课题：第四章 遗传的分子基础（苏教版生物必修2）
第一节 探索遗传物质的过程 一、 DNA是主要的遗传物质 （徐州一中 郭军英 0516---82112602）
一、教学设计理念
高中生物新课程标准的基本理念是提高生物科学素养、面向全体学生、倡导探究性学习、注重与现实生活的联系。生物科学素养是学生科学素养的重要组成部分。我们要把在教学中只注重对学生科学知识的传授转向全面提高学生科学素养的教育，培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物科学素养。在本节课中，力图实现新课标的这一理念。科学家们是通过实验认识到核酸是遗传物质的，为学生提供一些科学家们的这些经典实验研究的资料，引导他们通过分析实验结果而认识到DNA和RNA是遗传物质，这本是教材所设计的思路。但是本节课教学一改以往的教学常规，向学生提供科学家实验的思路，并引导学生重走科学家的探索之路，不仅使他们深刻理解遗传物质的特征，而且感受到科学家探索遗传奥秘的思维方式。
在教学设计上，充分结合教材特点和学生实际，主要采用教师引导启发与学生讨论探究相结合进行小组合作探究。以教学案为线索，建立知识框架，在教师情景创设的引导下，通过学生自主探究科学发现的过程来学习科学研究的方法，引导学生思考和分析问题，像科学家一样思维探索出遗传物质是DNA这一科学结论；再通过小组间的协商、讨论，以及从自己设计的实验来验证自己的推测，增强学生学习的兴趣和自信心，并让学生掌握实验设计的一般步骤和培养其科学精神。在学法设计上，让学生用探究法、发现法去建构知识，用书本上了解的经典实验的原理及过程转化为自己设计实验的基础，并得出科学结论。
二、教材分析 1．地位和作用
“DNA是主要的遗传物质”一节是苏教版新课标教材生物必修2第四章第一节的内容，是在认识到自然界的遗传变异现象、学习了有关细胞学基础（细胞的化学成分、染色体的主要成分、有丝分裂、减数分裂、受精作用等）、理解了染色体在前后代遗传中所起的联系作用的基础上学习的。在20世纪40年代以前许多化学家和生物学家一直认为遗传物质应该是一种蛋白质，我们就时光倒流，回到当时人们的认识，让学生重走科学家的探索道路，逐步探索出到底什么物质是遗传物质的科学结论。
本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程，是进行探究式教学和生物科学史教育的很好素材。通过学习，使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的
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本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神。
2．重点和难点 教学重点
1）肺炎球菌的转化实验的原理和过程。 2）学会科学研究的方法。 教学难点
1）肺炎球菌的转化实验的原理和过程。 2）学会科学研究的方法。 三、教学目标 1．知识目标
1）分析“肺炎双球菌的转化实验”的原理和过程，得出相应的结论； 2）概述人类对遗传物质的探索过程，并得出“DNA是遗传物质”结论。 2．能力目标
1）通过体验肺炎球菌的转化实验，说明DNA是遗传物质这一科学结论的形成过程，培养学生分析问题的能力。
2）通过自己设计验证性实验，交流、讨论分析问题、解决问题和创新的思维的成果，发展科学探究能力。
3．情感目标
1）通过重演科学家发现DNA是遗传物质的过程，体验学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤，培养实事求是的、严谨的科学态度。
2）学习科学家严谨细致的科学态度以及对真理不懈追求的科学精神。 3）认同科学实验技术的发展在探索遗传物质过程中的作用 四、教学用具 多媒体辅助教学。 五、教学方法
教师引导启发与学生讨论探究相结合，学生小组合作探究；教学案一体化。 六、课时安排 1课时 七、教学过程
引言1：（多媒体课件显示）孩子会与父母有许多相似之处，如身材高矮、体形胖瘦、肤色深浅、眼睛大小、鼻子高低??还有一些疾病也与父母有密切相关。这些显示的现象叫什么？（遗传）你还知道哪些有关遗传的谚语？
答：种瓜得瓜，种豆得豆；龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞??
