生物第7單元生命的延續(xù)與進(jìn)化第22章生物的遺傳與變異第1節(jié) 生物的遺傳集體備課ppt課件-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

第22章生物的遺傳與變異第1節(jié) 生物的遺傳（第1課時）一、教學(xué)目標(biāo)：描述染色體、DNA和基因之間的關(guān)系；了解性狀、相對性狀的概念；了解基因和性狀之間的關(guān)系。通過對性狀的調(diào)查和圖片、圖示的觀察，初步具有一定的解決問題的能力。嘗試運(yùn)用遺傳學(xué)知識解釋一些遺傳現(xiàn)象。二、教學(xué)重點(diǎn)：理解性狀與染色體、DNA和基因之間的關(guān)系。三、教學(xué)難點(diǎn)：1. 區(qū)分性狀與相對性狀；2. 理解性狀與染色體、DNA和基因之間的關(guān)系。四、教學(xué)準(zhǔn)備：學(xué)生課前調(diào)查父母與自己的相同特征，完成課本第2頁表格。五、教學(xué)過程：教師活動學(xué)生活動多媒體展示圖片： ①金絲猴的后代還是金絲猴②梅花鹿的后代仍然是梅花鹿③成龍和他兒子之間有很多相像的地方④張韶涵和她媽媽也長得非常像這些圖片都顯示了遺傳的力量。事實(shí)上我們和父母之間也存在著很多的相似特點(diǎn)，課前已經(jīng)讓學(xué)生調(diào)查了家庭成員的特征，并完成了書本第2頁的表格。請學(xué)生展示自己的預(yù)習(xí)成果。通過圖片觀察，讓學(xué)生感受遺傳的力量。學(xué)生展示匯報自己提前預(yù)習(xí)的成果，與同學(xué)分享自己與父母的相似之處。一、性狀和遺傳的概念什么是性狀？孩子和父母之間有很多的相同特征，你能嘗試用自己的語言描述性狀的概念嗎？小結(jié)：遺傳學(xué)家把生物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征和生理特征都稱為性狀。什么是遺傳？小結(jié)：生物體親代的性狀在子代表現(xiàn)的現(xiàn)象，就叫遺傳。遺傳是生命的基本特征。生物通過生殖和遺傳維持種族的延續(xù)。同種生物的同一性狀的不同表現(xiàn)稱為相對性狀。圖示：番茄的紅果與黃果豌豆的圓粒與皺粒兔的白毛與黑毛思考：下列哪些屬于相對性狀？你能把不屬于相對性狀的改為相對性狀嗎?1、人的黃皮膚和黑眼睛；2、雙眼皮和大眼睛；3、小眼睛和大嘴巴；4、鷹嘴鼻和平直鼻；5、金魚的透明體色與不透明體色6、李的果實(shí)表面是光滑，桃有的帶毛。7、同樣是生長成熟的魚，鯉魚個體較大，鯽魚個體較小。學(xué)生通過小組討論總結(jié)出性狀和遺傳的概念。與同伴合作，看看你的這些性狀的與其他同學(xué)比一比，看你們的表現(xiàn)是否相同?？偨Y(jié)相對性狀的概念。通過圖片的觀察進(jìn)一步了解相對性狀。二、DNA、基因和染色體1.遺傳物質(zhì)父母的許多性狀為什么會出現(xiàn)在我們的身上呢？一生物的性狀是通過生殖細(xì)胞遺傳給后代的。精子和卵細(xì)胞都沒有攜帶任何性狀，那么，父母究竟把什么東西傳給了后代，才使子女像父母呢？遺傳物質(zhì)什么是遺傳物質(zhì)？小結(jié)：生物的遺傳物質(zhì)主要是脫氧核糖核酸，簡稱DNA。DNA主要存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體上。 2.什么是染色體？染色體是細(xì)胞內(nèi)具有遺傳性質(zhì)的遺傳物質(zhì)深度壓縮形成的聚合體，易被堿性染料染成深色，所以叫染色體（染色質(zhì)）。染色體是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。觀察列表：生物染色體數(shù)目體細(xì)胞生殖細(xì)胞人 46條 23對 23條牛 30條 15對 15條水稻 24條 12對 12條玉米 20條 10對 10條小結(jié)：各種生物的細(xì)胞中染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目是不同的；每種生物的染色體有自己獨(dú)特的特點(diǎn)。 3.基因DNA如何控制生物性狀？小結(jié)：基因是包含遺傳信息的DNA片段，它們位于細(xì)胞的染色體中。遺傳性狀是由基因控制的。基因、DNA和染色體圖示觀察圖片及文字了解人體的遺傳物質(zhì)是通過生殖的方式遺傳的，生殖過程中控制遺傳性狀的遺傳物質(zhì)是DNA 。通過圖表觀察，讓學(xué)生總結(jié)出染色體的特點(diǎn)。觀察圖片了解基因、DNA和染色體三者之間的關(guān)系。三、基因的傳遞子代細(xì)胞中的成對染色體分別來自何處？試解釋自己與父親和母親在某些性狀方面的相似性？小結(jié)：控制生物性狀的基因主要存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體上。