如果从遗传现象的实例入手，分析其本质原因，让学生自己来总结三者间的关系，则更易突破难点。
基因控制性状是通过控制蛋白质合成来实现的，这里要注意充分运用两类遗传现象的实例来说明。一类是类似豌豆的圆粒与皱粒、白化病和侏儒症等实例，说明基因通过控制酶或激素的合成来控制细胞代谢过程，从而控制生物性状；另一类是类似囊性纤维病、镰刀型贫血症等实例，说明基因通过控制结构蛋白的合成，从而直接控制性状。以上分析综合如下图。由此可见，基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的。
最后，教师再通过“人的身高”这一事例，说明在自然界中，不仅存在单基因对性状的控制，而且存在多基因对性状的控制，以及环境对性状的影响等。同时，教师可结合教材中的“技能训练”以及 “问题探讨”，巩固所学知识。
四、答案和提示
(一)问题探讨
1.水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些。
2.这两种形态的叶，其细胞的基因组成应是一样的。
3.提示：为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显不同的形态？
（二）资料分析
1.没有。实验证据指出了原有的中心法则所没有包含的遗传信息的可能传递途径，是对原有中心法则的补充而非否定。
2.遗传信息从RNA流向DNA、从RNA流向RNA的结论是确信无疑的，而从蛋白质流向蛋白质的途径是有可能存在的。
（三）旁栏思考题
提示：此题旨在引导学生认识基因与生物的性状并非简单的一一对应关系。
（四）批判性思维
提示：此题旨在引导学生客观全面地评价基因决定论的观点，认识到性状的形成往往是内因（基因）与外因（环境因素等）相互作用的结果。
（五）技能训练
1.提示：翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。
2.基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。
（六）练习
基础题
1.A。
2.（1）×；（2）×；（3）√。
拓展题
1.红眼基因正常是形成红眼的必要而非充分条件。红眼基因正常，并且其他涉及红眼形成的基因也正常时，果蝇的红眼才能形成；如果红眼基因不正常，即使所有其他涉及红眼形成的基因都正常，果蝇的红眼也不能形成。
2.提示：生物体内基因的数目多、作用方式复杂，难以单独对其进行研究，生物体的异常性状为科学家研究相关基因的作用提供了一个突破口，使科学家能够从异常性状入手，分析性状异常的个体的基因与正常个体的基因是否存在区别，存在哪些区别等问题，从而建立起性状与基因的对应关系。因为性状是由基因控制的，如果某一性状发生异常，并且能够稳定遗传，说明控制该性状的基因发生了突变。根据异常性状的遗传方式，还可以分析出控制该性状的基因是位于性染色体上还是常染色体上，是显性还是隐性，并且可以预测这一性状将来的遗传规律。
第3节 传密码的破译（选学）
一、教学目标
1.说出遗传密码的阅读方式。
2.说出遗传密码的破译过程。
二、教学重点和难点
1.教学重点
遗传密码的破译过程。
2.教学难点
尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。
三、教学策略
本节内容属于选学，可用1课时，由教师根据实际情况灵活安排。本节的主要内容是遗传密码的破译过程，是对本章第1节的重要补充。学生在第1节中已经学习了遗传密码，但并不了解遗传密码是如何破译的，本节引导学生认识遗传密码的破译过程，使学生通过这一研究过程学习其中蕴含的科学研究方法。
1.采用类比的学习方法，使复杂的问题更容易理解。
遗传密码对于学生而言是比较深奥的，教师可以从教材“问题探讨”栏目提供的“莫尔斯密码”入手，切入本节内容。“克里克的实验”实际上是相当复杂的，对于其实验结果的分析，教学中可以采用与英文句子类比的方法来帮助学生分析理解，使复杂的问题更容易为学生接受。
2.以分析“尼伦伯格和马太实验”的设计思路为突破口，初步理解遗传密码的破译方法。
对尼伦伯格和马太实验的理解是本节教学难点。尼伦伯格和马太设计实验的思路与克里克的完全不同。他们的思路跳出了生物体的限制，通过生物化学手段，他们成功地建立了体外蛋白质合成系统，发现了一个特定的遗传密码所对应的特定的氨基酸，可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。
教材中安排了蛋白质体外合成的实验示意图，意在帮助学生理解这个实验的设计思路。作为示意图，它只画出了4种氨基酸。实际实验中，测试的是组成蛋白质的20种氨基酸。在这20种氨基酸中，只有加入了苯丙氨酸的试管才出现多聚苯丙氨酸的肽链。教材中的旁栏思考题意在让学生学会科学实验中对照组的设置。只有对照设置正确，实验结果才无懈可击。
