第七单元第二章 生物的遗传和变异(1-5)

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名称 第七单元第二章 生物的遗传和变异(1-5)
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文件大小 53.3KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 生物学
更新时间 2008-03-05 09:15:00

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第二章 生物的遗传和变异
本章教学分析:
生命在生物圈中的延续和发展,是生物的生殖和发育、遗传和变异,并与环境的变化相互作用的结果。教材在生物的生殖和发育之后,安排生物的遗传和变异内容,是探讨生命的延续和发展的自然深入。
在内容的选择上,本章体现了经典内容与最新进展的统一。生物的性状的表现,其内因是由携带遗传信息的基因控制的,生物的遗传就是生物通过生殖过程的基因传递。生物的可遗传变异是基因或生物体基因组成改变的结果。教材从经典遗传学的庞大体系中,提取出基因这一核心概念,以基因为线索,深入浅出地介绍基因与性状的关系、基因在亲子代间的传递,目的是使学生简而明地理解生物遗传的实质。在此基础上,介绍基因的显性和隐性以及禁止近亲结婚的道理。在人的性别决定中,从染色体入手,但最终也将落脚点落在了基因水平上。在生物的变异一节中,特别提示了可以遗传的变异是遗传物质改变的结果。在以基因为线索介绍经典遗传学的过程中,巧妙地融入了现代遗传学的新进展。例如,在基因控制生物的性状中,选取了转基因鼠的实验;在基因和染色体的关系中,选取了反映染色体和DNA之间关系的示意图等。
本章教材在内容的组织上,体现了学科内在逻辑与学生认识规律的统一。从本章五节的内容组织上看,第一节《基因控制生物的性状》,解决的是生物个体的性状与基因关系问题,同时也隐含着亲代的性状能够在子代出现,是亲代基因传给了子代的缘故。第二节《基因在亲子代间的传递》,解决的是亲代基因如何传递到子代的过程,也是学生认识遗传的核心问题。第三节《基因的显性和隐性》,重在解决控制相对性状的成对基因之间的关系问题,以及为什么具有相对性状差异的双亲,后代会有复杂的表现。应该说本节是前两节内容的综合,是本章的难点。第四节《人的性别遗传》,主要运用前三节的知识,解释学生关注的人的性别遗传问题,可以说是遗传知识的扩展。第五节是《生物的变异》。遗传和变异是一对矛盾的两个方面,遗传讨论的是基因稳定传递的一面,变异讨论的是基因发生改变或基因组合的改变,这种变化必然导致亲子代之间性状的差异。在本节中,特别提出生物的性状既受基因控制,又受环境的影响,使学生对性状与基因的关系和遗传与变异问题的理解更加全面。由此可见,教材在内容的组织上,是以基因为线索,步步深入和扩展的,体现了学科内在逻辑与学生认识规律的统一。教材在内容的呈现方式上,注意了从学生的生活经验出发,从创设的情境中提出问题,激发学生主动探究,自主获得知识、技能和积极的情感体验。本章各节,都鲜明地体现出这些特点,例如,第一节安排的观察与思考、资料分析,目的是通过学生对比较熟悉的动物、植物和自身性状的具体观察,抽象出什么是性状,接着通过转基因鼠实验的分析讨论,获得基因控制性状的结论。第二节从学生已经学过的染色体入手,通过观察染色体和DNA之间关系的示意图,使学生了解基因在染色体上。接着通过染色体的传递揭示出基因的传递过程。
本章教材重视渗透科学史和科学方法。教材在讨论一些问题时,不失时机地介绍了前人的研究过程和结论。例如,在讨论基因在亲子代间传递的内容时,介绍了比利时的胚胎学家比耐登的发现;在基因的显性和隐性的讨论中,介绍了孟德尔的豌豆杂交实验;在讨论男女染色体的差别时,介绍了细胞学家麦克郎和威尔逊等的有关研究结果。这种史论结合,以史带论的编写方式,目的是增加教材的趣味性和可读性,启迫学生深入的思考和探究。本章安排了探究变异现象的学生活动,让学生体验科学过程与科学方法,培养科学探究能力和科学态度与价值观。希望教师给予足够的重视。
本章在各个栏目中,注意了科学与社会、科学与生活的紧密联系。希望教师结合教学进程和相关的教学内容,积极指导学生阅读、讨论。这对于提高学生积极的情感态度和形成正确的价值观,将会有积极的意义。
教材在内容的呈现方式上,注意了从学生的生活经验出发,从创设的情境中提出问题,激发学生主动探究,自主获得知识、技能和积极的情感体验。本章各节,都鲜明地体现出这些特点,例如,第一节安排的观察与思考、资料分析,目的是通过学生对比较熟悉的动物、植物和自身性状的具体观察,抽象出什么是性状,接着通过转基因鼠实验的分析讨论,获得基因控制性状的结论。第二节从学生已经学过的染色体人手,通过观察染色体和DNA之间关系的示意图,使学生了解基因在染色体上。接着通过染色体的传递揭示出基因的传递过程。
