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人教版（2019）必修二 遺傳與進(jìn)化 第3章 基因的本質(zhì)
第4節(jié) 基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段 教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教學(xué)目標(biāo)的確定
舉例說(shuō)明基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
運(yùn)用數(shù)學(xué)方法說(shuō)明DNA的多樣性和特異性。
說(shuō)明基因和遺傳信息的關(guān)系。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
1、教學(xué)重點(diǎn)
基因與DNA的關(guān)系。
運(yùn)用數(shù)學(xué)方法說(shuō)明DNA的多樣性和特異性。
DNA片段中的遺傳信息。
2、教學(xué)難點(diǎn)
運(yùn)用數(shù)學(xué)方法說(shuō)明DNA的多樣性和特異性。
三、教學(xué)設(shè)計(jì)思路
文字?jǐn)⑹?br/>利用轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的知識(shí)，導(dǎo)入本節(jié)，通過(guò)思考討論，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。利用資料分析基因與DNA的關(guān)系。利用課件圖片，總結(jié)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系圖解，方便學(xué)生更好的理解染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系。通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性的資料的學(xué)習(xí)，來(lái)理解DNA的多樣性和特異性。最后，學(xué)生趁熱打鐵，完成練習(xí)題。
框架圖
四、教學(xué)步驟
1、新課導(dǎo)入
利用轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的知識(shí)，導(dǎo)入本節(jié)。
我國(guó)科學(xué)家將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~(yú)的受精卵，培育出了轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)。與對(duì)照組相比，轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速率加快。據(jù)科學(xué)家介紹，外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，必須整合到受體細(xì)胞的DNA上才能發(fā)揮作用。
學(xué)生思考討論：
1.為什么轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速率更快？
2.導(dǎo)入的外源基因是1個(gè)DNA分子，還是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列？
答案：1.外源生長(zhǎng)激素基因在鯉魚(yú)細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生了外源生長(zhǎng)激素，促進(jìn)了鯉魚(yú)的生長(zhǎng)
2導(dǎo)入的外源基因是控制生長(zhǎng)激素合成的一段有遺傳效應(yīng)的DNA分子的脫氧核苷酸序列
2、新課講授
教師提問(wèn)基因與DNA之間是什么關(guān)系呢？
學(xué)生帶著疑問(wèn)，探究學(xué)習(xí)本家知識(shí)。
一、說(shuō)明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例
利用資料分析基因與DNA的關(guān)系。
1.大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1個(gè)DNA分子，長(zhǎng)度約為4.7x106個(gè)堿基對(duì)，在DNA分子上分布了大約4.4x103個(gè)基因，每個(gè)基因的平均長(zhǎng)度約為1x103個(gè)堿基對(duì)。
通過(guò)該資料，教師指導(dǎo)學(xué)生推斷出DNA分子上含有多個(gè)基因，基因是一段DNA的結(jié)論。
教師通過(guò)課件圖片基因和DNA的關(guān)系圖，講解基因一定是DNA片段，但一個(gè)DNA片段不一定是基因。
2.生長(zhǎng)在太平洋西北部的一種水母能發(fā)出綠色熒光，這是因?yàn)樗傅腄NA上有一段長(zhǎng)度為5.17x103個(gè)堿基對(duì)的片段——綠色熒光蛋白基因。轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)表明，轉(zhuǎn)入了水母綠色熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)基因鼠，在紫外線(xiàn)的照射下，也像水母一樣發(fā)光。
通過(guò)第2個(gè)資料，教師指導(dǎo)學(xué)生推斷出結(jié)論：基因能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制生物的性狀，即基因具有特定的遺傳效應(yīng)。
3.人類(lèi)基因組計(jì)劃 測(cè)定的是24條染色體（ 22條常染色+X+Y ）上DNA的堿基序列。 每條染色體上有一個(gè)DNA分子。這24個(gè)DNA分子大約含有31.6億個(gè)堿基對(duì)，其中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)占?jí)A基總數(shù)的比例不超過(guò)2%。
通過(guò)該資料，讓學(xué)生了解人類(lèi)基因組計(jì)劃。并指導(dǎo)學(xué)生推斷出基因是DNA的片段。
通過(guò)對(duì)分析基因與DNA的關(guān)系的資料的理解，學(xué)生交流討論：
1.生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目與基因數(shù)目相同嗎？生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)與DNA分子的堿基總數(shù)相同嗎？如果不同，說(shuō)明了什么？
