八年级生物下册第7单元第2章第2节基因在亲子代间的传递教案 新人教版.doc

第二节 基因在亲子代间的传递本节分析本节教材从经典遗传学的庞大体系中，提取出基因这一核心概念，以基因为主线，在第一节介绍基因与性状关系的基础上，顺理成章的提出了基因在亲子代之间如何进行传递的问题，引领学生深入探究“基因在什么地方？”、“基因和染色体的关系是怎样的？”、“基因通过什么途径由亲代传给子代？”等问题，起到承上启下的作用。遗传物质在亲子代间的传递既是生物界中维持物种稳定的关键性问题，也是学生认识遗传的核心问题。在内容的呈现方式上，教材注意了从学生的生活经验出发，从创设的情境中提出问题，激发学生主动探究，自主获取知识、技能和积极的情感体验。本节的内容从学生已经学过的染色体入手，通过观察染色体和DNA之间关系的示意图，使学生按照微观到宏观的顺序了解基因、DNA和染色体的关系，接着通过介绍染色体是通过精子和卵细胞传递的来揭示基因的传递过程。本节教材内容牵涉到减数分裂的内容，对于现阶段的学生来说，比较复杂和抽象，因而在教学中有必要对内容进行进一步梳理，在遵循学生的学习心理特点的基础上，加深对遗传物质、基因、传递等问题的理解。教学中要运用多样化的教学方法，提高学生学习知识的热情，创设机会让学生体验、探究，利用图片、多媒体及视频等手段，将抽象的问题直观化，达到面向全体、提高学生生物学素养的目的。学情分析对于本节内容来说，虽然学生在初一时接触过染色体和DNA的相关知识，但对于基因这类微观抽象的内容，学生在理解方面还是存在一定的困难，理解起来有一定难度。因此我在教学设计中一方面运用直观生动的形象，促进学生的理解；另一方面创造条件和机会，让学生动脑、动手、发表见解，体验科学论证过程，感受积极的情感体验。注重利用图片和富有启发意义的追问来引导学生由表及里的理解本节内容。通过类比、推理、分析，形成结论并将抽象知识形象化，降低学生理解的难度，从而促进学生对知识的理解和掌握，进一步生成积极情感体验和提升生物科学素养的。教学目标知识与技能1描述染色体、DNA和基因之间的关系。2描述生殖过程中染色体的变化。3说出基因经生殖细胞在亲子代间的传递。过程与方法1通过观察分析图片、资料，理解性状的遗传是基因在亲子代间传递的结果。2通过学案导学、自主探究、合作讨论、总结归纳等活动，积极主动地获取新知，体验掌握新知的成就感。情感态度与价值观：1通过了解基因在亲子代间的传递，激发深层次地对生命的思考，对生命的珍爱。 2通过学习，产生对生物学家的敬佩之情以及对生物研究的美好憧憬以及严谨和大胆质疑的科学态度。教学重难点教学重点1生殖过程中染色体的变化。2说出基因经生殖细胞在亲子代间的传递过程。教学难点说出基因经生殖细胞在亲子代间的传递过程。教学方法问题教学法、实验探究法、资料分析法，让学生在提问、设想、实验、表达、交流的探究活动中，体验科学探究的乐趣，获取科学探究的能力，培养学生的科学素质。课前准备多媒体课件，图片，学案等。教学设计（一）（设计者 王兆芬：市优质课一等奖获得者）教 学 过 程 设 计导入新课【师】PPT展现一幅父子图，分析判断两个人的关系。【生】根据自己的经验作出判断（父子）。【师】请说出你的判断依据。【生】列出所看到的相似之处，如鼻子、嘴巴、笑容等。【师】引领回顾：这些是不是性状？性状是受什么控制的？ 【生】回顾基因与性状的关系。【师】那父亲是高鼻梁，儿子也是高鼻梁，这种现象称为什么？【生】思考回答。【师】父亲是高鼻梁，儿子也是高鼻梁，是父亲把自己的鼻梁挪下来给了儿子？还是给了儿子控制高鼻梁的基因？【生】明确遗传给后代的是控制性状的基因。【师】控制这个性状的基因是怎么从父亲的身体传到儿子的身体上的？通过什么过程？这其中的桥梁是什么？结合课本29页的“想一想，议一议”思考。【生】小组讨论，尝试回答。【师】评价。基因是如何通过这个桥梁传给子代的呢？这一节我们来研究第二节：基因在亲子代之间的传递（板书）。