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讲述：遗传现象是由物质决定的，在生物体内具有对遗传起决定性作用的物质，也就是遗传物质。组成细胞的主要化合物有哪些？
答：水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、核酸。 问：在这些化合物中，到底谁是遗传物质呢？
20世纪40年代以前许多化学家和生物学家一直认为遗传物质应该是一种蛋白质，后来科学家们又发现了核酸具备遗传物质的特点。用什么办法证明谁是遗传物质呢？今天我们就和科学家一起来寻找遗传物质的证据，同时理解科学家的设计思路和实验设想，并且学会科学研究的方法。
引出课题：第二节 探索遗传物质的过程
我们进行科学研究时首先遇到的是选择合适的实验材料，这是科学研究成败的关键。 讨论1：无论是高等的、复杂的生物，还是低等的、简单的生物，它们都含有核酸和蛋白质，你觉得选择什么样的生物做实验材料合适呢？为什么？
答：低等的，简单的生物。因为这样的生物（1）结构简单，含有的物质少，分析起来简便、快捷，容易得出结论。（2）繁殖快。细菌20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
很好！大家的想法与科学家的思路是一致的。
1928年，英国科学家格里菲思用一种细菌——肺炎球菌进行了实验。 （展示多媒体课件）（边看边完成学案）
肺炎球菌有两种类型：一种是R型细菌，无多糖类的荚膜，是无毒性的，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。另一种是S型细菌，有多糖类的荚膜，注入小鼠体内，小鼠死亡，并在尸体上分离出了有毒性的S型活细菌。
讨论2：作为科学家，你从两种肺炎球菌的差别，意识到什么？ 答：它们的性状不同，遗传物质不同等等。 （展示多媒体课件）（边看边完成学案）
问：如果遗传物质是蛋白质，你可以用什么办法让蛋白质失去活性？ 答：加热可以使蛋白质变性。
讲述：格里菲思就是将S型肺炎球菌加热杀死以后再注入小鼠体内，小鼠依然存活。这样可以说明蛋白质是遗传物质吗？（可以）
可是，当格里菲思无意中将加热杀死的S型肺炎球菌和活的R型活菌混合在一起，再注射到小鼠体内，结果小鼠一命呜呼！这个意外的结果引起了格里菲思的极大关注。他又一次重复这个实验，结果依旧，并且还从死亡的小鼠身上提取到S型的活菌。
讨论3：思考一下，格里菲思所做的这几组实验，尤其是第四组实验表明什么问题？
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答：无毒性的R型细菌与杀死的有毒性的S型细菌混合后，可以转化成有毒性的S型活细菌。加热杀死的S型细菌含有某种促成这种转化的转化因子，这种性状的转化是可以遗传的。
这就是著名的格里菲思的肺炎球菌的转化实验。
讨论4：格里菲思是否确定了哪种物质是遗传物质？为什么不能确定？
答：没有确定。因为他把整个完整的S型菌和R型菌混合实验，没有将各种物质提取出来。
讲述：很好。如果能将细菌的不同化学成分提取并分离出来，能否知道这个历史遗留问题？究竟是什么物质使R型细菌转化成为S型细菌的呢（或者转化因子是什么物质）？请你设计实验并验证之。（提示：当时的科技水平可以将细菌的不同化学成分提取并分离出来，但纯度还不能达到100%）
学生讨论并设计实验
屏幕上出现实验设计的基本步骤 探究课题： 实验材料： 作出假设： 实验方法： 设计实验： 预期结果： 实验现象： 得出结论：
（教师在学生中巡视，参与讨论，掌握讨论情况。） 讨论就到这里。下面请小组代表发表你们的见解。 学生发言，视频展示学生的设计方案。
探究课题：探究使R型细菌转化成为S型细菌的物质（或者转化因子是什么物质） 实验材料：两种肺炎双球菌、细菌培养基等 作出假设：DNA是遗传物质
实验方法：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等
