细胞质遗传教案

细胞质遗传教案 目 细 胞 质 遗 传 学校 北京二十中学 姓名 周 晓 宁 学科 生 物 职称 中 教 一级 电话 62913453 1 细胞质遗传 指导思想与理论依据 探究性学习是让学生在主动参与过程中进行学习，让学生在探究问题的活动中获取知识、了解科学家的工作方法和思维方法、学会科学研究所需要的各种技能，领悟科学观念，培养科学精神。 本节课内容以生物学基本原理的学习为主，采取探究性学习使学生由过去从学科的概念、规律开始学习的方式变为学生通过各种事实来发现概念和规律的方式。探究学习一般包括提出课题、做出假设、设计实验并做预期、实施、表达与交流、得出结论等基本环节。 在本节教学中，由教师创设情景，学生发现并提出课题、做出假设、设计、实验方案并做预期，学生并没有亲自实施实验过程，而是与科学家的实验结果相比较，讨论与交流、得出结论。 学生变为主动参与的学习者，教学活动创造机会让学生观察、讨论、调查、交流，在活动的过程中去体验、领悟、构建自己的知识和经验，实现自我发展。构建学生以积极的情感体验和深层次的认知参与为核心的学习方式，以促进学生包括高层次思维在内的全面素质的提高。 教学背景分析 一、分析 学习类型分析 策略性知识 结构分析 本节课是高中《生物(试验修订本?选修)》(人民教育出版社出版)第三章“遗传与基因工程”中的第一节。在高二学习了细胞核遗传的基础上，使学生全面认识真核生物的性状是由细胞核遗传物质和细胞质遗传物质共同控制的的，同时也为下面讲述基因工程的运载体细胞质中的质粒DNA埋下伏笔。 教学重点 细胞质遗传的特点及形成原因 教学难点 细胞质遗传的特点及形成原因 二、教学对象分析及学法设计 高三的学生在认知方面，思维能力已得到很大发展，思维形式逐步由形象性转向抽象逻辑性，有较强的自我意识和求异心理，学习动机逐步由外在的兴趣型转向内在的信念型。但每个班50人，存在较大的个体差异。 学生高二时学过的孟德尔的遗传规律已遗忘很多，通过设计实验方案按孟德尔的规律对紫茉莉枝条叶的遗传做出预期，复习孟德尔的遗传规律，在学生已有细胞核遗传、减数分裂和受精作用的知识的情况下，对比分析细胞质遗传的特点、成因及物质基础，加深对细胞质遗传的理解。 本节课内容具有较强的抽象性，遗传学实验是学生极为陌生的内容，通过本节课的学习，使得学生体会孟德尔等科学家的科学思维方法，了解科学研究的过 2 程。我采用了“引导—探索”的教学模式，“变讲为诱”，积极引导学生进入课前所创设的问题情境，循循善诱的促进学生独立思考、全身心地参与课堂的教学过程，主动探究、解决问题、走出情境，自主地进行知识的意义构建，并在教师的指导下理解和归纳重点、突破难点，实现课堂教学师生诱思与精学的有效互动与统一。 教学目标 知识目标 1(学生通过对紫茉莉性状遗传的分析，能归纳细胞质遗传的概念和特点，能解释细胞质遗传的形成原因。 2(能分析说明细胞质遗传的物质基础。 情感态度与价值观 1. 使学生养成质疑、求实、创新及勇于探索的科学精神; 2(使学生体验释疑解惑的乐趣 3. 使学生能用辩证的观点，理解细胞核遗传与细胞质遗传的关系. 技能目标 1(通过对细胞质遗传特点及形成该特点原因的探究，培养学生观察、对比、分析、推理、归纳、综合等抽象思维能力。 2(使学生能作出假设，设计并评价实验方案，体会设计实验的基本原则，并能作出预期。 