在这个实验中，加入的多聚尿嘧啶核苷酸实际上起到了mRNA的作用，再结合克里克得出的3个碱基决定1个氨基酸的实验结论，苯丙氨酸对应的密码子就应是UUU。同理，如果分别加入多聚腺嘌呤核苷酸(polyA)、多聚胞嘧啶核苷酸(polyC)、多聚鸟嘌呤核苷酸(polyG)，在蛋白质体外合成系统中分别出现了多聚赖氨酸、多聚脯氨酸和多聚甘氨酸，则可推出与赖氨酸对应的密码子应是AAA，与脯氨酸对应的密码子应是CCC，与甘氨酸对应的密码子应是GGG。对学有余力的学生，教师还可以作进一步的引导：以上介绍的是单核苷酸重复序列(polyU、polyA、polyC、polyG)作模板(mRNA)得到的结果，如果以多核苷酸的重复序列作模板，其结果又是怎样呢？例如，以CUCUCUCU…(polyCU)作模板，会得到什么结果呢？具体分析参见“参考资料”部分。
四、答案和提示
（一）问题探讨
1. 翻译成英文是：Where are genes located
(二)思考与讨论
1.当图中DNA的第三个碱基（T）发生改变时，如果密码是非重叠的，将影响1个氨基酸；如果密码是重叠的，将影响3个氨基酸。
2.提示：先写出改变后的碱基序列，再按照非重叠阅读的方式和重叠阅读的方式分别写出其对应的氨基酸序列，分别与原序列编码的氨基酸序列进行比较就可得出答案。
（三）旁栏思考题
1.细胞中原有的mRNA会作为合成蛋白质的模板干扰实验结果，细胞中原有的DNA可能作为mRNA合成的模板，而新合成的mRNA也会干扰实验结果，因此需要除去细胞提取液中的DNA和mRNA。
2.作为对照实验的试管中，所有成分都与实验组的试管相同，但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸。
（四）练习
基础题
1.D。
2.提示：可以从密码间有无分隔符、长度是否固定、阅读方式是否重叠、密码所采用的符号等多方面进行比较。
拓展题
克里克通过研究碱基的改变对蛋白质合成的影响推断遗传密码的性质，这种方法不需要理解蛋白质合成的过程，就能推断出密码子的总体特征，但是证据相对间接，并且工作量大。尼伦伯格通过建立蛋白质体外合成系统，直接破解了遗传密码的对应规则，这种方法快速、直接，但是这种方法的建立需要首先了解细胞中蛋白质合成所需要的条件。
第5章 基因的突变和其他变异
第1节 基因突变和基因重组
一、 教学目标
1.举例说明基因突变的特点和原因。
2.举例说出基因重组。
3.说出基因突变和基因重组的意义。
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1）基因突变的概念及特点。
（2）基因突变的原因。
2.教学难点
基因突变和基因重组的意义。
三、教学策略
本模块的第1章至第4章，从分子水平阐述了基因的本质、基因在细胞中的存在位置、基因的结构和作用等基本问题，第5章则从生物变异入手，从基因和染色体变化的角度来认识生物发生变异的原因，是第4章《基因的表达》的延续和拓展。
本节教学可用1课时，教学重点是基因突变。基因重组的实质，即基因的自由组合定律，已经在孟德尔的豌豆杂交实验中作过详细的介绍，因此在本节教学中不再列为重点内容。本节在教学上可以采取以下策略。
1.从科学发现的过程切入，设置问题情境，引导学生探究。
为了让学生更好地理解基因突变的概念，教材不是从概念到概念，而是从实例分析入手，再归纳总结概念。在教学过程中，教师也应遵循这种符合学生认知规律的呈现方式，从现象到概念，从宏观到微观来开展教学活动。
关于基因突变，教材选用了镰刀型细胞贫血症的实例，从现象开始，追根溯源，让学生理解基因突变的根本原因是DNA分子的碱基对发生了变化。这种变化可能会导致生物体的性状发生改变。限于篇幅，教材没有过多地介绍镰刀型细胞贫血症的发现过程（具体过程参见教学案例）。教学中，教师可以给学生适当补充一些相关材料，并结合“思考与讨论”中的问题，让学生讨论和探究。通过讨论，学生能够认识到基因突变的本质是DNA分子的碱基对发生了改变，并且能够进一步理解“基因对性状的控制是通过控制蛋白质合成来实现的”这一基本的生物学原理。
2.用类比推理的方法引导学生理解基因突变的类型。
怎样全面理解DNA分子碱基对的改变可能导致的结果呢？是不是DNA分子的碱基对发生改变就一定会导致生物性状的变化？为了说明这个问题，教师可以先引导学生阅读 “问题探讨”，讨论英文句子中个别字母发生改变后，对于全句所表达的意思的影响情况。通过分析可以看出，英语句子中一个字母的改变，可能导致句子的意思不变、变化不大和完全改变这三种情况。然后，教师再通过联想和类比的方法，结合不同的密码子可以对应相同的氨基酸的知识，引导学生推测基因突变与生物性状改变之间的关系，从而理解不是所有的基因突变都会导致生物体性状的改变。所以，基因突变对于生物体来说，有的有害，有的有利，有的既无害也无利。
