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高二生物DNA是主要的遗传物质和DNA的结构
第19讲 DNA是主要的遗传物质及DNA的结构考试要求1． DNA是主要的遗传物质（肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌的实验）。要求能体会格里菲思、艾弗里、赫尔希和蔡斯等科学家的实验思路，理解从实验现象得出实验结论的基本方法；领悟证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路。2． DNA分子的结构。理解DNA分子的基本组成单位及DNA结构的主要特点。知识整理DNA是主要的遗传物质一、DNA是遗传物质的证据（一）肺炎双球菌的转化实验1．将R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。说明
。2．将S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。说明。3．将加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。说明。4．将R型的活细菌与加热杀死的S型细菌混合，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡，并在小鼠体内检测出活的S型细菌。说明
。上述实验说明
。（二）艾弗里证明遗传物质是DNA的实验1．从S型活细菌提取得到DNA、蛋白质和多糖等物质2．⑴将上述提取得到的DNA加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上出现了有毒性的活的S型细菌菌落和无毒性的活的R型细菌菌落。⑵将上述提取得到的蛋白质或多糖加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。⑶将上述提取得到的DNA先与DNA酶混合一段时间后，再加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。通过上述实验，艾弗里与他的同事得出了的结论。（三）噬菌体侵染细菌的实验1．T2噬菌体的特点　T2噬菌体是由
这两种化合物组成。硫元素仅存在于分子中，99%的磷都存在于
分子中。2．制备含放射性同位素T2噬菌体的方法首先用含放射性同位素（如32P）的培养基培养
，然后再用上述细菌培养
，就可得到含放射性元素（如DNA分子中含32P）的T2噬菌体。3．噬菌体侵染细菌的实验实验过程及结果：①该实验过程中搅拌的目的是使
分离。上清液中主要含有
，沉淀物中主要含有
。用35S标记的一组实验，主要在上清液中检测到放射性同位素，而用32P标记的一组实验，主要在沉淀物中检测到放射性同位素。这一结果说明。②此实验中释放的大量T2噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，却不能检测到35S标记的蛋白质。这一结果说明
。③噬菌体侵染细菌的实验说明
。二、少数生物的遗传物质是RNA有些病毒不含DNA，只含有蛋白质和RNA，它们的遗传物质是
，如。三、绝大多数生物的遗传物质是DNA因为只有少数生物（有些病毒）的遗传物质是RNA，绝大多数生物的遗传物质是
。DNA分子的结构一、DNA分子的基本组成单位-脱氧核苷酸脱氧核苷酸由一分子
，一分子脱氧核糖和一分子
组成。组成脱氧核苷酸的碱基有[A]
]胞嘧啶和[T]胸腺嘧啶四种。组成DNA的脱氧核苷酸有腺嘌呤脱氧核苷酸、
、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸四种。二、DNA分子的结构（规则的双螺旋结构）（一）规则的双螺旋结构1．由两条
平行的脱氧核苷酸链组成。2．外侧：
交替连接构成了DNA的
3．内侧：两条脱氧核苷酸链上的碱基通过
。碱基配对的方式有
两种。碱基之间的这种一一对应关系，叫做
原则。　（二）遗传信息：碱基对的
代表遗传信息；种类：4n（n代表碱基对）。　（三）DNA分子的结构特点　
⑴稳定性。指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定。　　⑵多样性。碱基对
的千变万化，构成了DNA分子的多样性。　　⑶特异性。碱基对的
