2019-2020年高一生物（人教版必修1）示范教案：2-3《遺傳信息的攜帶者-核酸》.doc

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2019-2020年高一生物（人教版必修1）示范教案：2-3《遺傳信息的攜帶者-核酸》 ●從容說課 《遺傳信息的攜帶者——核酸》的知識，學生在日常生活中很少有感性的認識，所以教學的直觀性非常重要。但是學生對遺傳物質(zhì)會產(chǎn)生強烈的好奇心，我們可以利用這一點，再結(jié)合新的科技成果來創(chuàng)設(shè)情景，例如課文中的問題探討：DNA指紋法技術(shù)在偵破工作中的用途，來進入新課程的教學。本節(jié)雖然提出了遺傳信息，但是對遺傳信息的深入理解需要在《遺傳進化模塊》中完成。這一節(jié)重點是讓學生了解承載遺傳信息的物質(zhì)——核酸。通過實驗，觀察DNA和RNA在細胞中的分布，讓學生在實驗中通過試劑的特殊顯色反應，感受到遺傳物質(zhì)——核酸的真實存在和分布情況，這樣對核酸有一個比較直觀的感性認識，從而更好地理解核酸的種類有兩種：脫氧核糖核酸（簡稱DNA）和核糖核酸（簡稱RNA）。教師在教學中要注意引導學生正確地使用顯微鏡的方法和關(guān)鍵的實驗步驟，引導學生分析問題以及如何得出結(jié)論。此實驗是本節(jié)一個很重要的內(nèi)容。第二個重點內(nèi)容是理解核酸是一種生物大分子，它是由核苷酸連接而成的長鏈。教師可以從學生已有的學習知識入手，從核酸的基本組成元素出發(fā)，由元素組成核苷酸，由核苷酸組成核苷酸鏈，再形成核酸。注意利用課文中兩種核苷酸的比較，以區(qū)分DNA和RNA的基本組成單位的不同，組成兩種核苷酸堿基的不同和所含的五碳糖不同，提高歸納判斷能力。 ●三維目標 1.知識與技能 （1）說出核酸的種類。 （2）簡述核酸的分子結(jié)構(gòu)和功能。 （3）懂得以特定的染色劑染色，觀察并區(qū)分DNA和RNA在細胞中的分布。 2.過程與方法 （1）嘗試進行自主學習和合作學習。 （2）學會運用比較、歸納等方法分析實驗結(jié)果。 （3）運用互聯(lián)網(wǎng)、圖書、雜志進行資料的收集和整理。 （4）積極參加社區(qū)實踐活動，并嘗試進行調(diào)查報告的寫作。 3.情感態(tài)度與價值觀 （1）參與小組合作與交流，培養(yǎng)學生自主、探究、合作式的學習方式。 （2）認識生物科學的價值，樂于學習生物科學，養(yǎng)成質(zhì)疑、求實、創(chuàng)新及勇于實踐的科學精神和科學態(tài)度。 ●教學重點 1.核酸的分子結(jié)構(gòu)和功能。 2.觀察并區(qū)分DNA和RNA在細胞中的分布。 ●教學難點 觀察并區(qū)分DNA和RNA在細胞中的分布。 ●教具準備 1.實驗材料的準備。 2.學生的探究性學習預習作業(yè)：觀察DNA和RNA在細胞中的分布。 3.脫氧核苷酸和核糖核苷酸分子組成示意圖、脫氧核苷酸長鏈示意圖、DNA與RNA在化學組成上的區(qū)別圖。 4.實驗的多媒體課件。 ●課時安排 1課時 ●教學過程 課前準備］ 1.實驗材料用具：人的口腔上皮細胞或青蛙皮膚細胞、蛙的紅細胞、蠶豆葉表皮，洋蔥表皮 大燒杯，小燒杯，溫度計，滴管，消毒牙簽，載玻片，蓋玻片，鐵架臺，石棉網(wǎng)，火柴，酒精燈，吸水紙，顯微鏡 質(zhì)量分數(shù)為0.9%的NaCl溶液，質(zhì)量分數(shù)為0.8%的鹽酸，吡羅紅甲基綠染色劑（取A液20 mL,B液80 mL配成染色劑，使用時現(xiàn)配。A液：取吡羅紅甲基綠粉1 g，加入100 mL蒸餾水中溶解，放入棕色瓶中備用。