高中生物必修二示范教案(共10篇)
第2节
DNA分子的结构
●从容说课
本节内容首先是以讲故事的形式介绍DNA分子的双螺旋结构模型的建立过程。故事首先出场的是英国伦敦皇家学院的晶体衍射专家维尔金斯和年轻的女科学家弗兰克林。他们拍摄出来非常清晰的DNA分子的X射线衍射照片,为分析DNA结构提供了重要的依据和证据。这些证据的展示,就是要学生总结这两位科学家所应用的多种研究方法,明白一个道理:科学研究不但要有深厚的专业知识,还要有广博的知识面。对于沃森和克里克来说,两人的组合就是一个黄金搭档。物理学家克里克是毕业于伦敦大学,他曾参加过用X射线研究血红蛋白的分子结构,在研究X射线衍射照片方面有很高的造诣。沃森是年轻有为的分子生物学家,他对生物学中的大分子非常熟悉。两人的合作就是一个强强联手。在借鉴了许多科学家研究成果的基础上,沃森和克里克建立了很多种双螺旋和三螺旋模型,但很快就知道是错误的。奥地利生物化学家查哥夫的研究成果再一次给了他们成功的启示。查哥夫发现:(1)在DNA样本中,A的数目总是和T的数目相等,C的数目总是和G的数目相等。即:(A+G)∶(T+C)=1。(2)(A+T)∶(C+G)的值具有物种特异性。沃森和克里克吸收了美国生物化学家查哥夫的研究成果,经过深入的思考,终于建立了DNA的双螺旋结构模型,并把这个模型用金属材料制成之后与拍摄的X射线衍射照片比较,发现二者完全相符。这个成果的探究历史,蕴含着科学思想和科学精神,让学生从中吸取营养,对培养他们科学研究方法的掌握及与人合作的能力大有好处。
DNA分子的结构部分是本节知识的重点和难点,学习这部分要利用现成的模型教具,让学生有一个直观的印象,然后分步解剖这些结构的组成,就形成了从空间结构→平面结构→单链结构→基本单位的教学顺序,这样使学生对DNA的认识层层细化,培养学生对事物的认知能力。
为了更形象地说明DNA是如何由四种基本组成单位构成,以及碱基、磷酸分别与脱氧核糖的相连,让学生动手来制作DNA模型,让学生在动手中对前面的知识得以巩固和提高。同时掌握一种重要的科学方法——模型建构。
●三维目标 1.知识与技能
(1)理解DNA分子的结构特点。(2)制作DNA分子双螺旋结构模型。2.过程与方法
(1)培养观察能力、分析理解能力:通过观察DNA结构模型及制作DNA双螺旋结构模型来提高观察能力、分析和理解能力。
(2)通过分析DNA结构模型的建立过程,培养学生发现问题、解决问题、应用最新研究成果以及与人合作的能力。
3.情感态度与价值观
通过DNA的结构和复制的学习,探索生物界丰富多彩的奥秘,从而激发学生学科学、用科学、爱科学的求知欲。
●教学重点
1.理解DNA分子的结构特点; 2.制作DNA分子双螺旋结构模型。
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●教学难点
理解DNA分子的结构特点。●教具准备
DNA双螺旋结构模型。●课时安排
本节内容需安排两个课时进行教学: 第1课时
DNA双螺旋结构模型的构建 第2课时
DNA的结构及模型的制作
第1课时
●教学过程 [课前准备]
学生收集沃森、克里克、威尔金斯的简介;收集有关DNA研究过程的资料。[情境创设]
有同学去过北京中关村高科技园吗?那里有个独特形状的雕塑,那是以何为蓝本制作的呢?(展示雕塑图)那是一个DNA雕塑。DNA结构模型的创立是许多科学家智慧的结晶。它的结构创立过程就是一个科学方法和科学精神的完美结合过程。
[师生互动]
DNA作为遗传物质已经不容置疑,但是它怎样决定生物的性状,要回答这些问题,必须要弄清DNA的结构。
在DNA结构的研究过程中,沃森和克里克的研究成果,让世人终于认清了这个生命现象决定者的真面目——DNA双螺旋结构。
请1~2位同学根据自己找的资料来介绍一下这两位科学家的重要成果。如不全面可补充,主要介绍的内容应包括:1953年4月25日,英国的《自然》杂志刊登了美国的沃森(J.Watson,1928~)和英国的克里克(F.H.C.Crick,1916~2004)在英国剑桥大学合作的成果,DNA双螺旋结构的分子模型,这一成就后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现,也被认为是分子生物学诞生的标志。1962年,沃森、克里克和维尔金斯(伦敦皇家学院)三人共同获得了诺贝尔生物医学奖。
问:这一成果为何在当时引起了极大的关注? 答:它第一次揭示了生命本质的决定者的真面目——双螺旋结构,使人们对遗传物质的认识水平步入了分子水平。
问:它的研究是不是一帆风顺的? 答:不是。
介绍研究过程:DNA双螺旋结构模型的建立过程中,威尔金斯和弗兰克林这两位科学家却比沃森和克里克研究得还要早。1951年,威尔金斯在DNA结构的研究中,采用了X射线衍射法,得到了一张非常清楚的DNA的X射线衍射图谱。
问:沃森和克里克从DNA的衍射图谱中受到了什么启示?