受精卵中的每一對染色體，一條來自父親，另一條來自母親，由受精卵經(jīng)過發(fā)育形成的孩子的細(xì)胞中就具有了父母雙親的染色體或者說父母雙親的基因。而生物的性狀由基因控制，所以自己和父母有相似性。小組合作，討論圖示內(nèi)容，總結(jié)出子女的染色體組成特點(diǎn)，解釋自己與父親和母親在某些性狀方面相似的原因。總結(jié)：生物體親代的性狀在子代表現(xiàn)的現(xiàn)象叫做生物遺傳。遺傳是生命的基本特征。生物通過生殖和遺傳維持種族的延續(xù)。染色體攜帶基因通過生殖過程從親代傳到下一代。學(xué)生自主總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容。檢測反饋： 1.染色體主要由 DNA 和蛋白質(zhì)組成;2.DNA上有許多控制生物性狀的基本單位叫基因。習(xí)題檢測學(xué)生學(xué)習(xí)情況。附：DNA是遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程Griffith的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)從19世紀(jì)中期到本世紀(jì)初，科學(xué)家們都認(rèn)為遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)，19世紀(jì)后期，人們在顯微鏡下觀察到了染色體。1928年英國Frederick Griffith的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致了遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。他所用的肺類雙球菌（Streptococcus pneumoniae）是一種光滑型（S型），在其細(xì)胞壁的外面有一個多糖的莢膜，S型雙球菌感染小鼠會導(dǎo)致小鼠患敗血癥而死亡，但加熱殺死S型雙球菌后再感染小鼠是不會引起患病。R型肺炎雙球菌的外面沒有莢膜故稱為粗糙型，R型菌感染小鼠是不會引起小鼠的死亡，但如果將R型菌和加熱殺“死”的S型菌混合后感染小鼠能引起小鼠死亡（圖9-1），并在其心血中檢出有活的S型細(xì)菌。Griffith認(rèn)為實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是由于那些加熱殺死的S細(xì)菌的存在導(dǎo)致那些活的R細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化作用（transformation），從而使R型恢復(fù)了生成莢膜的能力。三年后發(fā)現(xiàn)只須在有加熱殺死的S細(xì)菌的存在，也可導(dǎo)致R型雙球菌在體外發(fā)生轉(zhuǎn)化。又過了兩年，進(jìn)一步證明只須對S細(xì)菌的提取液加到生長著的R型細(xì)菌培養(yǎng)物中，同樣也能發(fā)生轉(zhuǎn)化。那么提取物中究竟是什么物質(zhì)使S細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化呢？Griffith 最初認(rèn)為“接種物中的死細(xì)菌可能提供了某些特異的蛋白質(zhì)為食料，使R型細(xì)胞能制造莢膜，還有人提出：病毒說和感染性誘變因素等假設(shè)。Oswald Avery，C.M.Macleod 和M.Mccarty在前人工作的基礎(chǔ)上，經(jīng)過了十年的努力，終于完成了體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，弄清了這種轉(zhuǎn)化因子的化學(xué)本質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)或其它的大分子。他們將SⅢ 加熱殺死后，分離提取多糖、脂類、RNA、蛋白質(zhì)、DNA等分別加入R菌中，培養(yǎng)后，僅加入S Ⅲ DNA的RⅡ發(fā)生轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生了R和S。同時他們還用不同酶來處理提取物，觀察對實(shí)驗(yàn)的影響，結(jié)果僅在DNA中加入一種使DNA降解的酶時就不能發(fā)生轉(zhuǎn)化了。酶的加入不僅是一種反證，同時也說明即使在DNA不純的情況下，比如帶有少量的蛋白等，也能雄辯地證明使RⅡ發(fā)生轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生SⅢ 的因素唯有DNA，而不是任何別的物質(zhì)。但當(dāng)時人們?nèi)圆幌嘈胚@一結(jié)論，這是由于：（1）雖然R.Feulgen (1924年) 已證明了DNA是染色體的主要組分之一，但人們?nèi)匀徽J(rèn)為遺傳和染色體上的蛋白質(zhì)有關(guān)。