第二章  組成細胞的分子第五節(jié)  核酸是遺傳信息的攜帶者學(xué)習(xí)目標(biāo)\教學(xué)目標(biāo)1.簡述核酸的種類和分布。2.說出脫氧核苷酸與核糖核苷酸在化學(xué)組成上的異同點，比較DNA和RNA的結(jié)構(gòu)和功能。3.說明生物大分子以碳鏈為基本骨架。教學(xué)重點1.DNA和RNA分子結(jié)構(gòu)和功能。2.生物大分子以碳鏈為基本骨架。教學(xué)難點1.核酸的種類和功能。   2.生物大分子以碳鏈為基本骨架。教學(xué)方法講授、演示、視頻播放、小組討論。教學(xué)過程【新課導(dǎo)入：情景設(shè)置，導(dǎo)入新課】觀看視頻《DNA指紋技術(shù)的發(fā)明》，通過視頻和圖片及熱點問題的討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。【新課講授】問題探究：通過問題探究，小組討論調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。DNA指紋技術(shù)在案件偵破工作中有重要的用途。刑偵人員將從案發(fā)現(xiàn)場收集到的血液、頭發(fā)等樣品中提取的DNA，與犯罪嫌疑人的DNA進行比較，就有可能為案件的偵破提供證據(jù)。1.為什么DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息？提示：DNA是遺傳物質(zhì)，攜帶有遺傳信息，不同個體的遺傳信息一般都有區(qū)別，因此，DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息。2.你還能說出DNA鑒定技術(shù)在其他方面的應(yīng)用嗎？提示：可以進行親子鑒定；鑒別在地震等災(zāi)害中遇難親屬的遺體等。通過問題探究引出對核酸種類和分布的學(xué)習(xí)。一、核酸的種類和分布教師組織學(xué)生閱讀教材，引導(dǎo)學(xué)生歸納概括核酸的種類和功能。1.分類：脫氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）2.功能：核酸是細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。【實驗：觀察DNA和RNA在細胞中的分布】教師通過PPT展示講授實驗原理，實驗?zāi)康模瑢嶒灢牧虾蛯嶒炘噭?/span>實驗原理：1.甲基綠使DNA呈現(xiàn)綠色，吡羅紅使RNA呈現(xiàn)紅。2.鹽酸改變細胞膜通透性，使染色體中的蛋白質(zhì)與DNA分離。實驗?zāi)康模?/span>初步掌握觀察DNA和RNA在細胞中的分布方法。實驗材料：人的口腔上皮細胞、洋蔥表皮細胞。實驗試劑：1.0.9%生理鹽水（維持細胞滲透壓）2.8%鹽酸（使蛋白質(zhì)與DNA分離）3.吡羅紅甲基綠染色劑（現(xiàn)用現(xiàn)配）播放視頻《實驗：觀察DNA和RNA在細胞中的分布》，通過視頻讓學(xué)生全面的了解具體實驗過程，加深印象。通過圖片展示實驗的方法步驟：1.取口腔上皮細胞制片：0.9%的NaCl2.水解：30ml，8%HCl，30℃   溫水，保溫5 min3.沖洗涂片：（蒸餾水）緩水流沖洗10 s4.染色：吡羅紅甲基綠染色劑2滴，染色5 min5.觀察：先低倍鏡觀察，后高倍鏡觀察。圖片展示實驗現(xiàn)象結(jié)論：真核生物的細胞內(nèi)的DNA主要存在于細胞核內(nèi)，RNA主要存在于細胞質(zhì)內(nèi)。知識點梳理：真核細胞：DNA主要在細胞核，細胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體中也含有少量的DNA。   RNA主要在細胞質(zhì)。原核細胞：DNA集中在擬核，RNA在細胞質(zhì)中二、核酸是由核苷酸連接而成的長鏈小組討論，資料分析資料1：1868年，當(dāng)時還是研究生的瑞士籍的米舍爾，在研究膿血細胞的化學(xué)成分時，發(fā)現(xiàn)用酒精處理掉細胞中的脂肪性物質(zhì)，再用豬胃黏膜的酸性提取液（一種能除掉蛋白質(zhì)的胃蛋白酶粗制品）進行處理后，細胞的大部分被分解了，而細胞核只是縮小了一點兒但仍然完整。他得到了細胞核，隨后對細胞核的物質(zhì)進行化學(xué)分析，于是為人類揭示自己拉開了序幕。實驗結(jié)果：發(fā)現(xiàn)細胞核內(nèi)含有與細胞內(nèi)其他有機物明顯不同的物質(zhì)，這種物質(zhì)為一種含磷很高而含硫很低的強有機酸，而且對蛋白酶有耐受性。