第四章 生物的遗传和变异

1. 第四章 生物的遗传和变异

2. 第四章 生物的遗传和变异 课标解读 • “生物的生殖、发育和遗传”是《标准》确立的十大主题中发展最迅速、成果应用最广泛的主题之一。DNA分子结构和功能的揭示、哺乳动物体细胞克隆的成功、人类基因组计划的实施、干细胞研究的进展、生物工程产业的兴起等标志着21世纪人类进入了生物科学技术的新时代。设计这一主题有助于深入理解生物圈中种族的延续和发展，了解遗传变异规律在生产生活中的应用。随着生物科学的迅猛发展，有关遗传变异的生物学知识越来越重要，正在成为普通公民应当具备的科学营养的重要组成部分。

3. 第四章 生物的遗传和变异 教材分析 • 生物的遗传和变异是生物界普遍存在的现象。遗传使得物种稳定，世代相传，变异使得生物界绚丽多姿、丰富多彩。生物的遗传和变异是通过生殖和发育而实现的。随着科学的发展，人们对遗传和变异的认识已逐渐深入到基因水平。本章从宏观到微观，从现象到本质阐述了遗传和变异的知识，结构层次清晰：第一节遗传的物质基础从细胞核——染色体——DNA——基因四个层次描述了遗传物质的结构、成分、作用，第二节人类染色体与性别决定从染色体层次描述了遗传物质的传递及性别控制的机理，第三节性状的遗传从基因水平阐述了遗传物质的作用机理——基因对生物性状的控制，第四节生物的变异在遗传的基础上指出了遗传物质的改变——变异现象及类型，

4. 教材分析 • 第五节人类优生与基因组计划介绍了人类遗传物质的不利变异——遗传病的成因、危害及优生优育措施和遗传物质的研究成果——人类基因组计划。 • 本章是生殖发育、生物多样性、生物技术和健康地生活等内容的基础，有助于加深对生物体的结构层次、生物圈中的人等内容的理解。

5. 教学目标 一、知识目标: 说明DNA是主要的遗传物质； 2、描述染色体、DNA和基因的关系； 3、举例说出生物的性状是由基因控制的； 4、解释人的性别决定； 5、举例说出生物的变异； 6、举例说出遗传育种在实践上的应用实例。 二、技能目标： 收集和交流关于人类基因组计划的报道、资料等信息； 2、收集和交流近亲结婚危害的资料； 3、观察某种生物（如金鱼）的变异现象； 4、收集和交流我国遗传育种方面成果的资料。 三、情感目标： 认同近亲结婚的危害和优生优育； 明确有关的伦理观和价值观。

6. 教学重点 1、描述染色体、DNA和基因的关系，说明DNA是主要的遗传物质； 2、利用染色体的传递规律，解释人类性别决定的原因； 3、能利用一对相对性状的遗传图解说明性状由基因控制； 4、举例说明近亲结婚的危害及优生优育的措施； 5、举例说出变异类型的实例。

7. 教学难点 • 1、描述染色体、DNA和基因的关系， • 2、说出DNA的结构， • 3、理解人的性别决定方式， • 4、举例说明性状由基因控制， • 5、举例说明近亲结婚的危害。

8. 课时安排 本章的教学内容可安排8课时， 第一节2课时， 第二节2课时， 第三节2课时， 第四节1课时， 第五节1课时。

9. 细胞核是遗传的控制中心 DNA是主要的遗传物质 遗传的物质基础 人类染色体与性别决定 变异的类型及意义 人类染色体的传递 生物的变异 生物的遗传和变异 遗传变异在实践中的应用 人类的性别决定 人类遗传病与优生 人类优生与基因组计划 生物的性状 性状的遗传 人类基因组计划 基因与性状遗传 知识体系

10. 第一节 遗传的物质基础 • 教学目标 • 1、说明细胞核是遗传的控制中心，DNA是主要的遗传物质。 • 2、尝试描述染色体、DNA、基因之间的关系。 • 3、通过对伞藻嫁接实验的分析讨论，能归纳出细胞核是遗传的控制中心。 • 4、认同“细胞核是遗传信息控制中心、DNA是主要的遗传物质”的科学结论。

11. 教学策略 遗传和变异知识牵涉到的名词、术语较多，而且学生还没有相应的化学知识，对理解染色体、DNA、基因等有机大分子有困难，教师也不容易讲清，因此，教师可更多地考虑从学生的已知切入，发动学生利用课余时间广泛收集这方面的资料。学生通过查阅资料、分析实验、游戏活动等，经历从感性到理性的认识过程，以达到初步了解这部分知识的目的。