设计意图：通过日常生活中最常见的相似性，判断父子的关系，接近学生生活，引导学生分析其中蕴含的生物学知识，由此明确相似性表现在性状上，而性状受基因控制，父亲通过生殖过程把基因传给了子代，不仅可以回顾上节的知识，而且能引领学生对现象后面的本质的思考，起到承上启下的作用。探究新知一、基因在哪儿？【师】要搞明白基因是怎么在亲子代之间传递的，首先要明确基因在哪儿？【生】尝试回答。【师】 PPT展示自主探究1，引导学生结合图片进行记忆提取。【生】小组合作，完成自主探究1，回顾关于染色体与DNA的知识。【生】展示交流，分析纠错。【师】引导点拨，重点解读：一条染色体就像一团乱麻拽住一个头拉出来由球状的蛋白质分子和细长的DNA分子组成。DNA是细长的双螺旋结构，含有许多有遗传功能的片段，每一片段表达不同的遗传信息，分别控制不同的性状，如一段控制有无耳垂这个性状、单眼皮还是双眼皮，这样的片段被称为基因。【师】这么长的DNA上，是否只有一个基因呢？【生】积极思考，明确细胞核中含有染色体，染色体是DNA与蛋白质构成的；基因是一段具有遗传效应的DNA片段；每条DNA上有许多个基因。【师】请总结基因、DNA、染色体、细胞核的关系。【生】小组合作并尝试完成，展示成果。【师】基因在哪里？【生】讨论问题，总结交流。【师】评价并板书：基因位于染色体上。设计意图：学生根据问题回顾旧知，结合图片，提取有关信息，不仅把零散知识串连起来，而且培养识图能力、自学能力和解决问题的能力；然后思考基因、DNA、染色体和细胞核之间的逻辑关系，形成对于基因、DNA、染色体和细胞核的认识，明确了基因的位置，形成较为完整的知识框架。二、基因是如何存在的？【师】转折过渡。每种生物细胞内染色体的形态和数目是一定的，人体细胞染色体有多少呢？【生】23对。【师】看这个量词，用的是“对”，你能推测染色体的存在状态吗？【生】染色体成对存在。【师】染色体是不是成对存在的呢？基因又是如何存在的呢？下面继续我们的探究。展示人体细胞染色体图，引导观察与思考。【师】PPT展示引领问题，让学生进行观察与思考，完成学案自主探究2【生】结合图片，观察思考。【师】图片是正常人体细胞染色体排序图，通过这个图能不能证明我们刚才的推理（染色体成对存在）？【生】尝试说明理由。【师】我们再来观察一对染色体，你发现了什么？【师生】根据“颜色在相对应的位置是一样的”来推断相应位置的成分，从而认识基因也是成对的，并分别位于成对的两条染色体上。【师】展示现代分子生物学技术下的基因在染色体上定位图片，证实基因也是成对的，并分别位于成对的两条染色体上的相应位置。【生】尝试描述基因的存在方式，完成归纳总结2的1、2。【师】请阅读课本31页第一自然段，思考：人体是不是所有细胞都有23对染色体？含有23对染色体的体细胞内有多少DNA分子？有多少基因？【生】阅读课本，思考讨论。展示、交流。【师生】达成共识，完成归纳总结2的3：人的体细胞（除生殖细胞以外的细胞）含有23对染色体，46个DNA分子，数万对基因。【师】评价并板书。设计意图：通过推测、观察染色体排序图，认识到体细胞中染色体是成对存在的；再由成对染色体的颜色来推测基因在染色体上的存在规律，再用现代分子生物学做出的基因定位图谱来印证基因基因也是成对的，并分别位于成对的两条染色体上的相应位置，培养学生的逻辑推理能力和科学验证的严密性。三、基因怎么传递的？【师】过渡：成对存在于染色体上的基因是怎么传到子代的身体中的呢？【生】思考。【师】结合课本29页的“想一想，议一议”，看看能不能给你什么启示？【生】认识亲代的基因通过生殖细胞传递给子代。【师】通过刚才的学习我们知道，生殖细胞不是体细胞，人的体细胞内含有23对染色体，那生殖细胞中到底含有多少呢？如果人的精子和卵细胞中各含有23对染色体，会出现什么后果？【生】热烈讨论。【师】PPT展示探究推理。【生】进行计算和推理。