的排列顺序，构成了DNA分子的特异性。　　命题研究考点搜索出题方向解题策略DNA是主要的遗传物质（2004年）考查是否掌握"转化因子"的化学本质要理解肺炎双球菌转化实验的实验原理，在转化过程中起转化作用的真正物质是DNADNA分子中的碱基互补配对原则（2001年）考查碱基互补配对原则的应用能力能根据碱基互补配对原则推出解此类题的规律DNA的基本组成单位（2003年）考查组成DNA的四种脱氧核苷酸掌握DNA的基本组成单位、DNA结构的特点，并能图文结合起来理解是解此类题的关键DNA分子的结构特点（2003年）考查沃森和克里克提出的DNA结构特点DNA分子的特异性（2003年）考查DNA分子特异性的结构基础遗传信息（2001年）考查遗传信息的概念掌握遗传信息的概念，理解它与遗传密码的区别提分关键1．肺炎双球菌转化实验说明了DNA是遗传物质吗？　　答：没有。因肺炎双球菌实验所用实验材料都是活的细菌或杀死的细菌，没有单独地直接观察DNA的作用，因此此实验不能表明DNA是遗传物质，只能表明S型细菌中有一种"转化因子"能使R型细菌转化为S型细菌。2．噬菌体侵染细菌的实验表明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质吗？　　答：没有。因为噬菌体侵染细菌的过程中，注入到细菌体内的是噬菌体的DNA分子，蛋白质外壳附着在细菌的表面，没有进入到细菌细胞内，因此在细菌细胞内，是噬菌体的DNA进行自我复制，指导噬菌体蛋白质外壳的合成，然后组装成噬菌体；没有直接观察到噬菌体蛋白质的作用。因此噬菌体侵染细菌的实验只表明DNA是遗传物质，没有表明蛋白质不是遗传物质。3．脱氧核苷酸、脱氧核苷酸序列、遗传信息这三者间的关系是怎样的？　　答：脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位，许多个脱氧核苷酸分子聚合起来构成了脱氧核苷酸序列，有遗传效应的脱氧核苷酸序列就是遗传信息。　　4．生物体内的核酸是否都是遗传物质？　　答；一切生物的遗传物质是核酸，是不是生物体内的所有核酸都是遗传物质呢？针对这个问题让我们通过两个常见的习题来分析一下。　　⑴组成人、噬菌体和烟草花叶病毒核酸的核苷酸分别有多少种？A．8、4、4
B．4、4、4
C．5、4、4
D．8、4、5　　⑵组成人、噬菌体和烟草花叶病毒遗传物质的核苷酸分别有多少种？A．8、4、4
B．4、4、4
C．5、4、4
D．8、4、5对于病毒，它们体内只有DNA（如噬菌体）或只有RNA（如烟草花叶病毒），这种情况下，核酸即是遗传物质。但由细胞构成的生物则不然，它们的细胞核和细胞质中同时都存在DNA和RNA，但是能作为遗传物质储存遗传信息并能控制蛋白质合成的只有DNA并非RNA。那由细胞构成的生物体内的RNA有何作用呢？RNA有转运RNA、信使RNA等，它们都是以DNA的一条链为模板转录而来的，其中信使RNA起的作用是传递遗传信息，它把遗传信息从细胞核传到细胞质中，并进一步反映到蛋白质结构上；转运RNA是运载氨基酸到核糖体上进行脱水缩合。所以由细胞构成的生物的遗传物质是DNA，RNA不是遗传物质。由此可见，人、噬菌体的遗传物质是DNA，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，因此前两题的答案分别为A、B。通过上述例题我们可得出结论：核酸中的DNA是细胞生物的遗传物质，病毒的遗传物质是DNA或RNA。　　名师点拨　　例1 （2004年陕西卷）肺炎双球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型则不具有。下列叙述错误的是A．培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能够产生一些具有荚膜的细菌B．培养R型活细菌时加S型细菌DNA的完全水解产物，不能够产生具有荚膜的细菌C．培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能够产生具有荚膜的细菌D．培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质，不能够产生具有荚膜的细菌　　考点分析
本题考查的是组成生物体的化合物中起转化作用的物质，即DNA才是"转化因子"。　　解题思路