12. 第一节 遗传的物质基础（第1课时）（细胞核是遗传的控制中心） 教学策略 关于“细胞核是遗传的控制中心”一部分内容，关键是引导学生观察伞藻的嫁接实验，分析伞帽形状的发育与各部分结构的关系，得出控制生物遗传的信息储存在细胞核内、细胞核是遗传的控制中心的结论。对伞藻嫁接实验的处理，建议教师借助多媒体动画或者活动挂图，说明实验的基本处理方法，让学生大胆猜测可能产生的结果，然后展示实验结果。引导学生深入分析：控制伞帽发育的是什么结构？由此会给你什么启示？然后，再选用动物细胞核移植实验的事例，让学生学以致用，分析相关现象，进而加深其对“细胞核是遗传的控制中心”这一科学结论的理解。

13. 课前准备 • 教师准备：多媒体课件 • 学生准备：收集并交流常见的遗传现象； 查阅资料或通过网络，收集有关“动物体细胞核移植”的有关资料。

14. 创设情境，问题导入 金丝猴的后代仍然是金丝猴 牛的后代仍然是牛 生物学上把后代和其亲代相似的现象叫做遗传 什么是遗传？

15. 伞藻嫁接实验的教学设计

16. 观察与思考 发育 1、伞帽的形状是由伞藻的哪部分结构控制的？ 2、通过对伞藻的嫁接实验的观察，你得到了什么启示？ 相互嫁接 伞藻A 发育 2、伞帽的形状与含有细胞核的假根部分有关，在细胞核中含有控制伞帽形状的遗传物质。 1、是由含有细胞核的假根部分控制的。 细胞核是遗传的控制中心 伞藻B

17. 学以致用 棕鼠 黑鼠 白鼠 棕鼠

18. 第一节 遗传的物质基础（第2课时）（DNA是主要的遗传物质） 教学策略 • 关于“DNA是主要的遗传物质”一部分内容，可以让学生观察已经被染色的正在分裂的细胞图片，找到被染成深色的物质，说明这些物质就是染色体，在生物的传种接代中起着重要作用。然后展示一些生物的染色体图片，引导学生分析各种生物体细胞中的染色体数目和形态的异同，得出结论：正常情况下，同种生物的体细胞内都含有数目相同且形态相似的染色体，不同种生物体细胞内的染色体数目和形态则有所不同。关于染色体的化学成分和DNA分子的组成，应当充分利用直观手段，比如相关图片、多媒体课件等，让学生观察、分析，使学生认识、理解。对DNA分子的双螺旋结构，可以借助模型或者充分利用图4.4-3，让学生观察，加强直观教学。在此基础上，可以利用图4.4-4帮助学生理解细胞核、染色体、DNA和基因的关系。

19. 课前准备 • 教师准备：多媒体课件；DNA模型 • 学生准备：丝线；彩笔；复习七年级上册第一单元《认识生物》第二章《严整的生命结构》第三节《细胞的分裂与分化》中“观察洋葱根尖的细胞分裂”知识；收集有关染色体、DNA的相关资料。

20. 细胞核内存在着一些能被碱性染料染成深色的物质——染色体

21. 观察比较 同种生物的体细胞内都含有数目相同且形态相似的染色体； 不同种生物的体细胞内的染色体数目和形态则有所不同； 每种生物体细胞内的染色体都是成对存在的。 女人体细胞内有23对染色体 你得出了怎样的结论？

22. 思考 一般情况下，每种生物体细胞中的染色体数目是恒定的，有什么意义？ 染色体数目的恒定对生物生命活动的正常进行非常重要，对于保持物种的稳定也有重要意义。

23. 染色体的结构 蛋白质 DNA DNA：脱氧核糖核酸 DNA:deoxyribo nucleic acid

24. 主要在细胞核中 细胞质内 染色体 染色体是遗传物质的主要载体 DNA的分布

25. 核酸是一切生物的遗传物质 脱氧核糖核酸（DNA） 核酸 核糖核酸（RNA） 烟草花叶病毒 DNA是主要的遗传物质

26. 克里克 沃森

27. 蛋白质 DNA 染色体的组成 DNA双螺旋

28. DNA长链弯曲缠绕高度螺旋化

29. DNA长链弯曲缠绕高度螺旋化

30. DNA分子上与遗传相关的片段——基因（gene）

31. 观察与思考 如果用一根丝线来代表DNA分子，在丝线上用红、橙、黄、绿、蓝等颜色涂在不同的区段上。这些不同颜色的区段表示什么？怎样才能把丝线处理成短棒状的染色体的样子？ 不同颜色的区段表示控制不同性状的基因。不断把丝线螺旋缩短变粗，就能把它处理成短棒状的染色体形态。