答:从这个图谱中,这两位科学家和其他科学家一起分析有关数据得出结论:DNA是螺旋的。
问:从方法上有何变化?
答:开辟了一种新的研究DNA的方法,就是从研究组成为主,转为研究结构为主。问:是不是从此一切问题迎刃而解了呢?
答:没有。做了不同的螺旋模型,但结果很快被否定了。
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介绍查哥夫的研究成果
1952年,查哥夫(E.Chargaff)在已进行多年的对各种DNA样品的组分研究中发现,DNA中四种核苷酸的量并不一定是相等的。但是,在各种DNA中嘌呤的量和嘧啶的量总相等,而且腺嘌呤的量和胸嘧啶的量相等;鸟嘌呤的量和胞嘧啶的量相等。沃森在开始研究碱基之间连接的方式时,先将同样的碱基成对地安排在两条链上。例如,使腺嘌呤和腺嘌呤配对,胸腺嘧啶和胸腺嘧啶配对等。他认为这样还可以说明DNA的模板作用。这个模型被晶体学家J·多诺休(Donohue)否定。多诺休根据他对类似的小分子化合物所作的晶体衍射研究,主张碱基是以酮式结构存在的,而不是沃森在建立模型时所用的烯醇式。于是沃森只好继续寻找各种配对的可能性。就在这时,沃森发现腺嘌呤和胸腺嘧啶,以及鸟嘌呤和胞嘧啶各自成对后,两类碱基对具有相似的形状,而且发现这样的配对恰恰可以解释查哥夫测定的DNA碱基比例的数据。
问:通过吸取查哥夫的成果,两位科学家做出了模型,是不是就能说明模型是正确的? 答:不能。只能从化学成分上说明正确。问:如何证明这个模型的正确性?
答:做出的模型与X射线衍射照片相比较,完全相符。不但从成分上证明正确,还从结构上证明模型的正确性。
问:从沃森和克里克建立DNA模型的过程中,你觉得他们和其他科学家是一种什么关系?
答:相互配合。沃森和克里克的合作本身就意味着不同学科之间的交叉和结合。问:从他们的研究历程看对你有何启示?
答:研究的过程就是不断纠正自己的错误的过程,取对方之长,补自己之短的过程。问:从这个研究过程你能不能得出科学研究的一般过程?
答:发现问题(DNA的结构是怎样的?)→解决问题(提出自己的模型)→验证(可以的模型不正确)→吸取最新知识,再解决问题(提出双螺旋模型)→验证(和X射线衍射图比较)→结论(DNA是双螺旋结构)。
[教师精讲]
DNA双螺旋结构模型的阐明是生物学发展过程中一个具有历史意义的里程碑,它的出现标志着分子生物学这门新学科的诞生。1962年,颁发诺贝尔生理学或医学奖时,同时授予沃森、克里克和维尔金斯。因弗兰克林已于1958年逝世而未被授予,但弗兰克林功不可没。
[评价反馈]
1.组成DNA分子的基本单位是___________,每个基本单位由__________、_________、_______________三部分组成。
答案:脱氧核苷酸
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
一分子磷酸
2.组成DNA的碱基有__________种,分别是____________________________。脱氧核苷酸有_________种,分别是______________________________________________________。
答案:4 A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)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
[课堂小结]
DNA结构模型的建立过程,实际上就是科学家密切合作的过程。沃森和克里克吸取了许多科学家当时最新的科研成果,所以可以说它是科学家精诚合作探究自然奥秘的典范。同时在这个过程中,可以看出科学家在研究中应用了多种研究方法,它应用了化学方法、物理方法以及生物学方法,这也反映出现代科学的发展方向——多学科交叉,相互作用,共同发展。
[布置作业] 根据提供的资料,从下列五个方面选取一个作为主题,来介绍遗传物质研究的过程及成中鸿智业信息技术有限公司