B液：取乙酸鈉16.4 g,用蒸餾水溶解至1 000 mL。取乙酸12 mL，用蒸餾水稀釋至1 000 mL。取稀釋的乙酸鈉溶液30 mL和乙酸20 mL，加蒸餾水50 mL,配成pH為4.8的溶液），蒸餾水。 2.學生實驗人員的分組（一般4人為一個小組），實驗的預習作業(yè)。 3.調(diào)查報告的一般寫法資料準備。 情境創(chuàng)設(shè)］ 首屆國際DNA證據(jù)研討會于2004年11月23日至25日在北京人民警察學院舉行。迄今為止，沒有任何一項法庭證據(jù)鑒別技術(shù)像DNA鑒定一樣，能夠以99.999 9%的精度鎖定或排除犯罪嫌疑人。在全國司法系統(tǒng)推廣DNA證據(jù)鑒定技術(shù)，建立全國聯(lián)網(wǎng)的犯罪現(xiàn)場DNA證據(jù)數(shù)據(jù)庫以及重點監(jiān)控人群DNA數(shù)據(jù)庫，對于大幅提高破案率、縮短結(jié)案時間，震懾強奸、殺人等惡性犯罪分子，維護社會安定具有重要意義。 以下是一個真實的故事：檢驗荔枝DNA找到殺人者 一個年僅12歲的女孩，失蹤數(shù)日后，在村邊的臭水溝中被人發(fā)現(xiàn)尸體。偵查人員在死者胃里發(fā)現(xiàn)了一種呈咖啡色的肉絲狀物質(zhì)，隨后又在嫌疑人家中發(fā)現(xiàn)了一些發(fā)霉的荔枝殼和荔枝核，兩者之間究竟有無關(guān)聯(lián)？ 檢驗人員運用植物DNA檢驗技術(shù)，采用多對引物進行擴增檢驗，結(jié)果證明在死者胃內(nèi)發(fā)現(xiàn)的咖啡色肉絲狀物質(zhì)就是荔枝肉。檢驗進一步證明，死者胃內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的荔枝肉和嫌疑人家中發(fā)現(xiàn)的荔枝殼具有同一來源的特性，在所有的引物擴增檢驗結(jié)果中，果肉和外殼都呈現(xiàn)出相同的DNA譜帶。同時，警方從市場上隨機購買的荔枝卻與前兩者的DNA譜帶不同。 這個結(jié)果說明一個事實，在死者胃內(nèi)發(fā)現(xiàn)的荔枝肉與在嫌疑人家中發(fā)現(xiàn)的荔枝殼是同一棵樹上結(jié)的果實，具有同一性。在證據(jù)面前，嫌疑人供認了犯罪過程。 DNA指紋法技術(shù)在偵破工作中有著重要的用途。眾所周知，每個人都有指紋，而且每個人的指紋都很獨特，刑偵人員將從案發(fā)現(xiàn)場得到的血液、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)。那么什么是DNA指紋呢？DNA是什么？為什么DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息？ 師生互動］ （一）學生分小組進行合作式的討論和交流 學生對DNA指紋法在案件偵破中的作用可能略有所聞，讓學生分組進行合作式的討論，然后讓學生進行交流表達、回答提出的疑問，盡可能地讓所有學生分享他們對遺傳物質(zhì)——核酸的認識。 1.DNA指紋是不是平時說的手指??？（不是） 2.怎么知道那些DNA是否來自同一個人？（根據(jù)復雜的檢測，觀察DNA譜帶是否完全相同） 3.DNA可以做身份證嗎？（可以。而且這種身份證是終身的，也是唯一的，能避免同名同姓同地點同時出生的人身份混淆） …… 可以由學生自由提問，在老師組織下，由同學答疑，回答不上來的，再由老師作補充。 為什么DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息，這與DNA是遺傳物質(zhì)的本質(zhì)是分不開的，因此通過對DNA指紋的鑒定，可以判斷兩個人之間的親緣關(guān)系，DNA指紋在人的一生中是無法改變的，因此，科學家只需要一滴血、一根頭發(fā)等就可以對其DNA指紋進行鑒定。