【师】请展示推断出的精子和卵细胞内的染色体数目。【生】演示推理过程：23条。 【师】刚才是我们的逻辑推理，需要科学的验证，那到底是不是这样的呢？我们来看看科学家的验证。请大家带着问题阅读课本的资料，完成自主探究3【生】阅读课本，思考讨论，展示交流。【师】评价。通过资料我们了解到，科学家证实：形成精子和卵细胞的过程中，染色体都要减少一半，而且不是任意一半，是每对染色体中各有一条进入精子或卵细胞。【师】下面我们就以马蛔虫为例，认识生殖过程中染色体的变化。（注意强调成对的染色体要分开）【师】从体细胞到精子和卵细胞内再到受精卵中染色体的变化，对自然界的生物来说有什么意义呢？【生】思考，认识对于维持物种稳定性的作用，完成归纳总结3。【师】请大家完成课本的图7-13中，只有一对染色体的生物的生殖过程中染色体的变化图，完成自我巩固。【生】画图，并进行小组讨论，形成统一认识，展示交流本组的成果。【师】针对出现的问题进行纠正。如有的同学只画出“A” 、“a”，却没有画出他们的载体染色体，有的只画出染色体，却没有写出基因（如下图）。【师】我们看到，在形成生殖细胞的时候，体细胞中的一对染色体要分开，每个生殖细胞中只含有一对染色体中的一条，也就是说：生殖细胞中的染色体是成单存在的，所以，咱们常说的人23对，指的是体细胞还是生殖细胞的？存在于成对的染色体上的基因呢？是否也会分开呢？【生】思考，认识生殖细胞中，染色体和基因都是成单存在的。【师】作为子代的你，体内的23对染色体，一半来自父亲，一半来自母亲，就是控制你每个性状的基因一半来自父亲，一半来自母亲。这样你就拥有了父母双方的遗传物质，父母的遗传物质就通过精子和卵细胞传给了你。【师生】交流学生存在的疑问并解答。设计意图：由生殖发育的有关知识，来推理探究生殖过程中染色体的变化。然后用科学实验来验证所得出的结论，最终认识到成对的染色体在形成生殖细胞的时候是分开的，这样才能保持亲代与子代的染色体数目一致，保障了种族的稳定性。本部分按照学生的认知规律层层推进，引导学生自主学习，体验了“推理验证得出结论”的探究过程，对于提升学生科学素养具有重要作用。课堂小结盘点收获：师生共同总结本节的知识框架： 基因是一段具有遗传效应的DNA片段；基因在亲子代间的传递基因在哪儿： 染色体由DNA和蛋白质组成； 基因位于染色体上。 基因如何存在： 体细胞中基因与染色体一样成对存在； 基因位于成对的两条染色体上。 形成精子和卵细胞时，每对染色体中各基因是怎么传递的 有一条进入精子或卵细胞； 成对的基因也要分开； 基因通过精子和卵细胞传递给后代。随堂检测完成下表。生物染色体数目体细胞生殖细胞犬78条（39对）猪38条（19对）水稻24条（12对）白菜18条（ 9对）作业布置完成课后习题和学案中的课后训练。板 书 设 计第二节 基因在亲子代间的传递细胞核一、基因在哪儿？基因是一段DNA；DNA和蛋白质组成染色体；基因位于染色体上。二、基因是如何存在的？体细胞中基因与染色体成对存在三、基因是如何进行传递的？形成生殖细胞时，成对的染色体分开，成对的基因也分开。基因通过精子和卵细胞传递给后代。 物种稳定教 学 反 思1本节课的内容有些抽象，我注重利用图片和富有启发意义的追问来引导学生由表及里的理解。对于学生提取旧知识来作为新知的起点时，设计了几个针对性较强的问题来引导学生回顾旧知，同时结合课本的插图，从宏观到微观理顺细胞核、染色体、DNA、基因的关系。注重发动学生主体小组内回忆思考，上台展示收获，形成认识。2注重学生逻辑推理能力的训练及科学精神的培养。从成对染色体颜色上推断基因的存在，从人的来源推断精子和卵细胞内染色体的数目，鼓励学生互相质疑，大胆反驳。推理形成以后，我还以遗传学家摩尔根的观点来激励学生大胆的质疑，认识到推理需要得到科学的验证，形成务实严谨的科学态度和对科学家的敬佩之情，更好的理解科学的本质。3缺陷在于：对学生的学情估计不足，许多学生不记得DNA双螺旋的结构，应该事先准备DNA双螺旋模型，可以更好的理解。