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果。(1)DNA是遗传物质的实验研究;(2)DNA双螺旋结构的发现及模型的制作;(3)基因结构及基因表达调控;(4)基因工程技术;(5)应用。
可以以两人或三人为一个小组进行资料组织,再以班级大组为单位,把五方面的内容组成一个整体,整理出最后的报告。
[课后拓展]
推荐书籍,供学生阅读。
《双螺旋——发现DNA结构的故事》刘望夷等译。
此书是沃森写的一本作者自己亲身经历的重大事件印象记。书中不仅有科学知识,亦有科学工作方法。此书最早分期在《大西洋月刊》上发表,后出单行本。1980年出版的英文新版本中,作者又加进了一些新内容。另外,在附录中收进了四篇文章,即沃森和克里克的两篇原始论文,以及斯坦特写的介绍DNA双螺旋与分子生物学的崛起和《双螺旋》一书作者及出版概况的两篇文章。
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和内侧的碱基相连,磷酸只和脱氧核糖相连。脱氧核糖和磷酸位于DNA分子的外侧。
(3)DNA中的碱基配对是通过碱基互补配对原则进行的,即A和T,G和C配对。它们位于分子的内侧。
2.主要涉及物理学(如衍射图谱)、生物化学(碱基数目的对应相等关系)等。涉及的方法有X射线衍射结构分析方法;建构模型的方法等。通过对这些资料的分析使人们更加清楚地认识到现代生物学的发展是在应用多学科成果的基础上取得的,多学科的交叉运用,诞生了新的边缘学科,如生物化学、生物物理学等。
3.要善于利用他人的研究成果,要善于与他人交流沟通,要善于与人合作。
【教学目标】
1、概述生长素的生理作用.2、通过“生长素浓度与所起作用的关系”图分析,能够说出生长素作用的两重性;植物不同器官对生长素的敏感性不同。
3、描述植物顶端优势的现象、原因、解除方法及应用。
4、举例说明生长素类似物在农业生产实践中的应用。
【教学重点、难点】
重点:
1、生长素在发挥生理作用时的特点--两重性。
2、生长素在农业生产中的应用。
难点:
1、顶端优势产生的原因以及在生产生活中常见的实例分析。
2、生长素生理作用的两重性及应用问题。
【教学方法】启发式教学与自主探究式教学相结合.【教学过程】
【导入】
回忆“向光性”的原因?是不是生长素浓度越高越能促进植物生长呢?
【新授】
师:生长素对植物的生长进行调节的过程中,既能促进生长,也能抑制生长,这就是生长素的两重性。
一、生长素的作用特点:两重性
师:两重性与那些因素有关呢?
自主学习一:
1、不同浓度的生长素对于同一器官的生长有没有影响呢?怎样的影响?
2、相同浓度的生长素对根、芽、茎的作用是一样的吗?
3、能使根、芽、茎长得最好的生长素浓度各是多少呢?
学生自学、交流、回答:
师引导学生观察,分析,得出结论:
一般来说,低浓度的生长素可以促进植物生长,而高浓度的生长素则抑制植物的生长,甚至杀死植物。
不同器官对生长素的反应不同
对根来说,生长素的最适浓度是10-11mol/L左右;对于芽来说,最适浓度是10-8mol/L左右;对于茎来说,最适浓度是10-4mol/L左右,即对生长素的敏感性:根>芽>茎。
对生长素的敏感性:幼嫩细胞>衰老细胞
师:生长素的这种作用特点的在实际生活中具体表现?
出示图片:松树的宝塔型树冠图
师:引导学生分析宝塔型结构形成原因、顶端优势的概念
自主学习二:
顶端优势的原因?解除方法?应用?
师生共同总结:
植物产生顶端优势现象的原因:顶芽产生的生长素向下运输,大量积累在侧芽部位,使侧芽的生长受到抑制。如果摘掉顶芽,侧芽部位的生长素浓度降低了,侧芽所受到的抑制作用就会解除,不久,侧芽就可以发育成枝条。果树和行道树的修剪、棉花的摘心等这些都是去除顶端优势。
二、生长素在农业生产上的应用
师:生长素在农业上的应用很广泛,但是它在植物体内的量却是非常少,而且提取也相当的困难,经过大量科学家的研究和实践,发现了一些人工合成的化学物质,如:萘乙酸(NAA)、2,4一D,同样具有生长素的生理效应。这些化学物质,被称为生长素类似物。
归纳:
1、生长素类似物的概念:
自主学习三:生长素类似物的应用?