3.通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念。
在学习基因突变的原因时，教师可以引用癌症的病例，介绍癌症的形成是体细胞发生基因突变的结果，然后让学生列举生活中的事例，归纳哪些因素会导致基因突变。例如，射线（X射线、紫外线、γ射线等)容易引发癌症，在强烈的日光下暴晒，容易导致皮肤癌；据报道，在医院放射室工作的医生容易患癌症；前苏联的切尔诺贝利核电站发生核泄漏时，核电站周围的居民得癌症的几率大大增加。
4.以设问和讨论的形式引导学生思考基因突变和基因重组的意义。
基因突变和基因重组的意义是教学中的难点。为了理解基因突变是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料，教师可以引导学生思考下列问题。基因突变能产生新的基因吗？这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义（有利还是有害）？自然环境会选择哪些个体生存下来？通过这些设问，使学生理解基因突变最重要的特点是产生了新的基因，原来的基因和新的基因所表达的性状为自然环境提供了选择的材料。基因重组尽管不能产生新的基因，但可以产生不同的生物性状组合，产生新的基因型。所以说，基因重组为生物的进化提供了可供选择的材料。
5.以填表的形式引导学生对比和总结。
教师在教学结束时，可将基因突变和基因重组进行列表总结，其中的总结内容可由学生讨论回答。
基因突变 基因重组
本质 基因的分子结构发生改变，产生了新基因，出现了新的性状。 不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。
发生时间
及原因 细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。 减数第一次分裂后期中，随着同源染色体的分开，位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合。
条件 外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。 有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。
意义 生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。 生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。
发生可能 突变频率低，但普遍存在。 有性生殖中非常普遍。
四、答案和提示
（一）问题探讨
提示：DNA分子携带的遗传信息发生了改变。但由于密码的简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变。如果氨基酸发生了改变，生物体的性状可能发生改变。改变的性状对生物体的生存可能有害，可能有利，也有可能既无害也无利。
（二）思考与讨论一
1.图中谷氨酸发生了改变，变成了缬氨酸。
2.提示：可查看教材表4-1，20种氨基酸的密码子表。
3.能够遗传。突变后的DNA分子复制，通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞，并将突变基因传递给下一代。
（三）思考与讨论二
1.223种精子；223种卵细胞。
2.需要有246+1个个体；不可能。
3.提示：可以从染色体上基因的多样性、减数分裂过程中配子形成的过程以及基因重组等角度思考。
生物体的性状是由基因控制的。在减数分裂形成生殖细胞的过程中，随着同源染色体的分离，位于非同源染色体上的非等位基因进行重新组合。人的基因约有3万多个，因此，形成生殖细胞的类型也非常多，由生殖细胞通过受精作用形成的受精卵的类型也就非常多。所以，人群中个体性状是多种多样的。
（四）旁栏思考题
因为紫外线和X射线易诱发基因突变，使人患癌症。
（五）批判性思维
这种看法不正确。对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。
（六）练习
基础题
1.（1）√；（2）×；（3）×。
2.C。
3.B。
4.A。
拓展题
1.放疗或化疗的作用是通过一定量的辐射或化学药剂干扰肿瘤细胞和癌细胞进行DNA分子的复制，使其产生基因突变，从而抑制其分裂的能力，或者杀死癌细胞。放疗的射线或化疗的药剂，既对癌细胞有作用，也对正常的体细胞有作用，因此，放疗或化疗后病人的身体是非常虚弱的。