教学设计（二）（设计者 王兆芬 根据刘光尧的设计改变）教 学 过 程 设 计导入新课1通过上节课的学习，我们已经初步了解了几个遗传学概念，请把下列说法与相对应的遗传学概念连线：一猪生九崽，连母十个样 遗传种瓜得瓜，种豆得豆 变异人的双眼皮或单眼皮 性状生物所具有的结构特征、生理特性、行为方式相对性状2转基因鼠实验说明性状与基因之间的关系是什么？【生】基因控制生物的性状。【师】生物体的各种性状是由基因控制的，每位同学所具有的特征也是由基因控制的，这些基因从哪里来的？【生】我认为由父母提供的。【师】生物体的各种性状都是由基因控制的。性状的遗传实质上是亲代通过生殖过程把基因传递给子代。在有性生殖过程中，精子和卵细胞就是基因在亲子间传递的“桥梁”。那么，基因到底在什么地方？基因是怎么存在的？基因通过什么途径由亲代传给子代？这些就是我们这节课要探讨的内容（板书）：第二节基因在亲子代间的传递。探究新知【师】要想明白基因是怎么传递的，首先就得知道基因在哪儿。你认为基因在什么地方？ 【生】踊跃回答：基因在细胞中。基因在细胞核中。基因在细胞核中，并且通过精子和卵细胞的细胞核传递到下一代体内。【师】好。大家都很有见地。【师】视频展示染色体、细胞核、DNA和基因的联系。PPT展示细胞核、染色体、DNA、蛋白质结构关系图。请仔细观察，你从中获取到哪些信息？【生】尝试回答：甲：细胞核中含有染色体，染色体是由DNA和蛋白质组成的。乙：一条染色体中有一条DNA链，蛋白质嵌在DNA链上。丙：DNA链卷曲在染色体中。【师】同学们观察得非常仔细。我们看到的DNA链，其实是一个DNA分子，也就是说每条染色体由一个DNA分子和许多蛋白质构成，每个DNA分子长达两米，一个人体内所有的DNA头尾相连就可绕地球好几圈。我们小小的细胞核怎样装下它们呢？现在每个小组都有一根2米长的线，大家集思广义，比一比看哪个小组能将这根线变得最短。注意，不仅变短还要能快速恢复，即能容易地再由短变长。【生】分组讨论并操作，做完后举手示意。【师】请各组派代表上讲台展示，并说明处理方法。【生】汇报交流：甲：我们组将线反复对折。乙：我们组象缠毛线球那样缠成一个小球。丙：我们将线先对折再螺旋缠绕，象家里的电线一样。丁：我们将线螺旋后再螺旋，这样使它更短。【师】大家可以比较一下，哪一个最短。你先别下结论，我们再让他们将线恢复原状，再看哪一个最快。开始【生】四位同学开始行动，其它同学做评委。【师】看来每组同学都动了一番脑筋。而最符合要求的是将线多次螺旋。而这同细胞学家的看法一致，确实每条DNA分子经多次螺旋后可将长度缩短为原来的7千分之一。看来咱们同学具备科学家的素质，希望大家继续努力。设计意图：引导学生仔细观察并深入思考，然后动手实践，通过不断的实践探索“DNA分子经多次螺旋后可将长度缩短”的科学道理，即强化了观察的习惯，又模拟体验了科学家的探索过程。【师】我们学习过关于细胞核、染色体的知识，大家是否还记得细胞的基本结构中，哪个结构中有遗传物质？【生】细胞核中。【师】这种物质极易被碱性染料染成深色，所以被称为什么？【生】染色体。【师】染色体由哪两种成分构成？【生】DNA和蛋白质。【师】请推测一下，基因位于染色体的何种成分上？是DNA还是蛋白质？【生】位于DNA中。【师】其实基因就是一小段能控制某一生理功能的DNA区段。（板画一条DNA分子，用彩色粉笔表达出一段基因）这段DNA能控制你是单眼皮还是双眼皮，另一小段能决定你肤色等等。现在请尝试用图或表或一句话表示出细胞核、染色体、DNA、基因和性状之间的关系，完成学案的归纳总结1。【生】交流、讨论。【生】细胞核中含有染色体，染色体中有DNA，DNA中有基因，基因控制生物性状。【师】对。因此我们称染色体为遗传物质的载体，而基因是控制生物性状的基本单位。【师】每一种生物的细胞中都有独特的一套染色体，包括染色体的数目和形态。