人教版教学教案基因和染色体的关系单元小结.docx

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人教版教学教案基因和染色体的关系单元小结

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【考向指南】

本章在第二章现象层面认识基因对性状的作用基础上，进一步从分子水平上阐述遗传的物质基础和作用原理。

通过讲述DNA是遗传物质的实验证据，DNA分子的结构和复制功能，以及基因是遗传效应的DNA片段，更深入理解DNA在遗传上的作用，为第四章基因的表达，第五章基因的突变及其他变异和第六章基因的应用打下必要的基础，也为第七章生物进化理论进行必要的知识铺垫。

高考考查的重点内容是碱基比例计算、同位素标记示踪法、以经典实验——密度梯度离心来考核DNA半保留复制的过程、条件和复制方式，以热点背景材料人类基因组计划、基因工程、DNA指纹技术等着重考查学生在新情境中处理信息和理论联系实际的应用能力。

本章重点掌握：

3．1DNA是主要的遗传物质

1．理解肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌的过程

2．理解细菌转化过程与噬菌体的增殖中DNA的传递

3．理解DNA是主要的遗传物质

3．2DNA分子的结构

1．脱氧核苷酸的组成、种类

2．掌握DNA的分子结构及特点

3．应用碱基互补配对原则解决碱基比例的计算

4．学会制作DNA结构模型，进一步认识DNA结构特点

3．3DNA的复制

1．知道DNA复制的时间、场所、条件

2．理解DNA复制的过程与特点

3．掌握DNA半保留复制实验过程的分析及应用

3．4基因是有遗传效应的DNA片段

1．理解染色体、DNA．基因的平行性

2．理解基因是有遗传效应的DNA片段

3．理解DNA分子多样性、特异性、稳定性的特点

4．了解DNA指纹技术原理及应用

【要点萃聚】

1．DNA是遗传物质的经典实验中的思路方法过程与结论

（1）思路：

验证DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的实验思路基本相同，即将肺炎双球菌或噬菌体的DNA与其他化学成分（特别是蛋白质）分离，然后用各种成分分别单独用于转化实验或侵染实验，观察各自的遗传功能。

（2）方法：

两个经典实验的思路虽基本相同，但采用的方法有所不同。

在肺炎双球菌转化实验中，是采用直接分离法，即将S型菌的DNA与其他成分分离，然后用每种单一成分与R型菌混合，做体外转化实验。

在噬菌体侵染细菌实验中，是采用放射性同位素标记法，间接将DNA与其他成分分离。

（3）过程：

㈠肺炎双球菌的转化实验

①格里菲思转化实验

结论：

加热杀死的S型细菌中含有转化因子，性状的转化可以遗传给后代。

②艾弗里实验

结论：

转化因子是DNA，且DNA的纯度越高，转化就越有效。

㈡噬菌体侵染细菌实验

①用35S标记蛋白质的噬菌体侵染细菌→细菌内无放射性→表明噬菌体蛋白质外壳未进入细菌内部

②32P标记DNA的噬菌体侵染细菌→细菌内有放射性→表明噬菌体的DNA进入到细菌内部

结论：

DNA是遗传物质

（4）引申：

病毒的拆开与重组实验

思路：

与上述两个实验相同，即可将RNA与其他成分分离，单独研究各自的遗传功能。

结论：

烟草花叶病毒（CMV）的重建说明CMV是不具DNA的病毒，RNA是遗传物质

2．遗传物质的载体、特点和类型

（1）遗传物质的特点

①分子结构具有相对的稳定。

②能自我复制，使前后代遗传信息保持连续性。

③能指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程与性状。

④能产生可遗传的变异。

（2）遗传物质的载体

①主要载体：

染色体

②次要载体：

叶绿体、线粒体

注意：

原核生物、病毒DNA不与蛋白质结合

（3）遗传物质的类型

①细胞生物和DNA病毒以DNA作遗传物质。

（真核、原核生物、噬菌体）

②RNA病毒以RNA作遗传物质。

（流感、HIV、SARS、烟草花叶病毒）

③朊病毒可能以蛋白质作遗传物质

注意：

绝大多数生物以DNA作遗传物质，DNA是主要遗传物质

3．DNA分子结构与特点

（1）DNA的结构单位——脱氧核苷酸（图A）

（2）DNA的空间结构——双螺旋结构

①DNA双链反向平行：

一条走向是5’→3’，另一条走向是3’→5’，有规则地盘绕成双螺旋。

（图C）

②外侧磷酸与脱氧核糖交替排列，内侧碱基对

③碱基互补配对原则：

腺嘌呤（A）通过两个氢键与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）通过三个氢键与胞嘧啶（C）配对。

