2020-2021学年第1章 演化的自然第 5 节 遗传与进化教案设计

第5节  遗传与进化

教学目标：

1.识别遗传和变异的现象。

2.说出遗传物质的作用，认识DNA、基因和染色体的关系，举例说明基因工程。

3.举例说明基因的作用，知道人类基因组计划。

4.列举遗传与变异在育种方面的应用。

5.举例说明优生的重要性，知道近亲结婚的危害。

6.知道基因在生物亲子代间传递过程中也存在着自然选择，了解进化理论的发展。

教学重点：

1.遗传物质及遗传物质的作用。

2.遗传病与优生。

3.基因工程与人类基因组计划。

学情分析与教学建议：

随着生物学的兴起与现代基因技术的发展，各种媒体铺开盖地的宣传（如多莉、人类基因组计划等）。使学生对于染色体、DNA和基因有了初步的认识，并具有相当浓厚的兴趣。但由于没有系统的学习遗传与变异的知识，学生的认知往往停留在一个是事而非，模糊状态，对DNA、基因缺乏较系统、较准确的认识，甚至有的学生一听到基因便认为是好的，或不好的。因此，本课时的教学主要是利用学生原来的知识和兴趣，拓展并系统化有关基因和遗传的知识，使学生能较为正确的看待目前科技的发展及市场上对高科学产品的炒作。并在讲授遗传病和优生的知识中，进行人口及素质教育。

教学过程：

1.本节内容分2课时教学，最好作如下调整。

第1课时：遗传和变异现象，人体遗传物质与遗传物质的传递；遗传病与优生。

第2课时：育种与基因工程、人类基因组计划及基因导致进化论的发展。

在遗传过程中，基因、DNA或染色体发生了改变，则会导致生物性状的改变。如遗传病直接过渡到第3部分；而第1、2课时间的过渡可以遗传物质的改变都是带来疾病的吗？

2.“种瓜得瓜，种豆得豆”“龙生龙、凤生凤、老鼠生儿打地洞”。学生对于遗传与变异现象较为熟悉，可以通过举例那你与父母有哪些性状相同。或如教科书设计活动，使学生真切地体会到遗传与变异现象是普遍存在的。

3.对于人体的遗传物质及遗传物质的传递教学，最好利用图片或多媒体展示科学家所作的研究实验，引导学生讨论，从使学生分析实验后确认DNA是遗传物质。

（1）具有精子与卵细胞形成的受精卵（实验去核的海胆中加入球形海胆的核，结果形成球形海胆；结论遗传物质可能在细胞核中）。

（2）同一物种的不同生物个体间，细胞中染色体的数量和种类几乎完全相同，性状也相似；不同物种的生物个体间，细胞中染色体的数量和种类有一定的差异，性状也有较大差异。

（如果蝇有4对8条染色体；蜜蜂中蜂王与工蜂有16对32条染色体；人类有23对46条染色体；指出男女染色体的异同。最好有图片）。结论：细胞核中的染色体可能与遗传有关。

（3）随着科学的发展，人们认识到染色体是由DNA和蛋白质组成的，那到底是DNA是遗传物质还是蛋白质是遗传物质？

课件展示：噬菌体侵染细菌实验与肺炎双球菌的转化实验。结论：DNA是遗传物质。

4.通过视频或资料介绍基因工程及人类基因组计划。如太空育种；转基因西红柿。（插入视频）

5.有时间于课内或课后布置查阅转基因生物的安全性的作业，并组织学生讨论对转基因生物的认识。希望能初步学会如何看等转基因食品及新科技。（如克隆）

背景资料：

转基因生物的安全性

1999年在英国出版的《自然》杂志上发表了关于用转Bt基因玉米的花粉饲养Monarch蝴蝶幼虫，将幼虫毒死的报告，引起人们对转基因植物安全性的广泛讨论。一般来说，转基因生物只是将不同种生物来源的基因转入过去不能通过有性杂交进行转移的基因，现在可以通过遗传操作技术来实现。实际上用于转基因实验的基因早已存在于自然界的某些物种中。转基因技术育种与常规杂交育种只是采用不同的技术，转基因技术利用的基因范围更广，每次转入少数几个基因，而常规杂交育种利用的基因来源有很大的局限，通过杂交转入的是一大批基因。

