3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段 教学设计（表格式）人教版（2019）高中生物必修二

课题 基因通常是有遗传效应的DNA片段
教学目标
1.通过分析实例,概括基因与DNA的关系,归纳基因通常是有遗传效应的DNA片段。 2.通过构建DNA结构模型，理解DNA储存遗传信息的方式，并运用数学模型阐明DNA的多样性和特异性。 3.构建基因、DNA、染色体之间的概念模型,形成结构与功能相适应的观念。
教学重点： 1.理解基因通常是由遗传效应的DNA片段。
2.理解DNA分子的多样性和特异性。
教学难点：理解DNA分子的多样性和特异性。
教学过程
【新课导入】 情境创设利用教材“问题探讨”中黄河鲤鱼的培育过程的视频激发学生的学习兴趣。 根据视频引导同学们思考： 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？ 基因与DNA究竟有什么关系呢？引出课题。 一、基因与DNA的关系 结合课本P58页讨论题，小组讨论分析导学案上的前三则资料，分析资料时标注出关键信息，厘清基因与DNA的关系，生成基因的概念。 实例1：大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4.7×106个碱基对，在DNA分子上分布着4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。 实例2：人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，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DNA碱基总数的比例不超过2%。 分析实例1，完成下面内容 数目总碱基对数DNA基因
DNA分子数 ______ 基因数目,所有基因的碱基总数_______DNA的碱基总数 结论：___________________________________________________ 分析实例2，能得出什么结论？ 实例3：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分子上有一段长度为5.17×103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。 3.为什么小鼠体内转入水母的绿色荧光蛋白基因后也可以发出荧光？ 4.根据前三则资料分析请从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） 实例4：有些病毒的遗传物质是RNA，如HIV（人类免疫缺陷病毒），流感病毒、烟草花叶病毒等。这类病毒的遗传信息储存在RNA的碱基排列顺序中。 结论：_____________________________________________________ 教师引导：基因都是具有遗传效应的DNA片段吗？ 根据以上四则资料请大家完善基因的概念。 设计意图：让学生小组讨论前三则资料，在讨论时标注出关键信息，培养学生从资料中获取信息的能力。再通过分析资料，培养学生的归纳总结能力。 基因都是具有遗传效应的DNA片段吗？引导学生联想RNA病毒中的基因是具有遗传效应的RNA片段。根据四则资料让学生完善基因的概念—基因通常是具有遗传效应的DNA片段。 DNA片段中的遗传信息 基因具有遗传效应，基因中蕴含遗传信息，每个DNA分子上有多个基因，那DNA分子上必然蕴含着大量的遗传信息。4种脱氧核苷酸构成的DNA分子是如何蕴藏大量遗传信息的？ 1.小组合作，构建含有5个脱氧核苷酸对的DNA分子。构建时结合DNA分子的结构特点分析遗传信息蕴含的部分。 2.利用构建的物理模型，让学生演示当脱氧核苷酸数量足够多时，5个碱基对可以组成多少种基因？100个碱基对呢？n个碱基对呢？利用数学模型理解DNA分子的多样性。 3.3.前面的推算是建立在所有碱基对都随机排列这一假设上的。实际上，基因组测序结果表明大部分随机排列的碱基序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却重复千百次。 引导学生得出基因中碱基排列顺序不是随机的，而是有特定的碱基排列顺序，即DNA分析的特异性。 老师展示：1.DNA指纹技术 在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成如下图所示的DNA指纹图。此外，DNA指纹技术还可以应用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。 让学生思考：1.结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，你能分析这一科学方法的科学依据吗？ 2.你能依据DNA指纹图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？ 2.随着科技发展，“人脸识别技术”应用越来越广泛，而这种技术应用的前提是每个人都具有独一无二的面孔。从生物学角度解释，为什么人群中没有一模一样的人呢？ 老师：根据这个问题总结出：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。 设计意图：利用构建模型和资料分析的方法让学生深入理解DNA分子的特性。DNA分子的特性用DNA指纹技术和人脸识别技术来分析，既联系生活，又拓宽学生眼界，增强学生社会责任感。 三、基因、DNA和染色体的关系 让学生观察图片，构建基因、DNA和染色体的关系，展示讲解。 设计意图：通过概念图达到巩固学生知识，深化思维的目的。 回归问题探讨，检测学生学习情况。 当堂检测 历经近百年的发展，分子遗传学对于遗传物质有了充分的认识。下面关于遗传物质概念图的相关叙述，错误的是(　　) A．D有四种，E在H上呈线性排列 B．同源染色体同一位置上存在的基因可能不同 C．所有E的总和构成F且E在F上的排列顺序代表遗传信息 D．E通常是具有遗传效应的F片段 课堂小结 课后作业 思考题 一位母亲患有常染色体单基因显性遗传病，在自然生育条件下，她的孩子患病概率为50%。这位母亲想通过卵细胞筛选和试管婴儿技术获得健康宝宝。现在需要我们帮助这位母亲想一想，如何进行筛选健康卵细胞呢？ 提示： ①我们想获得的卵细胞和淘汰的卵细胞有什么不同？ ②这样的不同点用何种方法才能分辨？ ③是否可以直接对卵细胞进行相应的操作来筛选？ 课后进行查阅资料或者阅读教材P60页相关内容，再进行回答。 设计意图：让学生查阅单细胞基因组测序相关内容，拓展眼界。 【板书】 3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段 基因与DNA的关系 二、DNA片段中的遗传信息 三、基因、DNA和染色体的关系