人教版(2019)必修二 遗传与进化 第 3 章 基因的本质
第 4 节 基因通常是有遗传效应的 DNA 片段 教学设计
一、教学目标的确定
举例说明基因通常是有遗传效应的 DNA 片段。
运用数学方法说明 DNA 的多样性和特异性。
说明基因和遗传信息的关系。
二、教学重难点
1、教学重点
基因与 DNA 的关系。
运用数学方法说明 DNA 的多样性和特异性。
DNA 片段中的遗传信息。
2、教学难点
运用数学方法说明 DNA 的多样性和特异性。
三、教学设计思路
文字叙述
利用转基因鲤鱼的知识,导入本节,通过思考讨论,增加学生的学习兴趣。利用资料分析
基因与 DNA 的关系。利用课件图片,总结染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系图解,方
便学生更好的理解染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系。通过指导学生对分析脱氧核苷
酸序列与遗传信息的多样性的资料的学习,来理解 DNA 的多样性和特异性。最后,学生趁
热打铁,完成练习题。
框架图
新课导入
利用转基因鲤鱼的知识,导入本节,通过思考讨论,增加
学生的学习兴趣。
资料分析
分析基因与 DNA 的关系,利用课件图片,总结染色体、DNA、
基因、脱氧核苷酸的关系。
资料分析
通过指导学生对分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样
性的资料的学习,来理解 DNA 的多样性和特异性。
巩固练习
四、教学步骤
1、新课导入
利用转基因鲤鱼的知识,导入本节。
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。
学生思考讨论:
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?
答案:1.外源生长激素基因在鲤鱼细胞内表达,产生了外源生长激素,促进了鲤鱼的生长
2 导入的外源基因是控制生长激素合成的一段有遗传效应的 DNA 分子的脱氧核苷酸序列
2、新课讲授
教师提问基因与 DNA 之间是什么关系呢?
学生带着疑问,探究学习本家知识。
一、说明基因与 DNA 关系的实例
利用资料分析基因与 DNA 的关系。
1.大肠杆菌细胞的拟核有 1 个 DNA 分子,长度约为 4.7x106 个碱基对,在 DNA 分子上分布了
大约 4.4x103 个基因,每个基因的平均长度约为 1x103 个碱基对。
通过该资料,教师指导学生推断出 DNA 分子上含有多个基因,基因是一段 DNA 的结论。
教师通过课件图片基因和 DNA 的关系图,讲解基因一定是 DNA 片段,但一个 DNA 片段不一
定是基因。
2.生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光,这是因为水母的 DNA 上有一段长度为
5.17x103 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,也像水母一样发光。
通过第 2 个资料,教师指导学生推断出结论:基因能通过控制蛋白质的合成来控制生物的
性状,即基因具有特定的遗传效应。
3.人类基因组计划 测定的是 24 条染色体( 22 条常染色+X+Y )上 DNA 的碱基序列。 每
条染色体上有一个 DNA 分子。这 24 个 DNA 分子大约含有 31.6 亿个碱基对,其中,构成基
学生趁热打铁,完成练习题。
因的碱基数占碱基总数的比例不超过 2%。
通过该资料,让学生了解人类基因组计划。并指导学生推断出基因是 DNA 的片段。
通过对分析基因与 DNA 的关系的资料的理解,学生交流讨论:
1.生物体内的 DNA 分子数目与基因数目相同吗?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 的片段,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?
基因是 DNA 的片段,但必须具有遗传效应,即具有复制、转录、翻译等功能,能够控制一
定的性状。有的 DNA 片段属于间隔区段,没有控制性状的作用,这样的 DNA 片段就不是基
因。
本节“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是促进动物生长发育。
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。
基因是有遗传效应的 DNA 片段。
教师利用课件图片,总结染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系图解,方便学生更好的理
解染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系。
二、DNA 片段中的遗传信息
一个 DNA 分子上有许多基因,每一个基因都是特定的 DNA 片段,有着特定的遗传效应。DNA
必然蕴含着大量的遗传信息。
教师通过指导学生对分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性的资料的学习,来理解 DNA
的多样性和特异性。
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。
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。
学生交流讨论,教师指导学生给出答案:
1.如果是 100 个碱基对组成 1 个基因可能组合成多少种基因?
2.怎样理解 DNA 的多样性和特异性?你能从 DNA 的结构特点分析生物体具有多样性和特异
性的原因吗?
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?
4.你认为基因是碱基对随机排列成的 DNA 片段吗?为什么?
答案:1.4100 种
2.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。
3.在人类的 DNA 中,脱氧核苷酸序列的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。
4.基因不是碱基对随机排列构成的 DNA 片段。理论上,所有碱基对的随机排列都能构成基
因,但是在生物的进化过程中,由于自然选择的作用,环境只选择能与其相适应的物质或
生物,因此一些随机排列的脱氧核苷酸序列会因不被选择而消失。
教师最后总结: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 上分布
着许多个基因,基因通常是有遗传效应的 DNA 片段。
知识点总结:DNA 结构的特性:(1)稳定性、(2)多样性、(3)特异性。
最后,学生趁热打铁,完成练习题。
五、课堂小结
本节课需掌握的知识点为,基因通常是有遗传效应的 DNA 片段、DNA 的多样性和特异性、基
因和遗传信息的关系。
六、板书设计
第 4 节 基因通常是有遗传效应的 DNA 片段
一、说明基因与 DNA 关系的实例
二、DNA 片段中的遗传信息
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 结构的特性:
(1)稳定性(2)多样性(3)特异性