题干中告诉我们：肺炎双球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型则不具有；要使R型具有有荚膜，必须使R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌，而起这种转化作用的物质必须是遗传物质；在构成细菌的化合物中，DNA才是遗传物质，因此只有DNA才能使R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌。本题正确答案为A。失分陷阱
本题失分的主要原因是混淆DNA与DNA的完全水解产物的区别，不理解DNA的完全水解产物是碱基、脱氧核糖、磷酸，这些物质不是遗传物质，不可能是"转化因子"。例2（2001年广东卷）下列关于双链DNA的叙述错误的是Ａ．若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等　　Ｂ．若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于TＣ．若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链也是Ａ∶Ｔ∶Ｇ∶Ｃ＝1∶2∶3∶4Ｄ．若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链为Ａ∶Ｔ∶Ｇ∶Ｃ＝2∶1∶4∶3　　考点分析
DNA双螺旋结构中一个重要知识就是碱基互补配对原则，这不仅涉及到DNA分子的独特结构，还涉及到DNA分子的复制、转录、翻译等过程。因此考生要很好地理解碱基互补配对原则，并能得出相应的规律应用到解题过程中。本题考查的是考生应用碱基互补配对原则的能力。　　解题思路
从解题技巧来看，因C、D两选项中条件相同，只是推出的结论不同，所以C、D两选项肯定有一个选项是错误的，考生应马上放弃A、B两选项，考虑C、D两选项中哪个是错误的。根据碱基互补配对原则，一条链中A的数目肯定等于另一链中T的数目，所以一条链中A占1/10，则另一条链中T也占了1/10，以此类推可知，若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链应为Ａ∶Ｔ∶Ｇ∶Ｃ＝2∶1∶4∶3。本题正确答案为C。　　失分陷阱
缺乏解题技巧，加之对碱基互补配对原则不甚理解，使部分考生选A或B；选D的考生则是应用碱基互补配对原则的能力较低。　　例3（2003年上海卷）今年是DNA结构发现50周年。1953年，青年学者沃森和克里克发现了DNA的结构并构建了模型，从而获得诺贝尔奖，他们的成就开创了分子生物学的时代。请回答：　　①沃森和克里克发现的DNA结构特点为
。　　②组成DNA分子的四种脱氧核苷酸的全称是
。　　考点分析
DNA结构模型的提出具有划时代的意义，使分子遗传学得以诞生。本题主要考查考生对基本知识的掌握程度。　　解题思路
组成DNA分子的脱氧核苷酸是根据碱基的不同来分的，它们的命名也是根据碱基来命名的，如脱氧核苷酸中的碱基为腺嘌呤即此脱氧核苷酸就叫腺嘌呤脱氧核苷酸，由此举一反三就可知组成DNA分子的四种脱氧核苷酸为腺嘌呤脱氧苷酸、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。本题正确答案为①双螺旋结构
②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失分陷阱
只知碱基有A、T、C、G而不知其全称是该题失分的主要原因。例4（2003年广东卷）决定DNA遗传特异性的是　　　A．脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点　　　B．嘌呤总数与嘧啶总数的比值C．碱基互补配对原则　　　D．碱基排列顺序　　考点分析
DNA分子结构的多样性使得每个DNA分子具有特定的碱基排列顺序，这就是遗传特异性，这是作为主要遗传物质DNA的一个重要特征。考生首先应能阐明DNA分子的双螺旋结构才能理解DNA中什么结构决定了DNA遗传特异性。　　解题思路
DNA遗传特异性指的是每种每个生物个体的DNA分子都具有自己独特的结构。DNA的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的结构，所有DNA分子是一样的；任何一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链之间的碱基互补配对都是A与T，C与G，因而DNA分子中嘌呤总数等于嘧啶总数；每个DNA分子具有自己独特的碱基排列顺序，即遗传特异性。本题正确答案为D。　　失分陷阱
