细胞核是遗传信息库教案Word格式文档下载.docx
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●教学方法
分析法、启发式。
●教具准备
1.教师准备:
(1)有关DNA分子片段示意图的多媒体课件。
(2)有关DNA分子和蛋白质相结合构成染色体的多媒体。
2.学生准备:
有关DNA、染色体及基因发展及应用方面的资料。
●课时安排
1课时
●教学过程
[导入新课]
我们的正常生活不仅需要物质和能量,信息也同样重要。
如果我们现在失去了一切的信息,我们就会与亲朋好友失去信息,与社会隔离开来,生活将变得杂乱无章。
同样,生命的起始也需要信息。
有句俗话“龙生龙,凤生凤,老鼠生儿会打洞”。
虽是俗话,但道理很深刻。
龙只能生龙,凤也只能生凤,小老鼠一生下来就会打洞,而人却不会。
这是怎么回事呢?
原来在生命开始的时候就受到了控制,它会控制是生龙呢?
还是生凤?
这个控制的中心就是遗传信息。
那这遗传信息在哪儿呢?
就在我们的细胞核中。
[讲授新课]
为什么说遗传信息在细胞核内呢?
请大家看教材中的例子《小羊多利的身世》。
先请大家阅读资料,并思考:
为什么多利羊的模样几乎跟B羊一模一样?
学生活动:
阅读资料,积极思考讨论。
教师活动:
其实原因很简单,我们来看,多利羊在胚胎前的受精卵中的细胞核来自B羊,这也就说明一个问题。
学生回答:
遗传信息在细胞核中。
对,虽然A羊、C羊也参与克隆过程,但都没有提供细胞核,而B羊仅提供了细胞核,这说明了生物的遗传信息在细胞核中。
只要是信息都要有载体。
比如我们的教材就是一种载体,它所承载的信息是图片和文字的信息。
那么我们的遗传信息和载体是什么呢?
经过研究发现,遗传信息的载体是一种叫做DNA的有机物。
(演示多媒体)DNA主要存在于细胞核中,它结构像一个螺旋形的样子,分子很长,可以分为许多小片段,每一个片段具有特定的遗传信息,这些片段就叫基因。
如我们教材中的彩图黄、红、紫、绿分别代表四种物质,它们的联系是有规律的,它们排列顺序的变化、它们数量的不同就可代表多种多样的遗传信息,所以在我们的日常生活中很难找到两个长得一模一样的人。
科学家们在对细胞核的研究过程中还发现,如果将正在分裂的细胞用碱性染料染色,再放在显微镜下观察,就会看到细胞核中有许多染成深色的物质,这些物质就是染色体。
染色体是否就是DNA呢?
(演示多媒体)经科学家们进一步发现染色体是由DNA和蛋白质两种物质组成的。
DNA先进行螺旋折叠,然后再捆绑到蛋白质上,再进行下一次螺旋,最后就构成了染色体。
每一种生物的细胞内染色体数目是一定的,这对生物进行正常的生活和传种接代都是非常重要的,如果染色体数目发生了变化就在性状上表现出来,比如教材中的例子,多了一条染色体就影响到了智力的发育。
师生互动:
与学生一起,分析、讨论学生准备的有关资料,进一步加深对所学知识的印象。
[课堂小结]
本节课我们了解了细胞核中有遗传信息、DNA是主要遗传物质以及DNA和蛋白质组合成染色体。
进一步证实了细胞是物质、能量和信息的统一体。
更多的知识还需要大家在以后能进行收集并整理。
下面我们来做一些课堂练习。
[巩固练习]
1.信息需要物质做载体,遗传信息的载体是__________。
它的分子很长,可以分成许多片段,这些片段叫__________。
答案:
DNA 基因
2.染色体由__________和__________组成。
蛋白质 DNA
3.细胞是__________、__________和__________的统一体。
物质 能量 信息
4.判断题
(1)细胞核中有储存遗传信息的物质是染色体
(2)DNA也叫基因
(3)有时候可以发现两片一模一样的叶片
(4)基因是DNA片段
(1)×
(2)×
(3)×
(4)√
5.把下列结构按一定顺序重新排列:
基因 细胞核 细胞 染色体 DNA
基因、DNA、染色体、细胞核、细胞
[布置作业]
继续查阅有关资料,加强对DNA、染色体以及基因的了解学习。
●活动与探究
1.举例说明细胞为什么是物质、能量和信息的统一体。
2.在克隆羊多利的诞生过程中,母羊A提供了去核卵细胞,为什么在进行这种技术时,所提供的受体细胞一般都是卵细胞?
