资源简介

●备课资料
尼伦伯格的后续实验
（1）按比例加入２种核苷混合的多聚物
由于当时还未分离RNApol酶，无法按设计的模板来合成RNA，但除了UUU，CCC，AAA，GGG以外，还必须破译其他的密码，Nirenberg又想出了一种新的方法，就是按一定的碱基比例来合成RNA。比如在底物中加5份的UDP和1份的GDP，碱基比为U∶G＝5∶1，它们能组成的三联体不外乎8种：UUU，UUG，UGU，GUU，GGG，GGU，GUG，UGG。U和G将随机地加入到三联体中，这样按比例各个位子上进入U和G的概率不同，如UUU∶UGG＝（5×5×5）∶（5×1×1）＝25∶1；同理UUU∶UUG＝5∶1，根据这样的推测，在无细胞系统中以这种比例合成的mRNA产生的氨基酸的比例也应是相应的，这样可以推测出密码子的组成。如氨基酸测定结果：
苯丙氨酸（UUU）∶半胱氨酸（UGU）＝5∶1
苯丙氨酸（UUU）∶缬氨酸（GUU）＝5∶5
苯丙氨酸（UUU）∶甘氨酸（GUU）＝24∶1
苯丙氨酸的密码子是已知的，由3个U组成，那么半胱氨酸一定是由2个U，1个G组成；缬氨酸同样如此；甘氨酸应是由一个U两个G组成。S.Ochoa及其合作者获悉Nirenberg用polyU大获成功之后，利用身边保存着多种多聚核苷酸也开展了破译密码的研究，采用的方法也是加入不同比例的混合多核苷酸两组展开了激烈的竞争，经过两个组一年多的努力，结果搞清了各种氨基酸的碱基组成，但是并不知其顺序。Nirenberg于1964年又采用三联体结合实验，一举破译了所有密码，取得了重大的突破。
（2）三联体结合实验
从上面的实验结果不难看出，按比例合成RNA的方法不能解决最关键的顺序问题，此时擅长RNA合成的Khorara就担负起直接合成有序多核苷酸的难题，1964年，正当Khorara刚刚奋力完成了第一批排列的核糖多核苷酸时，Nirenberg又有新的突破，使破译密码的艰难工作迅速达到了光辉的顶点，这种新的突破就是建立了三联体结合的新方法。这个方法的思路是建立在两项基础上的：①tRNA和氨基酸及三联体的结合是特异的。②上述结合的复合体大分子是不能通过硝酸纤维滤膜的微孔，而tRNA－氨基酸的复合体是可以通过的。
Nirenberg采用了一把钥匙开一把锁的思路，进行破译密码。他们首先发现当简单的特定的核苷酸加入到E.coli的核糖体上时，它们并不促使蛋白质的合成，而引起了特定的tRNA及其携带的氨基酸结合到核糖体上，形成大的复合体。因此他们每次在无细胞系统中仅加一种已知顺序的三联体RNA（如ACA），同时在氨基酸中只用14C标记一种氨基酸（如Ser），若ACA进入核糖体后，与其结合tRNA上携带的不是所标记的Ser，那么tRNASer和其携带的Ser就会从NC上透过，所以通过测定透过NC的tRNA－aa复合体是否带有标记，如带有标记就可以确定输入的三联体ACA不是Ser的密码子；那么就可重新输入另外的三联体RNA，一直到tRNA所带有的标记的氨基酸不透过NC，说明此三联体RNA正好是标记氨基酸的密码子，就这样Nirenberg小组一举破译了全部的密码。
本章自我检测详解
一、概念检测
填表题
答案：利用DNA复制、转录和翻译过程的碱基互补配对原则来答题。
DNA双链 1 C G T
2 G C A
mRNA G C A
tRNA C G U
氨基酸 丙氨酸密码子为（GCA）
选择题
1.解析：由于mRNA是单链结构，因此已知DNA分子的G，无法求mRNA分子的C。
答案：D
2.解析：按氨基酸数目∶mRNA分子碱基数∶DNA分子碱基数=1∶3∶6，计算求解。
答案：D
3.解析：转运RNA的碱基为CAU，对应的mRNA上的密码子为GUA，所以决定的氨基酸为缬氨酸（GUA）。
答案：A
4.解析：mRNA是以DNA的一条链按照碱基互补配对原则合成的。
答案：C
识图作答题
解析：检查学生的识图能力和碱基互补配对原则理解的情况。
答案：（1）氢键断裂 解旋酶 ATP （2）ACUCAA 转录 （3）2 （4）碱基互补配对
画概念图
二、知识迁移
提示：由于核糖体是合成蛋白质的场所，tRNA和mRNA的结合是蛋白质合成过程中翻译过程，而四环素等抗生素能抑制细菌的生长，有的能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止tRNA和mRNA结合，因此，对于细菌引起的疾病应用四环素等抗生素进行治疗，能够抑制细菌的生长和分裂，有益于治疗疾病，另外，抗生素还能抑制癌细胞的分裂增殖，对治疗癌症也有一定的疗效。
三、技能应用
1.解析：可根据氨基酸序列通过查密码子表推测出mRNA的碱基序列，再根据碱基互补配对推测出与mRNA互补的DNA一条链的碱基序列，最后推测出另一条链的碱基序列。
答案：
2.用这种方法推测的基因碱基序列只含有能编码蛋白质的序列，而不含有不能编码的蛋白质的序列。
3.推测不能代替用测序仪进行的基因测序，因为测序仪能测出基因中所有的碱基序列，包括编码序列和非编码序列，更加准确真实地反映基因的结构。
四、思维拓展
1.解析：人的每一个体细胞都是由受精卵经过有丝分裂分化产生的。它的遗传物质与受精卵完全相同，它包含了控制人体生长发育遗传变异的全部遗传信息，也就是说，每个细胞中都含有各种基因，只是有的表达有的不能表达，细胞的分化就是细胞选择性表达的结果。
答案：C
2.提示：此题旨在引导学生搜集生物科学史的资料，通过科学发现的过程认识理论推导和实验论证在科学发展中的作用。第2课时
●教学过程
［课前准备］
1.教师收集有关孟德尔生平的资料素材，并制作本节课的多媒体课件。
2.布置学生通过各种途径查询、收集有关孟德尔进行遗传学研究的资料。
3.学生按以下预习提纲自主学习本节课的内容，为课上的分析和讨论做好准备。
（1）孟德尔是如何验证对自由组合现象解释的？
（2）自由组合定律的内容是什么？
（3）思考“孟德尔获得成功的原因”中的5个问题。
（4）什么是基因型、表现型？两者有什么关系？什么是等位基因？
［情境创设］
师：孟德尔用两对相对性状的豌豆进行杂交，其F1代只有一种性状表现，F2代出现了四种性状表现，其比例是9∶3∶3∶1，孟德尔是如何解释这种现象的？
生：决定不同性状的遗传因子进行了自由组合。
师：孟德尔解释的关键是什么？
生：F1产生了四种数量相等的雌、雄配子。
师：要确定这种解释是否正确，可用什么方法？
生：测交法。
师：非常正确。
［师生互动］
3.对自由组合现象解释的验证（实验验证）
师：什么是测交？
生：用F1与双隐性类型杂交，即用F1与绿色皱粒豌豆杂交。
师：测交的目的是什么？
生：目的是测定F1的遗传因子组成。
师：按照孟德尔提出的假说，F1能产生YR、Yr、yR、yr四种数量相等的配子，而隐性纯合子只能产生yr一种配子，请大家推测一下后代有几种遗传因子组成及性状表现？其比例是多少？
请一位同学到黑板上仿照分离定律的测交验证模式，写出测交及其实验结果的遗传图解：
师：上述遗传图解是根据孟德尔对自由组合现象从理论上推导出来的结果，其后代有四种性状表现，且比例为1∶1∶1∶1。如果实验结果与理论推导相符，则说明理论是正确的；如果实验结果与理论推导不相符，则说明这种理论推导是错误的，实践是检验真理的唯一标准。
课件显示孟德尔所做的测交实验结果，请同学仔细分析，能得出什么结论？
性状表现项目 黄色圆粒 黄色皱粒 绿色圆粒 绿色皱粒
实际子粒数 F1作母本 31 27 26 26
F1作父本 24 22 25 26
不同性状的数量比 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1
生：无论正交还是反交，实验结果完全符合他的设想，说明他的理论推导是正确的，即F1在形成配子时，产生了四种配子，决定不同性状的遗传因子是自由组合的。
师：好。现在请同学们归纳出孟德尔自由组合定律的主要内容。
4.自由组合定律（得出结论）
生：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。这一遗传规律又称为孟德尔第二定律。
师：我们已经学习了孟德尔的分离定律和自由组合定律，那么这两条定律有哪些区别和联系呢？
教师用课件显示下列表格，组织学生讨论回答。
基因的分离定律 基因的自由组合定律
研究的相对性状 一对 两对（或多对）
涉及的遗传因子（或等位基因） 一对 两对（或多对）
F1配子的种类及其比值 2种；比值相等 4种（2n种）；比值相等
F2基因型及比值 3种；1∶2∶1 9种（3n种）；（1∶2∶1）n
F2表现型及比值 2种；显∶隐=3∶1 4种（2n种）；9∶3∶3∶1（3∶1）n
F1测交后代基因型、表现型种类及比值 2种；1∶1 4种（2n种）；1∶1∶1∶1（1∶1）n
遗传实质 F1形成配子时，成对的遗传因子（或等位基因）发生分离，分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代 F1形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子（或等位基因）彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合
联 系 两个遗传定律都发生在减数分裂形成配子时，且同时起作用；分离定律是自由组合定律的基础
列表中的答案由教师根据学生的回答逐一显示。
5.孟德尔实验方法的启示
师：通过学习我们知道，孟德尔进行了长达8年的豌豆杂交实验，总结出了分离定律和自由组合定律。但是，在孟德尔之前，有许多科学家，持续了近百年的植物杂交实验，都没有取得大的进展。那么孟德尔为什么能成功呢？他获得成功的原因有哪些呢？他的成功对我们有什么启示呢？这部分内容我们将以小组讨论的方式来进行学习。请大家结合课本P11“思考与讨论”中的几个问题，快速阅读老师提供的有关孟德尔生平的资料素材（也可结合自己课前查询的资料），然后分组进行讨论。（教师分发材料）
多媒体课件出示
讨论完毕后，由每个小组的交流代表汇报本小组讨论的情况，其他小组的同学给其做堂上评价，教师作好组织引导工作，掌握交流情况，最后由教师总结出孟德尔获得成功的原因及对我们的启示。
6.孟德尔遗传规律的再发现
课件显示重新发现孟德尔定律的三位科学家的有关工作。
师：孟德尔定律是在哪一年发表的？
生：1866年。
师：这一重大成果在当时有没有引起人们的重视呢？
生：没有。
师：为什么没有引起人们的重视？
学生展开热烈的讨论并自由回答，教师给予肯定和鼓励，最后由教师总结出原因：
第一，孟德尔采用了假说—演绎法（即基于对大量数据的分析而提出假说，再设计新的实验来验证）来进行科学研究，这在当时是绝无仅有的，没有得到其他科学家的认同。
第二，孟德尔首次将数学方法引入生物学研究中，这在当时也是一个创举，是超越前人的创新，是当时许多科学家无法理解和接受的。
师：所以孟德尔定律一直沉寂了30多年，直到1900年，三位科学家分别重新发现了孟德尔定律，才渐渐地引起学术界的重视，遗传学由此开始发展起来。1909年，丹麦生物学家约翰逊给“遗传因子”重新起名为“基因”，并且提出了表现型和基因型的概念。什么是表现型和基因型？两者之间有什么关系？
生：表现型是指生物个体表现出来的性状，如豌豆的高茎和矮茎。
与表现型有关的基因组成叫做基因型。高茎豌豆的基因型是DD或Dd，矮茎豌豆的基因型是dd。
两者关系：基因型是性状表现的内在因素，表现型是基因型的表现形式。
师：很好。那么表现型相同的个体，基因型相同吗？请举例说明。
生：不一定相同，如高茎豌豆的基因型有DD、Dd两种。
师：基因型相同的个体表现型相同吗？
这个问题学生的答案可能有多种，教师可结合水毛茛或藏报春的例子来加以说明，告诉学生，基因型相同的个体，表现型也不一定相同，表现型是基因型与环境相互作用的结果。
最后，教师给学生讲清楚等位基因、相同基因的概念：
等位基因：控制相对性状的基因叫做等位基因，如D和d。
相同基因：控制相同性状的基因叫做相同基因，如D和D，d和d。
［教师精讲］
1.孟德尔获得成功的原因
第一，正确地选用实验材料是孟德尔获得成功的首要条件。孟德尔正是因为选用了豌豆做杂交实验，才能有效地从单一性状到多对性状研究生物遗传的基本规律，才能对遗传实验结果进行量化统计，所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。
第二，在对生物的性状进行分析时，孟德尔首先只针对一对相对性状的传递情况进行研究。在弄清一对相对性状的传递情况后，再研究两对、三对，甚至是多对相对性状的传递情况。这种由单因素到多因素的研究方法也是孟德尔获得成功的重要原因。
用统计学方法对实验结果进行分析是孟德尔获得成功的第三个原因。如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难作出对分离现象的解释。因为通过统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定数学比例，这引发他揭示其实质的兴趣。同时这也使孟德尔意识到数学概率，也适合于生物遗传的研究，从而将数学的方法引入对遗传实验结果的处理和分析。
科学地设计实验程序是孟德尔获得成功的第四个原因。
此外，扎实的知识基础和对科学的热爱，严谨求实的科学态度，勤于思考、勇于实践以及敢于向传统挑战的精神也是孟德尔获得成功的原因。
2.基因型和表现型及其相互关系
在遗传学上，把生物个体表现出来的性状叫做表现型；把与表现型有关的基因组成叫做基因型。生物个体的基因型在很大程度上决定了生物个体的表现型。例如，含有显性基因D（基因型DD、Dd）的豌豆，表现为高茎；只含有隐性基因d（基因型dd）的豌豆，表现为矮茎。可见，基因型是性状表现的内在因素，而表现型则是基因型的表现形式。
生物体在整个发育过程中，不仅要受到内在因素——基因的控制，还要受到外部环境条件的影响。如玉米，基因型为A_的玉米在有光条件下，是绿色，但是在遮光条件下，却表现为白化苗。这表明，在不同的环境条件下，同一种基因型的个体，可以有不同的表现型。因此，表现型是基因型与环境相互作用的结果。
［评价反馈］
1.下列杂交组合属于测交的是
A.eeffgg×EeFfGg B.EeFfGg×eeFfGg
C.eeffGg×EeFfGg D.EeFfGg×EeFfGg
解析：测交是指杂合子与隐性类型（每一对基因都是隐性纯合）的个体进行杂交。在题目给出的选项中，只有A选项亲本中，有一方3对基因都是隐性纯合，符合题目的要求。
答案：A
2.孟德尔对遗传定律的探索经过了
A.分析—假设—实验—验证 B.假设—实验—结论—验证
C.实验—分析—假设—讨论 D.实验—假设—验证—结论
解析：以孟德尔发现自由组合定律为例来说明，孟德尔首先做了两对相对性状的遗传实验（进行实验，发现问题），接着孟德尔对他所发现的问题进行解释（作出假设），然后孟德尔又设计测交实验来验证他的解释正确与否（实验验证），由于测交实验的结果与他的假设完全相符，最后孟德尔归纳出自由组合定律（得出结论）。
答案：D
3.假定基因A是视网膜正常所必需的，基因B是视神经正常所必需的。现有基因型为AaBb的双亲，从理论上分析，在他们所生后代中，视觉正常的可能性是
A.3/16 B.4/16 C.7/16 D.9/16
解析：视觉正常必须是视网膜和视神经均正常，根据题意，视觉正常的基因型必须是A_B_。若双亲的基因型均为AaBb，先考虑Aa这一对基因，后代中A_的几率是3/4；再考虑Bb这一对基因，后代中B_的几率也是3/4，所以，综合起来考虑，这一对夫妇所生后代中基因型为A_B_（即视觉正常）的可能性是3/4×3/4=9/16。
答案：D
4.小麦的高秆（D，易倒伏）对矮秆（d，抗倒伏）是显性，抗锈病（T）对易染锈病（t）是显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现有三个纯系品种：高秆抗病、高秆易染病、矮秆易染病小麦，请设计一个培育最符合生产要求的品种的方法，并写出育种步骤：
（1）杂交亲本应选择什么类型：_______________________。
（2）产生杂种一代后，再_______________________。
（3）产生杂种二代后，再_________________________，直到不发生____________为止。
（4）最符合生产要求的品种是____________，其基因型为_____________。
答案：（1）高秆抗病和矮秆易染病 （2）让其自交 （3）选出矮秆抗病植株并让其自交 性状分离 （4）矮秆抗病植株 ddTT
［课堂小结］
本节课我们重点学习了对自由组合现象解释的验证——测交，自由组合定律的内容以及孟德尔获得成功的原因。通过学习应理解自由组合定律的实质是控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的，所以在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。由于孟德尔正确地选用实验材料，采用了先简后繁的研究方法（单因子分析法），应用统计学方法对实验结果进行分析，科学地设计了实验程序，以及他严谨求实的科学态度，勤于实践、勇于探索的精神，使他获得了成功。
［布置作业］
P12基础题1，P14选择题2、4，P14技能应用，P14思维拓展1、2。
［课后拓展］
1.自由组合定律在实践中的应用
（1）在育种上的应用：人们用杂交的方法，有目的地使生物不同品种间的基因组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。若培育的是隐性优良性状，只要后代出现该隐性优良性状，育种就获得成功，下一步只是扩大生产及推广了。若培育的是显性优良性状，后代出现了该优良性状，还不能算育种成功，因为该显性优良品种中还有杂合子，所以一定要继续选育（连续自交），逐步把杂合子淘汰，直到后代不分离为止。
例：到当地的花圃或温室，调查不同植物的遗传性状，找出通过杂交产生新品种的事例，说出什么性状是亲本产生的，什么性状是在后代中新出现的，杂交的具体过程是怎样的。
（2）在医学上的应用：人们可以根据自由组合定律来分析家系中两种遗传病同时发病的情况，并且推断出后代的基因型和表现型以及它们出现的概率，为遗传病的预测和诊断提供理论依据。
例：父亲患多指（由显性基因S控制），母亲正常，婚后生了一个患白化病（由隐性基因a控制）但没有患多指的孩子。这对夫妇的基因型分别是_____________和_____________，他们生下多指并且伴有白化病孩子的概率是_____________，他们生下只患一种病的孩子的概率是_____________。
解析：第一步：判断显隐性，方法同分离定律。
第二步：根据亲代和子代的表现型初写基因型。
父：多指（S_A_） 母：正常（ssA_） 孩子：手指正常但患白化病（ssaa）
第三步：进一步确定基因型
由子代ssaa推出：父：SsAa 母：ssAa
第四步：计算
根据双亲基因型，列出双亲各产生配子的种类及配子的组合情况。
答案：SsAa ssAa 1/8 1/2（只患一种病的概率等于只患多指病的概率加上只患白化病的概率，即3/8+1/8=1/2）
此题我们也可采用逐对分析法：
第一步至第三步与上述方法相同
第四步：逐对分析
第五步：计算
既患多指又患白化病：这是两个独立事件，并且能同时发生，所以应用乘法原理：多指×白化病=1/2×1/4=1/8。
只患一种病的概率包括只患多指和只患白化病两种情况，是两者之和：多指×不患白化病+不患多指×白化病=1/2×3/4+1/2×1/4=3/8+1/8=1/2。
●板书设计
三、对自由组合现象解释的验证——测交法
四、自由组合定律的内容
五、孟德尔获得成功的原因
六、基因型、表现型、等位基因的概念
●习题详解
一、练习（课本P12）
（一）基础题
1.判断题
（1）解析：表现型是指生物个体表现出来的性状；基因型是指与表现型有关的基因组成。表现型相同的个体，基因型不一定相同，如豌豆的高茎（显性性状）的基因型有两种：DD或Dd。
答案：×
（2）解析：等位基因是指控制相对性状的基因，如D控制豌豆的高茎（显性性状），d控制豌豆的矮茎（隐性性状），豌豆的高茎和矮茎刚好是一对相对性状，所以D和d是等位基因，而D和D，d和d是控制同一种性状的基因，它们不是等位基因，是相同基因。
答案：×
2.选择题
解析：根据题意，此题是考查自由组合定律在实践中的应用的。
答案：C
（二）拓展题
解析：（1）可用逆推法来判断亲本的基因组成。根据图解，子代中绿色∶黄色=1∶1，可推出亲代中控制这一对相对性状的杂交组合为Yy×yy，同样，子代中圆粒∶皱粒=3∶1，可推出亲代中控制这一对相对性状的杂交组合为Rr×Rr，两者一组合即为两亲本的基因组成，黄色圆粒为YyRr，绿色圆粒为yyRr。
（2）先独立考虑Yy×yy，其后代表现型为（1/2黄∶1/2绿）；再考虑Rr×Rr，其后代中表现型为（3/4圆∶1/4皱）。让两者相乘即得到后代的表现型：（1/2黄∶1/2绿）×（3/4圆∶1/4皱）=3/8黄圆∶1/8黄皱∶3/8绿圆∶1/8绿皱。Yy×yy后代中纯合子占1/2，Rr×Rr后代中纯合子占1/2，所以F1中纯合子所占的比例为1/2×1/2=1/4。
（3）独立考虑Yy×yy，其后代中黄色的基因组成只有Yy一种；再考虑Rr×Rr，其后代中圆粒的基因组成有RR和Rr两种，所以F1中黄色圆粒豌豆的基因组成有两种：YyRR或YyRr。通过遗传图解可分别推出它们与绿色皱粒豌豆杂交所产生的后代的情况。
答案：（1）YyRr yyRr （2）黄色皱粒 绿色皱粒 1∶1 1/4 （3）YyRR或YyRr 4 如果是YyRR与yyrr杂交，比值为黄色圆粒∶绿色圆粒=1∶1；如果是YyRr与yyrr杂交，比值是黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒=1∶1∶1∶1
二、问题探讨（课本P9）
提示：问题探讨的目的是活跃学生的思维，引领学生进入新的学习状态，教师可以通过水稻杂交育种等实例，使学生自然地认识到任何生物都不止表现一种性状，后代表现的特征可以是两个亲本性状组合的结果。进一步地思考讨论，双亲的性状是遵循什么规律进行组合、传递给后代的？在育种实践中人类如何获得所需的性状组合？为导入新课做好准备。
三、本节聚焦（课本P9）
1.孟德尔在完成了一对相对性状的研究后，又产生了新的疑问：一对相对性状的分离对其他相对性状有没有影响呢？他观察到花园里的豌豆，就粒色和粒形来说，只有两种类型：一种是黄色圆粒，一种是绿色皱粒。是不是决定粒色的遗传因子对决定粒形的遗传因子有影响呢？它们在遗传时又有什么规律呢？这引发了他的探究欲望，于是，孟德尔用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆作亲本杂交，无论是用纯种黄色圆粒作母本（正交），还是用纯种绿色皱粒作母本，结出的种子（F1）都是黄色圆粒的。紧接着孟德尔又让F1自交，在产生的F2中，却出现了意想不到的结果，不仅出现了亲本原有的两种类型：黄色圆粒、绿色皱粒，而且还出现了亲本没有的两种新类型（重组类型）：绿色圆粒、黄色皱粒。孟德尔开始了对自由组合现象的探究。
2.控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。
3.（1）正确地选用实验材料；（2）先研究一对相对性状的遗传，再研究两对或多对性状的遗传；（3）应用统计学方法对实验结果进行分析，把数学方法引入生物学的研究，是超越前人的创新；（4）基于对大量数据的分析而提出假说，再设计新的实验来验证；（5）他对科学的热爱和锲而不舍的精神以及严谨的科学态度和勤于实践的作风，也值得我们学习。
四、旁栏思考题（P10）
从数学角度看，（3∶1）2的展开式为9∶3∶3∶1，即9∶3∶3∶1的比例可以表示为两个3∶1的乘积。对于两对相对性状的遗传实验结果，如果对每一对性状进行单独的分析，如单纯考虑圆和皱或黄和绿一对相对性状遗传时，其性状的数量比是圆粒∶皱粒=（315+108）∶（101+32）=3∶1；黄色∶绿色=（315+101）∶（108+32）=3∶1。即每对性状的遗传都遵循了分离定律。这无疑说明两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自的遗传结果的乘积，即9∶3∶3∶1来自于（3∶1）2。
五、思考与讨论（课本P11）
1.豌豆适于作杂交实验材料的优点有：（1）具有稳定的易于区分的相对性状，如高茎和矮茎，高茎高度在1.5～2.0 m，矮茎高度仅为0.3 m左右，易于观察和区分；（2）豌豆严格自花受粉，在自然状态下可以获得纯种，纯种杂交获得杂合子；（3）花比较大，易于做人工杂交实验。孟德尔正是因为选用了豌豆做杂交实验，才能有效地从单一性状到多对性状研究生物遗传的基本规律，才能对遗传实验结果进行量化统计，所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。
2.如果孟德尔只是研究多对相对性状的遗传，很难从数学统计中发现遗传规律，因为如果研究n对相对性状，将会有2n个性状组合，这是很难统计的，也很难从数学统计中发现问题，揭示生物的遗传规律。这也是前人在遗传杂交实验中留下的经验与教训，孟德尔恰恰借鉴了前人的遗传研究经验，改变实验方法，从简单到复杂地进行观察、统计、分析实验结果，从而发现问题、提出假说、实验验证、得出结论。
3.如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难作出对分离现象的解释。因为通过统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定数学比例，这引发他揭示其实质的兴趣。同时这也使孟德尔意识到数学概率，也适合于生物遗传的研究，从而将数学的方法引入对遗传实验结果的处理和分析。
4.作为一种正确的假说，不仅能解释已有的实验结果，还应该能够预测另一些实验结果。可参考教科书对“假说—演绎法”的解释。
5.（1）扎实的知识基础和对科学的热爱。孟德尔在维也纳大学进修学习时，通过对自然科学的学习，使他认识到生物类型是可变的，可以通过杂交产生新的生物类型等进化思想。同时孟德尔还学习数学，使他受到“数学方法可以应用于各门自然科学之中”的思想影响，产生应用数学方法解决遗传学问题的想法，使孟德尔成为第一个认识到概率原理能用于预测遗传杂交实验结果的科学家。
（2）严谨的科学态度。孟德尔对杂交实验的研究是从观察遗传现象出发，提出问题，作出假设，然后设计实验验证假设的研究方法。这在当时是一种新的研究思路，光是豌豆的杂交实验，他就没有局限于对实验结果的简单描述和归纳。
（3）勤于实践。孟德尔在豌豆的遗传杂交实验研究中，连续进行了8年的研究，并且对每次实验的结果进行统计分析，从中发现了前人没有发现的问题和规律。
（4）敢于向传统挑战。孟德尔通过实验研究，提出了“颗粒性遗传”的思想，这是对传统的遗传观念的挑战。
小组合作学习要求：
1.每个小组推选一名组长，组织本组同学讨论学习。
2.推选一名记录员记录本组同学讨论的结果。
3.推选一名交流代表发言，汇报本组讨论结果。
4.每位同学在讨论时都要积极思维、踊跃发言，帮助本组代表准备好发言提纲。
讨论的问题：
1.用豌豆作实验材料有哪些优点？这说明实验材料的选择在科学研究中起怎样的作用？
2.如果孟德尔对相对性状遗传的研究，不是从一对到多对，他能发现遗传规律吗？为什么？
3.如果孟德尔没有对实验结果进行统计分析，他能不能作出对分离现象的解释？
4.孟德尔对分离现象的解释环环相扣，十分严谨。他为什么还要设计测交实验进行验证呢？
5.除了创造性地运用科学方法以外，你认为孟德尔获得成功的原因还有哪些？
①正确选用实验材料
②先简后繁的研究方法
③用统计学方法对实验结果进行分析
④科学地设计实验程序
⑤严谨求实的科学态度，勤于实践、勇于探索的精神备课资料
1. 卵细胞如何防止多精受精？
有两种机制保证了只有一个精子与卵细胞融合：一种机制是卵细胞质膜的快速去极化，这是由第一个精子与卵细胞融合引起的，这样可快速阻止其他精子与卵细胞的融合，这一反应称为多精受精的一级阻断。Larinda Jaffe通过实验证明，多精受精作用的阻断是由卵细胞的膜电位的改变引起的，它发现海胆卵细胞在受精后的几秒钟之内，膜电位由 －60 V上升到＋20 V,质膜的去极化是由于Na+的暂时流入引起的。
由于膜电位在受精后很快恢复正常，所以要有另一个机制，即多精受精的二级阻断，这就是卵细胞的皮层反应。当精细胞与卵细胞的细胞质膜融合时，激活了卵细胞的磷脂肌醇信号转导途径，引起卵细胞局部胞质溶胶中Ca2+浓度的升高，激活了卵细胞；定位于卵细胞质外周的皮层颗粒（cortical granule）与卵细胞质膜融合释放内含物（酶类）；释放的酶类快速分布到整个卵细胞的表面，改变透明带的结构，使之变得“坚硬”，这样，精子就不能与卵细胞结合，从而提供了一种缓慢的二级多精受精的阻断作用。从机理上说，皮层颗粒释放的酶类破坏了卵细胞透明带中与精细胞结合的受体。
2.医学助孕技术
包括人工授精、体外受精与胚胎移植、配子输卵管移植以及在这基础上引进的各种新技术。
人工授精：是指用人工的方法将精液注入女性生殖道内以取代性交途径使妇女妊娠的一种方法。按精液来源不同可分为：a.丈夫精液人工授精。适用于阳痿、早泄、性交后试验异常而治疗无效者；b.精子库精液人工授精。适用于男方无精或男方携带有不良遗传基因的疾病。两种均属于体内受精。在做人工授精时，女方输卵管一定要通畅且功能正常，输卵管要排卵。
体外受精、胚胎移植：俗称试管婴儿。指把精子和卵子分别收集后，放在试管或培养皿中进行培养，并使精卵结合成受精卵，当受精卵分裂至2～8个细胞阶段（在其胚胎）时，就将其移植到子宫内，使之植入生长发育至足月，这样分娩的婴儿俗称“试管婴儿”。实际上是在试管中仅生长了2～3天。它的进程较复杂，包括超促排卵、卵泡发育的监测、取卵、体外受精及培养、胚胎移植和移植后的处理等。
显微受精助孕术：又称单精子卵泡浆内穿刺术，此法是近几年来兴起的一门新技术。主要是针对男性不育。对于极度少精、弱精、梗阻性无精患者，可用显微注射技术将精子注入卵母细胞浆内受精，俗称第二代试管婴儿。
胚胎冷冻技术：是体外受精——胚胎移植治疗过程中重要的一环。患者经过排卵，一般可获取10枚以上卵子并予受精，每个周期移植胚胎数3～4枚，剩余胚胎则超低温冷冻储藏以备后用。
配子宫腔内移：将精子和卵子取出体外后，不进行体外受精，而直接将一定数量的精子和卵子移植入子宫腔内。其适应症同试管婴儿。第2课时
●教学过程
［课前准备］
教师：1.制作PowerPoint演示文稿和翻译过程的Flash动画。
2.检查学生翻译剪贴画材料准备的情况。
学生：以八个人为学习小组，用各色彩纸按教材图4－6剪出一个核糖体、几种氨基酸和5个三叶形的tRNA，并准备双面胶和50 cm×50 cm的白纸一张。
［情境创设］
教师：从上一节课的学习，我们认识到mRNA合成之后，通过核孔到达细胞质的核糖体上，直接指导蛋白质的合成。遗传学上把以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做翻译。但是我们知道，蛋白质是由20种氨基酸组成的，氨基酸上有碱基与mRNA的碱基互补配对吗？
学生：没有。
教师：是什么把mRNA和氨基酸联系起来的呢？它们有什么对应关系呢？这好比我们把英文翻译成中文时查阅英汉词典，正是借助于英文词与汉字的对应关系，我们才能将一篇英文翻译成汉语。而信使RNA上的碱基只有四种（A、G、C、U），那么，这四种碱基是怎样决定蛋白质上的20种氨基酸的呢？下面请同学们用数学的方法来推测。
［师生互动］
（二）遗传信息的翻译
教师：组成生物体蛋白质的氨基酸有20种，RNA有四种核苷酸，四种碱基AGCU，如何决定20种氨基酸？请各学习小组把推理过程写出来。
学生的逻辑推理：（用银幕展示）
一个碱基决定一个氨基酸只能决定4种，41=4，不行。
两个碱基决定一个氨基酸只能决定14种，42=16，不行。
三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种，43=64，足够有余。
教师：同学们推理得真好！其实同学们所做的也就是破解遗传密码过程的一步。1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由信使RNA的三个碱基决定即三联体密码子。也就是说mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基又称作1个密码子。
美国年轻的生物化学家尼伦伯格和同学用人工合成方式，首先阐明了遗传密码的第一个字——UUU，即决定苯丙氨酸的密码子。1967年科学家已将20种氨基酸的密码全部破译。银幕出示密码表并结合思考和讨论三（课本P65）。
各个学习小组展开讨论，教师总结讨论结果。银幕展示如下：
教师：讨论到这里，请同学们想一想氨基酸是在什么场所合成的？
学生：核糖体。
教师：mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”——核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。有了“生产线”，还要有“工人”，才能生产产品。那么，游离在细胞质的氨基酸是怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢？也是说这个“工人”是谁呢？
学生：tRNA。
教师：用PowerPoint演示教材图4－5 tRNA的结构示意图。
教师：细胞质中的氨基酸要进入核糖体是靠搬运工tRNA——搬运来完成的，一种tRNA只能转运一种特定的氨基酸。转运RNA的另一端有三个碱基，能与信使RNA碱基相配对。例如：信使RNA上的三个碱基AUG就是一个三联体密码子，转运RNA中转运甲硫氨酸的转运RNA一端的三个碱基是UAC，只有它才能按碱基互补配对原则配对。因此，信使RNA中的AUG，叫做一个“密码子”，转运RNA的UAC叫做“反密码子”，转运氨基酸的RNA一端的三个碱基是CGA就不能去和信使RNA中的AUG配对。总之，核糖体中的信使RNA有许多“密码子”，每个“密码子”与转运特定氨基酸的RNA能够碱基配对，才能对号入座。也就是说一种转运RNA在哪个位置上对号入座是靠转运RNA的反密码子去识别，而位置则是信使RNA按遗传信息预先定了的。（以上内容教师用翻译过程的Flash动画展示，边展示边讲解，讲解完让学生按教材图4－6蛋白质合成示意图利用课前准备的材料完成翻译的过程）
学生：利用上节课转录成的mRNA模型作为翻译的模板和课前准备的材料按教材图4－6动手操作蛋白质的合成过程。学生主动完成对翻译过程的学习。
各个学习小组展示翻译过程剪贴图的剪贴成果。
教师：设计下列问题检查学生自主学习掌握的情况。银幕展示如下：（划线的部分由学生填写）
［教师精讲］
同学们的模拟操作完成得非常出色，从同学们的成果展示和问题的回答可以看到同学们对这部分内容掌握得不错，同学们的操作用了不少时间，实际上，在细胞质中，翻译是一个快速的过程。在37 ℃时，细菌细胞内合肽链的速度约为每秒连接15个氨基酸。通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成（展示教材的图），因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
肽链合成后，就从核糖体与mRNA复合物脱离，经过一系列步骤，被运送到各自的“岗位”，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。
我们再回到探讨恐龙能否复活的问题上来，答案是再清楚不过了：即使恐龙的DNA确实包含了全部的遗传信息，复制仅为纯技术问题的话，我们也仍然无能为力。因为它并不描述一只恐龙，而是像开了一张处方（即计算机的软件），必须在另一头母恐龙体（即计算机的硬件）内去实行，也就是为了获得子恐龙，仍然需要母恐龙。
［评价反馈］
用PowerPoint演示下列题目，学生抢答，统计正误，进行评价反馈。
1.DNA复制、转录、翻译分别形成
A.DNA、RNA、蛋白质 B.RNA、DNA、多肽
C.RNA、DNA、核糖体 D.RNA、DNA、蛋白质
1.解析：DNA复制的产物是DNA，转录的产物是mRNA，翻译的产物是蛋白质，因此选A。
答案：A
2.一个DNA分子含有碱基60个，那么经“翻译”后合成的一条多肽链中最多含有肽键
A.10个 B.9个 C.30个 D.29个
解析：基因指导蛋白质的合成中，DNA上的碱基、mRNA上的碱基和氨基酸的数量关系为6∶3∶1，所以翻译成的多肽链有氨基酸10个，即有9个肽键，因此选B。
答案：B
3.遗传密码位于
A.蛋白质分子上 B.DNA分子上 C.RNA分子上 D.信使RNA分子上
解析：遗传学上把mRNA上相邻的三个碱基称作一个密码子，因此选D。
答案：D
4.若某肽链的第一个氨基酸的密码子为AUG，那么控制这个氨基酸的DNA模板链上相应的三个碱基的顺序应为
A.UAC B.AUG C.ATG D.TAC
解析：根据碱基互补配对的原则可知控制这个氨基酸的DNA模板链上的三个碱基的顺序应为：TAC。
答案：D
5.一条多肽链中有氨基酸1 000个，则作为合成该多肽的模板信使RNA和用来转录信使RNA的DNA分子分别至少要有碱基多少个
A.3 000个和3 000个 B.1 000个和2 000个
C.3 000个和6 000个 D.2 000个和4 000个
解析：利用基因指导蛋白质的合成中，DNA上的碱基、mRNA上的碱基和氨基酸的数量关系为6∶3∶1，计算可得C是正确的。
答案：C
6.一个转运RNA的3个碱基为CGA，此RNA运载的氨基酸是
A.酪氨酸（UAC） B.谷氨酸（GAG） C.精氨酸（CGA） D.丙氨酸（GCU）
解析：利用碱基互补配对的原则和密码子表可知此RNA运载的氨基酸为丙氨酸（GCU）。
答案：D
［课堂小结］
为了让同学们能更好地理解本节的内容，利用下表来概括本节的主要内容，基因指导蛋白质的合成的转录和翻译，如下：
阶 段项 目 转 录 翻 译
定 义 在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程 以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
场 所 细胞核 细胞质的核糖体
模 板 DNA的一条链 信使RNA
信息传递的方向 DNA→mRNA mRNA→蛋白质
原 料 含A、U、C、G的4种核苷酸 合成蛋白质的20种氨基酸
产 物 信使RNA 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质
实 质 是遗传信息的转录 是遗传信息的表达
［布置作业］
1.练习（课本P67）。
2.自我检测（课本P77）一、概念检测。
［课后拓展］
1.用概念图的形式画出遗传信息和基因的表达过程的实质性联系。
2.图4－1－1为人体内蛋白质合成的一个过程。据图分析并回答问题：
图4－1－1
（1）图中所合成多肽链的原料来自___________和___________。
（2）图中所示属于基因控制蛋白质合成过程中的___________步骤，该步骤发生在细胞的___________部分。
（3）图中（Ⅰ）是___________。按从左到右次序写出（Ⅱ）_____________内mRNA区段所对应的DNA碱基的排列顺序：____________________。
（4）该过程不可能发生在
A.神经细 胞B.肝细胞
C.成熟的红细胞 D.脂肪细胞
解析：本题所指的蛋白质合成过程即基因指导蛋白质的合成，可分为转录和翻译两个阶段。从给出的图形上看，有带有碱基U的单链结构，此为RNA；与球形结构相结合，并有带三个碱基的RNA在携带物质运输，因此，判断此过程为翻译阶段。
（1）蛋白质分子的结构单位是氨基酸，由氨基酸缩合形成多肽链。由蛋白质在体内代谢过程可知，氨基酸可由食物经小肠吸收而得到，也可以是自身蛋白质分解而得的氨基酸再次加入到合成组织蛋白的过程中来，或经氨基转换作用自身合成。
（2）翻译过程发生在细胞质中，图中所示的箭头形结构代表氨基酸，Ⅰ则代表运输氨基酸的转运RNA（tRNA），从核中出来的长链状信使RNA与（Ⅱ）核糖体结合，与转运RNA进行碱基互补配对。因信使RNA在核中是以DNA的一条链为模板转录出来的，因而，信使RNA中的碱基排列顺序与所对应的DNA碱基排列顺序是互补关系。
（3）基因控制蛋白质合成发生在正常细胞的细胞核与细胞质中，转录为翻译提供了信息上的准备。本题所给的四类细胞中，唯成熟的红细胞无细胞核，因而不能完成此过程。
答案：（1）食物 人体自身的分解 （2）翻译 细胞质（或核糖体） （3）tRNA（或转运RNA） 核糖体 TGATTCGAA （4）C
●板书设计
（二）基因指导蛋白质的合成
●习题详解
一、练习（课本P67）
（一）基础题
1.解析：利用碱基互补配对原则A—T、C—G、G—C、T—A、A—U、U—A。
答案：……TGCCTAGAA…… ……UGCCUAGAA…… 3 3 半胱氨酸、亮氨酸和谷氨酸
2.解析：检查学生对密码子的认识。
答案：C
（二）拓展题
1.解析：检查学生查遗传密码表的能力。
答案：查密码子表可知以下九种密码子所决定的氨基酸（如下表）：
密码子 氨基酸
UUA 亮氨酸
AUA 异亮氨酸
GUA 缬氨酸
CCA 脯氨酸
CAA 谷氨酰胺
CGA 精氨酸
CUU 亮氨酸
CUC 亮氨酸
CUG 亮氨酸
从表中可以看出，共有5种变化引起了氨基酸的变化。通过这个实例可知一种氨基酸可由多个密码子决定，61种决定氨基酸的密码子共决定20种氨基酸，这种密码子的简并保证了基因某一个碱基改变以后，控制合成的蛋白质中的氨基酸有可能没有发生变化，蛋白质的结构性质也不会发生变化，这就保证了生物遗传性状的相对稳定性，对于保持物种的稳定和发展具有重要意义。这个实例说明密码子的简并性在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。
2.提示：因为几个密码子可能编码同一种氨基酸，有些碱基序列并不编码氨基酸，如终止码等，所以只能根据碱基序列写出确定的氨基酸序列，而不能根据氨基酸序列写出确定的碱基序列。遗传信息的传递就是在这一过程中损失的。
二、思考和讨论二（课本P64）
1.最多能编码16种氨基酸。
2.一个氨基酸的编码至少需要3个碱基，共有43=64种不同的碱基组合，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸。
三、思考和讨论三（课本P65）
1.对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。
2.这一事实说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。
3.此题具有一定的开放性，旨在促进学生积极思考，不必对答案作统一要求。可以从密码简并性的角度来解释，如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（如GAU→GAC都决定天冬氨酸），这就保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化。
四、思考和讨论四（课本P67）
1.提示：此题旨在检查学生对蛋白质合成过程的理解。可以参照教材中图4－6的表示方法来绘制。
2.提示：根据mRNA的碱基序列和密码子表就可以写出肽链的氨基酸序列。即甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。
1.对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。
2.地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这一事实说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。
3.从密码的简并性我们能认识到：如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（如GAU→GAC都决定天冬氨酸），这就保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化。
1.按图4－6所示的正在合成的肽链的氨基酸序列是：甲硫氨酸—组氨酸—色氨酸—精氨酸—半胱氨酸—半胱氨酸—脯氨酸。
2.翻译的起始码是：AUG，GUG。
终止码是：UAA，UAG，UGA。
3.决定氨基酸的密码子有61种。
4.翻译的位点：一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA的结合位点。一种tRNA携带相应的氨基酸进入相应的位点。
5.肽链由各相邻的氨基酸通过肽键连接形成。
6.翻译的概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，称为遗传信息的翻译。第2课时
●教学过程
［课前准备］
1.哺乳动物卵细胞形成过程的CAI动态课件。
2.女性内生殖系统示意图、卵巢的横切面示意图。
3.蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，显微镜。
［情境创设］
复习提问：说出下列细胞分别属于减数分裂的哪一个时期？叫什么名称？
图2－1－15
参考答案：A图表示减数分裂第二次分裂时期，叫次级精母细胞。
B图表示减数第一次分裂的联会时期，叫初级精母细胞。
C图表示减数分裂完成后形成的精子细胞。
D图表示减数第二次分裂后期，叫次级精母细胞。
教师利用CAI软件动态显示哺乳动物精子的形成过程，与图2－1－15对照，并复习精子的形成过程，引导学生回顾减数分裂过程中染色体的主要行为变化，着重强调减数第一次分裂与减数第二次分裂的主要特征。
教师：人和哺乳动物的卵细胞又是在哪里，以及如何形成的呢？这就是我们今天要了解的内容。
［师生互动］
1.卵细胞形成的部位
教师显示“女性内生殖系统示意图”（图2－1－16），引导学生，分析女性内生殖系统的组成，指出卵细胞是在卵巢内形成的。卵巢有两个，位于腹腔的两侧。让学生对女性内生殖系统及卵巢所在的部位有较清晰的认识。
图2－1－16 图2－1－17 卵巢的横切面示意图
教师显示“卵巢的横切面示意图”（图2－1－17），让学生通过观察知道卵巢内部有许多发育程度不同的卵泡，位于卵泡中央的一个细胞就是卵细胞。在每个月经周期中只有一个原始卵泡成熟并排出一个卵细胞。
2.卵细胞的形成过程
教师：卵细胞的形成过程与精子的基本相同，也有不同。那么，哪些是相同的，又有什么不同呢？请同学们仔细阅读课本P19的最后一段内容和观察课本P20图2－5“哺乳动物卵细胞的形成过程图解”，然后请同学为我们介绍卵细胞的形成过程。
学生自学、讨论、分析。
教师显示“哺乳动物卵细胞的形成过程图解”，先随机提问2名学生分别阐明卵细胞形成过程中减数第一次分裂和减数第二次分裂的情况，然后集体提问减数分裂过程中染色体、DNA和染色单体的数量变化，以及精子和卵细胞形成的异同点等。通过学生的回答，判断学生对卵细胞形成过程的掌握情况。
教师利用CAI软件动态显示哺乳动物卵细胞的形成过程，进一步帮助学生领悟同源染色体的联会、四分体等概念，加深学生对减数第一次分裂同源染色体分离、减数第二次分裂着丝点分裂等染色体行为变化的理解，并着重强调每次分裂都形成一大一小两个细胞，小的叫极体，最终一个卵原细胞经减数分裂形成三个极体和一个卵细胞，极体以后都要退化，只剩下一个卵细胞。
讲授完卵细胞的形成过程逐步完成如下板书。
3.精子和卵细胞形成比较
教师：学习完了精子和卵细胞的形成过程，同学们能否总结出两者有哪些相同点？
学生：相同点是染色体复制一次，都有联会和四分体时期，经过第一次分裂，同源染色体分开，染色体数目减少一半；在第二次分裂过程中，有着丝点的分裂，最后形成的精子或卵细胞，它们的染色体数目也比卵原细胞或精原细胞减少了一半。
教师：同学们总结得很好。那两者又有什么不同？
学生：不同点是卵细胞形成过程中每次分裂都形成一大一小两个细胞，小的叫极体，极体以后都要退化，只剩下一个卵细胞，而一个精原细胞是形成4个精子；卵细胞形成后，不需要经过变形，而精子要经过变形才能形成。
教师：非常好。现在请同学们完成以下表格，比较精子和卵细胞形成的异同点。
精子形成过程与卵细胞形成过程的比较
比 较 项 目 精子的形成过程 卵细胞的形成过程
相同点 染色体复制一次；都有联会和四分体时期；经过第一次分裂，同源染色体分开，染色体数目减少一半；在第二次分裂过程中，着丝点分裂，最后形成的精子或卵细胞的染色体数目比卵原细胞或精原细胞减少了一半
不同点 场所 精巢 卵巢
分裂形式 细胞质均等分裂 细胞质不均等分裂
子细胞个数及名称 1个精原细胞→4个精细胞 1个卵原细胞→1个卵细胞+3个极体（消失）
是否变形 有变形过程 无变形过程
（表中楷体部分内容由学生回答后教师再逐一显示）
教师：接下来我们一起来概括减数分裂的过程。
教师显示课本P20“图2－6 减数分裂的图解”。提醒学生识记减数分裂过程中细胞的名称及数目变化，主要引导学生分析非姐妹染色单体交叉互换对配子多样性的影响：如果不考虑非姐妹染色单体交叉互换，1个精原细胞经过减数分裂形成4个共2种精细胞；而考虑非姐妹染色单体交叉互换的话，则1个精原细胞经过减数分裂形成4个共4种精细胞。从而让学生更好地理解非姐妹染色单体交叉互换对提高配子的多样性、增强有性生殖后代的变异性和适应力的意义。
4.减数分裂与有丝分裂的比较
教师：减数分裂实际上是特殊方式的有丝分裂，那么它与有丝分裂相比较，有又何异同点呢？请同学们完成下表。
减数分裂与有丝分裂的比较
比 较 项 目 减 数 分 裂 有 丝 分 裂
不同点 产生的细胞 生殖细胞 体细胞
分裂次数 2次 1次
子细胞数目 4个 2个
有无联会、四分体 有 无
有无同源染色体分离 有 无
子细胞染色体数目 染色体数目减半 与母细胞染色体数目相同
相 同 点 都有纺锤体的出现；染色体都只复制一次
（表中楷体部分内容由学生回答后教师再逐一显示）
5.《观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片》实验
教师：同学们，我们前面所用到的“哺乳动物精子的形成过程图解”和“哺乳动物卵细胞的形成过程图解”是一种为方便我们学习的示意图而已，那哺乳动物精母细胞减数分裂过程的实际情况是怎么样的呢？下面我们一起来进行实验《观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片》。
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
方 法 步 骤 学生思考与讨论
学生观察 1.在低倍显微镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞 1.如何判断你所观察的细胞是初级精母细胞、次级精母细胞还是精细胞？2.能否观察到进行有丝分裂的细胞？
2.先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中期、后期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目 1.你是依据什么特征来找出右边所述的4种细胞的？2.你在低倍镜下的视野中看到右上角有一减数第二次分裂中期的细胞，想将其放大观察，如何操作？
3.根据观察结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图 根据观察，每位同学至少画2个不同时期的减数分裂图
学生绘图展示与交流 观察别人所绘制的减数分裂图，找出值得自己学习的地方，并学会客观地指出他人作品的不足
教师总结归纳并指正学生在实验过程中所存在的问题。
［教师精讲］
1.为什么卵原细胞通过减数分裂最终只形成一个较大的卵细胞？
卵原细胞在减数分裂过程中，由于初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂时细胞质都是不均等分裂，最终产生三个较小的极体和一个较大的卵细胞，而三个极体最后又退化消失，所以只剩下一个较大的卵细胞。其作用主要是通过细胞质的不均等分裂，使减数分裂形成的卵细胞含有原来卵原细胞较多的营养物质，以便为将来受精作用以后受精卵早期的分裂分化提供能量。
2.观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片能否看到有丝分裂的细胞？
可以。因为所观察的材料取材于蝗虫的精巢，精巢中的精原细胞一部分进行有丝分裂产生新的精原细胞，而另一部分精原细胞则进行减数分裂产生精子。
3.细胞分裂图像的判断
细胞分裂图像是减数分裂还是有丝分裂，可根据细胞形状、染色体数目、有无同源染色体和同源染色体的行为进行判断，具体判断方法如下：
参考图例：
图2－1－18
［评价反馈］
1.动物的卵细胞的形成与精子形成过程的不同点是
①次级卵母细胞将进行普通的有丝分裂 ②一个卵原细胞最终分裂只形成一个卵细胞 ③一个卵原细胞经复制后形成一个初级卵母细胞 ④卵细胞不经过变形阶段 ⑤一个初级卵母细胞分裂成的两个细胞大小不等 ⑥卵细胞中的染色体数目是初级卵母细胞的一半
A.②④⑤ B.①③⑤ C.②③⑥ D.①④⑥
解析：准确解答本题的关键是识记精子和卵细胞形成过程中的不同点。或可用排除法来解答：①是错误的说法，先排除答案B和D，而③和⑥是精子和卵细胞形成过程中的相同特征，可排除选项C。
答案：A
2.减数分裂第二次分裂后期，下列各组中数量比例是1∶1的是
A.染色体和染色单体 B.染色体和DNA分子
C.DNA分子和染色单体 D.DNA分子和染色单体
解析：减数第二次分裂后期不存在染色单体。
答案：B
3.（多选）人体细胞的有丝分裂与减数分裂的共同特点是
A.有纺锤体出现 B.有同源染色体出现
C.有同源染色体联会 D.有着丝点分裂
解析：同源染色体联会是减数分裂所独有的染色体行为变化，而其他三项特征为减数分裂和有丝分裂所共有。
答案：ABD
4.关于图2－1－19的说法正确的是
图2－1－19
A.此细胞处于减数分裂的联会时期，有四分体4个
B.此细胞中含有1个染色体组
C.此细胞分裂产生的子细胞染色体组合为 12、34或 13、24
D.此细胞核中含染色单体8条，DNA分子8个，染色体4条
解析：提示：该图中有四分体2个，染色体组2个，此细胞分裂产生的子细胞染色体组合为 13、14或 23、24。
答案：D
5.DNA含量与正常体细胞相同，但不含同源染色体的细胞是
A.精子 B.受精卵 C.次级精母细胞 D.初级卵母细胞
解析：精子DNA含量为体细胞的一半，受精卵有同源染色体，初级精母细胞DNA含量是体细胞的两倍。
答案：C
6.家兔的一个初级卵母细胞在减数分裂中，形成22个四分体，则形成的卵细胞中的染色体数为
A.11条 B.22条 C.33条 D.44条
解析：根据家兔的一个初级卵母细胞在减数分裂中形成22个四分体，可知家兔体细胞染色体数目为44个，又由卵细胞所含染色体数目为体细胞的一半，所以卵细胞中的染色体数为22个。
答案：B
7.100个精原细胞和100个卵原细胞，经减数分裂产生的精子和卵细胞结合，最多能形成多少个受精卵
A.100 B.200 C.300 D.400
解析：100个精原细胞最多可产生400个精子，但100个卵原细胞最多可产生100个卵细胞，根据一个精子与一个卵细胞受精融合，所以最多能形成100个受精卵。
答案：A
［课堂小结］
2.卵细胞的形成过程
（1）形成部位：卵巢。
（2）卵细胞的形成过程：
3.精子形成与卵细胞形成的比较。
4.减数分裂与有丝分裂的比较。
5.实验《观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片》。
［布置作业］
1.完成课本P21实验后面的讨论题。
2.完成课本P22的练习。
［课后拓展］
1.某生物有4对染色体，如1个初级精母细胞在产生精细胞的过程中，其中1个次级精母细胞在分裂后期有1对姐妹染色单体移向同一极，则这个初级精母细胞产生正常精细胞和异常精细胞的比例为
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.0∶4
解析：其中1个次级精母细胞在分裂后期有1对姐妹染色单体分开后所形成的2条染色体移向同一极，则该次级精母细胞所产生的2个精细胞都是异常的，而另一个次级精母细胞正常分裂产生2个正常精细胞。因此异常精细胞和正常精细胞的比例是1∶1。
答案：A
2.性染色体为（a）XY和（b）YY的精子是如何产生的
A.a减数分裂的第一次分裂出错，b减数分裂的第一次分裂出错
B.a减数分裂的第二次分裂出错，b减数分裂的第二次分裂出错
C.a减数分裂的第一次分裂出错，b减数分裂的第二次分裂出错
D.a减数分裂的第二次分裂出错，b减数分裂的第一次分裂出错
解析：XY为同源染色体，本应在减数第一次分裂后期分离并移向细胞两极，如果减数第一次分裂过程中XY不分离而进入其中的一个次级精母细胞中，则最终将产生含XY的精子；而YY本应在减数第二次分裂后期着丝点分裂（减数第二次分裂）后两条Y染色体移向细胞两极，但如果两条Y染色体移向细胞的同一极，则将产生含YY的精子。
答案：C
3.图2－1－20为一种二倍体高等动物细胞分裂过程中某时期的示意图。请回答：
图2－1－20
（1）该细胞所处分裂期为____________，它的名称为_____________或_____________。
（2）该生物的体细胞中染色体最多时为_________条，染色单体最多时为_________条，DNA分子最多时为__________个。
解析：根据细胞为“8”型，可判断为后期的细胞，再由细胞的每一极各有染色体5条，数目为奇数，说明是减数第二次分裂的细胞，故可知该细胞处于减数第二次分裂后期。另由于细胞质是均等分裂，故属于次级卵母细胞的分裂。减数第二次分裂后期染色体数目与体细胞相同，说明体细胞染色体数目为10条，而染色体最多时是有丝分裂的后期，则有20条，染色单体和DNA最多时也各有20个。
答案：（1）减数第二次分裂后期 次级精母细胞 第一极体 （2）20 20 20
4.搜集相关史实，撰写有关减数分裂发现过程的科学小论文。
答案：（略）
●板书设计
3.卵细胞的形成过程
4.精子形成与卵细胞形成的比较
5.减数分裂与有丝分裂的比较
6.实验《观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片》
●习题详解
一、练习（课本P22）
（一）基础题
1.判断题
（1）解析：在减数第一次分裂过程中，由于同源染色体分离，并分别进入两个子细胞中，使得所形成的次级精母细胞或次级卵细胞染色体数目减少一半。
答案：√
（2）解析：玉米卵细胞的染色体数目与体细胞相比减少一半，有10条。但不能说有5对，因为“对”其实是指“同源染色体对”。由于卵细胞不含同源染色体，所以只能说卵细胞有10条染色体，但不能说有5对。
答案：×
（3）解析：1个卵原细胞经减数分裂才形成1个生殖细胞（卵细胞）。
答案：×
（4）解析：卵细胞的染色单体数应为0。
答案：×
2.解析：同源染色体联会和四分体是减数分裂过程中所独有的现象，而选项A、C和D则是有丝分裂和减数分裂所共同的染色体行为。
答案：B
3.解析：染色体数目为3条，为奇数，说明是减数第二次分裂的细胞。
答案：D
4.答案：（1）①这个细胞正在进行减数分裂。因为该细胞中出现了四分体。
②该细胞有4条染色体，8条染色单体。
③该细胞有2对同源染色体。其中A与C，A与D，B与C，B与D是非同源染色体。
④细胞中a与a′，b与b′，c与c′，d与d′是姐妹染色单体。
⑤该细胞分裂完成后，子细胞中有2条染色体。
⑥参见教科书图2－2。
（2）①4 ②2个 2个
（二）拓展题
提示：不一定。若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数第一次分裂时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向两极而是集中到一个次级精（卵）母细胞中，再经过减数第二次分裂产生的精子或卵细胞中的染色体数目就会比正常的多一条或几条染色体。再如减数分裂过程（无论第一次分裂还是第二次分裂）中，染色体已移向细胞两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就可能出现精子或卵细胞中染色体加倍的现象。
如果上述现象出现，则受精卵中染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的，那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也会是异常的。例如，人类的“21三体综合征”遗传病患者就是由含有24条染色体（其中21号染色体是2条）的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的。
二、旁栏思考题（课本P19）
经过减数第一次分裂，一个卵原细胞会分裂成一个较大的次级卵母细胞和一个较小的极体。经过减数第二次分裂，一个次级卵母细胞会分裂成一个含细胞质多的卵细胞和一个含细胞质少的极体，而减数第一次分裂形成的极体也经过减数第二次分裂成为两个含细胞质少的极体。最后三个极体退化消失，只剩下一个卵细胞。
三、实验（课本P21）
1.减数第一次分裂会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体在赤道板位置成对排列、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。
减数第二次分裂的中期，非同源染色体成单排列在细胞赤道板位置，移向细胞两极的染色体不含染色单体。
2.减数第一次分裂的中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板两侧，末期在细胞两极的染色体由该细胞的一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数目的一半，每条染色体均由两条染色单体构成。
减数第二次分裂的中期，所有染色体的着丝点排列在细胞的赤道板的位置。末期细胞两极的染色体不含染色单体。
3.同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖的过程相同；不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。第2节 DNA分子的结构
●从容说课
本节内容首先是以讲故事的形式介绍DNA分子的双螺旋结构模型的建立过程。故事首先出场的是英国伦敦皇家学院的晶体衍射专家维尔金斯和年轻的女科学家弗兰克林。他们拍摄出来非常清晰的DNA分子的X射线衍射照片，为分析DNA结构提供了重要的依据和证据。这些证据的展示，就是要学生总结这两位科学家所应用的多种研究方法，明白一个道理：科学研究不但要有深厚的专业知识，还要有广博的知识面。对于沃森和克里克来说，两人的组合就是一个黄金搭档。物理学家克里克是毕业于伦敦大学，他曾参加过用X射线研究血红蛋白的分子结构，在研究X射线衍射照片方面有很高的造诣。沃森是年轻有为的分子生物学家，他对生物学中的大分子非常熟悉。两人的合作就是一个强强联手。在借鉴了许多科学家研究成果的基础上，沃森和克里克建立了很多种双螺旋和三螺旋模型，但很快就知道是错误的。奥地利生物化学家查哥夫的研究成果再一次给了他们成功的启示。查哥夫发现：（1）在DNA样本中，A的数目总是和T的数目相等，C的数目总是和G的数目相等。即：（A＋G）∶（T＋C）=1。（2）（A＋T）∶（C＋G）的值具有物种特异性。沃森和克里克吸收了美国生物化学家查哥夫的研究成果，经过深入的思考，终于建立了DNA的双螺旋结构模型，并把这个模型用金属材料制成之后与拍摄的X射线衍射照片比较，发现二者完全相符。这个成果的探究历史，蕴含着科学思想和科学精神，让学生从中吸取营养，对培养他们科学研究方法的掌握及与人合作的能力大有好处。
DNA分子的结构部分是本节知识的重点和难点，学习这部分要利用现成的模型教具，让学生有一个直观的印象，然后分步解剖这些结构的组成，就形成了从空间结构→平面结构→单链结构→基本单位的教学顺序，这样使学生对DNA的认识层层细化，培养学生对事物的认知能力。
为了更形象地说明DNA是如何由四种基本组成单位构成，以及碱基、磷酸分别与脱氧核糖的相连，让学生动手来制作DNA模型，让学生在动手中对前面的知识得以巩固和提高。同时掌握一种重要的科学方法——模型建构。
●三维目标
1.知识与技能
（1）理解DNA分子的结构特点。
（2）制作DNA分子双螺旋结构模型。
2.过程与方法
（1）培养观察能力、分析理解能力：通过观察DNA结构模型及制作DNA双螺旋结构模型来提高观察能力、分析和理解能力。
（2）通过分析DNA结构模型的建立过程，培养学生发现问题、解决问题、应用最新研究成果以及与人合作的能力。
3.情感态度与价值观
通过DNA的结构和复制的学习，探索生物界丰富多彩的奥秘，从而激发学生学科学、用科学、爱科学的求知欲。
●教学重点
1.理解DNA分子的结构特点；
2.制作DNA分子双螺旋结构模型。
●教学难点
理解DNA分子的结构特点。
●教具准备
DNA双螺旋结构模型。
●课时安排
本节内容需安排两个课时进行教学：
第1课时 DNA双螺旋结构模型的构建
第2课时 DNA的结构及模型的制作
第1课时
●教学过程
［课前准备］
学生收集沃森、克里克、威尔金斯的简介；收集有关DNA研究过程的资料。
［情境创设］
有同学去过北京中关村高科技园吗？那里有个独特形状的雕塑，那是以何为蓝本制作的呢？（展示雕塑图）那是一个DNA雕塑。DNA结构模型的创立是许多科学家智慧的结晶。它的结构创立过程就是一个科学方法和科学精神的完美结合过程。
［师生互动］
DNA作为遗传物质已经不容置疑，但是它怎样决定生物的性状，要回答这些问题，必须要弄清DNA的结构。
在DNA结构的研究过程中，沃森和克里克的研究成果，让世人终于认清了这个生命现象决定者的真面目——DNA双螺旋结构。
请1～2位同学根据自己找的资料来介绍一下这两位科学家的重要成果。如不全面可补充，主要介绍的内容应包括：1953年4月25日，英国的《自然》杂志刊登了美国的沃森（J.Watson，1928～）和英国的克里克（F.H.C.Crick，1916～2004）在英国剑桥大学合作的成果，DNA双螺旋结构的分子模型，这一成就后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生物学诞生的标志。1962年，沃森、克里克和维尔金斯（伦敦皇家学院）三人共同获得了诺贝尔生物医学奖。
问：这一成果为何在当时引起了极大的关注？
答：它第一次揭示了生命本质的决定者的真面目——双螺旋结构，使人们对遗传物质的认识水平步入了分子水平。
问：它的研究是不是一帆风顺的？
答：不是。
介绍研究过程：DNA双螺旋结构模型的建立过程中，威尔金斯和弗兰克林这两位科学家却比沃森和克里克研究得还要早。1951年，威尔金斯在DNA结构的研究中，采用了Ｘ射线衍射法，得到了一张非常清楚的DNA的Ｘ射线衍射图谱。
问：沃森和克里克从DNA的衍射图谱中受到了什么启示？
答：从这个图谱中，这两位科学家和其他科学家一起分析有关数据得出结论：DNA是螺旋的。
问：从方法上有何变化？
答：开辟了一种新的研究DNA的方法，就是从研究组成为主，转为研究结构为主。
问：是不是从此一切问题迎刃而解了呢？
答：没有。做了不同的螺旋模型，但结果很快被否定了。
介绍查哥夫的研究成果
1952年，查哥夫（E.Chargaff）在已进行多年的对各种DNA样品的组分研究中发现，DNA中四种核苷酸的量并不一定是相等的。但是，在各种DNA中嘌呤的量和嘧啶的量总相等，而且腺嘌呤的量和胸嘧啶的量相等；鸟嘌呤的量和胞嘧啶的量相等。沃森在开始研究碱基之间连接的方式时，先将同样的碱基成对地安排在两条链上。例如，使腺嘌呤和腺嘌呤配对，胸腺嘧啶和胸腺嘧啶配对等。他认为这样还可以说明DNA的模板作用。这个模型被晶体学家J·多诺休（Donohue）否定。多诺休根据他对类似的小分子化合物所作的晶体衍射研究，主张碱基是以酮式结构存在的，而不是沃森在建立模型时所用的烯醇式。于是沃森只好继续寻找各种配对的可能性。就在这时，沃森发现腺嘌呤和胸腺嘧啶，以及鸟嘌呤和胞嘧啶各自成对后，两类碱基对具有相似的形状，而且发现这样的配对恰恰可以解释查哥夫测定的DNA碱基比例的数据。
问：通过吸取查哥夫的成果，两位科学家做出了模型，是不是就能说明模型是正确的？
答：不能。只能从化学成分上说明正确。
问：如何证明这个模型的正确性？
答：做出的模型与X射线衍射照片相比较，完全相符。不但从成分上证明正确，还从结构上证明模型的正确性。
问：从沃森和克里克建立DNA模型的过程中，你觉得他们和其他科学家是一种什么关系？
答：相互配合。沃森和克里克的合作本身就意味着不同学科之间的交叉和结合。
问：从他们的研究历程看对你有何启示？
答：研究的过程就是不断纠正自己的错误的过程，取对方之长，补自己之短的过程。
问：从这个研究过程你能不能得出科学研究的一般过程？
答：发现问题（DNA的结构是怎样的？）→解决问题（提出自己的模型）→验证（可以的模型不正确）→吸取最新知识，再解决问题（提出双螺旋模型）→验证（和X射线衍射图比较）→结论（DNA是双螺旋结构）。
［教师精讲］
DNA双螺旋结构模型的阐明是生物学发展过程中一个具有历史意义的里程碑，它的出现标志着分子生物学这门新学科的诞生。1962年，颁发诺贝尔生理学或医学奖时，同时授予沃森、克里克和维尔金斯。因弗兰克林已于1958年逝世而未被授予，但弗兰克林功不可没。
［评价反馈］
1.组成DNA分子的基本单位是___________，每个基本单位由__________、_________、 _______________三部分组成。
答案：脱氧核苷酸 一分子脱氧核糖 一分子含氮碱基 一分子磷酸
2.组成DNA的碱基有__________种，分别是____________________________。脱氧核苷酸有_________种,分别是______________________________________________________。
答案：4 A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶） 4 腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸
［课堂小结］
DNA结构模型的建立过程，实际上就是科学家密切合作的过程。沃森和克里克吸取了许多科学家当时最新的科研成果，所以可以说它是科学家精诚合作探究自然奥秘的典范。同时在这个过程中，可以看出科学家在研究中应用了多种研究方法，它应用了化学方法、物理方法以及生物学方法，这也反映出现代科学的发展方向——多学科交叉，相互作用，共同发展。
［布置作业］
根据提供的资料，从下列五个方面选取一个作为主题，来介绍遗传物质研究的过程及成果。（1）DNA是遗传物质的实验研究；（2）DNA双螺旋结构的发现及模型的制作；（3）基因结构及基因表达调控；（4）基因工程技术；（5）应用。
可以以两人或三人为一个小组进行资料组织，再以班级大组为单位，把五方面的内容组成一个整体，整理出最后的报告。
［课后拓展］
推荐书籍，供学生阅读。
《双螺旋——发现DNA结构的故事》刘望夷等译。
此书是沃森写的一本作者自己亲身经历的重大事件印象记。书中不仅有科学知识，亦有科学工作方法。此书最早分期在《大西洋月刊》上发表，后出单行本。1980年出版的英文新版本中，作者又加进了一些新内容。另外，在附录中收进了四篇文章，即沃森和克里克的两篇原始论文，以及斯坦特写的介绍DNA双螺旋与分子生物学的崛起和《双螺旋》一书作者及出版概况的两篇文章。
可到http://www./readingroom/slx/d1.htm上阅读。
●板书设计
第2节 DNA分子的结构
1.DNA结构模型构建过程中的主要事件
1951年，威尔金斯展示出了DNA的衍射图谱
1952年，查哥夫研究发现在DNA中A=T、G=C
1953年，克里克和沃森的论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》发表
1962年，沃森、克里克和威尔金斯获得诺贝尔奖
●习题详解
一、问题探讨（课本P47）
解析：当代社会高科技中生物学领域的发展最为迅速，而生物学的发展又以遗传物质DNA的结构模型建立之后最为迅速，所以把DNA的结构作为高科技的标志反映出了高科技发展的主要特征。
二、本节聚焦（课本P47）
1.首先，沃森和克里克提出的双螺旋结构是建立在对其他科学研究成果的利用上。当时科学界已经发现的证据有：（1）DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。（2）英因科学家威尔金斯提供的DNA的X射线衍射图谱。（3）奥地利科学家查哥夫提供的重要信息：腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。
其次，沃森和克里克进行了大量的细致的研究。最初根据掌握的资料，尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，但这些模型都一一被否定了，但他们在失败面前没有放弃，不断吸收最新的研究成果，终于在1953年提出了DNA分子的双螺旋结构模型。并用金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射照片进行比较，结果两者完全相符，更进一步验证了模型的正确性。
2.（1）DNA分子是由两条链反向平行盘旋成的双螺旋结构；（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧；（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，碱基之间通过碱基互补配对原则来对应，对应关系是A和T，G和C配对。
三、思考与讨论（课本P49）
1.（1）两条。两条链反向平行盘旋成双螺旋结构。
（2）基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。脱氧核糖除了和磷酸相连之外还和内侧的碱基相连，磷酸只和脱氧核糖相连。脱氧核糖和磷酸位于DNA分子的外侧。
（3）DNA中的碱基配对是通过碱基互补配对原则进行的，即A和T，G和C配对。它们位于分子的内侧。
2.主要涉及物理学（如衍射图谱）、生物化学（碱基数目的对应相等关系）等。涉及的方法有X射线衍射结构分析方法；建构模型的方法等。通过对这些资料的分析使人们更加清楚地认识到现代生物学的发展是在应用多学科成果的基础上取得的，多学科的交叉运用，诞生了新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。
3.要善于利用他人的研究成果，要善于与他人交流沟通，要善于与人合作。第5章 基因突变及其他变异
●章节规划
本章包括三节：第1节《基因突变和基因重组》，第2节《染色体变异》，第3节《人类遗传病》。主要解决以下问题：基因在代代相传的过程中，会不会发生变化？为什么会发生变化？怎样变化？发生的变化对生物会产生什么影响？除基因突变外，还有哪些变异？本章在第3章、第4章阐述基因的本质及基因是如何起作用的基础上，从遗传物质发生变化的角度出发，分析了基因突变及其他变异对生物体的影响，以及在生物进化过程中所具有的重要意义。本章也是学习第6章《从杂交育种到基因工程》和第7章《现代生物进化理论》的重要基础。
第1节《基因突变和基因重组》从实例入手，通过对镰刀型细胞贫血症的分析，引入基因突变的概念，然后详细阐述基因突变的原因和特点。在讲述基因突变的原因和特点时，先大致归纳了引起基因突变的三类原因，然后紧扣原因分析特点。在阐述自然状态下基因突变的频率很低时，教材用实例说明在一个足够大的群体中，即使基因突变频率很低，突变个体仍然会占有一定的数量。这个实例体现了生物在进化过程中“变”与“不变”的平衡，有助于学生理解基因突变在生物进化中所占有的重要地位。在基因重组部分，教材设置了“思考与讨论”的栏目，旨在让学生利用数学方法，通过计算，体会基因重组机制提供的极其多样的基因组合方式。
第2节《染色体变异》包括“染色体结构的变异”和“染色体数目的变异”以及实验“低温诱导植物染色体数目的变化”。“染色体结构的变异”部分主要采用了图文结合的呈现方式。插图不仅直观地表现了染色体结构变异的具体情形，而且还增设了对应的实例，以增进学生的感性认识。本节中的实验是课程标准中“活动建议”部分所列入的活动，旨在锻炼学生的动手能力。通过这个实验，学生能够用显微镜观察到细胞中染色体数目的增加，但增加的确切数目难以确定。
第3节《人类遗传病》包括“人类常见遗传病的类型”“遗传病的监测和预防”和“人类基因组计划及其影响”。由于课程标准对人类遗传病的要求只是了解水平，因此教材辅以实例，简要介绍了单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病。在这部分，教材还根据课程标准的活动建议，安排了“调查人群中的遗传病”，旨在培养学生接触社会、从社会中直接获取资料和数据的能力。“遗传病的监测和预防”以图文结合的方式简要呈现了遗传咨询的内容和步骤以及产前诊断、基因诊断等预防方法。课程标准对这部分内容的情感态度、价值观的要求是探讨人类遗传病的监测和预防，为经历（感受）水平，因此教材提出了基因诊断可能带来的社会问题，并安排了“资料搜集和分析”，让学生围绕相关问题展开讨论。“人类基因组计划及其影响”简要介绍了人类基因组计划及其意义，将重点放在了学生对人类基因组计划及其影响的了解与讨论上。在“资料搜集和分析”栏目，教材将此计划的某些正面和负面的效应分左右两栏列举，形成了鲜明对比，并为学生的讨论设置了起始情境。教材提供的资料可以启发学生去搜集更多资料，针对各种可能影响展开讨论。这种呈现方式既为学生活动提供了一些素材，又为学生自主搜集资料留有一定空间，以体现课程标准的要求。
知识网络：
通过本章的教学，使学生了解基因突变的特征和原因；能举例说出基因重组及其意义；能简述染色体结构变异和数目变异；并能列出人类遗传病的类型（包括单基因病、多基因病和染色体病）。引起学生探讨人类遗传病的监测和预防，关注人类基因组计划及其意义。
通过进行低温诱导染色体数目变化的实验，观察染色体数目的变化，进行人群中遗传病的调查，进行资料的搜集和分析，了解基因诊断在遗传病监测中的应用，以及人类基因组计划对科学发展、人类健康、社会伦理等方面的影响，培养学生搜集信息的能力。
教学安排：
本章教学可用5课时，第1节可用1课时，其他各节可各用2课时。生物的变异现象对于学生而言并不陌生。通过初中生物课的学习，学生已经初步认识到生物的变异首先与遗传物质有关，其次与环境有关。本章第1节在此基础上，进一步引导学生学习遗传物质究竟是如何引起生物的变异的。
对于染色体数目的变异的知识，学生可能不太了解，但是，无子西瓜、多倍体草莓等，对于学生来说并不陌生。教师可以从学生熟悉的事物入手，引导学生进入相关概念的学习。
人类常见遗传病、人类基因组计划的相关知识，学生可能已经通过报纸杂志、广播电视等传播媒体有所了解。教师的任务是要结合学生已有的认识，让学生从生物学角度作科学的了解，同时要注意引导学生形成正确的科学价值观，激发学生的责任感。
第1节 基因突变和基因重组
●从容说课
本节教学可用1课时，教学重点是基因突变。基因重组的实质，即基因的自由组合定律，已经在孟德尔的豌豆杂交实验中作过详细的介绍，因此在本节教学中不再列为重点内容。
为了让学生更好地理解基因突变的概念，教材不是从概念到概念，而是从实例分析入手，再归纳、总结概念。在教学过程中，教师也应遵循这种符合学生认知规律的呈现方式，从现象到概念，从宏观到微观来开展教学活动。
关于基因突变，教材选用了镰刀型细胞贫血症的实例，从现象开始，追根溯源，让学生理解基因突变的根本原因是DNA分子的碱基对发生了变化。这种变化可能会导致生物体的性状发生改变。限于篇幅，教材没有过多地介绍镰刀型细胞贫血症的发现过程（具体过程参见教学案例）。教学中，教师要让学生明确：DNA分子的碱基对发生了变化生物体的性状发生改变这一因果关系。通过讨论，学生能够认识到基因突变的本质是DNA分子的碱基对发生了改变，并且能够进一步理解“基因对性状的控制是通过控制蛋白质合成来实现的”这一基本的生物学原理。
理解DNA分子碱基对的改变可能导致的结果，是不是DNA分子的碱基对发生改变就一定会导致生物性状的变化 为了说明这个问题，教师可以先引导学生阅读“问题探讨”，讨论英语句子中个别字母发生改变后，对于全句所表达的意思的影响情况。通过分析可以看出，英语句子中一个字母的改变，可能导致句子的意思不变、变化不大和完全改变这三种情况。然后，教师再通过联想和类比的方法，结合不同的密码子可以对应相同的氨基酸的知识，引导学生推测基因突变与生物性状改变之间的关系，从而理解不是所有的基因突变都会导致生物体性状的改变。所以，基因突变对于生物体来说，有的有害，有的有利，有的既无害也无利。
在学习基因突变的原因时，教师可以通过先介绍癌症的形成是体细胞发生基因突变的结果，然后让学生列举生活中的事例，归纳哪些因素会导致基因突变。例如，射线（X射线、紫外线、γ射线等）容易引发癌症，在强烈的日光下暴晒，容易导致皮肤癌；据报道，在医院放射室工作的医生容易患癌症；前苏联的切尔诺贝利核电站发生核泄漏时，核电站周围的居民得癌症的几率大大增加。变质花生中的黄曲霉素可致癌（化学因素）等。
为了理解基因突变是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料，教师可以引导学生思考下列问题：基因突变能产生新的基因吗 这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义（有利还是有害） 自然环境会选择哪些个体生存下来 通过这些设问，使学生理解基因突变最重要的特点是产生了新的基因，原来的基因和新的基因所表达的性状为自然环境提供了选择的材料。基因重组尽管不能产生新的基因，但可以产生不同的生物性状组合，产生新的基因型。所以说，基因重组为生物的进化提供了可供选择的材料。
最后以填表的形式引导学生将基因突变和基因重组进行对比和总结。
●三维目标
1.知识与技能
（1）举例说明基因突变的特点和原因。
（2）举例说出基因重组。
（3）说出基因突变和基因重组的意义。
2.过程与方法
（1）采用镰刀型细胞贫血症的实例，从现象开始，追根溯源，让学生理解基因突变的根本原因是DNA分子的碱基对发生了变化。
（2）用类比推理的方法引导学生理解基因突变的类型。
（3）通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念，归纳哪些因素会导致基因突变。
（4）以设问和讨论的形式引导学生思考基因突变和基因重组的意义。
3.情感态度与价值观
引导学生从生物学角度对基因突变和基因重组作科学的了解，形成正确的科学价值观，激发学生的责任感。
●教学重点
1.基因突变的概念及特点。
2.基因突变的原因。
●教学难点
基因突变和基因重组的意义。
●教具准备
1.基因突变实例图片。
2.基因突变引起性状改变流程图（即课本P81完整图）。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
1.制作教具。
2.学生根据课本P80“本节聚焦”预习课文，思考相应问题。
［情境创设］
学生：阅读课本P80“问题探讨”，然后分学习小组讨论：
（1）英语句子中一个字母的改变，可能导致句子的意思发生怎样的变化？
（可能导致句子的意思不变、变化不大和完全改变这三种情况）
（2）如果DNA分子复制时发生了类似的错误，DNA分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生什么影响？
（这种变化对于生物体来说，有的有害，有的有利，有的既无害也无利）
［师生互动］
教师：我们知道，基因是有遗传效应的DNA片段，如果DNA分子中的碱基对发生变化意味着什么？
学生：意味着基因发生了改变。
教师：对，我们称这种变化叫基因突变。
学生：阅读课本P80“基因突变的实例”，回答镰刀型细胞贫血症的发病机理。
（DNA分子中的碱基对发生变化mRNA分子中的碱基对发生变化相应氨基酸改变相应蛋白质改变相应性状改变）
教师：这种变化是否遗传？怎样遗传？
学生：能够遗传。突变后的DNA分子复制，通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞，并将突变基因传递给下一代。
教师：播放1.基因突变实例图片。2.基因突变引起性状改变流程图（即P81完整图）。
请同学们总结一下基因突变的概念。
学生：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。
学生：阅读课本P81～P82“基因突变的原因和特点”，回答：引起基因突变的因素有哪些？基因突变有哪些特点？
教师：请同学回答以上两个问题，不完整的请其他同学补充。
教师：通过前面的学习我们已经知道，基因突变有它的特点，请同学们讨论：基因突变产生新的基因吗 这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义（有利还是有害） 自然环境会选择哪些个体生存下来
（基因突变能产生新的基因，这些新的基因产生的新性状对生物的生存可能有利也可能有害，自然环境会选择那些适应环境的个体生存下来）
教师小结：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。
学生：阅读课本P83“基因重组”内容，思考：基因重组产生了新的基因吗？它的变异性状来源于什么？有何意义？
（基因重组产生了新的基因吗，它的变异性状来源于基因重组产生的新的基因型，是生物变异的来源之一，它为生物进化提供了可供选择的材料）
［教师精讲］
（一）基因突变
1.基因突变的概念和本质
（1）概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。
（2）本质：是基因内部发生了变化，指组成基因的脱氧核苷酸的种类、数量、排列顺序发生了改变。由于基因发生了改变，性状也发生了改变。
2.基因突变的原因和特点
（1）原因：物理因素、化学因素、生物因素。
（2）特点：
①普遍性：所有生物都可能发生基因突变。
②随机性：可以发生在生物个体发育的任何时期。
③低频性：对于一种生物来说，基因突变的频率是很低的。
④有害性：基因突变多数是有害的，极少数是有利的。
⑤不定向性：一个基因可以朝着不同的方向发生突变。
3.基因突变的意义
基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。
4.镰刀型细胞贫血症
由于DNA分子中的碱基对发生变化（T→A） mRNA分子中的碱基对发生变化
（A→U）相应氨基酸改变（谷氨酸→缬氨酸）相应蛋白质改变相应性状改变。
（二）基因重组