DNA指紋分析除了用于破案以外，還廣泛用于其他很多方面，如親子鑒定、鑒別移民、孤兒、難民、遇難者的身份等。 4.DNA的中文名稱是什么呢？（脫氧核糖核酸） 5.脫氧核糖核酸屬于哪一類的有機化合物？（核酸） 6.核酸有哪些種類？有什么功能？（核酸包括兩大類：一類是脫氧核糖核酸，簡稱DNA；一類是核糖核酸，簡稱RNA。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)的生物合成中有重要的作用） 7.一個細胞的基本結(jié)構(gòu)是什么？核酸存在于細胞的哪些部位？（細胞有細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核等幾個部分，植物細胞還有細胞壁、液泡等特殊結(jié)構(gòu)） 8.大家能否通過實驗，判斷DNA和RNA在細胞中的分布情況？ （二）老師介紹實驗的原理以及科學認識的模式 原理：甲基綠和吡羅紅兩種染色劑對DNA和RNA的親和力不同，甲基綠使DNA呈現(xiàn)綠色，吡羅紅使RNA呈現(xiàn)紅色。利用甲基綠和吡羅紅混合染色劑將細胞染色，可以顯示DNA和RNA在細胞中的分布。鹽酸能夠改變細胞膜的通透性，加速染色劑進入細胞，同時使染色體中的DNA與蛋白質(zhì)分離，有利于DNA和染色劑結(jié)合。 科學認識模式是“假設(shè)檢驗”，即在提出問題后，接著提出猜測性的假設(shè)，然后用觀察和實驗來檢驗。這種科學認識模式的程序是問題→試探性假設(shè)→批判與檢驗。這是科學探究的一般程序，也是探究性學習的一般程序。 （三）找一個預習作業(yè)做得比較好的同學，陳述實驗如何進行 A.問題的提出：DNA和RNA在細胞中是怎么分布的？ B.試探性假設(shè)：DNA分布在細胞核，RNA分布在細胞質(zhì)。 C.實驗檢驗：甲基綠使DNA呈現(xiàn)綠色，吡羅紅使RNA呈現(xiàn)紅色，通過觀察兩種顏色出現(xiàn)的部位來判斷DNA和RNA在細胞中的分布。 實驗方法步驟 1.取口腔上皮細胞 （1）在潔凈的載玻片上，滴一滴質(zhì)量分數(shù)為0.9%的NaCl溶液。 （2）用消毒牙簽在自己漱凈的口腔內(nèi)側(cè)壁上輕輕地刮幾下，把牙簽上附有碎屑的一端，放在載玻片的液滴中涂抹幾下。 （3）點燃酒精燈，將涂有口腔上皮細胞的載玻片烘干。 2.水解 （1）在小燒杯中加入30 mL質(zhì)量分數(shù)為8%的鹽酸，將烘干的載玻片放入小燒杯中。 （2）在大燒杯中加入30 ℃溫水。 （3）將盛有鹽酸和載玻片的小燒杯放在大燒杯中保溫5 min。（如下圖所示） 圖2－3－1 3.沖洗涂片 用蒸餾水的緩水流沖洗載玻片10 s。 4.染色 （1）用吸水紙吸去載玻片上的水分。 （2）將吡羅紅甲基綠染色劑滴2滴在載玻片上，染色5 min。 （3）吸去多余染色劑，蓋上蓋玻片。 5.觀察 先用低倍鏡找到染色均勻、色澤淺的區(qū)域，再用高倍鏡觀察各部分的染色情況。 （四）教師把實驗關(guān)鍵的步驟作多媒體演示 請你把觀察到的實驗現(xiàn)象記錄在下表中，分析得出結(jié)論。 選用材料 細胞核的顏色 細胞質(zhì)的顏色 人的口腔上皮細胞 洋蔥鱗片葉表皮細胞 自選材料________ 結(jié) 論 （五）各實驗小組的學生交流實驗結(jié)果 請你和其他實驗小組交流實驗現(xiàn)象和結(jié)論，你們得出的結(jié)論是一樣的嗎？ 結(jié)論：通過各種動植物實驗材料的觀察，同學們觀察到的結(jié)果非常相似，在細胞核部分被染成了綠色，而在細胞質(zhì)部分被染成了紅色。