教学方法 引导----探究 教学媒体 多媒体 教学流程图 创设情景，导入新课 引导学生设计探究实验并做预期 学生小组合作，设计评价方案并做预期 演示科伦斯的实验结果 学生观察、思考，分析与预期的差异 指导作出新的假设 假设，设计实验并做预期 质疑:假设母系遗传的理论依据 思考、讨论 演示减数分裂过程 观察、思考 归纳细胞质遗传的特点 归纳细胞质遗传和细胞核遗传的关系 小结 反馈 教师活动 学生活动 CAI 师生共同活动 3 教学过程 程序 教师组织与活动 学生活动 设计意图 1900年，由于德国学 者科伦斯等人的努力 导 使孟德尔的科学发现激发好奇心和学习创设情景 被世人承认。然而，兴趣， 设疑唤起兴趣， 入 就在9年之后，还是产生探究的强烈动最大限度调动 科伦斯的发现再一次机 学习积极性 对孟德尔的遗传定律 提出了质疑。 介绍科伦斯的实验材小组合作 重现科学家的 料紫茉莉 设计实验方案探究研究过程，体会 核 紫茉莉枝条叶遗传科学家的工作 遗传 特点， 方法和思维方 表现 指导学生模仿孟德尔 法， 的研究方法，设计实按孟德尔的规律对 验 紫茉莉枝条叶的遗激活原有知识:讲 传做出预期 核遗传的遗传 全班交流与评价 表现，为质遗传 概念作基础。 细胞 授 质遗 观察、思考、讨论 呈现新的信息 传的 使学生新的发 表现 演示紫茉莉花斑植株分析与预期的差异; 现与旧知识体 的杂交结果 系产生强烈的 得出结论:假设(符矛盾冲突。 新 合孟德尔的规律)不使学生产生强 成立。 烈的求知解疑 的欲望。 学会对比分析 培养求异思维。 特点设疑:紫茉莉枝条叶小组合作 强化学生已有 及 遗传特点和规律 思考、讨论 知识与当前知课 原 因 提出新的假设: 识的矛盾冲突 母系遗传 全班交流与评价 4 教师组织与活动 学生行为 设计意图 质疑:假设母系遗传思考、讨论、交流 明确做出假设 的理论依据 联系旧知 的依据:根据已 引导学生联系 有知识做出合 1(减数分裂精子和卵得出:受精卵的细胞乎逻辑的推理 1(母细胞的形成和大小 质几乎都来自卵细判断 系遗2(受精作用 胞。 从现象到本质 传 3(遗传物质的分布 感性到理性 讲 引导学生设计实验证讨论、回答，评价 明自己的假设，并做小组讨论，预测花斑使新知识进入 授 2(杂出实验预期 植株做母本，杂交后旧知体系，促进 交后 代性状如何 对新知识的理 代无 解，构建新的知 新 一定演示杂交结果 将自己的预期与科识体系。 的分 伦斯的实验结果相 离比 比， 使学生感受到 课 指导学生分析现象， 了成功的喜悦， 得出结论。 得出结论，假设正增强了学习探 确。 索的信心。 引导学生解释:紫茉探究花斑植株在产运用知识解决 莉花斑植株的杂交结生卵细胞的三种情新问题，培养知 果 况 识的迁移能力。 演示杂交结果 交流 引导总结出第二个特分析与预测的异同 点 及形成原因 设疑:母系遗传的物 细胞质基础 思考、讨论 理解并运用知 质遗启发总结:细胞质遗 明确:叶绿体、线粒识 传的传的概念和特点 体中含DNA 概念小结: 和特细胞核遗传并不是生阅读教材中“线粒体与导言呼应，对 点 物惟一的遗传方式，DNA的重要作用”。 导言中提出的 科伦斯对细胞质遗传 质疑做出了解 现象的发现，是对孟 答。 德尔定律的挑战，更 是对它的补充。 5 细胞 核遗引导学生分析应从哪比较:细胞质遗传和 传与几个方面 细胞核遗传有什么 细胞 区别, 学会分析归纳 质遗 传的教师点评 小组合作: 关 系 演示教师表格 设计比较表格，确定 比较项目。 交流 小结 略 学习效果评价设计 1(教学过程的评价 本节课注重思维方法的训练，对学生是很大的挑战，所以，在教学目标实施过程中，要及时对学生的表现进行导向性和激励性的评价，尤其对学生的思维成果和求异精神。教师在教学的过程中要关注每个学生的整个生活世界，在评价中同样要重视学生的个体差异，以促进全体学生身心发展和个性发展。 2(终端评价 反馈练习 1、控制细胞质遗传物质的载体是( ) A.染色体 B.线粒体 C.