1.概念：是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合，产生新的基因型的过程。
2.类型
（1）非同源染色体上的非等位基因自由组合，由雌雄配子结合成受精卵，形成不同基因型。
（2）位于同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重新组合。
3.意义
通过有性生殖的过程实现基因重组，使子代产生变异的来源非常丰富，是形成生物多样性的重要原因，对于生物进化具有十分重要的意义。
［评价反馈］
1.要求学生课堂上完成下表：（基因突变和基因重组的区别）
基因突变 基因重组
本质
发生时间及原因
条件
意义
发生可能
2.学生做课本P84练习题，教师检查评讲。
［课堂小结］
［课后拓展］
1.当牛精原细胞进行DNA复制时，细胞不可能发生
A.基因重组 B.DNA解旋 C.蛋白质合成 D.基因突变
解析：基因重组通常发生在减数第一次分裂过程中。
答案：A
2.果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10－5，一个大约有109个果蝇群，每一代出现的基因突变数是
A.2×109 B.2×108 C.2×107 D.108
解析：自然界中生物的自发突变率很低，这是对于单个基因而言，但种群是由许多个体所组成，每个个体的每个细胞中都含有成千上万个基因，依据题干所列出的数值，这个果蝇种群每一代出现的基因突变数目为2×104×10－5×109=2×108。
答案：B
3.袁隆平培育的杂交水稻闻名世界，从遗传角度看，和普通水稻相比，杂交水稻增产的原因是
A.基因重组 B.染色体结构改变 C.基因突变 D.人工诱变
解析：杂交水稻是通过把具有不同优良性状的水稻杂交，通过基因重组，形成新的基因型，出现新的性状组合，从中选出所需的优良品种。
答案：A
4.将重组DNA导入细菌生产激素或蛋白质的过程一般称为
A.基因工程 B.细胞工程 C.酶工程 D.微生物工程
解析：将目的基因插入相应的DNA中，再把重组DNA导入细菌生产激素或蛋白质的过程一般称为基因重组。
答案：A
5.下列哪个是诱变因素
A.γ射线 B.紫外线 C.乙酸 D.亚硝酸
解析：γ射线和紫外线是物理致癌因素，亚硝酸是化学致癌因素。
答案：ABD
●板书设计
第5章 基因突变及其他变异
第1节 基因突变和基因重组
一、基因突变
1.镰刀型细胞贫血症
DNA的碱基对发生变化mRNA分子中的碱基对发生变化氨基酸改变蛋白质改变性状改变。
2.基因突变的概念和本质
3.基因突变的原因和特点
（1）原因：物理因素、化学因素、生物因素。
（2）特点：
①普遍性
②随机性
③低频性
④有害性
⑤不定向性
4.基因突变的意义
二、基因重组
1.概念
2.类型
3.意义
●习题详解
一、练习（课本P84）
（一）基础题
1.（1）解析：所有生物都可能发生基因突变，因而基因突变是广泛存在的，但是基因突变多数是有害的，极少数是有利的。
答案：√
（2）解析：基因突变就是DNA分子携带的遗传信息发生了变化，将会引起信使RNA的变化，但由于信使RNA的密码子有重码，也可能不会引起氨基酸的改变，不会改变生物体性状的表现型。
答案：×
（3）解析：基因重组并没有产生新的基因，所以也不会产生新的性状，基因重组只是造成了基因的重新组合，从而造成性状的重新组合。
答案：×
2.解析：可遗传的变异是由于遗传物质的改变造成的，A、D都没有造成遗传物质的改变，B虽然造成遗传物质的改变，但它改变的是体细胞，不会遗传给后代。
答案：C
3.解析：有性生殖由于精卵结合，使父母双方的遗传物质重新组合，产生了许多新的基因型，造成了更大的变异性。
答案：B
4.解析：生物变异的根本来源是基因突变。
答案：A
（二）拓展题
1.放疗或化疗的作用是通过一定量的辐射或化学药剂干扰肿瘤细胞和癌细胞进行DNA分子的复制，使其产生基因突变，从而抑制其分裂的能力，或者杀死癌细胞。放疗的射线或化疗的药剂，既对癌细胞有作用，也对正常的体细胞有作用，因此，放疗或化疗后病人的身体是非常虚弱的。
2.镰刀型细胞贫血症患者对疟疾具有较强的抵抗力，这说明，在易患疟疾的地区，镰刀型细胞的突变具有有利于当地人生存的一方面。虽然这个突变体的纯合子对生存不利，但其杂合子却有利于当地人的生存。
二、问题探讨（课本P80）
提示：DNA分子携带的遗传信息发生了改变。但由于密码的简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变。如果氨基酸发生了改变，生物体的性状可能发生改变。改变的性状对生物体的生存可能有害，可能有利，也有可能既无害也无利。
三、本节聚焦（课本P80）
1.镰刀型细胞贫血症形成的原因是血红蛋白的结构发生改变，而引起红细胞形态的变化，直接影响到它的功能而导致贫血。根本原因是由于DNA分子复制时，控制血红蛋白合成的DNA碱基序列由CTT变成了CAT，在转录形成信使RNA时，遗传密码由GAA变成了GUA，结果使相对应的血红蛋白中的一个谷氨酸被缬氨酸代替，正常人的血红蛋白是由两条α链和两条β链构成的四聚体。α链由141个氨基酸组成，β链由146个氨基酸组成。患者一条β链中第6位的氨基酸是由谷氨酸变成了缬氨酸，从而导致性状改变，正常的红细胞变成了镰刀状红细胞。
2.细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因结构的改变。这类因素可分为：物理因素、化学因素、生物因素。
3.基因突变的特点如下：①普遍性：所有生物都可能发生基因突变。②随机性：可以发生在生物个体发育的任何时期。③低频性：对于一种生物来说，基因突变的频率是很低的。④有害性：基因突变多数是有害的，极少数是有利的。⑤不定向性：一个基因可以朝着不同的方向发生突变。
4.基因突变是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料，基因重组尽管不能产生新的基因，但可以产生不同的生物性状组合，产生新的基因型，为生物的进化提供了可供选择的材料。
四、思考与讨论一（课本P81）
1.图中谷氨酸发生了改变，变成了缬氨酸。
2.提示：可查看教材表4－1，20种氨基酸的密码子表。
3.能够遗传。突变后的DNA分子复制，通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞，并将突变基因传递给下一代。
五、思考与讨论二（课本P83）
1.解析：因为人有23对同源染色体，当它分成两组时，每对都有两种可能的走向，共有21×22×23…223种。
答案：223种精子，223种卵细胞。
2.解析：如上题所述，人有223种精子，223种卵细胞，受精卵有246种。需要有246+1个个体才有可能找到两个相同的。
答案：需要有246+1个个体。
3.提示：可以从染色体上基因的多样性、减数分裂过程中配子形成的过程以及基因重组等角度思考。
生物体的性状是由基因控制的。在减数分裂形成生殖细胞的过程中，随着同源染色体的分离，位于非同源染色体上的非等位基因进行重新组合。人的基因约有3万多个，因此，形成生殖细胞的类型也非常多，由生殖细胞通过受精作用形成的受精卵的类型也就非常多。所以，人群中个体性状是多种多样的。
六、旁栏思考题（课本P81）
因为紫外线和X射线易诱发基因突变，使人患癌症。
七、批判性思维（课本P82）
这种看法不正确。对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。●备课资料
1.人类遗传信息的揭秘过程
1990～1998年的8年时间是人类基因组第一阶段（作图），包括遗传图和物理图。这两张图的制作使得人类基因组这样一个巨大的DNA生物大分子分解成较小的可以操作的部分。
1998年后进入第二阶段，即测序阶段。测序大体上也经历了两个阶段，从1998年到2000年6月是工作框架图（草图）阶段，其覆盖基因组的区域达到90％，在测序的序列里，DNA碱基对测序精度的错误率低于1％以下，也就是准确率要达到99％以上。测序的第二阶段即所谓的完成图（现在宣布的就是完成图）。完成图的标准要求覆盖基因组绝大多数区域，测序区域的错误率要低于万分之一，即准确率要达到99.99％。
2000年6月26日，中、美、日、德、法、英等6国科学家宣布首次绘成人类基因组“工作框架图”。
2001年2月12日，六国科学家联合在学术期刊上发表人类基因组“工作框架图”及初步分析结果。
2001年8月26日，人类基因组“中国卷”的绘制工作宣告完成。
2003年4月14日，中、美、日、德、法、英等6国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。已完成的序列图覆盖人类基因组所含基因区域的99%，精确率达到99.99%，这一进度比原计划提前两年多。至此，人类基因组计划共耗资27亿美元，比原先预计的30亿美元有明显节省。
2.遗传密码与遗传信息的区别
遗传信息是指子代从亲代所获得的控制遗传性状发育的讯号，一般指DNA（基因）的脱氧核苷酸的排列顺序。
遗传密码是决定蛋白质中氨基酸类型的直接信息，存在于信使RNA（mRNA）上，即碱基的排列顺序。遗传密码是信息RNA翻译的模板，而遗传信息是转录为RNA的模板。
本章自我检测详解
一、概念检测
判断题
1.解析：DNA是遗传物质，但是遗传物质可能是DNA或者RNA。
答案：×
2.解析：每个新的DNA具有一条新合成的子链和一条母链，所以是半保留复制。
答案：×
3.解析：DNA的复制是在间期完成的。
答案：×
4.解析：基因是具有遗传效应的DNA片段。基因上脱氧核苷酸的排列次序就携带着遗传信息。
答案：×
选择题
A
识图作答题
1.2 4 2
2.反向平行 互补
3.磷酸基团 脱氧核糖 碱基 脱氧核糖
二、知识迁移
A在噬菌体侵染实验中，新合成的子代噬菌体只提供了遗传物质，其他的原料都是由细菌来提供的。
三、思维拓展
提示：生物之间亲缘关系越近，它们的DNA上的脱氧核苷酸的排列次序越相似，反之，则越不同。在进行DNA分子杂交实验过程中，两个杂合链杂交区越多，就说明它们之间的脱氧核苷酸的排列次序越相似，也就是它们的亲缘关系越近。第6章 从杂交育种到基因工程
●章节规划
前五章集中讲述了遗传和变异的基本原理。由于这些内容是按照科学史的线索展开的，为使主线清晰，层次分明，较少涉及这些原理在生产实践上的应用。实际上人类将遗传和变异原理应用于生产实践由来已久，并且随着认识的深入，技术的改进，应用的范围日益广泛，效果日益显著。本章将集中讲述遗传和变异原理在实践上的应用，并且是按照技术发展历程的线索来展开内容的，以期使学生在了解遗传学原理应用的同时，在“科学、技术、社会”（STS）方面有更多的思考，获得更多的启示。
本章各节知识的内在联系及与其他章节知识的联系：
本章内容围绕遗传学原理和规律在生产生活中的应用展开。通过截取三个具有代表性的阶段，即杂交育种、诱变育种和基因工程，再现了人类的互动。应用遗传学原理和规律对其他生物利用和改造的历程，体现了科学与技术的互动。
与其他章的联系：第1章的分离定律与自由组合定律，为理解本章介绍的传统育种方法所依据的遗传学原理打下了基础。第3章中有关DNA的结构、基因的本质，第4章中基因指导蛋白质的合成等内容，是学习本章基因工程及其应用的基础。第5章中有关基因突变的内容是学习本章诱变育种的基础。第5章中有关染色体变异及多倍体育种、单倍体育种的内容与本章杂交育种、诱变育种和基因工程形成育种知识的完整体系。
与学生经验的联系：初中生物课中关于人类应用遗传变异原理培育新品种的内容，使学生对选择育种与杂交育种有了初步的了解。在本书第1章的学习中，学生又学习了分离定律与自由组合定律，为理解传统育种方法所依据的遗传学原理打下了基础。对于基因工程，学生也并不陌生，不仅大众传媒上常有介绍，市场上销售的食品中，有的也标注了是否含有转基因成分的标记或文字说明。本章是在学生对基因工程已有感性认识的基础上，简述基因工程的基本原理及应用，并着重引导学生关注转基因生物和转基因食品的安全性问题。
本章教学内容分析：
本章包括2节，其知识结构列表如下：
从杂交育种到基因工程
本章教学价值：
1.知识方面
（1）举例说出生物变异在育种上应用的事例。
（2）简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性。
（3）简述基因工程的原理及其应用。
2.情感态度与价值观方面
（1）关注转基因生物和转基因食品的安全性。
（2）讨论从杂交育种到基因工程这一科技发展历程中，科学、技术和社会的相互作用。
3.能力方面
（1）运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。
（2）进行转基因生物和转基因食品安全性的资料搜集和分析。
本章教学安排：
本章包括2节：第1节《杂交育种与诱变育种》和第2节《基因工程及其应用》。本章教学用3课时，其中第1节用1课时，第2节用2课时。第1节《杂交育种与诱变育种》对应于课程标准的要求“搜集生物变异在育种上应用的事例”，对学生在知识层面的要求是达到理解水平。第2节《基因工程及其应用》对应于课程标准要求“关注转基因生物和转基因食品的安全性”，对学生在情感目标上的要求是达到反应（认同）水平。
第1节 杂交育种与诱变育种
●从容说课
本节是在学习生物遗传变异的基础知识、了解遗传变异基本规律的基础上，进一步引导学生认识遗传学的知识是怎样用于指导生产实践、提高和改善生产技术、最大限度地满足人类不断增长的物质需要的。教师在课前收集古人驯化野生动物、栽培植物的图片资料来创设情境，引入选择育种的方法，并指出其局限性。然后以小麦杂交育种为例，按课本的“问题探究”组织学生进行讨论，得出杂交育种的概念，并总结杂交育种在生产生活中的实际应用，进而通过“思考与讨论”栏目引导学生思考杂交育种的方法存在哪些不足。在认识其局限性后，教师通过大量的图片资料介绍诱变育种的实例和方法，通过实例说明诱变育种的重要作用，然后引导学生思考诱变育种与杂交育种相比有哪些优势，并联系基因突变的特点，讨论诱变育种的局限性。通过这样递进的发展历程，说明超越已有技术的局限是育种技术不断完善与发展的动力和原因，有利于学生认识科学技术的本质。最后组织学生列表比较：杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种在方法、原理、优缺点上的异同点，使学生在农业科学育种方面有一个完整的认识。
在进行杂交育种的学习时，选用典型的育种实例——培育高产、抗病的小麦作为切入点，针对育种实践中遇到的实际问题和解决方法，分析其中蕴含的遗传学规律。并引导学生应用遗传学规律和遗传图解，对特定的杂交组合进行理论分析，推测可能的选育过程和结果，进而引导学生分析讨论杂交育种方法的不足之处及其解决方法。同时要引导学生去理解遗传变异规律在促进经济与社会发展方面的价值，进而使学生认识科学技术与社会之间相互影响、相互制约的关系。在某一历史阶段，由于科学认识的局限性，科学技术总会存在一些难以解决的问题，这些问题阻碍了生产力的提高。随着科学认识的不断深入，技术上的问题得以解决，生产力也随之提高；社会生产力的提高，又能反过来促进科学技术的发展。
人工诱变育种的学习是在学生讨论杂交育种的不足之后。教师可以针对这一方法的不足，结合基因突变和染色体变异的相关知识，介绍人工诱变育种。教师可以结合具体实例分析诱变育种的基本原理，并通过与杂交育种的比较，分析诱变育种的优点。在此基础上，进而引导学生分析诱变育种方法的不足，并鼓励学生应用所学的遗传变异规律设想解决的办法。
●三维目标
1.知识与技能
（1）简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足。
（2）举例说出诱变育种在生产中的应用。
（3）讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。
（4）总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种的异同点。
2.过程与方法
（1）尝试将你获得的信息用图表、图解的形式表达出来。
（2）运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。
3.情感态度与价值观
（1）讨论育种科学技术的发展是科学、技术和社会的相互作用。
（2）体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。
●教学重点
遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。
●教学难点
（1）杂交育种和诱变育种的优点和局限性。
（2）用遗传图解表示各种育种过程。
●教具准备
教师课件。
●课时安排
1课时
●教学准备
［课前准备］
教师指导学生搜集我国在育种实践方面取得成功的事例，分析其中包含的遗传学规律，体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。
［情境创设］
教师展示课前收集的古人驯化野生动物、栽培植物的图片资料制成的课件，按课件图片的顺序，先向学生展示古人驯化狗、马、牛、猪、鸡，培育玉米、小麦、水稻、各种蔬菜、水果的过程；再向学生展示现在的家禽、家畜、粮食、蔬菜、水果的各种优良品种的图片，引起学生的兴趣。
［师生互动］
教师：这些优良的品种，都是人们利用生物的变异，通过长期的选择，汰劣留良，培育出来的优良品种。但是这种选择育种的方法周期长，可选择的范围又有限，有些品种只在某一方面有优势，而另一方面却不良，不能满足日益增长的人们的需要，在实践中，人们逐渐摸索出许多优良的育种方法。
1.杂交育种
请同学们阅读课本的“问题探讨”并进行讨论。
学生：分组讨论。各小组选派代表上台陈述自己的具体设想，并把设想用遗传图解在实物投影仪上表示出来。听课的同学对各小组的方案进行评价。
教师：从上述同学们的汇报交流中，我们发现大家使用的方法都是杂交育种，看来你们已经尝试从理论上探索杂交育种的方法了。现在我们来分析各组的方案是否科学规范。
（再次出示各小组的遗传图解）由同学们指出其优点和不足，并提出自己的疑问。
学生1：……我们的问题是：杂交育种蕴含着哪些遗传学规律？什么是规范的遗传图解？
学生2：……我们的问题是：如何推测杂交育种可能的选育过程和结果？培育出的一个新品种，如何判断它是否符合预期的要求呢？
学生3：……如果我们需要的性状是显性该如何选？如果是隐性呢？如果既有显性又有隐性呢？选出的新品种应该是纯合子还是杂合子？
学生4：……有没有更简洁的遗传图解呢？
教师：同学们提的问题都非常到位，大家再讨论。
学生：分组讨论，发言。
教师：点拨、解答同学们的问题：
杂交育种依据的遗传学原理就是：基因的自由组合定律，即通过杂交，把生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。
课本的遗传图解就是一个很规范的育种方案，它是以文字的形式，从性状的角度来阐述杂交育种的过程的。同学们在书写时，要依据基因的自由组合定律的原理，把每一代的可能表现型都正确的写出，从杂种第二代就可以选出我们需要的品种。选育出的新品种必须是纯合子，否则其后代就会因为发生性状分离而失去优势。这里，同学们可能发现了问题：隐性性状的品种肯定是纯合子，但显性性状的品种就有可能是纯合子，也有可能是杂合子，该如何鉴定呢 如果我们需要的性状是显性性状，育种时就用亲本的杂交后代连续自交，逐步淘汰，直到不再发生性状分离为止；如果我们需要的性状是隐性性状，育种时就从杂种二代中直接选用。
遗传图解有更简洁的表示方法，即用我们在第1章所学的基因型的方式来表示。
以课本的两个小麦品种杂交为例:如果小麦中，高产（A）对低产（a）是显性，不抗病（B）对抗病（b）是显性，我们需要的是高产抗病的纯种，假定两个亲本小麦品种都是纯合子，请绘出育种过程的基因型图解。
（每人都在作业本上尝试书写，请两位同学在黑板上书写）
教师：点评，并示范书写过程如下：
根据自由组合定律，在F2中高产抗病（一显一隐）品种占总数的3／16。
思考：我们得到的这种具有杂种优势的品种可以代代遗传吗？
学生：不可以，因为其中有2/16的植株是杂合子，它们的下一代会出现性状分离。
教师：那么，如何才能得到可以代代遗传的优势品种？
学生：要想得到可以代代遗传的优势品种，就必须对在F2中所得到表现型为高产抗病（一显一隐）的植株连续自交和选育，逐步淘汰不符合要求的植株，直到不再发生性状分离，就是我们要选育的能够稳定遗传的纯合子新品种AAbb。
思考：我们选育出的纯合子新品种AAbb，在F2所有的后代中的概率是1/16。那么它在F2的高产抗病后代中的概率又是多少？
学生：1/3。
教师：通过上述分析，请给杂交育种下一个合理的定义。
学生：杂交育种就是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再通过选择和培育得到新品种的方法。
教师：请举出我国在杂交育种方面的成就。
学生：袁隆平的杂交水稻，中国荷斯坦牛等。
教师：综上所述杂交育种的优点是很明显的，但是在实际操作中，会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的类型，以及育种时间等方面，分析杂交育种方法的不足。
学生：分组讨论，各小组选派代表回答。
教师：杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢（一般需5～7年），过程烦琐。这些都是杂交育种方法的不足。有没有更好的育种方法来弥补这些缺点呢？
2.诱变育种
学生：分组讨论。
教师提示：从变异的角度去思考，并举例说明其可行性。
学生1：利用基因突变的原理，用辐射方法处理大豆，可以培育优良的大豆品种。如:黑农五号。
学生2：利用基因突变的原理，利用返回式卫星和高空气球搭载农作物种子，使种子在空间条件下发生基因突变，进行农作物遗传性状的改良。如：卫星“87－2”青椒、“航育1号”水稻、“豫麦13号小麦”等。
学生3：利用基因突变的原理，对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育出了高产菌株。
学生4：利用基因突变的原理，进行核技术诱变育种，可培育出优良的粮食、蔬菜、水果、花卉品种。
教师：同学们的知识面很广，介绍了许多诱变育种的方法，请给诱变育种下一个合理的定义。
学生：诱变育种就是利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变，从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。
教师：与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？
学生：诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。
教师：可见科学与技术的发展与社会的发展有着相互影响、相互制约的关系，请简单的叙述它们之间的这种关系。
学生：遗传变异规律在促进经济与社会发展方面有着重要的价值，遗传变异规律的发展直接促进了经济与社会发展。但是，在某一历史阶段，由于科学认识的局限性，科学技术总会存在一些难以解决的问题，这些问题阻碍了生产力的提高。随着科学认识地不断深入，技术上的问题得以解决，生产力也随之提高；社会生产力的提高，又能反过来促进科学技术的发展。
［教师精讲］
杂交育种就是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育得到新品种的方法。
诱变育种就是利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变，从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。
杂交育种的优缺点：方法简单，容易操作。但是，杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程烦琐。
诱变育种的优缺点：能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。但是，诱变育种的诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。需大量处理供试材料。
两种育种方法都为我们创造了许多优良的品种，育种技术的发展为我们的社会经济创造了许多价值，我国作为目前世界上能发射返回式卫星的三个国家之一，在作物空间技术育种方面已经进入世界先进行列。
［评价反馈］
教师：在上一章我们已经学习了多倍体育种、单倍体育种的方法，现在请同学们列表比较杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种在方法、原理、优缺点上的异同点。
学生：在作业本上列表比较。教师随机抽取几位同学的表格在实物投影仪上展示，学生点评。
［课堂小结］
四种育种方法的比较
杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种
处理 杂交 用物理、化学因素处理生物 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 花药离体培养
原理 通过基因重组，把两个亲本的优良性状组合在同一个后代中，从而产生符合要求的新类型 用人工方法诱发基因突变，产生新性状，创造新品种或新类型 抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染色体的数目加倍后不能形成两个细胞 诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合子
优缺点 方法简单，容易操作。不能创造新的基因，育种进程缓缦，过程烦琐 能提高变异的频率，大幅度改良某些性状，变异性状较稳定，可加速育种进程。有利变异少，需大量处理供试材料，诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状 器官较大，营养物质含量高。发育延迟，结实率低 自交后代不发生性状分离，可缩短育种年限（2年）。方法复杂，成活率低
实例 小麦高茎（易倒伏）抗锈病的纯种与矮茎（抗倒伏）易染锈病的纯种进行杂交，培育出矮茎抗锈病小麦品种 青霉菌经X射线、紫外线照射以及综合处理，培育出青霉素产量很高的菌株 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦 抗病植株的育成
［布置作业］
课本P101 练习。
［课后拓展］
下图表示以某种农作物（1）和（2）两个品种为基础，培育出（4）（5）（6）（7）四个品种的过程。根据下图，回答下列问题：
（1）用（1）和（2）培育出（5）所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为__________和____________，其培育出（5）所依据的原理是_____________。
（2）由（3）培育出（4）的常用方法Ⅲ是_____________；由（4）培育成（5）的方法V称_____________，其优点是____________________。
（3）由（3）培育出（6）的常用方法Ⅳ是_____________，其形成的（6）称_____________。
（4）由（2）培育出（7）的方法Ⅵ是__________________________。
解析与答案：这是一道有关育种方式的学科内综合题，根据四种育种方式的育种原理，分步解析如下：
（1）用（1）AABB和（2）aabb培育出（5）AAbb，需分两步走，第一步AABB与aabb进行杂交得（3）AaBb，所以方法Ⅰ为杂交育种；第二步让AaBb自交，选出符合要求的AAbb和Aabb两种后代的个体，AAbb和Aabb在外观上无法区别，因此需将AAbb和Aabb再分别自交，观察后代性状无分离者为AAbb，所以方法Ⅱ为自交，所依据的原理是基因的自由组合定律。
（2）由（3）AaBb培育成（4）Ab的常用方法是花药离体培养，由（4）Ab培育成（5）AAbb的方法是将Ab的幼苗用秋水仙素处理，使染色体加倍，即人工单倍体育种。
（3）由（3）AaBb培育成（6）AAaaBBbb的方法，也是用秋水仙素处理AaBb的幼苗或种子，使染色体加倍，所以AAaaBBbb又被称为多倍体。
（4）由（2）aabb培育成（7）Aabb，可采用射线照射或药剂处理等人工诱变方式，其依据的原理是在一定的剂量范围内，射线或药剂不能杀死被试验的生物，但能诱发其中一部分个体产生基因突变，使隐性基因a突变为显性基因A。
答案：（1）杂交 自交 基因重组 （2）花药离体培养 人工诱导染色体加倍 缩短育种年限 （3）人工诱导多倍体 多倍体 （4）采用射线照射或药剂处理等人工诱变方式
●板书设计
第6章 从杂交育种到基因工程
第1节 杂交育种与诱变育种
小麦高产（A）对低产（a）是显性，不抗病（B）对抗病（b）是显性，选育高产抗病的纯种，假定两个亲本小麦品种都是纯合子。则遗传图解如下：
●习题详解
一、练习（课本P101）
（一）基础题
解析：考查对杂交育种和诱变育种的基本原理和过程的掌握，只要正确理解其原理和过程就能较快得出答案。
答案：1.B 2.B 3.基因突变 X射线 紫外线 激光
（二）拓展题
提示：可采用杂交育种的方法，遗传图解可参考教科书插图6－1绘制。优点是育种的目的性较强，能够获得具有优良性状、淘汰不良性状的品种。缺点是育种周期长，过程烦琐。
二、问题探讨（课本P98）
提示：此节问题探讨意在结合学生的生活经验，引导学生思考相关的育种方法。教师可充分发挥学生的主观能动性，让学生积极参与讨论。
三、本节聚焦（课本P98）
1.杂交育种依据的遗传学原理就是：基因的自由组合定律，即通过杂交，使生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。
2.诱变育种就是利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变，从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。
3.杂交育种的优缺点：方法简单，容易操作。但是，杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦，过程烦琐。
诱变育种的优缺点：能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。但是，诱变育种的诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。需大量处理供试材料。
四、思考与讨论（课本P99）
杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦，过程烦琐。这些都是杂交育种方法的不足。
五、思考与讨论（课本P100）
诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。●备课资料
1.证明RNA与蛋白质关系的两个实验
1955年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，如果加入RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质合成就停止，而如果再加进了从酵母中提取出来的RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质。实验结果表明蛋白质合成显然跟RNA有关。
1955年拉斯特（Laster Gold）等人用变形虫的换核实验，证明RNA是在细胞核中合成的，然后再从细胞核中转移到细胞质中。
实验过程如下：A组变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷培养液来培养，发现标记的RNA分子首先在细胞核中合成；B组变形虫培养在未标记的尿嘧啶核苷培养液中，变形虫的细胞核和细胞质中均未发现有标记的RNA。在适当的时候，用这两组变形虫进行核移植实验。将A组变形虫的细胞核移植到B组变形虫的细胞质中，将B组变形虫的细胞核移植到A组变形虫的细胞质中，分别进行培养观察。发现大部分标记的RNA相继从细胞核中移入细胞质中。这样看来，把DNA中遗传信息从细胞核中转移到细胞质中控制蛋白质合成的物质，很可能就是RNA。
2.证明RNA是根据DNA的一条链转录的实验
Marmur和Duty利用DNA—RNA杂合技术、采用侵染枯草杆菌的噬菌体SP8为材料进行实验。噬菌体SP8的DNA分子由两条碱基组成很不平均的链构成，其中一条链富含嘌呤，另一条互补链则富含嘧啶。因为嘌呤比嘧啶重，因此富含嘌呤的“重”链与富含嘧啶的“轻”链在加热变性后可用密度梯度离心分开。实验者在SP8侵染后，从枯草杆菌中分离出RNA，分别与DNA的重链和轻链混合并缓慢冷却。他们发现SP8侵染后形成的RNA只跟重链形成DNA—RNA的杂合分子。显然，RNA是杆菌DNA中的一条链转录产生的。
3.核糖体
核糖体是由核糖体的核糖核酸（符号为rRNA）和蛋白质构成的椭圆形的粒状小体，其中rRNA和蛋白质的比例为1∶1。蛋白质分子基本上排列于核糖体的表面上，rRNA分子被包围于中央。细胞内有的核糖体附着于内质网的外面，称为固着核糖体，即形成上面所谈到的粗面型内质网；有的不附着于内质网上，称为游离核糖体，常见于未分化的细胞中。附着于内质网上的核糖体，附着的情况也不相同。在某些细胞中，核糖体均匀地附着于细胞质中某一部分的内质网上，有的却集中地附着于细胞质中某一部分的内质网上。
核糖体是细胞内合成蛋白质的场所。现在已知，附着于内质网上的核糖体所合成的蛋白质，与游离于细胞基质中的核糖体所合成的蛋白质有所不同。附着于内质网上的核糖体，主要是合成某些专供输送到细胞外面的分泌物质，如抗体、酶原或蛋白质类的激素等游离核糖体所合成的蛋白质，多半是分布在细胞基质中或供细胞本身生长所需要的蛋白质分子（包括酶分子）。此外还合成某些特殊蛋白质，如红细胞中的血红蛋白等。因此，在分裂活动旺盛的细胞中，游离核糖体的数目就比较多，而且分布比较均匀。这一点已被用来作为辨认肿瘤细胞的标志之一。
不管是附着的核糖体或是游离的核糖体，在进行蛋白质合成的过程中，常常是几个核糖体聚集在一起进行活动，这是由于信息核糖核酸（mRNA）把它们连串在一起。这样的一个功能单位的聚合体称为多聚核糖体。备课资料
果蝇的有性杂交试验
（1）果蝇的采集和饲养 夏天用装有培养基的容器放在敞开的窗口上,如果附近有果蝇就会飞进容器中,因为果蝇爱吃培养基表面的酵母菌。也可以用酒酿或烂水果来诱捕果蝇。诱捕到果蝇后先要进行麻醉、分类筛选。
（2）麻醉 选取与诱捕容器口径一样的广口瓶作麻醉瓶,瓶盖底部可塞上少量的棉絮（如无处可塞,可换用口径一样的软木塞,塞下装一小钉,在钉上用线将棉絮系牢）。先把诱捕容器底部对准强光源,利用果蝇的趋光性,使果蝇集中到底部,然后将两个容器口对准,轻轻敲击诱捕容器底部,使果蝇震落到广口瓶内。在瓶盖的棉絮上加几滴乙醚,立刻将广口瓶盖好。约半分钟左右,果蝇会被麻醉（但时间不宜过长,否则果蝇会因麻醉过度而致死）。其标志是翅和身体呈45°翘起。
（3）分类筛选 将麻醉后的果蝇从广口瓶内倒在白纸上,先区分雌雄,方法是观察其性状。
分类时可以使用放大镜和探针。在分清雌雄性别后,再进一步仔细检查每个果蝇的其他性状：眼的颜色——红眼和白眼,身体的颜色——灰身和黑身,翅的长短——长翅和残翅等,然后将具有一对相对性状的雌果蝇和雄果蝇放入同一个培养瓶内饲养,并在瓶上贴好标签。
按实际情况填好上面的标签后,要做好观察记录。约10 d左右,F1就会经完全变态而成为新一代果蝇。
（4）观察分析 F1果蝇完全孵化出来后,运用麻醉方法（依前所述）将其全部倒出放在一张白纸上,用放大镜观察其性状，分辨雌雄,数清数目。
通过分析,可以得出杂交的初步结果,同时可以依据果蝇的不同性状和性别,把它们分放在不同的饲养瓶中,并贴好标签。然后根据需要再进行杂交得F2,F2饲养方法同F1,约10 d左右F2经完全变态后而成为新的一代果蝇,再按照分析F1的方法进行分析,得出结果。●备课资料
中心法则在生命科学发展史中的地位
（1）中心法则在遗传学思想演变中的地位
人类对遗传现象的认识可以追溯到远古时代。在漫长的历史发展中，先后出现了许多假说和理论，推动着对遗传本质认识的发展。在不同的历史时期，基于当时的认识水平，形成不同的遗传范式。
古代的泛生论，中世纪的特创论，18世纪的预成论和渐成论，所有这些便构成了融合遗传的范式。
从19世纪下半叶开始，人们逐渐认识到遗传和发育是两回事。发育为遗传所控制，但遗传并非整体的遗传。遗传的载体是某种颗粒性的东西。当时的许多生物学家都以不同的术语来表达这种大致相同的思想或学说。如生理因子（Spence，1864），生殖微粒（Darwin，1868），成形微粒（Ellsberg，1876；Haeckel，1876），细胞种（Nageli，1884），异细胞（Hertwig，1884），种质（Weisman，1884），泛子（deVries，1889）。所有这些便构成了颗粒遗传的模式。在颗粒遗传范式内，认为遗传是一种粒子行为，可以在细胞内研究。孟德尔遗传学说可以认为是颗粒遗传的最高成就，奠定了经典遗传学的科学基础。摩尔根的基因论可以认为是在颗粒遗传范式内的一种重大发展。
19世纪末，由于放射性的发现，揭示了原子结构的秘密，物理、化学和生物学相继进入到分子和量子水平，遗传学也逐渐发展到了分子水平。1948年，美国数学家维纳的控制论问世之后，信息概念立刻和遗传概念结合了起来。1953年，沃森和克里克建立了DNA双螺旋模型，并在此基础上研究遗传信息的复制、转录和转译等问题，揭示遗传信息从DNA到蛋白质之间的传递规律，从而形成了信息遗传范式。
综上所述，遗传范式的演变经历了融合遗传——颗粒遗传——信息遗传，从而使人们对遗传的认识经历了臆测——机体水平——细胞水平——分子水平。这种对遗传物质结构和功能的不断深化的认识过程符合人类基本的认识规律。中心法则使信息遗传范式得以形成，从而更深刻地揭示了遗传现象乃至整个生命现象的规律。
（2）中心法则在分子生物学发展史中的地位
分子生物学的发展，大致经历了三个时期，每一个时期都有自己的中心课题。
第一个时期可称为孕育时期，大体上是20世纪30年代到50年代初。也有人认为分子生物学是从艾弗里的实验开始的。如果是这样，那么分子生物学的孕育时期可以看作是从1944年艾弗里的转化实验到1953年沃森和克里克的DNA双螺旋模型的建立。也可以认为，继摩尔根、缪勒之后，比德尔、塔吐姆、利德伯格以及德尔布吕克、赫尔希和鲁利亚等50年代之前的工作，都属于这个时期。其中心课题是寻找基因的物质实体，解决基因的本质问题。
第二个时期是分子生物学理论成熟时期。这个时期以建立DNA双螺旋结构为开端，吸引了大批科学家进行广泛而深入的研究，从而揭示了生物大分子的结构、功能及相互关系和相互作用，确立具体的因果联系和作用中介。这一时期的中心课题是围绕核酸和蛋白质之间的关系展开的，揭示了复制、转录和转译的本质和机制。
第三个时期可称为理论应用时期。这一时期在理论上继续探讨生物大分子之间的关系，但已不限于核酸和蛋白质。核酸、蛋白质与多糖及脂肪的关系受到了重视，生物体内大分子与小分子之间的关系也引起注意。更为重要的是，创立了遗传工程的方法，将分子生物学的理论成果转向改造生物体的实践中，并在农业和医学等方面得到了广泛的应用。
综上所述，中心法则标志着分子生物学理论的成熟。一方面是第一阶段的深化和继续；另一方面，也是分子生物学实际应用的理论基础。可以说，中心法则的产生和发展是分子生物学发展史中的黄金时代。第2课时
●教学过程
［课前准备］
（见第1课时）
［情境创设］
教师：上节课我们学习了几种遗传病的有关知识，请同学们阅读课本P92“遗传病的监测和预防”，并分组思考和讨论下面的问题：
（1）遗传病可能给患者本人、家庭和社会以及后代造成什么样的危害 为什么要对遗传病进行监测和预防
（遗传病可危害人体健康，贻害子孙后代，增加了社会负担。对遗传病进行监测和预防的目的是在一定程度上能够有效地预防遗传病的产生和发展）
（2）对遗传病进行监测和预防，可以从哪几个方面入手
（可从遗传咨询、产前诊断等方面入手）
（3）遗传咨询的步骤有哪些 必须具备什么样的基础知识才可能进行遗传咨询
（步骤：①医生对咨询对象进行身体检查，了解家庭病史，对是否患有某种遗传病作出诊断。②分析遗传病的传递方式。③推算出后代的再发风险率。④向咨询对象提出防治对策和建议，如终止妊娠、进行产前诊断等。必须具备遗传和遗传病的基础知识才可能进行遗传咨询）
（4）产前诊断的方法有哪些
（如羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因诊断等）
学生：阅读课本P92“遗传病的监测和预防”，并分组思考和讨论上面的问题。
教师：指定某些小组派出代表回答有关问题，回答不准确的可以叫其他小组代表补充。
［师生互动］
教师：指定课前分配搜集“通过基因诊断来监测遗传病”的小组介绍通过基因诊断来监测遗传病的实例。
学生：派出代表介绍通过基因诊断来监测遗传病的实例。
教师：同学们分组讨论：如果基因诊断的结果显示，某人将来可能发生某种较严重的遗传病，除医生和家人外，其他人有权知道这一信息吗？
学生：讨论后派出代表发言，有不同意见的可以充分发表。
教师：总结发言：因为这个问题涉及到个人隐私，其他人是否知道应由患者本人决定。介绍有关法律规定后，请同学们讨论：应该采取哪些措施保护个人的遗传信息？
学生：自由发表意见。
教师：评论同学发言。
教师：指定课前分配搜集“人类基因组计划与人体健康”的小组介绍所搜集的资料，要求学生从以下几方面汇报人类基因组的调查情况：
（1）人类基因组计划的由来与进展。
（2）我国人类基因组研究工作的历程与进展。
（3）人类基因组计划与人体健康的关系。
（4）你采用哪些方法获得调查资料
学生：派出代表介绍人类基因组计划，重复的不介绍。
教师：教师介绍人类基因组计划的内容及其意义。
教师：根据课本P93讨论提纲，组织学生分组讨论。
学生：根据各组讨论的结果，派出代表发表意见。
教师：小结：科学技术是一把双刃剑，既可以为人类造福，又可能带来某些负面影响。为保证人类基因组计划的研究不误入歧途，科学家应承担应有的社会责任，如不进行有悖于社会伦理道德的研究等；普通公民应有责任和义务了解科学家所从事的研究工作，督促科学家的研究向着有利于社会进步的方向进行。
［教师精讲］
1.对遗传病进行监测和预防可从遗传咨询、产前诊断等方面入手
（1）遗传咨询
遗传咨询（又叫“遗传商谈”或“遗传劝导”），是预防遗传病发生的重要措施。它的主要内容包括：
①对家庭成员进行身体检查，了解家庭病史，诊断是否犯有某种遗传病；
②分析和判断遗传的传递方式及类型；
③推算出后代的再发风险率；
④提出防治对策和建议。
（2）产前诊断方法
①羊水检查；
②B超检查；
③孕妇血细胞检查；
④胚盘绒毛细胞检查；
⑤基因诊断。
2.人类基因组计划
人类基因组计划就是分析测定人类基因组的核苷酸序列。其主要内容包括绘制人类基因组的四张图，即遗传图、物理图、序列图和转录图。绘制这四张图好比是建立一个“人体地图”，沿着地图中一个个路标，如“遗传标记”“物理标记”等，可以一步步地找到每一个基因，搞清楚每一个基因的核苷酸序列。
人类基因组研究的理论与技术上的进展，对于各种疾病，尤其是各种遗传病的诊断、治疗具有划时代的意义；对于进一步了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机制，以及生物的进化等也具有重要的意义。
3.科学技术是一把双刃剑，既可以为人类造福，又可能带来某些负面影响
为保证人类基因组计划的研究不误入歧途，科学家应承担应有的社会责任，如不进行有悖于社会伦理道德的研究等；普通公民应有责任和义务了解科学家所从事的研究工作，督促科学家的研究向着有利于社会进步的方向进行等等。
［评价反馈］
你认为人类基因组计划将对科学发展、人类健康、社会伦理等方面产生哪些影响？你如何评价这些影响？要求每个学生书面列出，教师巡视检查，发现写的好的拿出来交流。
［课堂小结］
［课后拓展］
1.在人类染色体DNA中不表达的碱基对中，有一部分是串联重组的短序列，它们在个体之间具有显著的差异性，这种序列可用于
A.生产基因工程药物 B.侦查罪犯
C.遗传病的产前诊断 D.基因治疗
解析：因为这部分串联重组的短序列，在个体之间具有显著的差异性，也就是说不同的人有不同的序列，根据其特异性可识别出罪犯。
答案：B
2.下列需要进行遗传咨询的是
A.亲属中有生过先天性畸形的待婚青年 B.得过肝炎的夫妇
C.父母中有残疾的待婚青年 D.得过乙型脑炎的夫妇
解析：题中B、D两项不是遗传病，C中的残疾也不是遗传病，只有A中的先天性畸形最有可能生出患遗传病的后代，因此，需要进行遗传咨询。
答案：A
3.我国婚姻法规定禁止近亲结婚的理论依据是
A.近亲结婚后代必患遗传病
B.近亲结婚违反社会伦理道德
C.近亲结婚会使后代患遗传病的机会增加
D.近亲结婚不符合我国某些地区的风俗习惯
解析：在近亲结婚的情况下，男女双方从共同祖先那里继承同一致病基因的机会大大增加，双方很可能都是同一致病基因的携带者，这样他们所生子女患隐性遗传病的机会大大就增加。
答案：C
4.下列哪一项是控制遗传病的最有效方法
A.改善人类类生存环境 B.改善医疗卫生条件
C.提倡和实行优生 D.实行计划生育
解析：以上A、B两项是从后天因素来考虑的，虽然有一定的效果，但很有限；D主要是从控制人口数量方面考虑。最有效的是提倡和实行优生，它能从根本上降低遗传病的发病率。
答案：C
5.血缘关系的“血”是指
A.血液 B.血浆 C.血清 D.遗传
解析：血缘关系是指由于亲缘关系而造成的遗传物质上的相似，因此血缘关系的“血”是指遗传方面。
答案：D
●板书设计
1.遗传病的监测和预防
（1）遗传咨询
①对家庭成员进行身体检查，了解家庭病史，诊断是否患有某种遗传病
②分析和判断遗传的传递方式及类型
③推算出后代的再发风险率
④提出防治对策和建议
（2）产前诊断方法
①羊水检查
②B超检查
③孕妇血细胞检查
④胚盘绒毛细胞检查
⑤基因诊断
2.人类基因组计划
●习题详解
（见第1课时）●备课资料
引起种群基因库组成变化的原因
突变、选择、迁移以及偶然因素能引起种群基因频率变化，它们是进化的主要因素。
如果不存在上述因素，则一个有性种群的遗传组成保持相对恒定。换句话说，在种群内不发生突变，种群成员没有迁出，也没有其他种群成员迁入，没有自然选择作用，没有任何其他进化因素作用的情况下，有性生殖过程不会改变种群基因库的基因频率。这就是遗传学中的哈代—温伯格平衡（Hardy－Wenberg equi1ibrium）原理。
以一个位点上的等位基因为例：假设一个最简单的情况，即考查种群某一位点上的两个等位基因A和a，它们的频率分别为p和q。种群内三种基因型个体的频率分布见下表。
基因型 AA Aa aa
频率 P Q R
假定种群内个体之间随机互交，则各交配组合的频率分布见下表。
交配组合 各组合频率 第二代各基因型所占比例
♂♀ AA Aa aa
AA×AA P2 1.0
Aa×Aa Q2 0.25 0.5 0.25
aa×aa R2 1.0
AA×Aa PQ 0.5 0.5
AA×aa PR 1.0
Aa×AA PQ 0.5 0.5
Aa×aa QR 0.5 0.5
aa×AA PR 1.0
aa×Aa QR 0.5 0.5
第二代基因型AA的频率：
P′= P2 + 0.25Q2 + 0.5PQ + 0.5PQ
P′= P2 + PQ + 0.25Q2
P′=（P + 0.5Q）2
由于P + 0.5Q恰为等位基因A的频率p，所以第二代基因型AA的频率为（P + 0.5Q）2=p2。同样的程序可知，第二代基因型aa的频率为q2，基因型Aa的频率为2pq（参考Rid1ey，1993）。
于是可知，有性生殖种群在无突变、无迁移、无选择的情况下，一对等位基因A和a经过一代有性生殖后的频率变化见下表。
亲本基因型 Aaaa
第一代基因频率 p（A）+q（a）=1
有性生殖产生的第2代基因型 AAAaaa
第二代各等位基因频率 p2（AA）+2pq（Aa）+q2（aa）=1A：p2+pq=p（p+q）=pa：q2+pq=q（q+p）=q
由上表可知，假定第一代亲本基因型为AA和aa，等位基因A和a的频率分别为p和q（p+q=1），有性生殖产生的第二代个体有AA、 Aa和aa三种基因型，其频率分别为p2、2pq和q2，第二代的等位基因A和a的频率实际上没有变，仍然是p和q。这表明，有性生殖虽然使个体不能将其基因型不变地延续到下一代，但整个种群基因库的基因组成并不因有性生殖而发生变化。了解这一点对了解生物进化是重要的。
引起种群遗传组成变化的第一个因素是基因突变。如果种群内发生突变是随机的，那么，突变本身并不造成驱动种群基因频率定向的改变，即不产生突变压；如果发生定向突变，例如等位基因A以每世代为u的突变率变为等位基因a，回复突变不发生，或回复突变率V＜u，则突变本身构成驱动种群内基因频率定向改变的因素，即形成突变压。假设种群内等位基因A的初始频率p0=1，即全部个体的基因型为AA，经过n世代以后，等位基因A的频率由于突变而下降，这时A的频率：pn=p0（1－u）n；每一世代等位基因A的频率的改变量：Δp=p－p（1－u）=up。即等位基因A的频率以每世代－up的速率下降，此处的负数代表频率下降。另一方面，种群内等位基因a的频率q以每世代up的速率增长。因此，突变可以看作是驱动进化的因素或进化的一个驱动力。突变率的高低可用来衡量这种力的大小，即通常所说的突变压。但高等动、植物的突变率低（每个基因每世代的突变几率为10－5数量级），单由突变引起的种群基因频率改变是很缓慢的。例如，假定突变率u=10－5，经过10代以后，等位基因A的频率pn=（1－0.000 01）10，只减少0.5％。
引起种群遗传组成改变的第二个因素是种群成员的迁出和迁入。个体在种群间的迁移意味着种群间的基因交流，这会直接造成种群遗传组成的改变。改变的程度取决于迁移的规模和种群的大小。单向的迁出，即种群成员的流失，也同时造成基因的流失。单向的迁入，即种群接受外来的个体，也同时引进新的基因。小种群发生较大规模的迁移时（无论是迁入还是迁出），种群遗传组成都会发生大的变动。种群之间的双向迁移，即种群之间互有迁出和迁入，会引起种群间遗传差异的减少，种群内的变异量增大。
哈代—温伯格平衡原理只适用于大种群，而小种群中的有性生殖过程往往造成遗传组成的漂移；环境波动、灾害以及其他偶然因素也可造成小种群遗传组成的大的变化。
造成种群进化改变的最重要的因素是选择（这里指的是自然选择）。选择是一个非随机因素，是种群遗传组成的适应性改变的主要原因。我们在后面要详细阐述。
引起种群遗传组成变化的其他因素还有繁殖方式，例如近交和远源杂交。
在隔离状态下的小种群，自体受精的生物，运动能力有限和配子散布的限制以及婚配习性等都可能造成长期的近亲繁殖。长期近交的后果是种群遗传均一化，种群内变异量减少。这种状况有利于种群保持已获得的适应特征，却不利于适应变化的环境。●备课资料
1.对噬菌体感染的研究
赫尔希（A.D.Hershey，1908～）：美国微生物学家。1952年，在他的领导下对噬菌体感染进行了研究。当人们为艾弗里的实验而激烈争论时，赫尔希等人在考虑，能否将蛋白质和DNA完全分开，单独观察DNA的作用呢？关于噬菌体的研究证实，进入细菌细胞的噬菌体是核酸；进而说明，携带遗传信息的是核酸，而不是蛋白质。噬菌体的DNA不但包括噬菌体自我复制的信息，而且包括合成噬菌体蛋白质所需要的全部信息。此后，再也无人怀疑DNA是遗传物质了。赫尔希因此获得了1960年的诺贝尔医学和生理学奖。
2.同位素标记法
同位素标记法又叫同位素标记示踪法。同位素用于追踪物质运行或物质变化过程时，叫做示踪元素。用示踪元素标记的化合物，化学性质不变。人们可以根据这种化合物具有放射性的特点，对有关物质在生物体内的运行途径进行追踪，这种科学研究方法叫做同位素标记法。例如，分析用14C标记的有机化合物在植物体内的运输状况，可以研究清楚有机物在植物体内的运输途径。
放射性同位素标记技术是研究蛋白多肽在生物体内位置的一种最常用的方法。所使用的同位素有3H、14C、35S等。标记方法有两种：一是内标法，即把含有同位素的氨基酸加入生长细胞合成体系，该法对生物活性的影响可能较小，但由于制备复杂而限制了其广泛应用；二是外标法，常用化学方法是将标记元素连接于大分子上，因而相对简单。同位素标记法具有简便直观、检测迅速的优点，尤其适用于蛋白多肽以及核酸等物质在组织、细胞中分布的研究。
3.朊病毒
朊病毒就是蛋白质病毒，是只有蛋白质而没有核酸的病毒。朊病毒与常规病毒一样，有可滤过性、传染性、致病性、对宿主范围的特异性，但它比已知的最小的常规病毒还小得多（约30～50 nm）。电镜下观察不到病毒粒子的结构，且不呈现免疫效应，不诱发干扰素产生，也不受干扰作用。朊病毒对人类最大的威胁是可以导致人类和家畜患中枢神经系统退化性病变，最终不治而亡。因此世界卫生组织将朊病毒病和艾滋病并立为世纪之交危害人体健康的顽疾。
朊病毒最引人关注当推1996年春天英国蔓延的“疯牛病”，它不仅引起英国一场空前的经济和政治动荡，而且也波及了整个欧洲。
1997年，诺贝尔医学、生理学奖的获得者美国生物学家斯垣利·普鲁辛纳（ S. B. Prusiner）就是由于研究朊病毒作出卓越贡献而获此殊荣的。朊病毒不仅与人类健康、家畜饲养关系密切，而且可为研究与痴呆有关的其他疾病提供重要信息。就生物理论而言，朊病毒的复制并非以核酸为模板，而是以蛋白质为模板，这必将对探索生命的起源与生命现象的本质产生重大的影响。第4课时
●教学过程
［课前准备］
1.制作课件
（1）收集几种动物捕食的录像片段。
（2）制作课本P123图7－9两种植物共同进化动画。
（3）制作生物进化历程动画。
2.学生课前预习提纲
（1）阅读课文。
（2）思考“本节聚焦”中的3个问题。
（3）思考“思考与讨论”中的5个问题。
（4）收集各个地质年代的主要进化事件。（以班上的自然组为单位，每个组主要负责一个年代的资料收集）
［情境创设］
（1）引言：我们居住的星球是美丽的、丰富多彩的，目前已经知道的生物大约有200万种，你可知道这些“最美丽的、最奇异的、无限多的生物类型”是如何“从最简单的类型产生出的”呢？今天这节课我们一起来探讨这一问题。（显示课题）
（2）播放几段动物捕食的录像片。
［师生互动］
1.通过一段引言的“煽动”把学生带入本课，通过播放几段录像和一个“图7－9两种植物共同进化动画”来吸引学生，接着提出几个问题引导学生积极思考。
问：（1）在捕食者和被捕食者当中，怎样的个体才会生存下来？为什么？
（2）捕食者的存在对被捕食者来说是有益还是有害？为什么？
（3）图7－9中两种生物是如何进化的？
以上三个问题在老师的引导下学生独立思考而后进行小组交流，再由三位同学分别回答三个问题。要求答出下列内容：
答：（1）双方只有行动敏捷、跑得快的个体才会很好地生存下来。因为只有行动敏捷的个体才会捕到食物，也只有行动敏捷的个体才会不被捕获。
（2）客观上起到促进种群发展的作用。因为，捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病、弱或年幼的个体。此外，捕食者一般不能将所有的猎物都吃掉。（补充：捕食者的存在有利于增加物种多样性。因为，捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间）
（3）图中两种生物相互影响，兰花为蛾提供花蜜，蛾为兰花传粉，两者相辅相成。两者在生存过程中也在不断进行着变异，当兰花的花矩变得细长时，只有吸管似的口器长的蛾才能吸兰花的花蜜，这些变异不断积累，从而成为现在的这种兰花和为它传粉的蛾。
不仅不同种生物之间在进化上密切相关，生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。
问：原始大气中有无氧气？
答：没有。
问：那个时候生物的呼吸类型是什么？
答：无氧呼吸。
问：什么时候才出现有氧呼吸的生物？
答：光合生物的出现，使原始大气中有了氧气之后，才会出现有氧呼吸的生物。
可见，生物的活动能影响环境，环境的变化能影响生物的进化。
我们把这种不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展的过程叫共同进化。
生物通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统。
生物的多样性是怎样形成的呢？生物多样性的形成经历了漫长的进化历程。
2.屏幕显示生物进化历程动画
（1）仔细观察动画就以下问题进行讨论：
①最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？
②多细胞生物大约是什么时期出现的？它们生活在什么环境中？
③最早登陆的生物是植物还是动物？为什么？
④同今天你所看到的地球相比，寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？
⑤恐龙是什么时候绝灭的？物种绝灭对生物多样性会产生怎样的影响？
（2）在老师组织引导下，学生分组讨论下列问题。（学生前后四人为一学习小组，每组重点讨论其中的一个问题，由每个大组组长分配）
（3）老师组织交流汇报。
先是小组间进行交流，然后以大组为单位推举一人进行全班交流汇报。根据课前所布置的分别由一、二、三组上来汇报他们所收集的各个地质年代的一些主要进化事件，第四组负责评判打分，不是汇报组的同学可以在汇报完后提问（提问的内容为汇报组所包含的内容），问答时本组同学可以补充，不对的地方老师再补充。下面欢迎一、二、三组上来汇报。
第一组汇报的是古生代的主要进化事件。汇报主要内容如下，其他组给汇报的同学进行评价。教师组织引导，适时点拨，纠正。
第一组交流汇报的是：古生代的主要进化事件。
内容：
代 纪 世 百万年前 植 物 动 物
古生代 二叠纪 286～245 大绝灭
松柏类出现 爬行类多样化，两栖类衰退
石炭纪 360～286 成煤森林时代：石松、问荆和蕨类繁盛 两栖类多样化，爬行类首次出现，昆虫类经历第一次大的适应辐射
泥盆纪 408～360 大绝灭
种子蕨类首次出现 有颌鱼类多样化并统治海洋，昆虫、两栖类首次出现
志留纪 438～408 低矮的维管束植物在陆地出现 有颌类鱼类首次出现
奥陶纪 505～438 大绝灭
海洋藻类繁盛 无脊椎动物广泛分布并多样化，无颌鱼类及脊椎动物首次出现
寒武纪 570～505 海洋藻类繁盛 具外骨骼的无脊椎动物占统治地位
前寒武纪（4600百万年～570百万年以前） 700 多细胞生物出现
2100 真核细胞首次出现
3500～3100 原核细胞在叠层岩中首次出现
4600 地球形成时期
本组汇报结束，如有不明白的地方或有疑问的地方欢迎大家提出！
问：最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？
答：最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在海洋中。
问：你了解这一阶段进化历程的主要依据是什么？
答：化石。
问：这一阶段的生态系统是一个怎样的生态系统？
答：这一时期的生物只有生产者和分解者，是二极生态系统。
问：多细胞生物大约是什么时期出现的？它们生活在什么环境中？
答：多细胞生物大约是在寒武纪出现的。它们生活在海洋中。
问：为什么说有性生殖的出现加快了生物进化的速度？
答：生物通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性。
问：最早登陆的生物是植物还是动物？为什么？
答：最早登陆的生物是植物。否则动物登陆后就会饿死。
问：同今天你所看到的地球相比，寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？
答：当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。
问：地球上最早出现的生物代谢类型是什么？
答：是异养型和厌氧型。
交流结束后由第四小组进行评价打分。接着是第二小组汇报。
第二组交流汇报的是：中生代的主要进化事件。
内容：
代 纪 世 百万年前 植 物 动 物
中生代 白垩纪 144～66 显花植物广泛分布，松柏类衰退 恐龙和大多数爬行类绝灭，胎盘哺乳类和现代昆虫群出现
佚罗纪 208～144 苏轶类和其他裸子植物繁盛 恐龙繁盛，鸟类出现
大叠纪 245～208 大绝灭
苏铁、银杏出现，裸子材料和蕨类植物统治地球 哺乳类、恐龙类首次出现，珊瑚和软体动物统治海洋
学生质疑
问：恐龙是什么时候绝灭的？物种绝灭对生物多样性会产生怎样的影响？
答：恐龙是在中生代后期绝灭的。物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。
交流结束后由第四小组进行评价打分。接着是第三小组汇报。
内容：
代 纪 世 百万年前 植 物 动 物
新生代 第四纪 全新世 0.01 人类破坏，热带雨林加速绝灭 人类文明时代
更新世 2～0.01 草本植物广泛分布并多样化 许多哺乳类绝灭，现代人类出现
第三纪 上新世 6～2 草本植物繁盛 人科灵长目首次出现
中新世 24～6 随着森林减少，草原广泛分布 类猿哺乳类、草食哺乳类及昆虫繁盛
渐新世 37～24 许多现代显花植物的科演化 叶食哺乳类及类猴灵长类出现
始新世 58～37 雨量充沛的亚热带森林繁盛 所有现代哺乳的目出现
古新世 66～58 被子植物多样化 原始灵长类、草食类、肉食类、虫食类、哺乳类动物出现
学生质疑
问：人类的出现是在什么时候？人类的出现会给生物生态系统带来怎样的后果？
答：现代人类的出现大约在第四纪更新世。人类的出现会破坏生态系统的多样性，加速物种的绝灭。
问：生物的多样性指的是什么？
答：主要包括三个层次的内容：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。
交流结束后由第四小组进行评价打分。最后由第四小组给出综合分（包括汇报、提问、答疑、积极参与否，此分作为平时成绩），给三个小组作最后的评价。根据情况教师可作适当的概括。
前面我们学习了有关生物进化的知识，对生物的进化有了一个大体认识。在对生物进化的研究过程中，提出了不同的理论，如“中性学说”，同学们你们认为这学说与达尔文的进化论对立矛盾吗？为什么？
经过讨论后回答：并不对立矛盾。因为，达尔文进化论揭示的是表现型、种群进化的规律。通过自然选择决定其生存或淘汰，即适者生存，使生物进化。而中性学说揭示的是生物分子水平的进化规律，通过随机固定决定保留和淘汰。一个侧重于宏观水平，另一个侧重于微观水平，二者相互补充，更好地解释了生物进化的现象及本质。
还有人提出“间断平衡学”，可见关于生物进化的争论和疑点还有许多，还有待进一步的研究，进化理论在不断发展，自然选择学说是核心。
［教师精讲］
任何一个物种都不是单独进化的，而是共同进化的，共同进化包含不同物种之间以及生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。经过漫长的共同进化，生物种类变得丰富多彩，多种多样，也形成了多种多样的生态系统。生物的多样性主要包括三层次的内容，即基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。我们从地壳中的化石就可以了解到生物进化的历程：30多亿年前，地球的原始海洋中才出现单细胞的生命，在此后的20多亿年中还是单细胞的原核生物，然后才出现能进行光合作用的单细胞蓝藻，生殖方式还是无性繁殖，又经过了十多亿年，真核生物出现后，才有了有性生殖，生物进化速度加快，在寒武纪生物出现了大爆发，由二极生态系统变为三极生态系统，海洋中的生物热闹非凡，陆地则静悄悄，再过了一亿多年后，海洋中的植物才艰难登陆，形成了原始的陆生植物，这时主要是蕨类植物，随后才出现了原始的两栖动物。陆地环境在不断地改变，影响着生物的进化，陆地生物种类越来越多，形成了复杂的陆地生态系统。在进化过程中，有的不适应变化的环境而绝灭。生物的绝灭也为其他生物的进化带来“实惠”。
生物的进化历程可概括为：从原核生物到真核生物，从无性生殖到有性生殖，由简单到复杂，由水生到陆生，由低等到高等。
生物的进化是复杂的，还有很多问题不能用今天的进化理论所解释，还有待研究。在现时所有的理论中，以自然选择学说为核心的进化理论比其他学说的影响要广泛和深远，它仍然是以后各个方面研究的基础。生物进化理论还在不断向前发展。
［评价反馈］
1.共同进化指：在_________之间、_________与_________之间在相互影响中不断进化和发展。
解析：此题考查的是共同进化的概念。
答案：不同物种 生物 无机环境
2.生物多样性主要包括_________、_________和_________三个层次的内容。
解析：此题考查的是生物多样性的主要内容。
答案：基因多样性 物种多样性 生态系统多样性
3.下列能提高生物多样性的是
A.把生物进行分类 B.来自共同祖先的遗传
C.用进废退 D.不同环境的自我选择
解析：此题主要考查生物多样性形成的原因。
答案：D
4.地球上最早的陆生生物类型主要是
A.蕨类植物 B.动物 C.裸子植物 D.动物和植物
解析：此题主要考查生物进化的顺序方面的知识。
答案：A
5.生命诞生的场所是
A.陆地 B.海洋 C.空中 D.A、B、C都是
解析：此题主要考查生物进化的历程方面的知识。
答案：B
6.地球上最早出现的生物代谢类型是
A.自养型，需氧型 B.自养型，厌氧型
C.异养型，需氧型 D.异养型，厌氧型
解析：此题主要考查生物在当时环境条件下的代谢类型。
答案：D
7.三极生态系统的形成在
A.中生代 B.新生代 C.寒武纪 D.前寒武纪
解析：此题主要考查生物的进化历程及生态系统方面的知识。
答案：C
8.捕食者在生物进化中的作用是
A.促进种群的发展 B.有利于增加物种多样性
C.减少种群数量 D.减少物种的多样性
解析：此题主要考查生物的共同进化方面的知识。
答案：AB
［课堂小结］
本节课的知识结构
［布置作业］
1.课本P126练习。
2.自我检测（P129）。
［课后拓展］
1.恐龙的绝灭怎样为哺乳动物的兴盛腾出了空间，促进了生物的进化？
2.通过查找资料了解生命的起源过程。
提示：1.从食物、空间和物种之间的关系等三方面进行回答。
2.主要是生命的化学进化历程，分四个阶段：
①从无机小分子物质生成有机小分子物质；
②从有机小分子物质形成有机高分子物质；
③从有机高分子物质组成多分子体系；
④从多分子体系演变成原始生命。
●板书设计
三、共同进化与生物多样性的形成
1.共同进化
（1）概念
（2）含义
2.生物多样性的形成
（1）生物多样性的内容
（2）生物多样性形成的进化历程
3.生物进化理论在发展
●习题详解
一、练习（课本P126）
（一）基础题
1.判断下列表述是否正确
（1）解析：此题主要考查生物的共同进化这一知识点。
答案：√
（2） 解析：此题主要考查生物的共同进化的两个方面：有物种之间和生物与无机环境之间，此题只讲到其中的一个方面。
答案：×
（3）解析：此题主要考查生物多样性的内容，物种多样性只是其中的一个层次，还有基因多样性和生态系统多样性。
答案：（×）
2.解析：此题主要考查生物进化的过程及地球环境的变化。
答案：C
3.解析：有性生殖的出现，使基因重组得以实现，增加了生物变异的多样性，因而使生物进化的速度明显加快。
（二）拓展题
1.提示：假如那样，生物界纷繁复杂的现象就很难用统一的观点和理论来解释，作为生物学基本观点之一的进化观点将难以建立，生物学就不可能形成现在这样一个科学的框架体系，学习生物学将缺少基本观点和方法的指导和统领。
2.提示：生态指的是生物与环境的相互关系，进化指的是生物界的历史演变；如果把进化看作由各种生物表演的一部历史剧，那么，上演这部历史剧的舞台就是生物与环境之间复杂的相互关系。物种进化的表演受舞台背景的制约，舞台背景也要与上演的内容相协调。
二、本节聚焦（课本P123）
1.共同进化指的是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
2.从三个方面回答，一是通过生物进化形成了不同种群的基因库，最终形成基因的多样性；二是由于在进化中不断形成新的物种，构成了物种的多样性；三是由于生物的种类不断增多，不断影响着环境，生物与环境相互影响，共同进化，形成了生态系统的多样性。
3.是。因为生物进化理论，仅是一种理论而已，还有许多生物进化的现象用现在的理论所不能解释，还需要不断地补充和发展。
三、思考与讨论（课本P124）
1.最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在海洋中。
2.多细胞生物大约是在寒武纪出现的，它们生活在海洋中。
3.最早登陆的生物是植物，否则动物登陆后就会饿死。
4.当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。
5.恐龙是在中生代后期绝灭的。物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。
四、与社会的联系（课本P126）
提示：①如一些杂交作物、太空作物；人工湖泊生态系统、池塘生态系统等。
②应根据具体情况回答。从以下方面分析：a.人类的需要方面，人工选种育种，培育新品种。b.环境保护方面，注意物种的基因交流、环境影响、物种的保护等。第2节 基因工程及其应用
●从容说课
本节内容包括两个主要方面：一是基因工程的基本原理，二是基因工程的应用。分别用一个课时完成。对于基因工程的基本原理而言，既是学生进入高中以来第一次接触到的生物工程方面的有关内容，又是生物工程中四大主要工程的重点和难点，其知识内容比较抽象和复杂，属于生物科学中的前沿科学。学生理解和接受起来都十分困难。因此本节的侧重点是基因工程的原理和大致过程，在教学深度的把握上应定位在学生了解基因工程的过程和方法，而不必引入过多的专业术语和详细的操作技术，语言力求形象生动，避免不适当地扩展，增加深度和难度。有兴趣的学生可以在生物选修3《现代生物科技专题》中进一步学习。教学时从杂交育种及诱变育种的特点总结入手，结合“问题探讨”，引入基因工程的概念。教学中，教师先结合学生熟悉的具体事例通过类比的方法来讲述基因工程的基本工具，然后安排学生制作模型的活动来模拟基因工程的操作过程，使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。最后教师用制作的电脑动画来表现这一动态过程。通过第1课时的学习使学生达到能简述基因工程所用到的“工具”和了解基因工程的大致过程的目的。
对于第2课时基因工程的应用的教学，重在在列举基因工程各种应用的基础上，引导学生讨论基因工程应用的利与弊。在进行教学的过程中，布置学生在课前浏览相应的信息资料，搜集有关资料并分析、归纳、整理，提出相应的问题或自主探究的课题，提交组内讨论；各小组讨论归纳，在课堂上进行全体同学的交流和讨论。在课堂上通过模拟一次听证会，让学生进行角色扮演，要求学生采用思考、分析、想象、推断和辩论相结合的方法，围绕基因工程的利与弊，分析讨论是否需要关注转基因食品和转基因生物。对于这个问题，教师不必刻意将学生的争论引向一致的结论，争辩的过程本身就是对学生思维的训练，能够给予学生不少启发。教师要注意引导学生摆事实、讲道理，作出合乎逻辑的推断，鼓励学生积极参与。还可设计合适的情境，组织学生制作公益广告、撰写咨询报告等多种活动，让学生站在不同角度思考问题并作出判断，使学生体会到参与社会问题的讨论和决策的方法。
最后，教师可以组织学生对本章进行小结，进一步突出从杂交育种到基因工程这条技术发展的主线。同时，教师也应强调科学技术是一把双刃剑，既可以为人类造福，又可能造成一些负面影响。身为现代公民，应该关注科学技术的发展和影响。
●三维目标
1.知识与技能
（1）简述基因工程的基本原理。
（2）举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。
（3）收集基因工程所取得的成果以及发展前景。
（4）通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。
2.过程与方法
（1）利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，培养自主学习能力。
（2）通过制作模型的活动来模拟基因工程的操作过程，使学生在理解步骤的同时，切身体会基因工程的主要过程。
（3）通过模拟听证会的活动，引导学生主动参与、乐于辩论，积极进行交流与合作，从而培养学生团结、互助和协调的合作精神，训练学生思维的敏捷性、逻辑性、广阔性及创造性，开阔学生的视野，提高学生的自学能力和良好的语言表达能力。
3.情感态度与价值观
（1）关注转基因生物和转基因食品的安全性。
（2）进行角色扮演，使学生体验参与社会问题的讨论和决策的方法。
（3）通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对生物知识的兴趣，开阔学生的思路，培养学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。
●教学重点
（1）基因工程的基本原理。
（2）基因工程的安全性问题。
●教学难点
（1）基因工程的基本原理。
（2）转基因生物与转基因食品的安全性。
●教具准备
教师课件。
●课时安排
2课时。第1课时：基因工程的原理，第2课时：基因工程的应用。
第1课时
●教学过程
［课前准备］
1.教师收集有关基因工程的音像图片资料和实物，并制作成课件。
2.教师参考选修3《现代生物科技专题》P6“重组DNA分子的模拟操作”编辑成构建重组DNA模型的文字指导，复印后发给各组。
3.学生以EcoRI为例，根据教师下发的指导构建重组DNA分子模型，体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。
［情境创设］
演示多媒体课件列举几种生物的不同性状，如下：
（1）青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素。
（2）豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。
（3）人的胰岛素细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。
教师：以上几种生物各自有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果，但是人类能不能改造基因呢？能不能使本身没有某个性状的生物具有某个特定性状呢？例如，让禾本科植物能够固定空气中的氮气；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等药物。这样既节省了人力，又简化了生产，同时还不会对环境造成污染。这种设想能实现吗？回答是可以的。通过科学家们的不断努力，在20世纪70年代终于创立了一种能定向改造生物的新技术——基因工程。
教师通过课件图片和音像资料展示基因工程产品，如种子、水果、疫苗或药物等。同时引出本节课题：基因工程的原理。
［师生互动］
教师：利用“问题探讨”，提出问题，组织学生讨论、交流看法。
（1）为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？
（2）推测这种“嫁接”怎样才能实现？
（3）这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？
学生：分组讨论。学生设想用类似的方法来“改造”某种生物，使其符合人们某种特定需要，说出具体设想。各小组选派代表陈述观点。
教师：杂交育种有哪些局限性？人类是否可以按照自己的意愿直接定向改造生物。
学生：杂交育种有方法简单、容易操作的优点。但是，杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦，过程烦琐。我们可以利用基因工程的办法解决，即把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上。
教师：肯定学生合理的想法，引发思考。“你的想法很好，可是用什么样的方法才能实现你的设想呢？”
学生：头脑中设想“嫁接”的过程。
教师：用类比的方法引导学生思考基因工程的大致步骤和所需要的工具：剪刀、针线、运载体等。并用问题启发学生：“你能想象这种剪刀加浆糊式的嫁接工作在分子水平的操作，其难度会有多大吗？”
学生：头脑中设想“嫁接”的过程。并跟随教师的引导，思考基因工程的大致步骤：找到目的基因、剪切、拼接、缝合、表达、检测，所用到的工具：基因剪刀、基因针线、基因的运载体。
教师：下面以EcoRI为例，构建重组DNA分子模型，体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。
EcoRI是已发现的500多种限制性内切酶中的一种，它是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割DNA分子的酶。它的特殊性在于，它在DNA分子内部“下剪刀”，专门识别DNA分子中含有的“GAATTC”这样的序列，一旦找到就从G和A之间剪断（参考教科书插图6－3）。
同学们来试一试，动手做一个重组DNA模型吧。在动手做之前，先要明白“分子剪刀”和“分子针线”的用途和使用方法。
用同一种限制性内切酶切割后的DNA片段其末端可以用连接酶来缝合（参考教科书插图6－4）。这样“剪切拼接”就可以形成重组的DNA分子。
学生：4个人一组，再次阅读课前教师下发的“构建DNA分子模型的文字指导”。
教师：提出问题：
（1）制作模型时用到的“剪刀”和“针线”各代表什么 比较剪切后的DNA片段的末端切片，你发现有什么特点呢
（2）回顾在模型构建过程中,每一步的操作和所用到的工具以及形成的“产品”，你对重组DNA的操作有什么新的理解？
学生：讨论模型构建的具体方法，按“指导”的方法步骤依次完成模拟制作过程，并思考教师提出的问题。回答并交流对重组DNA技术的理解。
学生：剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）。它的作用具有特异性特点，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。例如大肠杆菌的EcoRI限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。剪切的结果是产生黏性未端（碱基互补配对）。
教师：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？
学生：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切2个切口。可产生2个黏性末端。
学生：针线——DNA连接酶。连接的部位：磷酸和脱氧核糖交替连接而构成的DNA骨架上的缺口（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。结果是把两个来源不同却有相同的黏性末端的DNA连接。
教师：用DNA连接酶连接两个相同的黏性末端要连接几个磷酸和脱氧核糖交替连接而构成的DNA骨架上的缺口（磷酸二酯键）？用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸和脱氧核糖交替连接而构成的DNA骨架上的缺口（磷酸二酯键）？
学生：2个、2个。
教师：现在同学们分组各做一个重组DNA模型，看一看哪个组的最科学。
学生：分组做重组DNA模型，并分别在实物投影仪上演示，其他同学点评。
教师：重组后的DNA分子还需要特殊的运载工具运载到受体细胞（如大肠杆菌、动植物细胞）中。那么谁能承担这个任务呢？
教师：用图片或课件动画展示质粒的结构及特点。
学生：观看图片或课件，了解质粒的特点及其运载功能。
质粒的特点：
细胞拟核之外的小的环状DNA分子。借宿于细菌、霉菌、酵母菌等细胞里，对细胞的正常生活几乎没有影响。质粒能够自主复制，而且复制只能在宿主细胞内完成。可以容易地从细胞中取出或放入。这些特点使它能够胜任运载体的工作，携带目的基因进入细胞。
教师：有了基因工程操作的工具后，那么基因工程具体是如何进行操作的呢？
教师：用多媒体课件或与教科书插图6－6示意图类似的基因操作步骤的有关录像资料进行展示。思考问题如下：（可以利用幻灯或多媒体课件演示）
（1）举例说明什么是目的基因。
（2）从供体细胞DNA中直接分离基因的方法叫什么？简要说出该方法的过程是什么。
（3）人工合成基因的方法有几种？其操作过程分别是什么？
（4）将目的基因与用限制性内切酶处理后的运载体混合，用DNA连接酶处理会出现几种结果？（只考虑两两结合）
（5）将含目的基因的重组质粒导入细菌受体细胞的过程中常用到哪种化学试剂？其作用是什么？
（6）在目的基因的检测过程中，检测的对象是什么？
学生：观看录像资料，想象科学家在分子水平上进行这一操作的精确性。然后思考、讨论、回答。（通过观看录像资料学生对基因工程的步骤能够大体了解，对以上的问题能基本回答，但是对具体的操作步骤还不能从生物学角度上很透彻地理解）
教师：现在请同学们阅读教材内容，从理论上理解有关知识，同学们可从生物学的专业知识角度出发，用生物学的专业术语准确地解答有关问题。
简要归纳基因工程操作的基本步骤和大致过程。
学生和教师一起归纳基因工程操作的几个步骤：
第一步：提取目的基因；
第二步：目的基因与运载体的结合；
第三步：将目的基因导入受体细胞；
第四步：目的基因的检测和表达。
［教师精讲］
1.基因工程的概念
基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
2.基因操作的工具
基因的剪刀——限制性内切酶。
分布：主要在微生物中。
作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。
结果：产生黏性末端（碱基互补配对）。
基因的针线——DNA连接酶。
连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。
结果：两个相同的黏性末端的连接。
基因的运载工具——运载体。
作用：将外源基因送入受体细胞。
具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。
具有多个限制酶切点。
具有某些标记基因。
种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。
存在于许多细菌及酵母菌等生物中。
质粒的存在对宿主细胞无影响。
质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子。
3.基因操作的基本步骤
（1）提取目的基因。
目的基因的提取途径有两条：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一种是人工合成基因。
（2）目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）。
目的基因与运载体结合的结果可能有三种情况：目的基因与目的基因结合，质粒与质粒结合，目的基因与质粒结合。
（3）将目的基因导入受体细胞。
导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌。
（4）目的基因的检测和表达。
检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。
表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。
［评价反馈］
1.下列关于基因工程技术的叙述，正确的是
A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体
B.所有限制酶都只能识别同一种按规定排列的核苷酸序列
C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细胞繁殖快
D.只要目的基因进入了受体细胞就能成功地实现表达
解析：考查学生对基因工程原理的理解运用，只要理解基因工程的工具、步骤，即可正确地作出判断。
答案：C
2.以下说法正确的是
A.所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B.质粒是基因工程中唯一的运载体
C.运载体必须具备的条件之一是具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D.基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
解析：考查学生对基因工程原理的理解运用，只要理解基因工程的工具、步骤，即可正确地作出判断。
答案：C
3.实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA分子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，这是应用了酶的
A.高效性 B.专一性
C.多样性 D.催化活性受外界条件影响
解析：将基因工程的工具与酶的特性结合起来，考查学生学科内综合运用的能力。
答案：B
4.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指
A.提供基因的动物 B.基因组中增加了外源基因的动物
C.能产生白蛋白的动物 D.能表达基因信息的动物
解析：考查学生对基因工程灵活运用的能力。
答案：B
5.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是
A.人工合成基因 B.目的基因与运载体结合
C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测和表达
解析：从遗传原理的角度，考查学生对基因工程的理解。
答案：C
［课堂小结］
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
操作工具 基因的剪刀、针线、运载体
基本过程 剪切→拼接→导入→表达
结 果 人类需要的基因产物
［布置作业］
P106：基础题1、2、3，拓展题1。
［课后拓展］
1.学生搜集基因工程应用的事例及其价值的资料。
2.搜集有关基因工程技术安全性方面的报道、法规等的资料。
●板书设计
第2节 基因工程及其应用
●习题详解
一、练习（课本P106）
（一）基础题
1.基因工程的操作通常包括以下4步：（1）获得目的基因（外源基因）；（2）目的基因与运载体结合，形成重组DNA分子；（3）将重组DNA分子导入受体细胞；（4）目的基因的检测与表达。
2.