因認(rèn)為蛋白分子量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中二十種氨基酸不同的排列組合將是個天文數(shù)字，可以作為一種遺傳信息，且在不同生物體中的同源蛋白之間在結(jié)構(gòu)的特異性上存在著極大的差異。而DNA分子量小，只含4種不同的堿基，人們一度認(rèn)為不同種的有機(jī)體的核酸只有微小的差異，因而形成一種觀念，基因和染色體的活性成分是蛋白質(zhì)。（2）認(rèn)為轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中DNA并未能提得很純，還附有其它物質(zhì)，可能正是這些少量的特殊蛋白在起轉(zhuǎn)化作用。當(dāng)時人們難以忘記二十年前著名的生化學(xué)家Willstatter由于不能將酶提純而錯誤宣稱酶不是蛋白的沉痛教訓(xùn)，擔(dān)心重蹈覆轍的心理增加了人們對Avery等實(shí)驗(yàn)結(jié)果的懷疑。（3）也有人認(rèn)為即使轉(zhuǎn)化因子確實(shí)是DNA，但也可能DNA只是對莢膜形成起著直接的化學(xué)效應(yīng)，而不是充當(dāng)遺傳信息的載體。由于以上原因Avery的重大發(fā)現(xiàn)卻未能引起人們的重視，即使到1949 Hotchkiss證實(shí)了和莢膜無關(guān)的細(xì)菌性狀也能轉(zhuǎn)化，用實(shí)驗(yàn)證明了DNA已提得很純，其中蛋白質(zhì)的污染已降到0.02%，這種純的DNA仍可轉(zhuǎn)化，且純度越高轉(zhuǎn)化效率也愈高，但仍未能改變?nèi)藗兊挠^點(diǎn)，直到1952年Hershey-Chased 實(shí)驗(yàn)發(fā)表才使人們信服。（4）Hershey-Chase 的噬菌體實(shí)驗(yàn)（5）Avery及其同事的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是十分精確和嚴(yán)密的，但很多的科學(xué)家仍不相信DNA是遺傳物質(zhì)，所幸的是在Avery去世（1955）前，終于在1952年由于Hershey-Chase的實(shí)驗(yàn)使DNA是遺傳物質(zhì)的結(jié)論得到了進(jìn)一步的證實(shí)。這一突破性的實(shí)驗(yàn)是受到T.F.Anderson兩項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)，即1949年Anderson發(fā)現(xiàn)將T-偶數(shù)噬菌體懸液驟然用蒸餾水稀釋，使其受到滲震作用時，噬菌體釋放出DNA留下頭部中空的噬菌體的空殼；（2）噬菌體用尾部吸附到細(xì)菌表面上，形成動力學(xué)不穩(wěn)定的聯(lián)結(jié)，用組織攪碎器劇烈攪拌就可以阻礙侵染作用。Herriott (1951) 發(fā)現(xiàn)這種釋放了DNA的噬菌體空殼仍可吸附到細(xì)菌上。這些發(fā)現(xiàn)為噬菌感染實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)。當(dāng)時已知T2噬菌體是由蛋白質(zhì)外殼和內(nèi)部的DNA組成。蛋白質(zhì)中含有硫而不含磷，DNA中含磷而不含硫，所以Hershey等分別用同位素35S 和32P ，來標(biāo)記T2的蛋白外殼和DNA。他們首先將T2噬菌體分別感染在含有32P和35S培養(yǎng)基中的兩組E.coli，細(xì)胞裂解后分別收集裂裂菌液，經(jīng)標(biāo)記后再分別感染E.coli，感染后培養(yǎng)10分鐘，用Waring氏攪拌器劇烈攪拌使吸附在細(xì)胞表面上的噬菌體脫落下來，再離心分離，細(xì)菌是在沉淀中，而游離的噬菌體懸浮在上清液中。經(jīng)同位素測定，上清液中35S的含量為80%，沉淀中含量為20%，這表明蛋白質(zhì)的外殼脫落下來，并未進(jìn)入細(xì)胞中，沉淀中的20%可能由于少量的噬菌體經(jīng)攪拌后，仍吸附在細(xì)胞上所致。而32P相反在沉淀中含有70%，而在上清液中僅有30%。表明噬菌體感染細(xì)菌后將帶有32P的DNA已注入細(xì)胞中，可能還有少部分噬菌體尚未將DNA注入宿主就被攪拌了下來，所以上清液中約有30%的32P。這個實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)一步證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)，而不是蛋白質(zhì)。鑒于當(dāng)時已有許多研究者已開始注意到DNA，因此和Avary的時代不同，他們的結(jié)論很快得到了承認(rèn)，Hershey也因此榮獲了1969年諾貝爾醫(yī)學(xué)生理獎。

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