不理解脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖是交替连接的，或单纯地记忆碱基互补配对原则而不能推出DNA分子中嘌呤总数等于嘧啶总数是该题失分的原因。　　例5（2001年上海卷）遗传信息是指　　　A．有遗传效应的脱氧核苷酸序列
B．脱氧核苷酸　　　C．氨基酸序列
D．核苷酸　　考点分析
遗传信息是遗传的物质基础中的一个重要概念，也是一个比较抽象的知识。对这一知识，首先要理清遗传物质上有遗传效应的核苷酸序列才是遗传信息，理解绝大多数生物的遗传物质是DNA。本题要求考生根据遗传信息的基本知识来解题，属于容易题。　　解题思路
遗传信息是指遗传物质上的核苷酸序列，脱氧核苷酸、核苷酸分别是DNA和核酸的基本组成单位，它们不是遗传物质，不可能带有遗传信息；氨基酸是蛋白质的基本组成单位，它的排列顺序决定了蛋白质的结构；DNA是主要的遗传物质，其上有遗传效应的脱氧核苷酸序列就是遗传信息。本题正确答案为A。　　失分陷阱
将有遗传效应的脱氧核苷酸序列与脱氧核苷酸这两个概念混淆，使部分考生选B。DNA、蛋白质的基本组成单位混淆使部分考生选C。例6
图19-1表示细胞内与DNA有关的物质或结构，请据图回答：⑴细胞内的遗传物质是[
，i代表的结构是
。⑵e彻底水解后的产物为
（用图中标号表示）。⑶g的基本骨架是
。考点分析
DNA是主要的遗传物质，因此DNA的组成成分、结构和功能在遗传变异中占有重要地位。本题主要考查DNA的组成成分、结构的基本知识。　　解题思路
理清下面有关DNA的相关知识就可解此题。基本组成元素（C、H、O、N、P）→磷酸、碱基、脱氧核糖→基本组成单位（脱氧核苷酸）→脱氧核苷酸长链→DNA，DNA+蛋白质→染色体。基因是有遗传效应的DNA片断。本题正确答案为⑴[g]DNA
染色体 ⑵b、c、d ⑶磷酸和脱氧核糖交替连接而成的结构。失分陷阱
不能把以DNA为核心的相关知识串联起来是解此题的障碍。拓展提升　　1．由碱基互补配对原则推出的有关规律　　⑴在双链DNA分子中，A=T，C=G，A+G=C+T即嘌呤总数等于嘧啶总数，　　　（A+C）/（T+G）=1，（A+G）/（T+C）=1。⑵双链DNA中，（A+T）/（C+G）在一条链上的比值与另一条链及整个DNA分子相等，同理（C+G）/（A+T），可简单表示为a，a，a。⑶双链DNA中，（A+C）/（T+G）或（A+G）/（T+C）在一条链上的比值与另一条链互为倒数，在整个DNA分子中为1，可表示为a，1/a，1。⑷在DNA单链中，互补的碱基之和相等，且等于双链DNA的一半，即一条链中的（A+T）=另一条链中的（A+T）=1/2DNA中的（A+T），或一条链中的（C+G）=另一条链中的（C+G）=1/2DNA中的（C+G）。2．正确理解DNA分子的结构特点--稳定性、多样性、特异性⑴稳定性。DNA分子结构的稳定性是指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。与这种稳定性有关的结构主要有：① DNA分子是两条脱氧核苷酸长链盘绕成规则的双螺旋结构，其双螺旋结构就是稳定性原因之一。②DNA分子的基本骨架稳定不变，都是脱氧核糖和磷酸交替排列构成的结构。③DNA分子双螺旋结构的内侧是碱基对，碱基之间通过氢键互补配对。这也导致DNA分子的结构具有稳定性。④DNA分子两条链间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。⑤每个特定的DNA分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变。⑵多样性。尽管组成DNA分子的碱基只有四种，四种碱基的配对方式只有二种，但是DNA分子中碱基对的排列顺序可千变万化，因而DNA分子的种类多种多样，这就是DNA分子的多样性。⑶特异性。每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，而特定的碱基排列顺序中有遗传效应的片段就代表了遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都贮存着特定的遗传信息，因此这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子的特异性。巩固练习1．在肺炎双球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有①有毒R型