3.常用的运载体有质粒、噬菌体、农杆菌、动植物病毒等。
（二）拓展题
1.提示：这是因为在基因水平上，人和细菌的遗传机制是一致的。细菌和人的遗传物质都是DNA，都使用同一套遗传密码子，都遵循中心法则。因此，通过基因重组，细菌能够合成人体的某些蛋白质。
2.（略）
3.（略）
二、问题探讨（课本P102）
提示：此节“问题探讨”以基因工程菌的实例，引导学生思考基因工程的原理。为启发学生思考，教师可引导学生回忆前面学过的遗传学知识，如不同生物的DNA在结构上的统一性、几乎所有的生物都共用一套遗传密码等。
三、本节聚焦（课本P102）
1.基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
2.基因重组。●备课资料
1.人类遗传病发病原因
人类遗传病都是遗传因素（内因）与环境因素（外因）相互作用的结果。具体可分三类：
（1）几乎完全由遗传因素决定，如白化病、血友病。
（2）基本上由遗传因素决定，但需要环境中一定诱发因素的存在才发病，如蚕豆病患者是在吃了蚕豆或吸入蚕豆的花粉后诱发溶血性贫血。
（3）遗传因素和环境因素对发病都有作用，作用的大小视病的种类而有差异。有的遗传病的发生遗传因素作用较为重要，如兔唇、腭裂、支气管哮喘等，而另一些遗传病的发生，遗传因素作用较小，而环境因素的作用是主要的，如先天性心脏病、十二指肠溃疡等。
2.先天性疾病、家族性疾病与遗传病的关系
先天性疾病是指出生前就已经形成的疾病或畸形。如果某种疾病或畸形是由遗传物质所决定的，而且致病基因或染色体变异在胎儿出生前就已经表达，那么这种先天性的疾病或畸形就是遗传病。例如，白化病、先天愚型就属于上述情况。但是，在胎儿发育过程中，如果由于环境因素的影响而造成胎儿形态或机能的改变，从而引起了先天畸形或缺陷，这种先天性疾病不是由于遗传物质发生突变，而是环境因素干扰了胚胎的正常发育过程所导致的，因而不是遗传病。例如，母亲在妊娠前3个月内感染了风疹病毒而引起胎儿患先天性心脏病或先天性白内障，在这种情况下就不能认为是遗传病。相反，在后天发育过程中形成或表现出来的疾病也不能排除不是遗传病。因为有些致病基因作用，必须在后天表现的，却是可遗传的。例如，先天性肌紧张症，一般从青春期以后，在寒风因素的刺激下才诱发，但却是常染色体显性遗传病。又如，遗传性小脑运动失调，一般在35～40岁发病。虽然在后天才表现出来，但也是遗传病。
家族性疾病是指表现家族聚集现象的疾病。遗传病的发病可表现有家族聚集现象，这是由于从共同的祖先继承了相同的致病基因，特别是常染色体上的显性遗传病，如并指、多指等。但是如果同一家族的不同成员，由于生活条件的相似，某些因素所引起的疾病也可表现为家族倾向。例如，由于食物中缺碘而导致的甲状腺肿，缺乏维生素C而导致的坏血病等，这就不是遗传病。相反，一些散发的疾病，虽然没有家族史，也可能是遗传病。一些常染色体隐性遗传病，由于致病基因频率低，而且只有在纯合状态时才发病，所以形成纯合状态而发病的机会很少，往往表现为散发。例如半乳糖血症、苯丙酮尿症等。
综上所述，我们可以看出，先天性疾病、家族性疾病不一定就是遗传病，而后天性疾病、散发性疾病也不一定不是遗传病。第2课时
●教学过程
［课前准备］
要求学生利用各种方式收集有关诱导植物染色体数目变化的原理和方法方面的知识。
［情境创设］
提出问题，学生讨论：
1.什么是染色体组、二倍体、单倍体、多倍体？
2.单倍体、多倍体育种的原理是什么？操作方法如何？有何优点？
3.你所知道的诱导植物染色体数目变化的方法有哪些？
（秋水仙素、低温诱导）
教师：秋水仙素诱导植物染色体数目变化课本中已经详细介绍，这节课我们来探讨低温诱导植物染色体数目变化的方法。
［师生互动］
1.作出假设
教师：要探究问题，首先得提出假设，你作出的假设是什么？
学生：低温能诱导植物细胞染色体数目发生变化。
2.根据假设让学生分组讨论、设计实验方案
（1）你选择的实验材料是：
洋葱（2n=16）、大葱（2n=16）、蒜（2n=16）、蚕豆（2n=12）。
（2）你选择的实验器具和试剂是：
冰箱、显微镜、载玻片、盖玻片、培养皿、剪刀、镊子、吸水纸、滴管、小烧杯、卡诺氏固定液、盐酸酒精解离液、质量浓度为10 mg/mL的龙胆紫溶液。
试剂的配制：
①卡诺氏固定液的配制：取无水酒精和冰醋酸，按体积比3∶1的比例混合。该溶液最好现配现用。
②盐酸酒精解离液的配制：取无水酒精和盐酸，按体积比1∶1的比例混合。该溶液最好现配现用。
③质量浓度为10 mg/mL的龙胆紫溶液的配制：将100 mL的体积分数为45％的醋酸溶液煮沸，加入1 g龙胆紫后，搅匀再煮5 min，待冷却后过滤，备用。
注意：盐酸有刺激性和腐蚀性，应小心使用，避免与皮肤和眼睛接触。
（3）实验步骤
①培养根尖
方法1：实验课前的3～5 d，把洋葱放在盛满水的广口瓶上，让它的底部接触瓶内的水面。
方法2：实验课前的3～5 d，取蒜瓣剥去其外围干燥的膜质鳞片叶，放在盛有少量水的培养皿中培养。
方法3：把50颗干燥的蚕豆种子浸在清水中一昼夜，使它们吸胀萌动，放在盛有少量水的培养皿中培养。
②低温诱导
当根长到1 cm时，把数个装置连同材料分成3份：一份放入冰箱内4 ℃低温下培养，另一份放入冰箱内－4 ℃低温下培养，还有一份仍留在25 ℃下培养。共处理36 h。
③固定根尖
剪取以上3种处理的根尖，每个根尖为0.5～1 cm，分别放入卡诺氏固定液中固定30 min，然后用体积分数为95％的酒精洗两次，用体积分数为70％的酒精保存于低温处，贴好标签。
④制作装片
取固定好的根尖，进行解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。
⑤观察装片
先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相，再换上高倍镜并调节细准焦螺旋和反光镜，使物像清晰，仔细观察，辨认哪些细胞发生染色体数目变化，找出处于细胞分裂中期的细胞，进行染色体计数。
（4）自己设计的实验记录表格：
3.老师指定几组实验方案设计较好的组，派代表到讲台读设计方案，请老师和同学提出意见。其他各组设计方案等老师认可后开始做实验。
4.实施实验
按实验方案从步骤③开始（前面步骤已经由教师预先分类做好，学生只要根据自己设定的方案选择材料即可）进行操作，仔细观察，认真记录。
5.分析与结论
根据实验结果得出本小组结论。
6.表达与交流
与其他小组交流。然后，各小组代表用简明、科学的语言，在班里说出本小组的同学观察不同温度处理的根尖装片，比较其诱导染色体数目变化的效果。
［教师精讲］
1.实验原理
本实验是通过低温处理植物，使根尖分生区的细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目加倍（图5－1－1）。
图5－1－1
2.操作说明
①培养根尖：分小组进行实验，不同的小组可选用不同的实验材料。根的培养应保持在25 ℃左右，注意勤换水，以促使生根。
②低温诱导：也可以多设置几种温度。
③固定根尖：教师固定细胞的形态，收集足够的根尖供学生做实验。学生只要根据自己设定的方案选择材料即可。
④制作装片：同一小组的同学每人制作其中一种处理的根尖装片。同一小组的同学交换。
⑤观察装片：观察不同温度处理的根尖装片，比较其诱导染色体数目变化的效果。
3.本实验应选取根尖才方便处理和观察，因为这部分的细胞正在进行旺盛的分裂。
4.要挑选处于细胞分裂中期的细胞进行染色体计数，因为这一时期的染色体形态比较固定，数目比较清楚。
［评价反馈］
各小组分别汇报是如何统计不同温度处理对染色体数目变异的诱导效果，学生讨论、分析哪种统计方法最简单、最严谨。教师作出评价。
［课堂小结］
1.实验目的：
（1）体验低温诱导染色体加倍的实验过程，学习低温诱导植物染色体数目变化的方法。养成与他人合作、共享并能够欣赏别人的观点和创意的习惯。
（2）能够解释低温诱导染色体加倍的原理，评价不同作物、不同的温度对染色体加倍实验的影响效果，关注染色体加倍对人类未来的发展影响。
2.实验原理：
本实验是通过低温处理植物，使根尖分生区的细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目加倍。
3.实验步骤：
①培养根尖；
②低温诱导；
③固定根尖；
④制作装片；
⑤观察装片。
4.实验现象：
通过低温处理植物，染色体数目加倍。
5.实验结论：
低温可诱导植物染色体数目加倍。
［布置作业］
写好实验报告。
［课后拓展］
1.试述多倍体形成的途径。
通过某种处理，使细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，细胞染色体数目加倍。
2.除低温诱导外，还有哪些常用的诱导染色体数目加倍的方法 试简述其原理。多倍体在生产上有什么应用价值
除低温诱导外，生产上还常用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗诱导染色体数目加倍的方法。其原理是：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。
多倍体在生产上的应用价值：与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
3.分析以下资料，并回答问题：
自然界中的多倍体植物，主要是受外界条件剧烈变化的影响而形成的。人们通过调查研究发现：在自然条件（温度、湿度等）变化很剧烈的高山或沙漠地区，会找到较多的多倍体植物。例如，帕米尔高原的高山植物，其中有65％是多倍体。
（1）请分析帕米尔高原多倍体高山植物形成的原因。
帕米尔高原的自然条件（温度、湿度等）变化很剧烈，使细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，细胞染色体数目加倍。
（2）尝试设计一个实验，探究帕米尔高原植物形成多倍体的原因。
选取正在萌发的种子或幼苗，放在可调温度、湿度等的环境中生长，控制条件，使温度或湿度等条件剧烈变化，过一段时间后选取具有分生能力的组织放在显微镜下观察，分析得出结论。
●板书设计
1.实验目的：
（1）体验低温诱导染色体加倍的实验过程，学习低温诱导植物染色体数目变化的方法。养成与他人合作、共享并能够欣赏别人的观点和创意的习惯。
（2）能够解释低温诱导染色体加倍的原理，评价不同作物、不同的温度对染色体加倍实验的影响效果，关注染色体加倍对人类未来的发展影响。
2.实验原理：
本实验是通过低温处理植物，使根尖分生区的细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目加倍。
3.实验步骤：
①培养根尖；
②低温诱导；
③固定根尖；
④制作装片；
⑤观察装片。
4.实验现象：
5.实验结论：
●习题详解
（见第1课时）第3节 DNA的复制
●从容说课
《DNA的复制》内容是本章的一个重点，本课在教材中所占的篇幅不大，但对这节课内容进行合理的拓展和延伸，利用这节内容让学生学习科学家的思维，培养学生的能力是一个很好的内容。为此可利用有关Flash或Authorware课件，将复制过程以及科学家如何研究DNA的复制具体化、直观化。
《DNA的复制》主要内容包括复制所需要的条件、复制过程及特点、领会DNA分子独特的双螺旋结构和碱基互补配对能力与复制的密切关系。本课不仅与DNA的结构有密切关系，也与有丝分裂、减数分裂、生物的生殖等知识有联系，并且与酶、ATP知识有关，同时也是对遗传规律进行科学解释的基础。所以在本课的学习过程中可以对选学内容DNA半保留复制的实验进行分析，并且联系生物科学的新进展等热点材料，进行分析、讨论和评价，可以培养学生的综合素质。
●三维目标
1.知识与技能
（1）概述DNA分子的复制过程；
（2）了解梯度离心的原理。
2.过程与方法
通过复制过程的实验的分析，学习分析实验的方法。
3.情感态度与价值观
分析经典实验，让学生领悟科学探究的魅力。
●教学重点
DNA复制的条件、过程和特点。
●教学难点
DNA分子的复制过程。
●教具准备
DNA复制过程的分步Flash动画。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
学生自找资料了解有关梯度离心的原理。教师准备有关DNA分子复制的早期推测的资料。
［情境创设］
生物亲代和子代之间是通过遗传物质——DNA来连接的，那么亲代的遗传物质如何“多出一份”来传递给下一代呢？
［师生互动］
1.教师提供如下资料：
最早期提出的DNA复制模型有三种：保留型复制（conservative replication）、半保留型复制（semiconservative replication）和分散型复制（dispersive replication）。在保留型复制的模型中，新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。半保留模型是一链旧模板，合成另一链，因此形成的分子是一半新的、一半旧的。分散模型复制的两个分子也是同时含有旧的和新的部分，但是其分配是随机组合的。沃森和克里克所推测的是半保留型的复制。他们认为原有的两链DNA会分开，每一链各作为一个模板用来复制新的部分，所以新合成的分子中有一旧链和一新链。
分析问题：（1）这些复制观点的提出你有何启示？
（2）这些观点各不相同，如何来证明哪个观点是正确的？
（3）要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？
问题说明：（1）人类对科学的探究过程就是一个不断自我修正错误的过程。
（2）只能用实验来证明。
（3）最基本的思路就是能把复制的单链和原来的链作上标记，然后观察它在新DNA中出现的情况。
科学家就做了这样的实验，证明DNA是进行半保留复制的。（由于是选学内容，可作为课前准备，让学生自学实验证据，在课堂上可以直接应用这个结论）
2.DNA分子复制过程
展示动态的DNA分子复制过程的Flash，待学生看懂后，回答如下问题：
问：什么叫解旋？
答：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，两条螺旋的双链解开，这个过程叫做解旋。
问：解旋的目的是什么？
答：解旋的目的就是为复制提供准确模板，解开的两条单链叫母链（模板链）。
问：什么叫“子链”？复制一次能形成几条子链？
答：以上述解开的每一段母链为模板，以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的一段子链。复制一次形成子链一条。
问：简述“新”DNA的形成过程。
答：在DNA聚合酶的作用下，随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，从而各自形成一个新的DNA分子，这样，1个DNA分子→2个完全相同的DNA分子。一个DNA成为两个DNA，这两个DNA各含有原来的一条链。
问：是否是像洗相片似的，有一张底片就可以洗出许多相片来？
答：与洗相片不同。
问：为什么你认为是不同的呢？
答：因为DNA分子的复制结果并没有形成一个完整的、新的DNA分子。而是形成了一半新、一半旧的两个DNA分子。
问：DNA复制的必需条件有哪些？
答：DNA复制时必需条件是亲代DNA的两条母链提供准确模板、四种脱氧核苷酸为原料、能量（ATP）和一系列的酶，缺少其中任何一种，DNA复制都无法进行。
问：这样的复制有何意义？
答：DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳定性，保持了遗传信息的连续性，使种族得以延续。
［教师精讲］
在细胞有丝分裂和减数第一次分裂的间期，以母细胞DNA分子为模板，合成子代DNA的过程。DNA的复制实质上是遗传信息的复制。复制的DNA何以保证准确呢？“准确”复制是因为：①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；②碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。
［评价反馈］
1.DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的
A.分裂前期 B.分裂中期 C.分裂后期 D.分裂间期
解析：DNA复制只在细胞分裂的间期进行。
答案：D
2.DNA分子的复制是以周围游离的为原料
A.脱氧核苷酸 B.磷酸 C.脱氧核糖 D.含N碱基
解析：DNA复制是以它的基本组成单位为原料的，即脱氧核苷酸。
答案：A
3.下列关于DNA复制的说法，其中不正确的是
A. DNA复制过程中需要酶的催化
B .DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供
C .DNA分子是边解旋边复制的
D .DNA复制过程中两条母链均可作模板
解析：DNA复制过程需要的能量是由ATP直接提供的。糖类物质是最主要的能源物质，它的氧化过程能放出大量的能量，形成ATP。
答案：B
4.实验室里，让一个DNA分子（称第一代）连续复制三次，问：在第四代DNA分子中，有第一代DNA分子链的DNA分子占
A.100% B.75% C.50% D.25%
解析：复制三次，共有DNA8个，含有第一代的只有两个，所以是1/4，即25%。
答案：D
5.以DNA的一条链“—A—T—C—”为模板，经复制后的子链是
A.“—T—A—G—” B.“—U—A—G—”
C.“—T—A—C—” D.“—T—U—G”
解析：复制是按照碱基互补配对原则进行的，所以A对应T，T对应A，C对应G，所以排列只能是TAG。
答案：A
6.现有从生物体内提取的一个DNA分子（称第一代）和标记放射性同位素3H的四种脱氧核苷酸，要在实验室里合成新的DNA分子：
①除上述几种物质外，还必须有_________和_________，方能合成第二代的DNA分子。
②在第二代的DNA分子中，有_________条含3H的链。
③在第二代的DNA分子中，含有3H链的碱基序列相同吗？__________________。
④在第五代的全部DNA分子中，有_________条不含3H的链。
答案：①酶 ATP ②一 ③不同 ④两
［课堂小结］
DNA分子复制是DN A的主要功能之一，它是细胞分裂知识的延续，是理解遗传意义的分子基础。在细胞增殖周期的一定阶段，DNA发生精确复制，随之以染色体为单位将复制的DNA平均分配到两个子细胞中去，保证遗传的稳定；DNA复制过程中的差错导致遗传信息改变，使生物发生变异。
DNA分子的半保留复制保证了DNA的精确拷贝，保证了遗传物质的稳定性。由于DNA的半保留复制，亲代DNA虽经多代复制，它的两条母链仍存在于后代而不会消失，这是解答DNA复制有关计算的关键。
［布置作业］
P54一、基础题1、2、3、4。
［课后拓展］
通过自查资料或教师提供的资料，介绍DNA复制过程中需要哪些酶。
资料：螺旋酶（helicases）又称为解旋酶，是促进DNA的两条互补链分离的一类酶。细胞中含有多种螺旋酶，它们的功能相互重叠或平行。这大概是由于许多反应都需要DNA螺旋的分离，特别是DNA的复制这个精确度要求特高的反应更是如此。绝大多数螺旋酶在解链过程中都需要水解ATP供应能量，它们具有依赖于DNA的ATPase活性。
DNA旋转酶：DNA在细胞内往往以超螺旋的状态存在，该酶的作用就是催化DNA分子不同超螺旋状态之间的转变。
DNA聚合酶：1957年，Arthur kornberg首次发现DNA聚合酶I ，后来又相继发现了DNA聚合酶Ⅱ、DNA聚合酶Ⅲ。三种DNA聚合酶分别简写为Pol I、Pol Ⅱ、Pol Ⅲ。DNA聚合酶只能使链按5′→3′方向生长。它形成的是短链，称为冈崎片段。
DNA连接酶：封闭DNA链上的缺口的酶。
●板书设计
第3节 DNA的复制
1. DNA分子复制过程：边解旋、边复制。
2.DNA分子复制的条件：酶、原料、能量、模板。
3.DNA分子复制的特点：非连续性的半保留复制。
4.DNA分子复制的结果：一个DNA分子→两个DNA分子。
5.DNA复制的概念：是指以亲代DNA分子为模板来合成子代DNA分子的过程。
6.DNA复制的生物学意义：保证了亲子两代之间性状相像。
●习题详解
一、练习（课本P54）
（一）基础题
1.腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
2.模板 原料 能量 酶 双螺旋 碱基互补配对
3.解析：DNA连接酶的作用是将脱氧核苷酸短的片段连在一起；DNA酶常常指水解DNA的酶；DNA解旋酶是将DNA双螺旋解开；DNA聚合酶作用是将脱氧核苷酸连成短的片段。
答案：D
4.解析：四分体时期的每一条染色体含有一对姐妹染色单体，所以这时的一条染色体含两个双链DNA。
答案：B
（二）拓展题
人类基因组共有碱基为31.6亿对×2=6 320 000 000个，错误率为10－9，所以可能产生的错误的碱基个数约为 6 320 000 000×10－9 =6个。
可能影响会很大，如果此错误碱基刚好是转录链中决定一个密码子的第一个或者第二个碱基，那么就可能造成对应的密码子上决定的氨基酸种类发生了改变，进而可能造成蛋白质结构和功能的改变。
也可能没有影响。如果此错误碱基刚好是转录链中决定一个密码子的第三个碱基，根据密码子具有的兼并性，对应的密码子上决定的氨基酸种类发生任何改变，进而蛋白质结构和功能也和原来完全相同。
二、问题探讨（课本P52）
要将两个印章做的一模一样，首先要材料一样，最好用模型，然后对照同一模型来复制。如果可能的话就是用电脑复印的方式。由于人工误差会大一点，最好完全用数控方法来进行。
三、本节聚焦（课本P52）
1.沃森和克里克作出的推测主要有：DNA在复制时双螺旋将解开；互补的碱基之间氢键断裂；以解开的两条链分别为模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基配对原则，结合到作为模板的单链上，通过氢键将新合成的一条链和与之对应的模板结合成一个新的DNA分子。
2.用同位素示踪法，证实DNA分子是半保留复制。
3.DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制过程要模板、原料、能量和酶等基本条件。DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对原则保证了复制能够准确地进行。
四、旁栏思考题（课本P53）
本实验是根据半保留复制原理来进行设计的。含15N的DNA放在只提供14N的环境中去培养，第一代是DNA一条链含有15N，另一条链含有14N，它的密度会小于只含15N的DNA，所以离心后它在试管中的位置是处于中间，相应的第二代中就有DNA，只含14N，它是最轻的，所以离心后它处于试管上层。●备课资料
人类基因组计划
2000年6月26日是人类科技史上一个令人难忘的日子，参加人类基因组计划研究的美国、英国、法国、德国、日本和中国科学家同时向世界宣布人类基因组工作草图已基本完成，已绘制出覆盖人类基因组97％的DNA序列图谱，其中85％的基因组序列得到了精确测定，包含了人体约30亿个碱基对的正确排序。人们认为人类基因组计划是继曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划之后的第三大科学计划，它对人类认识自身，提高健康水平，推动生命科学、医学、生物技术、制药业、农业等的发展具有极其重要的意义，人类基因组工作草图的完成是该计划实施的一个里程碑。
人类基因组计划的由来与进展 人类基因组计划最初是由美国生物学家、诺贝尔奖获得者杜尔贝科（Dulbecco）于1986年在美国《科学》杂志上发表的一篇文章中提出的，主要目标是测出人类基因组DNA长达3×1010碱基对的序列，发现所有人类基因并阐明其在染色体上的位置，从而在整体上破译人类遗传信息。经过约3年的讨论，美国政府于1990年10月正式启动了这项将耗资30亿美元、为时15年的计划，预期在2005年完成人类基因组全部序列的测定。这一计划还包括对一系列模式生物的基因组的全序列测定，如大肠杆菌、酵母、拟南芥、线虫、果蝇和小鼠等。对这些处于生物演化不同阶段的生物体的研究是认识人类基因结构与功能所不可缺少的。1993年美国国立卫生研究院和能源部修改了其五年计划的指标；1994年遗传图谱的五年计划提前完成；1995年人类第3、11、12和22号染色体的中等精度的图谱公布；人类第16、19号染色体的高分辨率物理图谱分别完成。该计划自实施以来，很快受到国际科学界的重视，英国、日本、法国、德国的科学家先后加盟，于是人类基因组计划扩展成国际性合作计划。1996年举行了国际合作的人类基因组大规模测序战略会议。1997年美国国立卫生研究院成立国家人类基因组研究所（NH-GRl）。1998年美国国立卫生研究院与能源部提出新的五年计划（1998～2003年），人类DNA测序是其重中之重，旨在2003年底前完成整个人类基因组的测序，其间，在2001年底前产生人类基因组序列的工作草图。
1999年7月，在中国科学家的积极申请之下，中国科学院遗传研究所人类基因组中心在国际人类基因组组织注册成功，负责测定全部序列的1％。中国成为该计划的第六个参与国，也是唯一的发展中国家。1999年12月，国际基因组计划联合小组宣布，已完整译出人类第22号染色体的遗传密码，人类首次完成人体染色体基因完整序列的测定。2000年4月美国塞莱拉（Celera）基因研究公司宣布，该公司已破译出一名实验者的完整遗传密码。但不少欧美科学家对此表示质疑，因为该公司的研究没有提供有关基因序列的长度和完整的可靠数据。2000年5月，德国与日本科学家合作完成了人第21号染色体的基因测序工作，该项成果可以揭开早老性痴呆症、躁狂抑郁症等疾病的发病机理。在6国16个测序中心的1 100多名科学家、计算机专家和技术人员的通力合作下，终于在2001年2月提前完成了人类基因组的工作草图。
我国人类基因组研究工作的历程与进展 我国人类基因组的研究工作，在国家自然科学基金委员会的支持下，于1994年启动以后又得到了国家高技术发展计划（863）和国家自然科学基金的重点支持，以及中国科学院和北京、上海等市政府的支持，1998年疾病基因组等研究被列入国家重点基础研究规划（973）的第一批项目之中；中国南方基因组中心在上海成立。翌年，北方人类基因组中心和中国科学院人类基因组中心先后在北京成立。1999年9月中国加入国际人类基因组计划，并仅用半年多的时间，于2000年4月提前完成了人类第3号染色体短臂上3 000万个碱基对的工作草图，从而在这一科学丰碑上自豪地刻下中国人的名字。我国通过参与这一计划，改变了国际人类基因组研究的格局，能够分享这一计划历时10年积累的全部成果、数据和技术，建立起了自己的大规模测序的全套技术及科技队伍，为我国今后的生物资源基因组研究及参与国际生物产业竞争奠定了基础。
现在，我国已建立起一整套较完整的基因组研究体系，在基因多样性领域，建立了多民族人群的DNA样品库，对中国南、北30个民族或人群的遗传关系进行了研究，并与世界其他人群进行了比较。疾病基因的研究也取得了可喜的进展，克隆了遗传性高频耳聋的致病基因，定位了若干单基因疾病的染色体位点。在白血病和某些实体肿瘤相关基因的结构、功能研究方面也取得重大突破，已获得EST（表达序列标签）10多万条，克隆了1 000条以上新基因的全长cDNA，在模式生物基因组的全测序方面我国也做了出色的工作，开展了中国生物数据库的建设。
尽管我国在人类基因组研究方面取得了一系列令人惊喜的成就，但科学家们指出，我国现有的基因组研究队伍的总体状况，特别是在资金与技术设备方面与发达国家相比，仍存在着相当大的差距。要使我国从基因资源大国转变为基因研究大国，扭转目前面临的基因资源流失的严重情况，还需付出极大的努力。
本章自我检测详解
一、概念检测
判断题
1.解析：变异能否遗传，不是看由什么引起，关键是看引起了什么变异，如果是遗传物质发生了变异，则可遗传，有些环境也可引起生物的遗传物质发生改变，这种变异也是可以遗传的。
答案：×
2.解析：基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变会引起基因结构的改变，这就是基因突变。
答案：√
3.解析：基因重组发生在减数分裂过程中，由于同源染色体分离的同时，非同源染色体的自由组合造成了非等位基因的自由组合。
答案：×
4.解析：不论是人工诱变引起的基因突变还是染色体的变异都是不定向的，可能有利，也可能是有害的。
答案：×
5.解析：细胞中含有两个染色体组的个体，如果是由受精卵发育而来，是二倍体；如果是由配子发育而来，则是单倍体。
答案：×
6.人类的疾病，都是由身体机能的异常引起的，这种身体机能的异常大部分与基因有关，也有的与生活方式和环境有关。
答案：√
选择题
解析：基因的重新组合没有产生新基因，它只是基因的组合不同；染色体数目的变异会引起基因数目的改变，也无新的基因产生；基因分离只是基因分开，也无新的基因产生。只有基因突变可产生新的基因。
答案：B
识图作答题
解析：根据该图所示的性染色体是两条相同的X和X，可判断该果蝇为雌性；该果蝇有4对相同的染色体，所以有四对同源染色体；每种染色体有两条，可把它们分成两组，即两个染色体组。
答案：1.雌 含有两条X染色体。2.4 2
画概念图
二、知识迁移
由女方X染色体上携带一对隐性致病基因患有某种遗传病可知，该女性的基因型为XaXa。由男方表现型正常可知其基因型为XAY。该夫妇生下患病胎儿的概率为1/2，如果生下的是男孩，则100％患有这种遗传病，如果生下的是女孩，则100％携带有这种遗传病的致病基因。
三、技能应用
提示：野生型链孢霉能在基本培养基上生长，用X射线照射后的链孢霉不能在基本培养基上生长，说明X射线照射后的链孢霉发生了基因突变，有可能不能合成某种物质，所以不能在基本培养基上生长。在基本培养基中添加某种维生素后，X射线照射后的链孢霉又能生长，说明经X射线照射后的链孢霉不能合成该种维生素。
四、思维拓展
1.解析：人患白化病，是因为缺乏黑色素，从图中的代谢途径可以看出如果缺乏酶①或酶⑤，则黑色素不能生成，导致人患白化病。
答案：酶①或酶⑤
2.解析：尿黑酸要靠酶③分解，如果缺乏酶③，则造成尿黑酸积累使人患尿黑酸症。
答案：酶③
3.解析：从这个例子可以看出，白化病等遗传病是由某些缺陷基因引起的，这些基因的产物可能是参与代谢途径的重要的酶。基因可以通过控制酶的合成调控生物体内物质的代谢途径，从而控制生物体的性状。
答案：基因可以通过控制酶的合成调控生物体内物质的代谢途径，从而控制生物体的性状。第2课时
●教学过程
［课前准备］
1.教师准备
（1）教师将听证会规则、程序、角色扮演的程序和具体要求以及评价标准复印好，分发给各学习小组。
（2）教师整理《转基因生物和转基因食品利弊争论的要点》，印发给各学习小组。
（3）收集转基因生物和转基因食品安全性的资料信息，转基因生物技术的利弊关系的资料，请有关专家学者到学校做有关基因工程知识的讲座。
（4）教师设计并参与制作计算机教学课件，在校园网上制作网页，查找大量资料，完善网页内容，建立内容丰富的“基因工程知识资源库”。
（5）教师根据学生的资料准备状况、知识的准确性、抢答的积极性、讲述的条理性、姿态的自然性、课件的美观性编制《学生听课记录和评价表》。
（6）教师编制《研究性学习课题研究专题报告》。
2.学生准备
（1）学生预习教材，对教材中的内容做宏观地了解。
（2）利用课余时间，通过看书、看报及看电视，收集有关基因工程的成果与发展前景的资料或信息并制成课件，也可以走访有关的专家、学者了解该内容。
（3）分组预习并完成教师下发的有关资料。
（4）按听证会的要求摆好课桌椅，根据各小组的选择按辩论的正方和反方分成左右两个大组。
［情境创设］
教师：通过课件向学生展示基因工程给人类带来巨大成就的图片。同时述说如下：基因工程自1973年诞生后，由于基因工程技术具有可以直接控制基因，将基因从一个物种转移至另一个物种，创造出新的物种或新的品种的显著特点，也就是说，可按照人们的主观愿望，创造出自然界中原先并不存在的新的生物类型，使人类从单纯地认识生物和利用生物的传统模式跳跃到随心所欲改造生物和创造生物的新时代。经过30多年的发展历程，取得了惊人的成绩，特别是近10年来，基因工程的发展更是突飞猛进。基因转移、基因扩增多技术的应用，不仅使生命科学的研究发生了前所未有的变化，而且在实际应用领域中，为农牧业、食品工业、医药卫生、环境保护等方面开拓了广阔的发展前景。
今天就由同学们来阐述自己的认识和看法。
［师生互动］
教师：首先请各小组汇报课前收集到的有关基因工程应用的事例资料。
学生分组汇报并交流课前收集资料的情况。
学生1：基因工程在农业上的应用主要表现在两方面：
（1）通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。
（2）用基因工程的方法可培育出具有各种抗逆性的作物新品种。现在已培育出一批分别具有抗病、抗虫、抗除草剂、抗盐碱、抗病毒、抗干旱等性状的转基因农作物。1996至2000年的短短五年间，全球转基因作物从170×104 hm2发展到4 420×104 hm2，其推广速度是前所未有的……
学生2：基因工程在畜牧养殖业中的应用
基因工程在畜牧养殖业上的应用也具有广阔的前景，科学家将某种特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后，通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中，并由这种受精卵发育成新个体，这就是我们在前面提到的转基因动物。通过转基因动物人们可以获得所需要的各种优良品种。
1982年，美国科学家将人的生长基因和牛的生长基因分别注射到小白鼠的受精卵中，借腹怀胎后，产下的小白鼠比一般的大一倍，出现了前所未有的“超级鼠”，这是世界上第一只转基因动物。人们还用同样的方法，陆续获得了自然界中从来就不曾有过的“超级绵羊”和“超级鱼”等动物。例如：转基因绵羊，比一般绵羊生长快30％，体型大0.5倍；又如，澳大利亚科学家培育的转基因猪，4个月后体重可达 90 kg，生长速度比普通家猪提高100％。
学生3：基因工程与医药卫生
基因工程在医药卫生领域的应用主要可概括为两个方面：
（1）用于生产基因工程药品
所谓基因工程药物就是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质，然后将控制该蛋白质合成过程的基因取出来，经过一系列基因操作，最后将该基因放入可以大量生产的受体细胞中去，这些受体细胞包括细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞，在受体细胞不断繁殖过程中，大规模生产具有预防和治疗这些疾病的蛋白质，即基因疫苗或药物。
基因工程的方法不受原料的限制，可以高效率的生产出各种高质量、低成本的药物，如胰岛素、抗生素等。
（2）用于基因诊断和基因治疗
①基因诊断（展示DNA分子杂交过程的动画效果）
基因诊断：运用基因分析对疾病作出诊断的方法，是遗传病最准确的诊断手段，也是一种威力强大的高新技术。传统诊断方法是通过表现型来推测基因型，而基因诊断是从基因着手来推断表现型，即绕过基因产物，通过直接探查基因进行诊断，不受细胞类型和发病年龄的限制，可用于一切遗传病的诊断。基因诊断也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。用放射性同位素（如P）、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
癌细胞的病变过程，主要是由于基因调节控制失灵，通过基因诊断，将发生紊乱的基因加以修复，有希望根治癌症。半乳糖血症是一种先天性糖代谢缺陷症，通过基因诊断，发现病人缺少一种合成半乳糖转移酶的基因。若把半乳糖转移酶的基因转入缺乏这种基因的人体中，治疗这种先天性疾病将成为可能。基因诊断已用于镰刀状红细胞贫血症和地中海贫血症的诊断；对肠道病毒、疱疹病毒、腺病毒、肝炎病毒等引起的疾病，基因诊断技术已用于临床实践。
②基因治疗
基因治疗，顾名思义，是指在基因水平上对人类疾病进行治疗。具体地说，它是利用基因转移或基因调控的手段，将正常基因转入疾病患者机体细胞内，取代致病的突变基因，表达所缺乏的基因产物；或者是通过基因调控的手段，有目的地抑制异常基因表达或重新开启已关闭的基因，达到治疗遗传病、肿瘤、艾滋病、心血管病等疾病的目的。
学生4：基因工程在食品工业中的应用
随着人类社会的发展，粮食危机越来越威胁着人类的生存与发展，利用基因工程可以为人类开辟新的食物来源。如鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达成功，表明人们有希望从发酵罐里生产出人类需要的卵清蛋白。同样的，不久的将来，人们还可以从微生物中获得人们所需要的各种营养物质。
学生5：基因工程应用于环保
基因工程应用于环保，一方面基因工程方法可用于环境监测。据报道，用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。具体方法：用一个特定的DNA片段制成探针，与被测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来。与传统方法相比具有快速、灵敏的特点。传统的检测一次需几天或几个星期的时间，精确度不高，而用DNA探针只需一天。据报道，能从1 t水中检测出 10个病毒来，精确度大大提高。
基因工程还可用于净化环境。随着石油工业的迅速发展，石油这种含有多种烃类的物质对环境造成很大的污染。自然界中，假单孢杆菌能够分解石油，但是，每一种假单孢杆菌只能分解石油中的某一种成分。1975年，科学家用基因工程的方法，把能分解三种烃类的基因都转到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。
学生6：21世纪，是基因工程迅速发展和日臻完善的世纪，它将为人类带来巨大的效益，人们不光在基因工程的技术上取得突破，还将加速其产业化的进程。基因工程将在人类生活的方方面面发挥它举足轻重的作用。
教师：同学们的陈述为我们展示了基因工程的美好前景。现在请同学们看我摘录的一则消息：1998年英国的研究人员普斯陶伊通过新闻媒体向人们展示了他的研究成果：实验鼠在食用转基因土豆十天后，其肾、脾和消化道都出现了不同程度的损伤。你们怎样看待转基因生物和转基因食品的安全性呢？
学生：阅读教科书P105的内容。
学生：四人一组，根据课前教师整理印发给各组的《转基因生物和转基因食品利弊争论的要点》，对教科书P105资料分析中的两种观点进行思考、讨论，找出支持某一观点的有力论据。
学生：分组讨论，教师强调支持某一观点的论据要充分，要注意科学性、客观性和逻辑性。
教师：将听证会角色扮演的程序、规则和具体要求以及评价标准，分发给各组，引导学生以小组为单位讨论并形成陈述报告要点。
学生：在讨论的基础上，协商或小组指派某个角色，安排角色扮演活动。
教师：角色扮演包括：
A.基因工程研发人员
B.转基因生物农场主或转基因食品生产商代表
C.环保志愿者
D.消费者
E.食品与药品检测监督部门的代表
F.决策部门主管
G.法律专家代表
学生：站在所扮演角色的立场上，收集证据，按规定程序陈述。
模拟听证会
议题：近来，一些市民和媒体纷纷向市政府反映了他们对转基因农产品或转基因安全性的担忧，呼吁市政府制定条例对转基因生物及转基因食品的生产和销售加以控制。请你作为上述A～G的任一角色参加听证会，就是否应当对转基因生物与转基因食品加以限制发表你的看法。
要求：观点正确，论据充分，注意科学性、客观性和逻辑性。
听证会程序
（1）决策部门的主管陈述听证会议题及议程（规则）；
（2）控辩双方分别陈述各自的主张；
（3）辩论阶段；
（4）法律专家代表陈述我国和世界各主要国家和地区的有关法律法规；
（5）表决有关条例议案。
学生：每个小组选择其中一个角色，准备陈述提纲和辩论材料，做到尊重科学、体察民意、以理服人、客观公正、民主决策。
学生：根据教师下发的评价表，认真听取控辩双方的陈述，评出最佳辩论手。
［教师精讲］
自20世纪70年代以来，以基因工程为代表的生物技术的发展突飞猛进。转基因作物已在美国、阿根廷及加拿大等国大面积种植，转基因微生物已被大量用于商品化生产各种药品，转基因动物的研究也取得了令人瞩目的进展。这些基因工程生物对经济发展、农业生产、医药卫生及社会伦理等方面产生了巨大的影响，在解决人类面临的环境恶化、资源匮乏、效益衰退和疾病健康等问题方面，显示了巨大的作用。
但是，由于基因工程是一门新兴的高新技术，通过基因重组，可将动、植物和微生物的基因相互转移，打破了传统育种之间的界限，能把一种生物体的基因转移至毫不相关的另一种生物体中，创造出新的物种或新的品种，这必然使人们对这些产品产生不安和担忧，由此引发了转基因生物及其产品的安全性的争论。
目前，转基因生物技术可能引起的生物安全问题，特别是自由研究、制造、引入（环境）、投放（如市场）和排放转基因有机物或转基因生物可能产生的环境风险和安全问题，已经引起许多国家的关注和学术界的争论。最初对生物技术安全性的争论来源于美国和一些工业发达的国家的学术界，后来逐渐扩展到工业、农业及商业等部门和文化、道德、社会生活领域。多数学者认为，因转基因生物技术而造成的影响，其中既有积极的也有消极的；既有正面的推动作用，也有负面的风险；既有可能为人类带来巨大的利益，也可能因管理或处置不当而对人类和环境造成很大的不利影响。有些科学家认为，转基因生物技术利大于弊，对现代生物技术的担心是多余的，人类既然可以创造转基因生物技术，也可以驾驭它。概括起来，关于转基因生物的争论主要表现在如下几个方面：
（1）转基因生物可能对环境质量、生态系统或生态系统的稳定性产生不利影响。
（2）转基因生物可能对人体健康产生不利影响，严重的可以致癌和其他遗传病。
（3）基因武器可能给人类带来毁灭性的危险。
现在，我国农业部、卫生部、国家出入境检验检疫局和国家环境保护总局越来越重视转基因生物及其产品的安全性，正密切关注国际上有关管理法规的动向。
［评价反馈］
收回下发的评价表，师生共同评出最佳辩论手、优秀学习小组。
［课堂小结］
一、基因工程的应用
1.农业上的应用
（1）获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。
（2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
2.畜牧业上的应用
（1）培育各种具有优良品质的动物。
（2）利用动物乳腺细胞获得人类所需要的各种物质。
3.食品工业上的应用
为人类开辟新的食物来源。
4.基因工程与医药卫生
（1）生产基因工程药品。
（2）用于基因诊断与基因治疗。
基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交的原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
基因治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。
5.基因工程与环境保护
（1）用于环境检测。
（2）用于被污染环境的净化。
二、关注转基因生物和转基因食品的安全性
三、本章小结
［布置作业］
P106：拓展题2、3。
［课后拓展］
课外实践：调查转基因食品的发展现状。
步骤要求：写出开题报告、制作调查表、进行调查、写出调查报告。
●板书设计
●习题详解
一、练习（课本P106）
（一）基础题（略）
（二）拓展题
1.（略）
2.提示：例如，可以向客户说明农场具备相应的安全检测设施和措施，已经领取了农业转基因生物安全证书，产品中所含有的成分都是自然界天然存在的物质，产品经过试用表明对人体无害等。
3.提示：例如，“转基因土豆——肝炎患者的希望!！”等。
二、本节聚焦（课本P102）
3.基因工程有广泛的应用。在农业上：可获得高产、稳产和具有优良品质的农作物；能培育出具有各种抗逆性的作物新品种。在畜牧业上：培育各种具有优良品质的动物；利用动物乳腺细胞获得人类所需要的各种物质。在食品工业上：可为人类开辟新的食物来源。在基因工程与医药卫生方面：可生产基因工程药品；可用于基因诊断与基因治疗。基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交的原理。基因治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞。在基因工程与环境保护上:用于环境检测，用于被污染环境的净化。
4.这是一道开放试题，只要答案合理就可以。备课资料
减数分裂的三种类型
进行有性生殖的生物，它们的减数分裂有三种类型：合子减数分裂、配子减数分裂和居间减数分裂。
（1）合子减数分裂：有些低等植物（如衣藻等），在进行有性生殖时，合子刚一萌发就进行减数分裂，所以这类植物的减数分裂叫做合子减数分裂。如图2－1－21。
图2－1－21 衣藻的生活史
（2）配子减数分裂：绝大部分动物和人类及部分低等植物（如马尾藻、鹿角菜、墨角藻、海松藻和各种硅藻等）是在产生配子时进行减数分裂的，所以这类生物的减数分裂叫做配子减数分裂。如图2－1－22和图2－1－23。
图2－1－22 一种马尾藻 图2－1－23 马尾藻的生活史
（3）居间减数分裂：全部的高等植物（苔藓植物、蕨类植物和种子植物）以及部分的低等植物（如石莼等）的减数分裂，既不是在合子萌发时进行的，也不是在产生配子时进行的，而是在产生孢子的过程中进行的，所以这类植物的减数分裂叫做居间减数分裂。如图2－1－24。
图2－1－24 居间减数分裂示意图第2节 基因对性状的控制
●从容说课
本节内容在新课标中的描述是“举例说明基因与性状的关系”，属于理解的层次。教材主要介绍了“中心法则”及其完善发展的过程，说明了基因、蛋白质与性状的关系，并通过具体事例来阐明基因是如何通过影响蛋白质的合成从而影响生物的性状的。教材用小字部分简要地介绍了细胞质遗传，指出细胞质中线粒体和叶绿体中也有少量的DNA，其中的遗传基因只能通过母亲传给下一代。本节中教材还通过开始的“问题探讨”和结尾的“技能训练”引出基因型与表现型之间的关系，说明即使基因型完全相同，但其表达过程可能受到环境因素的影响而呈现出不同的表现性状出来。最后指出在生物体中基因与性状并不是简单的线性关系，而是基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素共同精细地调控生物的性状，再一次强调了生物是一个错综复杂的开放的系统，学习生物一定要建立系统观。
这一节实际上是对“基因指导蛋白质合成的过程”与第一模块的“蛋白质的功能”的综合，上一节中刚讲完基因是如何控制蛋白质的合成的，那么学生就会问基因控制蛋白质的合成到底与生物的性状特征有什么关系呢？与生物的遗传有什么关系呢？学生会很自然地这样去思考，提出这些问题，但他们的知识是能回答的，关键是要老师能点拨学生从蛋白质的功能去想，以前提过蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者，这样就把两节知识连接上了。然后再从两节的内容中概括出规律性的东西，即“中心法则”，这是生命体系中最核心最简约最本质的规律，掌握中心法则对生命本质的把握有着重要的作用。学习的升华就是不断将新旧知识建立联系，从而达到豁然开朗的境界。老师在这一章的教学中要注意对学生思维的引导和点拨。
在列举具体事例说明基因、蛋白质、性状关系时，主要又是用一些表现异常的例子，如白化病、囊性纤维病等，这里为将来学习基因突变与遗传病乃至生物的进化打下伏笔。所以本节在前后知识关联上具有重要的纽带作用。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出中心法则的发展历程，明确中心法则中遗传信息的流向。
（2）举例说明基因、蛋白质与性状之间的关系。
（3）举例说明基因间的相互作用及对生物的性状的精细调控。
2.过程与方法
（1）从遗传现象的实例入手，分析本质原因。
（2）点拨思维，建立新旧知识的联系。
3.情感态度与价值观
（1）树立生命的本质观，“中心法则”是生命体系中最核心、最简约、最本质的规律。
（2）树立辩证唯物主义的系统观念，生物是一个错综复杂的系统。
●教学重点
1.中心法则的建立与发展。
2.基因、蛋白质与性状的关系。
3.基因型与表现型之间的关系。
●教学难点
1.中心法则的建立与发展。
2.基因、蛋白质与性状之间的关系。
●教具准备
多媒体演示课件（中心法则图解、白化病病因图解、囊性纤维病的病因图解、基因型与表现型关系图解）
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
本节教学以理论为主，关键是让学生建立新旧知识之间的联系，基因、蛋白质与性状之间的联系，这种联系通过图表来呈现会有更好的条理，所以课前准备，老师主要制作多媒体课件，给学生呈现清晰的中心法则图解、白化病病因图解、囊性纤维病的病因图解、基因型与表现型关系图解。
［情境创设］
课件展示“基因指导蛋白质合成过程”图，与同学们一起回顾复习转录和翻译过程。
图4－2－1
在上一节课中我们详细地学习了基因指导蛋白质合成过程，现在请你根据这幅图，画出一张流程图，简要地表示出其中的遗传信息传递方向。下面大家可以以小组的形式讨论一下。
（学生：DNARNA蛋白质）
［师生互动］
1.中心法则的提出与发展
其实生命的本质就是遗传信息的流动，整个生命的核心问题就是如何保证遗传信息能够沿着正确的方向准确无误、顺畅及时地进行流动。刚才大家概括的也是生命中的一条遗传信息流动方向。下面我们来回顾一下历史：
1928年，格里菲思（F.Griffith）首次观察到肺炎双球菌的转化现象。
1944年，艾弗里（O.Avery）等发现转化因子是DNA。
1952年，赫尔希（A.Hershey）和蔡斯（M.Chase）进行噬菌体的侵染实验，证明新的噬菌体颗粒是由DNA复制的，从而使人们的注意力从蛋白质转向核酸分子上。
一时间，许多不同专业的科学家从不同的角度对DNA进行广泛深入的研究，并且认识到阐明DNA的化学结构在了解基因如何复制上将是主要的一步。
后来1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（F.Crick）综合各方面的研究，建构了DNA的双螺旋结构模型。DNA双螺旋结构完美地说明了遗传物质的遗传、结构和生化的主要特征，成为生物科学史上的里程碑，标志着分子生物学的正式诞生，极大地促进了对生物体内遗传信息贮存、传递和转移规律的研究。
这一模型本身就隐含着一个明显的特征，揭示了DNA分子何以复制其自身。这种半保留复制机制得到科恩伯格（A.Kornberg）、梅塞尔森（M.Meselson）和泰勒（J.H.Taylor）等人的证实。DNA半保留复制机制阐明了遗传信息世代间的传递方式。
然而，遗传信息究竟以什么方式控制遗传呢？许多学者都曾指出，基因是以某种方式通过细胞代谢而起作用的，但缺乏令人信服的证据。
1902年，加罗德（A.Carrod）关于先天性代谢缺陷的研究可以看作是这一领域里实验研究的开端，而之后比德尔（G.Beadle）和塔特姆（E.Tatum）的工作则强有力地证明了基因突变引起了酶的改变，而且每一种基因一定控制着一种特定酶的合成，从而于1941年提出了一个基因一种酶的假说。一个基因一种酶假说暗示了基因的作用是指导蛋白质分子的最后构型，从而决定其特异性。这对人们认识基因控制蛋白质生物合成具有很大的启发作用，促进了对基因和蛋白质线性对应关系的认识，为以后的研究指明了方向。
DNA双螺旋结构和一个基因一种酶假说分别从结构上和功能上阐述了遗传物质的基本特征，把“基因是什么”和“基因如何起作用”这两个重要问题联系在一起了。
在蛋白质的合成过程还没有搞清楚之前，克里克就预见了这个遗传信息流动的一般规律，他在1957年提出一个中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质。概括如图（4－2－2）：
图4－2－2
中心法则在后来蛋白质的合成过程被揭示后获得公认，中心法则实质上蕴涵着核酸和蛋白质这两类生物大分子之间的相互联系和相互作用，而其产生和发展则与人类对核酸结构和功能的认识密切相关。但随着实验数据的积累，人们发现其中心法则也存在一些不足之处。我们看书本P69的三个资料。
你如何分析这三个资料？你认为这些资料是否推翻了传统的中心法则？为什么？
（学生：没有推翻传统的中心法则，因为从蛋白质的合成过程来看，传统的中心法则中指出的遗传信息流动是没有错的，这里的资料只是指出了新的遗传信息的流动方向）
既然是新遗传信息流动方向，中心法则应该全面地反映遗传信息的传递规律，你认为对传统的中心法则应作如何的修改？
（学生：遗传信息可以从RNA反过来流向DNA，如致癌RNA病毒）
（学生：遗传信息可以从RNA流向RNA，如RNA肿瘤病毒）
（学生：遗传信息可以从蛋白质流向蛋白质，如疯牛病病毒）
很好，这三个补充，哪个是确信无疑的了呢？哪个还只是可能正确的？
（学生：遗传信息可以从RNA反过来流向DNA，如致癌RNA病毒；遗传信息可以从RNA流向RNA，如RNA肿瘤病毒，这两个是已经被科学家确认了的。遗传信息可以从蛋白质流向蛋白质，如疯牛病病毒，这个还没有被完全确认）
根据这个讨论结果，请修改课本P68图4－7的中心法则，结果如图4－2－3所示。
图4－2－3
中心法则是生命体系中最核心、最简约、最本质的规律，掌握中心法则对生命本质的把握有着重要的作用。
（1）中心法则是现代生物学的理论基石，中心法则第一次阐明了生物体内信息传递的规律，对以后大量关于基因性质的研究起到了指导作用，导致了现代生物学研究战略的根本转变。中心法则从一个全新的角度——信息角度论证了生物界的统一性，不仅揭示了蛋白质合成中遗传信息在不同物种间的统一性，而且也证明了同一物种不同世代间信息转移的统一性。中心法则对生命物质基础和生命主宰物质这两个不同的概念给予了实质性的回答。
（2）中心法则为现代生物学理论的大统一奠定了基础，遗传、发育和进化是最基本的三大生命现象。对这三者的研究分别形成了遗传学、胚胎学和进化论。长期以来，这三门学科各自在自己的领域内都取得了长足的进展，但在遗传与发育、发育与进化的相互关系方面却留下了大片空白，始终都没有形成统一的解释理论，追求统一性是科学和哲学的崇高使命。对生物界统一性的探讨贯穿于生命科学发展的始终。生命科学中的每一次重大的理论突破，都从不同方面论证了生物界的统一性，而这种论证既标志着生命科学的综合和发展，又为进一步的研究奠定了基础，同时还会对哲学思想产生影响。如果说，遗传学是生物学的核心，它提供了一个框架，生命的多样性及其过程可在其中被理解为一个理性的统一体，那么，就可以说，中心法则是遗传学的核心，它提供了一个统一解释的规律，使我们能够更深刻地理解这个统一体。
2.基因、蛋白质与性状的关系
上节课我们只讲到在基因的指导下合成了蛋白质，那基因控制蛋白质的合成到底与基因控制生物的性状特征有什么关系呢？与生物的遗传有什么关系呢？其实我们是能回答出刚才提出的问题的，我们在必修1中已学过相关知识了，大家好好想想，蛋白质与生物性状特征有什么关系？
（学生：蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者）
很好，蛋白质是如何承担生命活动的呢？
（学生：有些蛋白质具有运动的功能。例如，肌纤维中的肌球蛋白和肌动蛋白，是肌肉收缩系统的必要成分，它们伴随着肌原纤维的收缩而产生运动）
（学生：有些蛋白质具有运输的功能。例如，脊椎动物红细胞里的血红蛋白，在呼吸过程中都起着输送氧的作用。血液中的脂蛋白有运输脂质的作用）
（学生：有些蛋白质对生命活动起调节作用。例如，胰岛细胞分泌的胰岛素能参与血糖的代谢调节，降低血液中葡萄糖的含量）
（学生：有些蛋白质参与机体防御机能，如抗体）
（学生：在物质进出细胞膜时，主动运输和协助扩散都需要蛋白质作为载体）
（学生：作为新陈代谢的催化剂——酶绝大多数都是蛋白质。生物体内的各种化学反应几乎都是在相应的酶参与下进行的）
很好，大家思路一打开，可以回想到我们以前所学过的很多生理活动几乎都离不开蛋白质，一方面蛋白质是构成生物体的基本物质，在生物体的基本构造中蛋白质起着非常重要的作用，另一方面蛋白质又作为酶或激素对生命的新陈代谢起重要的调控作用。蛋白质也是细胞与细胞、细胞与环境之间进行信号交换的关键分子。所以说蛋白质是生命活动的主要承担者，有不同的蛋白质就会使生物体呈现出不同的生理特征，而基因也正是通过控制合成不同的蛋白质，从而来调控生物的性状特征的。
下面我们再通过几个具体的例子来看看基因、蛋白质与生物性状特征之间的关系：
例如我们前面刚学的豌豆有圆粒与皱粒这一对相对性状，100多年前，孟德尔用遗传因子的假设作出精彩的解释，如何从基因的角度来解释这一对相对性状呢？大家阅读一下课本P69，看这两种豌豆在基因有什么不同？
（学生：皱粒豌豆中的DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因）
导致蛋白质合成上有什么不同？
（学生：皱粒豌豆中淀粉分支酶不能正常合成）
酶的生理活性如何变化？
（学生：因为没有了淀粉分支酶，导致豌豆中游离的蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖含量升高）
这与豌豆的圆粒与皱粒又有什么关系呢？
（学生：淀粉具有亲水性，能吸水膨胀，而蔗糖却不能，当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆因能有效地保留水分，显得圆鼓鼓的。而淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩）
很好，我们可以简要地用图4－2－4来表述：
图4－2－4
下面我们再看一个发生在我们人身上的例子：
显示白化病患者的图片，白化病是一种较常见的皮肤及其附属器官黑色素缺乏所引起的疾病。这类病人通常是全身皮肤、毛发、眼睛缺乏黑色素，因此表现为眼睛视网膜无色素，虹膜和瞳孔呈现淡粉色，怕光，看东西时总是眯着眼睛。皮肤、眉毛、头发及其他体毛都呈白色或白里带黄。人体表现出不同的肤色是由于人体皮肤中含有的黑色素多少不一的缘故。黑种人皮肤的黑色素最多，而黄种人皮肤中的黑色素较少，而白种人皮肤中的黑色素最少，因此皮肤的颜色表现出很大的差异。而患白化病的患者则是由于机体中缺少一种酶——酪氨酸酶，患者体内的黑色素细胞不能将酪氨酸最终变成黑色素。那为什么会缺少酪氨酸酶呢？原来是白化病患者中控制酪氨酸酶形成的基因异常导致的。我们简要表达如下：
图4－2－5
从这两个例子来看，大家可以总结出什么共同点？
（学生：两个例子都是因基因通过控制酶的合成来控制代谢过程来控制生物体的性状的）
很好，下面我们再来看另外两个例子：
囊性纤维病是北美白种人中常见的一种遗传病，主要表现为患者汗液中氯离子的浓度升高，支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。研究表明，其病因是一个跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3个碱基引起的：
图4－2－6
镰刀型细胞贫血症也是一种遗传病。正常人的红细胞成中央微凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞是弯曲的镰刀状（呈现图片）。这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。原来发现患者血红蛋白分子的多肽链上与正常的血红蛋白分子只有一个氨基酸不同。这是由于编码血红蛋白的基因中一个碱基发生变化而引起的。
图4－2－7
大家总结一下，这两个病例有什么共同点？
（学生：这两个例子中说明基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状的）
综上所述，我们可以看出基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状的。不同的蛋白质使生物表现出不同的性状，而如果蛋白质不能正常合成则可能使生物出现异常的性状。
3.基因型与表现型的关系
刚才讲到，由什么样的基因决定合成什么样的蛋白质，从而使生物表现出一定的性状。我们来看下面一下例子：（呈现水毛茛图）同一株的水毛茛，为什么祼露在空气中的叶和浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态呢？先请问，两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？也就是说其基因型一样吗？
（学生：一样）
那为什么基因一样，却呈现出不同的性状呢？
（学生：环境不同）
我们再看到P71的技能训练，长翅果蝇的幼虫在不同的温度下孵化，为什么会出现不同表现型的果蝇出来呢？
（学生：环境也影响生物性状）
很好，那你能不能结合果蝇的这个例子，具体地解释环境是如何影响生物的性状的呢？（提示：从酶的角度来想）
（学生：果蝇的翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成后，酶活性的发挥会受到环境中诸如温度和pH的影响，在不同的温度下酶活性不同，就导致果蝇的翅的发育状态不同，出现两种性状）
很好，从这里我们可以看出，基因虽然控制生物体的性状，一般来说，有什么样的基因就会出现什么性状，即基因型决定表现型。但在基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响，即并不是有什么基因型一定会出现这种表现型，还与环境因素有关。
4.生物体性状的多基因因素
前面所讲的都是单个基因对生物体性状的控制，但事实上，基因与性状的关系并不都是这种简单的线性关系。例如，人的身高、胖瘦就可能是由多个基因决定的，其中每一个基因对身高、胖瘦都有一定作用。同时，身高、胖瘦也不完全是由基因决定的，后天的营养和体育锻炼等也有着重要的作用。
多基因遗传是指生物和人类的许多表型性状由不同座位的较多基因协同决定，而非单一基因的作用。多基因遗传时，每对基因的性状效应是微小的，但不同基因可以通过累加作用而形成一个明显的表型性状。此外，多基因遗传性状还受环境因素的影响。如人的身高、血压、智力、长相都是多基因遗传控制和环境共同作用的结果，甚至还有语言障碍、惊恐症、阅读不能症、记忆力等，还有人类一些非先天性的正常行为，如性格、自尊、对社会的态度等都受多基因遗传控制和后天环境的影响。
所以，我们对生物体应用系统的观点来看待。生物是一个系统的相互关联的整体，基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素存在复杂的相互作用，共同地精细地调控生物的性状。
5.细胞质基因
存在于细胞质结构中的遗传物质，叫做细胞质基因，与核基因一样具有稳定性、连续性和变异性。
1962年，科学家用电子显微镜观察衣藻、玉米，在电子密度较低的部分有20.5 nm左右的细纤维存在，用DNA酶处理，这种纤维就消失。说明了叶绿体中存在DNA。
Ris（9162）、Nass（1963）用电子显微镜观察鸡胚线粒体，小细丝能被DNA专一性的染料染色，被专一的DNA酶消化，不能被蛋白质酶或RNA酶消化。后来科学家也用电子显微镜照出游离的mtDNA链照片。说明线粒体中也有DNA。
线粒体和叶绿体中的DNA中的基因都称为细胞质基因。
对人的线粒体DNA的研究表明，线粒体DNA的缺陷与数十种人类的遗传病有关，这些疾病多与脑部和肌肉有关，例如：
LHOH病：母系遗传或非遗传性，表现为视神经坏死引起的双侧中央视力丧失，伴有心脏节律失常、神经、血管、骨骼肌系统异常，往往成年发病，但无骨骼病或严重的线粒体结构异常。
NAPP病：母系遗传，表现为色素视网膜炎、共济失调、癫痫、痴呆、近端神经肌肉衰弱、感觉神经疾病及发育迟缓。一般会致死。
Leigh综合症：母系遗传或非遗传性，幼年发病。
线粒体脑肌病：乳酸中毒，中风样发作综合症（MELAS），母系遗传病。表现为身材矮小、多毛、头痛、肌无力、运动诱发呕吐、癫痫发作、再发性脑损伤，并引起偏瘫、偏语。
肌阵挛性癫痫和破损性红肌纤维病：母系遗传，临床表现为肌阵挛性癫痫、全身性抽搐、小脑共济失调和破损性红肌纤维病等。
线粒体肌病、肥厚性心肌病（MMC）：母系遗传或非遗传性，表现为骨骼肌异常及心肌病变。
从这些疾病可以看出，这些遗传病有什么特点？
（学生：这些遗传病都是通过母系遗传给后代的）
那为什么细胞质遗传主要通过母系遗传呢？
（学生：受精过程中，受精卵的细胞质主要是接受来自母亲的卵细胞）
［教师精讲］
“中心法则”及其完善发展的过程是本节的重要内容之一，中心法则是生命体系中最核心、最简约、最本质的规律，掌握中心法则对生命本质的把握有着重要的作用。中心法则蕴涵着核酸和蛋白质这两类生物大分子之间的相互联系和相互作用，从一个全新的角度——信息角度论证了生物界的统一性，不仅揭示了蛋白质合成中遗传信息在不同物种间的统一性，而且也证明了同一物种不同世代间信息传递的统一性。中心法则对生命物质基础（蛋白质）和生命主宰物质（核酸）这两个不同的概念给予了实质性的回答。中心法则也为现代生物学“遗传”“发育”和“进化”的理论找到统一的理论基础，它提供了一个统一解释的规律，使我们能够更深刻地理解这个统一体。
基因、蛋白质与性状的关系是本节的第二个重要内容。生物的性状主要是由蛋白质的功能决定的，一种蛋白质执行什么样的功能是由它的空间结构决定的，蛋白质的空间结构则取决于组成蛋白质的氨基酸的数目和种类，以及氨基酸的排列顺序。而蛋白质的氨基酸的数目、种类及排列顺序则由基因中的碱基的排列顺序来编码的。蛋白质在什么时间合成，合成的数量，合成后在什么部位发挥作用等等相关的调控信息也是由基因编码的。
基因型与表现型之间的关系，说明即使基因型完全相同，但其表达过程可能受到环境因素的影响而呈现出不同的表现性状出来。本节还指出在生物体中基因与性状并不是简单的线性关系，而是基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素共同地精细地调控生物的性状的，再一次强调了生物是一个错综复杂的系统，学习生物一定要建立系统观。
［评价反馈］
1.揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是
A.基因的遗传规律 B.碱基互补配对原则
C.中心法则 D.自然选择学说
解析：此题考查中心法则的含义，中心法则反映的是遗传信息的一般规律。
答案：C
2.甜豌豆的紫花对白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两个相对基因共同控制，只有当同时存在两个显性基因（A和B）时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是
A.一种性状只能由一种基因控制
B.基因在控制生物体的性状上是互不干扰的
C.每种性状都是由两个基因控制的
D.基因之间存在着相互作用
解析：同时存在两个显性基因（A和B）时花中的紫色素才能合成，说明这两个基因共同控制花色这个性状。
答案：D
3.观赏植物藏报春，在20～25 ℃的条件下，红色（A）对白色（a）为显性，基因型为AA或Aa的藏报春开红花，基因型为aa的藏报春开白花。但是，如果把开红花的藏报春移到30 ℃条件下，虽然基因型仍为AA或Aa，但新开的花全是白花，这说明了什么？
解析：此题考查了基因型与表现型之间的关系。
答案：基因的表达过程以有表达产生的酶的活性都可能受到环境的影响，说明基因对性状的控制受到环境因素的影响。
4.引发非典型性肺炎的SARS病毒为单链RNA病毒，复制不经过DNA中间体，使用标准密码子。图4－2－8为SARS病毒在宿主细胞内的增殖示意图：
图4－2－8
请概括出SARS病毒遗传信息传递和表达的主要途径：_________________________。
提示：要注意图中的箭头依次写出：（病毒）RNA→（互补）RNA→（病毒）RNA→蛋白质或RNA（自我复制）→蛋白质。
［课堂小结］
本节我们主要学习了中心法则的提出及发展补充，清楚了生物体中几种遗传信息的传递方向。遗传信息可以从DNA流向DNA；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质；也可以从RNA反过来流向DNA；也可以从RNA流向RNA，也可能从蛋白质流向蛋白质。同时我们也理清了基因、蛋白质和性状之间的关系。基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的不同性状。
另外我们还介绍了基因型与表现型的关系，一般来说，基因型决定表现型，但在基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响。还强调了生物是一个系统的相互关联的整体，基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素存在复杂的相互作用，共同地精细地调控生物的性状。最后简单介绍了胞质基因与细胞质遗传，线粒体和叶绿体中的DNA中的基因都称为细胞质基因。细胞质遗传为母系遗传。
［作业布置］
完成课本P71练习。
［课后拓展］
PCT（苯硫脲）味盲和基因的关系
实验：
1.提前2天配制PTC溶液：称取PTC结晶1.3 g加入蒸馏水1 000 mL，多次搅拌到完全溶解（PTC的质量分数为1/750）。
2.测试前分别配制A液（将上述母液稀释512倍，即质量分数为1/380 000的溶液）和B液（将母液稀释32倍，即质量分数为1/24 000的溶液）。
3.测试者用滴管吸取A液，在被测试者的舌根部滴3滴，让他徐徐咽下，询问能否感知苦味，然后滴3滴蒸馏水，询问能否感知苦味；如果不能，采用B液和蒸馏水测试。
4.统计全班同学的味觉数据，用坐标图表示测试结果。
5.如何设计实验区分哪些同学的基因型是TT，哪些同学的基因型是Tt
已知：
基因型为TT的人，可以尝出质量分数为1/60 000 00～1/750 000的PCT溶液的苦味。基因型为Tt的人，可以尝出质量分数为1/380 000～1/48 000的PCT溶液的苦味；基因型为tt的人只能尝出质量分数为1/24 000以及质量分数更高的PCT溶液的苦味。
●板书设计
第2节 基因对性状的控制
1.中心法则的提出与发展
2.基因、蛋白质与性状的关系
3.基因型与表现型的关系：基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响。
4.生物体性状的多基因因素：基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素存在复杂的相互作用，共同地精细地调控生物的性状。
5.细胞质基因：线粒体和叶绿体中的DNA中的基因都称为细胞质基因。母系遗传。
●习题详解
一、练习（课本P71）
（一）基础题
1.解析：此题主要考查基因、蛋白质与性状三者之间的关系。生物体的性状完全由基因控制是不正确的，性状还可能受到环境因素的影响。因为环境因素可能引起酶的活性发生改变，另外环境因素还包括营养的供应是否充足等。
答案：A
2.（1）解析：此题考查基因与性状的对应关系。课本明确说了基因与性状的关系不都是简单的线性关系。一些性状可能由两个或两个以上的基因共同决定的。
答案：×
（2）解析：此题考查基因控制性状的方式，基因控制生物的性状除了通过控制酶的合成外还能通过控制蛋白质的结构来调控生物的性状。
答案：×
（3）解析：此题考查了中心法则的基本规律。
答案：√
（二）拓展题
1.这里涉及逻辑学中的“必要而非充分条件”概念，红眼基因正常是形成红眼的必要而非充分条件。红眼基因正常，并且其他涉及红眼形成的基因也正常时，果蝇的红眼才能形成；如果红眼基因不正常，即使所有其他涉及红眼形成的基因都正常，果蝇的红眼也不能形成。
2.生物体内的基因的数目多、作用方式复杂，难以单独对其进行研究，生物体的异常性状为科学家研究相关基因的作用提供了一个突破口，使科学家能够从异常性状入手，分析性状异常的个体的基因是否存在区别，存在哪些区别，从而建立起性状与基因的对应关系。因为性状是由基因控制的，如果某一性状的基因发生了异常，并且能稳定遗传，说明控制该性状的基因发生了突变。根据异常性状的遗传方式，还可以分析出控制该性状的基因是位于性染色体上还是常染色体上，是显性还是隐性，并且可以预测这一性状将来的遗传规律。这类似于数学中的反证法。
二、问题探讨（课本P68）
1.水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些。
2.其基因组成是一样的，因为同一植株的所有体细胞中的染色体是一样的。
3.为什么基因组成相同，表现出来的叶的性状却不同？
三、本节聚焦（课本P68）
1.中心法则反映的是生物体内遗传信息的传递方向。遗传信息可以从DNA流向DNA（DNA的复制过程）；可以从DNA流向RNA（转录）；可以从RNA流向蛋白质（翻译）；可以从RNA反过来流向DNA（致癌RNA病毒的逆转录）；可以从RNA流向RNA（RNA肿瘤病毒中遗传物质的复制）；遗传信息也可能从蛋白质流向蛋白质（如疯牛病病毒）。
2.基因中碱基序列决定了蛋白质合成过程中氨基酸的数目、种类和排列顺序。
3.基因可以通过控制酶的合成来控制代谢活动，从而控制生物体的性状；基因也可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
四、资料分析（课本P69）
1.没有推翻传统的中心法则，因为从蛋白质的合成过程来看，传统的中心法则中指出的遗传信息流动是没有错的，这里的资料只是指出了新的遗传信息的流动方向。
2.补充：遗传信息可以从RNA反过来流向DNA，如致癌RNA病毒；遗传信息可以从RNA流向RNA，如RNA肿瘤病毒；遗传信息可以从蛋白质流向蛋白质，如疯牛病病毒。
3.参见教学过程。
五、旁栏思考题（课本P69）
基因与性状的关系并不都是这种简单的线性关系。很多性状可能是由多个基因决定的，每对基因的性状效应是微小的，但不同基因可以通过累加作用而形成一个明显的表型性状。生物是一个系统的相互关联的整体，基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素存在复杂的相互作用，共同地精细地调控生物的性状。
六、批判性思维（课本P70）
一般来说，有什么样的基因就会出现什么性状，即基因型决定表现型。基因是性状形成的内因，但性状的形成往往是内因与外因（环境因素）相互作用的结果，因为基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响，即并不是有什么基因型就一定会出现这种表现型，还与环境因素有关。
七、技能训练（课本P71）
1.假说：翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成后，酶活性的发挥会受到环境中诸如温度和pH的影响，在不同的温度下酶活性不同，就导致果蝇的翅的发育状态不同，出现两种性状。
2.一般来说，有什么样的基因就会出现什么性状，即基因型决定表现型。但在基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响，即并不是有什么基因型一定会出现这种表现型，还与环境因素有关。第2节 现代生物进化理论的主要内容
●从容说课
这节课文章一开头就向我们展示了“会说话”的基因，采取此拟人化的手法目的是调动学生学习的兴趣和积极性，促进学生积极的思考。让学生把自己想象成虎体内的一个基因，怎样才能使自己在后代中拥有更多的拷贝呢 那就要表现得比其他基因优秀。怎样才算优秀呢 就是所控制的性状适应性强。这样就自然将进化、适应和基因这三个核心概念联系起来，基因频率的概念也就呼之欲出。
本节课分为两小节来教学，第一小节包括三部分内容：种群是生物进化的基本单位，突变和基因重组产生进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向。为什么说种群是生物进化的基本单位 这是本节的重点和难点之一。教材主要说明两点：一是说明个体不是进化的基本单位，一个个体适应能力无论多强，如果它的基因不能传给后代，它在进化上就没有贡献，如骡。二是种群是生物繁殖的基本单位，它是指同种生物中一群能够自由交配的个体。如果同种生物的两个异性个体相距遥远，没有机会交配，它们就分别属于两个种群，这两个种群是独立进化的，假以时日，有可能演变为两个物种。需要说明的是，对种群是进化的基本单位的理解，只通过学习教材上这个标题下的内容是不够的，还需要通过后续内容的学习。