设计实验：将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等提取出来，分别与R型细菌进行混合。
预期结果：只有DNA与R型细菌进行混合，才能使R型细菌转化成S型细菌。 实验现象：与预期结果一致。
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得出结论：DNA是遗传物质，蛋白质等其它物质不是遗传物质。
这一小组的设计，正如美国科学家艾弗里等人在1944年的设计，我们为有像艾弗里那样的天才而喝彩。好，我们一起来看一看他们的实验结果。 （放映软件，学生观察）问：你观察到了什么实验现象？ 答：用S型细菌的DNA与R型细菌混合可以得到S型细菌。
问：你们的假设是否成立？ 答：成立。
问：分析实验结果你可以得出什么结论？
答：DNA是遗传物质，蛋白质等其它物质不是遗传物质。 问：你认为你们的设计就天衣无缝了吗？
反馈训练1．科学家艾弗里及其同事利用肺炎球菌来探究什么是遗传物质的问题。 ①S型细菌的蛋白质＋R型活菌→培养基上有R型菌落 ②S型细菌的荚膜多糖＋R型活菌→培养基上有R型菌落 ③S型细菌的DNA＋R型活菌→培养基上有S型菌落＋R型菌落
艾弗里等人后来发现上述实验步骤并不严密，于是又做了第四组实验，请按照前三组的表示方式，写出第四组的实验方法和实验结果。
④S型细菌的DNA＋DNA酶＋R型活菌→培养基上只有R型菌落 视频展示学生的设计。
讨论5：你们认为这个实验设计中最关键的设计思路是什么？
答：设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。 讲述：艾弗里的实验引起人们的注意，但是许多人持怀疑态度，因为艾弗里提取的DNA，纯度最高时还有0.02%的蛋白质。怎样更精确地证明DNA就是遗传物质呢？在我们以后的课程中继续探讨。
今天我们一起重温了在探索遗传物质过程中的经典实验，科学的探究与发展是无止境的。纵观当今生物科学的发展，基因组计划已向世人展示了广阔的前景，世界第一个“设计婴儿”06年6月初在美降生，同年10月30日，世界首对孪生“设计婴儿”也在英国降生了。我们暂且不谈由“设计婴儿”引发的道德争议，相信不久的将来，在座的各位——未来的生物学家们，一定会将生命科学推向新的高峰！
八、作业布置
思考：如何更准确地区分蛋白质和DNA分子？ 完成教材中的课后作业题1、2。
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板书设计
一、肺炎球菌的转化实验：
1．实验材料：两种类型的肺炎球菌、小鼠、细菌培养基、注射器等 2．实验步骤： S型 活菌
S型活菌
S型DNA S型死菌 加热
注入
小鼠
死亡
R型活菌 混合注入小鼠 注入 小鼠 存活 死亡
注入 小鼠 存活
3．结论：DNA是遗传物质 蛋白质等不是遗传物质。
（九）教学反思
本节课内容涉及在探索遗传物质的过程中的经典实验，分析、尝试体验这些实验，让学生重走科学家探索的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神，这对提高学生的科学素养是很有意义的。通过对本节课的教学实践，本人体会与反思如下：
1．践行生物新课标，落实新课程标准。
生物新课程重新确定了生物学科的教育价值，明确生物学科是整体的科学教育的一个重要组成部分。学习不仅要重视结论，更重探索结论的过程和方法；学习不仅要重视探索结论的过程和方法，更重视探索结论的过程和方法中的优秀思维品质的培养。
本节课教学设计依据课程标准的基本理念，深入挖掘了教学内容中科学探究的内涵，让学生在感受、理解知识的产生和发展的过程中，掌握科学探究的基本方法，体验科学家在研究过程中的创造性思维过程，培养思维的优秀品质。
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2．转变学习方式。