有关安全性的一个焦点是转基因植物通过自然扩散或将花粉传于近缘野生植物，而导致转入的外源基因破坏自然环境的生态平衡。比如转抗除草剂或抗虫的转基因作物，出现抗虫或抗除草剂的杂草，而对环境造成影响。实际上，转基因植物和其他转基因生物都有严格的使用规定，而且，为保证人类所需要的来源于动、植物的足够食品和其他生活用品，人们早就使用化学药品来杀灭农业害虫。这些农药的使用，对环境造成的危害远比用转基因植物代替农药的使用大得多。每一个科学技术的出现，如果不恰当的使用或没有适当的管理措施，都有可能带来一定的危险或危害。在很多国家颁布的转基因植物管理条例中都严格规定了种植转基因植物的有效隔离距离，以便排除转基因植物与周围环境中的某些植物传粉的可能性。

1996年7月我国农业部正式颁布了“农业生物基因工程安全管理实施办法”，使我国转基因植物的田间试验和商品化生产有法可依。农业部农业生物基因工程安全管理委员会在1997年分别于3月和9月受理了两批申请，共批准了三种转基因作物进入商品化生产，其中包括延熟保鲜番茄、抗虫棉和改变花色的矮牵牛。

还有，通过培育严格不育的转基因生物，以防基因逃逸。例如，中国科学院武汉水生生物研究所鱼类基因工程研究组与中国工程院刘筠院士合作，研制出不育的转“全鱼”基因三倍体“863”吉鲤。吉鲤含两套鲤鱼染色体和一套鲫鱼染色体，体型优美，酷似鲫鱼，规模化养殖实验结果证实，“863”吉鲤严格不育，不存在任何的基因逃逸现象，人们可及时有效地控制其种群规模，在推广养殖上具有生态和遗传安全性。

转基因植物安全性管理的另一个方面是它们的食用安全性。这方面的评价一般要在指定的实验室进行严格的食品安全检验和动物饲养实验，以确定要测定的转基因植物的食用安全性。其安全的标准是符合“实质等同性”，即转基因食品及食品成分是否与目前市场上销售的传统食品具实质等同性。美国国家自然科学院的一个专门委员会的结论说，没有证据说明重组DNA技术以及不相关生物之间的基因转移有害，转移重组的DNA获得的转基因生物可能带来的危险与非遗传修饰的正常生物是一样的。

什么是人类基因组计划？

现代遗传学家认为，基因是DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，是基因差异所致。
  人类只有一个基因组，大约有5～10万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于1990年正式启动，这一价值30亿美元的计划的目标是，为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。打个比方，这一过程就好像以步行的方式画出从北京到上海的路线图，并标明沿途的每一座山峰与山谷。虽然很慢，但非常精确。
  随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，人们的生活也将发生巨大变化。基因药物已经走进人们的生活，利用基因治疗更多的疾病不再是一个奢望。因为随着我们对人类本身的了解迈上新的台阶，很多疾病的病因将被揭开，药物就会设计得更好些，治疗方案就能“对因下药”，生活起居、饮食习惯有可能根据基因情况进行调整，人类的整体健康状况将会提高，二十一世纪的医学基础将由此奠定。
  利用基因，人们可以改良果蔬品种，提高农作物的品质，更多的转基因植物和动物、食品将问世，人类可能在新世纪里培育出超级作物。通过控制人体的生化特性，人类将能够恢复或修复人体细胞和器官的功能，甚至改变人类的进化过程。