在“种群是生物进化的基本单位”标题下，还重点讲述了基因库和基因频率的概念，并安排了“思考与讨论”。这个“思考与讨论”活动对于学生达成本小节知识目标十分重要，其中第1题实际上涉及群体遗传学中“哈代—温伯格平衡”的内容，学生运用学过的遗传学知识完全可以得出答案，认识到在五个假设条件成立时，种群基因频率会保持代代相同。这个活动中的第2、3题，引导学生分析出在自然界这五个假设条件不可能同时具备，因此，种群基因频率会不断变化。这就为本小节第二部分“突变和基因重组产生进化的原材料”奠定了基础。
关于本小节第二部分，由于在本模块遗传部分已经讲述了可遗传变异的三个来源，因此，这里着重讲述突变率以及突变在进化中的意义。关于本小节第三部分，教材主要通过“探究——自然选择对种群基因频率变化的影响”来完成。这项探究强调的是运用数学方法，而不是用实验材料来实际操作，对科学探究能力的全面提高具有独特价值。
第二小节《隔离与物种的形成》包括物种的概念和隔离在物种形成中的作用两部分。引言与第一小节相衔接，自然引出怎样判断两个种群是否属于一个物种的问题。
关于物种的概念，目前还没有一个完全统一的定义，分类学上的物种主要依据的是形态学标准，进化论中的物种主要依据的是遗传学标准——以能否自由交配为标准，生态学上又主要以生态要求是否一致为标准。本小节物种的定义采取的是遗传学标准。因此，在定义之前有一个状语：“在遗传学和进化论中”。
关于隔离在物种形成中的作用，首先交代了隔离的概念，包括生殖隔离和地理隔离等。接下来安排“资料分析”活动，让学生通过分析加拉帕戈斯群岛上地雀的物种分化过程，来认识隔离在物种形成中的作用。
第三小节《共同进化与生物多样性的形成》包括共同进化、生物多样性的形成和生物进化理论在发展三部分内容。共同进化包含两层含义：一是不同物种间的共同进化，二是生物与无机环境之间的相互影响和共同演变。关于物种间的共同进化，教材通过两个实例来说明，并且指出捕食者的存在客观上有利于被捕食者种群的发展，有利于增加物种多样性，这对于培养学生的辩证思维具有重要意义，也较好地体现了学习生物学的价值。
关于生物多样性的形成，首先指出生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性，接着讲述了生物进化的几个重要阶段。需要说明的是，这里讲述的不仅是物种的更替，而且包括地球环境的变迁和生态系统的演变，包括生物与环境之间的相互作用，体现了共同进化的观点。
本小节第三部分，教材简单介绍了中性学说和间断平衡说，让学生认识到在进化论领域至今仍有不同观点，进化理论仍在不断发展，同时也再次强调以自然选择学说为核心的进化理论的重要地位。在介绍不同观点时，需要把握好主流观点和其他观点之间的尺度。
●三维目标
1.知识与技能
（1）解释种群、种群基因库、基因频率等概念。
（2）运用数学方法讨论种群基因频率的改变。
（3）说明现代生物进化理论的主要内容。
（4）举例说明共同进化和生物多样性形成的原因。
（5）形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念。
（6）培养学生收集资料和数据的能力以及处理资料和数据的能力。
（7）运用生物进化观点解释一些生物现象。
（8）通过教学活动使学生学会抽样调查的方法。
2.过程与方法
采用互动式教学模式，由教师提供讨论素材，组织引导学生讨论、活动，最后由师生共同总结的形式进行。
3.情感态度与价值观
（1）通过引导学生分析调查或实验所取的数据，培养学生以事实或实验结果为依据得出结论的科学态度。
（2）通过教学活动，培养学生“生物是进化来的”“生物的进化与环境密切相关”的思想观念，帮助学生树立辩证唯物主义的认识观。
●教学重点
1.种群、物种、隔离、基因频率等概念。
2.突变和基因重组、自然选择、隔离在生物进化中的作用。
●教学难点
1.基因频率的概念。
2.自然选择对种群基因频率的影响。
3.隔离在物种形成中的作用。
●教具准备
大量的电子图片和动画。
●课时安排
4课时
第1课时
●教学过程
［课前准备］
1.搜集相关电子图片和生物进化有关的影音文件或f1ash，并制作成教学课件。
2.制定学生课前预习的提纲。
（1）通读课文。
（2）思考“问题探讨”中的2个问题。
（3）思考“本节聚焦”中的3个问题。
（4）复习数学课中学过的概率统计的相关知识和孟德尔遗传规律。
（5）登陆此网站http://www./wcl/index.htm和中华博览网进行自主学习。
［情境创设］
通过语言陈述或设问与学生对话交流的形式复习有关进化的基础知识——达尔文进化论的基本内容。通过提出问题：“在达尔文进化论的基础之上，现代生物学的研究又有了什么新进展？”引起学生的兴趣，吸引学生的注意。
［师生互动］
引入（复习）：上节课我们学习了达尔文自然选择学说的主要观点，那么此观点是什么？（答：略）请同学们根据此观点，分析下面的情境：
“如果在灰色翅（基因型为aa）昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（基因型为Aa）的变异个体，且绿色比灰色更不容易捕食。那么，昆虫的翅色将怎样变化？”
学生讨论：学生自由讨论，并发表自己的看法。
提出质疑：该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？
（教师要明确提出这个问题的教学意图：让学生通过讨论，发现自然选择学说中的某些观点与现代遗传学所揭示的遗传和变异的本质之间的矛盾，体会对自然选择学说的修正是必然的）
学生回答：（学生的答案可能五花八门）可能有几种答案：（1）绿色个体确实比灰色个体容易生存下来，昆虫的翅色由灰色朝着绿色的方向进化。（2）即使绿色个体不容易被捕食，也可能由于其他原因中途夭折。
提问：如果该绿色个体能很好地生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给它的下一代呢？
回答：（学生讨论）只有通过有性生殖，才能将基因传给子代，将基因A保留下来。
提问：如果Aa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色吗？
学生活动：复习孟德尔遗传规律，讨论、分析子代的基因型和表现型以及基因型与表现型的关系。
回答：不一定。
教师讲述：出现有利变异个体内的有利基因只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续，另外，有利变异的个体的后代不一定能真实遗传。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现形式是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化，这个群体就是种群。
种群是生物进化的基本单位。
提问：怎样的一群生物个体可以称为种群呢？
学生活动：阅读教材。
回答：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
课堂练习：
以下属于种群范畴的是
A.一座山上所有的马尾松 B.一块草地上所有的昆虫
C.一个池塘内所有的鱼类 D.一个公园内所有的树木
与学生一起进行分析：首先让学生复习种群的概念。
选项A指的是在一定自然区域内（一座山）一种生物（马尾松）全部的个体，符合种群的定义。选项B指的是在一定自然区域内（一块草地）的全部昆虫，昆虫并不是一种生物，而是多种生物的总和（纲），故不符合种群的定义。选项C、D与选项B原因基本相同，故答案选A。
提问：一个生物“种”或“物种”与种群有何区别？
学生活动：学生讨论并自由发表看法。
教师总结：物种可以分布在不同的自然界的不同区域，只有在可以发生随机交配、繁衍，使基因能够世代相传的一定区域内的同种全部个体的集合才是一个种群。
提问：人们为什么要提出“种群”这个概念呢？
学生活动：学生讨论，可以没有结果。
教师归纳：自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。
教师讲述：性状是由基因控制的，研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化呢？由此人们提出了基因库和基因频率的概念。
提问：什么是基因库？什么是基因频率？
学生活动：阅读教材有关部分。
回答：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率。
讲解例题：
某昆虫种群中，绿色翅的基因为A，褐色翅的基因为a，调查发现，AA、Aa、aa的个体分别占40、120、40，那么a和A的基因频率各是多少？
学生活动：学生计算并汇报计算结果和方法。
回答：种群基因A的频率为50%，基因a的频率为50%。
教师总结：某种基因的频率=
等位基因的频率之和等于1
巩固练习：展示在投影上（或写在黑板上），让学生当堂练习加以巩固。
在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，aa的个体占4%。那么基因A和a的频率分别是多少？
教师与学生一起分析：
解：设所抽出的个体数为n，则
∵基因A的数量=n×18%×2 + n×78%=1.14n
基因a的数量=n×4%×2 + n×78%=0.86n
此对等位基因的总数=2n
∴基因A的频率=1.14n/2n = 57%，基因a的频率=1－57%= 43%。
提问：如果让该种群随机交配，依据孟德尔遗传规律，子一代、子二代的基因型频率和基因频率又会怎样呢？
学生活动：学生计算（教师要加强引导，注意让学生计算并从结果中观察基因频率和基因型频率变化的规律）
提问：从计算结果中，发现了什么现象？
回答：基因频率在亲子代之间是稳定不变的，基因型频率到了子二代也会稳定下来。
提问：自然界种群的基因频率能世代不变吗？为什么？
学生活动：讨论要使种群基因频率不发生变化，此种群应具备哪些条件？学生自由发表看法。
教师归纳：要使种群的基因频率世代不变，要满足以下条件：
①该种群非常大；②所有的雌雄个体都能自由交配；③没有迁入和迁出；④自然选择对不同表现型的生物个体没有作用；⑤这对基因不发生突变和携带者对基因的染色体不发生异常。这五个条件都是影响种群基因频率变化的原因。显然要全部满足这五个条件是不可能的，即使满足了前四个条件，基因突变和染色体变异总是会发生的。
提问：影响种群基因频率变化的根本原因是什么？
回答：变异。
（为下一课时的教学作好铺垫）
［教师精讲］
以生物个体为单位来研究生物的进化，可以看出有局限性，有利的变异个体不一定能真实地遗传。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现形式是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化，也就是说，我们应将种群作为研究生物进化的基本单位。种群是指生活在一定区域内的同种生物的全部个体。这里要求根据种群的概念能够作出对种群的判断。
研究生物的进化要以种群为单位，研究种群就必须研究种群的基因组成和变化，即要掌握基因库和基因频率的概念和相关的计算。基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因。基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。关于基因频率的计算我们要掌握计算的方法：
某种基因的频率=
等位基因的频率之和等于1
最后，我们要知道在各种环境因素的影响下种群的基因频率不是世代不变的，而是在不断变化的。
［评价反馈］
1.现在许多学者认为，生物进化的基本单位是
A.生物个体 B.同种生物的全部个体
C.种群 D.生活在一起的全部生物
解析：研究生物的进化，仅仅研究个体的表现形式是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化，即要以种群为单位开展研究，故答案选C。
答案：C
2.根据现代生物进化理论，下列符合种群概念的是
A.太平洋里全部的鱼 B.中华人民共和国国土上的所有人
C.稻田里全部的蛇 D.草原上的灰仓鼠
解析：选项A和C说的都是多种生物的总和，与种群定义不符；选项D指的是一种生物（物种）；选项B说的是在中华人民共和国这个区域内全部的人（一种）。故答案选B。
答案：B
3.已知人眼的褐色（A）对蓝眼（a）是显性。在一个有30 000人的群体中，蓝眼的有3 600人，褐眼的有26 400人，其中杂合子的个体有14 400人。那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为
A.0.64和0.36 B.0.36和0.64 C.0.50和0.50 D.0.82和0.18
解析：此对等位基因（A+a）数目的总和=30 000×2=60 000，基因a的数量=14 400+3 600×2=21 600，基因A的数量=14 400+（26 400－14 400）×2=38 400，根据公式：
某种基因的频率=
等位基因的频率之和等于1
代入公式得出，基因A的频率=0.64，基因a的频率=1－0.64=0.36，故答案选A。
答案：A
4.下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是
A.一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因
B.生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
C.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因
D.基因突变可改变基因库的组成
解析：例如，基因库中含有等位基因A和a，而在这个种群中就可能存在基因型为aa或AA的个体，故答案C不正确。
答案：C
［课堂小结］
本节课要求掌握的是生物进化的基本单位是什么？（种群）种群的概念和概念的应用以及基因库和基因频率的概念和相关计算。掌握了这些知识才能使我们更好地去理解生物进化的过程和实质。
［布置作业］
课本P118基础题第1、2题。
［课后拓展］
在豚鼠中，黑毛对白毛是显性，如果基因库中，90％是显性基因B，10％是隐性基因b，则种群中基因型BB、Bb、bb的频率分别是
A.81％、18％、1％ B.45％、40％、15％
C.18％、81％、1％ D.45％、45％、10％
解析：此题可根据遗传平衡定律公式来计算，如果用p代表基因B的频率，q代表基因b的频率。那么，遗传平衡定律可以写成：（p+q）2= p2 + 2pq + q2。其中p2代表一个等位基因B纯合子的频率，q2代表另一个等位基因b纯合子的频率，2pq代表杂合子Bb的频率。如果一种群达到了遗传平衡，其基因型频率应当符合p2 + 2pq +q2 ＝1。
故可得出：BB基因型频率=p2=（90％）2= 81％；
Bb基因型频率=2pq=2×90％×10％= 18％；
bb基因型频率=q2=（10％）2= 1％。
答案：A
●板书设计
第2节 现代生物进化理论的主要内容
一、种群基因频率的改变与生物进化
（一）种群是生物进化的单位
1.种群的概念
2.基因库的概念
3.基因频率的概念
4.基因频率的计算方法
●习题详解
一、问题探讨（课本P114）
提示：学生可以按如下思路展开想象：一个基因所控制的性状，对个体生存和繁殖后代的贡献越大，拥有该基因的个体就可能越多。
二、本节聚焦（课本P114）
1.出现有利变异个体内的有利基因只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续，另外有利变异的个体的后代不一定能真实遗传。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现形式是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化，这个群体就是种群。
2.要使种群的基因频率世代不变，要满足以下条件：
①该种群非常大；②所有的雌雄个体都能自由交配；③没有迁入和迁出；④自然选择对不同表现型的生物个体没有作用；⑤这对基因不发生突变和携带者对基因的染色体不发生异常。这五个条件都是影响种群基因频率变化的原因。显然要全部满足这五个条件是不可能的，即使满足了前四个条件，基因突变和染色体变异总是会发生的。所以种群的基因频率就一定会发生变化。
3.在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会不断下降。
三、思考与讨论（课本P115）
1.（1）A配子占60％，a配子占40％。
（2）子代基因型频率：AA占36％；Aa占48％；aa占16％。
（3）子代种群的基因频率：A占60％；a占40％。
（4）种群的基因频率会同子一代一样。
如下表所示：
亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比率 A（30%） A（30%） a（30%） a（10%）
子代基因型频率 AA（36%） Aa（48%） aa（16%）
子代基因频率 A（60%） a（40%）
2.对自然界的种群来说，这五个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。
3.突变产生新的基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。●备课资料
1.真核细胞DNA与原核细胞DNA的几点比较
（1）真核细胞中DNA的碱基顺序，很多都没有表达功能，即没有基因的特性，不能表达为蛋白质，有基因功能的不超过10％；原核细胞则相反，DNA几乎都有表达功能。
（2）真核细胞DNA有许多重复的碱基顺序，这在原核细胞是没有的。例如，在小鼠的DNA中，有10％是高度重复顺序，共含约100万个重复顺序，每一顺序含300个碱基对。染色体两端和着丝粒部分都是重复顺序，它们没有转录的功能。
（3）真核细胞染色体DNA都是线形的，线粒体和叶绿体DNA是环形的，细菌核区的DNA、质粒DNA、某些病毒DNA是环形的。
2.DNA的结构
DNA的一级结构：脱氧核苷酸在多脱氧核苷酸链上的排列顺序为DNA的一级结构，脱氧核苷酸之间通过3′，5′磷酸二酯键连接。
DNA的二级结构：DNA双螺旋结构是核酸的二级结构。双螺旋的骨架由脱氧核糖和磷酸基构成，两条链之间的碱基互补配对，代表着遗传信息。DNA双螺旋结构的主要特点是：
a.DNA是一反向平行的互补双链结构。亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，而碱基位于内侧，碱基之间以氢键相结合，其中，腺嘌呤始终与胸腺嘧啶配对，形成两个氢键，鸟嘌呤始终与胞嘧啶配对，形成三个氢键。
b.DNA是右手螺旋结构。螺旋直径为2 nm。每旋转一周包含了10个碱基，每个碱基的旋转角度为36度。螺距为3.4 nm，每个碱基平面之间的距离为0.34 nm。
c.DNA双螺旋结构稳定的维系。横向靠互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持，尤以后者为重。
DNA的三级结构：三级结构是在双螺旋基础上进一步扭曲形成超螺旋，使体积压缩。在真核生物细胞核内，DNA三级结构与一组组蛋白共同组成核小体。在核小体的基础上，DNA链经反复折叠形成染色体。●备课资料
克里克和他的贡献
克里克简介：（1916.6～2004.8）
1916年6月8日，弗朗西斯·克里克出生在英格兰北汉普顿市。幼时的克里克便对科学问题充满好奇和疑问。
他曾在伦敦大学学习物理，二战的爆发使他被迫中断攻读博士的学习，来到英国海军部研究制造水雷。二战后，他对“生物与非生物的区别”产生了浓厚兴趣，但那时他在生物学、有机化学以及晶体学方面都没有什么基础，在此后的几年里他花了大量的时间自学这些知识，完成了从物理学家到生物学家的转变。这是他的第一次学科领域转换。
克里克与沃森始于1951年的友谊对克里克的研究道路产生了至关重要的影响，他们确信如果弄清了DNA的立体结构，基因的传递规律也将由此得到揭示。他们基于广泛领域的研究结果制作模型，直到罗莎琳德·富兰克林的X射线衍射研究结果，使他们于1953年最终确立DNA结构的“双螺旋”模型。1953年4月25日，克里克和沃森合作，在顶级的《自然》杂志上发表了一篇名为“核酸的分子结构——DNA的一种可能结构”的论文。由于沃森、克里克和威尔金斯在DNA分子研究方面的卓越贡献，1962年，他们三人分享了诺贝尔医学和生理学奖。
在1954年获得博士学位之后，克里克继续研究DNA和基因编码之间的关联，在这一研究中，克里克与VernonIngram共同发现了遗传物质在决定蛋白质特性中的作用。1957年，克里克开始与SydneyBrenner共同研究DNA中的碱基序列如何决定蛋白质中的氨基酸序列。克里克不但确立了基本的基因编码，还预测了蛋白质合成的机理。1960年，克里克开始研究与组蛋白相关的特定蛋白质的结构及功用。
1966年，克里克写了一本名为《分子与人》（OfMoleculesandMen）的科普著作，介绍到那时为止生物化学领域的革命性成果的具体应用。之后他的研究兴趣开始转向神经生物学。克里克于1976年离开剑桥实验室，成为位于加州圣迭戈市的索尔克生物研究中心（SalkInstituteforBiologicalStudies）的一名教授，并一直从事有关意识的神经生物学基础的研究。
克里克开始思考意识的本质，但他并没有走实验的道路，而是决定从理论研究入手。他对意识问题研究的另一个特点是他不仅从自己熟悉的分子角度研究问题，还注重从心理学、神经解剖学以及神经生理学等各个水平，甚至从哲学水平来看问题，以期架起连通各个领域的桥梁。
20世纪90年代中期，克里克在其科普著作《惊人的假说：灵魂的科学探索》中指出，我们的思想、意识完全可以用大脑中一些神经元的交互作用来解释，这就是他提出的关于意识的“惊人假说”。
作为克里克对意识本质问题兴趣的一部分，他还研究了关于人类梦境的复杂问题。当然，克里克研究的目的并不在于梦本身，而在神经网络。他认为只有理解了神经组群之间如何相互作用和协同工作，才能理解大脑。神经组群之间这种复杂的相互作用有时发生在睡眠和快速眼动中，克里克希望通过研究梦来作为神经交互作用的证据。
2003年初，克里克在著名的《自然—神经科学》杂志上发表论文“意识的框架”，提出意识不是先天就有，而是由大脑中位于“扣带前回”的一小组神经元产生和控制的。他的论文又一次奠定了他的意识问题的制高点，受到认知科学界的广泛关注。这已经是他生命的垂暮之年，克里克为世界各地的年轻科学家吹响了号角：脑科学还有很长的一段路要走，但它的吸引力和重要意义将不可避免地推动它不断前进。
2004年7月28日，著名生命科学家，DNA双螺旋结构的发现者之一弗朗西斯·克里克与世长辞，20世纪的一颗科学巨星陨落了。人们永远不会忘记这位“分子生物学之父”。●备课资料
遗传平衡定律
种群的基因频率能否保持稳定呢 英国数学家哈代（G.H.Hardy，1877～1947）和德国医生温伯格（W.Weinberg，1862～1937）分别于1908年和1909年独立证明，如果一个种群符合下列条件：（1）种群是极大的；（2）种群个体间的交配是随机的，也就是说种群中每一个个体与种群中其他个体的交配机会是相等的；（3）没有突变产生；（4）种群之间不存在个体的迁移或基因交流；（5）没有自然选择，那么，这个种群的基因频率（包括基因型频率）就可以一代代稳定不变，保持平衡。这就是遗传平衡定律，也称哈代—温伯格平衡。
遗传平衡定律的推导包括三个步骤：（1）从亲本到所产生的配子；（2）从配子的结合到子一代（或合子）的基因型；（3）从子一代（或合子）的基因型到子代的基因频率。下面用一个例子来说明。
在一个兔种群中，有一半的兔体内有白色脂肪，基因型为YY，另一半的兔体内有黄色脂肪，基因型为yy。那么，这个种群中的基因Y和基因y的频率都是0.5。
在有性生殖过程中，在满足上述五个条件的情况下，这个种群产生的具有Y和y基因的精子的比例是0.5∶0.5，产生的具有Y和y基因的卵细胞的比例也是0.5∶0.5。有性生殖的结果，根据孟德尔遗传规律，产生的子一代具有三种基因型，并且它们之间的比例是：
卵细胞精子 0.5Y 0.5y
0.5Y 0.25YY 0.25Yy
0.5y 0.25Yy 0.25yy
由此可见，子一代基因型YY、Yy、yy的频率分别是0.25、0.50和0.25。那么，子一代中各基因的频率分别是：Y=0.25+1/2×0.5=0.5，y=1/2×0.5+0.25=0.5。
因此，子一代中基因Y和基因y的频率不变，仍然是0.50∶0.50。如果继续满足上述五个条件，这个种群中基因Y和基因y的频率将永远保持0.50∶0.50，而基因型YY、Yy、yy的频率也会一直保持0.25、0.50和0.25。
如果用p代表基因Y的频率，q代表基因y的频率。那么，遗传平衡定律可以写成：
（p+q）2= p2 + 2pq + q2=1。其中p2代表一个等位基因（如Y）纯合子的频率，q2代表另一个等位基因（如y）纯合子的频率，2pq代表杂合子（如Yy）的频率。如果一种群达到了遗传平衡，其基因型频率应当符合p2+2pq+q2＝1。
遗传平衡所指的种群是理想的种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这也从反面说明了在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。●备课资料
达尔文的进化论对人们的思想观念有哪些影响
达尔文的进化论对人们思想观念的影响是多方面的。
（1）对人们破除迷信、树立科学的世界观具有重要作用。在达尔文之前，西方社会普遍相信创世说所描绘的世界，即上帝有目的地设计的世界：合理安排、完善美妙、永恒不变的世界。而达尔文却给人们描绘了另一个世界：没有造物主，没有预先的设计，变化无穷、充满竞争、产生和消亡交织、新种和旧种更替的世界；有漫长而曲折的演变历史和难以预测的未来的世界；令科学家们兴奋不已并愿意为探索它的奥秘而献身的世界；需要人类正确看待自身地位、回归到大自然中的一员而不是主宰位置的世界。
（2）为辩证唯物主义观点提供了自然史的基础。在达尔文的进化论中唯物主义和辩证法的思想和素材是十分丰富的。它否认自然界有非物质的超自然的特殊力量的存在，系统地揭示了各种生物之间、生物与无机环境之间的普遍联系，阐明了生物产生和发展的过程以及一种生物向另一种生物转化的客观规律。关于自然界中必然性与偶然性、同一性与差异性、原因与结果的关系，都从进化的角度作出了合理的解释。
（3）对人类正确认识自身在自然界的地位有重要意义。按照传统的宗教观点，人们是不可能接受人与猴有什么亲缘关系的，人是凌驾于万千物种之上的万物之灵，具有无上的优越地位，可以随意宰割和摆布其他物种。而按照达尔文的进化论，人和猴以及其他更低等的生物，都具有共同的原始祖先，都是生物界长期进化的产物。人类同其他物种一样，都是大自然中的一员。这样的思想观念对人类的影响是非常深刻而长远的。
（4）1898年，严复把达尔文学说引入我国。当时正值西方列强欺压甚至要瓜分中国，有识之士将“生存竞争、适者生存”的观点当成唤起国人“自强保种”的警钟，在客观上给中国社会带来积极影响。
（5）曾有人将达尔文的观点不恰当地引入社会学领域，出现了“社会达尔文主义”思潮，为社会中尔虞我诈、侵略战争等丑恶现象寻找借口。●备课资料
我国转基因生物的利用现状
1981年，科学家第一次成功地将外源基因导入动物胚胎，创立了培育转基因动物的技术。1982年，科学家获得转基因小鼠。1983年，又获得转基因烟草、马铃薯。目前，国际上获得的转基因植物已达100种以上。以下列举了我国转基因生物的利用情况。
基因工程药物 基因工程药物主要来自三个方面：一是微生物基因工程，即把目的基因导入大肠杆菌等工程菌中，通过微生物表达目的基因的产物；二是细胞基因工程，即用哺乳动物细胞株表达目的产物；三是转基因动物，即将目的基因直接导入鼠、兔、羊、猪体内，使目的基因在哺乳动物体内表达，从而获得目的产物。下表列举了部分利用基因工程技术研制的药品。
利用基因工程技术研制的部分药品
产品名称 菌株或细胞 应 用
人胰岛素 大肠杆菌 治疗糖尿病
人生长激素（GH） 大肠杆菌 治疗生长缺陷症
表皮生长因子（EGF） 大肠杆菌 治疗烫伤、胃溃疡等
肿瘤坏死因子 大肠杆菌 杀死某些肿瘤细胞
白细胞介素－2（IL－2） 大肠杆菌 治疗某些癌症
尿激酶原 大肠杆菌 治疗心脏病
α－干扰素 酵母菌 治疗癌症或病毒感染
乙型肝炎疫苗 酵母菌 预防病毒性肝炎
组织溶纤酶原激活剂（tPA） 哺乳动物细胞 治疗心脏病
环境保护中的应用 人类活动造成的各种污染（包括工业废水、废气、各种废弃物、有毒化学物质、电磁和放射性物质等）对生态环境的破坏，已成为威胁人民生活的严重问题。生物技术在环境治理上发挥着不可替代的作用。美国培育的基因工程“超级细菌”，几小时就可降解自然菌种需1年才能降解的水上浮油；日本将嗜油酸单孢杆菌的耐汞基因转入腐臭单孢杆菌，使该菌株既能有效处理环境中的汞污染，又能将汞回收利用。目前，已成功培植出一种能高效地吸收重金属的转基因烟草，它对土壤中重金属具有很强的抵抗能力和吸附能力，如果把转基因的烟草种于被污染的土壤，就能利用它来吸收和排除土壤中的重金属。
动物乳腺生物反应器 动物乳腺生物反应器是20世纪90年代出现的利用转基因动物的乳房作为生物发酵工厂，大规模生产某些急需的生物活性物质或药用蛋白的高新技术。
目前利用动物乳腺生物反应器生产医用蛋白质已经受到高度的重视。荷兰用转基因牛生产乳铁蛋白；英国成功研制出转基因羊，从其乳汁中提取抗胰蛋白酶；我国研制出五头转基因羊，乳汁中含有治疗血友病的凝血因子。
本章自我检测详解
一、概念检测
连线题
1—B，2—C，3—E，4—D，5—F，6—A。
判断题
1.解析：有性生殖的后代有遗传有变异，不一定把亲本的所有特征都遗传下来。
答案：×
2.解析：因为选择育种仅在同种物种的自然变异的情况下进行选择，所以进展缓慢，可选择的范围有限。
答案：√
3.解析：因为人工诱变可提高突变的频率，可选择范围广，从而加快了育种的进程。
答案：√
4.解析：如果不严加管理，就有可能被不法分子利用，危害人类。
答案：√
画概念图
二、知识迁移
提示：此题是一道开放性题目，答案从略。
三、技能应用
提示：这是一幅具有讽刺意味的卡通图。画面中两位研究人员在培养室中面对人工栽培的人形大头菜，说道：“看来我们把太多的人基因转移到大头菜里了。”暗示他们已能够运用基因工程技术随心所欲地把人的基因转入蔬菜中生产出“人形”大头菜。本题属于开放性题目，手法夸张，教师应启发学生充分发挥想象力，运用本章所学知识对此作出评价，并且认识到理智地运用科学技术成果的必要性。
四、思维拓展
提示：很多生物的基因组目前并不清楚，因此，寻找目的基因仍是十分艰巨的工作。此外，基因的提取、分离和转移需要昂贵的仪器设备。而杂交育种和诱变育种作为常规育种方法，操作简便易行，是基因工程技术所不能取代的。第3课时
●教学过程
［课前准备］
1.某家庭的亲子照片（如某知名人物或本校教师等）。
2.进行“建立减数分裂中染色体变化的模型”的建构所需的材料。
3.实物投影仪、白纸（或投影机和透明胶片）。
［情境创设］
教师用投影显示萨达姆与其长子乌代（左）和次子库赛（右）合影的资料照片。如图2－1－25。
图2－1－25
教师：照片上的三个人分别是谁啊？
学生：萨达姆与其长子乌代（左）和次子库赛（右）。
教师：乌代与库赛均为萨达姆与其妻子所生，但为什么他们三个人会长得不一样？要想明白其中的道理，还需学习“受精作用”的内容。
［师生互动］
1.配子中染色体组合的多样性
教师：同学们已经知道，减数分裂形成的精子和卵细胞，必须相互结合形成受精卵，才能发育成新个体。那么高等动物个体发育的起点是什么？
学生：受精卵。
教师：很好。我们已经知道，父亲体内所有的精原细胞，染色体组成并无差别；母亲体内的卵原细胞也是如此。但为什么会出现萨达姆与其儿子乌代和库赛的情况？
学生：是不是参加受精作用的精子和卵细胞的染色体组成是不一样的呢？
教师：这猜想有道理。究竟是不是这样，我们可以通过模型建构“建立减数分裂中染色体变化的模型”来寻找答案。
教师：在我们进行模型建构之前，让我们一起来复习减数分裂过程中染色体的数目与主要行为变化。
教师投影显示“哺乳动物精子的形成过程图解”，师生共同回顾减数分裂过程中染色体的数目与主要行为变化。
教师：下面让我们进行“建立减数分裂中染色体变化的模型”的模型建构。
教师组织学生按下表的“活动准备”“模拟减数分裂中染色体数目及主要行为的变化”，和“模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合”的顺序进行模型建构，教师则巡视检查学生在模型建构过程中存在的问题，并提醒学生在动手建构的过程中思考相应的问题。“表达与交流”一项采用两组学生分别演示，一方面起示范作用，另一方面也有利于发现学生在模型建构中存在的问题。
由于本活动项目由两人合作完成，为更好地培养学生的合作精神，提高实验效率，所以教师可建议学生在活动准备和染色体的行为变化等方面进行分工合作。实验方案如下：
建 构 过 程 方 法 步 骤 学 生 思 考
活动准备 本活动由两人一组合作完成 1.染色体在什么时候复制？2.初级精母细胞中有几个中心体？几个中心粒？
1.用橡皮泥做出4条黄色和4条红色的染色单体，其中2条黄色的染色单体长3～4cm,2条长6～8cm；2条红色的染色单体长3～4cm, 2条长6～8cm
2.把颜色、长度相同的两条染色单体成对并排放置。用同一种颜色的小块橡皮泥代表着丝点，在两条染色单体中部用小块橡皮泥粘起来，代表减数分裂开始时已完成复制的染色体
建 构 过 程 方 法 步 骤 学 生 思 考
3.在纸上画一个足够大的初级精母细胞的轮廓，能够容纳所做的4条染色体。画出中心体和纺锤体
1.模拟减数分裂中染色体数目及主要行为的变化 1.把做好的染色体放在画好的细胞内，让长度相同、颜色不同的两条染色体配对，使着丝点靠近。红色、黄色分别代表来自母方和父方的染色体 1.各步骤分别模拟了减数分裂过程中何时何种染色体行为？2.减数分裂开始时细胞内有几条染色体？有多少个DNA分子？染色体数目减半发生在什么时候？3.减数分裂结束时形成的每个子细胞中有多少条染色体？4.如果模拟卵细胞的形成，应该怎么做？
2.将两对染色体横向排列在纺锤体中部赤道板处，红色和黄色染色体分别放在赤道板的两侧
3.双手分别抓住并移动染色体的着丝点，使红色和黄色的染色体分离，分别移向细胞的两极
4.在另一张纸上再画两个次级精母细胞的轮廓，并画出中心体和纺锤体。将已经移到细胞两极的染色体分别放到这两个新细胞中
5.将新细胞中的染色体横向排列在细胞中央的赤道板处。平均分开每条染色体上的小块橡皮泥——相当于着丝点分裂。抓住粘有小块橡皮泥（即着丝点）的部位，把染色体分别拉向细胞的两极。尽量一次移动所有的染色体，像在活细胞中发生的一样。然后，在两极有染色体的部分画出细胞轮廓，代表新细胞生成
2.模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合 1.同活动一的方法步骤“染色体配对” 1.你认为含有两对同源染色体的初级精母细胞能产生几种配子？产生每一种配子的比例是多少？如果含有3对同源染色体呢？如果有n对呢？2.从建立模型的过程来看，减数第一次分裂与减数第二次分裂的不同点有哪些？
2.将两对染色体横向排列在纺锤体中部赤道板处注意：这次要在赤道板每一侧放两条不同颜色的染色体
3.同活动一的方法步骤“染色体移向细胞的两极”
4.同活动一的方法步骤“一个细胞分裂成两个细胞”
5.同活动一的方法步骤“模拟减数分裂第二次分裂”
3.表达与交流 1.教师准备实物投影仪（或投影机），画有一个初级精母细胞和画有两个次级精母细胞的白纸（或透明胶片）各一张 1.教师与学生共同观看学生的演示过程，并作点评。（对演示学生的评价尽量以肯定为主）2.染色体的初级精母细胞共能产生几种配子呢？
2.任选一组学生演示“模拟减数分裂中染色体数目及主要行为的变化”，并予以相应的说明
3.任选一组学生演示“模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合”，并予以相应的说明
教师：从我们进行“减数分裂过程中非同源染色体的自由组合”的实验中，大家可以发现有两对同源染色体的初级精母细胞共能产生几种配子呢？
学生：4种。
教师：如果初级精母细胞有3对同源染色体呢？
学生：8种。
教师：大家可以推算一下我们人类成熟男性共能产生多少种的精子（不考虑非姐妹染色单体的交叉互换）。
学生：223种。
教师：因此，在不考虑非姐妹染色体的交叉互换的情况下，如果一种生物有n对同源染色体，则该生物能产生的配子种类数是2n。
4.受精作用
教师播放精子与卵细胞结合受精的录像，引导学生观察、思考。
教师：什么是受精作用？
学生：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
教师：那卵细胞和精子依靠什么物质进行相互识别？
学生：细胞膜外面的糖蛋白。
教师：很好。现在同学们能否把刚才所看到的受精作用过程的录像介绍一下？
学生：在受精作用进行时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。与此同时，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入。精子的头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。
教师：通过受精作用，染色体数目出现什么变化？
学生：受精卵中染色体数目又恢复到原来体细胞中的数目，其中一半来自精子（父方），一半来自卵细胞（母方）。
教师：现在我们回头看看同源染色体的概念，同学们现在是否明白了同源染色体一条来自父方、一条来自母方的意思呢？
学生：明白。精子和卵细胞中的同源染色体都是成单存在，精子带有其中的一条，卵细胞带有其中的另一条，受精后，这两条同源染色体到了一个细胞中，它们就成对存在了。
教师：总结得很好。接下来我们来看看卵细胞在受精前后的变化。未受精时，卵细胞好像睡着了，细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢。受精过程使卵细胞变得十分活跃。
教师显示以下胚胎分裂分化系列图片（如图2－1－26）。
图2－1－26
教师：受精作用发生后，受精卵将迅速进行细胞分裂、分化，最终发育成新生命。新生命诞生以后由此开始了遗传物质与环境相互作用的发育过程。这里要注意的是，受精卵以什么方式进行分裂？
学生：有丝分裂。
教师：同学们，当我们看这些图片的时候，不知你是否也感觉到生命的神奇和来之不易：一个成熟的男子每次释放的精子约为2亿～3亿个，但能到达卵细胞周围的只剩下几十至数百个，而最终完成受精作用的只有一个精子。受精卵发育成新生儿要经过“十月怀胎”，在母亲怀孕和我们成长的过程中，只要有任何的意外，都会让我们提早离开这美好的世界。所以，我们有理由不爱惜自己的生命吗？
学生：没有。我们要珍惜生命，爱护自己。
5.减数分裂和受精作用的意义
教师：现在大家是否明白我们课前所提的问题“乌代与库赛均为萨达姆与其妻子所生，但为什么他们三个人会长得不一样”的原因啦？
学生：主要是因为减数分裂形成配子的过程中，染色体组成具有多样性，非姐妹染色单体的交叉互换，导致不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性。
教师：进行有性生殖的后代由于具有双亲的遗传物质而在性状表现上具有多样性，这有何意义？
教师：这种多样性使生物具有更强的适应力，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。
教师从成体开始边讲边逐步展示减数分裂、受精作用图解（图2－1－27）。
图2－1－27
教师：从图2－1－27中可以看出，减数分裂使染色体数目减半，受精作用使染色体数目又恢复到原来的数目，从而使生物前后代染色体数目保持恒定，因此，减数分裂和受精作用对于生物前后代染色体数目的恒定性，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的，由此也可看出，生物的各种变化无论有多复杂，都是有规律可循的。
［教师精讲］
1.减数分裂过程中非同源染色体的自由组合（不考虑交叉互换）：
（1）一个含n对同源染色体的精原细胞，经减数分裂产生的精子类型有2种。
（2）一个含n对同源染色体的卵原细胞，经减数分裂产生的卵细胞类型有1种。
（3）体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的配子类型有2n种。
［评价反馈］
1.青蛙的精子与卵细胞按受精过程可分为下列步骤，其中体现受精作用实质的是
A.精子和卵细胞接触 B.精子头部进入细胞内
C.卵细胞形成受精膜 D.精子与卵细胞核的融合
解析：精子和卵细胞通过受精作用过程中的细胞核融合，使受精卵染色体数目恢复到原来体细胞的正常水平，所以最能体现受精作用实质的是精子与卵细胞核的融合。
答案：D
2.1988年5月23日，杭州某妇女生了“单卵四胎”，这四个婴儿的性别应是
A.一男三女 B.二男二女 C.三男一女 D.完全一样
解析：“单卵四胎”四个婴儿的形成来自于同一个受精卵，在早期胚胎的分裂分化过程中受某种因素的影响而分裂成具有全能性的四个胚胎，所以遗传物质相同（不考虑突变），性别也应相同。
答案：D
3.在兔子的精细胞核中，DNA重量为4×10－12g，那么在有丝分裂前期时，其骨髓细胞中DNA重量为
A.8×10－12g B.1.6×10－11g
C.3.2×10－11g D.大于1.6×10－11g
解析：在兔子的精细胞核中，DNA重量为4×10－12 g，可知兔子体细胞（如骨髓细胞）的细胞核DNA重量为8×10－12 g，因细胞质中也含有少量的DNA，故骨髓细胞的DNA重量应大于为8×10－12 g。而有丝分裂前期，DNA已完成复制，故DNA含量加倍，所以骨髓细胞中DNA重量应大于1.6×10－11 g。
答案：D
4.含有三对同源染色体的生物，经减数分裂产生的配子，同时含有三个父方（或母方）染色体的配子占
A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16
解析：根据体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的配子类型有2n种，可知该生物最多可产生8种类型的配子，而同时含有三个父方（或母方）染色体的配子是其中的一种，即为1/8。
答案：C
［课堂小结］
［布置作业］
完成课本P25～P26的练习。
［课后拓展］
1.人的下列各组细胞中，肯定都有Y染色体的是
A.受精卵和次级精母细胞 B.受精卵和初级精母细胞
C.初级精母细胞和男性的神经元 D.精子和人的肠上皮细胞
解析：受精卵、次级精母细胞和精子不一定含Y染色体。
答案：C
2.（多选）胚胎移植技术目前主要应用于
A.解决某些不孕症者的生育问题 B.治疗某些遗传病
C.提高良种家畜的繁殖力 D.提高动物的抗病力
解析：胚胎移植技术由于是以体外受精技术为前提，所以可以用于治疗诸如因输卵管堵塞而造成不孕的生育问题，也可以通过提取良种家畜的精子和卵细胞在试管或培养皿中受精以后形成受精卵，再将2～8个细胞阶段的胚胎移植到其他普通家畜子宫内发育，从而提高良种家畜的繁殖力。
答案：AC
3.一个具有AA′和BB′两对同源染色体的卵原细胞，当形成的卵细胞中存在AB′染色体时，三个极体中的染色体应是
A.AB′、A′B、A′B B.AB、A′B′、A′B
C.A′B′、AB、AB D.A′B、A′B、A′B′
解析：由“哺乳动物卵细胞的形成过程图解”可知，与卵细胞来自同一个次级精母细胞的极体所含的染色体组成与卵细胞相同，含有每对同源染色体的一半。而另一个次级精母细胞产生的两个极体染色体组成也相同，含有每对同源染色体的另一半。
答案：A
4.某动物精巢内处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞有48条染色体，则该动物在有丝分裂后期的细胞中有DNA分子数
A.24个 B.48个 C.96个 D.192个
解析：减数第二次分裂后期染色体数与体细胞相同，说明体细胞染色体数目为48条（DNA有48个）。而有丝分裂后期时DNA已完成复制，故DNA加倍，即为96个。
答案：C
5.某动物的卵细胞内有8条染色体，其中来自母方的染色体有
A.2条 B.4条 C.8条 D.不能确定
解析：卵细胞所含染色体是卵原细胞中每对同源染色体的一半，由于减数分裂过程中同源染色体的分离是随机的，故其中有多少条来自于母方不能确定。
答案：D
6.搜集有关试管婴儿的资料，评价其意义及伦理问题。
答案：（略）
●板书设计
二、受精作用
1.配子中染色体组合的多样性
2.受精作用
●习题详解
一、技能训练（课本P25）
1. 精原细胞有丝分裂过程中染色体数目变化表
时期 间期 前期 中期 后期 末期
染色体数目（条） 8 8 8 16 8
2. 精原细胞形成精子过程中染色体数目变化表
时期 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞
染色体数目（条） 8 8 4 4
图2－1－28
二、练习（课本P26）
（一）基础题
1.判断题
（1）解析：同一个生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞，染色体数都是体细胞的一半，即它们的染色体数相同。
答案：√
（2）解析：同一个生物体产生的精子或卵细胞，由于在减数分裂过程中同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，因此精子或卵细胞中的染色体组成一般是不同的。
答案：√
（3）解析：有两种机制保证了只有一个精子与卵细胞融合（详见后面《备课资料》中的《卵细胞如何防止多精受精？》）。
答案：√
2.提示：配子形成过程中，由于减数第一次分裂的四分体时期，非姐妹染色单体间可能互换部分遗传物质；中期时，同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧，导致了配子中非同源染色体的自由组合，因此，配子中染色体组成是多样的。受精作用又是精子和卵细胞的随机结合，因此，后代的性状表现是多样的。
由于减数分裂是有规律的正常的细胞分裂，在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。这样每个物种正常的雌、雄配子都含有该物种体细胞染色体数目一半的染色体，并且都是一整套非同源染色体的组合。而受精作用时精卵结合使受精卵及其发育成的个体体细胞中又可以恢复该种生物的染色体数目。性状是由染色体中的遗传物质控制的，生物前后代细胞中染色体数目的恒定，保证了前后代遗传性状的相对稳定。
（二）拓展题
提示：在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因减数第一次分裂时两条21号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，再经过减数第二次分裂，就会形成含有2条21号染色体的精子或卵细胞；如果减数第一次分裂正常，减数第二次分裂时21号染色体的着丝点分裂，形成了2条21号染色体，但没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞中。这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中21号染色体是2条。当一个正常的精子或卵细胞（含23条非同源染色体，其中只含有1条21号染色体）与上述异常的卵细胞或精子结合成受精卵时，则该受精卵含47条染色体，其中21号染色体为3条。当该受精卵发育成熟时，这个人的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条21号染色体。
三、本节聚焦（课本P23）
1.减数第一次分裂中期时，同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧，而到了减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合移向细胞两极，因此，配子中染色体组成是多样的。
2.受精作用是指卵细胞和精子相互识别，融合成为受精卵的过程。通过受精作用精子和卵细胞的融合，使受精卵染色体恢复到原来体细胞的水平，从而保证了生物有性生殖过程中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，有十分重要的意义。
四、模型建构（课本P23）
讨论一：
1.代表分别来自父方和母方的同源染色体。
2.4条。减数第一次分裂结束。2条。
3.减数第一次分裂过程中的同源染色体联会，形成四分体，同源染色体在赤道板位置成双排列，同源染色体分离，分别移向细胞两极；减数第二次分裂过程中非同源染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上，着丝点分裂，染色单体成为染色体，移向细胞两极。
4.2个。2个。
讨论二：
1.每个配子都含有两种颜色的染色体。
2.4种。
3.8种。
五、想像空间（课本P25）
不一样。受精过程中，仅精子的头部进入卵细胞，而精子的头部除了细胞核外，只含极少量的细胞质。而细胞质中线粒体含少量DNA（植物细胞质中的叶绿体也含少量DNA），对生物的遗传也有影响。第3节 人类遗传病
●从容说课
基因突变和染色体变异会导致生物性状的改变，在人体则可表现为某种疾病。教材中关于普通感冒和肥胖的问题探讨，以及由此而引出的人类其他的疾病是否是遗传病的讨论，正是涉及到遗传物质是否改变的问题，也是本节首先要解决的问题。遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的疾病。因此，学完基因突变和染色体变异之后，再进一步学习人类遗传病的类型，了解遗传病的监测和预防，关注遗传病给人类造成的危害，顺理成章，同时也是高中学生应该具备的基本科学素养。
为保证本节的活动能够顺利开展，建议在学习本节内容前一周，教师就制作好调查表，发给学生（或由学生自己设计相应的调查表），让学生调查人群中的某种遗传病。调查的遗传病最好是与学生关系比较密切的遗传病，如高度近视等，这样既可以激发学生调查的积极性，又不会引起调查的尴尬，能够保证调查活动的顺利进行。活动时将学生分成两组，一组搜集有关基因诊断方面的资料，另一组搜集人类基因组计划及其影响的资料，以备课堂教学讨论时展示。
教师可以首先让学生汇报调查情况，教师和学生将数据汇总后，计算某种遗传病的发病率。由于调查活动需要较多的课外时间，调查的问题又涉及个人的隐私，难度较大。因此，在调查前，教师应该向学生强调一些注意事项。例如，调查了多少人，其中有多少人有某种遗传病，要如实记录；如果调查的是红绿色盲，可以以学生为对象，以本校和附近学校的校医务室的资料为准，切不可在公共场合追问别人是否是红绿色盲患者；如果某家族有典型遗传病病例，一定要取得该家族的同意才能直接进行调查等等。
在制定调查计划时，教师可以设置下面的一些问题情境供学生讨论：
（1）你们小组准备从哪些方面进行调查
（2）小组内各成员的调查范围是什么
（3）你打算采用哪些方法获得调查资料
（4）在调查中你认为应该注意哪些事项 会遇到什么样的困难 你准备怎样克服
此外，教师还可以通过展示各种常见的或非常严重的遗传病的图例，如白化病、软骨发育不全、21三体综合症、色盲等，让学生认识到遗传病的危害。教师需要向学生说明的是，人类的遗传病仅单基因遗传病就有6 500多种，已成为威胁人类健康的一个重要因素。了解遗传病的类型及其危害，预防遗传病是每个公民的义务。教师由此自然地引入遗传病类型的学习。
“人类常见遗传病的类型”是了解水平的内容，学生通过自学就可以达到学习目的。教师在教学时可以引导学生回顾在初中了解的几种遗传病，以及教材前几章已经出现的伴性遗传病和常染色体遗传病，并进行适当的总结和拓展。
在了解遗传病类型的基础上，学生容易理解对遗传病进行监测和预防的重要性。教师在教学过程中可以设置问题串，引导学生思考和讨论。
（1）遗传病可能给患者本人、家庭和社会以及后代造成什么样的危害 为什么要对遗传病进行监测和预防
（2）对遗传病进行监测和预防，可以从哪几个方面入手
（3）遗传咨询的步骤有哪些 必须具备什么样的基础知识才可能进行遗传咨询
（4）产前诊断的方法有哪些
遗传病监测引起的社会问题，学生比较感兴趣。在引导学生讨论时，要注意以下几个问题：
讨论的目的不是否定遗传病监测的重要作用，而是通过遗传病监测存在社会争议这一事实，说明遗传病监测与社会伦理有关，从而让学生理解现代科学技术的发展和应用具有双重作用，提醒学生在应用现代科学技术时，要考虑当时的社会发展状况，要符合人类社会的伦理道德观。
在讨论时，教师可以通过一些背景资料，先介绍基因检测的重要作用。例如，可以通过苯丙酮尿症的早期基因检测的事例，强调基因检测的重要作用和意义。通过产前检查，人们可以在早期确定苯丙酮尿症这种隐性遗传病。当婴儿出生以后，医生就可以给患儿配制一份不含有苯丙氨酸的特殊营养配方，这样就可以避免婴儿体内苯丙酮酸的积累，孩子长大后也能够和正常人一样生活。此外，教师还可以提供一些遗传检测的具体病例，使学生能够真正参与讨论，从而认识到基因诊断所存在的社会争议问题。在展开讨论前，教师可以引导学生思考下列问题：
（1）除医生和家人外，哪些人想知道基因检测的信息
（2）为什么这些人想知道个人的遗传信息
（3）这些人应该获得这些遗传信息吗
（4）如果这些遗传信息不应该被他人知道，应该采取哪些措施保护个人的遗传信息
人类基因组计划的内容非常广泛，也是学生非常感兴趣的问题，建议教师在教学前充分利用学生学习的积极性，让学生更多地搜集人类基因组计划的资料，在搜集资料和汇报成果时领会人类基因组计划的重大意义。
在布置学生搜集资料时，最好是将学生分组，不同的组搜集不同方面的资料，教师事先列出需要搜集资料的几个方面。例如，什么是人类基因组计划，人类基因组计划与人体健康有什么关系，人类基因组计划对社会伦理道德观产生哪些影响等等。在课前，教师可以将学生搜集的资料做成幻灯片，便于展示和教学。
教师在介绍完人类基因组计划的内容及其意义后，要及时引导学生讨论人类基因组计划在人体健康和社会伦理等方面的正面和反面效应，通过讨论让学生理解，科学技术是一把双刃剑，既可以为人类造福，又可能带来某些负面影响。为保证人类基因组计划的研究不误入歧途，科学家应承担应有的社会责任，如不进行有悖于社会伦理道德的研究等；普通公民应有责任和义务了解科学家所从事的研究工作，督促科学家的研究向着有利于社会进步的方向进行等等。此外，教师还可以开展多种形式的活动。例如，可以举办专题讲座、辩论会等。
●三维目标
1.知识与技能
（1）初步学会调查和统计人类遗传病的方法。
（2）通过对几种人类遗传病的调查，了解这几种遗传病的发病情况。
（3）通过实际调查，培养接触社会，并从社会中直接获取资料或数据的能力。
2.过程与方法
（1）通过调查、自学和讨论的形式了解人类常见遗传病的类型。
（2）以图解、问题串、讨论和辩论的方式学习遗传病的监测和预防。
（3）生动活泼地开展人类基因组计划与人体健康的学习。
3.情感态度与价值观
（1）让学生了解遗传病的监测和预防，关注遗传病给人类造成的危害。
（2）让学生理解现代科学技术的发展和应用具有双重作用，提醒学生在应用现代科学技术时，要考虑当时的社会发展状况，要符合人类社会的伦理道德观。
●教学重点
人类常见遗传病的类型以及遗传病的监测和预防。
●教学难点
1.如何开展及组织好人类遗传病的调查。
2.人类基因组计划的意义及其与人体健康的关系。
●教具准备
各种常见的或非常严重的遗传病的图例，如白化病、软骨发育不全、21三体综合症、色盲等。
●课时安排
2课时
第1课时
●教学过程
［课前准备］
1.制作教具。
2.学习本节内容前一周，教师就制作好调查表，发给学生（或由学生自己设计相应的调查表），让学生调查人群中的某种遗传病。活动时将学生分成两组，一组搜集有关基因诊断方面的资料，另一组搜集人类基因组计划及其影响的资料，以备课堂教学讨论时展示。
3.活动指引
（1）可以以小组为单位展开工作；小组成员可以集体活动也可以分工进行调查。
（2）每个小组可以调查周围熟悉的4～10个家庭（或家系）中遗传病的情况。
（3）调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病、高度近视（600度以上）等。
（4）为保证调查的群体足够大，小组调查的数据，应在班级和年级中汇总。
（5）根据年级汇总的数据，可以按照下面的公式计算每一种遗传病的发病率。
某种遗传病的发病率=×100%
［情境创设］
学生：从以下几方面汇报遗传病的调查情况：
（1）你们小组从哪些方面进行调查
（2）小组内各成员的调查范围是什么
（3）你采用哪些方法获得调查资料
（4）你们小组获得了哪些资料？结果是什么？
教师：人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病，根据这个概念，你们调查的是遗传病吗？常见的遗传病还有哪些？
教师：展示各种常见的或非常严重的遗传病的图例。
［师生互动］
学生：阅读P90“问题探讨”，然后分学习小组讨论：
（1）人的胖瘦是由基因控制的吗？
（人的胖瘦是由多种原因造成的。有的肥胖病可能是由遗传物质决定的，有的可能是后天营养过多造成的，但大多数情况下，肥胖是由于遗传物质和营养过多共同作用的结果）
（2）有人认为“人类所有的病都是基因病”，你能说出这种提法的依据吗？你同意这种观点吗？
（这种说法依据的可能是基因控制生物体的性状这一生物学规律。因为人体患病也是人体所表现出来的性状，而性状是由基因控制的，从这个角度看，说疾病都是基因病，是有一定道理的。然而，这种观点过于绝对化，人类的疾病并不都是由基因的缺陷引起的，如由大肠杆菌引起的腹泻，就不是基因病）
教师：人类遗传病主要分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类。请同学们根据阅读提纲阅读P90～P91。
学生：阅读P90～P91。
教师：展示阅读提纲：（1）什么是单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病？
（2）单基因遗传病的种类有多少？如何分类？举例。
（3）多基因遗传病有什么特点？
（4）染色体异常遗传病形成的原因和种类。21三体综合征的病症如何？
教师：什么是单基因遗传病？
学生：单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病。
教师：单基因遗传病有什么特点？如何分类？
学生：种类多，目前世界上已经发现的这类遗传病大约有6 500种。可分为四种：常染色体上显性基因遗传病、常染色体上隐性基因遗传病、性染色体上显性基因遗传病、性染色体上隐性基因遗传病。
教师：什么是多基因遗传病？
学生：多基因遗传病是指受两对以上的等位基因控制的人类遗传病。
教师：多基因遗传病有什么特点？
学生：在家族聚集群体中的发病率比较高。
教师：什么是染色体异常遗传病？
学生：由染色体异常引起的遗传病叫做染色体异常遗传病（简称染色体病）。
教师：染色体异常遗传病形成的原因是什么？
学生：染色体异常引起，其中数量异常通常是减数分裂时同源染色体不分离造成的。
教师：21三体综合征的病症如何？
学生：智力低下，身体发育缓慢，患儿常表现特殊的面容。50%的患儿有先天性心脏病，部分患儿在发育过程中夭折。
［教师精讲］
1.遗传病的概念：遗传病是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病。
2.遗传病的特点：
（1）致病基因来自父母，因此其在胎儿时期就已经表现出症状或处在潜在状态；
（2）往往是终生具有的；
（3）常带有家族性，并以一定的比例出现于各成员中。
3.遗传病对人类的危害：
（1）危害人体健康；
（2）贻害子孙后代；
（3）增加了社会负担。
［评价反馈］
学生做课本P94练习题一，教师检查评讲。
［课堂小结］
［课后拓展］
1.下列人群中哪类病的传递符合孟德尔的遗传规律
A.单基因遗传病 B.多基因遗传病
C.染色体异常遗传病 D.传染病
解析：孟德尔的遗传规律研究的是一对或多对等位基因控制的相对性状的传递规律，而且每一相对性状是由一对或主要由一对等位基因控制的；而多基因遗传病是由多对基因控制的遗传病，各对基因单独作用微小，因而多基因遗传病不符合孟德尔的遗传规律；传染病是由病原体引起的疾病，与遗传无关；染色体异常遗传病包括染色体结构和数量的改变引起的遗传病，而染色体结构和染色体非整体数增加或减少，也是不适合孟德尔的遗传规律。
答案：A
2.显性基因决定的遗传病患者分成两类，一类致病基因位于X染色体上，另一类位于常染色体上，他们分别与正常人婚配，总体上看这两类遗传病在子代的发病特点不同的是
A.男性患者的儿子发病率 B.男性患者的女儿发病率
C.女性患者的儿子发病率 D.女性患者的女儿发病率
解析：如果显性致病基因在常染色体上，由于常染色体遗传给儿子和女儿的机会一样，因此，儿子和女儿的发病率是一样的；如果致病基因在X染色体上，男性患者由于X染色体只传给女儿，不传给儿子，因而导致女儿得病，儿子全正常，即儿子和女儿的发病率各不相同；如果是女性患者，由于X染色体遗传女儿和儿子的机会一致，因而导致儿子和女儿的发病率是一样的。
答案：AB
3.能根治遗传病的治疗方法是
A.西药治疗 B.中药治疗 C.手术治疗 D.基因治疗
解析：遗传病是由于遗传物质改变而引起基因的改变造成的人类疾病，要根治它就要把错误的基因纠正，只有基因治疗能达到此目的。
答案：D
4.遗传病特点的记忆方法探讨
（1）隐性
①无中生有是隐性（双亲无病时，只要生出一个有病的子女）。
②双亲正常子女病，隐性遗传能肯定（双亲正常时，只要生出一个有病的子女）。
（2）显性
①有中生无是显性（双亲都有病，生出了无病的孩子）。
②子女正常双亲病，显性遗传能肯定（双亲有病时，生出正常的子女）。
（3）X染色体上的隐性
①隐性遗传看女病，父、子都病为伴性；或女病其父、子必病。
②男正（常）其母、女必正（常）。
（4）X染色体上的显性遗传
①显性遗传看男病，母、女都病是伴性；或男病母、女必病。
②女正，其父、子必正。
5.遗传系谱图的检索判定法
根据各类遗传病的特点，总结出下列遗传病的检索方法
5.1 判定是否是Y染色体遗传
患者均为男性，且患者的父亲儿子均为患者…………………………………Y染色体遗传
患者中有女性，或男性患者的父亲兄弟儿子有正常者…………………非Y染色体遗传
………………………………………………………………………………………………5.2
5.2 判定致病基因的显隐性
患病双亲的子女中有正常者，或连续几代有患者………………………………………显性
…………………………………………………………………………………………… 5.3.1
正常双亲的子女中有患者，或患者散发隔代才有……………………………………隐性
…………………………………………………………………………………………… 5.3.2
5.3.1 判定显性基因是在何种染色体上
男性患者的母亲和女儿均为患者，正常女性的父亲和儿子均正常，患者中女性多于男性
…………………………………………………………………………… X染色体显性遗传
男性患者的母亲和女儿中有正常者，或正常女性的父亲和儿子有患者……………………
…………………………………………………………………………… 常染色体显性遗传
5.3.2 判定隐性基因是在何种染色体上
女性患者的父亲和儿子均为患者，正常男性的母亲和女儿均正常，患者中男性多于女性，甚至无女性患者……………………………………………………………… X染色体隐性遗传
女性患者的父亲或儿子中有正常者，或正常男性的母亲和女儿有患者……………………
…………………………………………………………………………… 常染色体隐性遗传
●板书设计
第3节 人类遗传病
1.概念
2.分类
（1）单基因遗传病
①常染色体
②性染色体
（2）多基因遗传病
（3）染色体异常遗传病
①原因
②类型
3.遗传病的特点
4.遗传病对人类的危害
●习题详解
一、练习（课本P94）
（一）基础题
1.（1）解析：由于不明确先天性心脏病的成因，因此不能判断先天性心脏病都是遗传病。如某些子宫内的病毒感染，可致先天畸形多伴先天性心脏病，如风疹病毒综合症。因此妊娠期尤其妊娠早期预防病毒感染是重要措施。母亲酗酒，婴儿可患酒精中毒综合症，常伴发室间隔缺损、动脉导管未闭、房间隔缺损、法乐氏四联症等。妊娠期服用某些药物如苯丙胺，孕酮类，雌激素类，抗惊厥药，亦可导致心脏畸形。
答案：×
（2）解析：单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病，而不是指受一个基因控制的遗传病。
答案：×
（3）解析：人类有46条染色体，配成23对同源染色体，同源染色体是形态和大小都相同的一对染色体，但人类的一对性同源染色体形态和大小都不相同，其他22对同源染色体两者取一即可，而一对性同源染色体则两条都要，所以共要测23条染色体。
答案：×
2.列表总结遗传病的类型和实例。
人类遗传病的类型 定 义 实 例
单基因遗传病 显性遗传病 由显性致病基因引起的遗传病 多指、并指等
隐性遗传病 由隐性致病基因引起的遗传病 白化病、苯丙酮尿症等
多基因遗传病 受两对以上的等位基因控制的遗传病 原发性高血压等
染色体异常遗传病 由染色体异常引起的遗传病 21三体综合症等
（二）拓展题
提示：该女性不一定携带白化病基因；她未出生的孩子可能患白化病。
由该女性的弟弟是白化病的事实可知其弟弟的基因型为aa，因而推测其父母的基因型为Aa，则该女性的基因型有两种可能：AA和Aa，AA的概率为1/3，Aa的概率为2/3。该女性携带白化病基因的概率为2/3，根据她丈夫携带白化病基因的情况，其后代携带白化病基因和患白化病的可能性分为三种可能：（1）丈夫不含有白化病基因。（2）丈夫含有一个白化病基因。（3）丈夫是白化病患者。遗传咨询师需要根据该女性的丈夫是否是白化病患者，或者是否有家族遗传病史来作出判断，提供遗传咨询。
二、问题探讨（课本P90）
1.提示：人的胖瘦是由多种原因造成的。有的肥胖病可能是由遗传物质决定的，有的可能是后天营养过多造成的，但大多数情况下，肥胖是由于遗传物质和营养过多共同作用的结果。
2.提示：有人提出“人类所有的病都是基因病”。这种说法依据的可能是基因控制生物体的性状这一生物学规律。因为人体患病也是人体所表现出来的性状，而性状是由基因控制的，从这个角度看，说疾病都是基因病，是有一定道理的。然而，这种观点过于绝对化，人类的疾病并不都是由基因的缺陷引起的，如由大肠杆菌引起的腹泻，就不是基因病。
三、调查讨论（课本P91）
1.提示：有无家族遗传的倾向主要是看该病在家族中前后代之间是否都有患者，是否比其他人有较高的发病率，即其他人无，他的家族有；即其他人少，他的家族多。如果符合以上几点，则说明有家族遗传的倾向。
2.提示：可根据下列规律判断出被调查的这几种遗传病是显性的，还是隐性的。
（1）隐性
①无中生有是隐性（双亲无病时，只要生出一个有病的子女）。
②双亲正常子女病，隐性遗传能肯定（双亲正常时，只要生出一个有病的子女）。
（2）显性
①有中生无是显性（双亲都有病，生出了无病的孩子）。
②子女正常双亲病，显性遗传能肯定（双亲有病时，生出正常的子女）。
3.提示：要使自己所调查的遗传病数据计算的发病率接近上述数据，就要保证调查的群体足够大，具体做法是：各小组调查的数据，应在班级和年级中汇总。但不论怎样处理，该数据只是个近似值。
四、资料搜集和分析的讨论（课本P92）
1.提示：例如：苯丙酮尿症可以通过早期基因检测来诊断，通过产前检查，人们可以在早期确定是否患有苯丙酮尿症这种遗传病。如果有，当婴儿出生以后，医生就可以给患儿配制一份不含有苯丙氨酸的特殊营养配方，这样就可以避免婴儿体内苯丙酮酸的积累，孩子长大后也能够和正常人一样生活。
2.提示：因为这个问题涉及到个人隐私，其他人是否知道应由患者本人决定。
五、资料搜集和分析的讨论（课本P93）
1.提示：（1）人类基因组全部序列的测定获得的数据和结果：人类基因组工作草图已基本完成，已绘制出覆盖人类基因组97％的DNA序列图谱，其中85％的基因组序列得到了精确测定，包含了人体约30亿个碱基对的正确排序。
（2）人类基因组的研究取得的新进展：1994年遗传图谱的五年计划提前完成；1995年人类第3、11、12和22号染色体的中等精度的图谱公布；人类第16、19号染色体的高分辨率物理图谱分别完成。1998年美国国立卫生研究院与能源部提出新的五年计划（1998～2003），人类DNA测序是其重中之重，旨在2003年底前完成整个人类基因组的测序，其间，在2001年底前产生人类基因组序列的工作草图。1999年12月，国际基因组计划联合小组宣布，已完整译出人类第22号染色体的遗传密码，人类首次完成人体染色体基因完整序列的测定。2000年4月美国塞莱拉（Celera）基因研究公司宣布，该公司已破译出一名实验者的完整遗传密码。但不少欧美科学家对此表示质疑，因为该公司的研究没有提供有关基因序列的长度和完整的可靠数据。2000年5月，德国与日本科学家合作完成了人类第21号染色体的基因测序工作，该项成果可以揭开早老性痴呆症、躁狂抑郁症等疾病的发病机理。在6国16个测序中心的1 100多名科学家、计算机专家和技术人员的通力合作下，终于在2001年2月提前完成了人类基因组的工作草图。科学家还破译了六十多种生物的基因密码。
（3）我国承担的1%项目的具体内容是：人类第3号染色体短臂上3 000万个碱基对的工作草图于2000年4月提前完成。
（4）我国作为唯一的发展中国家参与HGP，具有的重大意义：我国通过参与这一计划，改变了国际人类基因组研究的格局，能够分享这一计划历时10年积累的全部成果、数据和技术，建立起了自己的大规模测序的全套技术及科技队伍，为我国今后的生物资源基因组研究及参与国际生物产业竞争奠定了基础。
2.提示：坚持人类的尊严与平等、科学家研究的自由、人类和谐、国际合作四项基本原则。在生物经济时代，基因不是金钱，但胜过金钱。因为人类基因组的基因总数是有限的，毕竟只有6万～10万个。每当一个基因获专利，就等于少了一个基因。于是，人们为了专利而抢夺基因。特别是我国的基因资源，常常无偿地被国外掠夺，丧失知识产权，连当事人也不知情。因此，我们只有参与竞争去争取。依据人类基因的统一性，应该人人平等，不应有基因歧视；依据人类基因的差异性，应该尊重个人权利，享有基因隐私权。人类要想立于不败之地，就得将基因技术与智能技术结合起来，形成新的智力技术，对人进行基因设计，特别是脑的设计，展现人的价值，尤其是高智能的价值。这种高智能价值，正是伦理选择的判据。人类只有一个基因组，不得被兽类侵犯。人类有高尚的伦理道德，必须限制基因技术的使用，设置基因禁区，绝对不允许制造基因武器、半人半兽之类的东西，以便保护全人类的最大利益，促进世界的和平与发展。我们完全相信，人类的智慧与道德一定会使基因技术向着有利于人类进步的方向发展。
3.提示：人类基因组研究的理论与技术上的进展，对于各种疾病，尤其是各种遗传病的诊断、治疗具有划时代的意义；对于进一步了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机制，以及生物的进化等也具有重要的意义。
人类基因组的策略技术又用于所有的动物、植物、微生物。于是，街上买的猪肉，不小心竟是人肉！田野里疯长的野草，抗虫疾病还抗除草剂！大街上走来一个人，居然与“你”一模一样，只是用的不是你的身份证。这个人类基因组计划，是“潘多拉”盒子里放出来的魔鬼！招来的是新的麻烦！这些科学家要干什么？是不是又是一个毁灭人类的“原子弹”？科学技术是一面“双刃剑”。现代自然科学技术的潜在危害更大。自然科学是掌握在科学家手里的。自然科学家的天职，除了“求真”“求美”是不够的，还要真正“求善”。自然科学的发展史也证明，是有一些科学家像歌德笔下的浮士德那样，永不满足于自己的聪明与权力，不惜把自己的灵魂出卖给魔鬼。公众对自然科学家在人格上要求较高是很自然的。“人类基因组宣言”是人类历史上第一个有关科学研究的宣言。它的发表，充分反映了人类基因组计划可能产生的对科学、经济、伦理、法律及社会的方方面面的影响，反映了全世界对人类基因组计划、对人类的现在与将来的这些影响的关切，以及就这些问题讨论的迫切性与严肃性。当然，“宣言”远远不能解决人类基因组计划已带来的问题与将来要带来的问题。但是，“宣言”回答了人类基因组研究的一些重要问题，反映了各国各界的一致性意见。正如教科文组织的主任Mayer所说的：“人类基因组宣言”的宗旨就是保护人类的基因组。这里人类的基因组有两个含义：一是每一个人的基因组，要保护每一个人类大家庭的成员对于自己的基因组的权利；二是属于全人类的基因组。“人类基因组宣言”有四条基本原则：人类的尊严与平等，科学家的研究自由，人类和谐以及国际合作。
4.提示：为保证人类基因组计划的研究不误入歧途，科学家与普通公民应该分别承担应有的社会责任，如不进行有悖于社会伦理道德的研究等；普通公民应有责任和义务了解科学家所从事的研究工作，督促科学家的研究向着有利于社会进步的方向进行。第2章 基因和染色体的关系
●章节规划
本章主要介绍遗传的细胞基础知识，内容分3节：《减数分裂和受精作用》《基因在染色体上》《伴性遗传》。这3节内容的选取与安排，是在第1章引导学生认识孟德尔遗传规律的基础上，继续依照科学史的顺序，寻找孟德尔提出的遗传因子（即基因）在细胞中的位置。不仅从细胞学层面上阐述了生命的延续性，而且立足于整个生物界及其生物多样性，从宏观层面上阐述了生命的发展过程、原因和结果；选取减数分裂和受精作用等内容在于揭示生命延续的细胞学基础，显然，这部分内容必须以细胞周期及其细胞有丝分裂等知识为基础。观察减数分裂及识别细胞内染色体变化的实验操作，也必须以观察细胞有丝分裂的技能训练为前提。用现代遗传学的研究成果，阐明杂合子体内等位基因之间的相互作用，以及配子生成时等位基因分离和非等位基因之间随机重组的细胞学基础。
本章在模块2中起承上启下的作用：上接第1章《遗传因子的发现》，下接第3章《基因的本质》。本章有关减数分裂的内容，与《分子与细胞》模块中有关细胞增殖、有丝分裂的内容有联系。另外，选修模块涉及的避孕原理和方法、人工授精、试管婴儿等生殖技术，都是以减数分裂和受精作用为必要的知识基础。
本章知识结构网：
教学价值：
1.知识方面
（1）阐明细胞的减数分裂。
（2）举例说明配子的形成过程。
（3）举例说明受精过程。
（4）说出基因位于染色体上的实验证据。
（5）概述伴性遗传。
2.情感态度与价值观方面
（1）认同基因是物质实体。
（2）认同观察、提出假说、实验的方法在建立科学理论过程中所起的重要作用。
（3）认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。
3.能力方面
（1）使用高倍镜，观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。
（2）运用模型建构的方法，模拟减数分裂过程中染色体数目和行为的变化。
（3）尝试类比推理的方法，解释基因位于染色体上。
（4）运用资料分析的方法，总结人类红绿色盲症的遗传规律。