本章教材重视渗透科学史和科学方法。教材在讨论一些问题时,不失时机地介绍前人的研究过程和结论。例如,在讨论基因在亲子代间传递的内容时,介绍了比利时的胚胎学家比耐登的发现;在基因的显性和隐性的讨论中,介绍了孟德尔的豌豆杂交实验;在讨论男女染色体的差别时,介绍了细胞学家麦克郎和威尔逊等的有关研究结果。这种史论结合,以史带论的编写方式,目的是增加教材的趣味性和可读性,启迫学生深入的思考和探究。本章安排了探究变异现象的学生活动,让学生体验科学过程与科学方法,培养科学探究能力和科学态度与价值观。希望教师给予足够的重视。
本章在各个栏目中,注意了科学与社会、科学与生活的紧密联系。希望教师结合教学进程和相关的教学内容,积极指导学生阅读、讨论。这对于提高学生积极的情感态度和形成正确的价值观,将会有积极的意义。
第一节 基因控制生物的性状
本节教学分析:
遗传和变异是生命得以延续和发展的重要内因。生物的遗传是在生殖过程中完成的,生物的性状都是遗传物质在发育中和环境相互作用的结果。本章的引入,应紧扣本单元的主题,并与第一章的生殖和发育相衔接。
人们对遗传与变异的认识,最初是从比较亲子代的各种特征开始的,然后由表及里逐步深入到基因水平。本节的教学也应按着这样的思路设计。先引导学生认识什么是生物的性状,然后探讨性状的控制。
观察生物的各种性状,如果完全在课内完成,教师应适当控制时间。由于观察内容的分量并不重,重在对问题的讨论,因此,应安排较充裕的时间讨论教材中提出的6个问题。如果有条件,教师在课前应简要指导学生具体识别性状,安排学生调查自己和父母、父母的父母之间的性状关系,调查身边动物和植物上下代性状的情况,这样可以使讨论更充分些。但无论是哪种方式,通过讨论应使学生认识以下几点。
1.性状包括生物体所有特征的总和,如形态结构特征、生理特征和行为方式等。有些性状是可见的,有些性状是难以观察到的。
2.能够初步识别不同种类的性状和相对性状。可以让学生举例说明。
3.生物的性状受遗传物质的控制,但也会受生活环境的影响。
基因控制性状是本节的难点。关于基因的概念在此不必深究,学生只要知道基因是遗传物质的一部分即可。本节难在对转基因过程和转基因超级鼠的性状变化的分析,在此教师可以一步步地引导学生观察、说明和讨论,在这个过程中,教师应注意说明以下几点。
1.在雌雄小鼠交配后,要从输卵管中取出核尚未融合的受精卵(精子进入卵细胞后,在精子核与卵细胞核尚未融合前,这种受精卵适宜转入大鼠生长激素基因)。
2.事先备好的大鼠生长激素基因吸人显微注射器中,在显微镜下将大鼠生长激素基因,注入小鼠核尚未融合的受精卵内的卵细胞核或精子核中。注射之后,小鼠受精卵内的精子核和卵细胞核将融合成一个细胞核,其中携带着转入的基因。
3.将已经导人了大鼠生长激素基因的受精卵,注入小鼠的输卵管中去。这样小鼠的输卵管中就有了两种受精卵,一种是导入了大鼠生长激素基因的受精卵,另一种是输卵管中原有的未转基因的受精卵。
在分析了转基因超级鼠研制过程示意图之后,教师应引导学生认识到,超级鼠体量增大(体量大小是一种性状)是大鼠生长激素基因作用的结果,由此得出基因控制性状的结论。
在学生明确了基因与性状的关系后,教师可结合转基因技术,举例介绍几种转基因动物和转基因食品,以及由此引起的社会争议,激发学生发表意见。
第二节 基因在亲子代间的传递
本节教学分析:
“基因控制生物的性状”一节解决了基因控制性状的问题,本节讨论亲代的基因如何传给子代问题是顺理成章的。教师在引入中,应明确探讨基因传递问题的思路,即基因在什么地方?基因通过什么途径由亲代传给子代?
关于基因和染色体。教师可以事先备好图片,帮助学生回顾七年级上册关于细胞结构的知识,从中回忆起细胞核内染色体含有蛋白质和DNA,以及DNA是遗传物质等知识。在此基础上,教师可以引导学生猜想,既然DNA是遗传物质,基因应该在染色体的何种成分上,但最终教师应明确他说明基因在DNA上(学生不具备排除基因在蛋白质上的基础)。接着引导学生观察人体染色体图以及染色体和DNA之间关系的示意图。在观察、思考、讨论的基础上,教师可以结合两图帮助学生了解以下几点。
1.图中显示的是一个细胞核的染色体。染色体可通过特殊染色清楚的辨别出来。
2.一条DNA上有许许多多的基因,一个基因只是DNA上的一个片段,生物的各种性状都是分别由这些不同的基因控制的。一条染色体上携带着许多基因。
3.细胞核内的染色体是成对存在的,基因也是成对的。(仔细观察可以发现,成对的染色体不但形态大小相似,在相对位置上所染成的颜色也相似,表明内部的成分相似,但染色体所涂的颜色不是基因的位置)。
关于基因的传递,教师可以通过回顾人的生殖过程,帮助学生认识到父母的基因是分别通过精子和卵细胞传给子代的。也可以让学生讨论得出这一结论。接着可以提出,父母应该把多少基因传给子代呢?由此激发学生,仔细阅读教材的有关部分,并通过小组讨论,合作完成添图。最后教师组织学生分组汇报结果。如果有时间且学生条件好,教师可以提出“为什么一对夫妻所生的几个孩子,长相会有差别?”等类似的问题,让学生讨论,为后边的学习打下基础。
第三节“基因的显性和隐性”
本节教学分析:
本节内容是前两节内容的综合和深入,是本章的难点之一。教师可以在简要回顾一种性状是由一对基因控制的,父母通过精子和卵细胞,分别只把一对基因的一个传给了受精卵,这样子代的体细胞中,控制一种性状的基因仍然有一对,一个来自父方一个来自母方。在此基础上,教师可以提出本节需要解决的问题,即控制相对性状的一对基因之间的关系问题。教师可以指导学生阅读教材,也可以再举出几个典型实例,以激发学生积极探索的欲望,同时表明该问题具有普遍性。