④无毒S型A．①④
D．①③2．科学家通过实验，研究控制生物遗传的物质基础。下面有关分析正确的是A．将R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠正常；将S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡。实验结论：S型细菌有毒，R型细菌无毒B．将加热杀死的S型细菌与活的R型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。实验结论：R型细菌有毒C．从S型活菌中提取出蛋白质、多糖和DNA，分别与R型活细菌混合培养，从实验结果可以得出：RNA是遗传物质D．用15N和32P这两种同位素标记烟草花叶病毒，然后侵染烟草叶片。通过示踪观察可以得出：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，而蛋白质不是3．肺炎双球菌转化实验中，在培养有R型细菌的A、B、C、D四个试管中，依次分别加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现有S型活细菌出现的是4．用同位素32P、35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，然后去侵染没有标记的细菌。侵染后产生的子代噬菌体的DNA分子、蛋白质分子应含有的P、S元素是A．31P、32P与32S
B．31P、32P与35SC．31P、32P与32S、35S
D． 32P与32S 、35S5．用噬菌体去感染体内含32P的细菌，在细菌解体后，含32P的应该是　　A.部分噬菌体DNA
B.子代噬菌体蛋白质外壳　　C.子代噬菌体所有部分
D.全部子代噬菌体DNA6．如图19-2，甲、乙为两种不同的病毒，经人工重建形成"杂种病毒丙"，用丙病毒侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒就是A、B、C、D中的7．小麦遗传物质的基本组成单位和所含的碱基种类分别是　　A．8种和8种
B．8种和5种
C．5种和5种
D．4种和4种8． 组成大肠杆菌、冠状病毒和多利羊遗传物质的碱基种类分别有A．4、4、4
B．8、4、8　　C．5、4、5
D．8、8、89．小白兔生物体内不同的组织细胞中所含的DNA和RNA是A. DNA相同，RNA也相同
B. DNA相同，RNA不相同C. DNA不相同，RNA相同
D. DNA不相同，RNA也不相同10．鱼的遗传物质完全水解后得到的化学物质是A．磷酸、五碳糖、五种碱基 B．四种脱氧核苷酸C．脱氧核糖、磷酸、四种碱基 D．四种核苷酸11．图19-3示核苷酸结构，下列关于核苷酸的叙述不正确的是A．图中a为磷酸，b为五碳糖B．DNA中的b为脱氧核糖C．烟草细胞内c共有五种D．噬菌体内这样的结构有八种12．某DNA分子片段中共有400个脱氧核苷酸，其中鸟嘌呤脱氧核苷酸占20%，。则该DNA分子中"A-T"碱基对共有A．80 B．120 C．200 D．24013．在某DNA片段中，有腺嘌呤a个，与该片段全部碱基的比值为b。那么在该DNA片段中胞嘧啶的数目为A．a/（2b）-a
B．a（1/b-1）C．a/（2b）-1
D．a/b-2a14．下列有关DNA的叙述中正确的是A．同一生物个体各种体细胞核中的DNA分子相同B．DNA只存在于细胞核中C．细胞缺水和营养不足将影响DNA碱基组成D．DNA分子的单链中A+G=C+T或A+C=G+T15．对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段，一般不采用的物质是A．蛋白质
B．DNA C．RNA
D．核苷酸16．某双链DNA分子片段中共含有含氮碱基1400个，其中一条单链上(A+T)(C+G)=25。则该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是A．100个