本章以原始生殖细胞——配子——受精卵为知识链，以配子生成与融合为核心，主要讲述减数分裂和受精过程中细胞结构（主要是染色体）的动态变化。教学时，应以演示和观察为主，先通过展示图片或放映录像为学生提供必要的感性材料，学生一旦明确减数分裂或受精过程中细胞结构变化的特征，要及时地引导他们将感性认识上升到理性认识，形成减数分裂或受精作用的概念。观察细胞的减数分裂，是要验证在配子生成过程中确实发生了染色体数目减半的变化。《建立减数分裂中染色体变化的模型》的模型建构则有利于学生理解同源染色体分离时非同源染色体的自由组合。以人为例讲述受精作用，不仅便于营造良好的教学情境，而且有利于引导学生认识配子在传种接代过程中的作用，从而达到本章教学的终极目标。
第1节 减数分裂和受精作用
●从容说课
本节内容分2个小节：《减数分裂》和《受精作用》。教学知识点主要包括减数分裂的概念、精子和卵细胞的形成过程、配子中染色体组合的多样性和受精作用，以及包括学生实验《观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片》和模型建构《建立减数分裂中染色体变化的模型》等。
本节内容与其他章节在知识上联系比较多，如通过精子和卵细胞形成过程中染色体的行为变化，是理解第1章孟德尔遗传规律的细胞学基础；运用类比推理的方法，推断基因位于染色体上，从现代遗传学的角度对杂合子体内等位基因之间的相互作用、基因的分离定律和基因自由组合定律的实质作出阐明；伴性遗传的学习主要以人们所熟悉的红绿色盲和抗维生素D佝偻病等遗传病知识为载体，可为后面第5章内容中的第3节《人类遗传病》的学习打下一定的基础。另外，选修模块涉及的避孕原理和方法、人工授精、试管婴儿等生殖技术，都是以减数分裂和受精作用为必要的知识基础的。
减数分裂是有丝分裂的延续，学生对有丝分裂中染色体行为和数目的变化已有一定知识基础，以此作为新旧知识的桥梁。精子的形成过程是本节的教学重点和教学难点,教师在教学中应特别重视利用直观教具。利用电脑动画，展示减数分裂的连续动态变化过程，将抽象的减数分裂过程直观化，将大量冗长的文字图像化；利用师生共同做手势，帮助学生更好理解同源染色体的联会过程，理解染色体行为的特点；通过学生的自主观察、归纳总结、讨论分析、表解、巩固、复习，使学生从实质上认识了减数分裂实际上是一种特殊方式的有丝分裂；通过学生的动脑、动口、动手等活动，教师的指导点拨，调动学生学习积极性，培养学生的思维能力，充分发挥教师的主导地位和学生的主体作用。
卵细胞的形成过程,教师可以组织学生分组讨论,比较卵细胞与精子形成过程的异同。通过讨论和小结,使学生巩固精子形成过程的知识,理解卵细胞的形成过程。利用表格和坐标轴的方法比较减数分裂过程中染色体和DNA数目的变化，加深学生对减数分裂过程的理解和掌握。最后,将减数分裂与有丝分裂加以比较，通过做适当的练习加以巩固。
关于受精作用,组织学生做好建立减数分裂中染色体变化的模型建构，让学生理解由于同源染色体分离时非同源染色体的自由组合而导致配子的多样性的原理。结合受精作用的录像，可以帮助学生理解卵细胞与精子的融合过程。关于减数分裂与受精作用的意义,教师可以组织学生讨论,让学生积极思考和参与教学过程,这样可以使学生加深对知识的理解。
●三维目标
1.知识与技能
（1）阐明细胞的减数分裂。
（2）举例说明配子的形成过程。
（3）举例说明受精作用。
（4）使用高倍镜观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。
（5）运用模型建构的方法，模拟减数分裂过程中染色体数目和行为的变化。
2.过程与方法
（1）借助电脑动画，展示减数分裂的连续动态变化过程，将抽象的减数分裂过程直观化，将大量冗长的文字图像化。
（2）学生的自主观察、归纳总结、讨论分析、表解、巩固、练习，使学生理解掌握减数分裂过程中染色体的主要行为变化，并从实质上认识了减数分裂实际上是一种特殊方式的有丝分裂。
（3）通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。
（4）运用模型建构的方法，模拟减数分裂过程中染色体数目和行为的变化，体验减数分裂中染色体的规律性变化，从而理解精子和卵细胞的形成。
3.情感态度与价值观
（1）认同基因是物质实体。
（2）认同观察、提出假说、实验的方法在建立科学理论过程中所起的重要作用。
（3）认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。
（4）增强动手操作能力，认同物质的规律性，树立辩证唯物主义世界观。
●教学重点
1.减数分裂的概念。
2.精子的形成过程。
3.受精作用的过程。
●教学难点
1.模拟减数分裂过程中染色体的变化。
2.比较精子和卵细胞形成过程的异同。
3.观察蝗虫精母细胞的减数分裂。
●教具准备
CAI软件：哺乳动物睾丸示意图；哺乳动物精子形成过程图解；同源染色体和四分体形成图解。
●课时安排
3课时
第1课时
●教学过程
［课前准备］
1.哺乳动物精细胞形成过程的CAI动态课件。
2.男性内生殖系统示意图、睾丸的横切面示意图。
3.哺乳动物精子形成过程图解；同源染色体和四分体形成图解。
［情境创设］
教师：我们以前学过，真核细胞的分裂方式有三种，是哪三种？
学生：有丝分裂，无丝分裂，减数分裂。
教师：以前学过了有丝分裂和无丝分裂，现在学习减数分裂。为什么要学习减数分裂呢？
教师出示人体的21三体和18三体等染色体的遗传病图像，学生立刻被这些图像吸引住了，纷纷提出问题：这些病是怎么得的？自己会得这些病吗？怎样避免这种病？
教师：我们只有认真学好减数分裂这部分的知识，才可以解决这些问题。
［师生互动］
1.减数分裂的概念
学生阅读教材，要求学生说出减数分裂的概念，并找出减数分裂的特点。强调：连续分裂两次而染色体只复制一次，分裂的结果，染色体数目减半。
讲述：减数分裂是怎样进行的，染色体数目是如何减少的呢？下面，我们结合动物的精子和卵细胞的形成过程，讲述减数分裂的基本过程。
2.精子的形成过程
（1）形成部位
教师：高等动植物的减数分裂发生在生殖器官内。人和其他哺乳动物的精子是在睾丸中形成的。
教师显示男性生殖系统（图2－1－1）正面图、精子结构示意图（图2－1－2）和睾丸内部结构图（图2－1－3）。
图2－1－1
图2－1－2 图2－1－3
教师指导学生观察并回顾男性生殖系统的构成，让学生对睾丸及曲细精管有直观的认识与感知。
教师：曲细精管有大量的精原细胞。精原细胞是原始的生殖细胞，每个精原细胞中的染色体数目都与体细胞的相同。
教师：一个成年健康男子，每天大约可产生2亿个精子。也就是说，每天有很多个精原细胞进行减数分裂，那必然每天也有很多个精原细胞产生。那么，精原细胞是通过哪种方式产生的呢？如何判断？
学生：有丝分裂。因为精原细胞所含的染色体数目与体细胞相同，相当于一种特殊的体细胞。
（2）形成过程
教师：很好。当雄性动物性成熟后，睾丸里的一部分精原细胞就开始进行减数分裂，经过两次连续的分裂，形成精细胞，再经过精细胞的变形，最后形成了精子。整个过程是如何进行的呢？请同学们观察精子形成过程的动画。
教师演示精子形成的全过程的CAI课件两遍。第一遍让学生了解精子形成的全过程，并引导学生注意观察减数分裂过程中细胞的名称及数目变化；第二遍指导学生主要观察染色体的行为变化特点。
教师：减数分裂是一个连续分裂的过程，但为了研究的方便，人们同样将减数第一次分裂和减数第二次分裂划分为不同的时期。
教师分步演示精子的形成过程，提高学生的识图能力。首先显示精原细胞图（图2－1－4）。
图2－1－4
教师：如图所示，某种含4条染色体的生物的精原细胞进行减数分裂。这里要清楚的是，在细胞分裂前，染色体呈细长的染色质状态，用光学显微镜是看不到的。此时画出4条染色体是为了便于我们观察学习。
教师：在减数第一次分裂的间期，染色体进行复制。此时，细胞有什么样的变化？
学生：细胞体积变大，且复制后每条染色体都由两条姐妹染色单体构成。
教师：很好。这点与有丝分裂是相同的。复制后的细胞叫什么细胞？有几个？
学生：1个初级精母细胞。
教师：对啦。染色体复制后，每条染色体上的两条姐妹染色单体各是一条长的细丝，在光学显微镜下还是看不到的。
教师分步显示联会的动态过程（图2－1－5）。
图2－1－5
教师：减数第一次分裂期开始不久，初级精母细胞中原来分散的染色体出现什么变化？
学生：染色体两两配对。
教师：配对的染色体有什么特点？
学生：形状和大小相同，颜色不同。
教师：没错。配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方，叫做同源染色体。为什么说同源染色体的形状和大小一般相同，难道有不同的吗？这个问题我们留在后面学习。另外，为什么用红和蓝两种颜色来表示染色体？
学生：代表一条来自父方，一条来自母方。
教师：是的。我们把同源染色体两两配对的现象叫做联会，简称同源染色体联会。对于这个概念有两个关键词：其一，同源是指来源于同一物种或同一种生物；其二，联会是指染色体两两配对。同源染色体有以下三个特征：一是染色体大小相同；二是染色体形态相同；三是染色体来源相同（即同一物种或同种生物的父母双方）。
为帮助学生对同源染色体联会的理解，可以用手势辅助教学，过程如下：先伸出两手，两手掌心向下，手背向上。中指、无名指、小指弯曲紧靠掌心，拇指向下伸出、食指伸出向上，正对学生，左右手慢慢靠近，表示染色体的运动及配对（联会）。然后安排学生跟老师把手势做一遍。
教师：请同学观察联会时期的细胞图，该细胞中染色体、染色单体和DNA的数目分别是多少？
学生：4条染色体，8条染色单体，8个DNA分子。
教师显示四分体的形成过程（图2－1－6）。
图2－1－6
教师：联会时染色体螺旋化程度低，染色体细，在光学显微镜下还看不清染色单体，因此，没有在图上表示出来。联会后，染色体进一步螺旋化变粗，逐渐在光学显微镜下可见每条染色体都含有两条姐妹染色单体，由一个着丝点相连，每对同源染色体则含有四条姐妹染色单体，叫四分体。图中有几个四分体？
学生：两个。
教师与学生共同分析以下的数量关系：
1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=2个着丝点=4条染色单体=4个DNA分子。
教师：由此，我们可以推算，果蝇体细胞有4对8个染色体，减数分裂时，形成多少个四分体？
学生：四个。
教师：如果是人呢？
学生：23个。
教师显示染色体交叉互换的照片和示意图。
教师：在四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换一部分片段。经过交换，姐妹染色单体有何不同？
学生：交换前，姐妹染色单体是相同的，经过交换后，两条姐妹染色单体不同。
教师：非姐妹染色单体的交叉互换，可以增加配子的多样性，此乃后话，我们暂时不提。人们把同源染色体的联会与四分体阶段归为减数第一次分裂前期。
教师演示减数第一次分裂中期的变化（图2－1－7）。
图2－1－7
教师：同学们说减数第一次分裂中期染色体的主要行为变化是什么？
学生：同源染色体着丝点排列在赤道板的两侧。
教师：没错。染色体的行为与有丝分裂的中期相比有何不同？
学生：有丝分裂中期染色体着丝点是排列在赤道板上的。
教师：很好。
教师演示减数第一次分裂后期的变化（图2－1－8）。
图2－1－8
教师：减数第一次分裂后期染色体的行为出现什么变化？
学生：纺锤丝收缩，牵引染色体向两极移动，配对的同源染色体分开，移向细胞的两极。但此时着丝点并未分开，每一条染色体上仍有两条染色单体。
教师：同学们观察得非常仔细。这里要提醒的是同源染色体分开，具有一定的独立性。这是由于两条同源染色体在细胞中央的排列位置是随机的，可以互相交换，因此，就决定了同源的两条染色体各移向哪一极也是随机的。也就是说，移向细胞两极的染色体的组合既可以是每边各有一条红色和一条蓝色的染色体，也可以是细胞的一极是两条蓝色染色体，而另一极是两条红色染色体的组合方式。这样，不同对的染色体之间就可以自由组合。这是我们前面所学内容——自由组合定律的细胞学基础。
教师演示初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞的过程（图2－1－9）。
图2－1－9
教师：接着发生细胞分裂，一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞。同学们仔细比较一下每个次级精母细胞与初级精母细胞的染色体数是否相同？
学生：次级精母细胞各含2条染色体，染色体数目只有初级精母细胞的一半。
教师：是的。在减数第一次分裂过程中，由于同源染色体分离，并分别进入两个子细胞，使得每个次级精母细胞只得到初级精母细胞中染色体总数的一半。因此，减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂中。在次级精母细胞中有没有同源染色体？
学生：没有。
教师：减数第一次分裂与减数第二次分裂之间通常没有间期，或者间期很短，染色体不再复制。所以我们一般将初级精母细胞分裂形成两个次级精母后的时期称为减数第二次分裂的前期。减数第二次分裂过程中染色体的行为变化特点与有丝分裂十分相似。在减数第二次分裂的前期，染色体排列有何特点？
学生：散乱分布。
教师演示减数第二次分裂中期染色体的变化（图2－1－10）。
图2－1－10
教师：减数第二次分裂中期染色体的变化是什么？
学生：染色体排列在赤道板上。
教师：没错。
教师：减数第二次分裂的细胞图与有丝分裂中期的细胞图如何区别？
学生：减数第二次分裂的细胞图中没有同源染色体。
教师演示减数第二次分裂后期染色体的变化（图2－1－11）。
图2－1－11
教师：减数第二次分裂后期染色体的变化又是什么？
学生：着丝点分裂，姐妹染色单体分开变成染色体，移向细胞两极。
教师：很好。同学们再算一下此时每个次级精母细胞中各有染色体几条？
学生：4条。
教师：对。在减数第二次分裂后期，由于着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成染色体，所以染色体数目暂时加倍，恢复到原来精原细胞的数目水平。
教师演示次级精母细胞各分裂成两个精细胞的过程（图2－1－12）。
图2－1－12
教师：细胞继续分裂，两个次级精母细胞分裂成4个精细胞，减数分裂完成。把精细胞的染色体数目和刚形成的次级精母细胞以及初级精母细胞相比，有何变化？
学生：精子细胞的染色体数目与次级精母细胞相同，比初级精母细胞减少一半。
教师：同学们说，4个精细胞共可以分为几种类型？
学生：2种。
教师：是的。在不考虑非姐妹染色单体交叉互换的情况下，一个精原细胞通过减数分裂最终可以形成4个共2种精细胞。至此，减数分裂完成。现在我们回头总结一下，减数第一次分裂与减数第二次分裂相比，它们各自的主要特征是什么？
学生：减数第一次分裂的主要特征是有同源染色体的联会、四分体中的非姐妹染色单体发生交叉互换、同源染色体分离并分别移向细胞两极；减数第二次分裂的主要特征是染色体不再复制、每条染色体的着丝点分裂、姐妹染色单体分开并分别移向细胞两极。
教师：精细胞再经过变形，形成精子，呈蝌蚪状。在这个过程中，丢掉了精子细胞的大部分细胞质，带上重要的物质——细胞核内的染色体，轻装上阵，并形成了一个长长的尾，便于游动，为今后的受精作用作准备。
（3）总结
请一位同学根据挂图，来讲述精子的形成过程。（请一位学生讲述，教师根据其讲述情况，精彩处给予表扬，不足处给予补充，错误处给予纠正）最后教师强调减数第一次分裂与减数第二次分裂的主要特征。
［教师精讲］
1.为什么说减数分裂实质上是特殊方式的有丝分裂？
减数分裂过程中因为有纺锤丝和纺锤体的出现，所以属于有丝分裂范畴；但减数分裂过程中出现了有丝分裂所没有的同源染色体联会、四分体和分离等行为变化，因此说减数分裂实质上是特殊方式的有丝分裂。
2.减数分裂过程中染色体、DNA、染色单体和同源染色体对数的数量变化（以二倍体生物为例）。
（1）首先理解染色体主要行为变化与染色体、DNA、染色单体数目变化的关系，教师用简笔画表示染色体的行为变化过程，如图2－1－13：
图2－1－13
（2）列表比较：
减数分裂过程中染色体数、DNA数、染色单体数和同源染色体对数的数量变化
比较项目 减数第一次分裂 减数第二次分裂
间期 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
染色体数 2N 2N 2N 2N N N N 2N N
DNA数 2a→4a 4a 4a 4a 2a 2a 2a 2a a
染色单体数 0→4N 4N 4N 4N 2N 2N 2N 0 0
同源染色体对数 N N N N 0 0 0 0 0
（表中黑体部分内容在和学生共同分析时逐步显示）
（3）用坐标轴表示染色体数目与DNA数目的变化：
图2－1－14
引导学生分析染色体数目和DNA数目的曲线走势及转折点变化的原因。
为方便学生对上表内容的理解与掌握，教师在讲授这部分内容时，不要直接就把某种生物的染色体数用2N代入，而是安排学生具体观察课本P17“哺乳动物精子的形成过程图解”中染色体数、DNA数、染色单体数和同源染色体对数的变化情况，然后再引导学生思考：如果该图解表示的是人的精子形成过程图解，那么以上数量变化又是如何？通过以上2个具体事例的观察、分析，学生不难总结出二倍体生物的染色体数、DNA数、染色单体数和同源染色体对数的变化情况。
［评价反馈］
1.下列对一个四分体的叙述，不正确的是
A.有两个着丝 B.有四个DNA分子
C.有两对姐妹染色单体 D.有四条染色体
解析：根据四分体有关的数量关系：
1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=2个着丝点=4条染色单体=4个DNA分子。
答案：D
2.人的精巢中的精原细胞所进行的分裂为
①有丝分裂 ②无丝分裂 ③减数分裂
A.① B.③ C.①②③ D.①③
解析：人的精巢中的精原细胞一部分通过有丝分裂产生新的精原细胞，一部分则通过减数分裂产生精细胞。
答案：D
3.下列减数分裂过程按时间顺序排列，正确的是
A.复制—联会—四分体 B.复制—四分体—联会
C.联会—四分体—复制 D.联会—复制—四分体
解析：由减数分裂过程中染色体的行为变化特点可知，染色体复制发生在间期，而联会和形成四分体则发生在减数第一次分裂的前期。
答案：A
4.观察四分体最好的材料是
A.幼嫩的种子 B.幼嫩的果实 C.幼嫩的花药 D.幼嫩的柱头
解析：四分体现象发生在减数分裂过程中，幼嫩的花药需经减数分裂才产生花粉粒。而其他选项所涉及的材料只能进行有丝分裂。
答案：C
5.一条复制过的染色体，其着丝点数、染色单体数和DNA数依次为
A.2，2，4 B.1，2，2 C.1，4，4 D.2，2，2
解析：根据染色体复制时有关的数量关系：1条染色体=1个着丝点=2条染色单体=2个DNA分子。
答案：B
6.减数第一次分裂的特点是
A.同源染色体分离，着丝点分裂 B.同源染色体分离，着丝点不分裂
C.同源染色体不分离，着丝点分裂 D.同源染色体不分离，着丝点不分裂
解析：减数第一次分裂的最主要特征就是同源染色体分离，而着丝点是在减数第二次分裂后期才分裂的。
答案：B
7.减数分裂过程中，染色体数目减半发生在
A.初级精母细胞形成时 B.次级精母细胞形成时
C.精子细胞形成时 D.精子形成时
解析：染色体数目发生在减数第一次分裂过程中，即次级精母细胞形成时。
答案：B
8.人的体细胞有23对同源染色体，减数第一次分裂的初级精母细胞中有四分体
A.46个 B.92个 C.184个 D.23个
解析：由题意中人有23对同源染色体可知减数第一次分裂的初级精母细胞中有四分体23个。
答案：D
9.关于同源染色体的叙述确切的是
A.由一条染色体复制成的两条染色体 B.一条来自父方，一条来自母方的染色体
C.形状、大小完全相同的染色体 D.在减数分裂过程中能联会的染色体
解析：根据同源染色体概念，可排除选项A。而同源染色体的核心概念是在减数分裂过程中能联会的染色体。
答案：D
10.细胞内没有同源染色体的是
A.体细胞 B.精原细胞 C.初级精母细胞 D.次级精母细胞
解析：因次级精母细胞是经减数第一次分裂产生的，同源染色体在减数第一次分裂后期已分离，所以无同源染色体。
答案：D
［课堂小结］
1.减数分裂的概念。
2.精子的形成过程。
［布置作业］
1.完成课本P18的旁栏思考题。
2.仔细阅读课文，思考减数分裂与有丝分裂有哪些异同点。
［课后拓展］
1.若精子中DNA含量为a，则初级精母细胞和次级精母细胞的DNA含量分别是
A.2a和a B.4a和2a C.a和2a D.2a和4a
解析：由1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精细胞可知，细胞每分裂一次，DNA减少一半。
答案：B
2.某生物细胞在减数第二次分裂后期有24条染色体，那么该生物在细胞有丝分裂后期的染色体数目应是
A.12条 B.48条 C.24条 D.36条
解析：减数第二次分裂后期由于着丝点分裂使染色体数目暂时加倍，故次级精母细胞中染色体数与体细胞相同，可知该生物正常体细胞染色体数为24条。有丝分裂后期染色体数目是体细胞的2倍。
答案：B
3.果蝇的体细胞中有4对染色体，次级精母细胞中有同源染色体
A.2对 B.4对 C.1对 D.0对
解析：次级精母细胞由初级精母细胞经减数第一次分裂产生，同源染色体在减数第一次分裂后期分开并分别进入2个次级精母细胞中，所以次级精母细胞中无同源染色体。
答案：D
4.在有丝分裂过程中不发生，而发生在减数分裂过程中的是
A.染色体复制 B.同源染色体分开 C.染色单体分开 D.细胞质分裂
解析：减数分裂过程中出现了有丝分裂所没有的同源染色体的联会与分离等行为。
答案：B
5.在减数分裂过程中，没有染色单体的时期是
A.减Ⅰ后期 B.减Ⅱ后期 C.减Ⅱ前期 D.分裂间期
解析：减数第二次分裂后期由于着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成染色体，所以不存在染色单体。
答案：B
6.减数第二次分裂的主要特征是
A.染色体自我复制 B.着丝点不分裂，同源染色体分开
C.着丝点分裂为二，两条染色单体分开 D.染色体恢复成染色质细丝
解析：减数第二次分裂的最大特征就是着丝点分裂，姐妹染色单体分开并移向细胞两极，进入不同的配子中。
答案：C
●板书设计
第2章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
一、减数分裂
1.减数分裂的概念
2.精子的形成过程
●习题详解
一、问题探讨（课本P16）
1.配子染色体与体细胞染色体的区别在于：
（1）配子染色体数是体细胞染色体数的一半；
（2）配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的。
2.提示：在配子成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半。
二、本节聚焦（课本P16）
1.提示：减数分裂的含义参见课本P16减数分裂的概念。
2.提示：经过减数分裂所形成的配子染色体数目减少一半，通过受精作用精子与卵细胞的融合，恢复正常的染色体数目，从而维持生物有性生殖时亲代与子代间染色体数目的恒定。
3.提示：减数分裂过程中染色体只复制一次，而细胞却连续分裂两次。
三、旁栏思考题（课本P18）
1.减数分裂的染色体复制发生在减数第一次分裂的间期，减数第二次分裂的间期不复制。
2.初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。
3.在减数第一次分裂中出现了同源染色体联会、四分体形成、非同源染色单体间交叉互换、同源染色体分离，使得细胞两极各有一整套非同源染色体，从而使形成的次级精母细胞中染色体数目减少为初级精母细胞的一半。
上述过程中可使配子中染色体数目减半。这样再通过以后发生的两性配子结合成合子的受精作用，就能维持生物前后代体细胞染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。上述过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样，从而增加了生物的变异，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。
●备课资料
雄蜂的减数分裂
蜜蜂家族中的蜂王是二倍体（2N=32），是具有生殖能力的雌性个体，按通常的减数分裂产生卵细胞；工蜂也是二倍体（2N=32），但为无生育能力的雌性个体；雄蜂是单倍体（N=16），是由未受精的卵细胞经孤雌生殖而产生的，成熟的雄蜂是通过“假减数分裂”产生精子的。具体过程如下：雄蜂的精原细胞经染色体复制，本身略微增大，成为初级精母细胞。这样的初级精母细胞经减数分裂的第一次分裂，染色体数目并未减半，只是细胞质分成大小不等的两部分：大的那部分含有完整的细胞核，即形成次级精母细胞；小的那部分只不过是一小团细胞质而已。次级精母细胞经减数分裂的第二次分裂，姐妹染色单体相互分开，细胞质则进行不均等的分离：含细胞质多的那部分（内含16条染色体）即精子细胞，将进一步变形发育成精子；含细胞质少的那部分（也含16条染色体）则逐渐退化。总之，雄蜂的一个初级精母细胞，通过这种减数分裂，只产生出一个精子。这种特殊的减数分裂被称为“假减数分裂”。第7章 现代生物进化理论
●章节规划
在现今世界上，我们已知生物的种类大约有200万种。这么多的生物真是千姿百态、绚丽多彩，尤其是它们对生活环境的适应能力之强，更是令人惊叹不已。那么，这许许多多的生物究竟是怎么产生的？它们的适应性又是怎么形成的呢？对于这个问题，在一个相当长的时间里，很多人认为生物物种是神或上帝创造出来的。不过，在古代也已经有了最原始的进化思想，认为一个物种是由另一个物种演化来的，但是这种思想在当时仅仅是一种天才的臆测。直到1859年，达尔文发表了巨著《物种起源》，才给神创论者极为沉重的打击，使生物学摆脱了神学的束缚。
我们知道，现在生存的生物是经过漫长的岁月，在长期进化过程中发展起来的。现代生物进化的观点和理论，也是经历了相当长的认识过程才建立起来的。
然而，神创论和生物进化论的斗争，直到现在仍然存在。在我们的身边，信神、信命、信鬼的思想和活动也时有发生。这些事实要求我们教师，通过各种渠道、手段和方式对学生进行生物进化观点的教育，使学生通过对本章内容的学习不仅可以了解生物进化理论在达尔文之后的发展，进一步树立生物进化的观点和辩证唯物主义观点，而且能够通过学习进化理论的发展过程，加深对科学本质的理解和感悟。
本章内容分析和教学安排：
1.内容分析
本章包括两节内容：第1节《现代生物进化理论的由来》和第2节《现代生物进化理论的主要内容》。第1节可用1课时教学，第2节可用4课时教学。
第1节《现代生物进化理论的由来》包括三部分内容：拉马克的进化学说、达尔文的自然选择学说和达尔文以后进化理论的发展，其中重点是第二部分，即达尔文的自然选择学说。
第2节《现代生物进化理论的主要内容》包括三小节：第一小节是《种群基因频率的改变与生物进化》；第二小节是《隔离与物种的形成》；第三小节是《共同进化与生物多样性的形成》。
第一小节包括三部分内容：种群是生物进化的基本单位，突变和基因重组产生进化的原材料,自然选择决定生物进化的方向。为什么说种群是生物进化的基本单位 这是本节的重点和难点之一。教材主要说明两点：一是说明个体不是进化的基本单位，一个个体适应能力无论多强，如果它的基因不能传给后代，它在进化上就没有贡献，如骡；二是种群是生物繁殖的基本单位，它是指同种生物中一群能够自由交配的个体。关于本小节第二部分，由于在本模块遗传部分已经讲述了可遗传变异的三个来源，因此，这里着重讲述突变率以及突变在进化中的意义。关于本小节第三部分，教材主要通过“探究”来完成。这项探究强调的是运用数学方法，而不是用实验材料来实际操作，对科学探究能力的全面提高具有独特价值。
第二小节《隔离与物种的形成》包括物种的概念和隔离在物种形成中的作用两部分。关于物种的概念，目前还没有一个完全统一的定义，分类学上的物种主要依据的是形态学标准，进化论中的物种主要依据的是遗传学标准——以能否自由交配为标准，生态学上主要以生态要求是否一致为标准。
第三小节《共同进化与生物多样性的形成》包括共同进化、生物多样性的形成和生物进化理论在发展三部分内容。共同进化包含两层含义：一是不同物种间的共同进化，二是生物与无机环境之间的相互影响和共同演变。在本小节第三部分，教材简单介绍了中性学说和间断平衡说，让学生认识到在进化论领域至今仍有不同观点，进化理论仍在不断发展，同时也再次强调以自然选择学说为核心的进化理论的重要地位。
2.教学安排
章 节 课 题 课 时
第7章现代生物进化理论 第1节 现代生物进化理论的由来 1
第2节 种群是生物进化的基本单位1突变和基因重组产生进化的原材料自然选择决定生物进化的方向 1
隔离与物种的形成 1
共同进化与生物多样性的形成 1
本章知识结构：
与其他章的联系：
与本章知识紧密联系的是第1章、第2章、第5章，其中的内容：基因的分离定律、自由组合定律、基因突变、基因重组和染色体变异等，都是我们学习本章内容的重要基础。
本章教学价值：
1.知识目标
（1）通过教学活动使学生了解现代生物进化的基本理论。
（2）知道物种形成的大致过程。
2.能力方面
（1）运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
（2）运用生物进化观点解释一些生物现象。
（3）通过教学活动使学生学会抽样调查的方法。
（4）培养学生收集资料和数据的能力以及处理资料和数据的能力。
3.情感态度与价值观方面
（1）形成生物进化的观点。
（2）探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。
（3）通过引导学生分析调查或实验所取的数据，培养学生以事实或实验结果为依据得出结论的科学态度。
（4）通过教学活动，培养学生“生物是进化来的”“生物的进化与环境密切相关”的思想观念，帮助学生树立辩证唯物主义的认识观。
第1节 现代生物进化理论的由来
●从容说课
本节教材的重点是达尔文的自然选择学说。在处理本节教学内容时，并不是让我们用简单的新理论对旧理论进行否定和排斥，而是让新理论对旧理论进行修正，进而不断深入和扩展生物进化理论。从拉马克的进化学说到达尔文的自然选择学说，以及现代进化理论的由来，大体都走过了这样的轨迹。这些应该成为处理本节教学内容的基本脉络。
对本节的知识性内容的要求是：说明现代生物进化理论的主要内容。对拉马克和达尔文的进化理论的内容并未提出明确要求。教材中将拉马克和达尔文进化理论的内容作为第1节课的内容来安排，是想让我们知道：（1）现代生物进化理论并非无源之水，而是在原有进化理论的基础上发展起来的。（2）介绍生物进化理论的发展过程，分析拉马克和达尔文的进化理论的重要贡献和历史局限性，有助于学生理解科学不是一个静态的体系，而是一个不断发展的动态过程。（3）在科学领域没有终极真理，矛盾才是科学不断向前发展的动力。
本节所设置的“问题探讨”意在调动学生已有的知识和经验，激发学生的求知欲，并且认识到从进化的角度解释生物现象并不简单，出现争论是正常的。
拉马克的进化学说这部分内容，教师要向学生简要介绍这一学说的主要观点，指出它的进步意义，激发学生学习拉马克对科学的热爱和敢于坚持真理的精神。
关于达尔文的自然选择学说，教材以图解形式对这一学说的要点进行概括，这部分内容教师要引导学生对初中的相关内容进行复习，并要求学生对这幅图解进行演绎说明。这实际上是对初中所学自然选择知识的应用。接下来，教师要着重阐明自然选择学说的重要意义和这一学说的历史局限性。最后启发学生以达尔文为榜样，树立实事求是的科学态度。
达尔文以后生物进化理论的发展，教师仅需从两个最主要的方面进行概括：一是从性状水平深入到基因水平；二是从个体水平上升到种群水平。不需大篇幅深入。
●三维目标
1.知识与技能
（1）举例说出达尔文之前，人们是怎样看待生物进化的。
（2）概述达尔文的自然选择学说的主要内容。
（3）评述达尔文自然选择学说的贡献和局限性。
（4）探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。
（5）运用生物进化观点解释一些生物现象。
2.过程与方法
采用互动式教学模式，由教师提供讨论素材，组织引导学生讨论、活动，最后由师生共同总结的形式进行。
3.情感态度与价值观
（1）形成生物进化的观点。
（2）探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。
●教学重点
1.达尔文自然选择学说的主要内容。
2.分析达尔文自然选择学说的贡献和局限性。
3.探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。
●教学难点
分析达尔文自然选择学说的局限性。
●教具准备
枯叶蝶和翅色艳丽的蝴蝶的挂图、食蚁兽进化的挂图、自然选择学说的录像带。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
1.搜集相关电子图片（长颈鹿的进化图解）和自然选择学说的主要内容（过度繁殖、生存斗争、适者生存、遗传变异）有关的影音文件，并制作成教学课件。
2.制定学生课前预习的提纲
（1）通读课文。
（2）思考“问题探讨”中的3个问题。
（3）思考“本节聚焦”中的3个问题。
（4）登陆此网站http://www./wcl/index.htm和中华博览网进行自主学习。
［情境创设］
情境一：以问题导入新课。（适用于普通班、大多数的学生）
问题1：“自然界形形色色的生物是怎样出现、怎样形成的？”
问题2：“生物进化的理论是谁首先提出来的？”
问题3：“现代生物学的研究对于生物进化的理论又提出了什么新的看法？”
情境二：以观察活动引入新课。（适用于实验班、程度较好的学生）
问题：“自然界形形色色的生物是进化来的。进化的理论是由达尔文创立的。达尔文自然选择学说的主要内容是什么？”
陈述1：达尔文的自然选择学说，能够科学地解释生物进化的原因，以及生物的多样性和适应性现象。但仍然有一些问题未能得到圆满的解释。什么样的问题未能得到解决呢？请同学们观看一段影片，注意寻找以下问题的答案：
（1）达尔文认为生物进化的过程是怎样的？
（2）达尔文认为他的理论不能解释什么事件？
陈述2：“由于受到当时科学发展水平的限制，达尔文对于遗传变异的本质也未能作出科学的解释。随着科学的发展，现代生物学的研究对生物进化提出了一些新的看法。”
［师生互动］
一、拉马克的进化学说
问：生物为什么会进化？生物进化的实质是什么？生物进化有什么规律？
（提出问题，激发学生的学习兴趣，让学生带着问题去学习和思考）
教师讲述：19世纪，达尔文提出的以自然选择学说为核心的生物进化论，已被广大学者所承认，任何理论通常都要随着知识的增加而改进，随着遗传学和生态学等现代生物科学的发展和深入到生物进化理论的研究，使达尔文进化理论不断完善和发展，形成了以自然选择学说为基础的现代生物进化理论。
问：“生物进化的理论是谁首先提出来的？”
答：法国博物学家拉马克最先提出来的。
问：拉马克进化学说的主要内容和意义是什么？（学生阅读2分钟后回答）
答：拉马克的进化学说是达尔文学说之前影响最大、最为系统和完整的进化理论，可归纳为以下几点：
1.生物都不是神创的，而是由更古老的生物传衍来的。这对当时人们普遍信奉的神创论造成一定冲击，因此具有进步意义。
2.生物是由低等到高等逐渐进化的。拉马克几乎否认物种的真实存在，认为生物只存在连续变异的个体。
3.对于生物进化的原因，他认为：一是“用进废退”的法则；二是“获得性遗传”的法则。但这些法则缺乏事实依据，大多来自于主观推测。
4.拉马克对科学的热爱和敢于坚持真理的精神值得我们敬佩和学习。
问：拉马克进化学说有没有说服力？
答：我们说事实胜于雄辩，而他的进化理论缺乏事实依据，大多来自于主观推测，说服力不强。
问：为什么本书还要引用拉马克的进化学说作为本节的内容？
教师讲述：主要是出于以下考虑。第一，现代生物进化理论并非无源之水，而是在原有进化理论的基础上发展起来的。教材中重点阐述的现代综合进化理论，其核心仍是达尔文的自然选择学说，同时又弥补了自然选择学说的一些不足。第二，介绍生物进化理论的发展过程，分析拉马克和达尔文的进化理论的重要贡献和历史局限性，有助于学生理解科学不是一个静态的体系，而是一个不断发展的动态过程；在科学领域没有终极真理，存在质疑和争论不仅是正常的，而且能促进科学的进步。（引出下文）
二、达尔文的自然选择学说
问：达尔文关于生物进化的著名论著是什么？
答：《物种起源》。
问：《物种起源》这本书是在什么背景下写出来的？（学生阅读课文2分钟后回答）
答：5年的航海旅行前达尔文还坚信物种是不变的，是神创造的。5年的航海旅行中，他通过观察、比较各地的动植物和化石，以及带回的大量化石、生物遗迹的证据和动植物的标本，经过多年的研究分析，写出了这本生物进化的巨著。
问：《物种起源》的主要内容是什么？（请看课件中的录像）
观看：录像——非洲草原野牛的四季生活及生殖过程，突出迁徙路经大河时，许多个体被淹死或被鳄鱼吃掉的情景。
问：请同学们根据录像及初中所学有关知识归纳出达尔文自然选择学说的主要内容是什么？
答：主要内容包括：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。
问：什么是过度繁殖？
观看：录像——果蝇、鱼、牛羊和人在一段时间内数量的增长情况。
答：任何一种生物的繁殖能力都很强，在不太长的时间内能产生大量的后代表现为过度繁殖。
问：为什么自然界中的生物总是繁殖的多,生存下来的少呢？
观看：录像——狮子、野狗、狼等动物为争夺食物、空间而引发的种内斗争，以及多种生物与恶劣的无机环境之间的斗争情景。
回答：因为生存条件是有限的，生物在争夺有限的空间和食物的情况下同种生物个体之间、种与种之间、生物与无机环境之间进行着激烈的生存斗争，斗争的结果是一部分个体被淘汰。
问：达尔文进化理论的中心观点是什么？
答：自然选择学说，即适者生存、不适者被淘汰的过程。
问：什么是适者生存？
观看：录像——仙人掌、骆驼、水莲、企鹅、北极熊等多种生物在一定区域的生存情况。
答：每种生物之所以能够在一定的环境中生存下来，是因为它们的形态结构和生理功能是与环境相适应的，即适应环境的就生存下来。
问：在生存斗争中，什么样的个体容易获胜，并生存下来？
观看：录像——遗传和变异；图片——长颈鹿的进化图解。
答：生物体都具有遗传和变异的能力，只有有利变异个体容易在生存斗争中获胜并将这些变异遗传下去，不利变异个体则容易被淘汰。
问：生物个体的幸存与被淘汰的基础是什么？（或问：生物进化的基础是什么？）
观看分析：课本P111图7－3达尔文自然选择学说的解释模型。
答：生物个体既能保持亲本的性状又会出现不同的变异性状。达尔文清楚地知道可遗传的变异是生物进化的基础。在长期的自然选择过程中，微小的有利变异得到积累变为显著变异，从而产生了适应特定环境的生物新类型，这就是生物进化和生物出现多样性的原因。
问：达尔文自然选择学说有什么重要意义？
答：科学地解释了：（1）生物进化的原因；（2）生物的多样性和适应性。
设问：那么达尔文自然选择学说有没有其历史局限性？（学生阅读思考）
教师讲述：由于受到当时科学发展水平的限制，自然选择学说对于：遗传和变异的本质，自然选择如何对可遗传的变异起作用的问题不能作出科学的解释。这些都说明，即使像达尔文这样的伟大科学家，其思想观点也会有历史的局限性。
问：达尔文以后的进化理论是如何发展的？（引出下文）
三、达尔文以后进化理论的发展
教师讲述：随着生物科学的发展，关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到基因水平，人们逐渐认识到遗传和变异的本质。获得性遗传的观点，已经被大多数学者所摒弃。关于自然选择的作用等问题的研究，已经从以生物个体为单位，发展到以种群为基本单位。这样就形成了以自然选择学说为核心的现代生物进化理论，从而极大地丰富和发展了达尔文的自然选择学说。
（为下节课的教学作好铺垫）
［教师精讲］
拉马克的进化学说是达尔文学说之前影响最大、最为系统和完整的进化理论，他的观点：生物都不是神创的，而是由更古老的生物传衍来的；生物是由低等到高等逐渐进化的；“用进废退”和“获得性遗传”的法则都对当时的神创论造成了巨大的冲击，抒写了生物进化史上光辉而不可磨灭的一页。拉马克对科学的热爱和敢于坚持真理的精神更是值得我们敬佩和学习。
达尔文进化论的中心观点是自然选择，即适者生存、不适者被淘汰的过程。他通过对其进化论主要内容：过度繁殖、生存斗争、适者生存、遗传变异等的描述，论证了生物是不断进化的，并且提出：在自然选择过程中有利变异不断积累，从而产生了适应特定环境的生物新类型，这就是生物进化的原因。它使人们认识到了自然界的万千生物并不是神灵创造的，揭示了生命现象的统一性是由于所有生物都有共同的祖先，生物的多样性是进化的结果。这一科学理论的影响远远超出了生物学的范围，它给予神创论和物种不变论以致命的打击，为辩证唯物主义世界观提供了有利的武器。
［评价反馈］
1.一只雌蛙能产卵4 000～5 000个，卵受精后只有5％～10％能发育为成体。达尔文对这一事实的解释是
A.过度繁殖 B.生存斗争 C.遗传和变异 D.自然选择
解析：一只雌蛙能产卵4 000～5 000个，卵受精后只有5％～10％能发育为成体。那是因为受精卵在发育成成体的过程中，必然要受到环境条件的影响，这些环境条件对受精卵的发育是至关重要的，包括食物、天敌、水温、空间等。要发育成成体首先要与恶劣的无机环境作斗争，其次，同种生物之间要为食物、生存空间而发生斗争，同时随时面临被天敌捕食的危险。
答案：B
2.达尔文进化学说的中心内容是
A.适者生存 B.过度繁殖 C.生存斗争 D.自然选择学说
答案：D
3.生物进化的内因是
A.过度繁殖 B.生存斗争 C.遗传和变异 D.适者生存
解析：适者生存、过度繁殖、生存斗争这些都是外因，而起决定作用的是遗传和变异。
答案：C
4.最先提出生物进化学说的科学家是
A.达尔文 B.孟德尔 C.拉马克 D.摩尔根
答案：C
5.对达尔文自然选择学说的正确理解是
①环境改变使生物产生适应性的变异 ②可遗传的变异是生物进化的基础 ③变异是不定向的 ④变异是定向的 ⑤变异经过长期的自然选择和遗传积累就可能产生出生物的新类型
A.②④⑤ B.②③⑤ C.①②④ D.①③⑤
解析：影响生物变异的因素是多种多样的，变异是随机的、不定向的；变异不一定都使生物产生有利适应环境的变异。
答案：B
［课堂小结］
本节课的重点就是达尔文的自然选择学说这部分内容，要求掌握的就是自然选择学说的主要内容；知道达尔文自然选择学说的贡献和局限；探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。
［布置作业］
1.课本P113基础题第1、2题。
2.课本P113拓展题第1、2题。
［课后拓展］
在远离大陆的印度洋南部的克格伦岛，岛上经常刮大风。达尔文发现这里的昆虫有两种类型：一类是翅非常发达，一类是无翅或翅小不能飞翔，并指出上述现象与岛上经常刮海风有关。请试用达尔文的自然选择观点来回答以下问题：
（1）这些昆虫与海风是什么关系？
（2）这里刮的海风对岛上昆虫的翅起了什么作用？
（3）通过这种现象说明变异是定向的还是不定向的
答案：（1）这些昆虫与海风的关系是生存斗争。（2）这里刮的海风对岛上昆虫的翅起了选择作用。（3）变异是不定向的。
解疑：有同学肯定会提出，在这种刮大风的海岛上，自然选择的结果应该是只有翅非常发达的种类才能生存下来，为什么残翅或无翅的种类也会生存下来呢？因为，自然选择就是适者生存，不适者被淘汰的过程。要生存下来，一种就是翅非常发达，在空中飞不易被吹落到海里去；另一种就是无翅或残翅，不能在空中飞，这样也不会被吹落到海里进而生存下来。
●板书设计
第7章 现代生物进化理论
第一节 现代生物进化理论的由来
一、拉马克的进化学说
1.拉马克的进化学说的主要内容
2.拉马克的进化学说的历史意义
二、达尔文的自然选择学说
1.达尔文自然选择学说的主要内容
2.生物进化的原因
3.达尔文自然选择学说的历史局限性和意义
●习题详解
一、练习（课本P113）
（一）基础题
1.解析：拉马克通过对当时动植物的大量观察，提出了自己的进化观点，其主要内容是生物的进化是随着时间的推移而进行的，现在的生物就是由更古老的生物进化来的；生物的各种适应性特征都是由于用进废退和获得性遗传，即器官长期不使用就会退化，这些因用进废退而获得的性状是可遗传给后代的。选项B的观点是物种不变论，并不是拉马克的进化观点。
答案：B
2.答案：按照达尔文的自然选择学说，可以作如下解释：细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异，其中就有抗药性强的变异。在未使用抗生素时，抗药性强的变异不是有利变异，这样的个体在生存斗争中不占优势；使用抗生素以后，抗药性弱的个体大量死亡，而抗药性强的个体有机会产生更多的后代，一段时间以后，抗生素的杀菌效果就会下降。这一解释未能深入到基因水平，没有说明基因突变在进化中的作用。
（二）拓展题
1.提示：在自然界，物种的绝灭速率本来是很缓慢的，人类活动大大加快了物种绝灭的速率。现在的许多濒危物种之所以濒危，在很大程度上是人为因素造成的。因此，一般来说，人类对濒危物种的保护，是在弥补自己对自然界的过失，不能说是干扰了自然界正常的自然选择。当然，如果某一物种的濒危纯粹是由于这种生物适应能力的低下，或者源于自然灾害，则另当别论。
2.提示：人工环境与自然环境不可能完全隔绝，人也不可能离开自然界而生存。因此，人类的进化不可能完全摆脱自然界的影响。但是，人类毕竟早已远离风餐露宿、“与狼共舞”的时代，工农业的发展和医疗水平的提高，使得人们的生活条件不断改善，健康水平不断提高，婴幼儿死亡率显著下降，平均寿命显著延长，来自自然界的选择压力在变小，来自人类社会内部的选择因素在增加。
二、问题探讨（课本P110）
1.这是拟态现象，使枯叶蝶不易被天敌发现。
2.枯叶蝶的祖先种群中出现翅似枯叶的变异个体后，由于这种变异是可遗传的有利变异，这种变异的个体生存和留下后代的机会多，久而久之，使这类蝴蝶具有翅似枯叶的适应性特征。
3.这与对枯叶蝶适应性的解释看似矛盾。其实，翅色鲜艳的蝴蝶可能具有其他防御敌害的适应性特征，如翅上有类似猛禽眼睛的眼斑，等等。
三、本节聚焦（课本P110）
1.人们认为物种是不变的，而且是由神创造的。
2.达尔文自然选择学说的要点是：过度繁殖、生存斗争、适者生存、遗传变异。
3.由于受到当时科学发展水平的限制，自然选择学说对于遗传和变异的本质，自然选择如何对可遗传的变异起作用的问题都没能作出科学的解释。这些都说明，即使像达尔文这样的伟大科学家，其思想观点也会有历史的局限性。
四、思考与讨论（课本P112）
1.在西方国家，当时“神创论”和“物种不变论”仍占统治地位，人们普遍认为所有的物种都是上帝创造的，自古以来既没有物种的绝灭，也没有新物种的产生。
2.达尔文认为所有的生物都是由最原始的共同祖先进化而来的，生物界通过自然选择而不断进化，这一观点否定了“神创论”，不能为当时的宗教观念所容，因此，遭到许多人的攻击、谩骂和讥讽。
3.人类与其他生物有着共同的起源。人类是生物世界的成员，而不是凌驾于其他物种之上的“主宰”。
4.马克思在这封信中所说“我们的观点”是指辩证唯物主义观点。
5.激励国人奋发图强，使中华民族能够自立于世界民族之林。
6.“Science aims to discover facts，but 1eaves us free to choose our own va1ues.”意思是“科学的目的是发现事实，但是却留给我们选择自己价值观的自由。”言外之意是虽然科学否定了上帝造物说，但并不意味着排斥相关的宗教信仰。作者之所以在书的最后一页写这句话，与所在国家的社会文化背景有关。
五、旁栏思考题（课本P112）
这是由于受当时遗传学发展水平的限制，人们还没有认识到基因与性状的关系，不清楚可遗传变异的来源。第3节 遗传密码的破译（选学）
●从容说课
本节的主要内容是遗传密码的破译过程。自从“一基因一酶”学说建立（1941年）以后，人们逐步地认识到基因和蛋白的关系。“中心法则”提出后更为明确地指出了遗传信息传递的方向，总体上来说是从DNA→RNA→蛋白质。那DNA和蛋白质之间究竟是什么关系？或者说DNA是如何决定蛋白质？这个有趣而深奥的问题在20世纪50年代末就开始引起了一批研究者的极大兴趣。早在遗传物质的化学本质尚未确定之前，1944年理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中就大胆地预言，染色体是由一些同分异构的单体分子连续所组成。这种连续体的精确性组成了遗传密码。他认为同分异构单体可能作为一般民用的莫尔斯电码的两个符号：“· ”“—”，通过排列组合来储存遗传信息。1954年科普作家伽莫夫G.Gamor对破译密码首先提出了挑战，他用数学的方法推断3个碱基编码一个氨基酸。但人们不禁要问在三联体中的每个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢？1957年Brenner.S发表理论文章，他通过蛋白质的氨基酸顺序分析，发现不存在氨基酸的邻位限制作用，从而在理论上否定了遗传密码重叠阅读的可能性。而克里克在1961年第一个用T4噬菌体实验证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。同一年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行体外重组破译了第一个遗传密码。后来尼伦伯格和他的小组采用了一把钥匙开一把锁的思路，一举破译了全部的密码。
遗传密码的破译是生物学史上的一个伟大的里程碑，为人类探索和提示生命的本质的研究向前迈进一大步，为后面分子遗传生物学的发展有着重要的推动作用。遗传密码的破译，测序方法的建立以及体外重组的实现是基因工程的三大基石。
本节内容实际上是对科学史的介绍，但其实际目的是让学生学习其中蕴含的科学研究方法，学习这些科学家的那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神还有那种巧妙的构思，开拓学生的思维方式，培养学生具有科学家的思维素养。这是本节最重要的教学价值所在。那么如何让学生感受这种思维过程并产生与科学家的思维共鸣是本节的教学重点和难点。
在学习方法上，由于遗传密码的知识相对较深奥，采用对比的方法可以使问题更容易理解，如将遗传密码与莫尔斯密码进行类比，将克里克的实验与英文句子进行类比。
本节属于选学内容，可用1个课时，由教师根据实际情况灵活安排。在知识关联上，本节是对本章第一节的重要补充。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出遗传密码的阅读方式。
（2）说出遗传密码的破译过程，包括伽莫夫的三联体推断，克里克的实验证据，尼伦伯格和马太的蛋白质的体外合成实验。
2.过程与方法
（1）感受和重温科学家的思维历程。
（2）类比的学习方法。
3.情感态度与价值观
（1）对科学家那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神还有那种巧妙的构思表达敬佩。
（2）认同遗传密码的破译对生物学发展的重要意义。
●教学重点
遗传密码的破译过程，引导学生感受这种思维过程并产生与科学家的思维共鸣。
●教学难点
1.克里克的T4噬菌体实验。
2.尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。
●教具准备
多媒体演示课件
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
本节课以展示和呈现历史为主，课前老师要精心设计多媒体课件，包括莫尔斯的密码电报；以重叠和非重叠方式阅读DNA序列；英文句子插入字母类比克里克实验；尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验，以及各位科学家的肖像。要考虑每一内容的呈现方式与顺序如何有利于引导学生思维。
［情境创设］
在第1节我们学习了有关基因指导蛋白质合成的过程，我们知道了核酸中的碱基序列就是遗传信息，翻译实际上就是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列，那碱基序列与氨基酸序列是如何对应的呢？就是通过密码子。（呈现密码子表）
现在大家已经十分清楚了这些遗传密码，而当时是经过许多科学家艰辛的思考和探索，最后被几个年轻人的富有创新的实验才破译的，这个过程充满了思维的智慧。那这些遗传密码是怎样被破译的呢？让我们重新重温一下这段科学史，追寻科学家探索的足迹，对我们的思维会有好的启迪作用的。
［师生互动］
1.研究背景
在孟德尔遗传规律于1900年被再次证实之后，许多科学家投入到遗传问题的研究上来，试图揭示基因的本质和作用原理。
1941年比德尔（G.Beadle）和塔特姆（E.Tatum）的工作则强有力地证明了基因突变引起了酶的改变，而且每一种基因一定控制着一种特定酶的合成，从而提出了一个基因一种酶的假说。人们逐步地认识到基因和蛋白质的关系。
“中心法则”提出后更为明确地指出了遗传信息传递的方向，总体上来说是从DNA→RNA→蛋白质。那DNA和蛋白质之间究竟是什么关系？或者说DNA是如何决定蛋白质？这个有趣而深奥的问题在五十年代末就开始引起了一批研究者的极大兴趣。
1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中就大胆地预言，染色体是由一些同分异构的单体分子连续所组成。这种连续体的精确性组成了遗传密码。他认为同分异构单体可能作为一般民用的莫尔斯电码的两个符号：“· ”“—”，通过排列组合来储存遗传信息。
那什么是莫尔斯电码呢？我们来看下面的资料：
莫尔斯电码，是由美国画家和电报发明人莫尔斯于1838年发明的一套有“点”和“划”构成的系统，通过“点”和“划”间隔的不同排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。1844年在美国国会的财政支持下，莫尔斯开设了从马里兰州的巴尔地摩到美国首都华盛顿的第一条使用“莫尔斯码”通信的电报线路，1851年，在欧洲国家有关方面的支持下，莫尔斯码经过简化，以后就一直成为国际通用标准通信电码。电报的发明、莫尔斯码的使用改变了人类社会的面貌。随着社会的进步、科学的发展，有更先进的通信方式在等待着我们使用，但电报“莫尔斯”码通信在业余无线电中占有重要的地位。国际电信联盟制定的“无线电规则”中明确指出：任何人请求领取使用业余电台设备执照，都应该证明其能够准确地用手发和用耳接收“莫尔斯”电码信号组成的电文。虽然今天计算机技术给自动或半自动收发电报创造了条件，但每一位真正的爱好者仍必须并且也可以通过自我训练掌握人工收发报技术。莫尔斯电码本身并无机密可言，它仅仅只是一种工具。
· ：短音念作“滴（di）”
—：长音念作“答（da）”
字码：
A：·— B：—··· C：—·—· D：—·· E：· F：··—·
G：— —· H：···· I：·· J：·— — — K：—·— L：·—··
M：— — N：—· O：— — — P：·— —· Q：— — ·— R：·—·
S：··· T：— U：··— V：···— W：·— — X：—··—
Y：—·— — Z：— —·· ？：··— —·· /：—··—· —：—····—
数码（长码）：
1：·— — — — 2.··— — — 3：···— — 4.····— 5：·····
6：— ···· 7：— — ··· 8：— — — ·· 9：— — — —· 0：— — — — —
请根据莫尔斯电码表，将书本中问题探讨中的那段电文译成英文。
（学生：翻译后是：where are genes located）
你能用莫尔斯电码来回答这个问题吗？
（学生：—··/—·/·基因位于DNA上）
很好，我们通过莫尔斯电码大致体验了“翻译”的过程，无论从电文译成英文还是从英文译成电文都离不开莫尔斯密码表，而我们知道后来被确认的蛋白质的合成过程中也正是有类似这样的密码子。
而当时遗传物质的化学本质是尚未明确的，十年后DNA双螺旋模型才得以建立，在这样的背景下能将遗传信息设想成一种电码式的遗传密码形式，实在是一种超越时代的远见卓识。到1953年双螺旋模型的建立，给予科学家们以很大的激励。破译遗传密码也就成了势在必行的工作。
要破译一个未知的密码，一般的思路就是比较编码的信息，即密码和相应的译文。对于遗传密码来说最简单的破译方法应是将DNA顺序或mRNA顺序和多肽相比较。但和一般破译密码不同的是，遗传信息的译文——蛋白质的顺序是已知的，未知的都是密码。1954年Sanger用纸层析分析了胰岛素的结构后，对蛋白质的氨基酸序列了解得越来越多。但是直到1965年前后经历了十年时间，多位科学家的执著研究才破译了密码，其中最为重要的几项工作其思路之新颖、方法之精巧都闪烁着科学的智慧之光。
2.遗传密码的试拼与阅读方式的探索
1954年科普作家伽莫夫G.Gamor对破译密码首先提出了挑战。他以著有《奇异王国的汤姆金斯》等优秀的科学幻想作品而著称，具有丰富的想象力，但他不是一位实验科学家，所以只能从理论上来尝试密码的解读。当年，他在《自然Nature》杂志首次发表了遗传密码的理论研究的文章，指出“氨基酸正好按DNA的螺旋结构进入各自的洞穴”。他设想：
若一种碱基与一种氨基酸对应的话，那么只可能产生4种氨基酸，而已知天然的氨基酸约有20种，因此不可由一个碱基编码一种氨基酸。
若2个碱基编码一种氨基酸的话，4种碱基共有42=16种不同的排列组合，也不足以编码20种氨基酸。
因此他认为3个碱基编码一种氨基酸的就可以解决问题。虽然4个碱基组成三联密码，经排列组合可产生43=64种不同形式，要比20种氨基酸大两倍多。
但若是四联密码，就会产生44=256种排列组合。
相比之下只有三联体（triplet）较为符合20种氨基酸。
伽莫夫是用数学的排列组合的方法在理论上作出推测的，后来的实验证实这一推测是完全正确的。
接下来，人们不禁又要问在三联体中的每个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢？以重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？呈现图片（课本P74“以重叠和非重叠方式阅读DNA序列”），思考：
当图中的DNA的第三个碱基T发生改变时，如果密码子是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？
（学生：将可能影响1个氨基酸）
如果密码子是重叠的，这一改变又将影响多少个氨基酸？
（学生：将可能影响3个氨基酸）
当图中的DNA的第三个碱基T后插入一个碱基A的话，如果密码子是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？
（学生：将会影响后面所有的氨基酸）
如果插入两个碱基呢？
（学生：也会影响后面所有的氨基酸）
如果插入3个碱基呢？
（学生：将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸）
当图中的DNA的第三个碱基T后插入一个碱基A的话，如果密码子是重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？插入2个、3个氨基酸呢？
（学生：如果插入1个碱基，影响3个氨基酸，多肽比原正常多肽多1个氨基酸）
（学生：如果插入2个碱基，影响4个氨基酸，多肽比原正常多肽多2个氨基酸）
（学生：如果插入3个碱基，影响5个氨基酸，多肽比原正常多肽多3个氨基酸）
如果从效率上来考虑，你觉得哪种阅读方式效率更高呢？
伽莫夫也许是考虑到效率的问题，认为一个碱基可能被重复读多次，也就是说遗传密码的阅读是完全重叠的，因此氨基酸数目和核苷酸数目存在着一对一的关系。这一假定非常简洁地解释了核苷酸间距和多肽链上邻接氨基酸的间距（0.36 nm）之间显示了明显的相关性。
若真如此，重叠密码对多肽链上氨基酸的序列就形成了一种限制。例如，具有完全重叠密码的密码子ATC，后面接着的密码子一定是TC开头，那么相应的氨基酸的顺序也会受到限制。再者若是重叠密码，那么任何一个碱基的突变都会影响到相连的3个重叠密码子，即三个氨基酸都会发生改变，但事实并非如此。
1957年Brenner.S发表了一篇令人兴奋的理论文章，他通过蛋白质的氨基酸顺序分析，发现不存在氨基酸的邻位限制作用，从而否定了遗传密码重叠阅读的可能性。同时人们也发现在镰刀型细胞贫血的例子中，血红蛋白中仅有一个氨基酸发生改变。说明伽莫夫的后一推论是错误的。这就是智者千虑，必有一失。很多著名的科学家也有过类似的失误。在资料较少的情况下，对未知的真理作出推断，难免会发生偏差，但瑕不掩瑜，人们对他们的那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神，巧妙的构思仍敬佩不已。
3.遗传密码子的验证（克里克的实验）
三联密码是否真实存在呢？如果真实存在，那么共有64个密码子，而氨基酸只有20种，那么多余的44种有何用处呢？
1957年克里克Crick等为了解释这个问题提出了一个设想。首先认为如AAA，GGG，CCC，TTT这四个三联体，分别由相同的碱基构成，解读的起始位置有可能发生差错，因此可能是“无义”密码子。这样余下的只有60个密码子。接着他们又设想，例如ATT和GCA若分别编码氨基酸a和b，若这两个密码子连续排列成ATTGCAATT……在起读时若发生错位就会产生TTG，TGC，CAA和AAT等顺序就是错读，这些错读的重叠密码也是无意义的，也就是说一个顺序有3种读法，其中只有一种是有意义的，而其余的两种都是无义密码，这样（60×1/3=20）有义密码子只有20个，似乎是很圆满地解释了氨基酸数目和密码子总数之间的矛盾，但后来的实验证明，此设想也是重蹈Gemor的覆辙。
直到1961年克里克Crick和Brenner.S等设计了一个实验，有力地证实了三联密码的真实性。他们用T4噬菌体染色体上的一个基因通过用原黄素处理，可以使DNA脱落或插入单个碱基，插入叫“加字”突变，脱落叫“减字”突变，无论加字和减字都可以引起移码突变。Crick小组用这种方法获得一系列的T4噬菌体“加字”和“减字”突变，再进行杂交来获得加入或减少一个、两个、三个的不同碱基数的系列突变。
通过这样的方法他们发现加入或减少一个和两个碱基都会引起噬菌体突变，无法产生正常功能的蛋白，而加入或减少3个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质，为什么会这样呢？我们结合课本P74上的有关句子中插入英语字母对语句产生的变化来理解，进行类比分析。
克里克用实验的结果证明每个密码的确是由3个碱基组成的。克里克对遗传密码提出了4个特点：（1）3个碱基一组，编码一个氨基酸。（2）密码是不重叠的。（3）碱基的顺序是从固定起点解读的。（4）密码是简并的，即某个特定的氨基酸可以由几个碱基三联体来编码。否定了他们以前的解释，即64种密码子中只有20种编码，其余的44种都是无意的这一推测。从他们的实验结果来看，如果以前的解释是正确的话，那么任何移码突变都将是无义突变，那么T4噬菌体突变体的那个区域应当很小，但其实不然，发生移码仍可翻译，只不过肽链的顺序发生很大的改变，而不是产生很短的肽链。
4.遗传密码对应规则的发现
那如何找出64种密码子到底对应哪种氨基酸呢？
在美国国立卫生研究院（NIH）从事研究工作的青年科学家尼伦伯格M.W.Nirenberg在读到第一篇发现mRNA的报道之后，就决定计划建立一种无细胞反应系统，来揭开遗传密码之谜。
他们的方法和思路与克里克的完全不同，他们采用的体外合成蛋白质的技术（呈现书中蛋白质体外合成的实验示意图）：
（1）去模板：用DNA酶处理细胞抽提物，使DNA降解，除去原有的细胞模板。在抽提物含有核糖体、ATP及各种氨基酸，除mRNA以外，是一个完整的翻译系统。由于DNA被降解，所以不再转录新的mRNA，即使原来残留的mRNA因其半衰期很短，也很快会降解掉。
（2）加入polyU：Nirenberg成功地破坏了翻译系统中的内源mRNA，这样从理论上来说若加入任何外源mRNA就可以按新的信息合成蛋白。他们采用了多核苷酸磷酸化酶，仅以尿苷二磷酸为底物，人工合成polyU。当他们把人工合成的polyU加入这种无细胞系统中代替天然的mRNA时，惊喜地发现果真合成了单一的多肽，即多聚苯丙氨酸，它的氨基酸残基全是苯丙氨酸，这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，同时还表明UUU是苯丙氨酸的密码子。
这是第一个遗传密码子被破译。尼伦伯格的实验巧妙之处在于利用无细胞系统进行体外合成蛋白质，他这富有创新的实验方法为他带来了重大的成功！
请问为什么要去除细胞提取液中的DNA和mRNA？
（学生：防止细胞原有的DNA和mRNA中的遗传信息起作用干扰实验结果）
如果你是尼伦伯格，你将如何设计对照实验，确保你的重大发现是正确的？
（学生：在对照实验中的所有试管中加入成分均不变，但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸）
实验做到这里，你能想到其他的密码如何破译吗？
（学生：加入不同的人工合成的多聚核苷酸进行实验）
很好，尼伦伯格也用同样的方法分别加入polyA、polyC和polyG结果相应地获得了多聚赖氨酸、多聚脯氨酸和多聚甘氨酸。Nirenberg利用无细胞系统体外合成蛋白质不仅顺利地破译了4个密码子，同时了证实了Crick等原先认为AAA，UUU，GGG，CCC是无义密码子的推测是错误的。
在接下来的六七年里，科学家沿着体外合成蛋白质的思路，不断地改进实验方法，破译出了全部的密码子，并编制出了密码子表。这项工作成为生物学史上的一个伟大的里程碑！为人类探索和提示生命的本质的研究向前迈进一大步，为后面分子遗传生物学的发展有着重要的推动作用。遗传密码的破译、测序方法的建立以及体外重组的实现是基因工程的三大基石。
［教师精讲］
我们注意整个破译过程中科学家思维的变化，薛定谔是以富有远见卓识的大胆的想象来预测遗传密码的形式的，伽莫夫通过数学的排列组合的计算来推测密码子是由三个碱基组成的，同时他也预测了密码的阅读方式，尽管智者千虑，必有一失，但巧妙的构思依然显示了其睿智和创新。克里克则是巧妙地设计实验，利用原黄素处理噬菌体，使DNA脱落或插入单个碱基的方法从实验上证明了伽莫夫的三联体密码子的推测，由理论走向实验，为密码子的破译迈出重要的一步。而尼伦伯格的实验则更富有创新性，他建立巧妙的无细胞系统进行体外蛋白质合成，成功地破译了第一个密码子，随后的方法不断创新最终破译了所有的密码子。他的贡献不仅仅在于对遗传密码的破译，更重要的也在对生物研究方法上开启了新的思维方式。
归结起来，我们看到，敏锐、大胆、睿智和创新是科学家的重要素养，也正如尼伦伯格在1968年获得诺贝尔生理学或医学奖时说过：一个善于捕捉细节的人才是能领略事物真谛的人。
［评价反馈］
1.在下列基因的改变中，合成出具有正常功能蛋白质的可能性最大的是
A.在相关的基因的碱基序列中删除或增加一个碱基对
B.在相关的基因的碱基序列中删除或增加两个碱基对
C.在相关的基因的碱基序列中删除或增加三个碱基对
D.在相关的基因的碱基序列中删除或增加四个碱基对
解析：此题考查基因中碱基数量发生突变时对合成蛋白质的影响，当插入1、2的倍数个碱基时，都会对后面的所有的氨基酸有影响。当插入3个碱基时，则可能对部分氨基酸有影响，所以C是最可能合成具有正常功能蛋白质。
答案：C
2.最早提出3个碱基编码一个氨基酸的科学家和首次用实验的方法加以证明的科学家分别是
A.克里克、伽莫夫 B.克里克、沃森
C.摩尔根、尼伦伯格 D.伽莫夫、克里克
解析：此题考查的是科学史。
答案：D
3.采用蛋白质体外合成的技术揭示遗传密码实验中，改变下列哪项操作，即可测出全部的遗传密码与氨基酸的对应规则
A.无DNA和mRNA细胞的提取液 B.人工合成的多聚核苷酸
C.加入的氨基酸种类和数量 D.测定多肽链中氨基酸种类的方法
解析：此题考查了尼伦伯格的实验，通过改变人工模板多聚核苷酸可以测出不同密码子。
答案：B
［课堂小结］
这节课我们回顾了遗传密码的破译过程：
1944年理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中就大胆地预言，遗传密码可能与莫尔斯电码类似，通过排列组合来储存遗传信息。
1954年科普作家伽莫夫用数学的方法推断3个碱基编码一个氨基酸。
1957年Brenner.S发表文章，在理论上否定了遗传密码重叠阅读的可能性。
1961年克里克第一个用T4噬菌体实验证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。
1961年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行体外重组破译了第一个遗传密码。
1965年科学家们破译了全部的密码。
［作业布置］
完成书本自我检测练习。
［课后拓展］
资料阅读：
破译遗传密码的第二种方法——利用重复共聚物破译密码
1965年Khorara以不同的思路和方法也巧妙地破译了全部的密码，他发挥了自己合成RNA的特长，用已知碱基组成两个、三个或四个碱基合成重复顺序的mRNA，在体外翻译系统中加入同位素标记的氨基酸，然后分析所合成多肽的氨基酸顺序，再进行比较分析。
Khorara采用了有机合成一条短的单链DNA重复顺序，然后用DNA pol1合成其互补链，然后用RNA pol及不同的底物合成两条重复的RNA共聚物，作为翻译的mRNA，加入到体外表达系统中，根据合成的肽链（以同位素标记）的相应顺序来推测各氨基酸的密码子。如表所示，当重复顺序为（UC）n时，组成的重复RNA无论怎么阅读，只可能是UCU－CUC，翻译的多肽也是由丝氨酸和亮氨酸之间排列的顺序，但尚不能确定这两种氨基酸的相应密码子。当重复顺序为（UUC）n时，无论怎么阅读，都只产生三种多聚氨基酸，即poly Ser、poly Leu和polyPhe，和第一次比较，只有一个密码子UCU相同，但同样都有Ser和Leu，所以仍不能确定。再看第三行重复顺序（UUAC）n，无论怎么读法，只会是四个密码子的循环：UUA－CUU－ACU－UAC，但合成的肽链中氨基酸三种，－Leu－Leu－Thr－Tyr。将密码子和氨基酸与第二次作对照，彼此共有密码子CUU和Leu，所以可以确定CUU是Leu的密码子。那么第二栏中既然CUU已知是亮氨酸，毫无疑问UCU是丝氨酸。第一栏中原来UCU－CUC难以确定哪一个是Ser，哪一个是Leu，现已确定UCU是Ser，那么余下的CUC定是亮氨酸了。Khorara就用这种方法将所有的遗传密码都破译了。这项实验还同时证实了三联密码的正确性，以及简并性的存在。
由于Nirenberg和Khorara二人在破译遗传密码研究中的卓越贡献，他们二人共同获得了1968年的诺贝尔化学奖。
●板书设计
第3节 遗传密码的破译（选学）
●习题详解
一、练习（课本P76）
（一）基础题
1.解析：3个碱基编码一种氨基酸，4种碱基组成三联密码，经排列组合可产生43=64种不同形式。
答案：D
2.此题要求学生学会对比的方法：
项 目 莫尔斯电码 遗传密码
密码间有无分隔符 有分隔符“/” 无分隔符
长度是否固定 长度不固定，1到4个符号不等 长度固定，3个符号
阅读方式是否重叠 非重叠方式阅读 非重叠方式阅读
密码所采用的符号 —· ACGU
遗传密码的特点：不间断性、不重叠性、简并性、通用性。
（二）拓展题
克里克的T4噬菌体实验 尼伦伯格体外蛋白质合成实验
主要思路 通过研究碱基的改变对蛋白质合成的影响推断遗传密码的性质 建立体外蛋白质合成系统，直接破解遗传密码规则
前 提 找到使DNA脱落或插入单个碱基的方法——原黄素处理 多核苷酸磷酸化酶的发现，为得到poly U提供条件
优 势 不需要理解蛋白质合成过程，就能作出推断密码子的总体特征 快速、直接
不 足 证据相对间接，工作量较大 需要首先了解细胞中蛋白质合成所需的条件
二、问题探讨（课本P73）
1.“where are genes located”。
2.—··/—·/· 基因位于DNA上
3.（略）
三、本节聚焦（课本P73）
1.参见课堂小结和教师精讲。
2.遗传密码的特点：不间断性、不重叠性、简并性、通用性。
四、思考与讨论（课本P74）
1.以非重叠方式阅读，一个碱基发生改变，则会影响一个氨基酸。
以重叠方式阅读，一个碱基发生改变，则会影响三个氨基酸。
2.以非重叠方式阅读：
如果插入1个碱基，影响后面所有氨基酸。
如果插入2个碱基，也会影响后面所有氨基酸。
如果插入3个碱基，则产生的多肽比原正常多肽多1个氨基酸。
以重叠方式阅读：
如果插入1个碱基，影响3个氨基酸，多肽比原正常多肽多1个氨基酸。
如果插入2个碱基，影响4个氨基酸，多肽比原正常多肽多2个氨基酸。
如果插入3个碱基，影响5个氨基酸，多肽比原正常多肽多3个氨基酸。
五、旁栏思考题（课本P75）
1.防止细胞原有的DNA和mRNA中的遗传信息起作用干扰实验结果。
2.在对照实验中的所有试管中加入成分均不变，但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸。第3课时
●教学过程
［课前准备］
1.制作课件
（1）英国曼彻斯特地区桦尺蠖的变化（要求在不同环境中两种颜色桦尺蠖数量有变化）。
（2）两个鱼塘的鲤鱼的变化（两塘的鱼先是相同，后不同）。
（3）把课本P119的假想过程情境图制作成动画。
（4）加拉帕戈斯群岛的地雀（最好绘出海洋中不同生态的岛上生活不同的鸟）。
以上动画要活泼有趣又不失原则性，动画中每一个变化过程都要能够控制，这些动画最好能链接在一个课件里，而且要有较强的交互性。
2.学生课前预习提纲
（1）阅读课文。
（2）思考“本节聚焦”中的3个问题。
［情境创设］
1.屏幕显示英国曼彻斯特地区桦尺蠖动画，以此引起学生的注意。
2.以此动画引出以下几个问题，用以激发学生探求知识的欲望。
（1）生活在这一地域的两种颜色的桦尺蠖是同属一个物种还是两个物种？
（2）怎样判断两个种群是否属于同一物种？
［师生互动］
1.引导学生释疑以上问题。
师：要回答以上问题，首先得弄清两个概念：种群和物种。先回忆种群的概念。
生：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫种群。（要求举例）
（屏幕显示一块有牛马的草地）
师：比如一个草原上的全部黄牛是一个种群，全部马也是一个种群。牛种群个体间能相互交配产生可育后代吗？（能）马种群个体间能相互交配产生可育后代吗？（能）马和牛能交配吗？（不能）（这些以问答形式进行）也就是说，相同种的个体能交配产生可育后代，不同种的个体不能交配。在遗传学和进化论的研究中，把能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。这样很自然地引出物种的概念。接着就问，不同种的生物都不能交配吗？不是。（要求学生回答并举例）如：骡——是马和驴交配产生的后代，为什么马和驴不属于同一物种呢？
生：因为，马和驴的后代——骡，是不育的。
师：我们把不能相互交配的，即使交配成功，不能产生可育后代的，这种现象叫做——生殖隔离。比如山羊与绵羊的杂种不活，马与驴、虎和狮的杂种不育，绝大多数不同种间不能交配。
（屏幕显示两个鱼塘动画）
师：这两个鱼塘的鱼都是鲤鱼，它们是属于一个种群还是两个种群？两个鱼塘的鱼能够发生基因交流吗？为什么？
生：属于两个种群。不能够发生基因交流，因为它们不能生活在一起。由此可引出隔离的概念。
师：我们把同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫地理隔离。（要求学生能说出隔离的原因，能举例）以东北虎和华南虎为例说明。
现在我们学习了两种隔离类型，大家归纳一下两种类型的相同点是什么？
生：（讨论、回答）它们都不能进行基因交流。
师：我们把不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象叫隔离。地理隔离和生殖隔离是常见的两种隔离类型。
至此我们已经学习了种群、物种和隔离的两种类型的概念，再回来看上面的第一个问题：两种颜色的桦尺蠖，你们说是同一个物种还是两个物种？为什么？