新课程倡导学生进行探究性、综合性、体验性、参与性和合作式的学习。符合生物学新课程理念的教学过程应该是一个重视“学生主体”、以“发展为本”、“关注每个学生的成长和个性张扬”的过程，整个教学过程应时刻体现交互性、情境性、情感性和生成性。
本节课教学过程中虽然给学生提供了教学案，但是并非要限制学生的思维，学生在教学中可以充分发散思维，提出自己与众不同的见解，再通过全体学生的分组讨论达到共识。例如“选择什么样的生物做实验材料”这个问题，在教学中一开始不止一个学生认为选择高等复杂的生物比较合适，但是通过相互讨论达成共识，就探索遗传物质的实验材料看，还是选择低等、简单的材料更好。这样真正激发了学生学习的主动性，调动了学生学习的积极性，让每一个学生脸上都洋溢着成功的喜悦。
3．构建互动高效的课堂。
有效教学的核心是构建有效的课堂，而课堂教学的本质特点就是动态生成。建构高效互动的教学方式，重点是教师要能组织起学生有效的认知活动，使学生能够在活动中发现问题、获取知识、形成经验、培养能力。我们对课堂教学的评价，不仅要看课堂教学目标定位、教学内容安排、教学结构设计、教学方法选择和教学能力体现等方面，更重要的是要看教师是否能建立一种充满生命活力的、开放的、个性化的教学情境，让学生不仅获得信息，还能够生成知识，真正具有参与的满足、合作的意识、交往的快乐、思考的欲望和成功的体验。
本节课教师采用创设自主合作的学习情境，通过设计若干组讨论问题，加强师生互动、生生互动的机会，使课堂充满生机和活力，让学生真正成为课堂的主人，同时也加强了教师和学生之间的情感交流。
4．转变教师的角色。
新课程要求教师在课堂中不再只是传授知识，而应逐步变成学生成长的引领者，学生潜能的唤醒者，教育内容的研究者，教育艺术的探究者，学生知识建构的促进者，校本课程的开发者。作为最好的教师应该能敏锐地捕捉课堂动态生成性资源，以教学机智，把握教学“意外”。何为“意外”？就是课堂上学生突发奇想的提问、质疑，在我们的预设之外。叶澜教授曾精辟论述：“课堂应是向未知方向挺进的旅程，随时都可能发现意外的通道和美丽的图景，而不是一切都必须遵守固定线路而没有激情的行程。”在互动中激活资源可以体现在以下几个方面：1）教师在不断学习中激发自身的灵感；2）通过转变角色激活学生资源；3）在师生对话中碰撞出思想的火花。
本节课在教学设计上充分对教材进行二次课程开发，编制合理有效的教学案。在教学过程中教师充分关注学生的思维发展，努力倾听学生、发现学生，密切关注学生的课堂情
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绪，充满教学机智和教学激情，根据课堂实际随时调整教学，让学生瞬间出现的智慧、理解、问题、困惑、情感等都进入课堂，让教学过程努力成为生动、发展、富有个性化的动态创造活动。
5．处理好预设和生成辨证统一的关系。没有预设的课堂是不负责任的课堂，而没有生成的课堂是不精彩的课堂，预设和生成是互补关系，课堂教学既需要预设也需要生成；但是预设和生成也有其对立的一面，即二者体现的教学理念和价值追求的目标不同，预设重视显性的、标准的结果，而生成则关注隐性的过程性的、个性化的目标。预设过度必然导致对生成的忽视，挤占生成的时间和空间；而生成过多必然影响目标的实现以及教学计划和目标的实现。
本节课虽然给学生设计了教学案，但是并不能被学案牵着鼻子走。教学案是教学的基本平台，是教师提前的课堂预设；而在课堂上生成的教学，才是真正的教学，这样的课堂教学应该是学生浮想联翩、精神焕发和创意生成的智慧沃土。任何人为导演的高潮，都不及学生感情激荡思想喷涌时所自然而然绽放的心灵花朵更为灿烂夺目！
6．值得注意的几点问题。
同一课题，不同的教师，面对不同的学生，应该采取了不同的教学策略，这样才能均取得良好的教学效果。新课程让老师有了更多发挥和创造的空间，也为我们带来了一些有意义的参考和反思。
首先，《DNA是主要的遗传物质》一节，常规教学一般安排1课时，但是在本教学设计中，设计成2课时，以充分开展课堂教学的探究。但是这种设计在增加了教学容量的同时，也增加了课时，这与新教材课时的紧张、有限相矛盾。所以我们要解决好教学任务与课时分配之间的矛盾，在有限的课时中践行课程标准、实现教学目标。
