資源簡介

3.4 基因通常是有遺傳效應的DNA片段的教案
【教材分析】
《基因是有遺傳效應的 DNA 片段》是必修 2 第 3 章第 4 節內容。本節主要內容：
1.基因和 DNA 的關系
2.DNA 片段中的遺傳信息
3.基因和遺傳信息的關系。
在本節之前已經學習了與遺傳有關的名詞“遺傳因子、基因、染色體、DNA、脫氧核苷酸、遺傳物質”等，所以本節內容“基因和 DNA 的關系”是對前面內容的概括與提升，有利于學生形成遺傳相關概念的體系。本節后的第 4 章則涉及基因的表達、遺傳信息的流動等概念，是遺傳知識的進一步拓展，而這需要先理解本節內容“DNA 片段中的遺傳信息及基因和遺傳信息的關系”。所以本節課起著承上啟下的重要作用。
【學情分析】
在本節之前學生學習了DNA是主要的遺傳物質的科學史，DNA的結構，DNA的復制的內容，認識了一些與遺傳相關的名詞，如遺傳因子、遺傳物質、染色體、核酸、DNA、基因、核苷酸等。雖然他們對轉基因生物、DNA親子鑒定、基因檢測等熱點詞匯并不陌生，但是，基因到底是什么？如何理解基因和DNA的關系，DNA是如何儲存遺傳信息的？對這些問題尚不清楚。
【教學目標】
1結合實例，闡明基因和DNA的關系，舉例說明基因通常是有遺傳效應的DNA片段（生命觀念、科學思維）。
2運用數學方法，闡明DNA能夠儲存足夠量的遺傳信息（生命觀念、科學思維）。
3通過了解DNA指紋技術，解釋DNA多樣性和特異性在現實生活中的應用（生命觀念、社會責任）。
4 理解生命的物質性和信息性，認同遺傳物質的結構與功能相適應、多樣性與特異性相統一的觀點。（生命觀念、社會責任）。
【教學重難點】
1、舉例說明基因是有遺傳效應的DNA片段。[教學重點]
2、運用數學方法說明DNA分子的多樣性和特異性。[教學重點]
3、說明基因和遺傳信息的關系。[教學難點]
【新課導入】
我國科學家將外源生長激素基因導入鯉魚的受精卵，培育出了轉基因鯉魚。與對照組相比，轉基因鯉魚的生長速率加快。那么問題來了：為什么轉基因鯉魚的生長速度更快？導入的外源基因是1個DNA分子，還是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列？
【新課講解】
說明基因與DNA關系的實例
資料1：大腸桿菌細胞的擬核有1個DNA分子，長度約為4700000個堿基對，在DNA分子上分布著大約4400個基因，每個基因的平均長度約為1000個堿基對。
分析資料1，你能得出什么結論？
大腸桿菌一個DNA上含有多個基因。生物體內所有基因的堿基總數小于DNA分子的堿基總數。說明基因是一段DNA。
資料3：人類基因組計劃測定的是24條染色體（22條染色體+X+Y）上的DNA的堿基序列。其中，每條染色體上有一個DNA分子。這24個DNA分子大約有31.6億個堿基對，其中，構成基因的堿基數占堿基總數的比例不超過2%。
分析資料3，你能得出什么結論？
基因是DNA的片段，DNA中存在大量的非基因片段。基因不是連續分布在DNA上的，而是由堿基序列將其分隔開的。人體內構成基因的堿基對組成比較少，占全部堿基總數不超過2%，這說明并不是隨便一段DNA就稱為基因。
基因的堿基對數小于DNA分子的堿基對數剩余的98%的堿基是否稱為基因呢？
基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
閱讀P57-58“思考討論”中的資料1和3，填寫下表：
基因的堿基數占堿基總數的比例
原核生物：__94%__
真核生物：不超過2%
生物越__高等___，DNA中存在的非基因片段的比例__越高___
資料2：海蜇的DNA分子上有一段長度為5170個堿基對的片段——綠色熒光蛋白基因。轉基因實驗表明，轉入了海蜇的綠色熒光蛋白基因的轉基因鼠，在紫外線的照射下，也能像海蜇一樣發光。
分析資料2，你能得出什么結論？
轉基因小鼠為何能發光？因為獲得了海蜇的綠色熒光蛋白基因。
基因有遺傳效應。它可以獨立起作用。
資料4：近來科學研究發現，小鼠體內HMGIC基因與肥胖直接相關，具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠與作為對照的小鼠，吃同樣多的高脂肪食物，一段時間后，對照組的小鼠變得十分肥胖，而實驗鼠體重維持正常。
分析資料4，你能得出什么結論？