生：是同一个物种。它们虽然基因频率发生很大的定向变化，但并没有形成生殖隔离，生活在一起常进行着基因交流，遗传物质组成的差异就不会拉大，就不会形成新物种。
师：回答得很好。自然选择使曼彻斯特地区的桦尺蠖种群中的黑色突变类型迅速发展，但是，这个种群至今没有形成新物种，就是因为同种个体之间通过交配进行基因交流，那么一个新的物种形成要在怎样的情况下才会产生呢？过渡到隔离在物种形成中的作用。
2.屏幕显示假想过程情境图动画
（1）通过观察动画变化过程思考下列问题：
①一群“快乐”生活着的鼠，雌雄个体间可以自由交配，繁衍后代。这说明了什么？
②当这群鼠被大河分开后它们是一个种群还是两个种群？
③几千年后，大河干涸，两群各自都发生了变化的鼠会合在一起时，还能发生交配吗？
（2）讨论回答上述问题。
以上三个问题分别由三位同学回答，回答不对的地方其他同学补充。接着设疑：是什么原因造成同一物种分化成不同类型的新种？——隔离（引导学生答），下面我们通过实例分析新物种形成的原因。
3.屏幕演示制作的加拉帕戈斯群岛的地雀动画
（1）在老师组织引导下，学生分组讨论下列问题。（学生前后四人为一学习小组，每组重点讨论其中的一个问题，由每个大组组长分配）
①设想南美大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？
②不同岛屿上的地雀，产生突变的情况一样吗？
③对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化产生什么影响？
④如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？
（2）交流汇报。
先是小组间进行交流，然后以大组为单位推举一人进行全班汇报，其他组给汇报的同学进行评价。教师组织引导，适时点拨，纠正。
（3）小结（问答式进行）
问：加拉帕戈斯群岛的地雀说明了什么？
答：说明通过地理隔离形成新物种。
问：地理隔离在物种形成过程中起到了什么作用？
答：地理隔离造成自然选择方向不同（由于环境不同），从而促使不同种群的遗传组成朝着不同的方向发展，并逐步出现生殖隔离。
问：地理隔离一旦形成，就能产生新的物种吗？
答：不能。只有生殖隔离形成，才能成为新的物种。
问：物种形成的必要条件是什么？
答：隔离。
［教师精讲］
通过前面的学习我们已经知道什么叫物种以及物种的形成过程。物种是生物在自然界中存在的一个基本单位，以种群的方式存在，占有一定的生境，同一物种个体的形态基本一致，如有差别，其差异在遗传上是连续的，个体之间可以杂交并产生能育的后代，它们享有一个共同的基因库，与其他物种之间存在着生殖隔离。物种的形成，都要经过隔离。隔离主要包括地理隔离和生殖隔离。地理隔离是一种主要的隔离方式，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，使每一个物种分成一个一个或大或小的种群，不同的种群就有可能出现不同的突变和基因重组，而一个种群的突变和基因重组对另一个种群的基因频率没有影响。因此，不同种群的基因频率就会发生不同的变化。由于各个种群所处的环境条件不同，自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用就有差别。天长日久，这些种群的基因库就会形成明显的差异，并逐步出现生殖隔离。生殖隔离一旦形成，原来属于一个物种的就形成了不同的物种。可见，突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程中的三个基本环节，隔离是物种形成的必要条件。
同学们，本节课的学习，要注意前后知识的联系，理解概念，学会推理，掌握原理。
［评价反馈］
（一）学生小结本节课的学习内容。
（二）检测题
1.隔离是形成新物种的_________，常见的隔离类型有__________隔离和__________隔离，通常经过长期的__________隔离常可达到__________隔离。不同的地雀种群之间，一旦发生了__________隔离，就不会有__________交流了。
解析：此题考查的是隔离在物种形成中的作用以及隔离的主要类型。
答案：必要条件 地理 生殖 地理 生殖 生殖 基因
2.下列关于隔离的叙述，不正确的是
A.阻止了种群间的基因交流
B.对所有的物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离
C.种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因
D.不同的物种之间必然存在着生殖隔离
解析：此题主要考查了“隔离”和“物种”这两个概念。
答案：B
3.鉴定牧场的马和由国外赠送返回原产地放养的野马是两个物种的主要依据是
A.野马比牧马更善于奔跑
B.野马与牧马存在地理隔离
C.野马与牧马存在生殖隔离
D.野马比牧马更适应野生环境
解析：此题考查的是“物种”的概念。
答案：C
4.物种形成的基本环节是
①突变 ②过度繁殖 ③自然选择 ④生存斗争 ⑤生殖隔离 ⑥地理隔离 ⑦基因重组
A.①③⑤⑥⑦ B.①②③④⑤ C.①③④⑤⑥ D.②③④⑥⑦
解析：此题考查的是物种的形成过程这方面的知识。
答案：A
5.达尔文在加拉帕戈斯群岛上的不同地雀，用现代进化理论解释错误的是
A.经过长期的地理隔离达到生殖隔离，导致原始地雀物种形成现在条件的地雀物种
B.生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的地雀很快进化形成不同的物种
C.这些地雀原先属于同一雀种，从南美大陆迁来后，逐渐分布在不同的群岛上，出现不同的突变和基因重组
D.自然选择对不同种群的基因频率的改变所起的作用有所差别，最终导致种群的基因库很不相同，并逐渐出现生殖隔离
解析：此题主要考查了物种形成的原因这方面的知识。
答案：B
6.下列关于物种形成的叙述中，错误的是
A.突变和基因重组是物种形成的内因
B.隔离是物种形成的必不可少的重要因素
C.自然选择是物种形成的外因
D.物种的形成有的不需要经过隔离
解析：此题主要考查了物种形成的原因这方面的知识。
答案：D
［课堂小结］
［布置作业］
1.课本P121练习。
2.技能训练：分析图解（课本P122）。
［课后拓展］
1.在自然界中一个新物种的形成一般都要经过隔离，经历漫长的时间，但是在人为条件下产生一个新物种一般只需要几年的时间，为什么？你能举出几种培育新物种的方法？
2.你能说出几种物种鉴定标准吗？
提示：1.人是有计划、有目的地来改变生物的种类，在人为控制下的选择使得种群基因频率能在较短的时间内发生变化。联想第五章和第六章中的育种方法，得出答案。
2.鉴定物种的标准包括形态学标准、遗传学标准、生态学标准和生物地理学标准等。
●板书设计
二、隔离与物种的形成
1.物种的概念
2.隔离生殖隔离
地理隔离
3.隔离在物种形成中的作用
●习题详解
一、练习（课本P121）
（一）基础题
1.判断下列表述是否正确
（1）解析：此题主要考查可遗传变异的来源，基因是有遗传效应的DNA片段。
答案：√
（2）解析：此题主要考查物种的概念和生殖隔离的概念。
答案：√
（3）解析：此题主要考查物种形成的原因，即隔离在物种形成中的作用，隔离是物种形成的必要条件，只有隔离才能导致遗传物质交流的中断。
答案：√
2.答案：生活在峡谷北侧的种群发生了突变，由于突变的随机性，同样的突变没有发生在峡谷南侧的种群中。由于这两个种群被河流隔开，彼此没有交配的机会，也就是没有基因的交流，所以两个种群发生明显的分化，有可能演变成两个物种。
（二）拓展题
提示：雄虎和雌狮杂交生出的后代是虎狮兽，雄狮和雌虎杂交生出的后代是狮虎兽。目前还没有虎狮兽和狮虎兽交配并生出可育后代的证据。对人们让虎和狮杂交生出更具观赏价值后代的做法，学生可自由发表看法。
补充资料：1981年，世界首例狮虎兽诞生于法国，2001年病死。2002年8月22日，我国首例虎狮兽在南京红山动物园降生，仅几天就夭折了。2002年9月2日，在福州国家森林公园动物乐园降生了3只虎狮兽，仅1只成活。2003年3月27日，在湖南长沙世界之窗降生了1只虎狮兽。国内还有从国外引进狮虎兽进行饲养，供游人观赏的事例。对于让虎和狮杂交的做法，有专家认为这在科学研究上价值不大，但是在商业上具有一定价值。有专家认为，对待野生珍稀动物，人类最应当做的是进行保护，让它们自然繁殖，而不是人为改变其自然繁殖体系。
二、本节聚焦（课本P119）
1.在遗传学和进化论的研究中，把能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个种群。
2.同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象叫地理隔离。不同物种之间一般不能相互交配，即使交配成功的，也不能产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。
3.隔离在物种形成的作用：地理隔离能把同一物种分成多个种群，使得各个种群之间不能发生基因交流，一个种群的突变和基因重组对另一个种群的基因频率没有影响。因此，不同种群的基因频率就会发生不同的变化。久而久之，不同种群的基因库就会形成明显的差异，并逐步出现生殖隔离。生殖隔离一旦出现，原来属于同一物种的生物就形成了不同的物种。隔离是物种形成的必要条件。
三、资料分析（课本P120）
1.由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。
2.不一样。因为突变是随机发生的。
3.不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。
4.不会。因为个体间有基因的交流。
四、旁栏思考题（课本P121）
最先在裸露的岩石上生长的植物往往是地衣，地衣的出现促进岩石的分解，形成土壤，为苔藓植物的生长创造条件。
五、技能训练（课本P122）
1.假说甲：红褐色鱼和金黄色鱼起源于同一种灰色鱼。假说乙：湖Ⅰ中原来只有红褐色鱼，湖Ⅱ中原来只有金黄色鱼，发洪水时，这两个湖中的鱼混杂在一起。
2.假说甲没有考虑到隔离在物种形成中的作用，也没有考虑洪水的作用。
3.这一证据支持假说乙。
4.如果红褐色鱼和金黄色鱼不能杂交，或杂交后不能产生可育后代，说明它们不是一个物种。第4章 基因的表达
●章节规划
本章安排在学生学习了“基因在哪里”和“基因是什么”之后，接下来研究“基因是如何起作用的”，即基因的表达，显得顺理成章。同第3章一样，本章要探讨的也是遗传最基本的问题，内容抽象、难懂，教师要灵活运用教学方法，仔细设计教学过程，以保证新课标的落实。
本章的核心内容是从分子水平上阐明遗传物质在生物体内是如何起作用的，即遗传信息转录和翻译的过程。教师在进行本章教学时，需要特别注意两个问题。一是在进行遗传信息转录和翻译过程的教学时，要注意这一过程中每一步骤及其所涉及的知识的内在联系。建议用一条主线将各方面内容贯穿起来，并充分培养学生阅读图文的能力。二是在本章中，教师要利用好“思考与讨论”，充分调动学生的学习的主动性，切实可行地培养学生的能力，增强学生对教学内容理解的深度。
本章包括三节：第1节《基因指导蛋白质的合成》，第2节《基因对性状的控制》，第3节《遗传密码的破译（选学）》。
第1节《基因指导蛋白质的合成》，课程标准中与此相对应的要求是：“概述遗传信息的转录和翻译”。通过本节的学习，学生需要理解遗传信息的转录和翻译。针对转录和翻译的过程，新旧教材的思路基本一致，但教师必须注意体现新教材的“新”，主要体现在以下几方面：
第一，创设问题，以问题为主线，贯穿转录和翻译的过程。在遗传信息的转录部分，以“为什么RNA适合作DNA的信使呢？”和“DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？”两个问题串连起来；在遗传信息的翻译部分，以“碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？”和“游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的‘生产线’上的呢？”两个问题串连起来。以这四个独立成段的问句统领全文，有利于启发学生的思维，同时能突出转录和翻译的主干过程，保证主线清晰。
第二，三种RNA和遗传密码的介绍相对整合。教材首先总体介绍了RNA的化学组成及其特点，细胞中三种主要的RNA及其功能，然后再在转录和翻译的过程中详细展开。对于遗传密码的介绍，教材从遗传密码破译的第一步，即从理论上推测多少个碱基编码一个氨基酸入手，启发学生思考碱基与氨基酸对应关系的问题，并指出这只是破译过程的起始，为第3节做好铺垫。
第三，注意从细胞水平与分子水平两个层面引导学生认识转录和翻译的过程。在本节开头，教材首先从细胞水平引导学生思考位于细胞核中的DNA是如何指导细胞质中蛋白质合成的，然后再将学生引导到分子水平的学习。在从分子水平认识蛋白质的合成后，教材又回到细胞水平，在结尾处写道：“肽链合成后……盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。”
第四，转录和翻译过程的内容，抽象难懂，教师可采用动画结合教材的图文，力求能直观形象地体现每个步骤，变抽象为形象，便于学生的理解。
第2节《基因对性状的控制》包括“中心法则的提出及其发展”和“基因、蛋白质与性状的关系”两部分内容。虽然课程标准没有对中心法则提出具体的学习要求，但考虑到中心法则是生物学的核心规律，教材仍然选择了部分内容。“基因、蛋白质与性状的关系”对应课程标准的要求“举例说明基因与性状的关系”。在学习的过程中，教师要注意引导学生对基因——蛋白质——性状三者关系的整体思维。
第3节《遗传密码的破译》是选学内容，也是原教材没有的。教师要领会课程设计的精神，明确选择这部分内容的意图，第一，遗传密码的破译这一事件本身在生物学史上占有重要的地位。第二，这一事件具有很高的科学教育价值。第三，符合课程标准的基本精神。课程标准要求“总结人类对遗传物质的探索过程”，遗传密码的破译属于对遗传物质的探索。通过对本节内容的学习，培养学生的科学探索精神。
通过分析，教师要明确本章在《遗传与进化》模块地位的重要性，灵活利用教学方法，合理设计教学方案，使学生能更好地理解本章的知识。本章的知识结构如下：
通过本章的学习，学生能概述遗传信息转录的场所、模板和过程，揭示遗传信息的翻译过程是信使RNA、核糖体和转运RNA三者协同作用的结果，概述中心法则。培养学生主动搜集有关现代遗传学发展的资料，积极参与有关探索遗传奥秘的调查、观察、模拟或探究实验活动，提高学习兴趣和增强学习主动性。关注现代遗传学的迅速发展，注重科学史实，开阔学生的眼界，对学生进行热爱科学、探求真理的教育。认同遗传学研究的新成就对解决人类面临的问题具有重大的科学价值和应用价值，积极思考遗传学与其他自然科学和人文科学的联系，为普及遗传学的知识作出贡献。
本章的教学可以安排为4个课时。第1节《基因指导蛋白质的合成》用2课时，第2节《基因对性状的控制》用1课时，第3节《遗传密码的破译（选学）》用1课时。
第1节 基因指导蛋白质的合成
●从容说课
本节内容是本章的开篇，是本章学习的基础，也是教学的难点所在，可用2课时。教师的教学设计要把握好问题的所在点，遗传信息的传递和表达是遗传物质作用原理的核心内容，教学时要先引导学生明确该原理揭示的问题，找出这个原理包容的基本要点，认真处理好教材所呈现的几个方面的问题。
1.作好本章的引子。
学生学习第3章《基因的本质》后，已经对基因产生了浓厚的兴趣，想进一步探知有关基因的各种问题，此时教师如果能够设计一个精彩的、充满悬念的引子，则能为本章的学习奠定基础。
教师可以利用第1节开头的“问题探讨”引出恐龙能否复活的话题，让学生提出反方观点，形成思维上矛盾冲突；或者采用一组美丽多彩的生物图片，把学生引进绚丽多彩的生物世界，而蛋白质是生命的体现者，自然引出蛋白质的合成。提出问题“细胞核中的基因是如何通过指导细胞质中的蛋白质合成来控制生物的性状的呢？”进一步制造悬念。最后，教师指出通过本节的学习，就可以解答大家的疑问，从而顺利切入主题。
2.准确把握主干知识与侧枝内容的教学要求。
本节主干知识是遗传信息的转录和翻译的过程，侧枝内容是DNA与RNA结构的比较、核糖与脱氧核糖的比较、三种不同种类的RNA以及遗传密码的组成。教师要注意培养学生的归纳、比较和总结的能力，在教学中，处理好主干知识与侧枝内容的关系，合理分配教学时间，明确不同内容的教学要求。
3.利用剪纸教具和多媒体课件的有机结合。
转录和翻译的过程比较抽象，学生接受起来比较困难，如果单纯利用课件，师生互动就不如人意。在课前教师指导学生按教材图4－4用可以扭动的软纸皮剪出一个DNA模型和带有不同碱基核糖核苷酸若干；按教材图4－6用彩纸剪出核糖体、三叶形的RNA和各种氨基酸（用圆+字母表示），上课时学生主动参与和教师的演示有机结合，增强了学习兴趣。变静为动，化抽象为直观，学生容易理解，效果好。同时也能真正体现新课标的学生的主体作用。
4.利用教材插图，提高知识的概括化水平。
新教材的亮点之一：插图丰富多彩，色彩逼真。有的可用于导入新课；有的可用于开阔学生的视野，提高学生的学习兴趣；有的可用于直观教学，加深对知识的理解。让学生根据教材第66页“图4－6 蛋白质合成示意图”，写出不同颜色的球所代表的氨基酸的名称，这就要求学生对知识的理解，全面而深刻。利用教材插图，促使学生真正理解翻译的全过程，提高知识的概括化水平。知识的概括化水平的高低，决定着知识的迁移程度。
5.利用表格，将知识系统化。
转录和翻译这部分内容是一个难点，学生往往停留在对知识的零碎记忆和不完整的理解水平上。让学生根据板书板画，采取“看图说话”的形式，对表格内的内容进行归纳，促使学生学会用归类和对比的学习方法，使知识系统化、条理化。
6.注重科学史实，增强学生的探究意识和学生的科学素养的培养。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说明基因与遗传信息的关系。
（2）概述遗传信息的转录和翻译的过程。
2.过程与方法
（1）通过指导学生设计并制作转录和翻译过程的剪纸的模型，培养学生的创新意识和实践能力。
（2）通过DNA和RNA的对照掌握类比方法。
（3）通过RNA的碱基决定氨基酸的学习，掌握先逻辑推理再经实验验证的方法。
（4）通过遗传信息的传递与表达的学习，建立信息意识，学会从信息角度认识事物的方法。
（5）利用课本插图和课件，培养和发展学生的读图能力；提高分析、类比归纳的学习方法。
3.情感态度与价值观
（1）体验基因表达过程的和谐美，基因表达原理的逻辑美、简约美。
（2）认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结。
（3）通过介绍科学史实，开阔学生的眼界，对学生进行热爱科学、探求真理的教育。
（4）感悟科学破解遗传密码的过程。
●教学重点
遗传信息转录和翻译的过程。
●教学难点
遗传信息的翻译过程。
●教具准备
1.把课本的相关图片和各种对比表用PowerPoint平台制作成演示文稿。
2.转录和翻译过程的动画。
3.用软纸皮剪出一个DNA模型和带有不同碱基的核糖核苷酸若干。
4.翻译过程示意剪贴画。
●课时安排
2课时
第1课时
●教学过程
［课前准备］
教师：1.利用第3章的“自我检测”分析学生对“基因是什么”的理解情况。
2.制作PowerPoint演示文稿和转录过程的Flash动画。
学生：以八个人为学习小组，用软纸皮按教材图4－4剪出一个DNA模型和带有不同碱基的核糖核苷酸24个。
［情境创设］
教师：采用一组美丽多彩的生物图片，把学生引进绚丽多彩的生物世界，提出生命为什么如此多姿多彩？教师引导学生回答。
学生：蛋白质是生命的体现者，而蛋白质结构是多种多样的。自然引出蛋白质的合成。
教师：谁控制蛋白质的合成？
学生：基因。
教师：是不是有基因就能合成蛋白质呢？真的能复制恐龙吗？基因怎样指导蛋白质的合成呢？（展示细胞的亚显微结构）
学生：从上一章的学习，我们知道，基因是有遗传效应的DNA片段；DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。那么，DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？当遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？
教师：同学们的思考很好，下面我们一起来讨论。
［师生互动］
（一）遗传信息的转录
1.RNA的类型
教师：科学家发现，能够作为传达DNA信息的信使是RNA。即DNA→RNA→蛋白质。为什么RNA适于作DNA的信使呢？DNA和RNA的区别是什么？RNA有几种？（展示教材图4－1、图4－2和图4－3）
让学生阅读教材P62～63的内容和观察以上图片。
教师引导学生回答以上问题。
学生1：RNA是另一类核酸，它的分子结构与DNA很相似，适于作DNA的信使的原因是：
①它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基〔C、G、A、U（尿嘧啶）〕共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。
②在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。
③RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
学生2：RNA与DNA的区别有两点：
①嘧啶碱有一个不同：RNA是尿嘧啶（U），DNA则为胸腺嘧啶（T）。
②五碳糖不同：RNA是核糖，DNA是脱氧核糖，这样一来组成RNA的基本单位就是核糖核苷酸，DNA则为脱氧核苷酸。
学生3：RNA的种类：
①信使RNA——mRNA。顾名思义，这种RNA起的是信使——传递信息的作用（第一位同学讲的那种）。
②转运RNA——tRNA。这种RNA担负的是运输的任务。其三叶草型结构的一端可以连接特定的氨基酸。
③核糖体RNA——rRNA。
教师：同学们回答得很精彩。（掌声）DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？（继续探讨）
教师：指导学生阅读教材P63的第四自然段和图4－4，然后完成下列填空。如下：（PowerPoint演示）
以上画线部分由学生回答，教师更正。
（8）转录的过程：教师播放转录过程的动画，学生观看，然后学生分组利用预先剪好DNA模型和带有不同碱基的核糖核苷酸按图4－4的步骤模拟转录的过程——合成mRNA。
学生操作，教师巡视指导，各组展示结果。如下：
［教师精讲］
通过以上的分析和同学们的操作，同学们应该深刻地认识到转录的过程就是：首先是RNA聚合酶结合在DNA的模板区上，该部位的双螺旋解开成为单链。接着以一条DNA为模板，按碱基互补配对原则，利用细胞核内游离的核糖核苷酸，在RNA聚合酶的作用下合成一条RNA链。最后合成的RNA链逐渐被甩开，解旋的两条DNA链很快又结合在一起，恢复为原来的双螺旋结构，DNA上的遗传信息就被传到了mRNA上，mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译。在转录的过程中，DNA只有一条链为模板，这已经被科学家的实验证明。Marmur和Duty利用DNA—RNA杂合技术、采用侵染枯草杆菌的噬菌体SP8为材料进行实验。噬菌体SP8的DNA分子由两条碱基组成很不平均的链构成，其中一条链富含嘌呤，另一条互补链则富含嘧啶。因为嘌呤比嘧啶重，因此富含嘌呤的“重”链与富含嘧啶的“轻”链在加热变性后可用密度梯度离心分开。实验者在SP8侵染后，从枯草杆菌中分离出RNA，分别与DNA的重链和轻链混合并缓慢冷却。他们发现SP8侵染后形成的RNA只跟重链形成DNA—RNA的杂合分子。显然，RNA是杆菌DNA中的一条链转录产生的。
通过本节的学习，我们也认识到遗传信息传递的稳定性和准确性。
［评价反馈］
用PowerPoint演示下列题目，学生抢答，统计正误，进行评价反馈。
1.构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位——核苷酸有多少种？碱基有多少种？
A.2种 4种 B.4种 4种 C.5种 5种 D.8种 5种
解析：因为脱氧核苷酸有4种，核糖核苷酸也有4种，所以核苷酸共有8种；碱基有A、T、C、G、U5种，因此选D。
答案：D
2.细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构层次是
A.DNA→染色体→脱氧核苷酸→基因
B.染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因
C.DNA→染色体→基因→脱氧核苷酸
D.染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸
解析：本题是检查学生对这一组概念的理解，基因是具有遗传效应的DNA片段，由一定的脱氧核苷酸序列组成，染色体是DNA的主要载体，因此选D。
答案：D
3.下列哪一组物质是RNA的组成成分
A.脱氧核糖核酸和磷酸
B.脱氧核糖、碱基和磷酸
C.核糖、碱基和磷酸
D.核糖、嘧啶和核酸
解析：RNA的组成单位是核糖核苷酸，核糖核苷酸由一分子的核糖、一分子的碱基和一分子的磷酸组成，因此选C。
答案：C
4.DNA分子的解旋发生在___________过程中
A.复制 B.转录 C.翻译 D.复制和转录
解析：考查学生对DNA的复制和转录过程的认识，不管复制和转录都必须先解旋，因此选D。
答案：D
5.果蝇的遗传物质由___________种核苷酸组成
A.2 B.4 C.5 D.8
解析：真核生物的遗传物质都是DNA，DNA有四种核苷酸，因此选B。
答案：B
6.一个DNA分子可以转录出多少种多少个mRNA
A.一种一个 B.一种多个 C.多种多个 D.无数种无数个
解析：一个DNA分子上有多种基因，因而可以转录出多种多个mRNA，因此选C。
答案：C
7.烟草、烟草花叶病毒、T2噬菌体中含有的物质，下列叙述正确的是
A.核酸的种类依次是2、1、2
B.核苷酸的种类依次是8、5、4
C.五碳糖的种类依次是2、2、1
D.含N碱基的种类依次是5、4、4
解析：本题从多方面检查学生对生物中核酸的认识，以上三种生物含有的物质正确的是：核酸的种类依次是2、1、1，核苷酸的种类依次是8、4、4，含N碱基的种类依次是5、4、4，五碳糖的种类依次是2、1、1，因此选D。
答案：D
［课堂小结］
为了让同学们能更好理解本节的内容，利用下表来概括DNA的复制和转录的内容，如下：
类 别项 目 复 制 转 录
场 所 细胞核 细胞核
解 旋 完全解旋 只解有遗传效应的片段
模 板 DNA的两条链 只有DNA的一条链
原 料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸
酶 DNA解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶
能 量 ATP ATP
碱基配对 A—T C—G T—A G—C A—U G—C T—A C—G
产 物 子代DNA mRNA、tRNA、rRNA
［布置作业］
1.复习转录的过程和预习翻译的过程。
2.完成课本P77的识图作答题。
［课后拓展］
列表对比DNA和RNA的不同点，如下表：
核 酸项 目 DNA RNA
结 构 通常是双螺旋结构，极少数病毒是单链结构 通常是单链结构，极少数病毒是双螺旋结构
基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
五碳糖 脱氧核糖 核糖
碱 基 A、G、C、T A、G、C、U
产生途径 DNA复制、逆转录 转录、RNA复制
存在部位 主要位于细胞核中染色体上，极少数位于细胞质中的线粒体和叶绿体上 主要位于细胞质中
功 能 传递和表达遗传信息 ①mRNA：转录遗传信息，翻译的模板②tRNA：运输特定氨基酸③rRNA：核糖体的组成成分
●板书设计
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
（一）遗传信息的转录
1.RNA的类型
（1）信使RNA——mRNA。
（2）转运RNA——tRNA。
（3）核糖体RNA——rRNA。
2.转录
（1）转录的定义：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。
（2）转录的场所：细胞核。
（3）转录的模板：DNA分子的一条链。
（4）转录的原料：四种核糖核苷酸。
（5）转录的条件：ATP（能量）、酶。
（6）转录时的碱基配对：
（7）转录的产物：mRNA。
（8）转录的过程
●习题详解
一、问题探讨（课本P62）
提示：本探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA分子中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
二、想像空间（课本P62）
DNA相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥，就会影响他指挥全局。DNA被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分隔在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动的高效、准确。
三、本节聚集（课本P62）
1.细胞核和细胞质中的核糖体。
2.科学家把信使RNA链上决定一个氨基酸的相邻的三个碱基叫做一个“密码子”，也称三联体密码。1967年，科学家们破译了全部遗传密码子，并编制出了密码子表。
3.基因指导蛋白质的合成包括转录和翻译两个阶段。
四、思考与讨论一（课本P64）
1.转录和DNA复制都是以DNA为模板并严格按碱基互补配对原则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而保证了遗传的稳定性。
2.转录成的RNA碱基序列与模板DNA单链的碱基序列互补配对，与DNA的另一条链的碱基序列相同（但DNA单链上的T换成U）。
2.转录
（1）转录的定义：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。
（2）转录的场所：细胞核。
（3）转录的模板：DNA分子的一条链。
（4）转录的原料：四种核糖核苷酸。
（5）转录的条件：ATP（能量）、酶。
（6）转录时的碱基配对：
（7）转录的产物：mRNA。●备课资料
控制物种形成过程中演化与退化的因素
“演化与退化”领域的一个关键问题是，引起物种间主要形态差异的机制问题。形态的变化是像经典人口遗传学观点所认为的那样由很多具有较小影响的基因控制的吗？或者说是由具有较大影响的少数基因控制的，就像实验室生物由发育调节基因发生的突变所造成的变化那样？
一些演化生物学家赞同前一种观点，因为发育基因通过实验手段所造成的多数突变有明显的有害影响。后腿的消失是在如蛇、鲸和鱼等很多不同物种中发生的一个很大变化，虽然尚不知道需要多少基因变化才能改变这一特征。
现在，Shapiro等人通过对三脊棘鱼（这种鱼的不同种群骨盆骨架完全或部分消失）进行研究，发现仅1个大的和4个小的染色体区域控制骨盆的消失。Pitx1基因属于所涉及的大染色体区域。这说明，发育控制基因的突变可在野生种群中造成迅速的骨骼变化，虽然条件是，只有当这些基因至关重要的作用在其他过程中被保留下来时，根本没有Pitx1基因的突变体在出生时就会死亡的事实更强调了这一条件是必不可少的。第2课时
●教学过程
［课前准备］
1.搜集相关电子图片和生物进化有关的影音文件或f1ash，并制作成教学课件。
2.制定学生课前预习的提纲
（1）通读课文。
（2）复习第五章《基因突变及其他变异》，思考知识链接提出的问题。
（3）登陆此网站http://www./wcl/index.htm和中华博览网进行自主学习。
［情境创设］
复习提问：在自然界中影响种群基因频率改变的因素有哪些？通过学生回答，引出变异和自然选择对基因频率的影响。
［师生互动］
引入（复习）：通过上节课的学习，大家知道自然界种群的基因频率变化是必然的，为什么？
学生回答：影响基因频率变化的五种因素，并指出变异是普遍的，是绝对的，所以基因频率的变化是必然的。
提问：请同学们回忆变异的类型有哪些？
学生回答：变异的类型包括：可遗传的变异和不可遗传的变异，其中可遗传的变异包括基因突变、基因重组、染色体变异。
提问：所有的变异都能导致基因频率的变化吗？为什么？
学生活动：学生讨论，自由发表看法。
（在此过程中，教师要不断地结合学生的回答进行质疑、启发、引导）
教师讲述：不可遗传的变异是在环境因素的影响下表现型的改变，而基因型和基因本身并没有发生变化，所以基因频率并不会发生变化。而可遗传变异则不同：突变和重组都是基因和基因型发生了变化，进而基因频率也就发生了相应的变化。
得出结论：可见，只有可遗传的变异才能导致下代基因型频率和基因频率的改变。
教师讲述：在三种可遗传的变异来源中，基因突变和染色体变异可统称为突变。
提问：突变和基因重组对于种群的遗传组成的改变一样吗？为什么？
学生回答：不一样。因为只有基因发生改变才能出现新基因，才能丰富基因库，才能改变基因频率。而基因重组中基因本身没有发生变化，所以基因频率并没有发生变化，变化了的是基因型频率。
提问：在自然情况下，突变的频率很低，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？
学生活动：阅读课本上有关内容，即可得出结论。
教师讲述：自然界生物进化是有方向的，生物具有普遍的适应现象。
提问：突变和基因重组产生的变异有方向吗？它们会使生物产生适应性吗？
学生活动：进行讨论。
学生回答：通过前面相关章节的学习，我们知道突变和基因重组都是随机的、不定向的，所以这种变异不一定会使生物产生对环境的适应性。
教师再次强调，得出结论：突变和重组都是随机的、不定向的，它只能为生物进化提供原材料，而不能决定生物进化的方向。
提出问题：那么生物进化的方向是由什么因素决定的呢？（引入下文）
学生活动：阅读课本上P111——探究“自然选择对种群基因频率变化的影响”
教师组织引导学生开展探究活动：教师可以依据教学班的实际情况，以方便学生讨论为原则，将教学班分成若干个小组。关于探究活动的教学，教师应注意以下几点：
1.指导学生阅读桦尺蠖种群变化的资料（教师可以导读教材相关部分），依据这些事实明确提出问题。
2.作出假设。针对事实和问题，依据学生已有的知识背景提出假设。在这里，假设可以是：黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蠖的生存，对黑色桦尺蠖生存有利，这种环境的选择作用使该种群的S基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。
3.制定探究方案，可以根据学生情况灵活处理。一般情况下，可以直接使用教材提供的问题情境。可以先指导学生，依据假设计算第2年的基因型频率和基因频率，即如果第1年种群个体数为100个，当黑色（表现型）个体每年增加10％时，基因型为SS（黑色）个体第2年将会增加到11个，基因型为Ss（黑色）个体第2年将增加到22个，基因型为ss（浅色）个体第2年将减少到63个。第2年种群个体总数为96个，基因型SS的频率是11÷96＝11.5％；基因型Ss的频率是22÷96＝22.9％；基因型ss的频率是63÷96=65.6％。在学生理解了计算方法后，可独立计算以后年份的基因型频率和基因频率，从中找出规律。
4.在分析计算结果的基础上，应要求学生讨论教材中设置的两个讨论题。使学生理解，在黑色背景下，浅色桦尺蠖被天敌发现和捕食的几率大于黑色的桦尺蠖，但不影响桦尺蠖的生存和繁殖，直接受选择的是表现型。
教师归纳总结：在自然选择的作用下，可以使基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向。
［教师精讲］
要学习好这节内容，我们必须明确和掌握以下知识点：
1.复习上节知识知道影响基因频率变化的五种因素，明确变异是普遍的，是绝对的，基因频率的变化也是必然的。
2.复习和分析第五章《基因突变及其他变异》中的变异各类型的概念和特点，明确可遗传变异中的突变和重组使基因和基因型发生了变化，进而导致了基因频率和基因型的变化；而不可遗传的变异是在环境因素的影响下表现型的改变，而基因型和基因本身并没有发生变化，所以基因频率并不会发生变化。由此我们可以得出一个结论：可遗传的变异才能改变种群的基因组成，才能改变基因频率。
3.明确突变和基因重组对于种群遗传组成的改变是不一样的，基因突变使基因本身发生了变化，出现了新的基因，丰富了基因库，改变了基因频率。而基因重组增加了基因型的种类。
4.复习突变的特点及基因的分离和自由组合定律，明确突变和重组都是随机的、不定向的。
通过以上的四点，我们就可以轻易地得出：突变和基因重组只为生物的进化提供了原材料，而不能决定生物进化的方向。
那么生物的进化方向是由什么因素决定的呢？
通过对书上“探究”内容的计算和分析，我们就可以得出：自然选择可以使基因频率发生定向改变，导致生物朝着适应环境的方向发展。
［评价反馈］
（一）判断题
1.变异是生物进化的原材料。
解析：可遗传的变异产生生物进化的原材料。
答案：×
2.有利变异可以使生物更好地去适应环境。
答案：√
3.突变的有害或有利是绝对的、一成不变的。
解析：突变的有利或有害并不是绝对的和一成不变的，而是取决于环境的条件。
答案：×
4.种间斗争的结果决定了生物进化的方向。
解析：自然选择决定了生物进化的方向。
答案：×
（二）选择题
1.下列各种现象中哪一种属于自然选择的例子
A.警犬能够嗅到毒品 B.秋水仙素处理后得到的多倍体生物
C.北极熊毛色为白色 D.太空椒的出现
解析：选项A、B、D都是人工选择的结果。
答案：C
2.达尔文认为变异是不定向的，而自然选择是定向的，所谓定向是指
A.定向生存斗争 B.适应特定环境
C.定向遗传 D.只产生有利的变异
解析：引起变异的原因是多种多样的，而只有适应环境的有利变异个体才能生存下来，具有有利变异的个体就有更多的机会产生后代。
答案：B
［课堂小结］
突变和基因重组为生物进化提供了原材料，自然选择可以使基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
［布置作业］
一、课本P118基础题第3、4题。
二、课本P118拓展题第1、2题。
［课后拓展］
在经常刮海风的克格伦岛上，昆虫一般呈现两种类型：能飞的翅异常发达，不能飞的翅退化。这些昆虫都不易被暴风刮到海里去，因而能够生存下来并繁殖后代。试据此分析：
（1）此岛上昆虫的祖先存在着个体____________，说明____________一般是不定向的。
（2）风暴对昆虫起了_____________作用。
（3）这个现象说明定向的_____________决定着生物进化的方向。
（4）凡是存活下来的昆虫都是适应环境的，这是________ _的结果，而且是通过 ________来实现的。
答案：（1）差异 变异 （2）选择 （3）自然选择 （4）自然选择 生存斗争
●板书设计
（一）突变和基因重组产生进化的原材料
（二）自然选择决定生物进化的方向
●习题详解
练习（课本P118）
（一）基础题
1.解析：种群是生活在一定区域的同种生物的全部个体。要解好题必须掌握该定义中的“关键词”，即“一定区域”“同种”“全部”，另外还要对种（即物种）的含义把握好。题中鱼、蛇、蟑螂都不是一种生物，只有大熊猫是种的名称。
答案：C
2.解析：设所抽出的个体数为n，则
∵基因A的数量=n×18%×2 + n×78%=1.14n
基因a的数量=n×4%×2 + n×78%=0.86n
此对等位基因的总数=2n
∴基因A的频率=1.14n/2n=57%，
基因a的频率=1－57%= 43%。
答案：C
3.答案：C
4.突变和基因重组产生进化的原材料。如果没有突变，就不可能产生新的等位基因，基因重组也就没有意义，生物就不可能产生可遗传的变异，也就不可能进化。
（二）拓展题
1.提示：如选择育种和杂交育种。
2.提示：如果气候等其他条件也合适，并且该种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态，甚至绝灭。●备课资料
1.离心技术
悬浮在液体中颗粒的运动速度取决于：
①应用力——液相中的颗粒处在一支平稳的试管内，会受到地球重力的作用而运动。
②固液相的密度差——密度小于液相的颗粒悬浮在上面，密度大于液相的颗粒则沉降下来。
③颗粒的大小与形状。
④介质的黏滞度。
就大多数生物颗粒（细胞、细胞器或分子）而言，受重力作用的悬浮或沉降的速度太慢，就无法应用于物质速度（g＝9.80 m·s－2）的倍数的分离。所以常使用离心机对物质进行分离。
离心机是一种通过使样品绕离心转轴的中心旋转而在其上产生一个远大于地球重力的仪器。不同大小、形状和密度的颗粒会以不同的速度沉降。颗粒的沉降速度取决于离心机的转速及颗粒与中心轴的距离。
2.离心分离常见的一些方法
（一）差速沉降（沉淀）法
将一混合悬浮液以一定的RCF（RCF又称为相对离心力，RCF取决于转子的转数和旋转半径），离心一定的时间后，混合物将会被分为沉淀和上清液两部分。这种方法被广泛应用于从细胞匀浆中分离细胞器。
（二）密度梯度离心法
下列技术使用了密度梯度，即离心管中的溶液从管顶到管底密度逐渐增加。
①差速区带离心法。将样品置于平缓的预制备的密度梯度介质上，进行离心，较大的颗粒将比较小的颗粒更快地沉降，通过梯度介质，形成几个明显的区带（条带）。这种方法有时间限制，在任一区带到达管底之前必须停止离心。
②等密度离心法。这种技术根据其浮力密度的不同分离物质。几种物质可通过离心法形成密度梯度（如蔗糖、CsCl等）。样品与适当的介质混合后离心——各种颗粒在与其等密度的介质带处形成沉降区带。这种方法要求介质梯度应有一定的陡度，要有足够的离心时间形成梯度颗粒的再分配，进一步离心对其不会有影响。
使用一根细的巴氏滴管或带有细长针头的注射器可收集一个密度梯度内的条带。另一种方法可将试管刺穿，将内含物分段逐滴收集到几个管中。需要更精确的研究时，可以再进行更精确的分离。备课资料
1.基因和染色体
孟德尔所说的决定遗传的因子存在于生物体的什么地方呢？在孟德尔时期，这个问题还不能解答。在孟德尔发表论文之后的35年期间，细胞学发展起来，染色体、减数分裂和受精作用过程都被陆续发现，这些都为孟德尔定律提供了细胞学的证据。孟德尔定律被重新发现之后，美国哥伦比亚大学的一名研究生Walter S.Sutton研究蚱蜢的精子发生，发现染色体在减数分裂过程时的行为和孟德尔定律有惊人的一致，如：
①染色体在体细胞中是成对的，而孟德尔假定的遗传因子，即现在所说的基因，在体细胞中也是成对存在的。
②染色体在生殖细胞成熟过程中，经过减数分裂而减少一半，孟德尔假定的遗传因子（基因）在生殖细胞即配子中也只有一半数目。
③在受精过程中，父母双方配子的结合，使染色体恢复原来的二倍体数目。而孟德尔也假定遗传因子在受精作用过程中，由两个亲本的结合而恢复为原来的成对状态。
④在减数分裂时，一个配子只能得到每一对染色体（同源染色体）中的一个。如果R与r为一对染色体，生殖细胞只能得到R或只能得到r。这一点符合分离定律。
⑤非同源染色体进入生殖细胞时的配合，是有均等机会的自由组合。例如，Y与y为一对染色体，R与r为另一对染色体，那么Y可以与R一同进入一个配子，也可以与r一同进入一配子。同样地，y同R、r的组合机会也是均等的。这与孟德尔第二定律所假定的自由组合完全一致。
以上这些比较，显示出染色体的行为与遗传因子的行为是平行的，因此Sutton提出，遗传因子是位于染色体上的。
按照Sutton的假说，位于染色体上的遗传因子是在减数分裂时，随着同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合而实现了分离和自由组合的。和Sutton同时（1902）的德国细胞学家T.Boveri也注意到遗传因子和染色体行为的一致性，也提出了遗传因子位于染色体上的假说。他们两人的工作可以说是染色体遗传学说的先声。
2.自由组合定律的细胞学基础
自由组合定律主要说明分别位于不同对同源染色体的两对或两对以上的等位基因，按照分离定律发生分离时，不同对的等位基因在形成配子过程中是独立分配到配子中去的，每个配子里的不同对的基因又是自由组合起来的。也就是说，一对等位基因与另一对等位基因的分离和组合是互不干扰、各自独立的。这样一个原理在细胞学可以得到证明。在减数分裂过程中，同源染色体的联会和后来的分开，为基因的分离定律和自由组合定律提供了细胞学上的依据。例如，杂交种有两对位于不同对同源染色体上的等位基因，就能产生四种类型的配子。这是为什么呢？因为含有这两对等位基因的两对同源染色体，在减数第一次分裂的中期，染色体在赤道部位的排列有两种可能性（图1－2－4）。这样，就会得到下列四种配子：AB、Ab、aB、ab，它们之间的数量比是1∶1∶1∶1。
1.2.中期Ⅰ 3.4.配子类型
图1－2－4 两对同源染色体上的两对等位基因在减数分裂中期Ⅰ的两种排列方式
本章自我检测详解
一、概念检测
（一）判断题
1. 解析：相对性状是指一种生物的同一种性状的不同表现类型。狗的长毛和卷毛不属于同一种性状，它们属于两种不同的性状，所以它们不属于相对性状。长毛和短毛、卷毛和直毛才是相对性状。
答案：×
2.解析：一对相对性状的亲本杂交，F1中未显现出来的性状叫做隐性性状。只有细胞中含有两个隐性遗传因子时（隐性纯合子），生物体才能表现出隐性性状，当细胞中含有一个显性遗传因子和一个隐性遗传因子时（杂合子），生物体表现出显性性状。
答案：×
3.解析：遗传因子组成相同的个体叫做纯合子，如DD或dd。遗传因子组成不同的个体叫做杂合子，如Dd。纯合子自交后代不发生性状分离，杂合子自交后代会出现性状分离。如Dd的个体自交，其后代出现三种基因型：DD、Dd和dd，其中DD和dd就是纯合子。
答案：×
（二）选择题
1.解析：性状分离是指在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象叫做性状分离。只有D答案符合。
答案：D
2.解析：这道题目可用逐对分析法。先考虑Aa和aa这一对基因，后代中显性∶隐性=1∶1；再考虑Bb和Bb这一对基因，后代中显性∶隐性=3∶1，综合起来考虑，后代中表现型比例就是（1∶1）×（3∶1）=3∶1∶3∶1。
答案：C
3.解析：据题意该对杂合豚鼠的基因型为Aa×Aa，理论推测其后代中黑色豚鼠∶白色豚鼠的值应该是3∶1，但这个比值是在后代数量比较大时的一个理论值，如果后代个体数较少就不一定符合这个比值，各种情况都有可能出现，所以答案选D。
答案：D
4.解析：A选项后代中出现白色球状的几率等于1/2×1/2=1/4；B选项后代中出现白色球状的几率等于1×1=1；C选项后代中出现白色球状的几率等于1/2×1=1/2；D选项后代中出现白色球状的几率等于1/2×1=1/2，故答案选B。
答案：B
二、知识迁移
因为控制非甜玉米性状的是显性基因，控制甜玉米性状的是隐性基因。当甜玉米接受非甜玉米的花粉时，非甜玉米花粉产生的精子中含有显性基因，而甜玉米的胚珠中的极核含有隐性基因，极核受精后发育成胚乳，胚乳细胞中显性基因对隐性基因有显性作用，故在甜玉米植株上结出非甜玉米；当非甜玉米接受甜玉米的花粉时，甜玉米花粉产生的精子中含有隐性基因，而非甜玉米的胚珠中的极核含有显性基因，故在非甜玉米植株上结出的仍是非甜玉米。
三、技能应用
由于显性基因对隐性基因有显性作用，所以在生物长期的进化过程中，如果没有自然选择的作用，一般在一个群体中显性个体数多于隐性个体数。根据图中提供的信息可知，蝴蝶的绿眼个体数多，并且绿眼∶白眼接近于3∶1；同样蝴蝶的紫翅个体数多，并且紫翅∶黄翅接近于3∶1，所以判断蝴蝶的绿眼和紫翅是显性性状，白眼和黄翅是隐性性状。
四、思维拓展
1.提示：一对皮肤颜色正常的夫妇，生下白化病患儿，说明白化病属于隐性基因控制的疾病。同时调查统计结果表明，携带白化病致病基因且表现型正常的夫妇，其后代是白化病患者的几率为25%。由此可以判断，人类正常皮肤与白化皮肤这对相对性状的遗传符合孟德尔的分离定律。
2.孟德尔的自由组合定律具有普遍性，因为两对相对性状的遗传可分解为每一对相对性状遗传结果的乘积，即两对相对性状遗传产生的性状组合类型为2×2=22，性状比例为（3∶1）n。故n对相对性状遗传产生的性状组合类型有2n。第2课时
●教学过程
［课前准备］
1.预习和准备“性状分离比的模拟实验”。
2.设计“性状分离比的模拟实验”实验结果记录表。
3.高茎豌豆与矮茎豌豆杂交实验遗传分析图解。
［情境创设］
实验室屏幕上显示纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆杂交实验遗传分析图解，同时显示如下问题：（1）孟德尔提出解释F2分离现象假说的基本观点有哪些？（2）你能用孟德尔的假说解释分离现象吗？（3）你能用什么形式来体验孟德尔的假说？
〔答案：（1）（2）略，见本节第1课时“师生互动”和“教师精讲”栏目内容；（3）用性状分离比的模拟实验来体验孟德尔的假说〕
［师生互动］
刚才同学们运用孟德尔对分离现象解释的原理解释了一对相对性状杂交实验的实验现象,特别是对实验现象中F2代出现性状分离的奥妙进行了分析。从中看出同学们对孟德尔分离现象解释的假说有一定的理解。如何进一步去体验孟德尔的假说呢？
生：（异口同声地）做“性状分离比的模拟实验”，（这是课前预习所带来的课堂效应！）
1.性状分离比的模拟实验
师：现在我们来做“性状分离比的模拟实验”，让同学们来体验孟德尔的假说。
生：通过模拟实验，认识和理解遗传因子的分离和配子的随机结合与数量之间的性状关系，从而体验孟德尔的假说。
师：做这个实验的理论依据是什么？请同桌一起讨论,弄清这个问题，以便更好地做好实验。在同学们讨论后，教师作了如下归纳：
总地说，做这个实验的理论依据是：分离定律的原理。具体说就是依据孟德尔对分离现象解释的基本原理进行的。即进行有性生殖的生物（如杂合子）在形成配子时,成对的控制相对性状的遗传因子彼此分离，形成两种类型、比值相等的雌雄配子；受精时，雌雄配子随机结合，且结合的机会相等。所以，F1（杂合子）自交产生的F2会发生性状分离。本实验就是模拟雌雄配子的随机结合的过程而产生的结果（实验现象，即性状分离的事实）来验证孟德尔的假说的。
师：屏幕显示：
下面同学们按课前的准备，进行分组实验，并作好实验记录。实验过程中应注意排除一些影响实验结果的因素。（课前各小组已进行了讨论认知）
教师巡视各小组进行实验的情况。
实验结果记录表（综合各小组设计而制做的,课前每小组分发了两份）
次序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 统计比例
甲 D∶d=
乙 D∶d=
合子 DD∶Dd∶dd=
次序 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 统计比例
甲 D∶d=
乙 D∶d=
合子 DD∶Dd∶dd=
次序 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 统计比例
甲 D∶d=
乙 D∶d=
合子 DD∶Dd∶dd=
次序 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 统计比例
甲 D∶d=
乙 D∶d=
合子 DD∶Dd∶dd=
DD占比率为_____________。
各小组统计实验结果 Dd占比率为_____________。
dd占比率为_____________。
DD占比率为_____________。
统计全班实验结果 Dd占比率为_____________。
dd占比率为_____________。
学生分析实验结果讨论实验结论，体验孟德尔的假说。
2.对分离现象解释的验证
前面我们通过“性状分离比的模拟实验”，对遗传因子的分离和配子的随机结合与性状之间数量关系有了进一点的认识。但对分离现象的解释（假说）是否符合实际还是不能确定。于是孟德尔巧妙地设计了测交实验进行验证。
师：什么是测交？大家看书回答。
生：测交是将F1×隐性亲本杂交，用以测定F1遗传因子的组成。
师：假设孟德尔对分离现象的解释是正确的（也就是说孟德尔提出的假说是正确的），请同学们预测一下测交的结果。
生：如果孟德尔提出的假说是正确的，F1（Dd）就应能产生两种类型的生殖细胞。即含有遗传因子D的生殖细胞和含有d的生殖细胞，而隐性亲本（dd）只产生含有d的生殖细胞。雌、雄生殖细胞结合,测交后代是：Dd（高茎）∶dd（矮茎）为1∶1。
师：孟德尔测交实验的结果是怎样的？
生：孟德尔测交实验的结果是：
（F1）Dd（高茎）× dd（矮茎）→ Dd（高茎）∶dd（矮茎）=30∶34≈1∶1
师：请同学们把孟德尔预期的和实际测交结果比较一下，看两者的情况怎么样？
生：（异口同声地）实际测交结果与预期理论值相同。这说明孟德尔对分离现象的解释（即孟德尔提出的假说）是完全正确的。
师：科学研究常用的一种方法叫做什么方法？
生：叫做假说—演绎法。
师：学生看书，弄明什么叫假说—演绎法。想一想，孟德尔在整个豌豆杂交实验过程中是不是运用这种方法的？
生：学生看书，讨论交流。
师：大家知道什么是归纳法吗？
生：归纳法，也即归纳推理。它是从个别的特殊的事物出发，推出关于该类事物的一般原理的结论。其推理方向是由特殊到一般。它与演绎法是相反的。
3.分离定律
师：孟德尔一对相对性状的实验结果及其对实验结果的解释，后人把它归纳为孟德尔第一定律，又称为分离定律。分离定律的实质是什么呢？
生：F1细胞中成对的控制相对性状的遗传因子，在形成生殖细胞时彼此分离，分离后进入不同的配子中,随配子遗传给后代。简言之，分离定律的实质是体细胞中成对的控制相对性状的遗传因子彼此分离。
师：分离定律的内容有哪些？
生：总地来说，分离定律的内容包括两个方面。一是在生物体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；二是在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
［教师精讲］
同学们，前面我们一起学习了性状分离比的模拟实验和测交实验,在师生互动过程中,我相信大家对以上问题有了一定的理解。下面我想谈谈我的认知,以期能对大家有所帮助。
1.性状分离比的模拟实验，就是模拟F1自交产生F2的性状分离及其比值的情况的。用以体验孟德尔提出的假说。孟德尔是用数学统计的方法来分析实验现象，揭示其内在规律的。因此，在模拟实验中模拟实验成功的次数、重复的次数越多，实验越准确。这是取得实验成功的关键。
2.为了验证对分离现象的解释（即孟德尔提出的假说）是否正确，孟德尔设计了巧妙的、使人折服的测交实验。测交实验的结果证明了其假说是正确的。大家要很好地学习和理解课本P7图1－6：一对相对性状测交实验的分析图解。并能运用测交实验的原理分析解答自然界（即生物界）和人类的一些遗传现象。
3.孟德尔在豌豆杂交实验的全过程中,所运用的科学方法的具体体现是：实验设计（理论认识）→进行实验（观察分析、提出问题）→解释实验（提出假说）→测交实验（验证假说）→对照分析（验证结论）→分析归纳（总结规律——分离定律）。这就是孟德尔在杂交实验过程中所表现出的严密的逻辑思维过程。这种逻辑思维方法叫假说—演绎法。同学们，我们应该认真学习领会，懂得从事科学研究（或科学实验）必须要有像孟德尔那样的科学精神、科学态度和科学方法啊！你们说对吗？！（课室内发出一致的声音：对！）
［评价反馈］
1.在“性状分离比的模拟实验”中代表各种雌、雄配子的小球大小、形状、质地、重量等方面应彼此_____________。
解析：此题考查性状分离比的模拟实验应注意避免人为误差问题。性状分离比的模拟实验所用的小球应该大小一致、质地统一、手感相同、重量相等等均彼此相同，以避免人为的误差。
答案：相同
2.某同学接连抓取三次小球的组合都是Dd，则他第4次抓取是Dd的几率是
A.1/4 B.1/2 C.0 D.1
解析：此题考查分离定律中产生的F1的雌、雄配子随机组合的几率。从甲桶内随手抓取D小球的可能性为1/2，同理从乙桶内抓取d小球可能性为1/2，两者结合在一起的可能性为1/2×1/2=1/4；同样从甲桶内抓取d小球、从乙桶内抓取小球D的可能性各为1/2，两者结合在一起的可能性为1/4。因而从两桶内抓取小球Dd组合的可能性为1/4+1/4=1/2。每一次抓取都是独立的,对下一次抓取无影响，尽管该同学前三次抓取的都是Dd，第4次抓取是Dd的几率依然为1/2。
答案：B
3.在“性状分离比的模拟实验”中，每次抓取统计过的小球都要重新放回桶内，其原因是
A.表示两种配子的数目要相等 B.避免小球的丢失
C.小球可能再次使用 D.避免人为误差
解析：此题考查F1产生的雌雄配子的类型、数目的有关知识。小球重新放回,能保证每次抓取小球时，成对的、控制相对相对性状的遗传因子分离，形成数目相等的两种配子（小球）。
答案：A
4.分离定律的实质是
A.F2（子二代）出现性状分离
B.F2性状分离比是3∶1
C.成对的控制相对性状的遗传因子彼此分离
D.测交后代性状分离比为1∶1
解析：此题考查分离定律的实质。遗传规律是通过相对性状的传递规律的研究而总结出来的。其核心问题是指个体形成配子时遗传因子的传递情况。分离定律的实质是指杂种形成配子时，成对的遗传因子彼此分离。故A、B、D等三个选项不符合题目要求，而只有C选项才符合题意。
答案：C
5.采用以下哪一组方法，可以依次解决①～④中的遗传问题
①鉴定一只白羊是否纯种 ②在一对相对性状中区分显、隐性 ③不断提高小麦抗病品种的纯合度 ④检验杂种子一代的遗传因子的组成
A.杂交、自交、测交、测交 B.杂交、杂交、杂交、测交
C.测交、杂交、自交、测交 D.测交、测交、杂交、自交
解析：此题考查对杂交、自交、测交概念的理解。鉴定某生物是否为纯种，对于植物来说可采用自交和测交的方法，自交方法最简便，对于动物则只能用测交方法。要区分某种生物相对性状的显、隐关系，可让某生物进行杂交，若是相同性状的个体杂交，子代出现性状分离，则又出现的性状为隐性性状；若相对性状的同种生物个体杂交，子代出现的性状为显性性状。不断地自交可明显提高生物品种的纯合度。测交是可以用来鉴定显性性状个体的遗传因子的组成的方法。
答案：C
［课堂小结］
课堂知识结构
［布置作业］
课本P8拓展题1、2、3。
［课后拓展］
1.水稻的非糯性对糯性为显性，将纯非糯性品种与糯性品种杂交得F1，取F1的花粉用碘液染色；凡非糯性花粉呈蓝色，糯性花粉呈棕红色，在显微镜下观察这两种花粉的微粒，非糯性与糯性的比例为
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.不成比例
解析：此题考查基因分离定律的实质。将纯种非糯性品种（AA）与糯性品种（aa）杂交得F1的遗传因子的组成为Aa，表现为非糯性。A与a是一对控制相对性状的遗传因子，在F1形成配子时分离，分别进入到不同配子中，形成两种配子。其比值为1∶1，即含非糯性遗传因子A与含糯性遗传因子a的配子之比为1∶1。
答案：A
2.有一对表现正常的夫妇，男方的父亲是白化病患者，女方的弟弟也是白化病患者，但女方双亲表现正常。这对夫妇生出白化病的孩子的概率是
A.1/2 B.2/3 C.1/4 D.1/6
解析：此题考查基因分离定律的应用。表现正常的夫妇，男方的父亲是白化病（aa），则男方的遗传因子的组成应为Aa，女方的弟弟是白化病（aa），则可推知女方的双亲的遗传因子为Aa×Aa,生出女方正常的遗传因子为1/3AA或2/3Aa。则这对夫妇生出白化病孩子的概率为：（2/3×1/2）×1/2=1/6。
答案：D
3.蜜蜂的体色褐色对黑色为显性，控制一对相对性状的遗传因子在常染色体上。现有褐色雄蜂与黑色雌蜂杂交，则F1蜜蜂体色是
A.全部是褐色
B.褐色∶黑色=3∶1
C.雌蜂和工蜂都是褐色，雄蜂都是黑色
D.雌蜂和工蜂都是黑色，雄蜂都是褐色
解析：此题考查基因的分离定律和蜜蜂的发育。雄蜂是由未受精的卵细胞发育而成，而蜂王和工蜂则是由受精卵发育而成。依据题意可知褐色雄蜂的体细胞的遗传因子的组成是A，黑色雌蜂体细胞遗传因子的组成为aa，只产生一种卵细胞（a），所以F1雌蜂都是由受精卵（Aa）发育来的，表现都是褐色，F1代雄蜂是由卵细胞（a）发育来的，表现为黑色。
答案：C
4.已知小麦抗锈病是由显性基因控制，让一株杂合子小麦自交得F1，淘汰掉其中不抗锈病的植株后，再自交得F2，从理论上计算，F2中不抗锈病占植株总数的
A.1/4 B.1/6 C.1/8 D.1/16
解析：此题考查分离定律的应用。设抗锈病的遗传因子为A，不抗锈病的遗传因子为a。由题意知F1体细胞遗传因子组成的类型及比例为：AA∶Aa∶aa=1∶2∶1。淘汰不抗锈病小麦后1/3 AA和2/3 Aa，再让F1自交（相同遗传型个体相交），F2中不抗锈植株占总数的2/3×1/4=1/6。
答案：B
5.具有一对遗传因子的杂合子，逐代自交3次，在F3中纯合子比例为
A.1/8 B.7/8 C.7/16 D.9/16
解析：此题考查分离定律有关概率计算问题。一对遗传因子的杂合子，逐代自交n次，在n代中纯合子的概率为：1－。本题为：1－=。
答案：B
6.孟德尔遗传规律不适于原核生物，是因为原核生物
A.没有细胞核 B.没有遗传物质
C.没有完整的细胞器 D.主要进行无性生殖
解析：此题考查分离定律的研究范围。孟德尔遗传规律是指细胞核中的遗传因子的遗传规律，它发生在真核生物有性生殖过程中。原核生物因主要进行无性生殖，不在孟德尔规律的研究范围，细胞质中遗传因子的遗传同样不在孟德尔的规律的研究范围。
答案：D
●板书设计
●习题详解
一、练习（课本P8）
（一）基础题
1.解析：此题考查相对性状的概念。相对性状是指同种生物同一性状的不同表现类型。A、C、D符合概念的“同种生物”要点，但非“同一性状”，故都不符合题意。只有B符合题意。
答案：B
2.此题考查分离定律的有关概率计算问题。从题目可知人眼虹膜的褐色是显性性状，蓝色是隐性性状。褐眼女人的母亲是蓝眼。如果设控制褐色的遗传因子为A，则控制蓝色的遗传因子为a。根据题意，可确定这对夫妇的体细胞的遗传因子的组成，即aa（男）×Aa（女）。由此可知这对夫妇生蓝眼孩子的概率是1×1/2=1/2。因为人类婚配中生男和生女的概率相等，所以这对夫妇生下蓝眼女孩的可能性是1/2×1/2=1/4。
答案：B
3.解析：此题考查分离定律的实质。
（1）在F1细胞中有一对控制非糯性和糯性相对性状的遗传因子,在F1形成配子时，成对的控制相对性状的遗传因子相互分离，分别进入不同的配子中。因含直链淀粉的遗传因子的配子控制合成直链淀粉，其遇碘变蓝色；含支链淀粉遗传因子的配子控制合成支链淀粉，遇碘变成橙红色。其比例为1∶1。
（2）孟德尔分离定律的实质。即F1形成配子时，成对的控制相对性状的遗传因子彼此分离，分离后的遗传因子各自进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
（3）因F1细胞中含有成对控制相对性状的遗传因子，当其产生花粉时，F1中成对的遗传因子分离,形成两种类型的花粉。
答案：（1）F1是杂合子，在形成配子时，两个不同的遗传因子分离，分别进入不同的配子中，形成两种数目相等的配子 （2）孟德尔分离定律的正确性 （3）2
4.解析：此题考查显隐性的判断、性状分离的概念及性状分离原因的分析。
（1）依据遗传图解，亲代性状相同，而子代出现了与亲代不同的性状,这个性状就是隐性性状，而亲代的性状则为显性性状。据此知羊的毛色白毛为显性性状，而黑色则是隐性性状。
（2）杂交子代出现了与亲代不同的性状的现象,在遗传学上叫性状分离。因白毛羊中公羊和母羊在形成生殖细胞时，均产生两种类型、比值相等的配子，且雌雄配子的结合机会相等。故子代中会发生性状分离。
答案：（1）白毛 黑毛 （2）性状分离 白毛羊是杂合子是确保实验成功的条件之一。孟德尔在遗传实验中，曾选择玉米、山柳菊等材料做杂交实验，都没能成功，最后用豌豆做实验，发现了遗传的基本定律。
（二）拓展题
1.解析：此题考查测交原理的应用。
答案：（1）将被鉴定的栗色公马与多匹白色母马交配，这样在一个季节里可产生多匹后代。
（2）后代有两种可能的结果：一是后代全部是栗色马，这个结果说明被鉴定的栗色公马很可能是纯合子；二是后代中既有白色马，又有栗色马，这个结果说明被鉴定的栗色公马为杂合子。
2.提示：选择适宜的实验材料，是获得实验成功的重要条件之一。孟德尔在植物杂交实验中，曾用过多种实验的植物（如玉米、山柳菊、豌豆）做杂交实验，其中豌豆杂交实验最成功。这是为什么呢？这是因为豌豆的一些生物学特征适于研究杂交实验。如：豌豆闭花自花授粉，在自然状态下是纯种；豌豆有些相对性状稳定且易于区别；豌豆花大，易于做人工授粉实验等。
3.提示：凯库勒提出苯分子的环状结构、原子核中含有中子和质子的发现过程等，都是通过假说—演绎法得出结论的。
假说—演绎法，是从客观现象或实验结果出发，提出问题，作出假说，然后设计实验验证假说的研究方法。这种研究方法的运用促进了生物科学的发展，使遗传学的研究由描述阶段而进入到理论指导和实验验证的阶段。
二、技能训练（课本P7）
提示：将紫色花的植株进行连续自交。注意每次自交得到的子代中去掉白花的，留下紫花的再自交，直至后代中再不出现开白花的为止。这样就可以得到开紫花的纯种。
三、假说—演绎法（课本P7）
假说—演绎法与传统的归纳法的不同：（略），见本节“师生互动”栏目。
四、实验（课本P6）
1.每个小组的实验结果与全班统计的结果相比，全班的统计结果更接近预期结果。即彩球的组合类型数量比DD∶Dd∶dd=1∶2∶1，彩球代表的显性和隐性的比值为3∶1。这是因为实验的个体数量越大，越接近统计规律。
如果孟德尔当时只统计了10株豌豆杂交的结果,则很难正确解释性状分离的现象。孟德尔统计的数目是足够多的，他才分析出了实验结果，揭示了遗传的规律。当只对10株豌豆统计，就会出现很大误差。
2.模拟实验的结果与孟德尔的假说是相吻合的。因为甲、乙两个桶代表两生殖器官，而桶内的彩球则代表两种类型比值相等的雌雄配子，从两个桶内抓取彩球代表雌雄配子的随机组合，即模拟雌雄配子的随机组合。全班统计的数字大,出现了3∶1的结果。以此看，孟德尔假说需验证。
方法步骤
（结论：F1F2，F2中会出现性状分离，其性状分离比为3∶1。模拟实验成功，重复的次数越多，实验结果越准确）第2课时
●教学过程
［课前准备］
教师准备制作DNA双螺旋结构模型的实验材料；学生预习模型建构的原理及方法。
［情境创设］
已经知道DNA是主要的遗传物质，它能使亲代的性状在子代表现出来。那么，DNA为什么能起遗传作用呢？它有哪些结构特点能使其表现出这样的作用？
［师生互动］
1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA双螺旋结构模型，为合理地解释遗传物质的各种功能奠定了基础。为了理解DNA的结构，先来学习DNA的化学组成。
（1）DNA的化学组成
问：组成DNA的基本单位是什么？这样的共识在双螺旋结构建立以前有的还是建立之后才有的？
答：组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，它由一个脱氧核糖、一个磷酸和一个含氮碱基组成。这样的共识在1950年前后就有了，所以是在双螺旋结构建立之前就有的。
问：每个基本单位由哪三部分组成？
答:每个脱氧核苷酸由一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸组成。
问：组成DNA的碱基有哪几种？脱氧核苷酸呢？DNA的每一条链是如何组成的？
答：组成DNA的碱基有四种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）；有四种脱氧核苷酸：腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA的每一条链由四种不同的脱氧核苷酸聚合而成多脱氧核苷酸链。
观察模型，分析问题：
问：DNA分子是这几种脱氧核苷酸连接在一起就可以了吗？
答：不可以。DNA分子具有特定的空间结构。
问：是由几条链构成的？
答：由两条链构成。且这两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
问：每条链的连接有什么特点？
答：脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。
问：两条链之间的连接方式是怎样的？
答：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：A—T、G—C（A一定与T配对，G一定与C配对）。
问：如果知道一条链上碱基的排列顺序，能不能判断出整条DNA的碱基顺序？
答：DNA一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了。同样也就是知道整条DNA的碱基顺序。
学生动手：
为巩固DNA立体结构的有关知识，加深对DNA分子结构特点的理解，此时应让学生做模型建构。
一、实验原理
DNA分子具有特殊空间结构——规则的双螺旋结构。这一结构的主要特点是：
1.DNA分子由两条反向平行的脱氧核酸长链盘旋而成，每条长链是由脱氧核糖与磷酸交替连接形成，排列在外侧，构成基本骨架；
2.DNA分子两条链上碱基以氢键连接成对，碱基对位于螺旋结构内侧，每螺距有10对碱基。
二、目的要求
1.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；培养学生团结合作的精神。
2.通过集体创作DNA分子模型，能使学生体会到成功的喜悦，培养学生克服困难的勇气。
三、制作过程
1.材料准备（教师组织学生课前完成）
每小组准备硬塑方框2个（长约10 cm），细铁丝2根（长约0.5 m），球形塑料片（代表磷酸）若干，双层五边形塑料片（代表脱氧核糖）若干，4种不同颜色的长方形塑料片（代表4种不同碱基）若干，粗铁丝2根（长约10 cm），订书钉。
熟悉制作DNA分子模型用的各种零件所代表的物质。其中：
球形塑料片——代表磷酸；
双层五边形塑料片——代表脱氧核糖；
4种不同颜色的长方形塑料片——代表4种不同碱基。
2.具体制作过程
教师板书制作模型顺序：
制作脱氧核苷酸模型→制作多核苷酸长链模型→制作DNA分子平面结构模型→制作DNA分子的立体结构（双螺旋结构）。
指导学生制作：
从基本组成物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基的代表物开始，通过订书针连接成“基本单位——脱氧核苷酸”模型，然后把脱氧核苷酸模型按一定的碱基顺序依次穿在铁丝上构成一条DNA链，同样方法制作另一条，再按碱基互补配对方式用订书针连成两条链，将连好的两条链固定在硬塑方框上，最后旋转。
3.实验效果检查与评定
由每小组选一个代表介绍本小组的作品并说明DNA分子结构特点：
（1）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
（3）DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。并且碱基配对有一定规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。
老师与其他同学给予评价。
参考评选条件：
1.科学性 能够体现DNA分子结构的特点。包括DNA分子各个组件的比例是否科学，能否体现出碱基配对的情况，能否灵活转动成双螺旋，以及每个螺旋中的碱基数目是否正确等等。
2.艺术性 要美观大方。
3.实用性 便于拆卸，便于保存，能够反复使用。
4.超前性 利用该模型还可以作为DNA分子复制的适宜模型。
［教师精讲］
（1）DNA分子是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的；（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧；（3）碱基排列在内侧，两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对， A与T之间以双键相连，C与G之间以三键相连。这些连接特点使得DNA在结构上具有以下的特点：（1）稳定性（从两个角度看它的相对稳定性：①DNA都是由磷酸连接着脱氧核糖；②碱基互补配对）；多样性（DNA分子的多样性由DNA上的碱基对的排列顺序及DNA本身的空间结构所决定）；特异性（对所有的DNA分子来说表现为多样性，但对每一种DNA分子来说，有其特定的脱氧核苷酸排列顺序，从而显示出单个的独特性）。
［评价反馈］
1.某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18％，那么鸟嘌呤的分子数占
A.9％ B.18％ C.32% D.36％
解析：腺嘌呤占18%，那么胸腺嘧啶也占18%，鸟嘌呤和胞嘧啶共占有100%－2×18%=64%，且两者含量相等，所以各占32%。
答案：C
2.根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是
A.≠1 B. =1 C.=1 D. =1
解析：DNA中，A=T，G=C，所以A+G=T+C。
答案：B
3.分析一个DNA分子时，其一条链上=0.4，那么它的另一条链和整个DNA分子中的比例分别是
A.0.4和0.6 B.2.5和0.4 C.0.6和1.0 D.2.5和1.0
解析：一条链上A的个数等于对应链上的T的个数，一条链上G的个数等于对应链上C的个数，所以一条链＝0.4时，对应链上的关系为该链的比值的倒数，即2.5。整条链上A+C=T+G，所以它的比值为1。
答案：D
4.下列不是DNA结构特征的是
A. DNA双链极性反向平行
B.碱基按嘌呤与嘧啶，嘧啶与嘌呤互补配对
C. DNA分子排列中，两条长链上的脱氧核糖与磷酸排列千变万化
D. DNA螺旋沿中心轴旋移
解析：DNA两条链上脱氧核糖与磷酸的排列是交替排列、固定不变的。
答案：C
5.若DNA分子中一条链的碱基物质的量比为A︰C︰G︰T＝1︰1.5︰2︰2.5，则其互补链中嘌呤碱基与嘧啶碱基的物质的量比为
A.5︰4 B.4︰3 C.3︰2 D.5︰2
解析：一条链的A︰C︰G︰T＝1︰1.5︰2︰2.5，则对应链上嘌呤数为C+T=4，对应链上嘧啶数为A+G=3，所以比值为4︰3。
答案：B
6.关于DNA的描述错误的是
A.两条链是平行排列的
B.DNA双链的互补碱基对之间以氢键相连
C.每一个DNA分子由一条多核苷酸链缠绕形成
D.两条链的碱基以严格的互补关系配对
解析：每一个DNA分子是由两条链按双螺旋方式盘旋而成的，而不是一条链缠绕而成。
答案：C
［课堂小结］
这节课在学习DNA结构的基础上来制作它的模型。
从知识结构角度来说，一要加深对DNA分子化学组成的理解，二要掌握DNA分子结构的立体构型及特点。
从实验过程角度来说，一要理解各组成物质如何形成脱氧核苷酸长链；二要理解掌握碱基互补配对原则如何进行；三要掌握一种常见的科学研究方法——模型建构法。
［布置作业］
P51一、基础题1；二、拓展题。
［课后拓展］
查资料找答案：
1.碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？
这是由于嘌呤碱是双环化合物（画出双环），占有空间大；嘧啶碱是单环化合物（画出单环），占有空间小。而DNA分子的两条链的距离是固定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。
2.为什么只能是A—T，G—C，不能是A—C，G—T呢？
这是由于A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，这样使DNA的结构更加稳定，所以，A与T或G与C的物质的量比例均为1∶1。
●板书设计
2.DNA分子的结构
