2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2-3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段教案（表格）

“基因通常是有遗传效应的DNA片段”教学设计
一、教材分析
“基因通常是有遗传效应的DNA片段”是人教版高中生物必修2《遗传与进化》第3章第4节的内容。本节内容起着承上启下的作用，它既是对本章内容“基因的本质”的概况和总结，也是下一章“基因的表达”的基础和铺垫。《普通高中生物学课程标准（2020年修订版）》对应的内容要求是：
大概念3 遗传信息控制生物性状，并代代相传
重要概念3.1：亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。
次位概念3.1.1：概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
次位概念3.1.2：概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。
二、学情分析
在本节之前学生学习了DNA是主要的遗传物质的科学史，DNA的结构，DNA的复制的内容，认识了一些与遗传相关的名词，如遗传因子、遗传物质、染色体、核酸、DNA、基因、核苷酸等。虽然他们对转基因生物、DNA亲子鉴定、基因检测等热点词汇并不陌生，但是，基因到底是什么？如何理解基因和DNA的关系，DNA是如何储存遗传信息的？对这些问题尚不清楚。
三、教学策略
本节内容相对抽象和微观，学生难以获得直观的感受，且容易混淆概念之间的关系。针对以上学情，本节课拟采用“抽象概念具体化”、“微观物质可视化”、“课堂资源情景化”的策略，如通过NCBI网站检索人类的染色体信息、人的生长激素基因等。
四、教学目标
1结合实例，阐明基因和DNA的关系，举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段（生命观念、科学思维）。
2运用数学方法，阐明DNA能够储存足够量的遗传信息（生命观念、科学思维）。
3通过了解DNA指纹技术，解释DNA多样性和特异性在现实生活中的应用（生命观念、社会责任）。
4 理解生命的物质性和信息性，认同遗传物质的结构与功能相适应、多样性与特异性相统一的观点。（生命观念、社会责任）。
五、教学重难点
1教学重点
基因通常是有遗传效应的DNA片段；
DNA的多样性和特异性；
2教学难点
脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系
教学过程
学习阶段 教师活动 学生活动 设计意图
导入 在本节课的开始，我们一起回顾一下我们已经学过的有关基因的知识。 1.在第一章，孟德尔根据豌豆杂交实验结果，提出了“遗传因子”的概念，这是基因最早的名字，他认为生物的性状是由遗传因子决定的。 2.1909年，丹麦生物学家约翰逊提出“基因”这个名词，用来代替孟德尔提出的“遗传因子”。 3.在第二章，摩尔根等人利用果蝇作为实验材料，首次将白眼基因定位在染色体上，这就确定了基因的物质基础。 4.第三章，我们学过染色体是由DNA和蛋白质组成。 5.1944年，艾弗里等人；1952年，赫尔希、蔡斯等人证明DNA是遗传物质。 许多科学家用实验证明了只有染色体种的DNA是遗传物质。 6.1953年：沃森、克里克提出了DNA双螺旋结构模型。 这里有基因与染色体的关系，也有DNA与染色体的关系。我们来一起看一看。 展示染色体图片，引导学生回答DNA与染色体的关系。 展示果蝇某一条染色体上的几个基因，引导学生回答基因与染色体的关系。 但是同学们有没有想过基因和染色体的关系呢？这是我们要学习的第一个问题。 在教师的引导下，回顾和整理与基因相关的重要科学史及相应的结论。 回答DNA和染色的关系：DNA是染色体的组成成分,染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1或2个DNA。 回答基因与染色体的关系：基因在染色体上，呈线性排列；一条染色体上有多个基因。 带着“基因与DNA之间是什么关系呢？”的问题进入新课。 导入新课，明确学习目标，从学生了解的重要实验出发，梳理前面已学章节的知识，为本节内容的展开做铺垫。
