示范教案(遗传信息的携带者——核酸).doc

“高中生物颖韬工作室”整理 http://sw.fjjy.org

第3节 遗传信息的携带者——核酸

●从容说课
《遗传信息的携带者——核酸》的知识，学生在日常生活中很少有感性的认识，所以教学的直观性非常重要。但是学生对遗传物质会产生强烈的好奇心，我们可以利用这一点，再结合新的科技成果来创设情景，例如课文中的问题探讨：DNA指纹法技术在侦破工作中的用途，来进入新课程的教学。本节虽然提出了遗传信息，但是对遗传信息的深入理解需要在《遗传进化模块》中完成。这一节重点是让学生了解承载遗传信息的物质——核酸。通过实验，观察DNA和RNA在细胞中的分布，让学生在实验中通过试剂的特殊显色反应，感受到遗传物质——核酸的真实存在和分布情况，这样对核酸有一个比较直观的感性认识，从而更好地理解核酸的种类有两种：脱氧核糖核酸（简称DNA）和核糖核酸（简称RNA）。教师在教学中要注意引导学生正确地使用显微镜的方法和关键的实验步骤，引导学生分析问题以及如何得出结论。此实验是本节一个很重要的内容。第二个重点内容是理解核酸是一种生物大分子，它是由核苷酸连接而成的长链。教师可以从学生已有的学习知识入手，从核酸的基本组成元素出发，由元素组成核苷酸，由核苷酸组成核苷酸链，再形成核酸。注意利用课文中两种核苷酸的比较，以区分DNA和RNA的基本组成单位的不同，组成两种核苷酸碱基的不同和所含的五碳糖不同，提高归纳判断能力。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出核酸的种类。
（2）简述核酸的分子结构和功能。
（3）懂得以特定的染色剂染色，观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布。
2.过程与方法
（1）尝试进行自主学习和合作学习。
（2）学会运用比较、归纳等方法分析实验结果。
（3）运用互联网、图书、杂志进行资料的收集和整理。
（4）积极参加社区实践活动，并尝试进行调查报告的写作。
3.情感态度与价值观
（1）参与小组合作与交流，培养学生自主、探究、合作式的学习方式。
（2）认识生物科学的价值，乐于学习生物科学，养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。
●教学重点
1.核酸的分子结构和功能。
2.观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布。
●教学难点
观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布。
●教具准备
1.实验材料的准备。
2.学生的探究性学习预习作业：观察DNA和RNA在细胞中的分布。
3.脱氧核苷酸和核糖核苷酸分子组成示意图、脱氧核苷酸长链示意图、DNA与RNA在化学组成上的区别图。
4.实验的多媒体课件。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
1.实验材料用具：人的口腔上皮细胞或青蛙皮肤细胞、蛙的红细胞、蚕豆叶表皮，洋葱表皮
大烧杯，小烧杯，温度计，滴管，消毒牙签，载玻片，盖玻片，铁架台，石棉网，火柴，酒精灯，吸水纸，显微镜
质量分数为0.9%的NaCl溶液，质量分数为0.8%的盐酸，吡罗红甲基绿染色剂（取A液20 mL,B液80 mL配成染色剂，使用时现配。A液：取吡罗红甲基绿粉1 g，加入100 mL蒸馏水中溶解，放入棕色瓶中备用。B液：取乙酸钠16.4 g,用蒸馏水溶解至1 000 mL。取乙酸12 mL，用蒸馏水稀释至1 000 mL。取稀释的乙酸钠溶液30 mL和乙酸20 mL，加蒸馏水50 mL,配成pH为4.8的溶液），蒸馏水。
2.学生实验人员的分组（一般4人为一个小组），实验的预习作业。
3.调查报告的一般写法资料准备。
［情境创设］
首届国际DNA证据研讨会于2004年11月23日至25日在北京人民警察学院举行。迄今为止，没有任何一项法庭证据鉴别技术像DNA鉴定一样，能够以99.999 9%的精度锁定或排除犯罪嫌疑人。在全国司法系统推广DNA证据鉴定技术，建立全国联网的犯罪现场DNA证据数据库以及重点监控人群DNA数据库，对于大幅提高破案率、缩短结案时间，震慑强奸、杀人等恶性犯罪分子，维护社会安定具有重要意义。
以下是一个真实的故事：检验荔枝DNA找到杀人者 一个年仅12岁的女孩，失踪数日后，在村边的臭水沟中被人发现尸体。侦查人员在死者胃里发现了一种呈咖啡色的肉丝状物质，随后又在嫌疑人家中发现了一些发霉的荔枝壳和荔枝核，两者之间究竟有无关联？
