資源簡介

3.4
基因通常是有遺傳效應的DNA片段
教案
一、教學目標
1.舉例說明，基因通常是有遺傳效應的DNA片段。
2.運用數學方法說明DNA的多樣性和特異性。
3.說明基因和DNA的關系。
二、教學重難點
1.教學重點
（1）基因通常是有遺傳效應的DNA片段。
（2）DNA的多樣性和特異性。
2.教學難點
脫氧核苷酸序列與遺傳信息多樣性的關系。
教學過程
【導入】：復習導入：①DNA是染色體的組成成分，染色體是DNA的主要載體。
②基因在染色體上呈線性排列
③一條染色體上有多個基因
基因和DNA的關系呢？
【一、說明基因與DNA關系的實例】
思考討論：分析基因與DNA的關系
資料1：大腸桿菌細胞的擬核有1個DNA分子，長度約為4.7×106個堿基對，在DNA分子上分布著大約4.4×103個基因，每個基因的平均長度約為1×103個堿基對。
總結：①大腸桿菌一個DNA上含有多個基因。
②大腸桿菌所有基因的堿基總數小于DNA分子的堿基總數，說明基因是DNA的片段，DNA中存在非基因片段。
資料2：生長在太平洋西北部的一種水母能發出綠色熒光(圖B)，這是因為水母的DNA上有一段長度為5.17×103個堿基對的片段——綠色熒光蛋白基因。轉基因實驗表明，轉入了水母綠色熒光蛋白基因的轉基因鼠，在紫外線的照射下，也能像水母一樣發光(圖C)。
總結：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，可獨立起作用，從而獲得某種性狀（有遺傳效應）。
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1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%。
總結：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。
基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
1、生物體內的DNA分子數目與基因的數目相同嗎？生物體內所有基因的堿基總數與DNA分子的堿基總數相同嗎？如果不同，說明了什么？
答：生物體內的DNA分子數目小于基因數目，生物體內所有基因的堿基總數小于DNA分子的堿基總數。這說明基因是DNA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。
2、你如何理解基因具有遺傳效應？本節“問題探討”中提到的生長激素基因的遺傳效應是什么？
答：基因的遺傳效應是指能通過一定的方式控制生物體的性狀等。“問題探討”中提到的生長激素基因的遺傳效應是使鯉魚的生長速率加快。
3、請從DNA水平上給基因下一個定義，要求既能反映基因與DNA的關系，又能體現基因的作用。
答：基因是有遺傳效應的DNA片段。
【二、DNA片段中的遺傳信息】
DNA只含有4種脫氧核苷酸（分別含A、T、G、C4種堿基）為什么能夠儲存大量的遺傳信息？
[資料1]
1個DNA分子的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的，從頭至尾沒有變化，而骨架內側4種堿基的排列順序卻是可變的。如果1個堿基對組成1個基因，4種堿基對的排列可能形成4種基因（這僅僅是假設）;如果2個堿基對組成1個基因，則可能形成16(即4×4)種基因；如果3個堿基對組成1個基因，則可能形成64(即4×4×4)種基因。
含有n個堿基對的DNA分子共有多少種排列方式？4n
堿基對的排列順序千變萬化，是可以儲存大量遺傳信息的
結論：DNA分子具有多樣性
[資料2]
資料1的推算是建立在所有堿基對的隨機排列都能構成基因這一假設上的。事實上，大部分隨機排列的脫氧核苷酸序列從來不曾出現在生物體內，而有些序列卻會在生物體內重復許多次（堿基的特定排序）。
基因是堿基對隨機排列的DNA片段嗎？
每個基因都是特定的DNA片段
具有特定的堿基排列順序
具有特定的遺傳效應
結論：DNA分子具有特異性
[討論3]
在刑偵領域，DNA能像指紋一樣用來鑒定個人身份。結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依據嗎？
在人類的DNA分子中，核苷酸序列多樣性表現為每個人的DNA幾乎不可能完全相同。因此，DNA可以像指紋一樣用來鑒別身份。
【三、基因的本質】
研究表明，
DNA能夠儲存足夠量的遺傳信息；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，構成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構成了每個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基礎。
DNA上分布著許多個基因，基因通常是有遺傳效應的DNA片段。
有些病毒的遺傳物質是RNA,如人類免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等
。對這類病毒而言，基因就是有遺傳效應的RNA片段。
【隨堂訓練】略

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