答：生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目小于基因數(shù)目。生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)小于DNA分子的堿基總數(shù)。這說(shuō)明基因是DNA的片段，基因不是連續(xù)分布在DNA上的，而是由堿基序列將其分隔開(kāi)的。
2.你如何理解基因具有遺傳效應(yīng)？本節(jié)“問(wèn)題探討”中提到的生長(zhǎng)激素基因的遺傳效應(yīng)是什么？
基因是DNA的片段，但必須具有遺傳效應(yīng)，即具有復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等功能，能夠控制一定的性狀。有的DNA片段屬于間隔區(qū)段，沒(méi)有控制性狀的作用，這樣的DNA片段就不是基因。
本節(jié)“問(wèn)題探討”中提到的生長(zhǎng)激素基因的遺傳效應(yīng)是促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育。
3.請(qǐng)從DNA水平上給基因下一個(gè)定義，要求既能反映基因與DNA的關(guān)系，又能體現(xiàn)基因的作用。
基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
教師利用課件圖片，總結(jié)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系圖解，方便學(xué)生更好的理解染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系。
二、DNA片段中的遺傳信息
一個(gè)DNA分子上有許多基因，每一個(gè)基因都是特定的DNA片段，有著特定的遺傳效應(yīng)。DNA必然蘊(yùn)含著大量的遺傳信息。
教師通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性的資料的學(xué)習(xí)，來(lái)理解DNA的多樣性和特異性。
資料1 1個(gè)DNA分子的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的，從頭至尾沒(méi)有變化，而骨架內(nèi)側(cè)4種堿基的排列順序卻是可變的。
如果1個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，4種堿基對(duì)的排列可能形成4種基因（這僅僅是假設(shè)）；如果2個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，則可能形成16（即4×4）種基因；如果3個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，則可能形成64（即4×4×4）種基因。
資料2 資料1的推算是建立在所有堿基對(duì)的隨機(jī)排列都能構(gòu)成基因這一假設(shè)上的。事實(shí)上，大部分隨機(jī)排列的脫氧核苷酸序列從來(lái)不曾出現(xiàn)在生物體內(nèi)，而有些序列卻會(huì)在生物體內(nèi)重復(fù)許多次。
學(xué)生交流討論，教師指導(dǎo)學(xué)生給出答案：
1.如果是100個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因可能組合成多少種基因？
2.怎樣理解DNA的多樣性和特異性？你能從DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析生物體具有多樣性和特異性的原因嗎？
3.在刑偵領(lǐng)域，DNA能像指紋一樣用來(lái)鑒定個(gè)人身份。結(jié)合脫氧核苷酸序列的多樣性和特異性，你能分析這一方法的科學(xué)依據(jù)嗎？
4.你認(rèn)為基因是堿基對(duì)隨機(jī)排列成的DNA片段嗎？為什么？
答案：1.4100種
2.堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。
3.在人類(lèi)的DNA中，脫氧核苷酸序列的多樣性表現(xiàn)為每個(gè)人的DNA幾乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指紋一樣用來(lái)鑒別身份。
4.基因不是堿基對(duì)隨機(jī)排列構(gòu)成的DNA片段。理論上，所有堿基對(duì)的隨機(jī)排列都能構(gòu)成基因，但是在生物的進(jìn)化過(guò)程中，由于自然選擇的作用，環(huán)境只選擇能與其相適應(yīng)的物質(zhì)或生物，因此一些隨機(jī)排列的脫氧核苷酸序列會(huì)因不被選擇而消失。
教師最后總結(jié)：遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性；DNA上分布著許多個(gè)基因，基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：DNA結(jié)構(gòu)的特性：（1）穩(wěn)定性、（2）多樣性、（3）特異性。
最后，學(xué)生趁熱打鐵，完成練習(xí)題。
5、課堂小結(jié)
本節(jié)課需掌握的知識(shí)點(diǎn)為，基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段、DNA的多樣性和特異性、基因和遺傳信息的關(guān)系。
六、板書(shū)設(shè)計(jì)
第4節(jié) 基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
一、說(shuō)明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例
二、DNA片段中的遺傳信息
遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。
DNA結(jié)構(gòu)的特性：
（1）穩(wěn)定性（2）多樣性（3）特異性
利用轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的知識(shí)，導(dǎo)入本節(jié)，通過(guò)思考討論，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
新課導(dǎo)入
分析基因與DNA的關(guān)系，利用課件圖片，總結(jié)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系。
資料分析
通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性的資料的學(xué)習(xí)，來(lái)理解DNA的多樣性和特異性。
資料分析
鞏固練習(xí)
學(xué)生趁熱打鐵，完成練習(xí)題。
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