教材安排孟德尔的豌豆杂交实验,目的是启发学生回答上述问题,需要科学的实验,并通过对实验结果的分析,得出基因有显性和隐性的关系。关于孟德尔的豌豆杂交实验,教师可以让学生仔细阅读,在阅读的基础上,师生共同讨论得出结论。也可以在教师带领下,结合实验以问题推进的方式,逐步得出结论。大致如下:
1.孟德尔选择了容易区别的相对性状作为研究对象,例如,高豌豆高约1.8~2.1 m,矮豌豆高约0.2~0.5 m。如果高豌豆控制高度的一对基因是AA,矮豌豆控制高度的基因是aa,两者杂交的后代杂种豌豆会怎样呢?(要求学生回答,教师可以强调杂种高豌豆与上代高豌豆一样的高。)
2.杂种豌豆为什么只表现高的呢?难道控制矮性状的基因(a)没有传给子代吗?(指导学生阅读教材的有关部分,安排学生讨论,并回答。)
3.把杂种高豌豆种下去,后代有高也有矮,并且矮的还和原来的矮豌豆一样的矮,其体内含有矮基因(a)。这表明了有的杂种豌豆虽表现高的性状,但含有控制矮性状的基因(a),只是未能表现出来。由此可见,杂种高豌豆体内既有高基因(A),也有矮基因(a),杂种细胞中同时含有A和a时,能够通过性状表现出来的基因A称为显性基因,被掩盖的基因a称为隐性基因。高和矮这对相对性状,高就是显性性状,矮为隐性性状。
4.隐性性状在什么情况下才能表现出来呢?(可让学生回答)还可以要求学生思考杂种豌豆的后代为什么高的多矮的少?
关于禁止近亲结婚,教师可以先让学生阅读教材,形成初步的认识,然后师生共同分析一典型实例,使学生了解到,在一个家族中携带某种隐性致病基因(如白化病基因)的机会比其他家族也携带该种基因的机会要高,当近亲结婚后,两个隐性致病基因相遇的机会大大增加,患病的机会要高出许多。由此使学生懂得为什么我国婚姻法规定禁止近亲结婚的道理。
《科学·技术·社会》中介绍了中国参与人类基因组计划的有关情况,以及基因组研究的新进展,教师应要求学生课后阅读,或以此为题,鼓励学生自己搜集有关信息资料,开办班级小展览。
第四节“人的性别遗传”
本节教学分析:
性别是一种特殊的性状,在学生中总是存在着一种神秘感,自然成为学生感兴趣的话题。安排本节内容可以满足学生对于性别决定和性别遗传知识的需求。另外,社会上一些人仍存在着重男轻女思想,母亲生出女孩而遭到家庭成员冷落和责备的现象并不少见。通过本节的学习,要使学生科学地理解和正确地对待生男生女问题,希望教师在教学中渗透这一精神。
本节教学内容并不难,时间也较充裕,应该适当安排学生活动,让学生更多地通过自己的观察与思考,分析与讨论获得结论。
关于男女染色体的差别,教材编入男、女成对染色体排序图。教师可以提出问题后安排学生仔细观察,找出男女染色体组成上的差异。在此需要教师总结出以下几点。
1.男女体细胞中都有23对染色体,其中有一对染色体在形态、大小上存在着明显差异(其他22对染色体的形态、大小基本相同)由此判断男女差异与这对染色体有关,据此把这对染色体称为性染色体。
2.男性体细胞那一对性染色体中,较大的一条命名为X染色体,较小一条称为Y染色体。
3.女性体细胞中的那一对性染色体形态大小基本相同,且和男性体细胞中的X染色体相似,科学家通过进一步的研究,发现它们同是调染色体。
关于生男生女机会均等的知识,学生理解起来可能会困难一些。教师可以提出以下问题启发学生思考:体细胞内的性染色体是成对的,精子和卵细胞内会有几条性染色体呢(引导学生联系前面学过的内容回答问题)?如果根据性染色体区分生殖细胞,精子有几种?卵细胞有几种?然后安排学生完成教材上的图解。在条件比较好的学校,可以安排模拟实验,使学生更好地理解生男生女机会均等的道理。模拟实验的思路大致如下。
1.课前教师可以用两种不同颜色的围棋棋子(也可以用豆粒等其他材料)分别表示含X染色体的精子(如黑子)和含Y染色体的精子(如白子),用代表含X染色体精子的棋子代表卵细胞(如黑子)。然后分装在两个不透光的容器中,其中一个容器内的棋子代表精子(数量要多,但黑白比例应为1: 1),另一个容器内的棋子表示卵(都是黑子)。
2.实验前教师解释清两容器内棋子所表示的含义后,将装有棋子的容器分给小组(每组两个容器,一个装有大量的两种“精子”,另一个装有大量的“卵”),然后要求学生模拟随机受精过程,一个同学从装有“精子”的容器中随机摸出一粒“精子”,另一个同学从装有“卵”的容器内摸出一粒“卵”,放在一起代表受精卵内含有性染色体的种类(或男或女),并把结果记录下来。
3.讨论结果得出结论。
如果有时间,可以在课上讨论练习第2题,加深理解本节的难点。
本章的教学目标
知识目标:
1·通过对自己身体的一些性状的调查,初步了解遗传现象,并能够归纳说明性状的概念。
2·初步了解基因、DNA、染色体(染色质)之间的关系
能力目标:
通过对自己和父母、祖父、祖母、外祖父、外祖母一些身体性状的的调查,培养学生的观察和调查能力。
德育目标 :
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
教学重点:遗传物质
教学难点:基因、DNA、染色体(染色质)之间的关系