PPT展示经过整理后绘制的人体细胞内的染色体，结合课本资料，仔细观察此图，完成自主探究2。【生】观察、阅读、讨论。【师】通过此图你能获得哪些信息？【生】讨论回答：甲：人体细胞内有46条染色体。乙：我认为应该是有23对染色体，因为它画成一对一对的。并且每一对大小、形态差不多。丙：我还看到，每对染色体染成的颜色也相同。【师】看来同学们观察的非常仔细，也很善于分析。在生物体的体细胞中，染色体都是成对的存在，那DNA呢？【生】也是成对存在。【师】你认为根据生物的染色体数能判断DNA数吗？【生】能，因为1条染色体上只有1个DNA分子，所以DNA分子数与染色体数是相同的。【师】既然体细胞中染色体是成对存在的，并且这两条染色体的形态大小相似，在相同位置上的成分和功能也相似。既然在体细胞中染色体是成对存在的，那位于染色体中的基因呢？【生】也是成对存在。【师】板书画两条染色体，在一条染色体上画一基因，用A表示；试画出另一个基因，用A表示。【生】在板画中画出另一条染色体上的基因。【师】那你推测一下生物的性状由一个基因控制，还是一对基因控制。【生】由一对基因控制。【师】我们人体有3万到4万对基因，分布在这23对染色体上。那请判断下面这句话是否正确：一条染色体上只有一个基因。【生】肯定不对，我们有3万到4万对基因，而染色体只有46条，每条染色体上就会有许多基因。【师】要求学生完成学案的归纳总结2。【师】过渡。父母亲大量的基因如何传递到下一代呢？既然染色体是遗传物质的载体，我们先看染色体在生殖过程中会发生哪些变化。每个人的生命可以说中从一个细胞开始，这个细胞是什么呢？【生】受精卵。【师】用图表示出生殖过程。父亲 精子（ ）（ ）受精卵子代个体母亲 卵细胞 （ ）（ ）（ ）（ ） 【师】请大家结合学案的探究推理，试填写出父母亲体细胞和生殖细胞中染色体数目。【生】讨论分析。甲：精子和卵细胞中有多少条染色体？乙：也是精子23对，卵细胞中有23对。丙：如此算下去，受精卵中应该有46对，那样子代细胞中也应该有46对。丁：实际上受精卵中应该有23对，子代细胞中有23对啊。甲：不对，受精卵中的染色体数应该是精子与卵细胞中染色体数之和，为什么少了一半？乙：我也说不清楚，可是如果精子23对，卵细胞中有23对，子代细胞中有46对，那他的后代染色体数目也会加倍，那样就越来越多，都变成什么动物了？不可能！丁：那如果精子中有23条，卵细胞中有23条，受精卵和子代细胞中就有23对了，不就对了吗？甲：那到底是不是呢？你怎么证明？【师】看来这个问题，我们通过推理可以猜到精子中有23条，卵细胞中也是23条，精卵结合后形成的受精卵中就含有23对染色体了，那具体是不是这样的呢？我们来看看科学家的研究。请大家阅读教材P31最后两段，完成自主探究3。思考：科学家通过哪种方法解决了这个问题。由此你会得到哪些启示？【生】阅读，讨论，交流：甲：我认为通过仔细观察，并要对观察的结果进行分析得出。乙：我觉得在研究时要选择合适的实验材料，他选择马蛔虫只有两对染色体，比较好观察，如果他一开始选择人的细胞可能就观察不出来了。丙：我认为要下结论必须进行多次重复实验，才能说明这个问题，这个结论才具可靠性。丁：科学家得出的结论是，在形成精子或卵细胞的细胞分裂过程中，染色体都要减少一半，而且不是任意的一半，是每对染色体中各有一条进入精子或卵细胞。【师】很好，通过阅读大家不仅知道了解释这个现象的答案，关键是获得了解决问题的方法及技巧，收获很大。设计意图：由人的由来，来推理探究生殖过程中各种细胞中染色体的变化。然后用科学家的实验来验证自己所得出的结论，最终认识到成对的染色体在形成生殖细胞的时候是分开的，这样才能保持亲代与子代的染色体数目一致，保障了种族的稳定性。引导学生自主学习，并对学习做方法指导，在解决问题的同时，学会解决问题的方法，同时体验了“推理验证得出结论”的科学探究过程。