师生共同归纳:
它们可用于促进扦插的枝条生根,可用-定浓度的生长素类似物溶液浸泡插枝下端,然后栽插下去。插枝下端长出大量的根便容易成活。
促进结实,获得无籽果实。实验证明,雌蕊受粉后,胚珠发育成种子的过程中,发育的种子里合成了大量的生长素。这些生长素能促使子房发育成果实。在生产上,用人工合成的一定浓度的生长素类似物溶液处理没有受精的雌蕊柱头,子房同样能够发育成果实,只是由于胚珠内的卵细胞没有经过受精,所以果实里没有种子,从而获得无籽果实。农业生产上利用这种方法可培育无籽番茄、黄瓜等等。
此外还可以防止果实和叶片脱落,人们可以用-定浓度的植物生长素以防止落花落果。【课堂小结】
一、生长素的生理作用两重性
二、生长素及类似物在农业上的应用 【例题】 【课堂巩固】
1、生长素对植物生长的作用,一般地说
A、高浓度和低浓度都促进生长
B、高浓度和低浓度都抑制生长
C、高浓度抑制生长,低浓度促进生长
D、高浓度促进生长,低浓度抑制生长
2、下图表示生长素浓度对植物根、芽和茎生长的影响,不能得出的的结论是
A、生长素对三种器官的作用具有两重性,低浓度促进生长,高浓度抑制生长
B、A、B、C点对应的生长素浓度分别是促进根、芽、茎生长的最适宜浓度
C、D点对应的生长素浓度对茎和芽都具促进作用
D、幼嫩的细胞对生长素反应灵敏,成熟的细胞对生长素反应不灵敏
3、果树整枝修剪和棉花的摘心,能提高产量,根据的原理是
A.减少其蒸腾,保持水分,使其代谢旺盛
B.减少营养器官的生长,促进生殖器官的生长
C.破坏顶端优势,供其多产生侧枝,从而提高产量
D.避免生枝过多,出现落花落果,从而减低产量
4、一只正在发育的桃子被虫蛀了,结果桃子停止了生长,这说明虫蛀的部位是
A、种子
B、外果皮
C、中果皮
D、内果皮
5、下列生产措施中与植物激素无关的一组是
①培育无籽番茄 ②培育无籽西瓜 ③果树整枝修剪 ④带芽的枝条扦插 ⑤移栽植物时剪去部分叶片 ⑥棉花摘心
A、①③
B、②④
C、⑤⑥
D、②⑤
6、要得到番茄无籽果实,需将一定浓度的生长素溶液涂抹在该花的柱头上。处理该花的时期和条件是
A、花蕾期,不去雄蕊
B、花蕾期,去掉雄蕊
C、开花后,不去雄蕊
D、开花后,去掉雄蕊
7、对生长素生理作用概括不准确的是
A、生长素能促进果实成熟
B、生长素能促进扦插枝条生根
C、生长素能促进果实发育
D、生长素能促进植物生长
8、在农业生产中,用一定浓度的植物生长素类似物作为除草剂,可以除去单子叶农作物田间的双子叶杂草。如图表示生长素浓度对两类植物生长的影响,则A、B曲线分别表示何类植物,以及应当选用生长素类似物的浓度是
A.双子叶植物、单子叶植物;c点浓度
B.单子叶植物、双子叶植物;a点浓度
C.双子叶植物、单子叶植物;b点浓度
答:增加水中的氧气,防止根进行无氧呼吸造成根的腐烂。
(2)培养根尖时,应选用老洋葱还是新洋葱?为什么?
答:应选用旧洋葱,因为新洋葱尚在休眠,不易生根。
(3)为何每条根只能用根尖?取根尖的最佳时间是何时?为何?
答:因为根尖分生区的细胞能进行有丝分裂;上午10时到下午2时;因为此时细胞分裂活跃。
(4)解离和压片的目的分别是什么?压片时为何要再加一块载玻片?
答:解离是为了使细胞相互分离开来,压片是为了使细胞相互分散开来;再加一块载玻片是为了受力均匀,防止盖玻片被压破。
(5)若所观察的组织细胞大多是破碎而不完整的,其原因是什么?
答:压片时用力过大。
(6)解离过程中盐酸的作用是什么?丙酮可代替吗?
答:分解和溶解细胞间质;不能,而硝酸可代替。
(7)为何要漂洗?
答:洗去盐酸便于染色。
(8)细胞中染色最深的结构是什么?
答:染色最深的结构是染色质或染色体。
(9)若所观察的细胞各部分全是紫色,其原因是什么?
答:染液浓度过大或染色时间过长。
(10)为何要找分生区?分生区的特点是什么?能用高倍物镜找分生区吗?为什么?
答:因为在根尖只有分生区的细胞能够进行细胞分裂;分生区的特点是:细胞呈正方形,排列紧密,有的细胞处于分裂状态;不能用高倍镜找分生区,因为高倍镜所观察的实际范围很小,难以发现分生区。
(11)分生区细胞中,什么时期的细胞最多?为什么?
答:间期;因为在细胞周期中,间期时间最长。
(12)所观察的细胞能从中期变化到后期吗?为什么?
答:不能,因为所观察的细胞都是停留在某一时期的死细胞。
(13)观察洋葱表皮细胞能否看到染色体?为什么?