教学方法:观察调查,讨论,讲授
重点、难点分析
1.基因的概念以及显性基因与隐性基因的概念是本节教学的重点,也是本节的难点,是课堂讨论的中心。对基因这一名称,学生从各种媒体和一些科普读物已经有所了解,但不一定能认清基因的本质以及基因和性状之间的关系。所以,在这一节的教学中,可以以性状在上、下代传递为线索帮助学生认识有关基因的基本知识:基因与染色体的关系;基因与生物性状的关系,基因在生物上、下代的传递规律以及显、隐性基因之间的相互关系,等等。
2.染色体在生物的上、下代传递规律与基因的传递的关系也是本节的一个重点和难点,讲清染色体在体细胞和生殖细胞中的变化以及在生物上、下代中的变化有助于理解基因的活动。教学中可以利用图表甚至制作相应的教具帮助学生了解染色体的活动规律。
3.国家婚姻法规定,禁止近亲结婚。国家为什么要通过立法来禁止近亲结婚?生物课的教学重点应该放在帮助学生认识近亲结婚所造成危害的遗传学原因上——遗传病产生的细胞学基础和发生遗传病概率较高的原因,可以以具体的例子认识近亲结婚的危害。
本章的教学设计:
一、本课题建议授课时数为4课时。
【课前准备】
在上一节课结束时,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:
调查前教师应注意:
1.要求学生如实填写表格中的内容,不能为完成作业而随便填写。通过这项活动培养学生严肃认真的科学态度。
2.向学生说明如何识别这些性状特征,特别对上眼睑这一特征中的双眼皮、单眼皮,应说明不是美容后的特征。
【教学过程】
引言在了解生物界的丰富多彩之后,有些同学会提出一些新的问题:各种生物在生存发展过程中,是否会有共同的规律?比如说,每种生物是怎样将自己的特征传给后代的?最初的生物是怎样发生又是怎样演变的?生物能否孤立的生存,生物与环境之间是一种什么样的关系?等等。我们将在以后的生物课的学习中探讨这些问题,共同寻找这些问题的答案。
1.遗传的现象:
对于“遗传”这一词,我们并不陌生。同学们可以在日常的观察中发现许多遗传的现象,如种瓜得瓜,种豆得豆;儿子的长相像爸爸,等等。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。
在课下,同学们对人的一些性状进行了调查。通过调查,我们看到了这些性状在上下代的连续性。这种连续性是否也是遗传现象?这些性状在上下代的传递过程中有没有规律?我们先来分析这些性状。
【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。
性状与父母相同,或者与父母之一相同,这种现象就是遗传。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。
若性状与父母不同,叫做什么?子女为什么会出现不同于父母的性状?这些问题,我们将在下一节讨论。
遗传是生物界普遍存在的现象。同学们在自己身边到处可以遇到。但是我们应该如何解释这些现象?如为什么“种瓜得瓜,种豆得豆”?生物是怎样把自己的性状传给下一代的?或者生物通过什么途径把自己的性状传给下一代?
提出问题,讨论:父母能否直接将具体的性状传给孩子?父母传给孩子的是什么?
我们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。
提出问题:一个小小的生殖细胞为什么可以决定后代具有什么性状?
我们必须研究细胞内部的结构和细胞所含有的物质。
2.染色体和基因:
(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。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。
展示人的染色体和果蝇(雌)染色体图:不同生物染色体形态不同。
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?
——各种不同物种生物的细胞中染色体的形态结构和数目是不同的。同一物种又是相对稳定的。
——体细胞染色体数是生殖细胞染色体数2倍,或者说生殖细胞染色体数是体细胞染色体数的1/2。
进一步研究细胞中的染色体,发现体细胞中总有每两条形态大小相同,可以配成对,所以人的体细胞中有染色体46条,配成23对,玉米体细胞中有染色体10对。
提出问题,讨论:在生殖发育过程中,体细胞与生殖细胞中的染色体数目是怎样变化的?
这样,孩子的体细胞中的染色体数目就与父母的相同了。就我们体细胞中的每一对染色体来说,其中一条来自父亲,另一条来自母亲。
提出问题:人们为什么这样重视染色体的变化?
——这是由于染色体数目规律的变化与生物的遗传有密切的关系。
我们知道,生物体的遗传物质存在于细胞核中,在细胞核中遗传物质又主要存在于染色体上。受精卵中的每一对染色体,一条来自父亲,另一条来自母亲,由受精卵经过发育形成的孩子的细胞中就具有了父母双亲的染色体或者说父母双亲的遗传物质了。父母的遗传物质就是这样传给了子女。
染色体中的遗传物质叫做核酸。同学们在广播、电视和报刊上听到看到的DNA就是核酸的一种。
提出问题:每种生物都有许多性状,染色体上的遗传物质怎样控制这些不同的性状?