（1）沒有HMGIC基因，就___沒有__肥胖的表現
（2）有HMGIC基因就_有__肥胖表現
（3）HMGIC基因能控制小鼠肥胖這一性狀
基因能控制生物的性狀
舉例正常紅細胞和鐮刀型紅細胞，白化病患者。說明基因能控制生物的性狀，即基因具有特定的遺傳效應。
歸納：
資料1：基因是一段DNA。
資料2：基因具有遺傳效應。
資料3：一段DNA不一定是基因。
資料4：基因能控制生物性狀。
什么是基因？
基因通常是有__遺傳__效應的DNA__片段__。是生物體遺傳的功能單位和結構單位。
一個DNA分子上有許多基因，每一個基因都有著特定的遺傳效應，這說明DNA必然蘊含了大量的遺傳信息。之所以加上通常作為限定語，是因為有些病毒的遺傳物質是RNA，對于這些病毒而言，基因就是有遺傳效應的RNA片段。
DNA分子為什么能儲存大量的遺傳信息呢？
DNA片段中的遺傳信息
講述：每個染色體含有一個DNA分子，每個DNA分子有很多基因，每個基因都是特定的DNA片段，有著特定的遺傳效應，這說明DNA必然蘊含了大量的遺傳信息。
DNA分子為什么能儲存大量的遺傳信息呢？
引導學生“探究---脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性”
然后設問：構成DNA的基本單位是什么？
　　學生答出：脫氧核苷酸。
　　又問：有幾種脫氧核苷酸？
　　學生回答：4種（它們分別是：略）
　　1.基因的化學組成：每個基因含有成百上千個脫氧核苷酸。
　　講述：基因的脫氧核苷酸排列順序代表遺傳信息。例如：白花基因有特定的脫氧核苷酸排列順序，這樣特定的排列順序就代表白花的遺傳信息。上一代傳給下一代的是遺傳信息而不是白花的本身，在下一代就可以將白花遺傳信息表達為白花。
2.基因不同的實質：不同的基因，四種脫氧核苷酸的排列順序不同，但是每個基因都有特定的排列順序（可舉例說明）
3.基因的位置：染色體是基因的主要載體，每個染色體含有一個DNA分子，每個DNA分子含有多個基因，基因在染色體上呈直線排列（銀幕顯示：果蠅某一條染色體上的幾個基因）。
　　4.基因是有遺傳效應的DNA片段
　　這就是說，基因是DNA的片段，但必須具有遺傳效應（指具有復制、轉錄、翻譯、重組突變及調控等功能）。有的DNA片段屬間隔區段，沒有控制性狀的作用，這樣的DNA片段就不是基因。
　　控制某種性狀的基因有特定的DNA片段，蘊含特定的遺傳信息，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上，從而獲得某種性狀的表達。例如：把牛的胰島素基因拼接到大腸桿菌的DNA上，大腸桿菌可以生產胰島素。
　　教師最后歸納：遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變萬化，構成DNA分子多樣性，而堿基的特定的排列順序，又構成了每一個DNA分子的特異性；DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質基礎。DNA上分布著多個基因，基因是有遺傳效應的DNA片段。
【板書】
第四節 基因通常是有遺傳效應的DNA片段
1. 一個DNA上有多個基因；基因是DNA的片段，DNA中存在非基因片段。
2. 基因不是連續分布在DNA上的，而是由堿基序列將其分隔開的。
3. 基因具有遺傳效應；基因能控制生物的性狀。
4. 基因的概念：基因通常是有遺傳效應的NDA片段。
5. 遺傳信息：DNA分子中堿基（或堿基對、脫氧核苷酸）的排列順序。
6. DNA分子的特性：多樣性、特異性
【課后反思】
這節內容比較抽象，教學中主要通過分析生活中的實例使學生認識基因與DNA的關系，創設情境，通過數學推算的方法使學生認識DNA上的脫氧核苷酸序列與遺傳信息多樣性的關系。學生的思維是非常活躍的，在進行資料分析時，一定要注重引導，不然學生看了資料后很難和學習的內容聯系起來。探究活動時和學生交代清楚每張堿基卡片代表的意義，這樣學生易于理解和進行探究，運用數學方法推算堿基排列順序，學生對于DNA分子的多樣性和特異性更易理清思路和接受新知識。整節課下來，學生學的比較輕松的，氣氛活躍，較好的完成了教學目標。

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