答:不能,因为洋葱表皮细胞一般不分裂。
(14)若观察时不能看到染色体,其原因是什么?
①细胞质遗传的特点:母系遗传(原因:受精卵中的细胞质几乎全部来自母细胞);后代没有一定的分离比(原因:生殖细胞在减数分裂时,细胞质中的遗传物质随机地、不均等地分配到子细胞中去).
②细胞质遗传的物质基础:在细胞质内存在着DNA分子,这些DNA分子主要位于线粒体和叶绿体中,可以控制一些性状.
记忆点:
1.卵细胞中含有大量的细胞质,而精子中只含有极少量的细胞质,这就是说受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞,这样,受细胞质内遗传物质控制的性状实际上是由卵细胞传给子代,因此子代总表现出母本的性状.
2.细胞质遗传的主要特点是:母系遗传;后代不出现一定的分离比.细胞质遗传特点形成的原因:受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞;减数分裂时,细胞质中的遗传物质随机地、不均等地分配到卵细胞中.细胞质遗传的物质基础是:叶绿体、线粒体等细胞质结构中的DNA.
(1)性状:生物所表现出来的形态特征和生理特性。
相对性状:一种生物同一种性状的不同表现类型。举例:兔的长毛和短毛;人的卷发和直发等。
性状分离:杂交后代中,同时出现显性性状和隐性性状的现象。如在DD×dd杂交实验中,杂合F1代自交后形成的F2代同时出现显性性状(DD及Dd)和隐性性状(dd)的现象。
显性性状:在DD×dd杂交试验中,F1表现出来的.性状;如教材中F1代豌豆表现出高茎,即高茎为显性。决定显性性状的为显性遗传因子(基因),用大写字母表示。如高茎用D表示。
隐性性状:在DD×dd杂交试验中,F1未显现出来的性状;如教材中F1代豌豆未表现出矮茎,即矮茎为隐性。决定隐性性状的为隐性基因,用小写字母表示,如矮茎用d表示。
(2)纯合子:遗传因子(基因)组成相同的个体。如DD或dd。其特点纯合子是自交后代全为纯合子,无性状分离现象。
杂合子:遗传因子(基因)组成不同的个体。如Dd。其特点是杂合子自交后代出现性状分离现象。
(3)杂交:遗传因子组成不同的个体之间的相交方式。如:DD×dd Dd×dd DD×Dd等。
自交:遗传因子组成相同的个体之间的相交方式。如:DD×DD Dd×Dd等
测交:F1(待测个体)与隐性纯合子杂交的方式。如:Dd×dd
2、常见问题解题方法
1)如果后代性状分离比为显:隐=3:1,则双亲一定都是杂合子(Dd)。即Dd×Dd 3D_:1dd
(2)若后代性状分离比为显:隐=1:1,则双亲一定是测交类型。即Dd×dd 1Dd :1dd
(3)若后代性状只有显性性状,则双亲至少有一方为显性纯合子。即DD×DD或DD×Dd或DD×dd
1.基因重组的方法。
1)高温蒸汽法。
2)农杆菌转化法。
3)Ca离子介导的同源染色体非姐妹单体之间的交叉互换。
2.孟德尔发现遗传定律用了假说演绎法,其基本步骤:提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证(测交实验)→得出结论。
3.分离定律和自由组合定律。
1)分离定律:在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合;在形成配子时,成对的遗传因子彼此分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。
2)自由组合定律:在形成配子时,成对的遗传因子彼此分离,同时非同源染色体上的非等位遗传因子自由组合。
4.判断显隐性。
1)有中生无,判断显隐性:父亲有儿子无,判断显隐性同理。
2)母遗子显,判断显隐性。
3)成对的遗传因子,分离的同时自由组合,而位于性染色体上的遗传因子,在形成配子的过程中不分离。
5.判断测交亲本。
1)亲本的优良性状是隐性性状还是显性性状,若是隐性性状,则亲本必须是双隐性(mm);若是显性性状,则亲本可以是双隐性(mm),也可以是一显一隐(♂MM或♀mm)。
2)子一代出现隐性性状,则亲本一定是双隐性(mm);若子一代出现显性性状,则亲本可以是双隐性(mm),也可以是一显一隐(♂MM或♀mm)。
6.判断遗传因子组成。
1)待测个体与隐性个体(纯合或测交)后代出现隐性个体,则待测个体遗传因子组成是隐性。
2)待测个体与隐性个体(纯合或测交)后代出现显性个体,则待测个体遗传因子组成是显性。
7.分离定律和自由组合定律的实质。
1)分离定律的实质:在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合;在形成配子时,成对的遗传因子彼此分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。
2)自由组合定律的实质:在形成配子时,成对的遗传因子彼此分离,同时非同源染色体上的非等位遗传因子自由组合。
8.判断性别决定类型。
1)伴性遗传有性染色体决定,通常是伴X染色体遗传,即表现为$X^{A}$(A表示显性基因)对$X^{a}$(a表示隐性基因)显性,$X^{a}$对$X^{A}$隐性。在男性的$Y$染色体上,有控制伴性遗传的基因。
板 书
教学过程
(二)细胞膜的主要生理功能
1.物质出入细胞膜的几种方式:
(1)自由扩散:
特点:从高浓度一侧运输到低浓度一侧;不消耗能量。例如:O2、CO2、甘油、乙醇、苯等。
(2)主动运输:
①特点:从低浓度一侧运输到高浓度一侧;需要载体;需要消耗能量。
②意义:(略)
2.细胞膜的生理特点:选择透过性
(第二课时)
引言:上节课我们学习了细胞膜的结构,细胞膜的结构是与它的功能密切相关的,那么,细胞膜有哪些重要功能呢?