說明DNA主要分布在細胞核中，RNA主要分布在細胞質(zhì)中。 （六）學生帶著三個主要問題閱讀課本P28～P29，進行自主學習和交流 1.核酸的組成元素有哪些？ 2.核酸的分子結(jié)構(gòu)是怎么樣的？ 3.如何區(qū)分DNA和RNA？ 老師投影圖片：課本P28，圖2－8脫氧核苷酸和核糖核苷酸、圖2－9脫氧核苷酸長鏈，課本P29，圖2－10 DNA與RNA在化學組成上的區(qū)別，由學生對上述問題一一回答，老師對學生理解不到的地方作必要的補充說明。 核酸由C、H、O、N、P五種元素組成。核酸水解后得到很多核苷酸。核苷酸是核酸的基本組成單位。 觀察圖2－8脫氧核苷酸和核糖核苷酸，比較脫氧核苷酸和核糖核苷酸分子結(jié)構(gòu)有什么異同？（觀察能力的培養(yǎng)） 相同點：一個核苷酸都是由一分子含氮的堿基、一分子五碳糖和一分子磷酸組成。很快也能觀察到組成兩者的糖不一樣，組成脫氧核苷酸的糖比核糖核苷酸的糖少了一個氧原子。 觀察脫氧核苷酸長鏈圖。此圖是一小段脫氧核苷酸長鏈，圖中有多少個脫氧核苷酸分子？（5個）每個核酸是由幾十個乃至上億個核苷酸連接而成的。絕大多數(shù)生物體的細胞中，DNA由2條核苷酸鏈構(gòu)成。RNA由1條核苷酸鏈構(gòu)成。 觀察DNA與RNA在化學組成上的區(qū)別圖，由學生歸納并說出它們的區(qū)別。 教師精講］ 觀察DNA與RNA在細胞中的分布是一個重要的學習活動，懂得實驗的原理是基礎(chǔ)。甲基綠使DNA呈現(xiàn)綠色，吡羅紅使RNA呈現(xiàn)紅色。要想實驗得到明顯的效果，必須注意用鹽酸水解的實驗步驟，改變細胞膜的通透性和使染色體中的DNA與蛋白質(zhì)分離。 看懂脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸圖解，DNA和RNA在化學組成上的區(qū)別圖解，以及核苷酸長鏈的特點，也是本節(jié)對同學們在觀察能力、分析歸納能力方面的一個重要的要求。應該指出的是遺傳信息是指DNA的脫氧核苷酸序列。DNA的脫氧核苷酸雖然只有4種，但若數(shù)量不限，在連成長鏈時，排列順序就極其多樣化，它的信息容量就非常大了。有關(guān)DNA和RNA知識的深入了解，在第二模塊《遺傳與進化》中繼續(xù)學習。 評價反饋］ 學習過程評價表 班級：___________姓名：___________評定結(jié)果：__________ 評價內(nèi)容 評價的主體（評價者） 維度 自評 互評 教師評價 學習能力 善于搜集信息和分析信息，通過自主學習獲取知識 能積極參加課堂教學活動，在合作學習和合作討論中表現(xiàn)積極 實踐能力 積極參加學科實踐，能在實踐中發(fā)表自己的看法或意見 能熟練制作口腔上皮細胞或洋蔥表皮細胞 正確使用顯微鏡，并能觀察到較明顯的實驗現(xiàn)象 有較強的合作精神，能與小組成員共同完成任務 學習情感和 態(tài)度 學習態(tài)度認真，有堅定的學習信念，能克服學習中的困難 有課前預習，堂上聽課注意力集中，按時完成作業(yè) 有學習誠信，不抄襲他人的作業(yè) 能主動設(shè)疑、解疑，積極思考、發(fā)言 有協(xié)作精神，能與他人交流自己的學習體驗 任課教師（簽名）：__________ △等級建議： A.優(yōu)秀 B.良好 C.合格 D.不合格 課堂小結(jié)］ 遺傳信息 布置作業(yè)］ 1.課本P29練習題。 2.如何寫調(diào)查報告。 課后拓展］ （一）調(diào)查報告的一般格式 調(diào)查課題：核酸保健品的種類調(diào)查或核酸保健品功效調(diào)查 調(diào)查目的： 1.