现在大家再回头来看在生殖过程中人的各种细胞中染色体的数目（学生说，教师书写）【生】父母的体细胞中是23对，父亲产生的精子中有23条，母亲产生的卵细胞中是23条，精卵结合后形成的受精卵中含23对染色体，由受精卵发育成的子代个体的体细胞中也是23对染色体，和父母亲体细胞中染色体数目一样。【师】现在，请大家判断下面的说法是否正确，并说明理由或依据：1人体的所有细胞中都含有23对染色体。（ ）2染色体在体细胞中是成对存在的，在生殖细胞中也是成对存在的。（ ）3生殖细胞中的染色体为11.5对（ ）【生】阅读，讨论，交流。甲：1是错误的，因为生殖细胞中的染色体不是23对，而是23条。乙：2也是错误的，在体细胞中染色体是成对存在的，但在形成生殖细胞中时，成对的染色体要分开，所以就成单存在。丙：3是错误的，在形成生殖细胞的时候，染色体减少一半，但不是任意的一半，每对染色体都要分开，其中的一条进入精子或卵细胞，没有和它们配对的，所以只能是23条，而不能是11.5对。【师】你们的回答真是精彩。我们每个人体细胞中23对染色体的来源是什么呢？【生】其中一半来自父亲，一半来自母亲。【师】既然如此，基因位于染色体上，那么能控制我们每个性状的基因的来源是什么？【生】也是一个来自父亲，一个来自母亲。【师】很好。那我们来做一个填图练习P32生殖过程中染色体的变化图。看谁填得正确。注意染色体和基因的变化都要考虑到。【生】思考、填图，交流。【生】独立完成学案的归纳总结3。【师】如果A基因控制双眼皮，a基因控制单眼皮，那么他们孩子的基因组成是什么？【生】Aa【师】那孩子表现是什么？【生】发表不同的意见。【师】这与下节课要学的基因的显性和隐性有关。 设计意图：问而不答，引发学生继续探究的欲望。课堂小结【师】以小组为单位比赛，对这一节课的全部内容进行知识串联，看哪个小组串联的系统全面。【生】交流收获。【师】看来大家这节课收获很大，下面来做练习巩固所学，并要学以致用，运用所学解决问题。设计意图：以比赛的方式进行知识串联，将知识化零为整，利于牢固掌握知识。在锻炼学生归纳总结的能力，又可以增强学生的竞争意识、团队意识。随堂检测独立完成作业布置完成课后习题和学案中的课后训练。板 书 设 计第二节 在亲子代间的传递细胞核1. 基因是一段DNA； DNA+蛋白质=染色体；基因位于染色体上。2体细胞中基因与染色体成对存在形成生殖细胞时，成对的染色体分开，成对的基因也分开。基因通过精子和卵细胞传递给后代。 3.维持物种稳定教 学 反 思1本节课以基因为线索，从基因在哪儿到基因的存在再到基因的传递，思路鲜明，并注重每个环节的过渡，使本节课前后衔接紧密，浑然一体，系统性强。2本节课内容比较抽象，就要求老师在教学设计中注意用实物、模型等手段将抽象变为形象，帮助学生理解要解决的难点和重点问题。3本节设计在教学中还注意培养学生的观察能力和分析问题、解决问题的能力。鼓励学生大胆地将所看所想表达出来。4学生在整个学习过程中思维有张有弛，逻辑性强，衔接自然，在比较轻松的环境中完成学习。5本节课的不足之处是，课堂容量大，知识难度大，学生的活动不够充分，还应更大范围的调动学生学习积极性。备课资源1DNA的双螺旋结构1953年2月，沃森、克里克通过维尔金斯看到了富兰克琳在1951年11月拍摄的一张十分漂亮的DNA晶体X射线衍射照片，这一下激发了他们的灵感。他们不仅确认了DNA一定是螺旋结构，而且分析得出了螺旋参数。他们采用了富兰克琳和威尔金斯的判断，并加以补充：磷酸根在螺旋的外侧构成两条多核苷酸链的骨架，方向相反；碱基在螺旋内侧，两两对应。一连几天，沃森、克里克在他们的办公室里兴高采烈地用铁皮和铁丝搭建着模型。1953年2月28日，第一个DNA双螺旋结构的分子模型终于诞生了。双螺旋模型的意义，不仅意味着探明了DNA分子的结构，更重要的是它还提示了DNA的复制机制：由于腺膘呤总是与胸腺嘧啶配对、鸟膘呤总是与胞嘧啶配对，这说明两条链的碱基顺序是彼此互补的，只要确定了其中一条链的碱基顺序，另一条链的碱基顺序也就确定了。