D．600个17．DNA分子杂交技术可比较不同种生物DNA分子的差异。将来自不同种生物的两条DNA单链进行杂交，两种生物的DNA分子碱基序列越相似，形成的杂合双链区的部位就越多。某人用甲、乙、丙三种生物的DNA单链进行杂交实验，结果如图19-4，据图判断，下列叙述中正确的是A．游离的单链所对应的原物种DNA片段均不含遗传信息B．杂合双链区的存在表示两种生物携带的遗传密码相同C．甲与乙的亲缘关系比甲与丙的亲缘关系远D．甲与丙的亲缘关系比乙与丙的亲缘关系近18．在含四种游离的脱氧核苷酸、酶和ATP的条件下，分别以不同生物的DNA为模板，合成新的DNA。问：（1）分别以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA之间，（A＋C）（T＋G）的比值是否相同?为什么?（2）分别以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA之间存在差异，这些差异是什么?（3）在一个新合成的DNA中，（A＋T）（C＋G）的比值，是否与它的模板DNA任一单链的相同?19．2003年上半年我国部分省市发生传染性非典型肺炎。现已查明传染性非典型肺炎是由一种新的冠状病毒（SARS病毒）感染引起的。　　
SARS病毒属RNA病毒，与DNA病毒比较复制时出现的错误率较高，万分之一的碱基会发生错误，这就告诉我们该病毒有非常多变的特性。在测定冠状病毒的遗传物质的碱基排列顺序时，因测定遗传物质的碱基序列排序必须使用DNA，研究人员必须首先将冠状病毒的RNA转换成DNA。加拿大分子生物学家维克托?林博士说："RNA的稳定性要差许多，处理起来也难得多。把它转换成DNA花去了差不多4天时间。"　　
请阅读上述材料，回答下列问题：⑴SARS病毒的遗传物质是
。与人的遗传物质相比，它特有的碱基是
。⑵在人体内合成子代SARS病毒蛋白质的原料来自于
的信使RNA作模板合成的。⑶SARS病毒的基因突变与一般生物的基因突变相比，它具有
特点。产生这种特点的原因是
。20．图19-5是人类染色体的连续放大示意图。请据图回答：⑴请写出图中序号所代表的物质或结构：③
④⑵③经过②形成①的过程中需要核糖体合成的
参与，此过程发生在有丝分裂的
期。⑶④的特定排列顺序构成了DNA分子的扫扫二维码，随身浏览文档
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由DNA双螺旋结构的发现看科学发现的自组织
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3秒自动关闭窗口第三章　基因的本质教材分析
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在米歇尔（F.Miescher）发现核酸的基础上，1866年孟德尔揭示了遗传的基本规律，1926年摩尔根发展并确立了基因学说。但是，在20世纪的前40年中，困扰科学家的两个最基本的问题──基因究竟是什么物质，基因是怎样进行工作的，依然没有解决。第3章《基因的本质》就是在前两章学习的基础上，从分子水平上认识基因的本质。
一、教学目的要求
1.总结人类对遗传物质的探索过程。
2.概述DNA分子结构的主要特点。
3.概述DNA分子的复制。
4.说明基因和遗传信息的关系。
情感态度与价值观方面
1.认同与人合作在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。
2.认同人类对遗传物质的认识是不断深化不断完善的过程。
3.初步形成遗传物质的结构与功能相统一、多样性与共同性相统一的观点。
1.制作DNA双螺旋结构模型。
2.进行遗传信息多样性原因的探究。
3.就科学家探索基因的本质的过程和方法进行分析和讨论，领悟假说―演绎和模型方法在这些研究中的应用。
二、 教学内容的结构和特点
（一）教学内容的结构
（二）教学内容的特点
本章教材在初中生物课和高中生物必修1《分子与细胞》的基础上，从分子水平上进一步详尽地阐述遗传的物质基础和作用原理。通过讲述DNA是遗传物质的实验证据，DNA分子的结构和复制功能，以及基因的基本概念等内容，使学生对DNA和基因的有关结构、它们之间的关系，以及在遗传上的作用等方面的知识，有更深入的理解和认识。
本专题的题图寓意深刻：以50年前沃森和克里克在《自然》杂志上发表的具有划时代意义的一篇论文为主图之一，醒目地衬托着一个DNA双螺旋结构。它不仅显示了这篇论文在生物科学发展中的里程碑式的地位和作用，还预示着生物科学的研究从此越来越接近生命的本质，日益焕发勃勃生机。组合图上的引言及组合图旁配以的一首小诗：“基因是什么？DNA或蛋白质？几多实验，几多论争。是谁将谜底揭破？”将学生带入到对遗传物质的早期推测和对基因本质的探索中。