●板书设计
第二节 细胞核是遗传信息库
一、遗传信息在细胞核中
依据:
多利跟提供细胞核的B羊几乎一模一样
二、遗传信息的载体DNA
1.DNA:
主要的遗传物质
2.基因:
DNA小片段,可决定生物体的性状
三、染色体
1.构成:
蛋白质和DNA
2.每一种生物、染色体数目恒定
3.细胞是物质、能量和信息的统一体
●备课资料
一、克隆哺乳动物
1997年2月7日《自然》杂志报道,英国生物学家维尔莫特(J·
Wilmut)首次用羊的体细胞(乳腺细胞)成功地克隆出一只小母羊,取名为多利(Dolly,下图)。
消息传出后,引起了世人的广泛关注。
什么是克隆呢?
克隆是希腊文“klon”一词的音译,原意是用离体的小树枝来繁殖植物。
现在,克隆是指无性繁殖系,具体地说,是指从一个共同的祖先,通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。
如果克隆当做动词用,就表示整个无性繁殖的过程。
多利羊的培育过程大致是:
将一只母羊(A羊)卵细胞的细胞核吸出。
然后,将在一定培养基上培养几天后的另一只母羊(B羊)乳腺上皮细胞的细胞核,注入到上述无细胞核的卵细胞中,并进行电激融合,这样,就形成了一个含有新的遗传物质的卵细胞。
融合后的卵细胞开始卵裂,形成早期的胚胎。
然后,把这个胚胎移植到第三只母羊(C羊)的子宫内,让它继续发育。
经过140多天的怀孕期,C羊就产下了小母羊多利。
这只小羊的遗传性状与B羊的完全相同,简直就是B羊的复制品!
在这以前,我国生物学家曾用胚胎细胞作为供核细胞,培育出了克隆牛和克隆兔。
但是,多利羊在技术上的突破之处在于供核细胞是体细胞。
这说明高度分化的动物体细胞的细胞核,仍然保持有全能性。
克隆技术在繁育优良性状的家畜、治疗人类遗传病、抢救濒危物种和保护生物多样性等方面都有广阔的应用前景。
二、合成代谢过程中的基因调控
大肠杆菌不仅能进行分解代谢,还能在细胞内进行合成代谢,合成生命活动中必需的有机物。
例如:
色氨酸的合成代谢是由色氨酸的操纵子控制的,其调控方式与分解代谢的调控方式相反。
大肠杆菌色氨酸操纵子中调节基因的产物不能直接与操纵基因(O)结合,因此,RNA聚合酶能够识别启动基因并与启动子(P)结合,使DNA解旋,并从启动子向结构基因方向,沿着DNA中的一条单链移动和转录,合成一条mRNA,再通过翻译合成相应的色氨酸合成酶。
随着色氨酸合成酶的产生,催化了大肠杆菌体内色氨酸的合成,产生了色氨酸。
当色氨酸达到一定浓度的时候,色氨酸与调节基因(R)的产物结合,使原来不能与操纵基因(O)结合的调节基因的产物,变成能够与操纵基因结合,使结构基因关闭。
当色氨酸操纵基因关闭时,合成代谢因缺乏合成酶而中断;
当色氨酸在其他代谢活动中逐渐被消耗掉时,此时由于色氨酸的缺乏,调节基因(R)的产物不能单独与操纵基因结合,就从操纵基因上脱落下来,这样,色氨酸的代谢又可以重新开始。
三、真核细胞基因中碱基顺序的一般特点
基因的化学本质是DNA。
在原核细胞中一般只有一个大型的DNA分子,在这个DNA分子中,大约1000个碱基对相当于一个基因。
病毒的DNA或RNA约含有几万个碱基,可以构成十几个基因。
细菌的DNA约含有几百万个碱基,可以构成几千个基因。
真核细胞的基因组要比原核细胞复杂得多。
如人体的细胞中有两个基因组,每个基因组的DNA约有3×
109个碱基对,长度可达1.1m左右。
根据基因组DNA中碱基顺序重复出现的程度,可以把它分为高度重复顺序、中度重复顺序和单一顺序。
