3.4基因是有遗传效应的DNA片段 教学设计
课题
3.4基因是有遗传效应的DNA片段
单元
必修2
学科
生物
年级
高中
教材分析
基因是有遗传效应的DNA片段是必修2第3章第4节内容，本节内容是对本章内容的概括与提升，也为下一章《基因的表达》作铺垫。本节包括基因与染色体关系的实例、DNA片段中的遗传信息两部分内容。这两部分的内容通过两个活动来完成。在说明基因与染色体关系的实例中，主要通过资料分析是学生认识基因与DNA的关系。在“DNA片段中的遗传信息”部分，主要通过探究活动是学生认识DNA上的脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系。活动中创设问题情境设法引导学生通过数学推算的方法，得出DNA分子中可以储存大量遗传信息的结论，从而推出DNA分子的多样性和特异性。
学习
目标与核心素养
一、知识目标：
1.举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。
2.说明基因和遗传信息的关系。
3.运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。
二、能力目标:
1.培养学生分析资料的能力。
2.通过课堂探究活动培养学生运用数学方法推理的能力。
三、情感目标:
通过介绍DNA技术，对学生进行科学价值观的教育。学科素养
生命观念：举例说明基因是有遗传效应的DNA片段；说明DNA分子多样性和特异性；基因和遗传信息的关系。
科学探究：运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性，培养学生的学科综合能力。
科学思维：通过了解人类基因组计划和DNA指纹技术的运用，培养学生热爱科学和爱国主义情感。
社会责任：通过分析实验，引导学生形成良好的学习方法和科学精神。
重点
教学重点：
1.基因是有遗传效应的DNA片段。
2.DNA分子具有多样性和特异性。
难点
教学难点：
脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
创设情境，激趣导入
如果全班同学排成一排，代表一条DNA单链的碱基排列情况，每个同学代表DNA链上的一个碱基，每人都可以从ATCG四种碱基中自由选择自己所代表的碱基，全班同学一起可以组合出多少种排列？
观看图片，思考讨论问题
类比引入，激发学生兴趣
新课讲授
问题探讨
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。
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？
一、说明基因与DNA关系的实例
引导学生阅读课文“思考·讨论”。
资料一：大肠杆菌的DNA与基因
大肠杆菌是原核生物，没有成形的细胞核，在拟核中有1个环状的DNA分子，长度约为4.7×106个碱基对，上面分布了大约4400个基因。
分析：
DNA分子数目<基因数目
基因的碱基总数推理：大肠杆菌的一个DNA分子上含有多个基因。
资料二：海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术
绿色荧光蛋白基因的转基因实验：将某种海蜇的绿色荧光蛋白基因转移到小鼠，结果在紫外线的照射下，转基因鼠也能像海蜇一样发光。
推理：说明基因是特定的DNA片段，可切除、拼接到其他生物的DNA上去，有遗传效应,可独立起作用，从而获得某种性状的表达，所以基因是遗传物质的结构单位。
由资料分析结果，得出结论：基因（gene）是具有遗传效应的DNA片段，是生物体遗传的结构单位和功能单位。
遗传效应：指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能。
二、DNA片段中的遗传信息
基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。
不难看出，一个DNA分子上有许多个基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应，这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。DNA 只含有4种脱氧核苷酸(分别含A、T、G、C4种碱基)，为什么能够储存大量的遗传信息呢?
根据物质形成结构，结构决定功能，要研究DNA特殊的功能就要从其特殊的结构入手。
分析情境1：
结论：碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性
分析情境2：
结论：碱基特定的排列顺序，又构成了DNA分子的特异性
联系生活：刑侦领域的应用
从进化角度分析：基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？
为什么说基因是有遗传效应的DNA片段?
基因的位置是怎样的？
基因在染色体上呈线性排列，现在又说基因在DNA上，
那么，基因、DNA、染色体三者到底什么关系呢？
基因、DNA、染色体三者相互关系：
①基因是有遗传效应的DNA片段；
②一个DNA上有多个基因；
③DNA是染色体的主要成分；
④染色体是DNA的主要载体；
⑤基因在染色体上，呈线性排列；
⑥染色体是基因的主要载体。
学生观看课本，讨论问题，大胆猜想并回答问题，其他学生进行补充。
阅读资料并思考讨论回答问题，根据资料能推理出结论。
学生根据资料1、2、3归纳总结出基因与DNA的关系，从而得出基因的概念。
学生阅读课本并思考问题：DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？
学生根据情景材料，尝试分析DNA的结构得出答案。
思考回答问题，对比老师给出的科学回答。
思考回答问题，探究基因的位置与DNA、染色体之间的关系。
通过激发学生思考，让学生带着问题学习本课内容。
通过资料分析出能说明基因与DNA关系的结论，培养了学生的分析能力、合作能力、举例说明的能力。
加深了对新知识：基因与DNA关系的理解。
通过学生自主归纳总结得出基因的概念，有助于学生理解概念、对新知识的学习更加有效。
通过推理分析，加深学生对基因的概念的理解。
让学生带着问题去分析总结，最终得出DNA分子能储存大量的遗传信息的原因。
通过学生回答、教师补充，帮助学生全面了解基因是有遗传效应的DNA片段的原因。
通过思考基因的位置，进一步探究基因、DNA、染色体三者之间的关系。
小刀：
1.下列有关染色体、DNA、基因的关系叙述错误的是（ B ）
A．染色体是DNA的主要载体
B．DNA就是基因
C．基因在染色体上
D．染色体由DNA和蛋白质组成
2. 下列有关基因的叙述，正确的是（ D）
A．D与D、D与d、d与d都是等位基因
B．脱氧核苷酸数量和种类相同的两个基因，储存的遗传信息一定相同
C．基因中碱基对的特定排列顺序构成基因的多样性
D．基因是有遗传效应的脱氧核苷酸序列