细胞质基质 D.线粒体和叶绿体 2、在形成卵细胞的减数分裂过程中，细胞质遗传物质的分配特点是( ) ?有规律分配 ?随机分配 ?均等分配 ?不均等分配 A.?? B.?? C.?? D.?? 3、下列关于紫茉莉叶绿体遗传的描述中，不正确的是( ) A.?绿色??白色?绿色 B.?白色??绿色?白色 C.?花斑??白色?花斑 D.?白色??花斑?白色 4、紫罗兰的胚表皮呈深蓝色和黄色是一对相对性状，相互杂交时， 胚表皮深蓝色??胚表皮黄色??F胚表皮深蓝色 1 胚表皮黄色??胚表皮深蓝色??F胚表皮黄色 1 由此可知胚表皮颜色的遗传属于( ) A.细胞核遗传 B.随机遗传 C.细胞质遗传 D.伴性遗传 5、类神经性肌肉衰弱症是一种由线粒体中基因控制的遗传病。下列关于该病遗传的叙述中正确的是( ) A.该病患者中女性多于男性 B.母亲患病，子女全都患病 C.父亲患病，女儿全都患病 D.父亲患病，子女全都正常 [课堂实录] 师:1900年，由于德国学者科伦斯等人的努力使孟德尔的科学发现被世人承认。然而，就在9年之后，还是科伦斯的发现再一次对孟德尔的遗传定律提出了质疑。 是孟德尔的遗传规律错了吗,科伦斯到底有什么新发现, 6 生:没错。 师:同学们怎么知道没错, 生:(笑)错了书上就不会写了～ 师:就因为书上有就不会错了吗,应该怎么证明孟德尔的遗传定律能否成立, 生:通过实验。 师:对。科伦斯到底做了什么实验，有什么新发现, 师:(CAI演示科伦斯的实验过程)科伦斯当时的研究材料是紫茉莉植株，紫茉莉的枝条一般都是绿色的，有时会出现花斑植株，花斑植株上有时会生有3种不同的枝条:绿色的、白色的、花斑状的。 (CAI演示紫茉莉花斑植株，示3种枝条) 提问:为什么枝条看起来是绿色、白色或花斑的, 生:绿色的枝条的细胞含叶绿体，白色枝条不含叶绿体。 师:那花斑枝条是何种情况, 生1:有的细胞含叶绿体，有的细胞不含。 生2:可能有的细胞中同时含有叶绿体和白色体。 师:科伦斯用显微镜检查紫茉莉的叶肉细胞，确实看到了这三种细胞。 同时含有叶绿体和白色体的细胞颜色如何, 生:绿色或浅绿色。 师:紫茉莉的枝条有的是绿色的，有的是白色的，孟德尔把这种现象称作什么, 生:相对性状。 师:花斑紫茉莉枝叶这种性状是怎样向后代传递的呢, 如果你是科伦斯，你会如何设计实验探究花斑紫茉莉枝条性状的遗传，并预期实验结果呢, (学生小组讨论，教师巡视。) 师:下面我们请同学介绍你们的实验方案。其他同学想一想，他们的方案有哪些设计巧妙之处，有没有不合理的地方，如果有，可以提出质疑。 生1:让绿色与白色杂交，得到F1，F1自交。预期结果:F1全表现为绿色或白色，F2两种表现比为;3:1。 师:(在黑板上记录学生的实验设计及预期。) 生2:应该设计两组实验:一组绿色为母本，白色为父本;第二组白色为母本，绿色为父本。预期结果:两组F1全表现为绿色或白色，F2两种表现比为;3:1。 师:(在黑板上记录学生的实验设计及预期。)你设计了两组实验，如果称第一组为正交，第二组即反交。你为什么想到设计这两组实验, 生:根据孟德尔的理论，在一对相对性状的杂交实验中，不论哪一个纯种作父本还是母本，F1都只显示同一个亲本的性状，这个性状即显性性状。所以应同时设计正交和反交实验。 学生提出质疑: 学生1提问:我感觉他们设计思路很好，但是否可行,绿色如何与白色杂交,有没有成熟的白色植株, 师:问得好～考虑到实验设计的可操作性，那么你的想法如何, 生1:我认为没有成熟的白色植株。之所以是白色是因为细胞中的质体不是叶绿体，是白色体，而叶绿体才是光合作用的场所，一株白色的植物由于不能制造有机物，是不能正常生长发育，开花结果的。 