3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段（教案）-2022-2023学年高一生物人教版（2019）必修二

人教版（2019）必修二 遗传与进化 第3章 基因的本质
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 教学设计
一、教学目标的确定
举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段。
运用数学方法说明DNA的多样性和特异性。
说明基因和遗传信息的关系。
二、教学重难点
1、教学重点
基因与DNA的关系。
运用数学方法说明DNA的多样性和特异性。
DNA片段中的遗传信息。
2、教学难点
运用数学方法说明DNA的多样性和特异性。
三、教学设计思路
文字叙述
利用转基因鲤鱼的知识，导入本节，通过思考讨论，增加学生的学习兴趣。利用资料分析基因与DNA的关系。利用课件图片，总结染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系图解，方便学生更好的理解染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系。通过指导学生对分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性的资料的学习，来理解DNA的多样性和特异性。最后，学生趁热打铁，完成练习题。
框架图
四、教学步骤
1、新课导入
利用转基因鲤鱼的知识，导入本节。
我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵，培育出了转基因鲤鱼。与对照组相比，转基因鲤鱼的生长速率加快。据科学家介绍，外源基因导入受体细胞后，必须整合到受体细胞的DNA上才能发挥作用。
学生思考讨论：
1.为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？
2.导入的外源基因是1个DNA分子，还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列？
答案：1.外源生长激素基因在鲤鱼细胞内表达，产生了外源生长激素，促进了鲤鱼的生长
2导入的外源基因是控制生长激素合成的一段有遗传效应的DNA分子的脱氧核苷酸序列
2、新课讲授
教师提问基因与DNA之间是什么关系呢？
学生带着疑问，探究学习本家知识。
一、说明基因与DNA关系的实例
利用资料分析基因与DNA的关系。
1.大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4.7x106个碱基对，在DNA分子上分布了大约4.4x103个基因，每个基因的平均长度约为1x103个碱基对。
通过该资料，教师指导学生推断出DNA分子上含有多个基因，基因是一段DNA的结论。
教师通过课件图片基因和DNA的关系图，讲解基因一定是DNA片段，但一个DNA片段不一定是基因。
2.生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17x103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也像水母一样发光。
通过第2个资料，教师指导学生推断出结论：基因能通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即基因具有特定的遗传效应。
3.人类基因组计划 测定的是24条染色体（ 22条常染色+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分子大约含有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%。
通过该资料，让学生了解人类基因组计划。并指导学生推断出基因是DNA的片段。
通过对分析基因与DNA的关系的资料的理解，学生交流讨论：
1.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？
答：生物体内的DNA分子数目小于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA的片段，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。
2.你如何理解基因具有遗传效应？本节“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是什么？
基因是DNA的片段，但必须具有遗传效应，即具有复制、转录、翻译等功能，能够控制一定的性状。有的DNA片段属于间隔区段，没有控制性状的作用，这样的DNA片段就不是基因。
本节“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是促进动物生长发育。
3.请从DNA水平上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。
基因是有遗传效应的DNA片段。
教师利用课件图片，总结染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系图解，方便学生更好的理解染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系。
二、DNA片段中的遗传信息
一个DNA分子上有许多基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。DNA必然蕴含着大量的遗传信息。
教师通过指导学生对分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性的资料的学习，来理解DNA的多样性和特异性。
资料1 1个DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的，从头至尾没有变化，而骨架内侧4种碱基的排列顺序却是可变的。
如果1个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成4种基因（这仅仅是假设）；如果2个碱基对组成1个基因，则可能形成16（即4×4）种基因；如果3个碱基对组成1个基因，则可能形成64（即4×4×4）种基因。
资料2 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许多次。
学生交流讨论，教师指导学生给出答案：
1.如果是100个碱基对组成1个基因可能组合成多少种基因？
2.怎样理解DNA的多样性和特异性？你能从DNA的结构特点分析生物体具有多样性和特异性的原因吗？
3.在刑侦领域，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.你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？
答案：1.4100种
2.碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。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。
3.在人类的DNA中，脱氧核苷酸序列的多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。
4.基因不是碱基对随机排列构成的DNA片段。理论上，所有碱基对的随机排列都能构成基因，但是在生物的进化过程中，由于自然选择的作用，环境只选择能与其相适应的物质或生物，因此一些随机排列的脱氧核苷酸序列会因不被选择而消失。
教师最后总结：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的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性；DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
知识点总结：DNA结构的特性：（1）稳定性、（2）多样性、（3）特异性。
最后，学生趁热打铁，完成练习题。
5、课堂小结
本节课需掌握的知识点为，基因通常是有遗传效应的DNA片段、DNA的多样性和特异性、基因和遗传信息的关系。
六、板书设计
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
一、说明基因与DNA关系的实例
二、DNA片段中的遗传信息
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的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。
DNA结构的特性：
（1）稳定性（2）多样性（3）特异性
利用转基因鲤鱼的知识，导入本节，通过思考讨论，增加学生的学习兴趣。
新课导入
分析基因与DNA的关系，利用课件图片，总结染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系。
资料分析
通过指导学生对分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性的资料的学习，来理解DNA的多样性和特异性。
资料分析
巩固练习
学生趁热打铁，完成练习题。
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