用实例说明基因与DNA的关系 带着这个问题，同学们请先阅读课本57页问题探讨。 1.展示我国科学家培育的转基因鲤鱼的图片，科学家将外源生长激素基因导入到鲤鱼的受精卵中，与对照相比，转基因鲤鱼的生长速率明显加快。 引导同学们思考： 1.为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？ 2.导入的外源生长激素基因是一个DNA分子，还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列？ 导入的这一段脱氧核苷酸序列其实就是基因。那么，基因与DNA究竟有什么关系呢？带着这个问题，同学们结合ppt上的这四个问题，阅读教材第57-58页的资料一、二、三。 2.资料一显示，大肠杆菌的拟核有1个DNA分子，长度约为4.7×106个碱基对，在这个DNA分子上分布了4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。提出问题： （1）DNA分子数目等于基因数目吗？ （2）所有基因的碱基总数等于DNA分子的碱基总数吗？ 说明了什么问题？ 多细胞生物如人类是否也符合上述数量关系，也能得出相同的结论吗？ 3.带领学生一起分析资料三。资料显示人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）上DNA的碱基序列。每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。提出问题：为什么人类基因组计划是测24条染色体？ 阐明人类的性染色体是异形同源染色体，形态大小都有所不同，携带的基因也有差别。 介绍：研究表明基因片段与非基因片段的排列方式是不连续的。 展示合作探究二：（1）对果蝇（2n=8）进行“基因组测序”需要测定几条染色体？ （2）对豌豆（2n=14）进行“基因组测序”需要测定几条染色体？ 4.资料二显示，生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光。水母的DNA上有一段绿色荧光蛋白基因的片段，长度为5.17×103个碱基对。将绿色荧光蛋白基因转入小鼠体内，小鼠发荧光，使小鼠有了发荧光的性状。这则材料说明了什么？ 5.带领学生归纳总结资料1和3与资料2得出的结论。进而得出基因的概念：通常基因是有遗传效应的DNA片段。然后提出问题那么为什么说是“通常”呢 6.补充有些病毒的遗传物质是RNA，如艾滋病病毒、流感病毒、烟草花叶病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。所以对基因的定义进行进一步的完善，表述为：基因通常是有遗传效应的DNA片段。 基因作为DNA片段，遗传信息储存在哪里呢？DNA只含有4种脱氧核苷酸（4种碱基），其实核苷酸的排列顺序中就蕴藏着遗传信息。为什么DNA能够储存大量的遗传信息？ 7.演示利用NCBI网站检索人类的染色体信息、人的生长激素基因的操作。 观察图片，寻找转基因鲤鱼和对照鲤鱼的区别，思考导致这一区别的原因。 回答讨论中的两个问题。 1.因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA上，并发挥了促进生长激素合成的功能，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。 2.导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。 阅读教材，分析资料一，回答提出的3个问题。 （1）不等于，大肠杆菌的DNA分子数目远少于基因数目。 （2）所有基因的碱基总数为4.4×106个碱基对，少于DNA分子的碱基总数4.7×106个碱基对。 （3）推论：DNA上分布着许多个基因，基因是DNA片段。 阅读教材，分析资料三，根据资料三提供的信息，也能得到相同的结论，进一步说明了DNA上分布着许多个基因，基因是DNA片段。 回答问题：因为人类有22对常染色体和一对性染色体，常染色体只需要测每对中的一条，性染色体两条都要测。 回答： （1）5条，三条常染色体和一对性染色体。 （2）14条。 回答：基因具有遗传效应；基因是特定的DNA片段。基因是遗传结构和功能的单位，可以剪切，可以拼接。 回答：（1）资料1和3：基因是一段DNA，基因不是连续分布在DNA上的。（2）资料2：基因具有遗传效应,基因能控制生物性状。 对基因的概念进行进一步的完善。 直观的感受蕴藏在“天书”中的信息，体验“后基因组时代”的数据信息。 通过转基因鲤鱼的实例，激发学生的兴趣，引导学生思考基因与DNA的关系。 通过丰富的资料，引导学生进行逻辑推理，逐步理解基因与DNA的关系，得出基因是DNA片段。 理解基因与DNA的关系，对基因的本质形成初步的认识。 激发学生的学习兴趣。