(2)基因:
“基因”这一名词,同学们也不陌生。但是它到底是什么?它与生物性状有什么关系?
科学研究发现,生物的不同性状是由不同的基因决定。我们常说的基因是指位于染色体上的分成若干小单位的遗传物质,这些决定生物性状的遗传物质的小单位叫做基因。如:豌豆的花有红色、白色,茎有高、矮,人的上眼睑有双眼皮、单眼皮,等等,是由不同基因决定的。
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:
我们是否可以这样理解:在我们体细胞中的每一对基因中的两个基因,一个来自父亲,一个来自母亲。
【小结】这节课,我们讨论分析了什么是遗传,知道了生物性状的遗传是通过生殖细胞传给后代的,最终决定性状的遗传的是位于染色体上的遗传物质。具体到某一性状,遗传是由基因决定的。不同的基因会有不同的性状。在了解了这些知识后,有些同学会提出新的问题,这一对基因怎样决定性状?同样是一对基因,为什么有的人是双眼皮,有的人是单眼皮?为什么会出现子女与父母不同性状的现象?这些问题我们将在下一节课讨论。
【复习】(1)什么是性状?什么是遗传?请举例。什么叫染色体?什么叫基因?
(2)生物性状的遗传是通过什么途径?在这个过程中染色体数目是怎样变化的?基因又是怎样变化的?
(3)为什么说我们体细胞中的遗传物质一半来自父亲,一半来自母亲?
【引入】上节课,我们学习了有关染色体和基因的知识,我们还提出了这样几个问题。
(1)一对基因怎样决定性状?
(2)同样是一对基因,为什么有的人是双眼皮,有的人是单眼皮?
(3)为什么会出现子女与父母不同性状的现象?
【新课】下面我们以人的上眼睑为例,研究以上问题。
生物的一些性状是由一对基因控制的,如人的眼睑,耳垂等。
提出问题,讨论:以A或a表示控制上眼睑特征的基因,这两个基因在人体内会有几种结合方式,分别决定什么特征?同学们可以讨论并提出自己的假设。
A与a结合,可能会有三种方式:AA、Aa和aa。
提出问题,讨论:若AA决定的性状是双眼皮,aa会决定什么性状?那么Aa又会决定什么性状呢?
有的同学会问为什么不是aa决定双眼皮呢?在研究这个问题的过程中发现,细胞中的成对基因有显隐性之分,即显性基因和隐性基因。
3.基因的显性与隐性:
双眼皮由显性基因决定,以大写字母表示显性基因,细胞中的基因是AA;
单眼皮由隐性基因决定,以小写字母表示隐性基因,细胞中的基因是aa。
那么,基因为Aa,既有显性基因,又有隐性基因,会表现出什么性状呢?
在基因为Aa时,隐性基因a不能表现,只表现显性基因A决定的性状,所以Aa也是双眼皮。
提出问题,讨论:上一节课,我们在分析人体几种性状的遗传方式时,归纳出有这样几种情况,以上述眼睑的特征为例:
示投影片:(1)爸爸、妈妈双眼皮,孩子双眼皮;
(2)爸爸、妈妈单眼皮,孩子单眼皮;
(3)爸爸、妈妈双眼皮,孩子单眼皮;
(4)爸爸双眼皮、妈妈单眼皮,孩子双眼皮;
(5)爸爸双眼皮、妈妈单眼皮,孩子单眼皮;
(6)爸爸单眼皮、妈妈双眼皮,孩子双眼皮;
(7)爸爸单眼皮、妈妈双眼皮,孩子单眼皮。
请同学们利用显隐性基因的知识对以上各种情况产生的原因作出解释。
同学们对(1)、(2)两种情况比较容易理解,孩子继承了父母的特征,这就是遗传。(4)、(5)、(6)、(7)几种情况中,孩子继承双亲之一的性状,同学们也能接受。那么,为什么出现了第三种情况,是不是在调查中搞错了?孩子与双亲的上眼睑都不相同,是否有这种可能性?
提问:父母都是双眼皮,体细胞中成对基因会有几种情况?
(1)父亲的基因AA,母亲的基因AA,会不会生出单眼皮的后代?
(2)父亲的基因AA,母亲的基因Aa,或父亲的基因Aa,母亲的基因AA,会不会生出单眼皮的后代?
(3)假如,父亲的基因Aa,母亲的基因Aa,会不会生出单眼皮的后代?这种后代是怎样产生的?
示投影片:教材P.133图V-3。
提出问题:请同学们思考,会不会有这种情况,父母都是单眼皮,生出一个双眼皮的孩子?要说明可能或不可能的理由。
留一个小作业,请同学们根据以上学到的知识对投影片所示的(1)、(2)、(4)、(5)等几种情况进行分析。
4.遗传病与禁止近亲结婚:
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。
请同学们看课本P.133下面的图。这是一个先天性愚型病患者。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。
(1)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。
以前,遗传病一般是无法治疗的。随着科学技术的发展,科学家们正在力图使发生变化的遗传物质恢复正常的活动来治疗某些遗传病。但目前大多数遗传病仍然不能治疗。
提出问题:遗传病不会传染,也不能治疗,对于它是否可以不管,随它发生?
我们不能治疗,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?