后被米舍爾的導(dǎo)師霍佩·賽勒所驗證，并把這種新物質(zhì)命名為“核素”。提出問題：最初的實驗推斷細胞核中含有什么成分？提示：一種含磷很高而含硫很低的強有機酸，命名為“核素”。資料2：德國的科塞爾在研究自胸腺和酵母的核素時， 發(fā)現(xiàn)核素是蛋白質(zhì)和核酸的復(fù)合物，并且證明了存在著2種核酸：即脫氧核糖核酸和核糖核酸，他小心地水解核酸，發(fā)現(xiàn)2種核酸都含有鳥嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶這3種堿基，在DNA中第4種堿基是胸腺嘧啶，而在RNA中則是尿嘧啶，除了含有這些堿基以外，還有些具有糖類性質(zhì)的物質(zhì)和磷酸 。斯托伊德爾又確定了這些物質(zhì)的比例，他通過分析，發(fā)現(xiàn)糖類物質(zhì)、每種嘌呤或嘧啶堿基、磷酸的比例為1：1：1。提出問題：（1）組成核酸的基本成分是什么？（2）這些成分的比例是什么？（3）核酸的組成元素有哪些？資料3：德國的科塞爾在研究自胸腺和酵母的核素時， 發(fā)現(xiàn)核素是蛋白質(zhì)和核酸的復(fù)合物，并且證明了（圖片展示）提出問題：（1）組成核酸的基本成分是什么？（2）這些成分的比例是什么？（3）核酸的組成元素有哪些？組成元素：C、H、O、N、P資料4：1911年，科塞爾的學(xué)生列文證明核酸所含的糖類由5個碳原子組成，并將這種糖類命名為核糖。由于核酸有2種，他找到了它們之間的區(qū)別：它們中的五碳糖不同，另一種糖類比核糖少一個氧原子，稱為脫氧核糖，脫氧核糖核酸和核糖核酸的名稱由此而來。提出問題：組成核酸的基本成分當(dāng)中的糖類物質(zhì)具體是什么呢？圖片展示核糖和脫氧核糖的分子結(jié)構(gòu)式。引導(dǎo)學(xué)生得出組成核酸的基本成分當(dāng)中的糖類物質(zhì)是核糖和脫氧核糖。資料5：1934 年，列文發(fā)現(xiàn)核酸可被分解成含有一個堿基、 一個核糖或脫氧核糖和一個磷酸的片段，這樣的組合叫核苷酸。提出問題：（1）核酸的基本組成單位是什么？（2）包括哪些成分？（3）這2種核苷酸的異同點分別是什么？通過材料分析，師生共同對核酸進行知識梳理。1.核酸是生物大分子，分子量從幾十萬至幾百萬。2.元素組成：C、H、O、N、P。3.核酸的基本組成單位：核苷酸4.核苷酸的組成：5.構(gòu)成核苷酸的五碳糖有兩種：脫氧核糖、核糖（圖片展示）6.脫氧核苷酸-----DNA的基本組成單位（圖片展示）；核糖核苷酸-----RNA的基本組成單位（圖片展示）。7.根據(jù)堿基不同，脫氧核苷酸可分為4種：A、T、C、G（圖片展示）；根據(jù)堿基不同，核糖核苷酸也可分為4種：A、U、C、G（圖片展示）。8.核酸是由核苷酸連接成的長鏈（圖片展示）。9.DNA、RNA的主要區(qū)別（通過表格的形式比較DNA和RNA，學(xué)生小組合作，共同完成表格，并進行展示）通過圖片展示DNA和RNA的合成過程，以及脫氧核糖核酸與核糖核酸的連接方式，引導(dǎo)學(xué)生概述脫氧核糖核酸與核糖核酸的結(jié)構(gòu)特點，強調(diào)磷酸二酯鍵的連接方式，并對DNA和RNA進行知識梳理。1.脫氧核糖核酸（DNA），是由脫氧核糖核苷酸連接而成的長鏈，通常是雙鏈。2.核糖核酸（RNA），是由核糖核苷酸連接而成的長鏈，通常為單鏈。3.第一分子核苷酸3號碳原子上的羥基與下一分子核苷酸5號碳原子上所連的磷酸基化合形成磷酸二酯鍵，從而將兩分子核苷酸連接起來。通過資料分析以及知識梳理，提出問題，并概述DNA多樣性的原因。提出問題：一般來說，一個最短的DNA分子也有4000個堿基對，所以可能的排列方式就有多少種？學(xué)生回答44000種。師生共同歸納：脫氧核苷酸的種類、數(shù)目和排列順序決定了DNA的多樣性。（注意，此處沒有空間結(jié)構(gòu)，因為DNA均為規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)）小組活動——構(gòu)建核苷酸鏈問題探討：（1）每個小組構(gòu)建的核苷酸鏈?zhǔn)欠裣嗤?？思考并解釋各小組核苷酸鏈不同的原因（類比蛋白質(zhì)多樣性）？（2）嘗試解釋為什么通過DNA指紋技術(shù)能鎖定犯罪嫌疑人？提示：（1）不相同。核苷酸數(shù)目、種類和排列順序不同。（2）攜帶遺傳信息的多樣性。資料6：英國遺傳學(xué)家杰弗里斯對白種人研究表明，兩個隨機個體具有完全相同的DNA指紋圖的概率為3000億分之一（即3×10－11），兩個同胞個體具有相同圖譜的概率也僅僅為200萬分之一（即2×10－6）。 