因此，只需以其中的一条链为模版，即可合成复制出另一条链。克里克从一开始就坚持要求在4月25日发表的论文中加上“DNA的特定配对原则，立即使人联想到遗传物质可能有的复制机制”这句话。他认为，如果没有这句话，将意味着他与沃森“缺乏洞察力，以致不能看出这一点来”。在发表DNA双螺旋结构论文后不久，自然杂志随后不久又发表了克里克的另一篇论文，阐明了DNA的半保留复制机制。2染色体染色体是细胞内具有遗传性质的遗传物质深度压缩形成的聚合体，易被碱性染料染成深色，所以叫染色体或染色质；染色体和染色质是同一物质在细胞分裂间期和分裂期的不同形态表现而已。染色质出现于间期，呈丝状。其本质都是脱氧核糖核酸（DNA）和蛋白质的组合（即核蛋白组成的），不均匀地分布于细胞核中，是遗传信息（基因）的主要载体，但不是唯一载体（如细胞质内的线粒体）。染色体是细胞核中载有遗传信息（基因）的物质，在显微镜下呈圆柱状或杆状，主要由DNA和蛋白质组成，在细胞发生有丝分裂时期容易被碱性染料（例如龙胆紫和醋酸洋红）着色，因此而得名。在无性繁殖物种中，生物体内所有细胞的染色体数目都一样；而在有性繁殖大部分物种中，生物体的体细胞染色体成对分布，称为二倍体。染色体的超微结构显示染色体是由直径仅100埃（1埃=0.1纳米）的DNA-组蛋白高度螺旋化的纤维所组成。每一条染色单体可看作一条双螺旋的DNA分子。有丝分裂间期时，DNA解螺旋而形成无限伸展的细丝，此时不易为染料所着色，光镜下呈无定形物质，称之为染色质。有丝分裂时DNA高度螺旋化而呈现特定的形态，此时易被碱性染料（例如龙胆紫和醋酸洋红）着色，称之为常染色体。1970年后陆续问世的各种显带技术对染色体的识别作出了很大贡献。中期染色体经过DNA变性、胰酶消化或荧光染色等处理，可出现沿纵轴排列的明暗相间的带纹。按照染色体上特征性的标志可将每一个臂从内到外分为若干区，每个区又可分为若干条带，每条带又再分为若干个亚带，例如“9q34.1”即表示9号染色体长臂第3区第4条带的第1个亚带。由于每条染色体带纹的数目和宽度是相对恒定的，根据带型的不同可识别每条染色体及其片段。20世纪80年代以来根据DNA双链互补的原理，应用已知序列的DNA探针进行荧光原位杂交可以识别整条染色体、染色体的1个臂、1条带甚至一个基因，因而大大提高了染色体识别的准确性和敏感性。染色体是遗传物质基因的载体，控制人类形态、生理和生化等特征的结构基因呈直线排列在染色体上。2000年6月26日人类基因组计划（HGP）已宣布完成人类基因组序列框架图。2001年2月12日HGP和塞雷拉公司公布了人类基因组图谱和初步分析结果。人类基因组共有33.5万个基因，而不是以往认为的10万个。由此可见，染色体和基因二者密切相关，染色体的任何改变必然导致基因的异常。3基因基因是遗传变异的主要物质。基因支持着生命的基本构造和性能。储存着生命的种族、血型、孕育、生长、凋亡过程的全部信息。环境和遗传的互相依赖，演绎着生命的繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。它也是决定生命健康的内在因素。因此，基因具有双重属性：物质性（存在方式）和信息性（根本属性）。（1）基因历史：是控制生物性状的基本遗传单位。19世纪60年代，遗传学家孟德尔就提出了生物的性状是由遗传因子控制的观点，但这仅仅是一种逻辑推理。20世纪初期，遗传学家摩尔根通过果蝇的遗传实验，认识到基因存在于染色体上，并且在染色体上是呈线性排列，从而得出了染色体是基因载体的结论。1909年丹麦遗传学家约翰逊（W. Johansen 18591927）在精密遗传学原理一书中正式提出“基因”概念。20世纪50年代以后，随着分子遗传学的发展，尤其是沃森和克里克提出DNA双螺旋结构以后，人们进一步认识了基因的本质，即基因是具有遗传效应的DNA片段。