(2)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”。
有的同学会问,为什么近亲结婚,后代遗传病发生的机会会增加?我们知道,携带致病基因的人并不一定表现出遗传病,如由隐性基因引起的遗传病,但这种基因有可能递给下一代。血缘关系远,具有相同致病基因的可能性比较小。而近亲结婚,婚配的双方遗传基因相近,婚后所生子女得遗传病的可能性就大。
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。
【小结】这节课,我们初步了解了基因是怎样决定生物具体的性状的,这可以帮助我们解释一些遗传现象。我们也初步了解了国家为什么规定近亲禁止结婚的原因和意义。
生物性状的遗传是很复杂的,也是很有趣味的,在这里我们只是学习了最基本的知识。有关这方面的知识,我们在高中还会继续学习。同学们如果有兴趣,可以阅读些有关的书籍,也可以向老师或有关人员请教。
【板书设计】
3.基因的显性与隐性(见下页首):
4.遗传病与禁止近亲结婚:
(1)遗传病:由于遗传物质发生变化引起的疾病为遗传病。
(2)禁止近亲结婚。
板书设计:
1.遗传的现象:
性状:生物体的形态特征或生理特性称为性状。
遗传:生物的性状传给后代的现象叫做遗传。
各种生物通过生殖细胞把性状传给后代的。
2.染色体和基因:
(1)染色体:
(2)基因:
小资料
1.人类染色体数目的确定:
人类认识染色体已经有100多年的历史了。1882年,德国细胞学家弗鲁门(W.Flemming)在研究细胞分裂时,发现细胞核中有易被碱性染料染上颜色的物质,把它称为染色质。1888年,德国解剖学家沃德耶(W.Waldeyer)将染色质称之为染色体。从此以后,人们对染色体的研究报告不断提出,人们知道了许多生物细胞中的染色体数目。那么,人的染色体数目是多少?30多年前,遗传学家却一直不清楚。有的遗传学家提出人的染色体数目与大猩猩、黑猩猩一样都是48条。1952年,在美国德克萨斯大学工作的美籍华人徐道觉博士意外的发现了人的染色体数目。一天,他对在常规组织培养下的细胞进行观察,无意中发现显微镜下出现铺展得很好的染色体,染色体数目为46条,而不是48条。后来,徐道觉博士花了三个月的时间搞清了“奇迹”出现的原因,不知实验室的哪位实验员把配制的冲洗培养细胞的平衡溶液误配成低渗溶液,细胞膜在低渗溶液中容易涨破,所以染色体逸出,铺展良好,清晰可辨。遗憾的是,虽然徐道觉博士发现了人类染色体不是48条,而是46条,但是由于种种原因,他没有坚持自己的发现。1956年,华裔学者庄有兴和他的同事通过实验证明了人的染色体是46条,并发表了实验结果。为此,庄有兴荣获美国肯尼迪国际奖。
2.常见生物的染色体数目:
3.常见遗传病的遗传方式:
单基因遗传:常染色体显性遗传:并指、多指;
常染色体隐性遗传:白化病、先天性聋哑;
X连锁隐性遗传:血友病、红绿色盲;
X连锁显性遗传:抗维生素D佝偻病;
Y连锁遗传:外耳道多毛症;
多基因遗传:唇裂、先天性幽门狭窄、先天性畸形足、脊柱裂、无脑儿;
染色体病:染色体数目异常:先天性愚型病;
染色体结构畸变:猫叫综合症。
4.隐性遗传病的近亲结婚和非近亲结婚的发病率:
第五节“生物的变异”
本节教学分析:
学生身边生物变异的事例很多,教师可以让学生举例说明,结合学生参看教材不难得出生物变异是普遍存在的结论。本节内容的核心问题,是生物的变异为什么会普遍存在。回答这一问题的关键,是组织好对花生果实大小的变异的探究活动,以及对调查结果的分析,教师课前应充分准备。
关于探究活动,教师应注意以下几点。
1.课前应备好实验材料。如果找不到大小两种花生的果实,也可以选用其他材料,但选材应是一种植物的两个品种的果实、植株等,还要大小适当且便于测量。最好分给各小组的材料多于学生实际测量的数量。
2.课前分好小组,活动前要求小组内的各成员分工合作,这样可以节约时间。
3.测量工具要适当,以免误差太大难以得出正确的结果。如果材料小可以建议学生用圆规做卡尺,可以减少误差。
4.教师要适当控制时间,以使讨论的时间充裕些。
5.在讨论过程中,教师要不失时机地强调以下几点。
①生物的一些相对性状表现出的是数量差异(如大小花生的果实大小)。由于任何性状都是控制该性状的基因与环境共同作用的结果,所以基因组成相同的大花生,果实的长度有长也有短,这主要是环境引起的变异。但环境影响所引起的变异程度是有限度的,所以大花生(或小花生)的果实大小总在一定范围内波动。
②比较这类相对性状差异,应该比较它们数量的平均值。在相同条件下种植的大小花生,正常情况下,大花生果实长度的平均值应大于小花生果实的平均值。这种差异主要是由于遗传物质的差异引起的。
③从上述的讨论可以启示学生,花生果实长度的变异,有的是环境引起的,有的是遗传物质的变化引起的。