GC对丰富的DNA比AT对丰富的DNA更为稳定。

（图B）

（3）DNA分子三个特性

①稳定性：

基本骨架两条长链磷酸和脱氧核糖相间排列的顺序稳定不变，碱基对氢键连接。

②多样性；碱基对的排列顺序千变万化为4n（n为碱基对数）

③特异性：

每种生物DNA碱基对的排列顺序是特定的，即不同生物的A+T/G+C的比值不同，而同种生物不同器官细胞的该比值相同。

4．DNA双螺旋结构模型

（1）制作原理

①两条脱氧核苷酸链反向平行

②DNA中磷酸与脱氧核糖交替连接，排在外侧。

③碱基对通过氢键连接，碱基互补配对

（2）目的要求

通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识

（3）材料用具

曲别针、泡沫塑料、纸片、芽签、橡皮泥等

（4）模型设计

①确定代表磷酸、脱氧核糖、碱基的材料，明确连接位置

②分别“制”若干个磷酸、脱氧核糖、碱基

③合成若干个脱氧核苷酸并连接成多核苷酸链

④连接两条脱氧核苷酸链

⑤拼成DNA分子平面结构图再“旋转”DNA分子成双螺旋

（5）注意事项

①熟悉制作模型用的各种零件代表的物质，写出4种碱基的字母名称

②两条链的长度、碱基总数一致，碱基互补、方向相反

③制作中各零件连接应牢固，避免旋转中脱落

5．DNA分子的复制

（1）DNA复制的概念：

以亲代DNA为模板合成相同子代DNA的过程

（2）DNA复制的时期：

有丝分裂间期，减数分裂第一次分裂前间期

（3）DNA复制的场所：

细胞核（主要），线粒体、叶绿体和细胞质（原核生物拟核区、质粒）

（4）DNA复制的过程：

①解旋：

解旋酶作用下A-T、G-C之间的氢键断开

②复制：

以DNA两条链为模板，按碱基互补配对原则合成互补的子链，新子链与对应的母链形成双螺旋。

（5）DNA复制的条件

①模板：

亲代DNA的两条链

②原料：

4种脱氧核苷酸

③酶：

DNA解旋酶、DNA聚合酶等

④能量：

ATP

（6）DNA复制的特点

①边解旋边复制②半保留复制

（7）DNA复制的意义

①遗传信息的传递，使物种保持相对稳定和延续

②由于复制差错而出现基因突变，从而为进化提供了原始选择材料。

6．基因是有遗传效应的DNA片段

（1）基因与DNA关系实例

①资料1——计算所有基因的碱基对总数的比例，推理全部基因的碱基对总数只是DNA分子碱基对总数的一部分——明确基因是DNA的片段

②资料3——进一步明确基因是DNA的片段（基因碱基对总数占DNA碱基总数很小的一部分）

③资料2——推理基因具有特定的遗传效应

④资料4——进一步明确基因具有遗传效应

结论：

基因是有遗传效应的DNA片段，是遗传物质的结构与功能单位。

（2）DNA片段中的遗传信息多样性特异性探究

①设置问题情景：

4种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列是否足以表达生物体的必需的各种遗传信息？

②分析DNA结构：

外侧磷酸与脱氧核糖交替排列——信息一致，内侧碱基对——信息可变，从DNA分子结构中可以推测遗传信息与四种碱基的排列顺序有关

③探究情境

情境1：

若一个碱基对组成1个基因，4个碱基对可能形成几种基因？

情境2：

17个碱基对可以排列出多少种基因？

情境3：

1000个碱基对可以有多少种排列方式？

结论：

碱基对排列的千变万化满足了遗传信息的多样性

情境4：

设人的第一号染色体上有一个基因由17个碱基对随机排列，同桌的两人该基因的碱基排列顺序相同的可能性有多大？

结论：

虽然碱基对的排列是多样的，但对具体的个体、具体的基因来说，只能是其中的一种，即DNA分子具有特异性