本章共包括4节内容：第1节《DNA是主要的遗传物质》，第2节《DNA分子的结构》，第3节《DNA的复制》和第4节《基因是有遗传效应的DNA片段》。在这4节中，除第2节可用2课时教学外，其余3节可各用1课时教学。
第1节《DNA是主要的遗传物质》，主要讲述了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”。本节的“问题探讨”，首先呈现了一个曾经在科学界争议了很长时间的问题：“DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质？”提出这一问题的目的不是让学生直接回答（因为节标题已经说明答案），而是让学生思考如何对这一问题进行研究，培养他们分析问题和解决问题的能力，激发他们了解科学家当年的研究过程和方法的兴趣。
在讲述DNA是遗传物质的直接证据前，本文首先讲述了对遗传物质的早期推测。与原教材比较，本段没有从遗传物质的间接证据减数分裂与受精作用出发，而是以简洁的语言，指出20世纪中叶，为什么大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质，这样讲述可以简洁明确地引入对本节主题的讨论，避免了与前面所讲内容的重复。
在讲述对遗传物质的早期推测的基础上，本节又讲述了“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”。之所以选择这两个实验，是因为这两个实验是20世纪中叶证明DNA是遗传物质的最具影响力，也是最经典的实验。通过两个实验应该使学生认识到：这两个实验虽然实验对象不同，方法不同，所处的时代背景不同，但都证明了DNA是遗传物质，从而认同科学结论的获得，最基本的方法是实证的方法。并认识到一个正确的结论可以通过不同的方法得出；人类对科学的认识是不断深化和不断完善的过程，如在艾弗里实验的8年后，赫尔希和蔡斯才通过噬菌体侵染细菌的实验，最终使人们确信DNA是遗传物质。
在讲述这两个实验时，为了让学生领悟科学的过程和方法，教材不仅按照科学家的探索历程，以问题的形式引领学生层层深入地进行思考，还较详细地讲述了这两个实验的具体方法。虽然艾弗里与赫尔希等人的实验方法不同,但是实验的设计思路却有共同之处。通过对两个实验方法的讲述，使学生理解科学家最关键的实验设计思路是：把DNA与蛋白质区分开，分别观察DNA或蛋白质的作用。
高中生物必修2教师教学用书第3章基因的本质第2节《DNA分子的结构》，是以坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑为题引导学生活动的。考虑到DNA分子比较抽象，以学生比较熟悉的DNA雕塑引入，可以拉近DNA与学生的距离。活动中的设问：你知道为什么将它作为高科技的标志吗？点出了DNA在生物科学发展以至高科技发展中的重要意义。活动中巧妙地利用了DNA分子双螺旋结构发现50周年（2003年）纪念这一有利的条件，启发学生通过自己的活动来回答这一设问。
本节是由DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子的结构模型以及制作DNA双螺旋结构模型三部分内容构成的。
与原教材比较，本节教材最大的变化是：没有直接讲述DNA分子的结构特点，而是在讲述DNA分子的结构特点之前，采取讲故事的形式，以科学家沃森和克里克的研究历程为主线，逐步呈现DNA双螺旋结构模型的要点。通过阅读这则故事，学生不仅能自然地了解DNA双螺旋结构模型的基本内容，还能得到多方面的启示：在众多有造诣的科学家中，两个年轻学者之所以脱颖而出并非偶然，首先对问题的兴趣是科学探索的开端；多学科知识的背景是科学发现的前提；科学的思维方法，锲而不舍的精神，以及善于利用前人的成果和与他人合作的品质，是科学发现的关键。
在引导学生了解DNA双螺旋结构模型构建历程的基础上，本节又以简洁的语言、图文并茂地概述了DNA分子的结构特点，最后通过让学生动手尝试建构DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解。
第3节《DNA分子的复制》以北京奥运会会徽“中国印?舞动的北京”为题引导学生进入对复制问题的讨论。2008年奥运会是令国人瞩目的话题，对学生十分熟悉的北京奥运会会徽画面进行的讨论，不仅可以引起学生的兴趣，还可以让抽象的内容形象化，发展学生的想像力。