师:你分析得很好～紫茉莉白化苗是不能成活的。 7 那白色能否做亲本, 生2:我认为可以用花斑植株上白色枝条。 生3提问:花斑植株上白色枝条能否开花, 师:你为什么质疑它能否开花, 生1:白色枝条是缺乏光合作用的场所的。 生2:植物体是一个整体，绿色和花斑枝条可以为白色枝条提供有机物。 师:同学们讨论得很好～同学们的实验设计和科伦斯是相同的。科伦斯就是用不同枝条上的花相互授粉。 我们的预期与实事相符吗,因为课时的关系，我们并不亲自动手做实验，让我们来看看科伦斯的实验结果吧。(CAI演示科伦斯的绿色与白色的杂交实验结果) 与我们的预期相符吗, 生1:预期与科伦斯的实验结果不相符:预期是不论正交还是反交实验，F1都表现为同一种性状，科伦斯的实验结果不是这样。 生2:F1植株的颜色与母本相同。 师:是科伦斯的实验错了吗,如果你是科伦斯，你下一步的研究工作该怎么办, 生:重做实验。 师:好极了～实验设计的平行重复原则。科伦斯又做了多次实验，仍得到与刚才相同的结果。那么是孟德尔的遗传理论不成立吗,请同学们思考我们设计实验、预期结果的过程，寻找预期与实验结果不符可能的原因。 生1:可能是预期做错了。 生2:预期结果实际上是在假设紫茉莉枝条质体的遗传是符合孟德尔的分离规律的基础上作出的。可能紫茉莉枝条质体的遗传是不符和孟德尔的遗传规律的。 师:也就是说假设不成立，那么下一步我们该怎么办, 生:提出新的假设。 师:现在我们分析科伦斯的实验结果，重新提出假设。 (学生小组讨论) 生:紫茉莉枝条质体的遗传表现出母系遗传的特点:即F1的性状完全由母本决定，与花粉来自那一种枝条无关，所以我认为控制紫茉莉枝条质体的遗传物质在细胞质中。 师:假设不是随意的，而是有一定理论依据的合理推断。你的依据是什么, 细胞质中有遗传物质吗, 生1:高二时学过，基因是控制性状的基本单位，基因是DNA上的有效片段，叶绿体和线粒体中含DNA，有DNA就可能起到遗传作用。 师:(CAI介绍资料:1962年，里斯和普兰特用电镜观察到了衣藻、玉米叶绿体中的DNA纤维。)如果控制紫茉莉枝条质体的遗传物质在细胞质中，子代性状就与母本相同吗, 生2:受精作用时精子中不含细胞质，卵细胞中细胞质多。F1的细胞质基因全来自母本，所以F1的性状表现完全由母本决定。 师:(CAI演示精卵融合图)精子的体积比卵细胞小很多，只含极少量的细胞质。 (CAI演示减数分裂过程图解)分析卵细胞体积较大可能的原因。 生:卵原细胞减数分裂时，产生3个小的极体和一个大的卵细胞，染色体是平均分配的，但是细胞质不均等分配，卵细胞中的细胞质多。 师:(总结)通过分析我们得知:细胞质中是含遗传物质DNA的，由于精子中 8 只含极少数的细胞质，受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，子代中细胞质中的遗传物质DNA几乎全部来自母本。 师:假设的依据充分吗, 生:充分。 师:(边说边写副板书)现在我们提出假设:紫茉莉枝叶质体的遗传是受细胞质中遗传物质控制的。 下一步我们应该怎么做, 生:设计实验证明假设是否成立。 师:如何设计实验,下面小组讨论，并作出实验预期。 (学生小组讨论，全班交流) 生:同时做正交和反交实验:第一组绿色为母本，白色为父本，为正交;第二组白色为母本，绿色为父本，为反交。预期实验结果:第一组:F1绿色，第二组:F1白色。 (学生举手) 生1:也可以设计核移植实验。 生2质疑:科伦斯的时代能做核移植实验吗, 生3:不能～ 师:那个时代是不能做核移植实验，如果是现代，能否设计核移植实验探究紫茉莉枝叶质体的遗传是受细胞质中遗传物质控制的, 生1:可以。 