（3）染色体、DNA．基因、脱氧核苷酸的关系

（4）DNA指纹技术

①概念：

每个人的DNA不完全相同，DNA也可以象指纹一样用来识别身份。

②DNA指纹图：

样品DNA在特定的酶作用下切成片段，用电泳方法分开大小片段，后经系列步骤形成条码图。

③原理：

比对不同样品DNA指纹图的吻合程度，确认身份。

只有同卵双胞胎的DNA指纹图相同。

若两份样品DNA指纹图一样，则可确认来自同一人。

在亲子鉴定中，每个人的条码一半与父亲相同，另一半与母亲相同。

④应用：

可用于亲子鉴定、死者遗骸鉴定、刑侦领域、基因身份证等。

⑤实例：

印度洋海啸与DNA指纹技术

印度洋大海啸发生后，我国首次派出DNA鉴定专家组，引起国际国内的广泛关注。

中方将免费承担泰南地区海啸遇难者DNA样本的检测工作，这次泰南海啸中所有遇难者约5000份DNA样本将全部送回中国检测。

中国方面已经为大规模的DNA检测做好了准备，包括两台世界最先进的DNA检测仪在内的各种DNA检测设备已经准备就绪。

　　这种DNA检测仪每批次可同时检测96个样本，而且检测灵敏度极高。

处于亚洲前列的整个中科院北京基因组研究所的超级计算机群也将参与到这次工作当中。

可在2至4周内给出准确结果。

这是中国第一次承担如此多的遇难者DNA鉴定工作。

【方法探讨】

1．理论为指导，强化记忆效果

①实验过程——流程图解法

②DNA结构——模型构建法

③碱基比例计算规律——数学公式法

④DNA半保留复制——简图记忆法

⑤基因概念理解——问题情景法

2．建立结构网络，形成知识体系

3．善于总结，注意应用

（1）DNA结构中碱基比例计算

根据碱基互补配对原则引出的关于碱基比例、数量的计算，可根据表3—1中的公式

DNA分子中碱基比例计算公式（表3—1）

双链DNA分子

DNA分子的1链

DNA分子的2链（互补链）

①A=TG=C

A≠TG≠C

A≠TG≠C

②

=k（k≠1）

=k（k≠1）

=k（k≠1）

③

=a（a≠1）

=

（a≠1）

④

⑤

⑥

说明：

①双链DNA分子中互补的碱基数量相等，单链中互补的碱基数量一般不相等。

②双链DNA分子中A+T/G+C的比值与互补的任一链中A+T/G+C的比值相等。

③双链DNA分子中任意非互补的两碱基之和相等，为DNA总碱基数的一半。

一条单链中任意两非互补的碱基之和的比值与互补链中相应比值互为倒数。

④⑤双链DNA分子中A+T/A+T+G+C的比值与互补的任一链中A+T/A+T+G+C的比值相等，G+C同理

⑥双链DNA分子中某一碱基所占的比例等于该碱基在每一单链中所占比例之和的一半。

（2）关于DNA半保留复制的计算

DNA复制过程中母子链的比例计算题是根据DNA分子半保留复制的特点进行设计的，一个DNA分子无论复制多少代，DNA原有的两条链不变，一直作为模板，分别进入两个子代DNA分子中。

关于这方面的计算，可按表3—2进行。

已知某全部N原子被15N标记的DNA分子作为亲代（0代），转移到含14N的培养基中培养复制若干代，其结果分析如表3—2：

世

代

DNA分子结构特点

DNA中脱氧核苷酸链的特点

分子

总数

细胞中的DNA分子在离心管中的位置

不同DNA分子占全部DNA分子之比

链的总数

含14N、15N链之比

含15N

含14N15N

只含14N

含15N

含14N

0

1

全部在下部

1

2

1

1

2

全部在中部

1

4

1/2

1/2

2

4

1/2中部，1/2上部

1/2

1/2

8

1/4

3/4

3

8

1/4中部3/4上部

1/4

3/4

16

1/8

7/8