3.下列关于DNA的描述，正确的是（A ） A．遗传信息是指DNA分子中碱基的排列顺序 B．DNA分子的多样性直接决定了生物的多样性 C．若用60个碱基对构建DNA结构模型，最多可制作出4×60种不同的DNA分子 D．每一条染色体上都只有一个DNA分子
思考、回答问题
通过精选习题，检测并巩固学生课堂所学内容。
课堂小结
师（总结）：
今天这节课我们了解了基因是有遗传效应的DNA片段。
主要内容包括以下方面：
DNA与基因的关系。
DNA片段中的遗传信息。
总结、归纳本课所学
师生共同总结回顾知识，强化重点知识，加深对知识的掌握
板书
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
课件20张PPT。第3章 基因的本质人教版 必修2第4节 基因是有遗传效应的DNA片段新课导入 如果全班同学排成一排，代表一条DNA单链的碱基排列情况，每个同学代表DNA链上的一个碱基，每人都可以从ATCG四种碱基中自由选择自己所代表的碱基，全班同学一起可以组合出多少种排列？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。
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？问题探讨说明基因与DNA关系的实例讲授新课思考·讨论1、大肠杆菌的DNA与基因 大肠杆菌是原核生物，没有成形的细胞核，在拟核中有1个环状的DNA分子，长度约为4.7×106个碱基对，上面分布了大约4400个基因。 显微镜下的大肠杆菌2、海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术 绿色荧光蛋白基因的转基因实验：将某种海蜇的绿色荧光蛋白基因转移到小鼠，结果在紫外线的照射下，转基因鼠也能像海蜇一样发光。 3、人类基因组计划（HGP计划）
测定24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的碱基序列，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％。 除了上述资料，你还知道哪些实例，能给解释基因的含义，说明基因与DNA的关系？基因是一段DNA。基因具有遗传效应。一段DNA不一定是基因。基因（gene）是具有遗传效应的DNA片段，是生物体遗传的结构单位和功能单位。DNA片段中的遗传信息基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。不难看出，一个DNA分子上有许多个基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应，这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。DNA 只含有4种脱氧核苷酸(分别含A、T、G、C4种碱基)，为什么能够储存大量的遗传信息呢?
思考·讨论7种音符可以组成各种美妙的旋律。26个英文字母可以组成许许多多词汇和句子，形成传递和交流信息的语言。由4种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列，足以储存生物体必需的全部遗传信息吗?资料11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4x4)种基因;如果3个碱基对组成1个基因，则可能形成64(即4x4x4)种基因 。
思考·讨论7种音符可以组成各种美妙的旋律。26个英文字母可以组成许许多多词汇和句子，形成传递和交流信息的语言。由4种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列，足以储存生物体必需的全部遗传信息吗?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甘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。怎样理解DNA的多样性和特异性？ 不同的基因，四种脱氧核苷酸（碱基）的排列顺序不同（DNA分子的多样性），但是每个基因都有特定的排列顺序（DNA分子的特异性）。基因的位置是怎样的？ 染色体是基因的主要载体，每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子含有多个基因，基因在染色体上呈直线排列（果蝇某一条染色体上的几个基因）。果蝇某染色体上的几个基因为什么说基因是有遗传效应的DNA片段? 这就是说，基因是DNA的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能）。控制某种性状的基因有特定的DNA片段，蕴含特定的遗传信息，可以切除，可以拼接到其他生物DNA上，从而获得某种性状的表达。例如：把牛的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA上，大肠杆菌可以生产胰岛素。研究表明，DNA能够储存足够量的遗传信息；遗传信息藏在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的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。课堂小结遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成DNA分子多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性；DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
基因是有遗传效应的DNA片段。1.下列有关染色体、DNA、基因的关系叙述错误的是（ ）
A．染色体是DNA的主要载体
B．DNA就是基因
C．基因在染色体上
D．染色体由DNA和蛋白质组成
B课堂练习2.下列有关基因的叙述，正确的是（ ）
A．D与D、D与d、d与d都是等位基因
B．脱氧核苷酸数量和种类相同的两个基因，储存的遗传信息一定相同
C．基因中碱基对的特定排列顺序构成基因的多样性
D．基因是有遗传效应的脱氧核苷酸序列
D课堂练习3.下列关于DNA的描述，正确的是（ ） A．遗传信息是指DNA分子中碱基的排列顺序 B．DNA分子的多样性直接决定了生物的多样性 C．若用60个碱基对构建DNA结构模型，最多可制作出4×60种不同的DNA分子 D．每一条染色体上都只有一个DNA分子 A课堂练习谢谢21世纪教育网（www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料？一线教师？一线教研员？
欢迎加入21世纪教育网教师合作团队！！月薪过万不是梦！！
详情请看：
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