检验人员运用植物DNA检验技术，采用多对引物进行扩增检验，结果证明在死者胃内发现的咖啡色肉丝状物质就是荔枝肉。检验进一步证明，死者胃内所发现的荔枝肉和嫌疑人家中发现的荔枝壳具有同一来源的特性，在所有的引物扩增检验结果中，果肉和外壳都呈现出相同的DNA谱带。同时，警方从市场上随机购买的荔枝却与前两者的DNA谱带不同。
这个结果说明一个事实，在死者胃内发现的荔枝肉与在嫌疑人家中发现的荔枝壳是同一棵树上结的果实，具有同一性。在证据面前，嫌疑人供认了犯罪过程。
DNA指纹法技术在侦破工作中有着重要的用途。众所周知，每个人都有指纹，而且每个人的指纹都很独特，刑侦人员将从案发现场得到的血液、头发等样品中提取的DNA，与犯罪嫌疑人的DNA进行比较，就有可能为案件的侦破提供证据。那么什么是DNA指纹呢？DNA是什么？为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息？
［师生互动］
（一）学生分小组进行合作式的讨论和交流
学生对DNA指纹法在案件侦破中的作用可能略有所闻，让学生分组进行合作式的讨论，然后让学生进行交流表达、回答提出的疑问，尽可能地让所有学生分享他们对遗传物质——核酸的认识。
1.DNA指纹是不是平时说的手指印？（不是）
2.怎么知道那些DNA是否来自同一个人？（根据复杂的检测，观察DNA谱带是否完全相同）
3.DNA可以做身份证吗？（可以。而且这种身份证是终身的，也是唯一的，能避免同名同姓同地点同时出生的人身份混淆）
……
可以由学生自由提问，在老师组织下，由同学答疑，回答不上来的，再由老师作补充。
为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息，这与DNA是遗传物质的本质是分不开的，因此通过对DNA指纹的鉴定，可以判断两个人之间的亲缘关系，DNA指纹在人的一生中是无法改变的，因此，科学家只需要一滴血、一根头发等就可以对其DNA指纹进行鉴定。DNA指纹分析除了用于破案以外，还广泛用于其他很多方面，如亲子鉴定、鉴别移民、孤儿、难民、遇难者的身份等。
4.DNA的中文名称是什么呢？（脱氧核糖核酸）
5.脱氧核糖核酸属于哪一类的有机化合物？（核酸）
6.核酸有哪些种类？有什么功能？（核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；一类是核糖核酸，简称RNA。核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中有重要的作用）
7.一个细胞的基本结构是什么？核酸存在于细胞的哪些部位？（细胞有细胞膜、细胞质、细胞核等几个部分，植物细胞还有细胞壁、液泡等特殊结构）
8.大家能否通过实验，判断DNA和RNA在细胞中的分布情况？
（二）老师介绍实验的原理以及科学认识的模式
原理：甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。利用甲基绿和吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA和染色剂结合。
科学认识模式是“假设检验”，即在提出问题后，接着提出猜测性的假设，然后用观察和实验来检验。这种科学认识模式的程序是问题→试探性假设→批判与检验。这是科学探究的一般程序，也是探究性学习的一般程序。
（三）找一个预习作业做得比较好的同学，陈述实验如何进行
A.问题的提出：DNA和RNA在细胞中是怎么分布的？
B.试探性假设：DNA分布在细胞核，RNA分布在细胞质。
C.实验检验：甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色，通过观察两种颜色出现的部位来判断DNA和RNA在细胞中的分布。
实验方法步骤
1.取口腔上皮细胞
（1）在洁净的载玻片上，滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液。
（2）用消毒牙签在自己漱净的口腔内侧壁上轻轻地刮几下，把牙签上附有碎屑的一端，放在载玻片的液滴中涂抹几下。
（3）点燃酒精灯，将涂有口腔上皮细胞的载玻片烘干。
2.水解
（1）在小烧杯中加入30 mL质量分数为8%的盐酸，将烘干的载玻片放入小烧杯中。
（2）在大烧杯中加入30 ℃温水。
（3）将盛有盐酸和载玻片的小烧杯放在大烧杯中保温5 min。（如下图所示）