理解DNA如何储存大量的遗传信息 1、展示DNA的结构模式图，提出问题：DNA只有4中脱氧核苷酸，为什么能够储存大量的遗传信息呢？ 引导学生关注碱基的排列顺序对基因种类数的影响，用数学方法进行推演。 碱基对数目 基因种类 1个碱基对 41 2个碱基对 42 3个碱基对 43 …… n个碱基对 4n 对DNA如何储存大量的遗传信息这一问题进行小结。 2.DNA分子特异性的介绍：资料1的推算是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设上的。事实上，大部分随机排列的脱氧核苷酸序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却会在生物体内重复多次。 设问：基因是碱基对随机排列得DNA片段吗？ 阐明：每个基因都是特定的DNA片段；具有特定的碱基排列顺序；具有特定的遗传效应。这就是DNA分子的特异性。 3.介绍教材第52页在刑侦、亲子鉴定领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，你能分析这一方法的科学依据吗？ 4.展示DNA指纹技术运用于刑侦中的实例。 学生分析DNA的结构，DNA的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成，从头至尾没有变化。但是骨架内侧的4种碱基的排列顺序是可变的。 数学方法计算，并得出结论：遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性。 学生推理得出DNA分子具有特异性，碱基特定的排列顺序构成了DNA分子的特异性。 学生回答碱基特定的排列顺序构成了DNA分子的特异性。 观察DNA指纹图，提出自己的观点。 思考并回答：1号为罪犯。 采用不同的视角和思维模式来分析和解决问题。激发思维、培养探究能力。 阐明DNA的多样性和特异性。认同遗传物质的结构与功能相适应、多样性与特异性相统一的观点。 结合得到广泛应用的DNA指纹技术，调动学生的学习热情。
课堂总结 带来学生回顾本堂课学习的内容：（1）遗传信息的概念：遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。 （2）基因的概念：通常基因是有遗传效应的DNA片段。 （3）DNA分子的特性：碱基排列顺序千变万化——DNA的多样性；碱基特定的排列顺序——DNA的特异性。DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 引导学生归纳说明染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系，包括数量关系。 与老师一起归纳总结本节课学习的知识。 归纳出：染色体是DNA的主要载体；基因通常是有遗传效应的DNA片；基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。 总结、提升，对基因的本质形成完整的认识。 通过填补概念图理解各个概念之间的关系，进一步加深对基因本质的理解。
巩固练习 1.设置题目： （1）整理总结出染色体、DNA和基因三者之间的关系，并以你认为最简明的形式表示出来的题目。 （2）科学研究发现，未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因，而这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用的部分，因此番薯被人类选育并种植。下列相关叙述错误的是（） A.农杆菌这些特定的基因可以在番薯细胞内复制 B.农杆菌和番薯的基因都是4种碱基对的随机排列 C.农杆菌和番薯的基因都是有遗传效应的DNA片段 D.农杆菌这些特定的基因可能在自然条件下转入了番薯细胞 2.布置学生完成本章节题目。 在草稿本上绘制染色体、DNA和基因三者之间的关系图。一位学生上黑板画出。 完成练习题 完成章节末练习题 检测学生学习情况，训练逻辑思维及表达能力。
七、板书设计
第四节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
一个DNA上有多个基因；基因是DNA的片段，DNA中存在非基因片段。
基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。
基因具有遗传效应；基因能控制生物的性状。
基因的概念：基因通常是有遗传效应的NDA片段。
遗传信息：DNA分子中碱基（或碱基对、脱氧核苷酸）的排列顺序。
DNA分子的特性：多样性、特异性