讲述:科学家经研究发现,细胞膜有多种生理功能。比如说,物质交换、细胞识别、分泌、排泄、免疫,等等。其中,与周围环境进行物质交换是细胞膜的重要生理功能。
活细胞不停地进行新陈代谢活动,就必须不断地与周围环境进行物质交换,而物质交换必须通过细胞的“门户”——细胞膜来完成。离子和小分子物质是通过自由扩散和主动运输等方式进入细胞的,而大分子和颗粒性物质主要是通过内吞作用进入细胞的。首先,我们学习一种比较简单的运输方式。
(教师展示事先制作好的自由扩散活动图板,对照活动图板作简要说明:图中黄色表示细胞膜,红色球状物表示某物质。红色球状物多的部分为膜外,少的部分为膜内。接着教师演示红色球状物不断由膜外通过膜进入到膜内的情况。)
提问:如果红色球状物的多少代表某种物质浓度大小的话,那么,这物质进入细胞是由浓度高的一侧向浓度低的一侧运输,还是由浓度低的一侧向浓度高的一侧运输?
(回答:略。)
讲述:对了,是从浓度高的一侧向浓度低的一侧运输,而且在运输过程中,不需要消耗细胞内新陈代谢所释放的能量。上边这种运输方式叫做自由扩散。自由扩散相对于主动运输来说,又叫做被动运输。符合这种方式运输的物质仅限于小分子物质。
另外,还有一些物质在进入细胞时,不同于自由扩散方式,例如:轮藻细胞中的K+浓度比它所生存的环境中K+ 多63倍,海带细胞中的I- 比海水高出40倍,人的红细胞中的K+比血浆高30偌,而红细胞中的Na+ 浓度却是血浆中Na+ 的浓度的1/6。由此可见,以上细胞具有不断积累K+、I-的能力和运出Na+的能力,以致不使膜内外的Na+、K+、I-达到平衡。上述这些物质是怎样进行运输的呢?(教师展示事先制作好的主动运输活动图板,在做简要说明后演示物质由膜外进入到膜内的过程,同时启发学生进行观察和思考。)
提问:上述这种运输方式具有哪些特点?
(回答:略。)
讲述:当物质通过细胞膜由低浓度一侧向高浓度一侧移动时,就像物体沿斜坡上移一样,必须由外部提供能量,在对上述Na+、K+、I-等物质的运输中,所需要的能量是由细胞来供给的。通过上面的学习,我们可以总结出主动运输主要有以下两个特点:①是从浓度低的一侧运输到浓度高的一侧;②需要消耗细胞内新陈代谢所释放的能量。
提问:物质的主动运输方式在生物学上有什么意义呢?
(请同学们阅读课文并讨论,最后请一位同学回答,略。)
讲述:由物质通过细胞膜的两种运输方式可以看出,细胞膜可以让O2、CO2、水分子等小分子自由通过,细胞要选择吸收的离子或小分子也可以通过,而另一些离子,小分子和大分子则不能通过。这一现象说明细胞膜在生理功能上有什么特点呢?
回答:具有选择性
讲述:对,细胞膜是一种选择透过性膜。关于细胞的内吞作用和外排作用,请同学们阅读课本中小字部分。
小结:今天我们学习了细胞膜的生理功能,了解到细胞结构与它的生理作用是相统一的,尤其是物质出入细胞膜时具有选择透过性的特点,对于细胞完成正常生命活动具有十分重要的意义。下面,请同学们根据今天所学的内容,填写下表。
出入细胞物质举例
物质出入细胞的方式
细胞膜内外物质浓度高、低
是否需载体蛋白质
是否消耗细胞内的能量
甘油
进入红细胞的K+
知识与技能
1.理解平抛运动是加速度为g的匀变速运动,其水平方向是匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动.
2.了解斜抛运动及运动的合成与分解的迁移应用.