④由遗传物质改变引起的变异是可以遗传的,仅由环境引起而遗传物质未发生改变的变异是不能遗传的。
关于人类应用遗传变异原理培育新品种。教师可按教材的顺序逐一讨论。最好能够启发学生得出结论,这样有利于培养学生运用所学知识分析解释问题的能力。在教学中,教师应强调以下要点。
1.由于遗传物质的变异,不同品种或同一品种的奶牛控制产奶量的基因组成可以不同,通过人工选择可以将产奶量高的奶牛选择出来(含有控制高产奶量的遗传物质),通过繁育,后代还会出现各种变异,再从中选择、繁育,数代后奶牛不但能够保持高产奶量,甚至会有不断增加的趋势。
2.通过杂交,低产抗倒伏小麦把抗倒伏的基因传给了高产不抗倒伏的小麦,抗倒伏基因与高产基因组合到一起。
3.太空椒是在太空条件下,引起基因发生改变而培育成的新品种。
教学目标
1.在了解遗传现象的基础上,了解生物变异的现象及其普遍性。
2.通过对具体变异现象的分析,了解变异的类型以及不同类型的变异产生的原因,使学生对遗传物质在生物的遗传、变异中的作用有较全面的了解和认识。同时,通过遗传与变异的相互关系进行辩证观点的教育。
3.了解变异在人类生产活动中的实践意义。
重点、难点分析
1.遗传的变异的原因是本节教学的重点。在“生物的遗传”一节中,教材花了相当的篇幅帮助学生认识生物为什么会遗传,决定遗传的物质到底是什么。所以,学生初步了解了核酸(DNA)、基因以及染色体在性状遗传中所起的作用。遗传物质不仅与遗传有关,同样是生物变异的物质基础,这一点应在本节教学中帮助学生认识到。遗传物质的稳定性、连续性决定了生物的遗传,而遗传物质的可变性又使生物可以发生变异,而且遗传物质的变化引起的生物性状的改变是可以传递给后代的。教学中还应注意结合实际例证向学生介绍环境因素对遗传物质变化的影响,为以后《生物的进化》和《生物与环境》两章的学习打下基础。
2.变异在农业中的应用是本小节教学的一个难点。学生很难接触选种、育种工作,所以,对这方面的知识不易理解。教材介绍了有关选育种的三种途径,人工选种、杂交育种以及辐射育种(人工诱变育种)。建议授课教师多举例,特别是可能涉及到学生身边生活的例证,从感性知识开始,去理解有关的育种选种知识和意义,并且了解不同育种、选种方法的特点。
此外,随着生物技术的发展,利用基因工程培养新品种已经应用于农业育种工作,学生可能从各种媒体的介绍中接受过这方面的信息,但不一定能够理解。若有时间,教师也可对这一方面的知识做些介绍,引起学生对科学新技术的兴趣。
3.关于遗传的变异和不遗传的变异的两个实例。遗传的变异的选用的例子是色盲遗传。色盲遗传为伴性遗传,教材中未涉及这一方面的内容,学生也不易理解。所以,我以为以人的上眼睑单双眼皮为例进行分析比较合适。
教学过程设计
一、引言:
在上一节的学习中,我们曾经讨论过人的上眼睑的遗传问题。这节课我们首先从人的上眼睑的遗传问题开始我们新的问题的研究。
有一对夫妇,他们有两个孩子。爸爸、妈妈的上眼睑是双眼皮。两个孩子,一个孩子为双眼皮,另一个孩子为单眼皮。即双眼皮的孩子继承了父母双亲的性状,这种现象叫做遗传。另一个孩子的上眼睑与双亲不同,是不是也叫做遗传?若是遗传,为什么与父母的性状不相同?若不是,叫做什么?
与遗传现象伴随存在的另一种生命现象就是变异。
二、课题:
第二节 生物的变异
(一)变异的现象与概念
在自然界中,与遗传现象一样,变异现象是普遍存在的。
提问,讨论:在我们周围,可以看到哪些现象是变异现象?根据同学们的讨论,什么叫做变异?请做一个小结。
变异:生物的亲代与子代之间、子代与子代个体之间在性状上的差异称为变异。或生物在生殖过程中,在上下代之间、子代之间表现出的性状差异。
提问:比较遗传和变异两个概念,两个概念有什么共同点,有什么差异?
生物的遗传和变异都是通过生物的生殖过程实现的。在生物的生殖过程中,上下代之间的相似性为遗传。但是生物的后代不会也不可能完全与祖先一样。后代在继承亲代特征的主要特点时还会产生一定的差异,这些差异称为变异。所以,我们所说的变异是在遗传的基础上的变异,变异是在一定范围内的变化。小猫与大猫的样子有所不同,但是小猫仍旧是猫,并没有变为其他生物。
提出问题:为什么说变异是在遗传的基础上的变异?这种说法是否有根据?
(二)变异的原因
1.外界环境的影响:
在我们观察到的变异中,有些是由于外界环境的影响产生的。在我们刚才提出的变异现象中,哪些是属于这一类?
提问,讨论:同一品种的小麦种在不同的田里,小麦的麦穗有大穗、小穗,产生大穗、小穗的原因可能是什么?你如何证明这些差异是由于环境影响造成的?将大穗和小穗上的种子收获后分别种到田里,它们的后代会如何?
小结:田中小麦的大穗和小穗的变异是由环境变化引起的,这种变异一般是不能遗传的。
提问:什么因素引起的变异可以传递给后代?我们再来看看另一种情况。
2.遗传物质的变化:
提问,讨论:一个孩子单眼皮。但是,他的父母是双眼皮,这种变异是怎样产生的?这种变异是否可以传递给后代呢?