（1）化学组成
（2）基本单位
①两链反向平行盘旋
（3）双螺旋结构 ②脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架
③碱基排列在内侧，两条链上碱基通过氢键相连
4.碱基互补配对原则
●习题详解
一、练习（课本P51）
（一）基础题
1.（1）胞嘧啶 （2）腺嘌呤 （3）鸟嘌呤 （4）胸腺嘧啶 （5）脱氧核糖 （6）磷酸 （7）胸腺嘧啶脱氧核苷酸 （8）碱基对 （9）氢键 （10）一条脱氧核苷酸链的片段
2.解析：该DNA共有碱基8 000个，腺嘌呤的个数为（ 8 000－2 200×2）/2=1 800。
答案： C
3.解析：碱基和磷酸是分别和脱氧核糖连接的，它们两者之间没有直接相连。碱基和磷酸是分别和脱氧核糖的C－1和C－5上的羟基连接的。
答案：B
（二）拓展题
因为A=T，G=C，所以A+G=A+C=T+C=T+G
所以（A+G）/（A+G+C+T）=（T+C）/（ A+G+C+T）=50%
也可以写成 （A+G）/（T+C）=（T+G）/（A+C）=（T+C）/（A+C）=……=1
规律概括为：在DNA双链中，任意两个不互补的碱基之和恒等 ，并为碱基总数的50%。
二、模型建构（课本P50）
讨论1.提示：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是4种脱氧核苷酸的排列顺序却是千变万化的，对应的两条链构成了碱基对的千变万化的排列顺序，这使得DNA储存了大量的遗传信息。
2.（1）靠DNA分子碱基对之间的氢键维系两条链的相连。第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
●从容说课
本节的课题“基因是有遗传效应的DNA片段”一句话点明了基因与DNA的关系。这一表述虽然言简意赅，但学生理解起来，难度较大。首先让学生认识到：一个DNA分子不等于一个基因，基因是DNA的片段；然后指导学生理解什么是有遗传效应的DNA片段。具体根据教材提供的资料分析（1）让学生得出一个DNA上有多个基因；然后分析材料（2），将海蜇的一段DNA转入鼠类，结果鼠类也有了原来没有的特征，让学生分析得出：所谓的遗传效应就是通过一定方式能决定生物的某个具体特征。还可以通过人的每个体细胞中有多少条染色体，多少个DNA分子，多少个基因这样的问题来说明前面这两个关键点。这样学生就会明确：一个DNA分子有许多基因，反过来讲，基因就是DNA分子的片段。此时教师追问学生：是否DNA的任何片段都可称为基因？让学生对这个课题有更深的理解。
基因具有遗传效应，对于生物体来说，不同的效应就意味着基因的不同，地球上的生物千差万别，那么基因如何保证包含的遗传信息各不相同呢？这个过程可通过探究活动来完成，即利用数学能力解决生物学问题。
●三维目标
1.知识与技能
（1）了解染色体、DNA和基因三者之间的关系以及基因的本质。
（2）了解多样性和特异性的原因。
2.过程与方法
（1）培养学生的逻辑思维能力，使学生掌握一定的科学研究方法。
（2）掌握分析材料的方法。
3.情感态度与价值观
通过介绍DNA技术，对学生进行科学价值观的教育。
●教学重点
1.基因是有遗传效应的DNA片段。
2.DNA分子的特异性和多样性。
●教学难点
脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。
●教具准备
指纹识别的原理图。
●课时安排
1　课时
●教学过程
［课前准备］
教师准备关于基因这个概念的发展过程的资料。
［情境创设］
科学家通过实验已经证明DNA是主要的遗传物质，但在生活中常常听到的是：某人聪明，是他父母的基因好。还有科学家在进行人类基因组计划的研究，那么基因与DNA是什么关系呢？
［师生互动］
基因和DNA究竟是什么关系？阅读课本P55～P56资料。
问：从资料1你能得出什么结论？
答：从资料1可以看出大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。说明基因是一段DNA。
问：从资料2你得出什么结论？
答：把海蜇的绿色荧光基因转入鼠的体内，鼠体内出现了以前没有的荧光。说明基因有遗传效应。它可以独立该DNA，其他的片段独立起作用。
问：从基因可以拼接但并不影响表达你能得出什么结论？
答：基因是特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达，所以基因是结构单位。
问：从材料3你能得出什么结论？
答：人体中构成基因的碱基对组成比较少，所占比例不超过全部碱基总数的2%。这说明并不是随便一段DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
问：从材料4你能得出什么结论？
答：没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。说明基因能控制生物的性状。
问：综合以上材料你能得出什么结论？
答：把四个材料的结论放在一起我们就可以得出这样的结论：基因是有遗传效应的DNA片段，它是生物体遗传的功能单位和结构单位。
作为遗传物质它一定要蕴含大量的遗传信息，DNA是否足以储存大量的遗传信息？
问：若1个碱基对组成一个基因，4个碱基能形成多少种基因？。
答：只能形成4种。分别是A－T、T—A、G—C和C—G。形成的种数为41。
问：若2个碱基对组成一个基因，4个碱基能形成多少种基因？
答：可形成16种，形成的种数为42。
问：如果是10个碱基对能形成多少？
答：形成的种数为410。
问：通过这样的分析你认为DNA4种碱基排列顺序能不能储存丰富的遗传信息？
答：DNA分子中碱基相互配对的方式虽然不变，但长链中碱基对的排列顺序是千变万化的，所以足以储存大量的遗传信息。如一个最短的DNA分子大约有4 000个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有44 000=102 408种。实际上构成DNA分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成DNA分子的多样性。
问：你是如何理解多样性的？
答：不同的DNA碱基的个数不同，排列顺序是不同的，这样就形成了不同的DNA，所以DNA的多样性就是指4种碱基千变万化的排列顺序。
地球的生物特征就是由DNA决定的，对人类来说就有60亿，那么对于某个基因来说碱基排列完全相同情况会不会出现呢？
问：假如决定脸型的一个基因只有17个碱基对组成，那么这种排列有多少种可能？
答：417种。大约为172亿种。
问：这样的排列是否有机会都出现？
答：没有机会。因为人类的总数远远少于组合的可能数。
问：两人出现相同脸型的可能性有多大？
答：1/172亿。可能性太小，可以忽略不计。
问：你如何理解DNA的特异性？
答：每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性。这种排列是其他DNA没有的，可以理解为独有的。
［教师精讲］
基因是有遗传效应的DNA片段。这就是说，基因是DNA的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能）。有的DNA片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的DNA片段就不是基因。
基因中脱氧核苷酸的排列顺序就代表着遗传信息，而基因中脱氧核苷酸的排列顺序又导致了控制不同性状的基因之间的差别。归根到底，生物性状的遗传就是基因通过四种脱氧核苷酸的序列来传递和表达信息的。
［评价反馈］
1.下列关于DNA、基因、染色体的叙述错误的是
A.基因是有遗传效应的DNA区段
B.DNA是遗传信息的主要载体
C.DNA分子在染色体上成念珠状排列
D.DNA的相对稳定性决定染色体的相对稳定性
解析：DNA分子在染色体上成线性排列，而非念珠状。
答案：C
2.人类遗传信息的携带者是
A.DNA和RNA B.DNA或RNA C.DNA D.RNA
解析：人是有细胞结构的生物，所以是以DNA为遗传物质的。
答案：C
3.下列有关DNA与基因的关系的叙述中，正确的是
A.基因是碱基对随机排列而成的DNA片段
B.一个DNA分子上有许多个基因
C.DNA的碱基排列顺序就代表基因
D.组成不同的基因的碱基数量一定不同
解析：基因不是碱基随机排列而成的DNA片段，所以A项不对；只有有遗传效应的DNA片段才是基因，所以C项不对；基因不同但碱基数量可能相同，只要碱基的排列次序不同，就可以说明是不同的基因，故D项不对。
答案：B
4.DNA分子结构多样性的原因是
A.碱基配对方式的多样性 B.磷酸和脱氧核糖排列顺序的多样性
C.螺旋方向的多样性 D.碱基对排列次序的多样性
解析：DNA中碱基配对方式是固定的，只能A和T、G和C配对；磷酸和脱氧核糖的排列顺序是交替排列的；螺旋的方向是向右螺旋的。
答案：D
5.有关DNA的结构的叙述中，不正确的一项是
A.每个DNA分子都含有4种脱氧核苷酸
B.每个DNA分子中核糖上连接一个磷酸和一个碱基
C.DNA分子两条链中的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对
D.双链DNA分子中，某一段链上若含有30个胞嘧啶，就一定会同时有30个鸟嘌呤
解析：DNA上只有脱氧核糖，没有核糖，所以B项有错。
答案：B
6.DNA指纹技术也可以帮助人们确认亲子关系，这是因为
A.每个人的指纹大多相同
B.每个人的指纹是不同的
C.不同的个体的相同的组织中的DNA指纹是相同的
D.DNA技术是检测DNA上的碱基种类
解析：每个人的DNA是不同的，所以指纹是不同的，所以A项错；不同个体的相同组织中的DNA是不同的，所以指纹也是不同的；DNA技术是检测DNA上碱基的排列次序的特异性，并不是检测碱基种类。
答案：B
［课堂小结］
［布置作业］
P58一、基础题。
［课后拓展］
DNA扩增技术又称为PCR，中文译为聚合酶链式反应，其实是一种DNA的快速扩增技术，类似于DNA的天然复制过程。PCR由变性—退火—延伸三个基本反应步骤构成。PCR在人类社会生活中的应用也越来越广泛。比如说“DNA指纹”，科学家们只需要一根头发甚至一个细胞就可以完成DNA指纹的鉴定工作，这里实际上就要采用PCR技术，因为一个细胞中的DNA含量实在太少了，人们根本不可能检测到它的指纹；有了PCR技术就好办了，通过PCR技术把这个细胞中的DNA片段扩增1 000万倍，这样DNA量就足够作指纹鉴定了。PCR技术有如下几个特点：一是被扩增的DNA所需量极小，理论上讲一个分子就可以用于扩增了；二是扩增效率高，几个小时就扩增1 000万倍以上。1995年，美国科学家Mulis凭此成果获得了诺贝尔化学奖。
根据以上材料：（1）你认为DNA指纹对待检测样品有何要求
（2）假如待检测样品很少，你有何方法增加样品
提示：（1）待检样品应该是纯净的，不能含有其他生物的DNA。
（2）可进行DNA复制原理，进行DNA的扩增，以增加样品的数量。
●板书设计
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
1.基因是什么
基因有遗传效应的DNA片段，它是生物体控制性状的功能单位和结构单位。
2.DNA片段如何蕴藏遗传信息
4种碱基的排列顺序蕴藏着遗传信息。
3.DNA的特点：多样性、特异性、稳定性。
●习题详解
一、练习（课本P58）
（一）基础题
1.（1）√ （2）×
2.C
3.作为遗传物质它必须具备这样的条件：（1）能够准确地复制；（2）能够控制性状；（3）能够贮存大量的遗传信息；（4）结构比较稳定。而DNA就具备这样的特点，所以它可以作为遗传物质。
（二）拓展题
1.解析：基因是有遗传效应的DNA片段，不是随便一个DNA片段都可以作为基因。
答案：×
2.解析：基因在DNA上，但是DNA并不都是由基因组成，有的DNA片段并不是基因。
答案：×
3.解析：这一描述是生物学对这一概念特定术语的表达。
答案：√
二、问题探讨（课本P55）
提示：这样的排列就是要让学生知道碱基排列顺序是极其多样的。
三、本节聚焦（课本P55）
1.基因是有遗传效应的DNA片段。
2.一个DNA分子上常常含有多个基因，所以基因在DNA上的排列是线性的。每一个基因上特定的脱氧核苷酸的排列就构成了该基因特定的遗传信息。
3.一个DNA分子常常是由大量的脱氧核苷酸组成的。构成DNA的脱氧核苷酸的排列次序是千变万化的，加之构成DNA的脱氧核苷酸的数目不同，使得DNA分子具有了多样性。
四、资料分析（课本P55）
1.提示：生物体内的DNA分子数目与基因的数目不同，且前者数目小于后者的数目。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA的片段（即一个DNA上含有多个基因），基因不是连续分布在DNA上的。DNA上的某些碱基序列并不构成基因，它把一个基因和另一个基因分隔开。
2.提示：基因具有遗传效应，是指基因能具体地决定某些功能或特征。它的具体表现就是能合成蛋白质来直接构成生物体，或者合成酶来调控生物体的生命活动。
3.提示：基因是具有遗传效应的DNA片段。
五、探究（课本P57）
1.提示：构成DNA的脱氧核苷酸的排列次序是千变万化的，它使得DNA分子具有了多样性。每一个DNA具有特定的脱氧核苷酸的排列次序，这又构成了第一个DNA分子的特异性。DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的基础。
2.提示：人类的DNA分子中，脱氧核苷酸的排列次序对每一个人来说几乎不可能相同，因此，每个人都有特定的脱氧核苷酸的排列次序。一个人的DNA可以作为本人特有的一种标记来鉴定个人身份。
3.提示：基因不是碱基对随机排列的DNA片段。现存的生物都是经过千百万年进化的结果，它一定要有一定的遗传效应，而这种效应一定要适应特定的环境。遗传效应要靠蛋白质表现出来，而每种蛋白质都由特定的氨基酸按一定顺序连接而成。那么氨基酸为何能按一定顺序排列呢，原来它的排列就是由特定的脱氧核苷酸的排列次序来决定的。所以只有特定的脱氧核苷酸的排列次序才能决定特定的氨基酸排列顺序，才能构成一定的蛋白质，才能适应环境，也就是脱氧核苷酸的排列次序不能随便排列，即碱基不能随机排列。第2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二）
●从容说课
本小节主要讲述了控制不同性状的遗传因子的传递规律。按照从现象到本质的顺序，教材先介绍了孟德尔在两对相对性状遗传实验中发现的自由组合现象，接着讲述了孟德尔对自由组合现象的解释，以及对自由组合现象解释的验证——测交实验，最后归纳出自由组合定律的内容。这一部分内容仍然是按照孟德尔揭示分离定律时所采用的“发现问题→提出假设→实验验证→得出结论”这样一种科学思维过程来呈现的，建议在教学中以演绎推理为主线，使学生在积极的思维想象和推理过程中完成本部分的教学内容。在讲述了自由组合定律内容后，教材中以“思考和讨论”的形式来学习孟德尔获得成功的原因，以及孟德尔遗传规律的再发现，这就为学生自主学习和合作学习提供了机会，也为提高学生科学素养提供了素材。最后课本中提到，孟德尔的“遗传因子”就是现代遗传学上的“基因”，它是由丹麦生物学家约翰逊易名的，同时还提到基因型、表现型、等位基因的概念，这为后面相关内容的学习埋下了伏笔。
在本节课的教学中，应适时地将第一节的相关内容迁移到本节教学活动中，及时巩固，加深理解。如结合两对相对性状的遗传，引导学生判断显性性状、隐性性状；结合两对相对性状的测交实验，帮助学生巩固、延伸有关测交和杂合子的概念；结合课堂练习以及杂交育种的实例，说明自由组合定律在生产实际中的应用，为学习第6章中杂交育种的内容打基础。
●三维目标
1.知识与技能
（1）阐明孟德尔的两对相对性状的杂交实验及自由组合定律。
（2）分析孟德尔遗传实验获得成功的原因。
（3）说出基因型、表现型和等位基因的含义。
2.过程与方法
（1）通过自主、互动、讨论等过程式教学，培养学生自主学习、勇于思考、善于表达等能力。
（2）在对两对相对性状遗传结果进行分析时，通过演绎推理的方法，调动学生的想象力，培养学生的逻辑推理能力。
3.情感态度与价值观
（1）通过孟德尔豌豆杂交实验所揭示的自由组合定律的学习，对学生进行辩证唯物主义实践观的教育。
（2）通过对孟德尔获得成功的原因的总结，培养学生严谨求实的科学态度，培养学生的探究意识和创新精神。
●教学重点
（1）对自由组合现象的解释，阐明自由组合定律。
（2）分析孟德尔遗传实验获得成功的原因。
●教学难点
对自由组合现象的解释。
●教具准备
多媒体课件。
●课时安排
2课时
第1课时
●教学过程
［课前准备］
1.教师制作本节课的多媒体课件。
2.布置学生复习分离定律的知识，并总结孟德尔进行科学研究的基本过程。
3.学生按以下预习提纲自主学习本节课的内容，为课上的分析和讨论做好准备。
（1）孟德尔两对相对性状的遗传实验是怎样设计的？
（2）F1代的性状表现是什么？说明了什么问题？
（3）F2代的性状表现有几种？比值是多少？为什么出现了两种新的性状？
（4）分析每对相对性状的遗传是否符合分离定律。
（5）孟德尔是如何对自由组合现象进行解释的？
（6）课本P10旁栏思考题。
［情境创设］
日常生活中我们常见到这样的现象：同是一对夫妇生下的孩子存在着许多差异，有的孩子表现了父亲的特征，又有与母亲相似的性状，这是什么原因呢？原来任何生物都不止表现一种性状，后代表现的性状可以是亲本性状的组合。那么，在传宗接代的过程中，亲代的多种多样的性状又是遵循什么规律传给后代的呢？孟德尔通过豌豆两对相对性状的遗传实验，揭示出了遗传的第二个基本定律——自由组合定律。
教师导入课题：第2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二）
［师生互动］
师：孟德尔揭示分离定律时所采用的科学研究的基本过程是怎样的？
生：发现问题→提出假设→实验验证→得出结论。
师：非常正确。今天我们学习的孟德尔自由组合定律的揭示仍然经历这一科学研究过程，同学们在学习过程中要用心体会，认真把握。孟德尔的问题是通过两对相对性状的杂交实验发现的。
1.相对性状的杂交实验（发现问题）
教师用课件分步显示杂交实验过程并仔细讲解，如何去雄，怎样传粉，正交、反交及F1自交等。
师：孟德尔是用豌豆的哪两对相对性状来进行实验的？
生：豌豆种子的粒色：黄色和绿色；豌豆种子的粒形：圆粒和皱粒。
师：F1代的性状表现是什么？说明了什么问题？
生：无论正交和反交，F1代全为黄色圆粒，说明黄色对绿色为显性，圆粒对皱粒为显性。
师：F1自交，F2代出现了几种性状表现？比例是多少？与亲代相比有什么不同？
生：F2代出现了四种性状表现：黄色圆粒315粒、黄色皱粒101粒、绿色圆粒108粒、绿色皱粒32粒，其比例接近9∶3∶3∶1。与亲代相比，F2代不仅出现了两种与亲代相同的性状，即亲本性状——黄色圆粒和绿色皱粒，而且出现了两种与亲本不同的新性状即重组性状——黄色皱粒和绿色圆粒。
师：F2代中两种新性状（重组性状）与亲本性状有什么关系？
生：刚好是两亲本不同性状的重新组合的结果，即黄色可以和圆粒拆开与皱粒组合，绿色可以和皱粒拆开与圆粒组合。
师：如果就每一对相对性状单独分析，即黄∶绿和圆∶皱分别是多少？这说明了什么？
生：粒色：黄色∶绿色=（315+101）∶（108+32）=416∶140≈3∶1
粒形：圆粒∶皱粒=（315+108）∶（101+32）=423∶133≈3∶1
上述数据说明，豌豆的粒色和粒形这两对相对性状的遗传都遵循了分离定律，并且一对相对性状的分离对其他相对性状没有影响。
师：两对相对性状实验中F2的9∶3∶3∶1数量比与一对相对性状实验中F2的3∶1数量比有什么关系？
生：从数学角度分析，9∶3∶3∶1是（3∶1）2的展开式。通过前面的分析可知，两对相对性状的遗传结果，是每对相对性状独立遗传结果3∶1的乘积——（3∶1）2，即（3黄∶1绿）（3圆∶1皱）=9黄圆∶3黄皱∶3绿圆∶1绿皱。
师：分析得很好。那么，为什么F1代只有黄色圆粒一种性状？F2代为什么会出现黄色皱粒和绿色圆粒两种新性状（重组性状）？其实质是什么？这就是孟德尔在实验中所发现的问题，孟德尔是如何解释这一现象的呢？
2.对自由组合（提出假说）现象的解释
师：孟德尔首先假设豌豆的两对相对性状分别由两对不同的遗传因子控制，且这两对遗传因子在传递过程中彼此是独立的。
根据上节课的学习我们知道，孟德尔认为性状是由遗传因子来控制的，遗传因子在体细胞中成对存在，那么黄色圆粒和绿色皱粒的体细胞中有几对遗传因子？如果用Y（y）和R（r）来表示粒色和粒形，那么纯种的黄色圆粒和纯种的绿色皱粒豌豆的遗传因子组成如何表示？
生：分别有2对遗传因子，黄色圆粒可用YYRR表示，绿色皱粒可用yyrr表示。（此处边问边画遗传图解来加强学生的理解和记忆）
师：上节课我们还学到遗传因子在配子里是成单存在的，那么上述两个亲本产生的配子的遗传因子又是如何表示的？
生：纯种黄色圆粒产生的配子可用YR表示，纯种绿色皱粒产生的配子可用yr表示。
师：两亲本杂交时产生的配子YR和yr结合，所产生F1的遗传因子组成就是YyRr。F1代体细胞中既有Y，又有y，既有R又有r，为什么F1表现出的是黄色圆粒呢？
生：因为Y对y具有显性作用，R对r具有显性作用，所以F1表现出来的是Y和R所对应的性状，即黄色圆粒。
师：根据分离定律，每对遗传因子都要彼此分离，同时孟德尔还假设，不同对的遗传因子可以自由组合。既然是自由组合，F1能产生几种配子呢？
教师用课件形象直观地展示F1在形成配子时，不同对遗传因子之间的自由组合行为，请学生认真观察后回答问题。
生：Y可以与R或r组合，y可以与R或r组合，即产生YR、Yr、yR、yr四种配子。
师：孟德尔认为，在这个过程中每对遗传因子的分离以及不同对遗传因子之间的自由组合是彼此独立、互不干扰的，且分离和组合是同时进行的。这样，F1产生的雌配子和雄配子就各有四种：YR、Yr、yR、yr，并且它们之间的数量比是1∶1∶1∶1。受精时，由于雌雄配子的结合是随机的，那么配子的结合方式有几种？F2中的性状表现和遗传因子的组成形式各有几种？
学生活动：自己画出该杂交实验的遗传图解，并归纳总结老师提出的问题。结果如下：
师生进行总结，得出以下几种规律来：
图1－2－1 图1－2－2 图1－2－3
（1）F1配子组合方式16种。
（2）F2性状表现4种，出现在各三角形中，如图1－2－1所示：
①黄色圆粒（Y_R_）出现于最大的三角形的三角和三边上（YYRR、YYRr、YyRR、YyRr），共占9/16；
②黄色皱粒（Y_rr）出现于次大三角形的三个角上（YYrr、Yyrr），共占3/16；
③绿色圆粒（yyR_）出现于小三角形的三个角上（yyRR、yyRr），共占3/16；
④绿色皱粒（yyrr）出现于一个点上（yyrr），共占1/16。
（3）F2遗传因子的组成方式9种：
①纯合子（YYRR、YYrr、yyRR、yyrr）位于一条对角线上（如图1－2－2所示），每种各占1/16，共占4/16；
②双杂合子即两对遗传因子的杂合子（YyRr）位于另一条对角线上（如图1－2－2所示），共占4/16；
③单杂合子即一对遗传因子的杂合子（YYRr、YyRR、Yyrr、yyRr）以纯合子对角线为轴而呈对称分布（如图1－2－3所示），每种各占2/16，共占8/16。
（4）9种遗传因子组合形式可作如下规律性的排列（用F2中每对遗传因子组合形式及比例相乘的方法得出如下结果），每种遗传因子组合形式前的系数即为其比例数，见下表：
1YY（黄） 2Yy（黄） 1yy（绿）
1RR（圆） 1YYRR（黄圆） 2YyRR（黄圆） 1yyRR（绿圆）
2Rr（圆） 2YYRr（黄圆） 4YyRr（黄圆） 2yyRr（绿圆）
1rr（皱） 1YYrr（黄皱） 2Yyrr（黄皱） 1yyrr（绿皱）
［教师精讲］
1.利用分离定律结合数学概率来分析两对相对性状的杂交实验的几个关键性结论。
第一步：利用分离定律分别分析各对相对性状F2的基因型、表现型及比例。
第二步：利用数学概率——乘法原理进行计算。子代基因型的数量比应该是各对基因型相应比值的乘积；子代表现型的数量比也应该是各对表现型相应比值的乘积。
我们以F2代中的黄色皱粒为例：黄色和皱粒是两个相对独立的事件，它们单独出现的概率分别是3/4和1/4，在后代中出现了黄色皱粒个体，就表明黄色和皱粒这两个事件，能在同一个体上同时出现，既然是同时出现，那么我们就应用乘法原理，黄色皱粒豌豆的概率为3/4×1/4=3/16。依次类推：
黄色圆粒：3/4×3/4=9/16
绿色圆粒：1/4×3/4=3/16
绿色皱粒：1/4×1/4=1/16
同理，F2中各种遗传因子组成的概率也可用此法计算出来。
这几个结论和前面孟德尔用棋盘法分析所得到的结论完全一致，表明这种数学解法是正确的（这种方法也叫逐对分析法）。
［评价反馈］
1.具有两对相对性状的纯种个体杂交，在F2出现的性状中：
（1）双显性性状的个体占总数的_____________。
（2）能够稳定遗传的个体占总数的_____________。
（3）与F1性状不同的个体占总数的_____________。
（4）与亲本性状不同的个体占总数的_____________。
答案：（1）9/16 （2）1/4 （3）7/16 （4）3/8或5/8
2.假定某一个体的遗传因子组成为AaBbCcDdEEFf，此个体能产生配子的类型为
A.5种 B.8种 C.16种 D.32种
解析：此个体共考虑了六对遗传因子，先考虑每对遗传因子产生的配子种类，然后根据乘法原理，该个体产生的配子种类就是每对遗传因子产生的配子种类的乘积，即2×2×2×2×1×2=32。
答案：D
3.若遗传因子组成AaBbCCDDee与AABbCcDDEe交配，在子代中，纯合子的比例是
A.1/4 B.1/8 C.1/16 D.1/32
解析：如果一个个体是纯合子，那么它的每一对遗传因子都必须纯合。本题采用逐对分析法。首先逐对分析每一对遗传因子产生纯合子的概率：AA×Aa→1AA∶1Aa，产生纯合子的几率是1/2；Bb×Bb→1BB∶2Bb∶1bb，产生纯合子的几率是1/2；CC×Cc→1CC∶1Cc，产生纯合子的几率是1/2；DD×DD→DD，产生纯合子的几率为1；ee×Ee→1Ee∶1ee，产生纯合子的几率是1/2。再将这些几率相乘，即得出子代纯合子的几率为：1/2×1/2×1/2×1×1/2=1/16。
答案：C
4.白色盘状南瓜和黄色球状南瓜杂交，F1全为白色盘状南瓜，若F2中纯合白色球状南瓜有1 000个，从理论上计算，F2中杂合黄色盘状南瓜的数目是
A.1 000个 B.2 000个 C.3 000个 D.4 000个
解析：根据题意，白色盘状×黄色球状→白色盘状，说明白色和盘状均为显性，分别用A、B表示其遗传因子。黄色与球状的遗传因子分别用a、b表示，列出遗传图解：
F2中的组合数16，表现型4种，遗传因子组成9种。其中纯合白色盘状南瓜（AABB）占1/4×1/4=1/16，共有1 000个。而杂合黄色盘状南瓜（aaBb）占1/4×1/2=1/8=2/16，其数量应该是2×1 000=2 000个。
答案：B
［课堂小结］
本节课我们主要学习了孟德尔两对相对性状的遗传实验及对实验现象的解释，重点掌握子二代（F2）出现新性状是由于遗传过程中控制不同性状的遗传因子发生了自由组合；此外还应该对子二代（F2）中9种基因型和4种表现型的规律进行理解记忆，以便在以后的解题过程中直接应用。
［布置作业］
P12基础题2，P12拓展题。
［课后拓展］
尝试用当地某种生物（如豌豆、玉米、番茄、果蝇、豚鼠等）做有性杂交实验，分析该生物的两对相对性状的遗传情况并写成小论文。
●板书设计
第2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二）
一、两对相对性状的遗传遗传实验
二、对自由组合现象的解释
F2代中结合方式16种，遗传因子组合形式9种，性状表现4种，比例为9∶3∶3∶1。
●习题详解
见第2课时相应内容。
●备课资料
见第2课时相应内容。●备课资料
1.玉米的人工杂交
玉米属雌雄同株植物,雄花生于玉米植株的顶端,雄花穗聚集成圆锥花序,雌花生于玉米植株侧面叶腋处,为肉穗花序。玉米开花一般是以雄穗散粉和雌穗吐丝为标志,雄穗先抽出,2～3 d后开始开花,自上而下依次开花,约需7～8 d。因品种和气候条件不同,通常在开花后第2～4天散粉最多,是采粉的最好时间。雌蕊花丝（花柱）伸出苞叶后,称为吐丝,一般约2～5 d全部抽齐,花丝一经抽出,其各部位都具有受粉能力,一般可保持十多天,但以第一天至第三天内受粉结实力最强。
同一雌穗不同部位的雌花的发育阶段存在着差异,因此需要进行2～3次人工授粉,才能确保受粉完全。应该强调的是,这2～3次授粉所取的花粉必须是同一父本雄穗上的花粉,每次授粉后必须用原来的纸袋套好封住,以防其他植株上的花粉混入。
授粉后就进入管理阶段,要经常观察并适时适量地浇水、松土和施肥,以保证玉米植株生长旺盛,子粒饱满。到收获的时候,一定要注意按父本、母本的类型分门别类地摘取。摘取后放在不同的纸袋内,并在纸袋上注明被摘取的母本和父本的名称或编号、摘取时间、摘取人姓名,这点对于正确地分析试验结果非常重要。
2.超级稻和中国的超级稻计划
超级稻是采用理想株型塑造与籼粳杂种优势利用相结合，兼顾品质与抗性的技术路线选育的大幅度提高产量（大面积推广增产15%）的新型水稻品种。中国超级稻育种研究主要包括南方的超级杂交稻和北方的常规超级稻两大部分。
在世界水稻生产发展的历史上，单产曾出现过两次大的突破。第一次始于20世纪50年代的矮化育种，即株型改良。第二次源于20世纪70年代杂交稻的培育成功与推广，即杂种优势利用。两次飞跃以后，在相当长一段时期内，水稻最高单产一直在550 kg左右徘徊。
水稻在中国粮食生产中处于举足轻重的地位，年播种面积占总面积的30%，总产量约占粮食总产量的40%，以稻米为主食的人口约占60%。在中国水稻育种发展史上，单产曾经出现过两次重大突破。第一次是始于20世纪50年代末60年代初的矮化育种。其主要成就在于通过降低株高，使品种的耐肥抗倒性和收获指数大幅度提高。第二次是出现在20世纪70年代初期的杂种优势利用。它使中国水稻的产量水平平均亩产提高到400 kg以上，高产地区突破500 kg以上，进入世界先进水平。
为了实现水稻单产的再次突破，农业部于1996年率先立项支持“中国超级稻育种及栽培体系”项目，确立了常规稻和杂交稻并举、三系法和两系法并重、生物技术与常规技术相结合的发展思路，在着力提高产量潜力的同时，注重改善稻米品质，增强病虫抗性和生态适应性，并提出了“最高单产2000年达到700 kg（一期）、2005年达到800 kg（二期）、2010年达到900 kg（三期）”的研究目标。以促进水稻单产的第三次飞跃，为确保中国粮食安全提供重要的科技支撑。本章自我检测详解
一、概念检测
判断题
1.解析：每条染色体上都有很多个基因，但基因数目不同。
答案：×
2.解析：位于同源染色体上相同位置的基因是等位基因，它们控制着同一种性状。
答案：√
3.解析：非同源染色体上的基因是非等位基因，但同源染色体上不同位置的基因也叫非等位基因，也就是说，非等位基因也可以位于同源染色体上。
答案：×
4.解析：由于性染色体决定生物的性别，因此性染色体的基因在遗传上总是和性别相关联。
答案：√
5.解析：位于性染色体上的基因，在有性生殖的减数分裂过程中，性染色体作为其中的一对同源染色体也出现了同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合等现象，所以在遗传上依然遵循孟德尔遗传规律，如果蝇眼色的遗传、人的抗维生素D佝偻病的遗传等。
答案：×
选择题
1.解析：根据四分体有关的数量关系：
1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=2个着丝点=4条染色单体=4个DNA分子。
答案：C
2.解析：同源染色体联会时，DNA已经完成复制，故每条染色体都含有2个DNA分子。
答案：C
3.解析：男性患病机会多于女性，说明男女患病与性别相关联，因此致病基因应该在性染色体上，即X或Y染色体上。如果致病基因在Y染色体上，只有男性患病，与题意不符，故致病基因很可能在X染色体上。
答案：B
4.解析：A选项：由显性基因控制的遗传病，患者有病，其父母中至少有一方也有此病。如果该病基因位于X染色体上（如抗维生素D佝偻病）则表现为女性患者多于男性。B选项：如果该病基因位于常染色体上，则男性患者的后代中，子女患病的可能性各为1/2，而非子女各有1/2患病；如果该病基因位于X染色体上，则所生女儿均有病，而儿子正常。C选项：如果该病基因位于常染色体上，则女性患者的后代中，子女患病的可能性各为1/2；如果该病基因位于X染色体上，子女患病的可能性也都是1/2。D选项：由于是受显性基因控制的遗传病，所以表现正常的夫妇，染色体上（包括常染色体和性染色体）不可能携带致病基因。
答案：A
5.解析：A选项：一个正常的成熟男子每天大约可产生2亿个左右的精子，而一个正常的成熟女子每个月（约28天）才排出一个卵细胞，所以雌雄配子数量比不是1∶1的关系。B选项：配子包括雌、雄配子，而雌配子不含Y。D选项：卵细胞不可能含Y。
答案：C 画概念图
二、知识迁移
1.（1）设红绿色盲基因为b，那么XbY XBXB XBXb （2）1/4
2.（1）表现型正常的夫妇，后代均正常；夫妇一方是患者，子女有1/2为患者。
（2）选择生男孩。
（3）不携带。一对等位基因中，只有一个是显性致病基因，就会表现为患者（真实遗传）。
3.是父方，可能是在减数分裂第二次分裂中，复制的Y染色体没有分开，产生了含有YY的精子。
三、技能应用
减 数 分 裂 有 丝 分 裂
不同点 （1）染色体复制一次，细胞连续分裂两次（2）同源染色体在第一次分裂中发生联会（并且出现四分体及非姐妹染色单体的互换）（3）分裂后形成4个精子或1个卵细胞（4）分裂后，子细胞中染色体的数目减少一半 （1）染色体复制一次，细胞分裂一次（2）无同源染色体联会等行为（3）分裂后形成2个体细胞（4）分裂后，子细胞中染色体的数目与母细胞的相同
相同点 （1）在细胞分裂过程中都有纺锤丝出现（2）染色体在细胞中都只复制一次
四、思维拓展
1.性别和其他性状类似，也是受遗传物质和环境共同影响的，性反转现象可能是某种环境因素，使性腺出现反转现象的缘故。子代雌雄之比是2∶1。
2.否。孟德尔遗传规律的细胞学基础是减数分裂中染色体的分配规律，该规律只适用于真核生物。第3章 基因的本质
●章节规划
《基因的本质》的知识点有：对遗传物质的认识过程——DNA是主要的遗传物质、DNA分子结构、DNA的复制以及基因是有遗传效应的DNA片段等四个部分，要求是分析肺炎球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的结果，证实DNA是遗传物质；从其他的科学实验还证明有些病毒没有DNA，只有蛋白质和RNA，证实RNA也是遗传物质。通过对这些实验的分析得出结论：DNA是主要的遗传物质。第2节《DNA分子的结构》内容不是很多，但有一个动手制作，所以安排2课时。本节的知识是后续知识的基础，了解人们认识DNA结构的过程对掌握科学研究的方法十分重要。通过讲故事的方式使学生在了解了DNA分子的结构的基础上还能得到更多的启示：科学成果的取得不仅要有科学的思维，还要有锲而不舍的精神以及善于利用前人的成果和与他人的合作品质。所以本节如何引导学生分析该科学成果取得的过程比记住DNA分子的结构更重要。搜集J.D·沃森和F.H.C·克里克建立DNA分子双螺旋结构模型的资料，在其基础上让学生动手制作一个DNA分子双螺旋结构模型。第3节《DNA的复制》可通过学生熟悉的“copy”引入新课，使抽象的内容形象化。第4节的内容通过分析材料来得出结论：一个DNA分子上含有多个基因，再结合以前学过的染色体的知识，让学生顺理成章地理清染色体、DNA、基因之间的关系。最后用数学方法推算碱基排列的多样组合方式，让学生归纳出脱氧核苷酸特定的排列顺序不但构成了每个DNA分子的特异性还决定了DNA分子的多样性。
第1节 DNA是主要的遗传物质
●从容说课
《DNA是主要的遗传物质》主要讲述 DNA是遗传物质的直接证据——“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”。本节首先通过“问题探讨”将“DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质”的问题提出，供大家讨论，让学生知道这个问题好长时间一直困扰着人们。然后教材交代了科学家们研究这个过程的实验的设计思想，即把组成染色体的主要成分——DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA的作用，然后再讲述实验过程，这样有利于学生科学思维方法的培养。为了使学生更全面地理解DNA是遗传物质这一结论，教材在“肺炎双球菌的转化实验”的教学内容上进行了详细介绍。在讲述“噬菌体侵染细菌的实验”时，利用“同位素标记”的研究方法来进行说明。这样既符合科学的研究过程，又可以很自然地使学生导出DNA是遗传物质的结论，并且能使学生受到科学方法的教育。
《DNA是主要的遗传物质》这一小节在第3章中占有重要位置，学生只有真正理解这部分内容，才能在生物性状遗传和变异的复杂现象中，从根本上懂得生物遗传和变异的实质和规律。而证明DNA是遗传物质的直接证据，则是“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌”这两个经典实验，因此这两个实验的原理和过程是本小节的重点。
“探究科学发现过程来学习科学研究方法”是本节内容的难点，这也正是我们要让学生真正掌握的东西。教材按照科学家的探索历程以问题的形式引领学生层层深入进行思考，让学生理解这两个实验的最关键的设计思路就是把DNA和蛋白质区分开，分别观察它们的作用。在本节的教学过程中，要注重将实验过程的探究与科学方法的学习相结合，充分发挥学生的主体作用，使学生在探索学习中，得到科学研究方法的训练。
●三维目标
1.知识与技能
（1）总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。
（2）知道肺炎双球菌转化实验和“同位素标记法”研究噬菌体侵染细菌所采用的方法，是目前自然科学研究的主要方法。
（3）理解DNA是主要的遗传物质。
2.过程与方法
（1）通过肺炎双球菌的转化实验，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路，训练学生逻辑思维的能力。
（2）用“同位素标记法”来研究噬菌体侵染细菌的实验，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。
3.情感态度与价值观
遗传的物质主要是DNA，也有RNA，这从遗传和变异的角度，强调了生命的物质性，有利于辩证唯物主义世界观的树立。
●教学重点
1.肺炎双球菌转化实验的原理和过程。
2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
●教学难点
1.如何理解DNA是主要的遗传物质，RNA也是遗传物质。
2.探究科学发现过程来学习科学研究方法。
●教具准备
肺炎双球菌转化实验的彩色图；噬菌体侵染实验的Flash动画。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
学生预习，并收集有关遗传物质研究过程的资料。
［情境创设］
通过对孟德尔规律的学习以及细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程，我们已经知道生物的遗传和变异与细胞中的染色体有关，人们认识到染色体在生物的传种接代中具有重要作用。染色体的主要成分是蛋白质和DNA。那么，这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？
［师生互动］
染色体在生物的传种接代中具有重要作用。染色体的主要成分是蛋白质和DNA。那么，这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？人们对遗传物质的认识和当时的科学研究水平是分不开的。
问：20世纪二三十年代人们对蛋白质和DNA的认识水平如何？
答：当时对蛋白质的认识水平是它是由多种氨基酸连接而成的。对DNA的认识水平是它是由许多个脱氧核苷酸聚合成的生物大分子。
问：当时认为遗传物质是哪种物质？为什么会有这样的观点？
答：当时认为蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。原因是人们对DNA的了解很少，而且构成DNA的脱氧核苷酸只有四种，把它和生物多样性很难联系在一起，反而构成蛋白质的氨基酸种类较多，和生物的多样性联系在一起看似容易理解。
问：从这个事实你能得出什么启示？
答：科学发展过程是一个不断纠正错误的过程。
问：向蛋白质是遗传物质这个观点提出挑战的学者是谁？它凭何提出质疑？
答：艾弗里。他在总结格里菲思实验的基础上提出遗传物质是DNA而不是蛋白质这一重要观点。
（一）肺炎双球菌的转化实验
大家先来学习格里菲思实验
出示R型细菌和S型细菌的菌体和菌落图，让学生对图3－1－1指出何者是R型菌体？何者是S型菌体？菌落各是怎样？毒性呢？以加深学生对两种细菌的了解。
图3－1－1 肺炎双球菌转化实验
学生阅读教材P43，边看书边看图解，回答下列问题：
问：肺炎双球菌的转化实验分哪几个步骤？各看到哪些现象？
答：实验过程可分为四大步骤：注射无毒性的R型活细菌，小鼠正常；注射有毒性的S型活细菌，小鼠患败血症死亡；注射加热杀死了的S型细菌，小鼠正常；注射“R型活细菌+杀死的S型细菌”，小鼠患败血症死亡。
问：你如何理解第三步骤中的加热杀“死”？
答：加热的温度一般不超过60 ℃。所谓的死只是它没有了独立的感染能力，并不代表转化因子的彻底破坏。
问：第四组的实验结果说明了什么？
答：第四组的实验结果表明，被加热杀死的S型细菌中，存在着使R型活细菌转变成S型细菌的“转化因子”。这一“转化因子”究竟是什么物质，当时的格里菲思并不知道。
问：单凭格里菲思实验能不能证明DNA就是遗传物质？
答：不能。因为杀死的S型细菌中含有蛋白质、多糖以及DNA等物质，还不能说明是哪种物质起了“转化因子”的作用，还是共同起作用。
艾弗里在格里菲思的基础上又进行了进一步的实验。（图3－1－2）
图3－1－2 艾弗里实验
问：艾弗里及其同事的设计思路是什么？
答：把它们分开单独观察它们的作用，就可以证明何种物质为“转化因子”了。艾弗里和他的同事设法从S型活细菌中提取DNA、蛋白质、糖类及无机物，分别与R型细菌混合培养，其结果是，只有加入DNA的，R型才转化为S型细菌。这一结果表明：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
问：在艾弗里的实验的第（3）步中你得出什么结论？
答：只有完整的DNA才能进行转化。脱氧核苷酸没有转化作用。
问：从艾弗里的研究成果你有何启示？
答：现行科学研究要有科学的思路。艾弗里在这个实验中最关键的思路就是“DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用”。 另外还可以告诉人们科学研究就是在总结前人经验的基础上进行的。一个伟大的研究成果是许多科学家共同努力的结果。
问：艾弗里的实验是否完美？
答：不完美。因为他所提取的DNA仍含有少量的蛋白质，所以有人对实验结论仍有怀疑。
（二）噬菌体侵染细菌的实验
出示T2噬菌体模式图：（图3－1－3）
图3－1－3 T2噬菌体的模式图
学习完各部分结构名称后，由学生归纳：
它的头部和尾部都具蛋白质的外壳，头内部含有DNA。噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒。
出示T2噬菌体侵染细菌的实验过程图。
学生阅读课本P44～P45，然后回答问题：
问：放射性同位素35S和放射性同位素32P用于标记噬菌体的何种成分？有什么目的？
答：从元素组成来看，由于蛋白质分子中含S而不含P，DNA分子中含P而不含S。这样，就可让一部分噬菌体只标记蛋白质而不标记DNA，另一部分噬菌体只标记DNA而不标记蛋白质，从而分别观察这两种大分子物质的变化和作用。
问：噬菌体在细菌体内的增殖是在何物质的作用下完成的？根据是什么？
答：噬菌体在细菌体内的增殖是在噬菌体DNA的指导下完成的，因为对被标记物质进行测试，结果表明噬菌体的蛋白质并没有进入细菌内部，只有噬菌体的DNA才进入细菌体内。
问：这个实验的结果说明了什么？
答：实验结果表明：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
问：简述噬菌体侵染细菌的过程。
答：吸附→注入（DNA）→复制子代噬菌体的DNA和合成子代噬菌体的蛋白质→组装子代噬菌体。
（三）DNA是主要的遗传物质
（1）某些病毒的遗传物质是RNA。
如烟草花叶病毒，不含有DNA，只含有蛋白质和RNA。对这些病毒来说，RNA就起着遗传物质的作用。
（2）绝大多数生物的遗传物质是DNA。
虽然少数病毒的遗传物质是RNA，但绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
［教师精讲］
核酸是生物体的遗传物质，这一点已经不容怀疑。不同的生物所含遗传物质的种类有所不同，绝大多数的生物含有DNA和RNA，这时起决定作用的是DNA。只有极少数的病毒只有RNA，只有在此时，RNA才作为遗传物质。
［评价反馈］
1.下列各项中，是遗传物质的是
①核糖核酸 ②腺嘌呤 ③噬菌体DNA ④脱氧核糖核酸 ④核苷酸
A.①②③④⑤ B.①③④⑤ C.①②③ D.①③④
解析：核糖核酸是某些病毒（如烟草花叶病毒）的遗传物质；腺嘌呤只是核苷酸的一种原料，且核苷酸本身也不是遗传物质，只是遗传物质的基本组成单位；脱氧核糖核酸是所有具有细胞结构的生物和某些病毒的遗传物质。
答案：D
2.噬菌体的侵染实验中，起决定作用的是
A.子代噬菌体的组装和释放
B.利用细菌结构和原料，噬菌体DNA多次复制
C.利用细菌结构和原料，合成噬菌体外壳蛋白质
D.噬菌体的DNA注入活细菌内
解析：在噬菌体中，DNA是遗传物质，所以它能否复制决定其他过程能否进行。
答案：B
3.噬菌体侵染实验过程中，进行搅拌分离，上清液是
A.蛋白质外壳
B.完整的细菌
C.完整的噬菌体
D.噬菌体和细菌的混合物
解析：分离过程实际上就是根据物质的大小、质量来决定所处的位置；较大的处在下层，较小的处在上层。
答案：A
4.下列各项中，肺炎双球菌转化实验的关键一步是
A.区别S型细菌和R型细菌
B.无荚膜菌不会使小白鼠死亡
C.有荚膜菌可使无荚膜菌的后代长出荚膜
D.灭活的有荚膜菌可使无荚膜菌的后代长出荚膜
解析：能否转化是细菌转化实验的关键。
答案：D
5.生物的遗传物质有细胞核遗传和细胞质遗传，细胞核遗传是主要的。控制细胞核遗传和细胞质遗传的物质是
A.DNA和RNA B.DNA或RNA C.DNA D.RNA
解析：具有细胞结构的生物都是以DNA为遗传物质的。细胞质中遗传物质主要存在于叶绿体和线粒体中。
答案：C
6.用甲种病毒的RNA和乙种病毒的蛋白质外壳组成一种转基因的病毒丙，以病毒丙侵染宿主细胞，在宿主细胞中产生大量子代病毒，子代病毒具有的特征是
A.甲种病毒的特征 B.乙种病毒的特征
C.丙种病毒的特征 D.子代特有的特征
解析：子代的特征只与其上代的遗传物质有关，上代的遗传物质是A。
答案：A
［课堂小结］
（一）肺炎双球菌的转化实验——证明DNA是遗传物质
实验材料 实验方法 现象
1 粗糙型（R）肺炎双球菌 感染老鼠 老鼠健康
2 光滑型（S）肺炎双球菌 感染老鼠 老鼠死亡
3 灭活（S）型肺炎双球菌 感染老鼠 老鼠健康
4 灭活（S）型肺炎双球菌+粗糙型（R）肺炎双球菌 感染老鼠 老鼠死亡
5 粗糙型（R）肺炎双球菌+分别加入S型肺炎双球菌分离成分 多糖或蛋白质 分别感染老鼠 老鼠健康
DNA＋DNA酶 老鼠健康
DNA 老鼠死亡
结果：只有DNA能使R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌，并使老鼠死亡。转化作用的实质是外源DNA与受体细胞DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息。
（二）菌体侵染细菌的实验——证明DNA是遗传物质
1.T2噬菌体的结构及特点
生活方式：寄生
2.过程：吸附——注入——合成——组装——释放
噬菌体的形成是借助于细菌细胞的代谢机构及原料，由本身的核酸物质操纵的。
（三）生物的遗传物质
核酸（包括DNA和RNA）是生物的遗传物质；
具有细胞的生物的遗传物质是DNA；
病毒的遗传物质是DNA或RNA；
所以每种生物的遗传物质只能是DNA或RNA。
［布置作业］
P46 一、基础题，二、拓展题 1。
［课后拓展］
病毒的研究逐渐深入以后，发现有很多种病毒不含DNA，而是由核糖核酸（RNA）和蛋白质组成。用RNA病毒做的病毒重建实验证明，在只有RNA而不含DNA的病毒中，遗传物质是RNA。
Fraenkel Conrat（1956）用一种RNA病毒——烟草花叶病毒（tobaccomosaic Virus，TMV）作为实验材料。TMV有一个圆筒状蛋白质外壳，由很多个相同的蛋白质亚基组成。外壳内有一条单链的RNA分子沿着其内壁在蛋白质亚基间盘旋着。TMV中94％是蛋白质，6％是RNA。现在要证明在这种RNA病毒中的遗传物质是RNA而不是蛋白质。
科学家做了如图3－1－4的实验：① 把TMV在水和苯酚中振荡，使TMV的蛋白质和RNA分开，②分别用来感染烟草。只用TMV的蛋白质无法感染烟草；可是，只用TMV的RNA就能感染烟草。
图3－1－4 TMV病毒对烟草的感染
请分析：（1）这个实验说明病毒RNA进入烟草细胞后有何变化？
（2）通过实验你能得出什么结论？
答案：
（1）病毒RNA进入烟叶细胞后进行复制增殖，生成正常的病毒子代。
（2）RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
●板书设计
第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
1.DNA是遗传物质的证据
（1）肺炎双球菌的转化实验过程和结论。
（2）噬菌体侵染细菌实验的过程和结论。
2.DNA是主要的遗传物质
（1）某些病毒的遗传物质是RNA。
（2）绝大多数生物的遗传物质是DNA。
●习题详解
一、练习（课本P46）
（一）基础题
1.（1）解析：染色体是遗传物质的载体，其中的蛋白质就不是遗传物质。
答案：×
（2）解析：病毒中有RNA是遗传物质的，但也有DNA是遗传物质的（如噬菌体）。
答案：×
2.解析：原核生物没有成形的细胞核，所以DNA裸露存在于细胞质中。
答案：C
3.解析：他们的实验发现只有用32P标记的物质才能感染细菌，而32P标记的只是DNA。
答案：D
（二）拓展题
1.提示：T2噬菌体的蛋白质外壳虽然没有进入大肠杆菌细胞中，但是它的DNA进入了，在大肠杆菌的细胞中，噬菌体利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成子代噬菌体的蛋白质外壳。
2.提示：从肺炎双球菌的转化实验和噬菌体的侵染实验可以看出，作为遗传物质应该具备以下条件：能够精确自我复制；能够指导蛋白质的合成；具有储存遗传信息的能力；结构比较稳定。这些条件DNA都是具备的，它分别通过半保留复制、中心法则、DNA的多样性以及稳定的双螺旋结构来实现其基本功能。
二、问题探讨（课本P42）
1.提示：遗传物质必须稳定，才能准确地复制并传递给下一代，并且还能储存大量的遗传信息。
2.提示：提取物质，导入另一种生物，看导入新物质的生物能否有新的表现，然后再看这种新表现能在后代中继续保持，就可能认为是遗传物质。
三、本节聚焦（课本P42）
1.科学家通过实验发现生物体中的染色体、蛋白质和DNA在生物的遗传中十分重要，但究竟哪种物质是遗传物质呢？就是设法将DNA和蛋白质分开，然后单独地、直接地观察这两种物质的作用，发现只要导入了DNA，生物的特征就保护下来了，但导入蛋白质并没有使生物的特征保护下来，从而证明DNA是遗传物质。
2.绝大多数的生物具有DNA，它决定生物的特征。但是还有一部分生物没有DNA，只有RNA，这时RNA就起到了遗传物质的功能。所以对绝大多数的生物来说还是由DNA来决定生物的特征的，所以说DNA是主要的遗传物质。
四、旁栏思考题（课本P45）
提示：在上述实验中，因为S元素仅存在于蛋白质的组分中，P元素则主要存在于DNA的组分中。所以基本可以认定含S元素的就是蛋白质，含P元素的就是DNA。不可以用14C和18O来标记，因为这两种元素都可在蛋白质和DNA中作为组分存在，无法确定哪种物质进入了噬菌体。
五、思考与讨论（课本P46）
1.提示：细菌和病毒作为实验材料，具有的优势是：（1）细菌是细胞生物，病毒无细胞结构，所以它们个体小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的改变。
（2）繁殖快，可以在较短的时间看出实验现象，得出实验结论。
2.提示：关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，然后直接地、单独地观察它们的作用。
3.提示：艾弗里采用的主要技术手段是：细菌的培养技术；细菌的分离技术和鉴定技术；物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段是：噬菌体的培养技术；同位素标记技术；物质的离心分离技术；物质的鉴定技术等。
科学技术是相互支持的，任何科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要科学原理为基础。备课资料
1.杂交、自交、正交、反交的实验方法简介
孟德尔的杂交实验，是从个体水平出发，利用植物杂交实验的方法，展开对生物性状的研究的。其杂交实验总的过程包含了两种交配的方式：一种交配方式是杂交；另一种交配方式是自交。
杂交一般是指具有不同遗传型的个体间雌雄配子的结合。自交是指同一个体（或不同个体）但为同一遗传型的个体间雌雄配子的结合过程。植物的自交特指自花授粉，在遗传学上称自交。植物的异花受粉包含遗传学上的杂交和自交。
在植物的有性生殖过程中，把接受花粉的植株称母本（用“♀”表示），而把传出花粉的一方称父本（用“♂”表示）。父本和母本统称为亲本（用“P”表示）。
在植物杂交中，如有甲、乙两种不同遗传型的亲本相交。如以甲为母本，乙为父本，这种交配方式称正交，而以甲为父本，以乙为母本的交配方式就称为反交。正交和反交是相对而言的。在杂交过程中，父、母本相互交换，这在遗传学上称互交。
杂交的亲本一般应选用纯合子。杂交与自交不同的是：杂交是两个不同遗传型的自交系个体间的交配。而自交是同一自交系内个体（包括同一个体）的交配；杂交的目的是为了获得杂合的个体，而自交的目的则是为了获得纯合的个体。杂合个体自交后代会出现分离现象，而纯合个体自交，后代不出现性状分离。
研究生物性状在传种接代过程中传递的原理和传递规律的方法是杂交实验法。孟德尔就是选择具有相对性状的亲本（皆为纯合子）杂交，然后观察这些性状在后代中的表现，从中找出性状遗传的规律性。这种杂交实验法，是研究遗传规律的基本方法。
2.分离定律的适用范围
（1）分离定律只适用于真核细胞中细胞核中的遗传因子的传递规律，而不适用于原核生物、细胞质的遗传因子的遗传,都不属于该定律的研究范围。因此，分离定律和自由组合定律，又简称核遗传的两个基本定律。
（2）分离定律揭示了控制一对相对性状的一对遗传因子的遗传行为，而两对或两对以上的遗传因子控制两对或两对以上相对性状的遗传行为不属于分离定律的研究范围。
3.关于杂合子的连续自交问题
杂合子连续自交，可使后代的纯合子越来越多，而杂合子越来越少。这是杂交育种中常用的方法。这里是用来选择显性性状的方法，而隐性性状一经出现就是纯合子了。
在连续自交中，纯合子出现的概率为：1－（1/2）n；而杂合子出现的概率为（1/2）n。（n代表连续自交的次数）
4.显性的相对性
孟德尔研究的豌豆的7对相对性状是完全显性遗传。后来人们的研究中发现显性不都是完全的，但这并不有悖于孟德尔定律，而是对其进一步发展和补充。主要有几下三种：
（1）不完全显性
如：紫茉莉的花色遗传
红花（CC）×白花（cc）→粉红花（Cc）红花（CC）∶粉红花（Cc）∶白花（cc）=1∶2∶1。
人的天然卷发也是由一对不完全显性的遗传因子决定的。其遗传也属不完全显性遗传。
（2）共显性
控制一对相对性状的一对遗传因子在杂合子细胞中都表达的遗传现象叫共显性。
如：镰刀型细胞贫血症是共显性的一个例子。正常人（细细胞呈两面凹的圆饼状）×镰刀型细胞贫血症患者→子女的红细胞两种类型皆有。平时并不表现严重病状，只有在缺氧的情况下才发病。
（3）镶嵌显性
镶嵌遗传是指在F1个体上，双亲的性状在不同部位镶嵌存在，称为镶嵌显性。这是我国著名遗传学家谈家桢教授于1946年研究异色瓢虫鞘翅色斑的遗传时发现的。第2节 基因在染色体上
●从容说课
本节内容包括了萨顿的假说、基因位于染色体上的实验证据和孟德尔遗传规律的现代解释3个教学知识点。在人类对基因与染色体关系的探索过程中，萨顿和摩尔根都作出了杰出的贡献。因此在我们的课堂教学中,通过组织学生活动、思考和讨论，帮助学生领悟科学家独到的研究方法、缜密的思考、严谨的推理，进行探究并得出相关的结论。
由于本节从上一节《减数分裂和受精作用》引过来，所以在教学安排上思路如下：
（1）通过回忆孟德尔分离定律和观察哺乳动物精子（或卵细胞）的形成过程图解，引导学生联想等位基因与同源染色体的行为之间究竟是什么关系？学生的这种疑惑源于头脑中的认知冲突，由认知冲突产生的问题会激发学生的探究兴趣。
（2）接着引导学生把孟德尔分离定律中的遗传因子换成同源染色体，重读分离定律，画含一对同源染色体（假设其上有一对等位基因）和含两对同源染色体（假设其上各有一对等位基因）的精原细胞减数分裂示意图，让学生强烈意识到基因和染色体行为存在明显的平行关系。采取学生活动的教学方式有利于落实探究性学习的课程理念，培养学生的探究意识和动手、动脑的能力，并使学生在活动中加深对生物学原理的理解，提高学生对生物学观点的认同程度。教师肯定学生的发现并介绍萨顿的假说，让学生体验到成功的喜悦。
（3）在摩尔根的果蝇杂交实验中，教师采取问题串的形式、环环相扣、层层深入的设问、引导学生思考和讨论，逐步揭开遗传的奥秘，最终证实基因的确位于染色体上。通过介绍多种生物的染色体和基因的数量关系，让学生理解到一条染色体上应该有许多个基因，且基因在染色体上呈线性排列。另外，还简要介绍现代分子生物学技术在基因定位上的应用，有利于拓展学生视野，增强学生学习生物学知识的时代感，体现教材内容的先进性。
（4）在以上内容的基础上，引导学生在染色体和基因水平上阐明基因分离定律和基因自由组合定律，以达到课程标准的要求。培养学生的分析归纳能力，让学生不仅在观念上逐渐认同，在知识结构上也获得了科学知识。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出基因位于染色体上的理论假说和实验证据。
（2）概述孟德尔遗传规律的现代解释。
2.过程与方法
（1）运用有关基因与染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的实质。
（2）尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。
3.情感态度与价值观
（1）认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。
（2）参与类比推理的过程，提出与萨顿假说相似的观点，体验成功的喜悦。
●教学重点
1.基因位于染色体上的理论假说和实验证据。
2.孟德尔遗传规律的现代解释。
●教学难点
1.运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。
2.基因位于染色体上的实验证据。
●教具准备
教学课件。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
1.画有孟德尔一对相对性状的杂交实验图解的小黑板（或实物投影仪）。
2.教学课件。
［情境创设］
教师：同学们，前段时间我们学习了孟德尔分离定律，有哪位同学能够回忆出来？
学生：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子（即等位基因）成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
教师：很好。这就是说配子中只含有每对等位基因中的一个。那同学们是否思考过这样的问题：成对的等位基因是如何分离并分别进入不同的配子中的呢？
教师显示哺乳动物精子（或卵细胞）的形成过程图解。
教师：我们知道，在减数分裂过程中同源染色体发生分离，结果配子只含每对同源染色体中的一条。在这里我们可以发现等位基因与同源染色体的行为有何相似之处？
学生：都存在分离现象：等位基因分离和同源染色体分离；配子中只有原来的一半：配子只含每对等位基因中的一个和只含每对同源染色体中的一条。
教师：没错。基因与染色体到底是什么样的关系呢？带着这样的问题，我们一起来学习第2节《基因在染色体上》。
［师生互动］
1.萨顿的假说
教师：有同学看了这一节的标题以后会想，“基因在染色体上”这一结论是如何推导出来的呢？下面请同学们将孟德尔分离定律中的遗传因子换成同源染色体，将分离定律念一遍，看看这样替换是否有问题。由此你联想到什么？
学生阅读，进行思考和讨论。
学生：没有问题。是否可说明基因在染色体上？
教师：是否可说明基因在染色体上，对于这个问题，由同学们自己去探究。现在如果我们把等位基因标在同源染色体上，并以此画含一对同源染色体（假设其上有一对等位基因）和含两对同源染色体（假设其上各有一对等位基因）的精原细胞减数分裂示意图。看看结果如何？
学生画图，教师巡视学生画图情况并给予一定的指导。随机叫两名学生上讲台在黑板上画图。
教师：经过画图，同学们可发现基因和染色体有何相似的地方？
学生：精原细胞中基因成对存在，染色体也是成对的；但配子只含有等位基因中的一个，也只是有同源染色体中的一条。另外，非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。
教师：根据画图和大家的分析，我们可以得出什么结论？
学生：基因和染色体行为存在明显的平行关系。
教师：正确。那么基因和染色体行为主要有哪些平行关系呢？
学生分小组思考、讨论并表述。
教师根据学生的简述情况进行引导、补充、肯定和鼓励，并逐个显示基因与染色体的4点平行关系。
教师：我们可以根据基因与染色体行为存在明显的平行关系，能够推论基因就在染色体上。这是科学研究中常用的方法之一，叫做类比推理。在研究基因与染色体的关系方面，美国遗传学家萨顿应用类比推理法作出了突出的贡献。他用蝗虫细胞作材料，发现有一种蝗虫的体细胞中有24条染色体，生殖细胞中只有12条染色体。精子和卵细胞结合形成的受精卵，又具有24条染色体。蝗虫子代体细胞中的染色体数目，与双亲的体细胞染色体数目一样。子代体细胞中的这24条染色体，按形态结构来分，两两成对，共12对，每对染色体中的一条来自父方，另一条来自母方。萨顿由此推论：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，萨顿做出了与大家完全一样的假说：基因就在染色体上。
教师：由此我们可以发现，只要有缜密的思考和严谨的推理，我们一样能得出与伟大遗传学家一样的结论。但问题是如果萨顿的推论成立，它应该能够解释孟德尔的豌豆杂交实验。下面请同学们利用课本P28的“思考与讨论”所提供的孟德尔一对相对性状的杂交实验图解，在染色体上标注出相应基因，看看对实验现象的解释是否仍然成立。
学生画图，教师巡视学生画图情况，并利用小黑板（或实物投影仪）随机叫1名学生上讲台画图。
教师：解释是否成立？
学生：成立。
教师：那是否就可以认为我们利用类比推理得出的结论就是正确的呢？其实，类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。如何用实验证明基因就在染色体上呢？我们一起来看看美国生物学家摩尔根是怎么做的。
2.基因位于染色体上的实验证据
教师：摩尔根一开始对待孟德尔的遗传理论和萨顿的基因位于染色体上的学说抱不相信、怀疑的态度，他认为以上两个学说是主观的臆测。但是尽管如此，他没有批评、挖苦，而是认真钻研，设计实验，寻找证据解决疑点。科学家这种对待科学的态度和高尚的人品，非常值得我们学习。摩尔根实验的成功同样离不开实验材料的正确选择——果蝇。
教师显示果蝇的照片，并简要介绍选择果蝇作为遗传学实验研究材料的优点。
教师：从1909年开始，摩尔根就开始潜心研究果蝇的遗传行为，并利用在一群红眼果蝇中偶然发现的一只白眼雄果蝇做了如下的杂交实验。
教师显示课本P29“图2－8 果蝇杂交实验图解”，并简要介绍实验的过程与结果。
教师：根据实验，果蝇红眼和白眼的遗传是否符合基因的分离定律？如何判断？
学生：符合。因为F2红眼和白眼之间的数量比是3∶1。
教师：那通过哪一个杂交组合可判断果蝇的显性性状？
学生：亲本雌性红眼果蝇和雄性白眼果蝇杂交所产生的后代全部是红眼，说明红眼是显性性状，白眼是隐性性状。
教师：很好。根据果蝇杂交实验图解，果蝇的白眼性状遗传有什么特点？
学生：只有雄性才出现白眼。
教师：是的。那为什么会这样？
教师显示雌、雄果蝇体细胞的染色体图解，介绍果蝇体细胞中染色体的分类与数量，重点提示果蝇的性别决定方式与人类相同，同为XY型，且性染色体与性别决定有关。
教师：前面我们已经推论基因在染色体上，结合果蝇白眼性状的表现总是与性别相联系，我们又可以作出什么样的设想？
学生：控制白眼的基因在性染色体上。
教师：当时摩尔根和他的同事也是这样假设的，他们设想控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，并假设Y染色体不含有它的等位基因。如是，雌性红眼果蝇的基因型怎么写？按照前面学过的知识，写成WW正确吗？
学生：不对。
教师：那应该如何表示？
学生：因为果蝇眼色的遗传与性染色体有关，应先把性染色体写出来，如雌性应先写出XX，然后把控制红眼的基因写在两条性染色体的右上方，所以雌性红眼果蝇应写成XWXW。
教师：那我们又该如何去表示一个雄性白眼果蝇的基因型呢？写成XwYw对吗？
学生：不对。因为我们已经假设Y染色体上没有与X配对的基因w，所以不能写成XwYw。因此雄性白眼果蝇的基因型应该表示为XwY。
教师：很好。请同学们画出果蝇杂交实验的基因遗传图解。
学生画图，然后逐步显示下边的分析图解，师生共同分析讨论。
教师：从图2－2－1的图解可以看出，摩尔根等人的设想可以合理地解释。但能否就说以上的解释是正确的呢？
图2－2－1
学生：不能。还需要通过测交实验加以证明。
教师：没错。后来摩尔根他们通过测交等方法，进一步验证了以上解释。正是他们的工作，把一个特定的基因和一条特定的染色体——X染色体联系起来，从而用实验证明了基因在染色体上。从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。
教师：实验证明基因在染色体上以后，人们又在思考：果蝇体细胞的染色体只有4对，但被人们研究过的基因就达数百个；人类体细胞的染色体只有23对，但携带的基因大约有几万个。这又能说明什么问题？
学生：说明一条染色体上应该有许多个基因。
教师：没错。摩尔根与其学生经过十多年的努力发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法，并绘出了第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置的图。
教师显示课本P30“图2－11 果蝇某一条染色体上的几个基因”，帮助学生理解基因在染色体上呈线性排列。
教师结合课本图解简单介绍现代分子生物技术将基因定位在染色体上的研究成果。
3.孟德尔遗传规律的现代解释
教师引导、帮助学生用关于基因和染色体的知识解释孟德尔的分离定律和自由组合定律，提高学生的分析归纳能力，获得科学知识。如可引导学生分析等位基因是如何并在何时分离的，或组织学生将两对等位基因标在两对同源染色体上，画出遗传图解，解释孟德尔两对相对性状的杂交实验。
［教师精讲］
1.常染色体和性染色体：常染色体是指与性别决定没有直接关系的染色体，性染色体是指与性别决定有关的染色体。
2.2种性别决定的方式：
XY型：雌性性染色体为XX，雄性性染色体为XY。如果蝇、哺乳动物以及人类的性别决定属于这种形式。
ZW型：雌性性染色体为ZW，雄性性染色体为ZZ。如鸟类、蝶类和蛾类的性别决定属于这种形式。
［评价反馈］
1.基因型为AaBb的动物，在其精子的形成过程中，基因AA分开发生在
A.精原细胞形成初级精母细胞的过程中
B.初级精母细胞形成次级精母细胞的过程中
C.次级精母细胞形成精细胞的过程中
D.精细胞形成精子的过程中
解析：基因AA是随着着丝点分裂姐妹染色单体的分离而分开，发生在减数第二次分裂后期，即在次级精母细胞形成精细胞的过程中。
答案：C
2.假设某动物精原细胞的两对等位基因（Aa、Bb）分别位于两对同源染色体上，该细胞通过减数分裂产生精子时，可表示其减数第二次分裂后期染色体和基因变化的是图2－2－2中的
图2－2－2
解析：减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成2条染色体，2条染色体基因相同。
答案：B
3.果蝇白眼为伴X染色体隐性遗传，显性性状为红眼。下列哪组杂交子代中，通过眼色就可直接判断果蝇的性别
A.白♀╳白♂ B.杂合红♀╳红♂
C.白♀╳红♂ D.杂合红♀╳白♂
解析：根据基因分离定律，C组所产生后代，雌性全部为红眼，雄性则全部为白眼。
答案：C
［课堂小结］
［布置作业］
完成课本P31的练习。
［课后拓展］
1.将两对等位基因标在两对同源染色体上，解释孟德尔两对相对性状的杂交实验，画出遗传图解。
2.设计一个测交实验验证摩尔根的果蝇杂交实验。
●板书设计
第2节 基因在染色体上
1.萨顿的假说
2.基因位于染色体上的实验证据
3.孟德尔遗传规律的现代解释
●习题详解
一、练习（课本P31）
（一）基础题
1.解析：不能说染色体就是由基因组成的，而只能说染色体上有多个基因。染色体由DNA和蛋白质构成。
答案：D
2.解析：同一对同源染色体上不同位置的非等位基因是连锁遗传的，或在四分体时期由于同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换而交换了部分基因，而不是所有的非等位基因都可自由组合。
答案：B
（二）拓展题
1.这些生物的体细胞中的染色体虽然减少一半，但仍具有一整套非同源染色体。这一组染色体，携带有控制该种生物体所有性状的一整套基因。
2.提示：人体细胞染色体数目变异，会严重影响生殖、发育等各种生命活动，未发现其他染色体数目变异的婴儿，很可能是发生这类变异的受精卵不能发育，或在胚胎早期就死亡的缘故。
二、问题探讨（课本P27）
1.这个替换似乎可行。由此联想到孟德尔分离定律中成对的遗传因子的行为与同源染色体在减数分裂过程中的行为很相似。
2.一条染色体上可能有许多个基因。
三、本节聚焦（课本P27）
1.基因和染色体行为存在着明显的平行关系，主要体现在如下四个方面：
（1）基因在杂交过程中保持完整性和独立性。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形成结构。
（2）在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对的。在配子中成对的基因只有一个，同样，成对的染色体也只有一条。
（3）体细胞中成对的基因一条来自父方，一条来自母方。同源染色体也是如此。
（4）非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。
2.摩尔根所做的果蝇杂交实验。
3.对孟德尔遗传规律的现代解释如下：
（1）基因的分离定律的实质是：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
（2）基因的自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
四、思考与讨论（课本P28）
图2－2－3
五、技能训练（课本P30）
不同的基因也许是DNA长链上的一个个片段。备课资料
1.孟德尔发现遗传规律的背景
（1）当时生物遗传的研究状况
美国及欧洲各国的植物科学家为了提高农作物产量，于18世纪末19世纪初，进行了大量的杂交实验。
奈特 选用豌豆做杂交实验，认识到豌豆是严格闭花授粉的植物，在子代中有些性状也容易区分。他第一次发现豌豆种子的灰色对白色是显性，用杂交种子和白色种子回交，子代中有白色和灰色两种种子。他的缺陷，没有计算两种种子的数目比。这也是十分可惜的。
盖尔特纳（Gartner，1772～1850） 分析了9 000多个实验结果，揭示用混合花粉授粉，子代不会出现性状混合的事实。他认为，授粉的只一种花粉，同一胚珠中不会形成两种不同的胚胎。
克尔罗伊特（J.G.Koelreuter，1733～1806） 他是第一个系统从事杂交研究的科学家。他成功地用黄花烟草与另一种烟草杂交，得到了中间类型的杂种。还提出用杂种与某一亲本反复回交，杂种可“转化”为亲本。
萨叶里（1763～1851） 用西葫芦做杂交实验时，第一次把两个亲本的性状排列成一组组相对性状。杂交得到的杂种，性状既不混合，也不是中间型，表现与亲本之一完全相同。可惜的是他没有对杂交后代作进一步研究，因此不能说明性状在后代中的分配情况。
孟德尔就是在此种背景下进行杂交实验研究的。
（2）当时的主要观点
对遗传和变异现象本质的认识，当时主要有两种观点：一种是泛生论，一种是种质论。
泛生论：是盛行了许多世纪的一种学说。这种学说认为，精液是在全身每个部分形成的，汇集后在血管中流动，通过睾丸进入阴茎。精液中含有能够传递特性的粒子，可以形成胚胎的各器官。由于这些粒子的相似性，所以能产生同一物种的个体。
达尔文（C.R.Darwin，1809～1882）在1868年提出“暂定的泛生说”。
种质论：是魏斯曼对“泛生论”和“用进废退”“获得性遗传”而提出的。
2.孟德尔的论文被埋没35年之久的主要原因
孟德尔（G.J.Mendel，1822～1884）出生于奥地利的名叫海因策多夫的小村中。父亲是个农民，擅长嫁接，母亲是个园林工人。由于家庭的影响，孟德尔从小就酷爱自然科学。
他上过小学和中学，1843年到布隆的奥古斯汀修道院当修道士，1847年被任命为神父。1849年起在附近的策奈姆中学任代课教师，1851年去维也纳大学学习自然科学，1853年又回到修道院。1854年应聘到布隆高等技术学校任代课教师，讲授物理学和博物学。一直以代课教师的身份教学到1868年当选为修道院院长为止。
孟德尔兴趣广泛，他不但是遗传学家，还是园艺学家和气象学家。孟德尔最突出的成就是植物杂交实验，从1856年到1872年坚持了17年之久的植物杂交实验。其中豌豆杂交实验坚持了8年也是最有成就的。孟德尔将他研究的结果整理成实验研究论文“Experiment in plant hybridixation”（译为植物杂交论文）于1865年2月8日和3月8日在布隆博学会上分两次作了报告，并于1866年在学会会刊上发表。同时将论文单印本分送到134个科学机构的图书馆，但都未引起任何反应。此后默默无闻达35年之久，直到1900年才被三位植物学家（荷兰的德弗里斯、德国的科伦斯、奥地利的丘歇马克）各自重新发现。因此常把1900年看作遗传学作为一个独立学科而出现的一年。
为什么这篇奠立现代遗传学基础的论文被埋没35年之久呢？主要原因在于：