过程与方法
会用平抛运动的规律解答相关问题,以数学中的抛物线方程及图象为工具建立物理模型,理解抛体运动的规律及处理方法.
情感、态度与价值观
1.体会各学科之间的联系与发展,培养空间想象能力和数学计算能力以及知识方法的应用能力.
2.领略抛体运动的对称与和谐,培养对科学的好奇心和求知欲.
教学重难点
1.知道什么是抛体运动,什么是平抛运动.知道平抛运动是匀变速曲线运动,加速度为g.
2.用运动的分解、合成结合牛顿运动定律研究抛体运动的特点,知道平抛运动可分为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.
3.能应用平抛运动的规律交流讨论并解决实际问题.在得出平抛运动规律的基础上进而分析斜抛运动.掌握研究抛体运动的一般方法.
教学过程
一、抛体运动
探究交流:体育运动中投掷的链球、铅球、铁饼、标枪等(如图所示),都可以看做是抛体运动吗?都可以看成是平抛运动吗?
1.基本知识
(1)定义
以一定的速度将物体抛出,物体只受重力作用的运动.
(2)平抛运动
初速度沿水平方向的抛体运动.
(3)平抛运动的特点
①初速度沿水平方向.②只受重力作用.
2.思考判断
(1)水平抛出的物体所做的运动就是平抛运动.(×)
(2)平抛运动中要考虑空气阻力的作用.(×)
(3)平抛运动的初速度与重力垂直.(√)
二、平抛运动的速度
1.基本知识
将物体以初速度v0水平抛出,由于物体只受重力作用,t时刻的速度为:
(1)水平方向:vx=v0.
(2)竖直方向:vy=gt.
(4)速度变化特点:由于平抛运动的物体只受重力作用,所以其加速度恒为g,因此在平抛运动中速度的变化量Δv=gΔt,由于g是常量,所以任意两个相等的时间间隔内速度的变化量相等,方向竖直向下,即任意两个相等的时间间隔内速度的变化相同,如图所示.
2.思考判断
(1)平抛运动的物体初速度越大,下落得越快.(×)
(2)做平抛运动的物体下落时,速度与水平方向的夹角θ越来越大.(√)
(3)如果下落时间较长,平抛运动的物体的速度方向变为竖直方向.(×)
3.探究交流
平抛运动中,竖直方向的分速度vy=gt,除该公式外,还有求vy的公式吗?
【提示】 由于竖直分运动是自由落体运动,所以
例:关于平抛物体的运动,以下说法正确的是
A.做平抛运动的物体,速度和加速度都随时间的增加而增大
B.做平抛运动的物体仅受到重力的作用,所以加速度保持不变
C.平抛物体的运动是匀变速运动
D.平抛物体的运动是变加速运动
【答案】 BC
三、平抛运动的位移
1.基本知识
将物体以初速度v0水平抛出,经时间t物体的位移为:
2.思考判断
(1)平抛运动合位移的方向与合速度的方向一致.(×)
(2)平抛运动合位移的大小等于物体的路程.(×)
(3)平抛运动中,初速度越大,落地时间越长.(×)
3.探究交流
飞机向某灾区投放救灾物资,要使物资准确落到指定地点,是飞到目标正上方投放,还是提前投放?
【提示】 物资离开飞机前具有与飞机相同的水平方向的速度,当离开飞机后,由于惯性,它们仍然要保持原有的水平向前的运动速度,另外,物资又受到重力作用,于是物资一方面在水平方向向前运动,另一方面向下加速运动,因此,只有提前投放,才能使物资准确落到指定地方.
4.小结:平抛运动的特点
1.速度特点:平抛运动的速度大小和方向都不断变化,故它是变速运动.
2.轨迹特点:平抛运动的运动轨迹是曲线,故它是曲线运动.
3.加速度特点:平抛运动的加速度为自由落体加速度,恒定不变,故它是匀变速运动.
综上所述,平抛运动的性质为匀变速曲线运动.
例:关于平抛运动,下列说法正确的是()
A.平抛运动是匀变速运动
B.平抛运动是变加速运动
C.任意两段时间内加速度相同
D.任意两段相等时间内速度变化相同
【答案】 ACD
四、平抛运动的研究方法和规律
【问题导思】
1.如何研究平抛运动比较简单?
2.平抛运动的合速度、合位移怎么求出?
3.试推导平抛运动的轨迹方程.
1.平抛运动的研究方法
(1)由于平抛运动是匀变速曲线运动,速度、位移的方向时刻发生变化,无法直接应用运动学公式,因此研究平抛运动问题时采用运动分解的方法.
(2)平抛运动一般分解为竖直方向上的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动.
2.平抛运动的规律
(1)分运动
五、平抛运动的几个重要推论
【问题导思】
1.平抛运动的飞行时间与初速度有关吗?
