3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段 教案【新教材】2020-2021学年高一生物人教版（2019）必修二

3.4
基因通常是有遗传效应的DNA片段
教案
一、教学目标
1.举例说明，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
2.运用数学方法说明DNA的多样性和特异性。
3.说明基因和DNA的关系。
二、教学重难点
1.教学重点
（1）基因通常是有遗传效应的DNA片段。
（2）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
【导入】：复习导入：①DNA是染色体的组成成分，染色体是DNA的主要载体。
②基因在染色体上呈线性排列
③一条染色体上有多个基因
基因和DNA的关系呢？
【一、说明基因与DNA关系的实例】
思考讨论：分析基因与DNA的关系
资料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分子上分布着大约4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。
总结：①大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。
②大肠杆菌所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数，说明基因是DNA的片段，DNA中存在非基因片段。
资料2：生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光(图B)，这是因为水母的DNA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(图C)。
总结：基因是特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，可独立起作用，从而获得某种性状（有遗传效应）。
资料3：人类基因组计划测定的是24条染色体（22条染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有1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%。
总结：基因是DNA的片段，DNA中存在大量的非基因片段。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。
基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
1、生物体内的DNA分子数目与基因的数目相同吗？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？
答：基因的遗传效应是指能通过一定的方式控制生物体的性状等。“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是使鲤鱼的生长速率加快。
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。
答：基因是有遗传效应的DNA片段。
【二、DNA片段中的遗传信息】
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？
[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。
含有n个碱基对的DNA分子共有多少种排列方式？4n
碱基对的排列顺序千变万化，是可以储存大量遗传信息的
结论：DNA分子具有多样性
[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（碱基的特定排序）。
基因是碱基对随机排列的DNA片段吗？
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
结论：DNA分子具有特异性
[讨论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？
在人类的DNA分子中，核苷酸序列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。
【三、基因的本质】
研究表明，
DNA能够储存足够量的遗传信息；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。
有些病毒的遗传物质是RNA,如人类免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等
。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
【随堂训练】略