高度重复顺序通常是由很短的碱基顺序组成的,约含有2~300个碱基对,其中有的特定顺序只有2~6个碱基对,但重复频率可达106以上,如(CA)n。
一些高度重复顺序常常集中在染色体的着丝粒区,其功能可能与减数分裂过程中同源染色体的配对有关。
还有一些高度重复顺序在基因组中散在分布,构成基因的间隔或维持染色体的结构。
中等重复顺序是由几百至几千个碱基对组成的。
不同的中等重复顺序差别较大,平均含有300个左右的碱基对,在基因组中的重复频率一般为102~105次。
例如人类特有的ALu的顺序(有特异识别顺序=
=的中等重复顺序),大约有300个碱基对。
这一顺序在基因组中散在分布,平均每5000个碱基对中就有一个Alu顺序。
Alu顺序的功能,目前了解的还不多,可能与转录的调节有关。
单一顺序又称非重复顺序,在基因组中只有一个特定顺序,一般由800~1000个碱基对组成,它们是编码细胞中各种蛋白质和酶的结构基因。
四、我国植物基因工程的研究和开发现状
863计划的实施对促进我国植物基因工程的发展起到了关键性作用。
目前,从技术力量和仪器装备情况看,已具备了跟踪世界先进水平的实力。
我国在这一领域取得的明显进展,大大缩短了与发达国家的差距,如水稻、大豆、小麦、棉花、番茄、烟草等多种转基因植物已培育成功,有些已被批准进行大田试种。
目前我国已成为世界上转基因植物种植面积最大的国家,并成为继美国之后第二个拥有转基因抗虫棉的国家。
1992年我国开始实施“水稻基因组计划”项目,已在构建水稻基因的物理图谱方面取得了较大的突破。
但是,我国植物基因工程的基础研究和开发应用仍是两个薄弱环节,必须加强。
可以预料,21世纪将是植物基因工程技术大发展的时代,也是植物基因工程技术全面应用于农业的时代。
五、转基因动物技术
从20世纪70年代中期开始,就有人尝试用各种办法向动物体内转移外源基因。
如将牛奶成分中特有的基因转移到白鼠体内,这些外来基因在白鼠体内重组后,白鼠分泌的乳汁便含有牛奶成分。
这种通过人工方法获得外来基因的白鼠,称为转基因鼠。
转基因动物技术的核心,是把遗传的功能单位——基因转移到动物体内,使它成为动物体内的一部分。
被转移的基因可以来自同种或异种动物,也可以来自植物或微生物。
这样一来,就打破了物种之间的界线,也可以说动物能与植物、微生物杂交了。
不过目前的杂交是低水平的,只限于主管一两个性状的一两个基因。
随着科学技术的发展,一次可以转移的遗传信息将越来越多,那时就可以实现真正意义上的动植物之间的杂交。
从科学上讲,这将是一个大突破。
目前,世界上已报道了多种生产转基因动物的方法,但真正成熟并可以稳定生产转基因动物的方法只有两种,即显微注射DNA的方法和精子介导的基因转移法。
显微注射DNA的方法是对单细胞的胚胎进行基因操作,涉及复杂的操作步骤。
首先是要准确掌握母畜的性周期,在此基础上加以人工调节,使母畜在预先确定的时间排卵,保证获得大量的刚刚受精的单细胞胚胎。
第二步是用手术或非手术的方法收集单细胞胚胎,经短暂的离心处理后,放在显微镜下用口径1μm玻璃微管向细胞注射500~600拷贝基因。
然后把经过DNA注射的胚胎移植到另外一头处于相同性周期的母畜的体内。
经过这样处理后,在后代中就会出现1%~3%的转基因动物。
效率虽然不高,但结果相当稳定。
全世界已在各种动物身上进行了上万次的试验,都能生产出转基因动物。
精子介导的基因转移是把精子作适当处理后,使其具有携带外源基因的能力。
然后,用携带有
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