图2－3－1

3.冲洗涂片
用蒸馏水的缓水流冲洗载玻片10 s。
4.染色
（1）用吸水纸吸去载玻片上的水分。
（2）将吡罗红甲基绿染色剂滴2滴在载玻片上，染色5 min。
（3）吸去多余染色剂，盖上盖玻片。
5.观察
先用低倍镜找到染色均匀、色泽浅的区域，再用高倍镜观察各部分的染色情况。
（四）教师把实验关键的步骤作多媒体演示
请你把观察到的实验现象记录在下表中，分析得出结论。
选用材料
细胞核的颜色
细胞质的颜色
人的口腔上皮细胞

洋葱鳞片叶表皮细胞

自选材料________

结 论

（五）各实验小组的学生交流实验结果
请你和其他实验小组交流实验现象和结论，你们得出的结论是一样的吗？
结论：通过各种动植物实验材料的观察，同学们观察到的结果非常相似，在细胞核部分被染成了绿色，而在细胞质部分被染成了红色。说明DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。
（六）学生带着三个主要问题阅读课本P28～P29，进行自主学习和交流
1.核酸的组成元素有哪些？
2.核酸的分子结构是怎么样的？
3.如何区分DNA和RNA？
老师投影图片：课本P28，图2－8脱氧核苷酸和核糖核苷酸、图2－9脱氧核苷酸长链，课本P29，图2－10 DNA与RNA在化学组成上的区别，由学生对上述问题一一回答，老师对学生理解不到的地方作必要的补充说明。
核酸由C、H、O、N、P五种元素组成。核酸水解后得到很多核苷酸。核苷酸是核酸的基本组成单位。
观察图2－8脱氧核苷酸和核糖核苷酸，比较脱氧核苷酸和核糖核苷酸分子结构有什么异同？（观察能力的培养）
相同点：一个核苷酸都是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。很快也能观察到组成两者的糖不一样，组成脱氧核苷酸的糖比核糖核苷酸的糖少了一个氧原子。
观察脱氧核苷酸长链图。此图是一小段脱氧核苷酸长链，图中有多少个脱氧核苷酸分子？（5个）每个核酸是由几十个乃至上亿个核苷酸连接而成的。绝大多数生物体的细胞中，DNA由2条核苷酸链构成。RNA由1条核苷酸链构成。
观察DNA与RNA在化学组成上的区别图，由学生归纳并说出它们的区别。

［教师精讲］
观察DNA与RNA在细胞中的分布是一个重要的学习活动，懂得实验的原理是基础。甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。要想实验得到明显的效果，必须注意用盐酸水解的实验步骤，改变细胞膜的通透性和使染色体中的DNA与蛋白质分离。
看懂脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸图解，DNA和RNA在化学组成上的区别图解，以及核苷酸长链的特点，也是本节对同学们在观察能力、分析归纳能力方面的一个重要的要求。应该指出的是遗传信息是指DNA的脱氧核苷酸序列。DNA的脱氧核苷酸虽然只有4种，但若数量不限，在连成长链时，排列顺序就极其多样化，它的信息容量就非常大了。有关DNA和RNA知识的深入了解，在第二模块《遗传与进化》中继续学习。
［评价反馈］
学习过程评价表
班级：___________姓名：___________评定结果：__________
评价内容
评价的主体（评价者）
维度