故DNA指紋技術(shù)完全可把DNA作為像指紋那樣的獨特特征來識別不同的人。提問：生物的遺傳物質(zhì)分別是什么？（1）細胞生物（原核生物、真核生物）的遺傳物質(zhì)是DNA；（2）病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA（病毒只含有一種核酸），如：噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，而HIV病毒、SARS病毒、煙草花葉病毒、流感病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。三、生物大分子以碳鏈為骨架單體：是指組成生物大分子（多糖、蛋白質(zhì)、核酸）的基本單位。多聚體：每個單體都以若干個相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架。生物大分子是由許多單體連接成的多聚體。單體和多聚體（圖片展示）生物大分子都是以碳鏈為基本骨架（圖片展示）四、課堂練習(xí)1.蛋白質(zhì)、DNA和RNA的基本組成單位依次是（    ）A.氨基酸、核苷酸、核糖核苷酸B.核苷酸、脫氧核苷酸、核糖核苷酸C.氨基酸、核糖核苷酸、脫氧核苷酸D.氨基酸、脫氧核苷酸、核糖核苷酸提示：蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，RNA的基本組成單位是核糖核苷酸，故選D。2.下列有關(guān)核酸分布的敘述，正確的是（    ）A.SARS病毒中的RNA主要分布在細胞質(zhì)中B.原核細胞的DNA主要分布在細胞核中C.綠色植物根細胞內(nèi)的DNA分布在細胞核、線粒體和葉綠體中D.人體口腔上皮細胞中的RNA主要分布在細胞質(zhì)中提示：真核細胞和原核細胞都含有DNA和RNA兩種核酸。真核細胞的DNA主要分布在細胞核中，RNA主要分布在細胞質(zhì)中；原核細胞的DNA主要分布在擬核中，RNA主要分布在細胞質(zhì)中。病毒沒有細胞結(jié)構(gòu)，只含有DNA或者RNA一種核酸。SARS病毒沒有細胞結(jié)構(gòu)，其RNA分布在蛋白質(zhì)外殼內(nèi)部，A錯誤；原核生物沒有細胞核，其DNA主要分布在擬核中，B錯誤；綠色植物根細胞內(nèi)沒有葉綠體，其根細胞內(nèi)的DNA分布在細胞核、線粒體中，C錯誤；人體細胞的RNA主要分布在細胞質(zhì)中，DNA主要分布在細胞核中，D正確。3.植物細胞在含有各種必需物質(zhì)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，研究人員對其中一種化合物用3H標(biāo)記。經(jīng)過一段時間后，將這些細胞固定，利用放射性自顯影技術(shù)并結(jié)合進行顯微鏡檢查，發(fā)現(xiàn)放射性集中分布在細胞核、線粒體和葉綠體中。由此可以判斷被標(biāo)記的化合物是（    ）A.一種氨基酸　　           B.一種核糖核苷酸C.一種脫氧核苷酸　　      D.尿嘧啶提示：真核細胞的DNA主要分布在細胞核中，線粒體、葉綠體內(nèi)也含有少量的DNA。RNA主要分布在細胞質(zhì)中（教材P34）。蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，在細胞質(zhì)中也含有蛋白質(zhì)，A不符合題意；RNA的基本組成單位是核糖核苷酸，且尿嘧啶存在于RNA中，B、D不符合題意；DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，C符合題意。板書設(shè)計第五節(jié)  核酸是遺傳信息的攜帶者一、核酸的種類及其分布二、核酸是由核苷酸連接而成的長鏈1.核酸與核苷酸關(guān)系2.分類三、DNA與RNA的異同四、核酸是細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)五、生物大分子以碳鏈為骨架  

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高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細胞》電子課本

第5節(jié) 核酸是遺傳信息的攜帶者

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細胞》

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