2.镰刀型细胞贫血症患者对疟疾具有较强的抵抗力，这说明，在易患疟疾的地区，镰刀型细胞的突变具有有利于当地人生存的一方面。虽然这个突变体的纯合体对生存不利，但其杂合体却有利于当地人的生存。
第2节 染色体结构变异
一、 教学目标
1.说出染色体结构变异的基本类型。
2.说出染色体数目的变异。
3.进行低温诱导染色体数目变化的实验。
二、教学重点和难点
1.教学重点
染色体数目的变异。
2.教学难点
（1） 染色体组的概念。
（2）二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。
（3）低温诱导染色体数目变化的实验。
三、教学策略
染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数目的变异，其中染色体数目的变异是本节的教学重点。建议本节的教学时间为2课时，第1课时完成理论教学部分，第2课时完成低温诱导植物染色体数目变化的实验。
在复习基因突变的基础上，教师可以引导学生回忆基因和染色体的关系。基因能够发生突变，那么染色体能不能发生变化呢？如果染色体发生变化，它会发生什么样的变化呢？生物的性状又会发生什么样的变化呢？从而引出染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数目的变异。
染色体结构的变异是学生了解的内容，教材通过4个示意图直观形象地说明了染色体结构变异的类型。但需要提醒学生的是，尽管大多数染色体结构的变异对生物是有害的，但也有少数变异是有利的，人们研究染色体结构的变异可以为生产实践服务，也可以为人类健康服务。关于染色体数目的变异可以采取下面的教学策略。
1.以辨图、设问、讨论和复习的方式理解染色体组的概念。
染色体组的概念较为复杂，如果直接讲述，学生是很难理解其实质的。建议教师从雌雄果蝇体细胞和生殖细胞的染色体的形态和数目分析入手，设置一系列的问题情境，通过联系以前所学的知识，帮助学生认识染色体组的概念。问题情境如下。
观察教科书图5-8雌雄果蝇体细胞的染色体和图5?9雄果蝇的染色体组，回答下列问题。
(1)果蝇体细胞有几条染色体？几对常染色体？（答：8条；3对。）
(2)Ⅱ号和Ⅱ号染色体是什么关系？Ⅲ号和Ⅳ号染色体是什么关系？
（答：同源染色体；非同源染色体。）
(3)雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体？
（答：Ⅱ和Ⅱ，Ⅲ和Ⅲ，Ⅳ和Ⅳ， X和Y。）
(4)果蝇的精子中有哪几条染色体？这些染色体在形态、大小和功能上有什么特点？这些染色体之间是什么关系？它们是否携带着控制生物生长发育的全部遗传信息？
（答：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y；这些染色体在形态、大小和功能上各不相同；它们是非同源染色体；它们携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。）
(5)如果将果蝇的精子中的染色体看成一组，那么果蝇的体细胞中有几组染色体？（答：两组。）
通过以上的问题情境，再加上教师的引导和总结，学生能够比较容易理解染色体组的概念，并能很好地理解二倍体和多倍体与染色体组之间的关系。
2.通过具体实例、概念的辨析和对比，认识单倍体、二倍体和多倍体之间的关系。
单倍体的概念是教学中的难点。教师可以采用教材中提供的蜜蜂的实例来分析蜂王、工蜂和雄蜂体内的染色体组数目，提出单倍体的概念，并设置一些问题情境，让学生区分单倍体与一倍体，单倍体、二倍体和多倍体之间的区别和联系。
例如，教师可以提出下列问题。
（1）一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？
（答：一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体。）
（2）二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组，这种说法对吗？为什么？
（答：对，因为在体细胞进行减数分裂形成配子时，同源染色体分开，导致染色体数目减半。）
（3）如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体，这种说法对吗？
（答：不对，尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但因为是正常的体细胞的配子所形成的物种，因此，只能称为单倍体。）
（4）单倍体中可以只有一个染色体组，但也可以有多个染色体组，对吗？
（答：对，如果本物种是二倍体，则其配子所形成的单倍体中含有一个染色体组；如果本物种是四倍体、六倍体等多倍体，则其配子所形成的单倍体含有两个或两个以上的染色体组。）