其次，合作学习与探究是值得倡导的一种学习方式，但如何开展得更有效而不流于形式，是值得深思和探讨的课题。我们可以在教学中营造平等和谐的对话氛围，让每一位学生都拥有舒展的心灵，思考的大脑，让感情融汇感情，让思想碰撞思想，力争让学生自己去领悟，让学生在互动中发展自己的能力。
最后，新课程需要教师转变教学观念，但是教学观念的转变是有个过程的。常常会出现教师认识与新课程教学理念相脱节的矛盾，教学理念更新还停留在口头上，尚未完全内化到行动中；师生交流流于形式，缺乏思维深度；片面理解探究性学习，刻意探究；合作学习效率较低，缺乏有效的组织等等问题。
这就需要我们努力成为反思型教师。教师需要不断地学习，不断地总结与思考。教学的新知识、新技能和新策略有多种多样的来源——来源于理论和教学研究，来源于新教材，来源于先进教学法的报道，来源于观摩交流，来源于同事，来源于学生，来源于督导人员，
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来源于对教学的自我总结，来源于对课堂学习情况的思考等等。从最简单的教后记，反思教学中的得失，到教学随笔，学习某种教育理论反思教学行为，这些反思的素材，恰恰是教师成长和发展的见证。
正像亚斯贝尔斯所说的那样：“教育是人的灵魂的教育，而非理智、知识和认识的堆积。教育意味着一棵树摇动另一棵树，一朵云推动另一朵云，一个灵魂唤醒另一个灵魂。”让我们在教学实践和教学反思的过程中，用心上好每一节课。
附：教学案（学生使用）
第四章 遗传的分子基础 第一节 探索遗传物质的过程
（一）教学目标
1．知识目标
1）分析“肺炎双球菌的转化实验”的原理和过程，得出相应的结论； 2）概述人类对遗传物质的探索过程，并得出“DNA是遗传物质”结论。 2．能力目标
1）通过体验肺炎球菌的转化实验，说明DNA是遗传物质这一科学结论的形成过程，培养学生分析问题的能力。
2）通过自己设计验证性实验，交流、讨论分析问题、解决问题和创新的思维的成果，发展科学探究能力。
3．情感目标
1）通过重演科学家发现DNA是遗传物质的过程，体验学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤，培养实事求是的、严谨的科学态度。
2）学习科学家严谨细致的科学态度以及对真理不懈追求的科学精神。 3）认同科学实验技术的发展在探索遗传物质过程中的作用 （二）教学重点
1．肺炎球菌的转化实验的原理和过程。 2．学会科学研究的方法。 （三）教学难点
1．肺炎球菌的转化实验的原理和过程。 2．学会科学研究的方法。 （四）教学用具
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多媒体辅助教学。 （五）教学方法
教师引导启发与学生讨论探究相结合，学生小组合作探究；教学案一体化。 （六）教学过程
一、肺炎球菌及其转化实验 1、实验材料分析：
? 讨论1：无论是高等的、复杂的生物，还是低等的、简单的生物，它们都含有核酸和
蛋白质，你觉得选择什么样的生物做该实验的材料更合适呢？为什么？
（1）比较两种类型的肺炎球菌
类型 S型 R型 菌落特征 菌体有无荚膜 毒性 ? 讨论2：作为科学家，你从两种类型肺炎球菌的差别，意识到什么？
（2）1928年，英国科学家格里菲思用肺炎球菌进行了实验（体内转化）。
实验过程 ①无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内 ②有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内 ③加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内 ④无毒性的R型活细菌与加热杀死的S细菌混合后注射到小鼠体内 小鼠 ，并且从小鼠体内分离出有毒性的 型活细菌，其后代也有毒性。 小鼠 小鼠 实验现象 小鼠 实验结论 ? 讨论3：格里菲思所做的这几组实验，尤其是第四组实验说明什么问题？