生2:很好～更直接说明问题～ 师:如何设计核移植实验探究紫茉莉枝叶质体的遗传是受细胞质中遗传物质控制的,并请同学作出实验预期。 (小组讨论，全班交流) 生:第一组:把只含叶绿体的细胞的细胞核移植到去了核的只含白色体的细胞中，运用组织培养技术，预期结果F1白色植株;第二组把只含白色体的细胞的核移植到去了核的只含叶绿体的细胞中，运用组织培养技术，预期结果F1绿色植株 师:核移植实验的预期结果是否与实验相符，只能等同学们今后继续深造后通过亲手实验来探究了，记得有结果一定告诉老师。 现在我们来看科伦斯的实验结果，(CAI演示)与预期相符吗, 生:相符，F1总与母本相同。 师:我们可以得出什么结论: 生:假设成立。紫茉莉枝叶质体的遗传是受细胞质中遗传物质控制的。 师:科伦斯的新发现证明孟德尔的理论错误吗, 生:不是。孟德尔的理论适用范围是细胞核中的遗传物质，而科伦斯的新发现针对的是细胞质中的遗传物质，是对孟德尔理论很好的补充。 师:说得好～科学认识往往是多个科学家辛勤工作的结果。 由细胞质内的遗传物质控制的性状遗传方式就叫细胞质遗传，今天我们的课题就是“细胞质遗传”(板书课题)，真核生物的性状是由细胞核遗传和细胞质遗传共同控制的。 师:细胞质遗传不同与细胞核遗传的主要特点是什么: 生:母系遗传。 师:(CAI演示练习题)植物甲的核基因为AA,质基因为r;植物乙的核基因为aa，质基因为,(若将甲(母本)×乙称为正交，乙×甲为反交，则,,的基因 9 型是 生:正交,a(r)， 反交Aa(R) 师:(CAI演示过程，总结)F1受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父本，一半来自母本;而细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞，受细胞质中遗传物质控制的性状实际上是由卵细胞传给了子代，因此，子代总是表现母本的性状。 如果花斑枝条接受花粉，绿色、白色、花斑枝条提供花粉，子代性状表现如何, (学生讨论) 生:可能有三种情况:绿色、白色、花斑。 师:为什么,我们依据什么判断子代的性状, 生:亲本特征。 师:亲本与子代之间的桥梁是什么, 生:生殖细胞。 师:花斑枝条做母本，能产生几种卵细胞,可以在纸上画画。 (学生在纸上演示) 生:花斑枝条上有三种细胞，只含叶绿体的、只含白色体的、既含叶绿体又含白色体的，第一种产生的卵细胞只含叶绿体，第二种细胞产生的卵细胞只含白色体，第三种细胞能产生三种卵细胞。 师:为什么第三种细胞能产生三种卵细胞, 生:因为生殖细胞在进行减数分裂时，细胞质中的遗传物质不能像细胞核内的遗传物质那样进行有规律的分离，而是随机地、不均等地分配到子细胞中。 师:花斑植株是由什么样的受精卵发育来得, 生:既含叶绿体又含白色体的受精卵在发育过程中，进行有丝分裂产生体细胞时细胞质中的遗传物质同样是随机地、不均等地分配到子细胞中的，能产生三种体细胞只含叶绿体的、只含白色体的、既含叶绿体又含白色体的。 只含叶绿体的卵细胞受精后发育为绿色的植株;只含白色体的卵细胞受精后发育为白色的植株。 师:(CAI演示过程。)花斑枝条做母本时，F1性状有何特点, 生:在细胞核遗传中F1有一定的分离比，而花斑枝条做母本时，F1性状中绿色、白色、花斑不会出现一定的分离比，因为花斑枝条做母本时，减数分裂随机产生的三种卵细胞就没有一定的比例。 师:(CAI演示)科学家们发现除了紫茉莉，还有一些生物的性状遗传有母系遗传的现象，人类也有一些疾病与细胞质中的遗传物质相关。 你能否列表，自己设计项目，比较细胞质遗传与细胞核遗传的不同, 学生讨论，设计表格，填写内容。 全班交流，学生互评，教师点评。 10