研究结果还表明，每条染色体只含有12个DNA分子，每个DNA分子上有多个基因，每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。自从RNA病毒发现之后，基因的存在方式不仅仅只存在于DNA上，还存在于RNA上。由于不同基因的脱氧核糖核苷酸的排列顺序（碱基序列）不同，因此，不同的基因就含有不同的遗传信息。1994年中科院曾邦哲提出系统遗传学概念与原理，探讨猫之为猫、虎之为虎的基因逻辑与语言，提出基因之间相互关系与基因组逻辑结构及其程序化表达的发生研究。（2）应用领域生产领域。人们可以利用基因技术，生产转基因食品。例如，科学家可以把某种肉猪体内控制肉的生长的基因植入鸡体内，从而让鸡也获得快速增肥的能力。但是，转基因因为有高科技含量, 有些人怕吃了转基因食品中的外源基因后会改变人的遗传性状，比如吃了转基因猪肉会变得好动，喝了转基因牛奶后易患恋乳症等等。实际上这些担心都是不必要的，人们吃的所有食物都来自于其他生物体，几乎所有食物中都含有不计其数的带有异源基因的DNA，这些DNA分子在消化道类会被降解为单个的脱氧核糖核苷酸，才能被人体吸收用于自身遗传物质的构建。环境保护。我们可以针对一些破坏生态平衡的动植物，研制出专门的基因药物，既能高效的杀死它们，又不会对其他生物造成影响，还能节省成本。例如一直危害我国淡水区域的水葫芦，如果有一种基因产品能够高效杀灭的话，那每年就可以节省几十亿了。医疗方面。随着人类对基因研究的不断深入，发现许多疾病是由于基因结构与功能发生改变所引起的。科学家将不仅能发现有缺陷的基因，而且还能掌握如何进行对基因诊断、修复、治疗和预防，这是生物技术发展的前沿。这项成果将给人类的健康和生活带来不可估量的利益。所谓基因治疗是指用基因工程的技术方法，将正常的基因转入病患者的细胞中，以取代病变基因，达到治疗某些遗传病的目的。基因治疗的最新进展是即将用基因枪技术于基因治疗。其方法是将特定的DNA用改进的基因枪技术导入小鼠的肌肉、肝脏、脾、肠道和皮肤获得成功的表达。这一成功预示着人们未来可能利用基因枪传送药物到人体内的特定部位，以取代传统的接种疫苗，并用基因枪技术来治疗遗传病。基因工程药物。基因工程药物，是重组DNA的表达产物。广义的说，凡是在药物生产过程中涉及用基因工程的，都可以成为基因工程药物。在这方面的研究具有十分诱人的前景。基因工程药物研究的开发重点是从蛋白质类药物，如胰岛素、人生长激素、促红细胞生成素等的分子蛋白质，转移到寻找较小分子蛋白质药物。这是因为蛋白质的分子一般都比较大，不容易穿过细胞膜，因而影响其药理作用的发挥，而小分子药物在这方面就具有明显的优越性。另一方面对疾病的治疗思路也开阔了，从单纯的用药发展到用基因工程技术或基因本身作为治疗手段。还有一个需要引起大家注意的问题，就是许多过去被征服的传染病，由于细菌产生了耐药性，又卷土重来。除了用它来开发新的抗生素外，这类小分子多肽还可以在农业上用于培育抗病作物的新品种。农作物培育。科学家们在利用基因工程技术改良农作物方面已取得重大进展，一场新的绿色革命近在眼前。这场新的绿色革命的一个显著特点就是生物技术、农业、食品和医药行业将融合到一起。基因技术的突破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改良农作物。例如，基因技术可以使农作物自己释放出杀虫剂，可以使农作物种植在旱地或盐碱地上，或者生产出营养更丰富的食品。科学家们还在开发可以生产出能够防病的疫苗和食品的农作物。 基因技术也使开发农作物新品种的时间大为缩短。利用传统的育种方法，需要七、八年时间才能培育出一个新的植物品种，基因工程技术使研究人员可以将任何一种基因注入到一种植物中，从而培育出一种全新的农作物品种，时间则缩短一半。科学是一把双刃剑，基因工程也不例外。我们要发挥基因工程中能造福人类的部分，抑止它的害处。