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? 讨论4：格里菲思是否确定了哪种物质是遗传物质？为什么不能确定？
问题：究竟是什么物质使R型细菌转化成为S型细菌的呢（或者转化因子是什么物质）？请你设计实验并验证之。 （提示：当时的科技水平可以将细菌的不同化学成分提取并分离出来，但纯度还不能达到100%） 2、探究实验设计 探究课题： 实验材料： 作出假设： 实验方法： 设计实验：
预期结果： 实验现象： 得出结论：
? 讨论5：你的实验设计中最关键的设计思路是什么？
（七）反馈训练：
1．科学家艾弗里及其同事利用肺炎球菌来探究什么是遗传物质的问题。 ①S型细菌的蛋白质＋R型活菌→培养基上只有R型菌落 ②S型细菌的荚膜多糖＋R型活菌→培养基上只有R型菌落 ③S型细菌的DNA＋R型活菌→培养基上有S型菌落＋R型菌落
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艾弗里等人后来发现上述实验步骤并不严密，于是又做了第四组实验，请按照前三组的表示方式，写出第四组的实验方法和实验结果。
④ 。 （八）背景资料
1、肺炎球菌是一种什么样的生物？
肺炎球菌又称肺炎链球菌，属于原核微生物。根据菌落的特征分为两种类型：光滑型（S型）和粗糙型（R型），S和R分别的英语单词smooth（光滑）和rough(粗糙)的第一个字母。 2、何为菌落？
单个细菌肉眼是看不见的，但是当单个或少数细菌在固体的培养基上大量繁殖时，便会形成一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体，即菌落。 3、为什么S型细菌会致病，而R型细菌不能致病？
致病与否，关键是看有无荚膜。荚膜的作用有：（1）防止细菌变干；（2）吸附阳离子；（3）防止被吞噬细胞吞噬；（4）防止噬菌体的侵染。当S型细菌和R型细菌进入人或动物体后，由于免疫效应被吞噬细胞吞噬消化，加以消灭。从荚膜作用的第3点看出：S型细菌有荚膜，进入吞噬细胞后，受荚膜的保护，能抵抗吞噬和消化作用，从而迅速繁殖、扩散，引起机体发生疾病，严重时引起死亡；而R型细菌无荚膜，能被吞噬细胞吞噬、消化，所以不能使机体患病。 4、荚膜是怎样形成的？
荚膜的形成受遗传物质DNA（基因）的控制。S型细菌有控制荚膜形成的基因，表现为有荚膜；R型细菌无控制荚膜形成的基因，表现为无荚膜。
5、在肺炎球菌的转化实验中，为什么加热杀死的S型细菌还能使R型活细菌转化为S型活细菌？
蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100℃的温度范围内，蛋白质将会失活，DNA双链将解开；当温度降至55℃左右时，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。
DNA赞美诗
文/郭道胜
因为，有了你， 寂寥的荒原
才散发出生命的气息；
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因为，有了你，
生命才如同滔滔的长江黄河 ——奔流不息； 因为，有了你， 大千世界才如此缤纷绚丽 处处充满生机。
你，——如同一个 恪守职责的守更老人， 为了生命的延续， 默默地、默默地 将生命的钟点敲响， 送走夜晚， 迎来晨曦。
啊！DNA，
上苍赐给你舞蹈家的身姿， 你，随意地—— 将生命的彩链挥洒自如， 在苍茫的键盘上奏响了生命强音， 那是大地赋予了你钢琴家的灵气。
啊！DNA， 你有魔术师的聪睿， 凡人捕捉不到你的踪迹， 你却悄悄融入了每一个肌体。 你潇洒的翻转着生命的魔方， 展现给世人一个美妙绝伦的天地。
啊！DNA，
——生命的遗传物质， 我，赞美你!
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