本节包括对DNA分子复制的推测，DNA半保留复制的实验证据（选学）和DNA分子复制的过程三部分内容。
在讲述DNA分子复制的过程之前讲述DNA分子复制的推测，不仅可以使学生了解沃森和克里克在制作DNA模型时，就已经推测出了DNA分子的自我复制的机制这一事实，更重要的是旨在使学生理解结构与功能的内在联系，即DNA分子的双螺旋结构，决定了DNA分子半保留复制的方式。在此基础上讲述DNA分子复制的过程，学生比较容易理解和接受。这样安排内容，实际上再次体现了假说―演绎法的应用。
讲述DNA分子复制的推测后，讲述DNA半保留复制的实验证据，主要出于以下考虑：一是使学生理解对DNA分子半保留复制机制的揭示必须来源于实证；二是使学生了解DNA分子半保留复制实验的设计思路和方法。由于DNA半保留复制实验的难度较大，出于对不同学生接受能力的考虑，将这部分内容安排为选学。
第4节《基因是有遗传效应的DNA片段》是由一个游戏活动引入对问题的讨论的。在活动中运用排列组合的数学方法，帮助学生理解DNA分子可以贮存大量的信息。
本节包括说明基因与DNA关系的实例，DNA片段中的遗传信息两部分内容。这两部分内容分别通过两个活动来完成。
在说明基因与DNA关系的实例中，主要是通过资料分析使学生认识基因与DNA的关系。资料分析中共列举了4个实例，其中资料1、3实例是从数量上说明基因是DNA片段；资料2、4实例是从现象上说明基因是有遗传效应的。综上所述，学生可以很自然得出如下的结论：基因是有遗传效应的DNA片段。
在“DNA片段中的遗传信息”部分，主要是通过探究活动使学生认识DNA上的脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系。活动中创设的两个情境设法引导学生通过数学推算的方法，得出DNA分子中可以贮存大量遗传信息的结论，从而推出DNA分子具有多样性和特异性的结论。这一结论从分子水平上揭示了生物体的多样性和特异性的物质基础。
三、与学生经验的联系
DNA的双螺旋结构模型已成为分子生物学的象征，甚至成为高科技的象征：从课本的封面到会议的标志；从公司赠送的茶杯、年历到生物系学生自行设计的纪念T恤；以及DNA的双螺旋结构傲立中关村街头的雕塑，等等。这一切形象地告诉我们10年前鲜为人知的DNA，如今几乎已经到了家喻户晓的程度，这一切都可以作为教师教学中联系社会实际的切入点。
通过报刊、杂志、广播、电视等多种媒体的介绍，学生可以了解到许多有关的内容：2003年是DNA的双螺旋结构发现50周年纪念，从DNA的双螺旋结构发现，到分子生物学崛起的有关知识（包括DNA分子的复制，DNA分子的功能，基因的概念与本质，以及DNA指纹技术，人类基因组计划等）屡见报端和其他媒体，这些都是学生自主了解与本章有关知识的很好途径。随着生物科学的概念，以及生物新技术的应用越来越深入到人们的生活中，人们对DNA的作用也有了越来越深入的了解，如DNA指纹技术在亲子鉴定中的作用，可以使学生对DNA的特异性与多样性以及它在遗传中的作用有所了解；人类基因组计划的实施和有关宣传报道，可以使学生对基因与DNA的关系、碱基的排列决定DNA的遗传特性等方面有一定的了解。PCR技术的出现（体外DNA复制的快速方法），使学生对DNA的复制会有所认识；基因芯片的应用，又会使学生对DNA是有遗传效应的片段有一定的感性认识。以上都是学生学习本章内容时可联系的经验。
初中学生学习过的知识为本章内容的学习打下了一定的基础。例如，初中生物课本中“细胞核是遗传信息库”一节中有关遗传信息在细胞核中，DNA具有贮存遗传信息的功能，以及细胞核中的染色体是由蛋白质和DNA组成的等内容，已经使学生对有关的知识有了比较清楚的认识，在此基础上讲解本章的内容，学生会较容易理解和接受。
四、与其他章的联系
本册书中各章的联系十分密切。如果说第一章是在宏观上，或说现象层面认识基因对性状的作用，那么，本章就是从分子水平上，或者说从实质上来认识基因。具体地说，是从基因的物质基础、分子结构、复制功能以及在生物遗传中的作用等方面来认识基因。本章的内容是在第2章基础上完成的。本章内容又为第4章基因的表达，第5章基因的突变及其他变异，以及第6章基因的应用打下了必要的基础。除此之外，本章的教学内容也为第7章有关生物进化理论的内容进行了必要的知识铺垫。
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