我们从上一节的学习中已经知道,若这个孩子是单眼皮,他的双眼皮的父母的基因组成一定是Aa、Aa。孩子与父母的性状不同,是因为在生殖过程中父母传给了他决定单眼皮的基因。也就是说,他的遗传物质组成与父母有了差异,因此产生了与父母不同的性状。他的这种性状可以是通过生殖过程传递给他的后代。
小结:这种变异是由遗传物质变化引起的,这种变异是可以遗传的。
根据以上变异的原因,我们将变异分为两类:
遗传的变异:变异由遗传物质决定;
不遗传的变异:变异由外界环境影响引起。
请同学们再分析两个例子。(1)某对色觉正常的夫妇生了一个色盲的儿子。(2)某兄弟二人,哥哥长期在室外工作,弟弟长期在室内工作。哥哥与弟弟相比脸色较黑。哪一种变异可以遗传?为什么?
提出问题:是否由环境影响引起的变异都是不能遗传的变异?
一些环境因素也可能使遗传物质发生改变。若环境影响引起了遗传物质的改变,这样产生的变异是可以传递给后代的。根据这一原理,人类可以利用一些特殊环境因素使遗传物质改变而制造出能遗传的变异为人类所用。
所以,遗传物质是遗传和变异这一生命活动的物质基础。
提出问题:变异对生物个体、对生物界会产生什么影响?
(三)变异对生物个体的影响
变异对生物个体有利、还是不利?这要看变异是否有利于生物的生存。我们看两个例子。
小麦要获得高产,人们采取的办法往往是多施肥、多浇水。肥多水多,小麦的茎秆会长高,茎秆高,小麦成熟时容易倒伏,又会造成粮食减产。在这种小麦中,出现矮秆小麦,可以抗倒伏,但不会影响小麦在肥多水多的情况下长大穗。
一些玉米植株发生变异会出现没有叶绿素的白化苗。绿色植物生长要进行光合作用,这种白化苗就无法生存下去。
提问:高秆小麦变异为矮秆小麦,绿色玉米苗变异为白化苗,这都是变异,他们对生物个体的生存有什么影响?
——前者有利于生存,后者不利于生存。
根据变异是否有利于生物的生存,我们可以把变异分为两类:有利变异和不利变异。
(四)变异在生物进化上的意义
变异对进化有重要意义。
地球上环境复杂多样,不断变化。多种多样的生物可以适应不同的环境。
此外,生物由简单到复杂、低等到高等的进化,生物的变异为进化提供了原始材料。
变异对进化的重要意义,我们在下一章将继续学习。
(五)变异在农业生产上的应用
人类出于生存的需要,在远古时就开始注意遗传和变异现象,并对遗传变异的现象加以利用,特别是在农牧业生产中。如春秋时代的《楚辞》中记载“马母驴父,生子曰赢”,意思就是马和驴的后代——骡子表现出极大的优势。
人类在农业上利用变异的方法主要有这样几种:
(1)在农作物、家禽、家畜中,有许多对人类有益的变异,人类可以根据自己的需要进行选择、培育,获得新的品种,如肉用牛和奶用牛的培育。
(2)用杂交的方法,将不同生物个体的性状重新组合,形成新的性状组合的新品种。如高产不抗倒伏的小麦与产量不高但抗倒伏的小麦杂交,让两种小麦的遗传物质重新组合产生变异,可以培养出高产同时抗倒伏的新的小麦品种。
(3)为培养新的品种,也可以改变环境因素来影响遗传物质,使生物产生变异并对变异进行选择,培育出新品种。如用射线照射或用药物处理植物的种子,种子产生变异后进行选择,选出有利于生产的变异培育成新品种。
应用以上方法,人类曾经培育出许多品种。
随着科学技术的发展,科学家使用基因工程的方法来改变生物的基因从而改变生物的性状创造新的生物。如将决定人的生长激素的基因、决定人的胰岛素的基因用基因工程的方法植入大肠杆菌的细胞内,让大肠杆菌发生变异,合成人所需要的生长激素或者胰岛素,造福于人类。
小结:这节课我们主要讨论了什么是变异,生物产生变异的原因以及如何利用生物产生的变异选育适合人类需要的新品种。科学的发展可以造福于人类,但若不按照自然规律办事,也会带来灾难。所以,我们在创造新的生物品种和物种时必须慎重。
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选育新品种的方法:
选育新品种有多种方法,下面介绍几种主要方法。
(1)选择育种法:以自然变异为基础,根据个体的表现型选择符合人类需要的基因型,经过长期积累达到改良品种的目的。
(2)杂交育种法:用不同品种杂交获得杂种后,在杂种后代进行选择以育成符合生产要求的新品种。这种方法是广泛应用而且有效的育种方法。
(3)诱变育种法:是指人为地利用各种物理、化学、生物等因素来诱导生物发生变异,然后根据育种的目标从变异后代中选育新品种的方法。
(4)单倍体育种法:常用于植物育种。一般指利用组织和细胞离体培养技术将植物的花药(花粉)、未受精的子房、胚珠进行培养,获得单倍体植株进行育种的方法。这种育种的方法与常规的杂交育种的方法结合,可以提高育种效率。
(5)多倍体育种法:利用物理或化学的方法使植物细胞的染色体数目加倍获得多倍体植物。利用这种育种方法可以使种间不同物种杂交成功而获得多倍体新物种。
(6)遗传工程(基因工程):指按照预先设计的生物施工蓝图对基因进行操纵,以达到定向改变生物性状的目的。具体来说,是使用“外科手术”的方法把人们所需要的甲种生物的基因(目的基因)通过一定的方法引入乙种生物的细胞中,让引入的基因在乙种生物的细胞中能够自我复制并正确的表达。通过这种方式获得新的生物品种。
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