2.平抛运动的落地速度决定于哪些因素?
3.平抛运动的速度偏向角与位移偏向角间的关系如何?
1.平抛运动的时间
A.tan φ=sin θ B.tan φ=cos θ
C.tan φ=tan θ D.tan φ=2tan θ
【答案】 D
六、平抛运动的临界问题
例:如图所示,女排比赛时,排球场总长为18 m,设球网高度为2 m,运动员站在网前3 m处正对球网跳起将球水平击出.若击球的高度为2.5 m,为使球既不触网又不越界,求球的速度范围.
2.思考判断
(1)斜抛运动和平抛运动在竖直方向上做的都是自由落体运动.(×)
(2)斜抛运动和平抛运动在水平方向上做的都是匀速直线运动.(√)
(3)斜抛运动和平抛运动的加速度相同.(√)
3.探究交流
对斜上抛运动,有一个最高点,该点的速度是零吗?为什么
(一)知识与技能目标:能准确描述遗传信息的转录过程。理解并掌握mRNA结构特点及作用。
(二)过程与方法目标:通过观察分析转录的Flas及动态组图,发展观察识图能力,提高分析归纳和推理判断的能力,体验用生物学观点认识和分析生物体生命活动的基本规律。
(三)情感态度与价值观目标:通过学习核糖核苷酸、mRNA、tRNA等物质的结构及功能特点,形成生物体结构与功能相适应的基本科学理念。
二、教学重难点
(一)重点:mRNA的结构特点,遗传信息的转录过程。
(二)难点:理解转录的过程。
三、教学过程
(一)情境导入
ppt展示一对双胞胎的照片并引发学生思考:这两个孩子如此相像,他们这些相似的性状是什么物质体现的?
学生思考回答:蛋白质。
教师设问:他们性状相似的根本原因是什么?
学生回答:基因相同。
教师设问:那么基因是如何控制蛋白质合成的呢?今天就让我们共同探究这一问题——基因指导蛋白质的合成。
(二)探求新知
1.RNA的结构特点
教师设问:遗传物质DNA一般都存在于细胞核中,而蛋白质的合成则是在细胞质的核糖体上进行的,那么细胞核中的DNA是如何控制细胞质中蛋白质的合成过程的呢?
学生回答:应该还有一种中间物质,在DNA和蛋白质之间充当信使。
教师对学生的设想给予充分的肯定,随后用ppt展示这一信使——mRNA的结构和功能特点:由核糖核苷酸A、G、C、U组成,与DNA配对,mRNA上的碱基可以携带DNA上的遗传信息。RNA分子较小,可以从核孔中出来进入细胞质中的核糖体。
学生自主阅读教材p62,自学tRNA和rRNA的内容并完成与DNA对比的表格,总结DNA与RNA在组成的基本单位、五碳糖、碱基、类型、分布、结构和功能方面的区别。
教师将学生汇总的表格展示在ppt上,并强调每种RNA的结构与功能的特点,让学生初步体会生物体结构与功能相适应的理念。
2.DNA到RNA的转录
教师设问:DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢?
学生带着这一疑问观看一遍完整的转录过程的Flas。
(1)知识与能力:识记中华民族资本主义从诞生之日起便受到外国资本主义和本国封建势力的双重压迫、中华民族资产阶级为了生存和发展与帝国主义和封建主义进行斗争等史实。理解民族资产阶级的双重性。认识民族资产阶级是中国民主革命的动力之一。
(2)过程与方法:通过分析帝国主义对中华民族工业压迫的史实,学会史论结合的方法。通过分析民族资产阶级的双重性,掌握一分为二看问题的方法。
(3)情感态度价值观:通过了解外国资本主义和本国封建势力对民族工业的压迫和民族资产阶级为了本阶级和中华民族的利益所进行的斗争,培养爱国主义情感。
教学课时:1.5课时。
重点难点:
重点:帝国主义对民族工业的压迫与摧残;本国封建主义和军阀官僚政府对民族工业的摧残与破坏;民族资产阶级斗争的目的。
难点:为什么民族资产阶级不能领导中国革命取得胜利?南京国民政府成立初期与中华民族资产阶级的关系。
教学建议:
(1)首先让学生回忆民族资本主义发展状况,指出发展曲折,设问:为什么中国民资发展曲折缓慢呢?由民族资本主义受双重压迫的漫画导入新课。
(2) “在夹缝中求生存”一目,教师需要讲述两方面问题:外国资本主义对民族资本主义的压迫和本国封建势力对民族资本主义的压迫。然后结合教材,分析外国资本主义和本国封建势力对民族资本主义压迫的具体表现。教师可以补充一些相关的材料题加深学生的理解。
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