学生很容易将单倍体与一倍体相混淆。一倍体只含有一个染色体组，肯定是单倍体，但单倍体不一定只含有一个染色体组，因此，不一定是一倍体。对于多倍体的配子所形成的单倍体，学生又容易与二倍体、三倍体和四倍体等相混淆。区分的关键是判断生物体是由受精卵还是由配子发育而成的。由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组就是几倍体；由配子直接发育而成的生物个体，不管含有几个染色体组，都只能称做单倍体。
3.用图解、事例和图表的形式引导学生学习多倍体和单倍体育种。
之所以将多倍体和单倍体育种放在一起来学习，是因为二倍体、多倍体和单倍体具有可比性，有助于学生对概念的理解。同时，育种的学习是建立在这些概念的基础之上的。
多倍体育种可以用下列的流程图表示。
单倍体育种的教学可采用实例分析并结合流程图的方法。例如，假设体细胞的基因型为AaBb，育种过程中基因型的变化如下图所示。
最后列表让学生总结两种育种方法的原理、操作方法和优缺点，表中的内容由学生讨论填写。
多倍体育种 单倍体育种
原理 染色体组成倍增加 染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种(指每对染色体上成对的基因都是纯合的)
常用方法 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 花药的离体培养后，人工诱导染色体加倍
优点 器官大，提高产量和营养成分 明显缩短育种年限
缺点 适用于植物，在动物方面难以开展 技术复杂一些，须与杂交育种配合
4.关于“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验。
教师在实验开始前，可以先复习染色体组、二倍体、多倍体和单倍体的概念，以及多倍体和单倍体育种的原理、操作方法和优点。同时复习“观察植物细胞的有丝分裂”的实验步骤，为本实验打好基础。
在低温诱导染色体数目的变化的实验中，低温的作用与秋水仙素的作用基本相似。与秋水仙素相比，低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。但通过显微镜观察时，只能观察到染色体数目的增加，增加的具体数目不容易确定。
四、答案和提示
（一）问题探讨
提示：参见练习中的拓展题，了解无子西瓜的形成过程。
（二）实验
两者都是通过抑制分裂细胞内纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，而引起细胞内染色体数目加倍。
（三）练习
基础题
1.（1）×；（2）×。
2.B。
3.填表
体细胞
中的染
色体数 配子
中的染
色体数 体细胞
中的染
色体组数 配子中
的染色
体组数 属于几
倍体生物
豌豆 14 7 2 1 二倍体
普通小麦 42 21 6 3 六倍体
小黑麦 56 28 8 4 八倍体
拓展题
1.西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。
2.杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
3.三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。
4.有其他的方法可以替代。方法一，进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽。方法二，利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，在此过程中要进行套袋处理，以避免受粉。
第3节 人类遗传病
一、 教学目标
1.举例说出人类遗传病的主要类型。
2.进行人类遗传病的调查。
3.探讨人类遗传病的监测和预防。
4.关注人类基因组计划及其意义。
二、教学重点和难点
1.教学重点
人类常见遗传病的类型以及遗传病的监测和预防。
2.教学难点
（1）如何开展及组织好人类遗传病的调查。
（2）人类基因组计划的意义及其与人体健康的关系。
三、教学策略
基因突变和染色体变异会导致生物性状的改变，在人体则可表现为某种疾病。教材中关于普通感冒和肥胖的问题探讨，以及由此而引出的人类其他的疾病是否是遗传病的讨论，正是涉及到遗传物质是否改变的问题，也是本节首先要解决的问题。遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的疾病。因此，学完基因突变和染色体变异之后，再进一步学习人类遗传病的类型，了解遗传病的监测和预防，关注遗传病给人类造成的危害，顺理成章，同时也是高中学生应该具备的基本科学素养。
本节有一个调查、两个“资料搜