32. 分析讨论 细胞核、染色体、DNA、基因 它们之间有什么关系？

33. 细胞 染色体 细胞核 贮存不同遗传信息 控制生物不同特征 (DNA片断) DNA、基因、染色体和细胞核的关系

34. 基因 基因 DNA 基因 染色体 、 、 、 染色体 基因 DNA 蛋白质 染色体，DNA和基因三者关系图解

35. 学以致用 在日常生活中，你会发现同卵双生者长得几乎完全一样。你能运用所学的知识解释原因吗？

36. 第二节 人类染色体与性别决定 • 教学目标 • 1、描述人的染色体组成和遗传规律。 • 2、解释人类性别决定的原理。 • 3、模拟人类的性别决定过程，探究生男生女的比例。 • 4、能用科学的态度看待生男生女问题，认同男女性别比合理的重要性。

37. 教学策略 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。通过本节的学习，要使学生科学的理解和正确的对待生男生女问题，在教学中要注意渗透这一观点。 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、思考、分析获得结论。

38. 第二节 人类染色体与性别决定第1课时（人体染色体的传递） • 创设问题情景，激发学习兴趣： • 以首届东亚运动会的性别鉴定新技术的运用引入新课，引起学生探究的欲望。

39. 课前准备 • 教师准备：多媒体课件；运动会性别鉴定技术有关图片和资料；马蛔虫生殖细胞染色体减半的资料。 • 学生准备：收集有关性别鉴定的资料。

40. 合作探究 • 请同学们仔细观察下面的两幅“人体体细胞中染色体”图思考如下问题: • 1、人体体细胞中含有多少对染色体？ • 2、两幅图有什么不同？ • 3、在男性和女性的染色体中，哪一对被称为性染色体？ • 4、上面两图中，哪幅图显示的是男性的染色体？哪幅图显示的是女性的染色体？ • 5、图中哪条染色体是Y染色体？它与X染色体在形态上的主要区别是什么？ 女性体细胞内染色体 男性体细胞内染色体

41. 1902年美国的细胞学家麦克郎（C.E.McClung)在观察中发现男性体细胞中的性染色体1902年美国的细胞学家麦克郎（C.E.McClung)在观察中发现男性体细胞中的性染色体 Y X 1905年美国细胞学家威尔逊（E.B.Wilson)和斯特蒂文特(A.H.Sturtevant)进一步把男性体细胞的性染色体命名为X染色体和Y染色体；女性体细胞中的一对性染色体为X染色体

42. 探索发现 马蛔虫体细胞内只有两对染色体， 1883年，比利时的胚胎学家比耐登研究发现马蛔虫的精子和卵细胞内只有两条染色体，受精后形成的受精卵内又恢复了两对，进一步研究发现，当体细胞分裂形成精子和卵细胞时，染色体减少一半，但不是任意减半，而是每对染色体各有一条进入精子或卵细胞。 [思考]：马蛔虫体细胞、精子、卵细胞、受精卵内各有多少染色体?

43. 试试看 生物有性生殖产生生殖细胞，染色体为什么要减少一半，你认为有什么意义？

44. 尝试 数量？ 23对 数量？ 精子 父亲 数量？ 受精卵 23对 卵细胞 母亲

45. 尝试 23对 23条 23对 精子 父亲 23条 受精卵 23对 卵细胞 母亲

46. 染色体传递过程示意图

47. 第二节 人类染色体与性别决定第2课时（人类的性别决定） • 创设问题情景，导入新课： • 现在在一些偏远地区，仍有部分人认为生不出男孩，责任在妇女，从而引发了一些悲剧故事。你认为这种说法对吗？生男生女到底由什么因素决定的？

48. 课前准备 • 教师准备：多媒体课件； • 学生准备：探究活动材料用具：不透光的容器（围棋盒、硬纸盒、布袋等）；黑白围棋子（或两种颜色的大小相近的豆粒或黄、白色乒乓球等）。

49. 探究活动:探究生男生女的比例 安排学生分组模拟实验探究生男生女的比例可以使用其他替代品，比如使用不同颜色的围棋子、豆粒等。但实验必须明确以下几点： • 1、对两种不同颜色的器材，讲清不同颜色代表的含义，如围棋的黑白棋子分别表示含X染色体的精子和含Y染色体的精子，用黑棋子代表含X染色体的卵细胞。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（数量要尽量多些，黑白比例为1：1），另一个容器内的棋子表示卵细胞（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，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“卵细胞”的容器内摸出一粒“卵细胞”，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。

50. 探究活动:探究生男生女的比例 • 3、注意引导学生分析小组探究所得结果是否与全班的结果一致，分析本组实验结果的科学性。 • 4、注意可能出现的偶然性结果。最好是将每一个班级的实验数据累加起来，结果会更有说服力。 通过实验分析，使学生认同生男生女是随机的，而且机会是均等的。再联系社会实际，讨论社会中男女比例状况，分析造成这种状况的社会原因，进一步对国家有关政策加深认识和理解。