自评
互评
教师评价
学习能力
善于搜集信息和分析信息，通过自主学习获取知识

能积极参加课堂教学活动，在合作学习和合作讨论中表现积极

实践能力
积极参加学科实践，能在实践中发表自己的看法或意见

能熟练制作口腔上皮细胞或洋葱表皮细胞

正确使用显微镜，并能观察到较明显的实验现象

有较强的合作精神，能与小组成员共同完成任务

学习情感和
态度
学习态度认真，有坚定的学习信念，能克服学习中的困难

有课前预习，堂上听课注意力集中，按时完成作业

有学习诚信，不抄袭他人的作业

能主动设疑、解疑，积极思考、发言

有协作精神，能与他人交流自己的学习体验

任课教师（签名）：__________
△等级建议：
A.优秀 B.良好
C.合格 D.不合格

［课堂小结］
遗传信息
［布置作业］
1.课本P29练习题。
2.如何写调查报告。
［课后拓展］
（一）调查报告的一般格式
调查课题：核酸保健品的种类调查或核酸保健品功效调查
调查目的：
1.初步学会调查和统计的基本方法。
2.培养接触社会，并从社会中直接获取资料的能力。
3.在调查实践中，培养学生的团队精神、探索精神和实事求是的科学态度。
调查过程：
1.调查单位：
2.调查时间：
3.调查方式：（包括组成人员）
●板书设计
第3节 遗传信息的携带者——核酸
一、 核酸的种类和功能

功能：
二、核酸在细胞中的分布
DNA：主要分布在细胞核内
RNA：主要分布在细胞质中
三、核酸的分子结构

●习题详解
一、练习（课本P29）
（一）基础题
（1）√〔绝大多数生物的遗传信息储存在DNA分子中，部分病毒（如HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒、狂犬病毒等）的遗传信息直接储存在RNA中〕
（2）√（脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸都是由一分子磷酸、一分子五碳糖、一分子含氮的碱基组成）
（3）×（DNA主要分布在细胞核内，细胞质中的线粒体和叶绿体也有少量的DNA；RNA主要分布在细胞质中，但细胞核中的染色体也含有少量的RNA）
2.C（DNA是由脱氧核苷酸分子组成的，每个脱氧核苷酸含有的五碳糖是脱氧核糖）
3.C（豌豆叶肉细胞中核酸有DNA和RNA两种类型，组成DNA的碱基种类有A、T、C、G四种，组成RNA的碱基种类有A、U、C、G四种,所以豌豆叶肉细胞含有A、T、C、G、U五种碱基）
（二）拓展题
提示：根据网上收集的各种资料以及社会调查的结果显示，迄今为止卫生部共批准了十种核酸保健食品：恒达核酸口服液、泼力金核酸饮品、正分子牌核酸胶囊、中西新生力牌核酸胶囊、珍奥核酸胶囊、珍奥核酸口服液、迪源牌鲁迪核酸口服液、安泰核酸口服液、御麟牌御麝核酸胶囊、莱福赛茵牌敬尊核酸片。其保健功能也仅限于免疫调节、抗疲劳、改善记忆、延缓衰老。（人民健康网）
二、问题探讨（课本P26）
1.全名为脱氧核糖核酸。DNA是主要的遗传物质,而每个人的遗传物质都有所区别,因此DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息。
2.DNA鉴定技术还可以运用在亲子鉴定上。在研究人类起源、不同类群生物的亲缘关系等方面,也可以利用DNA鉴定技术。
3.需要。因为DNA鉴定只是提供了犯罪嫌疑人的遗传物质方面的信息,还需要有嫌疑人是否有作案动机、时间，是否在犯罪现场，是否有证人等其他证据。如果有人蓄意陷害某人,也完全有可能将他的头发、血液等含有DNA的物质放在现场。因此案件侦查工作应在DNA鉴定的基础上,结合其他证据确定罪犯。
三、本节聚焦（课本P26）
1.组成DNA和RNA的五碳糖和含氮的碱基种类不同。组成DNA的五碳糖是脱氧核糖，碱基中有胸腺嘧啶T，而RNA的五碳糖是核糖，碱基没有T而有尿嘧啶U。
2.核酸的基本组成单位是核苷酸。
3.DNA中脱氧核苷酸的排列顺序就代表了生物的遗传信息。
四、实验（课本P27）
结论：说明DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。
五、旁栏思考题（课本P27）
原核细胞的DNA位于拟核区域。

·8·