（1）孟德尔的理论超越了当时学者所能接受的水平。当时是融合遗传的观点占统治地位，认为父母的遗传特性在子代中融合在一起，呈现中间类型。而孟德尔的理论，认为遗传是由遗传因子决定的。控制各种性状的遗传因子在遗传中互不沾染。另外，孟德尔用数学统计方法来分析实验结果，也超越了当时学者所能接受的水平。孟德尔本人在给他朋友的信中也谈到这一点，他说：“我知道所获得的实验结果是不容易同我们当代的科学家知识相容的，既然如此，发表这样孤立的实验就是加倍危险的。”
（2）1859年达尔文的《物种起源》出版了,当时的科学界正热衷于达尔文的进化论。达尔文进化论很快传播到许多国家，引起各国学者的重视、赞赏和支持。虽然孟德尔的遗传理论与达尔文的进化论有深切的关系，但当时学者还认识不到这一点。
（3）孟德尔在宣读和发表论文时，只是一个神父、中等学校代理教员，不是知名的学家,没有引起科学家们的重视。据报道，布隆自然学家协会刊登孟德文论文的杂志，共寄出了115本，其中8本寄往柏林，6本寄往维也纳，4本寄往美国，2本寄往英国，也没有引起寄往单位的重视。第2节 染色体变异
●从容说课
本节内容包括“染色体结构的变异”和“染色体数目的变异”以及实验“低温诱导植物染色体数目的变化”。“染色体结构的变异”与人类遗传病有关，“染色体数目的变异”与单倍体、多倍体育种关系密切，染色体组是一个难点，学生不易掌握，但它是掌握单倍体、多倍体等有关知识的基础。本节中的实验“低温诱导植物染色体数目的变化”是课程标准中“活动建议”部分所列入的活动，旨在锻炼学生的动手能力。通过这个实验，学生能够用显微镜观察到细胞中染色体数目的增加，但增加的确切数目难以确定。
在复习基因突变的基础上，教师可以引导学生回忆基因和染色体的关系。基因能够发生突变，那么染色体能不能发生变化呢 如果染色体发生变化，它会发生什么样的变化呢 生物的性状又会发生什么样的变化呢 从而引出染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数目的变异。
染色体结构的变异是学生了解的内容，教材通过4个示意图直观形象地说明了染色体结构变异的类型。但需要提醒学生的是，尽管大多数染色体结构的变异对生物是有害的，但也有少数变异是有利的，人们研究染色体结构的变异可以为生产实践服务，也可以为人类健康服务。
染色体组的概念较为复杂，如果直接讲述，学生是很难理解其实质的。教师从雌雄果蝇体细胞和生殖细胞的染色体的形态和数目分析入手，设置一系列的问题情境，通过联系以前所学的知识，帮助学生认识染色体组的概念。问题情境如下。
观察课本图5－8雌雄果蝇体细胞的染色体和图5－9雄果蝇的染色体组，回答下列问题。
（1）果蝇体细胞有几条染色体 几对常染色体
（8条。3对）
（2）Ⅱ号和Ⅱ号染色体是什么关系 Ⅲ号和Ⅳ号染色体是什么关系
（同源染色体。非同源染色体）
（3）雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体
（Ⅱ和Ⅱ，Ⅲ和Ⅲ，Ⅳ和Ⅳ，X和Y）
（4）果蝇的精子中有哪几条染色体 这些染色体在形态、大小和功能上有什么特点 这些染色体之间是什么关系 它们是否携带着控制生物生长发育的全部遗传信息
（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。这些染色体在形态、大小和功能上各不相同。它们是非同源染色体。它们携带着控制生物生长发育的全部遗传信息）
（5）如果将果蝇的精子中的染色体看成一组，那么果蝇的体细胞中有几组染色体
（两组）
通过以上的问题情境，再加上教师的引导和总结，学生能够比较容易理解染色体组的概念，并能很好地理解二倍体和多倍体与染色体组之间的关系。
单倍体的概念是教学中的难点。教师可以采用教材中提供的蜜蜂的实例来分析蜂王、工蜂和雄蜂体内的染色体组数目，提出单倍体的概念，并设置一些问题情境，让学生区分单倍体与一倍体，单倍体、二倍体和多倍体之间的区别和联系。
学生很容易将单倍体与一倍体相混淆。一倍体只含有一个染色体组，肯定是单倍体，但单倍体不一定只含有一个染色体组，因此，不一定是一倍体。对于多倍体的配子所形成的单倍体，学生又容易与二倍体、三倍体和四倍体等相混淆。区分的关键是判断生物体是由受精卵还是由配子发育而成的。由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组就是几倍体；由配子直接发育而成的生物个体，不管含有几个染色体组，都只能称作单倍体。
之所以将多倍体和单倍体育种放在一起来学习，是因为二倍体、多倍体和单倍体具有可比性，有助于学生对概念的理解。同时，育种的学习是建立在这些概念的基础之上的。
对于多倍体和单倍体育种的教学可采用实例分析并结合流程图的方法，使学生非常清晰育种的过程和方法。最后列表让学生总结两种育种方法的原理、操作方法和优缺点，表中的内容由学生讨论填写。
多倍体育种 单倍体育种
原理 染色体组成倍增加 染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种（指每对染色体上成对的基因都是纯合的）
常用方法 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 花药的离体培养后人工诱导染色体加倍
优点 器官大，提高产量和营养成分 明显缩短育种年限
缺点 适用于植物，在动物方面难开展 技术复杂一些，须与杂交育种配合
在“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验中，教师在实验开始前，可以先复习染色体组、二倍体、多倍体和单倍体的概念，以及多倍体和单倍体育种的原理、操作方法和优点。同时复习“观察植物细胞的有丝分裂”的实验步骤，为本实验打好基础。
在低温诱导植物染色体数目的变化的实验中，低温的作用与秋水仙素的作用基本相似。与秋水仙素相比，低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出染色体结构变异的基本类型。
（2）说出染色体数目的变异。
（3）学习低温诱导植物染色体数目变化的方法。能够解释低温诱导染色体加倍的原理，评价不同作物、不同的温度对染色体加倍实验的影响效果。关注染色体加倍对人类未来的发展影响，进行低温诱导植物染色体数目的变化的实验。
2.过程与方法
（1）以辨图、设问、讨论和复习的方式理解染色体组的概念。
（2）通过对具体实例、概念的辨析和对比，认识单倍体、二倍体和多倍体之间的关系。
（3）用图解、事例和图表的形式引导学生学习多倍体和单倍体育种。
（4）以实验的方式认识低温对诱导染色体数目的变化的作用。
3.情感态度与价值观
（1）了解染色体数目变化原理在农业生产上的应用，激发学生学以致用的理想。
（2）通过实验，养成与他人合作、共享并能够欣赏别人的观点和创意的习惯。
（3）培养学生的动手能力，激发学生勇于探索的热情，使学生关注染色体加倍对人类未来的发展影响。
●教学重点
染色体数目的变异。
●教学难点
1.染色体组的概念。
2.二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。
3.低温诱导植物染色体数目的变化的实验。
●教具准备
1.染色体变异实例图片。
2.雄果蝇染色体组图解动画。
●课时安排
2课时。第1课时完成理论教学部分，第2课时完成低温诱导植物染色体数目变化的实验。
第1课时
●教学过程
［课前准备］
1.制作教具。
2.学生根据课本P85“本节聚焦”预习课文，思考相应问题。
［情境创设］
学生：阅读课本P85“问题探讨”，然后分学习小组讨论：无子西瓜是怎样形成的？
（无子西瓜是三倍体植株，不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞）
［师生互动］
教师：基因突变是染色体的某一个位点上的改变，这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的。而染色体变异是可以用显微镜直接观察到的。染色体变异有结构变异和数目变异两种。不论哪一种变异，都会造成生物性状的改变，播放染色体变异实例图片。
教师：请同学们阅读课本P85～P86“染色体结构的变异”后，回答：染色体结构的变异有哪四种？
学生：染色体发生的结构变异主要有以下四种：（1）染色体中某一片段缺失引起变异。（2）染色体中增加某一片段引起变异。（3）染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。（4）染色体中某一片段位置颠倒引起变异。
教师：请同学们思考：染色体结构变异对生物都是有害的吗？
学生：大多数染色体结构变异对生物是有害的，但也有少数变异是有利的。
教师：请同学们讨论：染色体变异与基因突变相比，哪一种变异引起的性状变化较大一些？
学生：每条染色体上含有许多基因，染色体变异会引起多个基因的变化，引起的性状变化较大一些。
教师：请同学们阅读课本P86“染色体数目的变异”后，回答：染色体数目的变异有哪两种？
学生：染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。
教师：请同学们观察课本P86图5－8雌雄果蝇体细胞的染色体图和P87图5－9雄果蝇的染色体组图，回答下列问题：
（1）果蝇体细胞有几条染色体 几对常染色体
（8条。3对）
（2）Ⅱ号和Ⅱ号染色体是什么关系 Ⅲ号和Ⅳ号染色体是什么关系
（同源染色体。非同源染色体）
（3）雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体
（Ⅱ和Ⅱ，Ⅲ和Ⅲ，Ⅳ和Ⅳ，X和Y）
（4）果蝇的精子中有哪几条染色体 这些染色体在形态、大小和功能上有什么特点 这些染色体之间是什么关系 它们是否携带着控制生物生长发育的全部遗传信息
（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。这些染色体在形态、大小和功能上各不相同。它们是非同源染色体。它们携带着控制生物生长发育的全部遗传信息）
（5）如果将果蝇的精子中的染色体看成一组，那么果蝇的体细胞中有几组染色体
（两组）
教师：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。（播放雄果蝇染色体组图解动画）这样的一个染色体组，具有怎样的特点？
学生：不含同源染色体，但含有每对同源染色体中的一条。
教师：请同学们阅读课本P87“二倍体和多倍体”，回答：（1）什么叫二倍体和多倍体？它们是根据什么命名的？
学生：体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫做多倍体。
教师：大家一定要注意这两个概念的前题条件：由受精卵发育而成的个体，否则就会与下面所学的单倍体混淆。（2）多倍体植株有什么特点？
学生：与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
教师：目前人工诱导多倍体的常用方法是什么？
学生：低温和秋水仙素法。
教师：秋水仙素法的具体做法是什么？原理是什么？
学生：方法：用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。原理：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。
教师：为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植株行吗？
学生：不行，秋水仙素作用的对象是正在有丝分裂的细胞，成熟的植株不一定进行有丝分裂。
教师：请同学们阅读课本P87～P88“单倍体”，回答下列问题：
（1）一倍体一定是单倍体吗 单倍体一定是一倍体吗
（一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体）
（2）二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组，这种说法对吗 为什么
（对，因为在体细胞进行减数分裂形成配子时，同源染色体分开，导致染色体数目减半）
（3）如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体，这种说法对吗
（不对，尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但因为是正常的体细胞的配子所形成的物种，因此，只能称为单倍体）
（4）单倍体中可以只有一个染色体组，但也可以有多个染色体组，对吗
（对，如果本物种是二倍体，则其配子所形成的单倍体中含有一个染色体组；如果本物种是四倍体、六倍体等多倍体，则其配子所形成的单倍体含有两个或两个以上的染色体组）
教师：对一个个体称单倍体还是几倍体，关键看什么？
学生：关键看它是由受精卵发育而成的个体，还是由配子发育而成的个体。由受精卵发育而成的个体叫几倍体，由受精卵发育而成的个体叫单倍体。
教师：单倍体植株有什么特点？
学生：单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
教师：单倍体育种的措施和优点是什么？
学生：单倍体育种常常采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。其优点是用这种方法培育得到的植株，不仅能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离。
［教师精讲］
1.染色体变异：是可以用显微镜直接观察到的变异。
（1）染色体结构变异
染色体结构的改变，都会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。染色体发生的结构变异主要有以下四种：①染色体中某一片段缺失引起变异。②染色体中增加某一片段引起变异。③染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。④染色体中某一片段位置颠倒引起变异。
（2）染色体数目的变异
染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。
2.染色体组
细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。特点：
（1）在一个染色体组中，所有染色体在形状、大小方面各不相同，即不含同源染色体。
（2）不同的生物，其染色体组数和每个染色体组所包含的染色体的数目、形状、大小都是不同的。
3.二倍体和多倍体
二倍体是指体细胞中含有两个染色体组的个体，多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
（1）多倍体成因
体细胞在有丝分裂的过程中，染色体完成复制，但是细胞受到外界环境条件（如温度骤变）或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，于是形成染色体数目加倍的细胞。
（2）多倍体植株特点
与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
（3）人工诱导多倍体在育种上的应用
用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。
4.单倍体
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。抓住重点词语“配子染色体数目”来理解。
对一个个体称单倍体还是几倍体，关键看它是由受精卵发育而成的个体，还是由配子发育而成的个体。由受精卵发育而成的个体叫几倍体，由配子发育而成的个体叫单倍体。
（1）单倍体植株的特点
单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
（2）单倍体育种
单倍体育种常常采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。其优点是用这种方法培育得到的植株，不仅能够正常生殖，而且是纯种，自交产生的后代不会发生性状分离，能明显缩短育种年限。
［评价反馈］
学生做课本P89练习题，教师检查评讲。
［课堂小结］
［课后拓展］
1.基因重组、基因突变和染色体变异三者的共同点是
A.都能产生可遗传的变异 B.都能产生新的基因
C.产生的变异均对生物不利 D.产生的变异均对生物有利
解析：基因重组、基因突变和染色体变异三者的共同点是都发生了遗传物质的变化，故产生的变异都是可遗传的。但产生的变异有的对生物不利，有的对生物有利，三者只有基因突变可产生新的基因。
答案：A
2.用杂合子种子尽快获得纯合子植株的方法是
A.种植F2选不分离者纯合子
B.种植秋水仙素处理纯合子
C.种植花药离体培养秋水仙素处理纯合子
D.种植秋水仙素处理花药离体培养纯合子
解析：利用花药离体培养获得单倍体，再经人工诱导使染色体加倍，可迅速获得纯系植株。
答案：C
3.四倍体水稻受精卵连续三次有丝分裂后，所生成的每个子细胞染色体数目是
A.12条 B.24条 C.36条 D.48条
解析：二倍体水稻细胞中有24条染色体，四倍体水稻细胞中有48条染色体，四倍体水稻受精卵卵有48条染色体，有丝分裂分裂前后染色体数目不变。
答案：D
4.用亲本基因型为DD和dd的植株进行杂交，对其子一代的幼苗用秋水仙素处理产生了多倍体，其基因型是
A.DDDD B.DDdd C.dddd D.DDDd
解析：亲本基因型为DD和dd的植株进行杂交，其子一代幼苗的基因型是Dd，用秋水仙素处理后，染色体数目加倍，造成基因数目加倍，基因型是DDdd。
答案：B
5.蔷薇有多个品系，其中因减数分裂过程中同源染色体配对紊乱不能产生正常配子的是
A.2n=14 B.2n=21 C.2n=28 D.2n=42
解析：2n表示的是二倍体的染色体数目，当它为双数时，可以配对，单数时不能配对。
答案：B
●板书设计
第2节 染色体变异
1.染色体变异
2.染色体组
（1）概念
（2）特点
3.二倍体
（1）概念
（2）特点
4.多倍体
（1）概念
（2）成因
（3）特点
（4）应用
5.单倍体
（1）概念
（2）成因
（3）特点
（4）应用
●习题详解
一、练习（课本P89）
（一）基础题
1.（1）解析：如果是由受精卵发育而成的，含有两个染色体组的个体是二倍体；如果是由配子发育而成的，含有两个染色体组的个体是单倍体。
答案：×
（2）解析：单倍体植株不一定只含一个染色体组，所以用秋水仙素处理后得到的不一定是二倍体。
答案：×
2.解析：秋水仙素诱导多倍体形成的原因是：抑制纺锤体的形成，这样就造成染色体复制后不能分配到两个细胞中去，使染色体数目加倍，形成多倍体。
答案：B
3.解析：体细胞中的染色体数目与配子中的染色体数目关系是减半的关系，体细胞中的染色体组数目与配子中的染色体组数目的关系也是减半的关系，属于几倍体生物是看体细胞中的染色体组数目，有几组就是几倍体。
答案：
比较项目生物种类 体细胞中的染色体数 配子中的染色体数 体细胞中的染色体组数 配子中的染色体组数 属于几倍体生物
豌豆 14 7 2 1 二倍体
普通小麦 42 21 6 3 六倍体
小黑麦 56 28 8 4 八倍体
（二）拓展题
1.西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。
2.杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
3.三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。
4.有其他的方法可以替代。方法一，进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽。方法二，利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，在此过程中要进行套袋处理，以避免受粉。
二、问题探讨（课本P85）
提示：参见练习中的拓展题，了解无子西瓜的形成过程。
三、本节聚焦（课本P85）
1.染色体发生的结构变异主要有以下四种类型：（1）染色体中某一片段缺失引起变异。（2）染色体中增加某一片段引起变异。（3）染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。（4）染色体中某一片段位置颠倒引起变异。
2.二倍体是指体细胞中含有两个染色体组的个体，多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
3.细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。
四、实验讨论（课本P88）
两者的相似之处是：抑制纺锤体的形成，这样就造成染色体复制后不能分配到两个细胞中去，使染色体数目加倍，形成多倍体。第3节 伴性遗传
●从容说课
本节包括了伴性遗传的概念、人类红绿色盲症、抗维生素D佝偻病和伴性遗传在实践中的应用等4个教学知识点。
本节内容以上一节课果蝇的杂交实验中有关的性染色体知识为出发点，以基因的分离定律为依据，通过人类红绿色盲症和抗维生素D佝偻病的分析讨论，让学生明白性染色体上的基因在遗传上与性别相关联。本部分内容的学习还可为今后人类遗传病的学习打下基础。
在讲授伴性遗传时,可以适当调整教材结构,课堂教学过程大致如下：
1.教师利用投影显示的红绿色盲检查图,引导学生自我判断是否为红绿色盲症患者，并介绍我国男女色盲患者的比例，启发学生思考以下问题：①红绿色盲与哪种染色体有关？它是由显性基因控制还是隐性基因控制的？②为什么男性红绿色盲的发病率远大于女性？③红绿色盲的遗传有什么特点？从而导入新课。
2.教师显示经整理后的男、女成对染色体排序图，结合前面学习过的果蝇的染色体可分为性染色体和常染色体知识，根据男女色盲患者的比例不同，引导学生分析得出红绿色盲的致病基因位于性染色体上，再指导学生阅读课本P34材料《分析人类红绿色盲症》，然后师生共同分析推断出红绿色盲的遗传性质属于X染色体上的隐性遗传病。进而引导学生写出男女之间红绿色盲的基因型和表现型,使学生领会到红绿色盲的表现型与性别有关。再引导学生分析男性红绿色盲的发病率大于女性的原因。
3.在自然人群的随机婚配中,隐性基因（b）随X染色体传递的方式和概率,是理论解释的重点和难点。教学中可以让学生写出一个男性色盲患者与一个正常女性结婚，他们后代的基因型和表现型,再分析携带者女儿与一个正常男性结婚后代的基因型与表现型。通过综合分析,学生掌握红绿色盲遗传具有交叉遗传和隔代遗传的特点。组织学生自己绘制红绿色盲其他类型的遗传图解，从而得出红绿色盲遗传的规律：母亲患病，儿子全部有病；女儿有病，父亲也有病。
4.关于抗维生素D佝偻病内容的教学可组织学生根据其遗传病类型（X染色体显性遗传）讨论分析该病的遗传特点，并根据学生对人类红绿色盲和抗维生素D佝偻病的理论解释,引导学生概括归纳伴性遗传的概念。至于伴性遗传在实践中的应用，课本内容可由学生自学，教师再以具体事例组织学生就伴性遗传与优生进行讨论，从而让学生体会到学习好伴性遗传的知识，不仅能指导我们的生产实践，创造更多的物质财富满足人类生活的需要，而且还有利于指导人类本身的优生优育，从而提高人口素质。
●三维目标
1.知识与技能
（1）概述伴性遗传的特点。
（2）举例说明伴性遗传在实践中的应用。
2.过程与方法
运用资料分析的方法，总结人类红绿色盲症的遗传规律。
3.情感态度与价值观
（1）认同道尔顿勇于承认自己是色盲患者，并将自己的发现公之于众的献身科学、尊重科学的精神。
（2）探讨如何利用伴性遗传的知识指导人类本身的优生优育，从而提高人口素质。
●教学重点
伴性遗传的特点。
●教学难点
分析人类红绿色盲症的遗传。
●教具准备
1.简易红绿色盲检查图。
2.经整理后的男、女成对染色体排序图。
3.教学课件。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
1.简易红绿色盲检查图；
2.经整理后的男、女成对染色体排序图。
［情境创设］
教师投影显示下边的红绿色盲检查图（图2－3－1）。
图2－3－1 红绿色盲检查图
教师：上面三张红绿色盲检查图中的数字、动物和图形分别是什么？
学生：数字“628”、动物“蝴蝶”和图案“五角星”。
教师：我们从平时的体检中就已经知道，如果看不清以上三张图片内容的同学，很可能就是红绿色盲患者。红绿色盲是一种常见的人类遗传病。据统计，我国男色盲患者的比例是7%，而女色盲患者的比例只有0.5%。
教师：同学们是否思考过以下问题：
①红绿色盲与哪种染色体有关？它是由显性基因控制还是隐性基因控制的？
②为什么男性红绿色盲的发病率远大于女性？
③红绿色盲的遗传有什么特点？带着这些问题，我们一起来学习新的内容：第3节《伴性遗传》。
［师生互动］
1.红绿色盲
（1）遗传性质
教师：上一节课我们学习了果蝇眼色的遗传，知道了果蝇细胞内的染色体可分为常染色体和性染色体，性染色体与生物的性别有关。
教师显示经整理后的男、女成对染色体排序图（如图2－32）。
图2－3－2
教师：现在同学们所看到的是经整理后的男、女成对染色体排序图。人类细胞内染色体组成与果蝇是相似的，性染色体都是XY型。所不同的是人体细胞内有常染色体22对。
教师：同学们说哪张图是男性的染色体排序图，哪张是女性的？
学生：左边是男性的，右边是女性的。
教师：正确。
教师：如何分析得出的？
学生：因为男性的性染色体是XY，形态大小不同，而女性的性染色体是XX，形态大小一样。
教师：那红绿色盲基因是位于哪类染色体上？
学生：性染色体。
教师：为什么？
学生分小组讨论分析，选派代表回答，其他组员作补充。
学生：理由：①假设红绿色盲基因位于常染色体上，那么，男女患者红绿色盲的几率应该一样。但男性红绿色盲发病率大约是女性红绿色盲发病率的14倍，说明该基因不位于常染色体上，而应该位于性染色体上。②男性发病率明显高于女性发病率，说明该遗传病与性别有关，即该遗传病的基因位于性染色体上。③假设该基因位于Y染色体上。但是女性中也有红绿色盲患者，故红绿色盲基因不可能在Y染色体上。红绿色盲基因只位于X染色体上。
教师：同学们总结得相当好。下面请同学们阅读课本P34材料《分析人类红绿色盲症》，然后回答控制红绿色盲的基因是显性的还是隐性的呢？
学生：隐性。
教师：如何得知？
学生：从材料可知，Ⅲ6、Ⅲ7和Ⅲ12都是红绿色盲患者，但他们的父母Ⅱ3和Ⅱ4、Ⅱ5和Ⅱ6色觉都正常。根据基因的分离定律可推知，控制该病的基因是隐性基因。
教师：没错。那么我们可以得出红绿色盲的遗传性质是属于哪种类型的呢？
学生：X染色体上的隐性遗传病。
（2）基因型分析
教师：怎么写一个女性色盲患者的基因型？按照前面学过的知识，写成bb正确吗？
学生：不对。
教师：那应该如何表示呢？
学生：因为色盲的遗传与性染色体有关，应先把性染色体写出来，如女性应先写出XX。然后把控制色盲的基因写在两条性染色体的右上方，所以女性色盲患者应写成XbXb。
教师：那我们又该如何去表示一个男性色盲患者呢？写成XbYb对吗？
学生：不对。因为Y染色体的长度只有X染色体长度的1/5左右，没有与X配对的基因b，所以不能写成XbYb。因此男性红绿色盲患者应该表示为XbY。
教师：很好。下面请同学们完成下表。
人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型
女 性 男 性
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
表现型 正常 正常（携带者） 色盲 正常 色盲
（表中楷体部分由学生填写）
教师：根据上表内容和性染色体XY的结构特点，同学们能否分析得出红绿色盲患者男性高于女性的原因呢？
学生讨论分析后由小组代表回答，其他组员补充。
学生：原因主要有两方面：①因为Y染色体短，所以在Y染色体上没有红绿色盲的等位基因，即红绿色盲基因在男性体内没有显性和隐性之分，男性只要有红绿色盲基因就表现为红绿色盲。②女性只有隐性纯合子时才表现为红绿色盲，而携带有红绿色盲基因时女性仍表现为正常。
教师：不错。
（3）遗传特点
教师：红绿色盲的遗传除了男性患者比女性患者多以外，红绿色盲基因在遗传上有什么特点或规律呢？我们一起来分析下面的病例：一个男性色盲患者与一个正常女性结婚，他们的后代会出现哪些情况？
师生共同分析，并逐步显示以下遗传图解（虚线方框内的内容除外）：
图2－3－3
教师：父亲的红绿色盲基因是遗传给儿子还是女儿？
学生：遗传给女儿。父亲遗传给儿子的是Y染色体。
教师：是的。父亲把红绿色盲基因遗传给了女儿，女儿成了色盲基因的携带者。如果女儿与一个正常男性结婚，后代又会出现什么情况？
师生共同分析，并逐步显示图2－3－3中虚线方框内的遗传图解。
教师：从图2－3－3我们可以看出，女儿（携带者）与正常男性结婚以后，所生的儿子可能患色盲的概率是1/2。请大家思考，儿子的色盲基因Xb来自哪里？
学生：来自他母亲。
教师：他母亲的色盲基因Xb又来自谁？
学生：来自他母亲的父亲。
教师：从这里我们可以看出红绿色盲基因Xb的传递途径是怎样的？
学生：从外公→母亲→儿子。
教师：结合红绿色盲基因Xb的传递途径和患病情况，我们可以总结出红绿色盲基因的遗传具有什么特点？
学生：交叉遗传和隔代遗传。
教师：如果一个女性红绿色盲基因携带者和一个男性红绿色盲患者结婚，所生子女的基因型和表现型会怎样呢？如果一个女性红绿色盲患者和一个色觉正常的男性结婚，情况又会如何？请完成课本P36的遗传图解。并请两名同学上讲台绘制遗传图解。
学生自己绘制遗传图解。教师进行点评。
教师：通过对以上四种婚配方式的分析，我们可以看出红绿色盲基因的遗传除具有交叉遗传的特点以外，还可以发现哪些规律？
学生：母亲患病，儿子全部有病；女儿有病，父亲也有病。
教师：对啦，这也是X染色体隐性遗传病的共同特点。
2.抗维生素D佝偻病
教师：位于X染色体上的基因，有隐性基因，也有显性基因。如抗维生素D佝偻病就是一种受X染色体上显性基因（D）控制的遗传病。
教师显示抗维生素D佝偻病患儿情况，并简单介绍该病的症状。
教师：下面请同学们完成下表。
有关人的抗维生素D佝偻病的基因型和表现型
女 性 男 性
基因型 XDXD XDXd XdXd XDY XdY
表现型 抗维生素D佝偻病患者 抗维生素D佝偻病患者 正常 抗维生素D佝偻病患者 正常
（表中楷体部分由学生填写）
教师：上表各种基因型中，哪种基因型的患者发病情况最严重？
学生：基因型为XDXD的女性。
教师：没错。男性患者的基因型只有一种情况，即XDY，但发病程度与XDXD相似。对于X染色体上显性基因控制的遗传病来说，又有什么样的遗传特点呢？
学生：女性多于男性，但部分女性患者病症较轻。男性患者与正常女性结婚，女性都是患者，男性正常。
3.伴性遗传的概念及在实践中的应用
教师：通过对以上内容的学习，我们知道了人类的红绿色盲、抗维生素D佝偻病的遗传表现与果蝇的眼色的遗传非常相似，它们的基因位于性染色体上，所以遗传上总是和性别相关联，这种现象我们将之称为伴性遗传。
教师：伴性遗传在生物界中普遍存在。除了人类的红绿色盲、抗维生素D佝偻病、果蝇的红眼和白眼以外，人的血友病和外耳道多毛症、芦花鸡羽毛上黑白横斑条纹，以及雌雄异株植物（如杨、柳）中某些性状都是伴性遗传。其中比较有意思的是人的外耳道多毛症，控制该性状的基因位于Y染色体上。那么，该性状的遗传有什么特点？
学生：患者全是男性，遗传上表现为传男不传女，传内不传外。
教师：没错。我们研究生物的伴性遗传有什么意义呢？请同学们自己阅读课本P37的内容。
学生阅读课本内容。
教师：研究生物的伴性遗传除了在生产实践中很有用以外，还有哪些作用呢？请同学们阅读并思考以下问题：
小李（男）和小芳是一对新婚夫妇，小芳在两岁时就被诊断为是血友病患者。如果你是一名医生，他们就血友病的遗传情况和如何优生向你进行遗传咨询，你建议他们最好生男孩还是生女孩？
学生：这对夫妇应生女孩。因为他们所生的男孩全部是血友病患者，所生女孩虽为致病基因携带者，但表现型还是正常。
教师：没错。那如果是某患有抗维生素D佝偻病的男子与一正常的女性结婚的话，则他们是生男孩好还是生女孩好？
学生：生男孩好。因为他们所生女孩100%是抗维生素D佝偻病患者，而男孩则正常。
教师：是的。因此，学习好伴性遗传的知识，不仅能指导我们的生产实践，创造更多的物质财富满足人类生活的需要，而且还有利于指导人类本身的优生优育，从而提高人口素质。
［教师精讲］
“生一个色盲男孩”与“生一个男孩是色盲”几率的计算方法
高中生物学中伴性遗传的几率计算常常会求“生一个色盲男孩”与“生一个男孩是色盲”的几率，学生经常误认为二者几率相同，没有区别。下面谈谈如何去分析二者的几率。
“生一个色盲男孩”的几率是指夫妇所生的孩子中出现“色盲男孩”即基因型为XbY的可能性有多大。因此求该类问题的关键是知道父母的基因型并推导出他们所生后代可能的基因型的种类总数，即可知“生一个色盲男孩”的几率是多少。
“生一个男孩是色盲”则说明该小孩的性别已确定为男孩，所以在考虑夫妇后代的基因型时，不用考虑所生女孩的基因型，即只考虑所生男孩的两种基因型：XBY和 XbY。因此该男孩患色盲的几率是1/2。
为了具体说明“生一个色盲男孩”与“生一个男孩是色盲”的几率，举例说明如下：
例：1对表现型正常的夫妇，却生了1个色盲男孩。则他们再生1个色盲男孩的几率是多少？再生1个男孩是色盲的几率是多少？
解：根据题意，可推出双亲基因型为XBY×XBXb。根据双亲基因型推出后代可能的基因型有XBXB、XBXb、XBY和XbY四种，而色盲男孩（XbY）是其中的一种，因此可知“生一个色盲男孩”的几率是1/4。而“再生1个男孩是色盲的几率”说明该孩子的性别已知，根据男孩有两种基因型XBY和XbY，可得出该男孩患色盲的几率是1/2，因此“再生1个男孩是色盲的几率”是1/2（遗传图解如图2－3－4所示）。
图2－3－4
［评价反馈］
1.（2003年辽宁、河南高考题）一个男孩患红绿色盲，但其父母、祖父母和外祖父母视觉都正常。推断其色盲基因来自
A.祖父 B.外祖母 C.外祖父 D.祖母
解析：男孩的色盲基因来自母亲，而母亲的父亲色觉正常，说明色盲基因只能来自于母亲的母亲，即男孩的外祖母。
答案：B
2.（2003年春季全国理综高考题）关于人类红绿色盲的遗传，正确的预测是
A.父亲色盲，则女儿一定是色盲
B.母亲色盲，则儿子一定是色盲
C.祖父母都色盲，则孙子一定是色盲
D.外祖父母都色盲，则外孙女一定是色盲
解析：本题考查的是学生对伴X隐性遗传病遗传特点的掌握情况。选项A、B、D中的女儿、孙子和外孙女是否患色盲，取决于他们母亲的基因型，而母亲色盲，则儿子一定是色盲。
答案：B
3.一正常女性与一色盲男性婚配，生了一个白化病色盲的女孩。这对夫妇的基因型是
A.AaXBXb 、AaXBY B. AaXBXb 、aaXbY
C.AAXBXb 、AaXbY D. AaXbXb 、AaXbY
解析：夫妇皮肤正常却生了个患白化病的小孩，说明他们都是白化病基因的携带者，故两人基因均为Aa。由于他们所生女孩是色盲症患者，说明母亲为色盲基因的携带者。
答案：D
4.人类的遗传病中，抗维生素D佝偻病是由X染色体上的显性基因控制的。甲家庭中丈夫患抗维生素D佝偻病，妻子表现正常；乙家庭中，夫妻表现都正常，但妻子的弟弟是红绿色盲，从优生学的角度考虑，甲乙家庭应分别选择生育
A.男孩，男孩 B.女孩，女孩 C.男孩，女孩 D.女孩，男孩
解析：由于男性把X性染色体传给女儿，故丈夫患抗维生素D佝偻病，则所生女孩全部为患者，所以应生男孩。乙家庭中由于妻子的弟弟是红绿色盲，说明妻子可能是携带者，但因为丈夫正常，故他们所生的女孩表现型正常。
答案：C
［课堂小结］
［布置作业］
1.完成课本P37～P38练习。
2.完成课本P39～P40自我检测。
［课后拓展］
1.如果科学家通过转基因工程，成功地把一位女性血友病患者的造血细胞进行改造，使其凝血功能恢复正常，那么，她后来所生的儿子中
A.全部正常 B.一个正常 C.全部有病 D.不能确定
解析：女性血友病患者的造血细胞虽然进行了改造，但其所产生的配子的基因型不变，故所生男孩全部有病。
答案：C
2.（2002年春季全国理综高考题）以性染色体为XY的牛体细胞核取代卵细胞核，经过多次卵裂后，植入母牛子宫孕育，所生牛犊
A.为雌性 B.为雄性
C.性别不能确定 D.雌、雄比例为1∶1
解析：克隆后代的性别与提供细胞核的个体的性别一样。
答案：B
3.HGPRT缺陷症的致病基因在X染色体上，患儿发病时有自残行为。图2－3－5是一个该缺陷症的系谱图。请分析回答：
图2－3－5
（1）此病的致病基因为_____________性基因，理由是________________。
（2）Ⅲ3的致病基因来自Ⅰ世代中的_____________。
（3）如果Ⅲ3同时患有白化病，在Ⅲ3形成配子时，白化病基因与该缺陷症基因之间遵循哪一遗传定律？_____________________________________________。
（4）如果Ⅲ1与一正常男子婚配，所生子女中患该缺陷症的几率为_____________。
（5）如果Ⅲ3与一正常女子（来自世代无此病的家族）婚配，从优生的角度考虑，应选育何种性别的后代？简要说明理由。
解析：由于HGPRT缺陷症的致病基因在X染色体上，故Ⅲ3的致病基因来自母亲Ⅱ2，根据Ⅱ2的双亲均正常，故Ⅱ2的致病基因来自Ⅰ4。基因的自由组合定律适用于两对或两对以上具有独立性的基因的遗传。Ⅲ1的基因型可能为XHXH或XHXh，概率均为1/2，现分两种情况考虑：①（1/2）XHXH×XHY：后代患该缺陷症的几率为0；②（1/2）XHXh×XHY：后代患该缺陷症（XhY）的几率为1/8。
答案：（1）隐 双亲正常，生出患病的子女 （2）Ⅰ4 （3）基因的自由组合定律 （4）1/8
（5）男性 因为Ⅲ3是患者，若生女孩，全部为该致病基因的携带者，后代还可能出现患者；若生男孩，则不带有此致病基因。
4.将所任教班级的学生分成若干组，每个小组利用课外活动时间各调查本校一个班红绿色盲患者的人数及男女比例。比较所得数据与我国男性色盲患者的比例是7%，女色盲患者的比例为0.5%是否存在偏差，并分析出现偏差的原因。
红绿色盲调查表
调查对象 测试总人数 分类 人数 患者家庭情况
男 生 正常
色盲
女 生 正常
色肩
被调查班_____________调查者_____________
答案：（略）
●板书设计
第3节 伴性遗传
一、红绿色盲遗传症
1.遗传性质
2.基因型分析
3.遗传特点
二、抗维生素D佝偻病
1.遗传性质
2.遗传特点
三、伴性遗传的概念及在实践中的应用
1.概念
2.在实践中的应用
●习题详解
一、练习（课本P37～P38）
（一）基础题
1.解析：性染色体上的很多基因可以与性别控制无关，如果蝇的眼色遗传、人的红绿色盲基因等；近年来，随着对性别研究的深入，科学家们发现Y染色体短臂（Yp11.3）上的一个基因是性别决定基因，取名叫SRY基因。由于正常男性的Y染色体上都有SRY基因，因此能够形成睾丸并发育为男性；女儿的性染色体也为人体细胞中24对同源染色体中的一对，根据同源染色体的概念，肯定有一条来自于父亲；性染色体存在于几乎所有的体细胞中。
答案：C
2.解析：选项A、B、D中的女儿、外孙和孙女是否患病，还受他们母亲的基因型的影响。根据基因的分离定律可知，母亲患病，则儿子也一定是患者。
答案：B
3.解析：A选项既可能由常染色体上的隐性基因控制，也可能由X染色体上的隐性基因控制；B、D选项都可能由常染色体上的隐性或显性基因控制，还可能由X染色体上的隐性或显性基因控制。
答案：C
4.解析：根据夫妇都正常但生了一个既患白化病又患红绿色盲的男孩的情况，可推知该夫妇都是白化病基因的携带者（Aa），同时说明妻子应该是红绿色盲基因的携带者。根据基因的自由组合定律，写出该对夫妇后代可能的基因型，按要求找到既不患白化病也不患红绿色盲的孩子的基因型即可。
答案：（1）AaXBXb（妇）、AaXBY（夫）。（2）会出现。既不患白化病也不患红绿色盲的孩子的基因型：AAXBXB 、AAXBXb 、AaXBXB 、AaXBXb 、AaXBY 、AAXBY。
（二）拓展题
提示：雌果蝇卵原细胞减数分裂过程中，在2 000～3 000个细胞中，有一次发生了差错，两条X染色体不分离，结果产生的卵细胞中，或者含有两条X染色体，或者不含X染色体。如果含XWXW的卵细胞与含Y的精子受精，产生XWXWY的个体为白眼雌果蝇，如果不含X的卵细胞与含XW的精子受精，产生OXW的个体为红眼雄果蝇，这样可以解释上述现象。可以用显微镜检查细胞中的染色体，如果在上述杂交的子一代出现的那只白眼果蝇中找到Y染色体，在那只红眼雄果蝇中找不到Y染色体，就可以证明解释是正确的。
二、问题探讨（课本P33）
1.提示：红绿色盲基因和抗维生素D佝偻病的基因位于性染色体上，因此这两种遗传病在遗传表现上总是和性别相联系。
2.提示：红绿色盲基因和抗维生素D佝偻病基因尽管都位于X染色体上，但红绿色盲基因因为是隐性基因，而抗维生素D佝偻病基因因为是显性基因，因此，这两种遗传病与性别相关联的表现不相同，红绿色盲表现为男性多于女性，而抗维生素D佝偻病则表现为女性多于男性。
三、本节聚焦（课本P33）
1.控制某性状的基因位于性染色体上，所以遗传上总是和性别相关联的现象，叫做伴性遗传。
2.遗传上总是和性别相关联。
3.不仅能指导我们的生产实践（如雌鸡的选育），创造更多的物质财富满足人类生活的需要，而且还有利于指导人类本身的优生优育（如红绿色盲遗传症、血友病和抗维生素D佝偻病的遗传），从而提高人口素质。
四、资料分析（课本P34）
1.红绿色盲基因位于X染色体上。
2.红绿色盲基因是隐性基因。遗传因子的发现
●章节规划
本章是《遗传与进化》（必修②）的开篇，集中描述了孟德尔对生物性状遗传的规律的研究。
遗传因子是如何发现的？这是在140多年前奥地利学者孟德尔，从个体水平出发，利用植物杂交实验的方法，展开对生物性状的研究来揭示遗传规律的。由于孟德尔在植物杂交实验过程中发现了遗传因子和揭示了遗传因子遗传的两个规律，使遗传学诞生了。因而孟德尔成为名垂青史的遗传学的奠基者!
孟德尔于1866年发表的《植物杂交实验》论文中，揭示了核遗传的两个基本定律，即分离定律和自由组合定律。
本章内容围绕以上两个定律分两节进行描述。即第1节《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》，第2节《孟德尔的豌豆杂交实验（二）》。
第1节《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》。本节内容是按照孟德尔对生物性状遗传的探索过程，从现象到本质，层层深入地展开的。其顺序即是：孟德尔的杂交实验方法和观察到的实验现象（发现问题）→对实验现象的分析（提出假说）→对分离现象解释的验证（验证假说）→归纳总结分离定律（总结规律）。这就是本节教材内容的内在逻辑结构，这也符合学生的认识规律。在教学内容上也便于学生沿着孟德尔的探索过程进行思考和从实际中领悟孟德尔的科学方法。
本节教材有一些新特色：
1.对实验过程以问题的形式，层层深入地引发问题和分析问题，在分析和解决问题的过程中建构知识结构。这是极其重要的特色！
2.对杂交实验的解释和对遗传规律的总结，没有作跨时代的说明,完全是按照孟德尔的推理得出的。这是过去人教版的高中生物课本的内容中所没有的。
3.在讲述孟德尔的探究方法的基础上，不失时机地提出要求,让学生主动参与问题的分析。
第2节《孟德尔的豌豆杂交实验（二）》，由以下的内容要点构成：“两对相对性状的杂交实验”，“对自由组合现象的解释”“对现象解释的验证”“自由组合定律”“孟德尔实验方法的启示”和“孟德尔遗传规律的再发现”等。
本节在内容安排上与第1节有共同的特点，即按照孟德尔的实验过程，由现象到本质，层层深入地展开讨论。
“一对相对性状的分离对其他相对性状有没有影响呢？”这一问句起到了承上启下的作用。同时说明，分离定律是研究单因子的，而自由组合定律是研究多因子的。单因子的研究是多因子研究的基础。
本章内容与本册书其他章内容有着密切的联系。本章内容集中描述了孟德尔发现遗传因子的实验过程。而对实验现象的解释只是一种推测，根据推测总结遗传规律。而其他章的内容是围绕第一章的内容层层展开的。如：第2章《基因和染色体的关系》，回答了遗传因子是什么和遗传规律的细胞学基础的问题；第3章《基因的本质》描述了遗传因子的本质是什么；第4章《基因的表达》描述了遗传因子（基因）是如何行使功能的；第5章《基因突变及其他变异》描述了遗传因子（基因）在传递过程中是怎样变化的；第6章《从杂交育种到基因工程》描述了人类如何利用生物的遗传因子（基因）；第7章《现代生物进化理论》，则描述了生物进化过程中遗传因子（基因）频率是如何变化的。
总之，整册书是按照遗传学发展的历程来编写的。抓住了这条主线，就可以找出各章之间的有机联系,教学中就能达到左右逢源了。
本章的知识结构如下：
本章教学价值：
1.知识方面
（1）学习孟德尔科学实验的方法。
（2）认知分离定律的内容和实质。
（3）认知自由组合定律的内容和实质。
2.能力方面
（1）学习运用数学统计方法和遗传学原理解释或预测一些遗传现象。
（2）尝试进行杂交实验的设计。
3.情感态度与价值观方面
认同孟德尔敢于质疑、勇于实践、勇于创新以及严谨求实的科学态度和科学精神。
本章教学安排：
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）：2课时
第2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二）：2课时
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
●从容说课
本节内容包括以下四个方面：
1.一对相对性状的遗传实验，即孟德尔的单因子遗传实验过程及实验结果。
2.F2为什么出现3∶1的性状分离比呢？孟德尔提出假说对分离现象进行解释。
3.对分离现象解释正确吗？孟德尔设计了巧妙的对分离现象解释的实验——测交实验进行验证。同时教材安排了“性状分离比的模拟实验”，使学生能更好地来体会孟德尔的假说。
4.分离定律。这是对孟德尔一对相对性状杂交实验的结果及其解释进行分析而得出的结论。
本节内容有何内在联系呢？教材伊始，通过“问题探讨”栏目,既让学生了解“融合遗传”的内涵，为理解孟德尔的“颗粒遗传”埋下伏笔。同时也激发了学生的求知欲望。
在介绍实验前，教材首先介绍了孟德尔及孟德尔所选用的豌豆适于作为实验材料的生物学特征。这为讲述孟德尔的豌豆杂交实验，并获得成功作了必要的铺垫。
本节教学内容逻辑结构严密,层层深入地展开。其依次展开的顺序是：孟德尔的杂交实验方法和观察到的实验现象（发现问题）→孟德尔对实验现象的解释（提出假说）→对分离现象解释的验证（验证假设）→总结出分离定律。这种内容的内在逻辑性与学生的认识规律是相一致的。
教材的主导思想是以孟德尔发现遗传因子的实验过程为主线，突出科学史和科学研究方法的教育。本教材对原教材有新的突破，具体表现在：对杂交实验的解释和对遗传规律的总结完全是根据孟德尔的推理得出的；对实验过程采用问题的形式，层层深入地引发问题和解决问题，在分析和解决问题的过程中构建知识结构；为了加深学生对遗传因子的分离和配子的随机结合与性状之间关系的理解，体验孟德尔的假说，教材穿插了模拟实验——“性状分离比的模拟”。
本节教材的特色是以孟德尔发现遗传因子的过程为主线，通过一对相对性状的遗传实验的过程，层层深入地展开的。因而教材内在的逻辑性很强。这就是本节内容的思路脉络。执教者能否把握本节教材的这一结构特点,是在教学中能否左右逢源、得心应手的关键。
本节教材在教学方法上要力求做到精心设计师生间的互动，特别是对难点——分离现象的解释和性状分离的模拟实验的设计上。在师生互动过程中突破难点。
●三维目标
1.知识与技能
（1）认知孟德尔一对相对性状的遗传实验。
（2）认知孟德尔分离定律的内容和实质。
（3）理解自交、杂交、测交、正交、反交、性状、相对性状、显性性状、隐性性状、性状分离、纯合子、杂合子和分离定律等概念。
（4）运用分离定律解释一些遗传现象。
2.过程与方法
（1）自主探究：性状分离比的模拟实验。
（2）相互交流：对分离现象的解释，体会孟德尔对杂交实验分离现象解释的假说。
（3）自主学习：通过互联网、图书馆、新华书店等多种渠道,收集遗传学之父——孟德尔的个人资料等。
3.情感态度与价值观
（1）体验孟德尔遗传实验的科学方法和敢于质疑、勇于创新，以及严谨求实的科学态度和科学精神。
（2）尝试进行杂交实验的设计。
●教学重点
1.一对相对性状的遗传实验。
2.对分离现象的解释。
3.对分离现象解释的验证。
4.分离定律的内容和实质。
●教学难点
1.对分离现象的解释。
2.对分离定律的理解。
●教具准备
1.实验材料和用具。
2.孟德尔的豌豆杂交实验（一）课件。
●课时安排
本节内容需安排两个课时进行教学：
第1课时 一对相对性状的遗传实验
对分离现象的解释
第2课时 性状分离比的模拟实验
对分离现象解释的验证
分离定律
第1课时
●教学过程
［课前准备］
1.学生查找孟德尔的生平资料。
2.一对相对性状的杂交实验遗传图。
3.认知豌豆适于杂交实验的生物学特征。
［情境创设］
课室（或多媒体课室）屏幕显示：问题探讨
［师生互动］
以上问题的呈现激发了学生的求知欲望。很快把学生引入新课，进入学习状态。
〔屏幕显示课题：第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）〕
同学们，遗传是生物界普遍的现象，但其中的奥秘却隐藏至深啊！让我们从140多年前孟德尔的植物杂交实验开始，看看科学家们是如何探索其奥秘的！
1.孟德尔的生平简介
师：请同学们把课前收集到的孟德尔的生平资料互相交流一下。哪位同学能把你收集整理的孟德尔的生平资料在课堂上与大家共享呢？
生：孟德尔于1822年7月22日,出生于奥地利一个贫寒的农民家庭。从小爱劳动，念中学时就对自然科学发生了兴趣。21岁做了修道士，以后,当过中等学校的代理教员，在此期间，业余时间进行科学实验。他对天文、气象、园艺和养蜂等都进行过研究，其中杂交实验，潜心研究了8年，而豌豆的杂交实验是非常成功的。他对科学研究工作严肃认真，在自己的通信中说过，“从春到秋，天天都要全神贯注、小心翼翼地监视着实验”。他通过观察对比、统计分析，从大量的数据中揭示了两个遗传规律,成为遗传学的奠基人！
师：同学们,这位同学对孟德尔的生平描述得怎么样？
生：很不错。使我们从他的介绍中感受到了遗传学的奠基者孟德尔进行科学实验时所表现出的科学精神和科学态度。
2.豌豆适于杂交实验的生物学特征
师：为什么用豌豆作遗传实验材料容易取得成功？
生：豌豆是闭花自花授粉的植物,自然状态下是纯种。用豌豆做人工杂交实验，结果既可靠，又容易分析；同时，豌豆还有易于区分的性状，实验结果很容易观察和分析；豌豆的花大,便于人工授粉。因此，豌豆是理想的遗传实验材料。
孟德尔经过观察,在34个豌豆品种中选择了七对相对性状。如茎的高度：高茎和矮茎这是一对性状。相对性状是指：同一种生物同一性状的不同表现类型。他首先是对每对相对性状的遗传各自进行研究的。
3.一对相对性状的遗传实验
孟德尔是如何进行豌豆的杂交实验的呢？下面我们一起来看看孟德尔的一对相对性状的遗传实验。
大家先围绕以下问题各自看书（课本P3～6）,进行自主学习，然后同桌之间进行讨论，交流学习的信息。
（1）注意弄清以下几组概念的含义：
①亲本、母本、父本；
②杂交、自交、正交、反交、测交；
③性状、相对性状、显性性状、隐性性状、性状分离。
（2）在杂交实验中孟德尔选择的是什么样的亲本？他是如何设计杂交类型的？
（3）孟德尔在一对相对性状的遗传实验中观察到了哪些实验现象？
（4）你能用图解表示出孟德尔一对相对性状杂交实验的过程吗？
思考题参考答案：
（1）见教材内容。
（2）孟德尔选择的是纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆作亲本。在杂交亲本的选择上既用高茎作母本（接受花粉的称母本）,矮茎作父本（传出花粉的称为父本）；同时又用高茎作父本，矮茎作母本。如果将第一种杂交类型称为正交，那么第二种杂交类型就称为反交了。但不管是正交，还是反交，F1都有表现高茎的植株。
（3）孟德尔观察到的实验现象是：
① F1都是高茎的。即F1只表现一个亲本的性状——高茎。
② F2出现了性状分离。即出现了两个亲本性状：高茎和矮茎。且高茎与矮茎之比接近3∶1。
③孟德尔一对相对性状杂交实验遗传图解。
师：从同学们交流自主学习信息的情况看，绝大部分同学对一对相对性状的遗传实验的设计和实验过程理解、掌握得比较好，也能用图解的方式来表示孟德尔的杂交实验过程。这说明大部分同学有一定的自主获取知识的能力。这是值得赞赏的！（鼓掌）
为什么F1只表现高茎？
为什么F2出现了性状分离，且分离比为3∶1？
4.对分离现象的解释
孟德尔在对豌豆杂交实验观察统计分析的基础上，果断地摒弃了前人融合遗传的观点，通过严谨的推理和大胆的想象，对分离现象的原因，提出了独到的假说。
师：孟德尔认为生物的性状由什么决定的？
生：由遗传因子决定的。（第一次提出遗传因子的概念）
师：遗传因子有什么特点？
生：遗传因子的特点有：独立的颗粒状，互不融合，在传递中不会消失，每个遗传因子决定着对应的性状。
师：遗传因子有哪些类型？与性状有何关系？如何表示呢？
生：孟德尔认为遗传因子有显性和隐性之分。显性遗传因子控制显性性状，用大写字母表示；隐性因子控制隐性性状，用小写字母表示。
师：遗传因子在体细胞中的存在形式怎样？
生：孟德尔认为遗传因子在体细胞中是成对存在的。纯种高茎豌豆体细胞中有成对的遗传因子DD，而纯种矮茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子dd。体细胞中由相同的遗传因子组成的个体就叫纯合子。
师：F1细胞中遗传因子是怎样的呢？
生：F1细胞中遗传因子也是成对的。从F1自交产生的后代出现隐性性状看,F1细胞中必然含有隐性遗传因子。其体细胞中成对的遗传因子应是Dd。
师：大家能从中推断出F1为什么都表现高茎的原因吗？
生：对以上事实和老师提出的问题同学们进行认真的分析、讨论。有些同学跃跃欲试，想谈谈自己分析推断的结果。其中有几位同学阐述了自己的认知：因为显性遗传因子（D）和隐性遗传因子（d）在一起时，只表现控制豌豆高茎的遗传因子所控制的性状，可见豌豆的高茎对矮茎是显性性状,而矮茎是隐性性状。而隐性性状是在F1表现不出来的。所以，不管是正交还是反交，F1全部表现高茎。
师：这几位同学依据孟德尔的假设进行的分析推断是完全正确的。给大家解开了F1为什么全部是高茎的奥秘。像F1这样的，由成对的控制相对性状的显性遗传因子和隐性遗传因子组成的个体称杂合子。遗传因子在生殖细胞中的存在与在体细胞中的存在有什么不同吗？
生：遗传因子在生殖细胞中是成单存在的。这就是它们之间的不同。（通过比较，可加深理解和记忆）
师：你能分析遗传因子在生殖细胞中成单存在的原因吗？
生：依据孟德尔的假设，在形成生殖细胞的时候，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。所以，生殖细胞中只含有成对遗传因子中的一个，因而也就形成了比值相等的雌、雄两种配子。
师：在受精作用时，雌雄配子结合的行为是怎样的？
生：孟德尔认为，雌雄配子的结合是随机的。含有D和d遗传因子的雌雄配子之间结合的机会是均等的。
师：F1产生的雌雄配子之间的遗传行为会产生怎样的结果？
生：从课本P5图1－5看,F1（Dd）在形成生殖细胞时,各产生两种类型比值相等的雌、雄配子。由于雌雄配子之间的结合机会相等,因此，在F2体细胞中出了三种类型的遗传因子的组合，即DD、Dd、dd，它们的比值是1∶2∶1。由于DD和Dd表现高茎，dd表现矮茎。所以F1自交得到的F2出现了性状分离，分离比是3∶1。F2个体数目越多，统计的结果越是接近3∶1的理论值。
师：这位同学善于利用图解进行分析，回答得太妙了！大家现在知道F2为什么会发生性状分离了吗？
生：知道了！（大多数同学异口同声地说）
［教师精讲］
前面，我们对孟德尔的生平和对豌豆的生物学特征进行了认知，着重学习了孟德尔的一对相对性状的遗传实验。特别对孟德尔的假设——对分离现象的解释进行了细致认真的讨论。下面我想着重讲一讲关于孟德尔杂交实验设计和对实验现象的解释等问题，以加深同学们对这些问题的理解。
1.为什么孟德尔成为遗传学的奠基者？
首先是由于孟德尔对自然科学的热爱和兴趣,对待杂交实验的科学态度和科学精神；其次是他善于观察比较，找到了理想的遗传实验材料——豌豆；第三,他用数学统计的方法分析实验结果，揭示其内在规律。这是孟德尔获得实验成功,成为遗传学奠基者的主要原因。
2.孟德尔对豌豆杂交实验进行了精心的设计，如他从34个豌豆品种中选择了七对易于区分的相对性状进行实验；将亲本分别进行正交、反交对比观察；将F1自交，观察和统计分析F2的表现。这些都表现了孟德尔严谨求实的逻辑思维方法和设计思路，这是他对待科学实验的科学精神和科学态度的具体体现。
3.在对F2分离现象的解释时，孟德尔果断地否定了前人融合遗传的观点，而大胆地提出了自己对分离现象的解释的独到的假说。他认为：
（1）生物的性状是由遗传因子决定的。遗传因子间有独立、互不融合、不会消失的特征。
（2）遗传因子在体细胞中是成对存在的,而在生殖细胞中是成单存在的。
（3）在受精作用过程中，雌、雄配子（即生殖细胞）的结合是随机的,机会是均等的。
孟德尔运用这些假说的基本观点、基本原理，解释了豌豆杂交实验中F2出现性状分离现象的机理。这是认知过程中，从实践上升到理论，从感性上升到理性的过程。这是符合认知的一般规律的。这就是孟德尔科学思维方法之严密所在。同学们，你们认为呢？
［评价反馈］
1.用遗传图解法表示孟德尔一对相对性性状的遗传实验。（以此检测反馈学生对孟德尔豌豆的一对相对性状实验设计和实验过程的理解）
2.孟德尔一对相对性状杂交实验的实验现象是什么？为什么F2出现性状分离？孟德尔怎样解释F2出现的性状分离的？从中折射出孟德尔是怎样一个人？
（答案：略，详见前“师生互动”和“教师精讲”栏目）
［课堂小结］
课堂知识结构
［布置作业］
1.课本P8基础题1～3。
2.预习课本P6实验。
［课后拓展］
1.选择题
（1）豌豆在自然状态下是纯种的原因是
A.豌豆品种间性状差异大
B.豌豆先开花后授粉
C.豌豆是闭花自花授粉的植物
D.豌豆是自花传粉的植物
解析：豌豆是自花传粉、闭花授粉的植物。在自然状态下，花未开放前就已经完成了传粉受精作用。所以能保持纯种。
答案：C
（2）下列各项中属于相对性状的是
A.玉米的黄粒和圆粒
B.家鸡的长腿和毛腿
C.绵羊的白毛和黑色
D.豌豆的高茎和豆荚的绿色
解析：相对性状是指同种生物同一性状的不同表现类型。绵羊的毛色白色和黑色是一对相对性状。
答案：C
（3）用纯种高茎豌豆（DD）与纯种矮茎豌豆（dd）杂交，得到F1全为高茎，将F1自交得F2，发现F2中高茎∶矮茎为3∶1。实现F2中高茎∶矮茎为3∶1的条件是
A.F1形成配子时，遗传因子分离，形成两种配子
B.含有不同遗传因子的配子随机结合
C.含有不同遗传因子组合的种子必须有适宜的生长发育条件
D.只需A项条件，而不需B、C两项条件
解析：F1自交后代出现性状分离，分离比为3∶1。条件有：① F1形成配子时成对不同的遗传因子分离，形成D配子和d配子；②这两种类型的雌雄配子随机结合，且结合机会相等；③含各种遗传因子的种子必须有实现各自遗传因子表达的环境条件。
答案：ABC
（4）下列叙述正确的是
A.纯合子测交后代都是纯合子
B.纯合子自交后代是纯合子
C.杂合子自交后代都是杂合子
D.杂合子测交后代都是杂合子
解析：本题主要考查学生对分离定律中一些概念的理解。根据分离定律可知是否正确。因纯合子自交，配子中含有相同的遗传因子，受精作用产生一种类型的纯合的合子，故B正确。根据测交概念的含义，纯合子测交一定是杂合子，所以A是错的。根据分离定律杂合子和自交的含义，杂合子自交有50%是杂合子，50%是纯合子，因此C也是错的。根据杂合子和测交的含义，杂合子测交有50%是杂合子，有50%是纯合子，故D也是错的。
答案：B
（5）桃果实表面光滑对有毛为显性，在毛桃的植株上授以纯合光桃的花粉，该雌蕊发育成的果实应为
A.毛桃 B.光桃
C.毛桃的概率为1/3 D.光桃的概率为1/3
解析：此题是考查果实的发育，果实的性状表现与亲本的关系。因果实是由子房发育成的，而子房是母本的一部分，因此发育成的果实只表现母本的性状。
答案：A
（6）羊的毛色白色对黑色为显性。两只杂合白羊为亲本，接连生下了3只小羊是白羊，若它们再生第4只小羊，其毛色
A.一定是白色的 B.是白色的可能性大
C.一定是黑色的 D.是黑色的可能性大
解析：此题是考查分离定律的知识。因羊的白色对黑色为显性。两杂合白羊为亲本，接连生下三只小羊是白羊，生第4只小羊也是生白色的可能性大。因为两种杂合的白羊交配，从理论上看这对亲本生出的小羊白（1显纯+2显杂）∶黑（隐纯）=3∶1。
答案：B
2.科学家发现了一只罕见的白色雄猴，请你设计一个最佳方案，可以较快地让这只白色雄猴繁殖成一群白色猴群。
解析：此题是考查分离定律的有关知识。猴子的白化病与人类白化病一样，是隐性性状。如果白色遗传因子用a表示，这只白色雄猴体细胞中遗传因子的组成是aa。
答案：最佳的设计方案是：先让这只白色雄猴与常色雌猴交配，再让F1雌猴与白色雄猴交配。因F1雌猴一定含有a遗传因子，因此F1雌猴与白色雄猴交配，子代一定会产生白猴。这样就会很快繁殖出一群白猴。
●板书设计
第1章 遗传因子的发现
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
●习题详解
一、问题探讨（课本P2）
1.解析：按照融合遗传的观点，双亲的遗传物质在子代体内融合，子代呈现双亲的中间性状，即红色和白色的中间性状——粉红色。
答案：粉红色。
2.提示：这个问题属开放性问题。目的在于引导学生观察身边的遗传现象，辨析融合遗传的观点是否正确。学生可能举出一些生活中大家谈论多又很关心的例子，如身高等,从而产生很多疑惑。教师主要是积极引导学生探讨，投入学习状态就可以了。
二、本节聚焦（课本P2）
1.孟德尔从34个豌豆品种中选择了7对易于区分的相对性状，对每对相对性状的遗传分别进行研究，他的一对相对性状杂交实验的设计要点是：
（1）选用一对相对性状的两个纯种的亲本进行正交和反交的杂交实验得F1，以便对比观察其纯种高茎×纯种矮茎→F1。
（2）将F1自交得F2，观察和统计F2的性状表现及个体数，从中分析揭示性状的遗传规律。
2.孟德尔解释分离现象作了如下假说：①生物的性状是由遗传因子决定的,显性遗传因子决定显性性状，隐性性状由隐性遗传因子决定。②体细胞中的遗传因子是成对存在的。如纯种高茎（DD），纯种矮茎（dd），F1高茎（Dd）；配子（生殖细胞）中只含有成对遗传因子中的一个。③受精作用时，雌、雄配子的结合是随机的,机会是相等的。
为了检验对分离现象的解释是否正确，孟德尔又巧妙地设计了测交实验进行验证。即让F1与隐性亲本杂交。看测交结果与预计结果是否相一致，如果两者相一致，说明其解释是正确的。
3.分离定律，又称孟德尔第一定律。分离定律是指：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
三、旁栏思考题（课本P5）
不会。因为孟德尔解释分离现象的假设之一是雌雄配子的结合是随机的，且结合机会相等。这样不会出现3∶1的性状分离比。
人们曾经认为两个亲本杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，使子代表现出介于双亲之间的性状。……这种观点也称做融合遗传。
讨论：
1.按照上述观点，当红牡丹与白牡丹杂交后，子代的牡丹会是什么颜色？
2.你同意上述观点吗？说说你的理由。备课资料
1.性别决定的机制
摩尔根的研究工作证明，果蝇的性别决定于受精卵中性染色体的差异。后来，科学家们的研究工作进一步证明，哺乳动物（包括人类）的性别决定于XX－XY机制，并且发现受精卵中的X染色体上有决定卵巢发育的基因。
近年来，随着对性别研究的深入，科学家们发现Y染色体短臂（Yp11.3）上的一个基因是性别决定基因，取名SRY基因（sex determined region of Y chromosome）。由于正常男性的Y染色体上都有SRY基因，因此能够形成睾丸并发育为男性。但是，有一些罕见的病例，如染色体组型为46，XY的患者，经检查，虽然有Y染色体存在，但是由于Y染色体上SRY基因缺失，则不能形成睾丸而表现为女性。又如染色体组型为46，XX的患者，经检查，虽然染色体组型中没有Y染色体，但是由于其他染色体上有SRY基因存在而能形成睾丸，因此可以发育为男性。由此可见，从分子水平上说，性别差异决定于某个基因，或者说决定于SRY基因。但是在一般情况下，这与XX－XY机制并不矛盾。
2. 色觉障碍
色觉障碍在人类中很常见。根据三原色学说，可见光谱内任何颜色都是由红、绿、蓝三色组成的。在医学上，对能够辨认三原色的人，称为三色视。这种人的辨色力完全正常，而对完全不能辨认某种颜色的人，称为色盲患者。在色盲患者中，如果有一种原色不能辨认，称为二色视，这种人主要表现为红色盲与绿色盲。如果三种原色都不能辨别，则称为全色盲。如果某人对颜色的辨认能力比较低，称为色弱。在色弱患者中，也主要是红色弱与绿色弱。由此可见，色觉障碍主要是先天性全色盲和先天性红绿色盲与色弱。
先天性全色盲 本病患者不能辨别任何颜色，视力低于0.1，有畏光和眼球震颤症状。典型病例的全色盲患者的视锥体功能完全消失，仅视杆体有功能。这种病的遗传方式通常是常染色体隐性遗传。
先天性红绿色盲与色弱 这两类病极为常见，表现为对红色和绿色的辨别力不正常。但是由于患者从小就丧失正常辨色力，因此常常并不知道自己患有色盲或色弱。
红色觉与绿色觉的基因座位，均位于X染色体Xq28毗邻的位置上，系双座位复等位基因，其中每个座位上都有可能出现4种基因，它们分别是正常、色弱、重色弱和色盲。上述4种（共8个）基因具体是:红色座位上的正常基因（A）、红色弱基因（a1）、重红色弱基因（a2）和红色盲基因（a3）；绿色座位上的正常基因（B）、绿色弱基因（b1）、重绿色弱基因（b2）和绿色盲基因（b3）。这里正常基因（A或B）对其他基因是显性。在色觉障碍基因中，症状轻的对症状重的是显性。因此，按显性程度而言，基因的排列顺序是A＞a1＞a2＞a3；B＞b1＞b2＞b3。由于男性仅有一条X染色体，因此在红色觉座位与绿色觉座位上，只要各有一个色盲或色弱基因，就表现为色盲或色弱。例如，a1B为红色弱，Ab3为绿色盲等。女性由于有两条X染色体，因此，只有在有一对致病基因时，才会表现为异常，如a1a1BB（表现为红色弱），AAb1b2（表现为绿色弱）等。或者说，在红色觉与绿色觉座位上，只要各有一个正常基因，就表现为正常，如Aa1Bb1。如果女性的两对基因中一对基因为致病基因，但是程度不同，则表现型由较轻的病理基因所决定，如a1a3BB表现为红色弱。
蓝色盲与蓝色弱很少见，因为蓝色弱是X连锁隐性遗传，蓝色盲可能是不规则的常染色体显性遗传。●备课资料
1.对遗传密码的破译工作
1944年奥地利物理学家薛定谔就在他的《生命是什么》一书中，最早提出了遗传密码的设想。他猜想染色体中的有机分子单体严格、精确地排列，构成了遗传密码。遗传密码决定了生物的遗传性状。这个大胆的猜想，吸引了一批优秀的科学家投身到生命科学的研究中，去破译遗传密码。
1953年美国物理学家伽莫夫了解到了沃森和克里克提出的DNA双螺旋模型后，设想DNA的四种碱基可能就是薛定谔所说的遗传密码。他还通过排列组合计算，推断出一个遗传密码子可能是由三个碱基组成的——三联体密码，一种氨基酸可以用几种碱基密码来表达。
伽莫夫的三联体密码设想很好地解决了四种碱基与二十种氨基酸的对应关系，但遗传密码在DNA上，DNA在细胞核中，密码是怎样到细胞核外指挥蛋白质的合成的呢？哪一种密码子代表哪一个氨基酸呢？
1959年克里克在许多科学家工作的基础上提出了遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质的设想。遗传密码就不再是DNA中的碱基序列，而是mRNA中的碱基序列了。
1961年美国的生物化学家尼伦伯格首先用化学方法合成出尿嘧啶（U）多聚体。然后把尿嘧啶（U）多聚体放入一个含有核糖体和多种氨基酸的系统中，结果得到了完全由苯丙氨酸组成的蛋白质。从而破译了苯丙氨酸的一个密码子。
此后，各国科学家在此思路的基础上，通过化学合成含有不同碱基的RNA的方法，开展了破译密码子的工作。到1966年科学家们破译了全部密码子。
2.遗传密码的特点
遗传密码是生物体遗传信息保存的最小功能单位，它的特点归纳起来有以下五点：
第一，遗传密码是连续地排列在RNA分子上的。在RNA分子上，两个密码之间没有任何其他核苷酸予以隔开。因此要正确地阅读密码必须从一个正确的起点开始，以后连续不断地一个一个往下读，直到读到终止信号。假如在密码上插入一个或删去一个碱基，就会使这一点以后的密码读取全部发生错误。这是一种重要的基因突变形式，关于这一点我们以后还要谈到。
第二，遗传密码具有简并性的特点。遗传密码一共有64个，而生物体中氨基酸总共只有20个，因此多数氨基酸必定有几个密码与之对应。研究发现，与亮氨酸对应的密码有UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG。只有色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密码。密码的简并性在遗传的稳定性上有一定的意义，如UUA改为UUG时，依然是亮氨酸不变。这样可以减少生物体因基因突变造成的损害。
第三，密码有专一性的特点。通过观察密码表我们不难发现，氨基酸似乎主要由前两个碱基决定。第三个碱基的改变，常不致引起氨基酸的改变，也就是说，密码第三位发生变化时，密码的意义往往不改变，如上述的UUA改为UUG时，表示的氨基酸仍然是亮氨酸。这样的例子还有很多，大家不妨在表中再找几个例子。曾经有科学家因为遗传密码的专一性而提出：密码在进化过程中很可能一直是一个二联体密码，后来才改变为三联体密码。
第四，在这64个密码中有三个不编码的任何氨基酸，是肽链合成的终止密码。它们是UAG、UAA及UGA。另外，还有一个密码AUG既是甲硫氨酸的密码，又是肽链合成的起始密码，可见肽链合成时第一个氨基酸总是甲硫氨酸。
第五、密码的通用性。上面表中所列的三联体密码，无论对病毒还是原核生物或真核生物都是通用。可以说，三联体密码是一个通用字典，绝大多数生物都是按照这一字典的规定来翻译自己的蛋白质，这是生命统一性的一个有力证据。但是也有例外，生物线粒体DNA的编码和这一通用密码就有不少不同之处。例如，UGA是一个“终止密码”，不翻译成任何氨基酸，但人线粒体DNA中密码UGA翻译为色氨酸。又比如AUA在通用密码中是异亮氨酸，但在人线粒体密码中则是甲硫氨酸。●备课资料
1.限制性内切酶及其特点
在生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自身的DNA却无损害。科学家还注意到，这种酶是从DNA分子内部切断DNA的，因此，这种酶称作限制性内切酶。美国生物学家内森斯和史密斯因发现了限制性内切酶而获得1978年度的诺贝尔生理学或医学奖。
限制性内切酶通常能识别4～6个碱基长度的特定DNA序列，并能以特定的模式剪切DNA链。一般来说，被识别的DNA序列是回文序列。这种序列的特点是，当从左右两端分别阅读这段双链DNA的碱基序列时，双链上的碱基序列是相同的。按照切割的方式，限制性内切酶可以分为错位切和平切两种，它们分别产生黏性末端和平末端。
目前大约已有500种限制性内切酶，这些酶的命名方式与EcoRI一样遵循统一的规则。第一个字母是分离出此酶的细菌属名的第一个字母，后两个字母为种名的前两个字母，小写，株系数字通常都省略，罗马数字用来表示从同一个细菌中分离出的不同的限制性内切酶。如HpaI和HpaⅡ就是从同一种细菌中分离出来的第一种和第二种内切酶。
几种常用的限制性内切酶及其酶切位点如下表：
几种常用限制性内切酶及其酶切位点
限制性内切酶 识别位点 限制性内切酶 识别位点
EcoRI G↓AATTC ApaI GGGCC↓C
XbaI T↓CTAGA BgⅡ A↓GATCT
XhoI C↓TCGAG C1aI AT↓CGAT
NdeI CA↓TATG SmaI CCC↓GGG
2.基因工程中的运载体
在基因操作过程中使用运载体有两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制（称为克隆）。现在所用的运载体主要有两类：一类是细菌细胞质的质粒，它是一种相对分子质量较小、独立于染色体DNA之外的环状DNA（一般有1～200 kb左右，kb为千碱基对），有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。质粒能通过细菌间的结合由一个细菌向另一个细菌转移，可以独立复制，也可以整合到细菌染色体DNA中，随着染色体DNA的复制而复制。另一类运载体是噬菌体或某些病毒等。现在人们还在不断寻找新的运载体，如叶绿体或线粒体DNA等也有可能成为运载体。作为运载体必须具有三个条件：在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；有多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个，如大肠杆菌pBR322就有多种限制酶的单一识别位点，可适于多种限制酶切割的DNA插入；有一定的标记基因，便于进行筛选，如大肠杆菌的pBR322质粒携带氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。一般来说，天然运载体往往不能满足上述要求，因此需要根据不同的目的和需要，对运载体进行人工改造。现在所使用的质粒载体几乎都是经过改造的。●备课资料
人类的进化历程
原始的人类开始出现大约在距今约300万～200万年以前。智力和文化的发展是人类进化发展的重要标志。
南方古猿是由猿分化出来的最原始的人科代表，具有猿和人的混合特征，能直立行走。代表了由猿到人演化过程的过渡阶段。它们生活在距今500万～120万年期间的东非和南非等地。它们的脑容量变化范围由早期的450毫升到晚期的725毫升。它们可能像现代的类人猿一样具有使用树枝、木棍、石块的能力，但无有意识制造工具（石器）的能力。
大约在距今250万年前后，由南方古猿演化出了最早使用和有意识地制造石器的原始人类——能人。它们生活在距今250万～150万年期间，代表了人类演化历史中的早期猿人阶段。它们的平均脑容量约640毫升。它们制造的石器是一些由砾石打制而成的非常简单的粗制砍砸器，在考古学中被称为奥杜韦文化。目前为止，这一演化阶段的人类化石和文化遗址主要分布在东非地区和我国的云南省。我国云南的元谋猿人生活时代距今约170万年。
本章自我检测详解
一、概念检测
判断题
1.解析：由遗传物质引起的变异才会遗传。
答案：×
2.解析：如果是由于突变而产生的变异是能够遗传的。
答案：×
3.解析：种群本身会自发突变；种群的个体数量在变。
答案：×
4.解析：隔离是物种形成的三个环节之一，是物种形成的必要条件。
答案：√
选择题
1.解析：此题主要考查基因频率变化的影响因素。
答案：A
2.解析：此题主要考查的是生物与环境之间在相互影响中不断进化和发展。
答案：C
画概念图（下图）
二、知识迁移
1.这两个种群属于同一个物种，因为未出现生殖隔离。
2.参见第1节对细菌抗药性的解释。
三、技能应用
提示：中间体色可能与环境色彩较接近，这样的个体不容易被捕食者发现，生存并繁殖后代的机会较多，相应的基因型频率较高。经过长期的自然选择，导致中间体色个体较多。
四、思维拓展
1.不一定。进化过程中出现的新物种，有些是靠开辟环境中新的生存位置来生存和繁衍的，不一定就比原来的物种适应能力更强。例如，海洋中的生物登陆后，形成许多新物种，开辟了新的生存空间，但是不能说这些新物种比海洋藻类的适应能力强。
2.与同种或类似的野生种类相比，家养动物的变异往往更多，这与人类根据自身的需要，采取的杂交育种等措施有关。
3.提示：假如达尔文接受了孟德尔的理论，他可能会摒弃获得性遗传的观点，对遗传和变异的原因作出较为科学的解释。

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