初步學會調(diào)查和統(tǒng)計的基本方法。 2.培養(yǎng)接觸社會，并從社會中直接獲取資料的能力。 3.在調(diào)查實踐中，培養(yǎng)學生的團隊精神、探索精神和實事求是的科學態(tài)度。 調(diào)查過程： 1.調(diào)查單位： 2.調(diào)查時間： 3.調(diào)查方式：（包括組成人員） ●板書設(shè)計 第3節(jié) 遺傳信息的攜帶者——核酸 一、 核酸的種類和功能 功能： 二、核酸在細胞中的分布 DNA：主要分布在細胞核內(nèi) RNA：主要分布在細胞質(zhì)中 三、核酸的分子結(jié)構(gòu) ●習題詳解 一、練習（課本P29） （一）基礎(chǔ)題 （1）√〔絕大多數(shù)生物的遺傳信息儲存在DNA分子中，部分病毒（如HIV、SARS病毒、煙草花葉病毒、狂犬病毒等）的遺傳信息直接儲存在RNA中〕 （2）√（脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸都是由一分子磷酸、一分子五碳糖、一分子含氮的堿基組成） （3）（DNA主要分布在細胞核內(nèi)，細胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體也有少量的DNA；RNA主要分布在細胞質(zhì)中，但細胞核中的染色體也含有少量的RNA） 2.C（DNA是由脫氧核苷酸分子組成的，每個脫氧核苷酸含有的五碳糖是脫氧核糖） 3.C（豌豆葉肉細胞中核酸有DNA和RNA兩種類型，組成DNA的堿基種類有A、T、C、G四種，組成RNA的堿基種類有A、U、C、G四種,所以豌豆葉肉細胞含有A、T、C、G、U五種堿基） （二）拓展題 提示：根據(jù)網(wǎng)上收集的各種資料以及社會調(diào)查的結(jié)果顯示，迄今為止衛(wèi)生部共批準了十種核酸保健食品：恒達核酸口服液、潑力金核酸飲品、正分子牌核酸膠囊、中西新生力牌核酸膠囊、珍奧核酸膠囊、珍奧核酸口服液、迪源牌魯?shù)虾怂峥诜骸蔡┖怂峥诜?、御麟牌御麝核酸膠囊、萊福賽茵牌敬尊核酸片。其保健功能也僅限于免疫調(diào)節(jié)、抗疲勞、改善記憶、延緩衰老。（人民健康網(wǎng)） 二、問題探討（課本P26） 1.全名為脫氧核糖核酸。DNA是主要的遺傳物質(zhì),而每個人的遺傳物質(zhì)都有所區(qū)別,因此DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息。 2.DNA鑒定技術(shù)還可以運用在親子鑒定上。在研究人類起源、不同類群生物的親緣關(guān)系等方面,也可以利用DNA鑒定技術(shù)。 3.需要。因為DNA鑒定只是提供了犯罪嫌疑人的遺傳物質(zhì)方面的信息,還需要有嫌疑人是否有作案動機、時間，是否在犯罪現(xiàn)場，是否有證人等其他證據(jù)。如果有人蓄意陷害某人,也完全有可能將他的頭發(fā)、血液等含有DNA的物質(zhì)放在現(xiàn)場。因此案件偵查工作應在DNA鑒定的基礎(chǔ)上,結(jié)合其他證據(jù)確定罪犯。 三、本節(jié)聚焦（課本P26） 1.組成DNA和RNA的五碳糖和含氮的堿基種類不同。組成DNA的五碳糖是脫氧核糖，堿基中有胸腺嘧啶T，而RNA的五碳糖是核糖，堿基沒有T而有尿嘧啶U。 2.核酸的基本組成單位是核苷酸。 3.DNA中脫氧核苷酸的排列順序就代表了生物的遺傳信息。 四、實驗（課本P27） 結(jié)論：說明DNA主要分布在細胞核中，RNA主要分布在細胞質(zhì)中。 五、旁欄思考題（課本P27） 原核細胞的DNA位于擬核區(qū)域。