《第4节 基因是有遗传效应的DNA片段》 教学设计【人教版高中生物必修2】

1/3《基因是有遗传效应的DNA片段》教学设计教学目标1．举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。2．运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。3．说明基因和遗传信息的关系。教学重难点【教学重点】1．基因是有遗传效应的DNA片段。2．DNA分子的多样性和特异性。【教学难点】脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。教学过程一、导入新课（建议下载使用视频：【情境素材】基因通常是有遗传效应的DNA片段）设置问题，引入新课：基因位于染色体上，染色体由什么组成？（染色体由DNA和蛋白质组成。）在染色体中，只有DNA是遗传物质，这是艾弗里和格里菲斯、赫尔希和蔡斯所证实的，那么，基因和DNA是什么关系呢？下面我们就研究这一课题。二、讲授新课（一）说明基因与DNA关系的实例学生活动，阅读教材中的资料1和3，并回答下列问题：1．大肠杆菌细胞中有几个DNA分子？几个基因？（1个DNA分子，多个基因）2．细胞中的DNA分子数与基因数不同，说明了什么？（说明基因是一段DNA）3．基因的碱基数远远小于DNA分子中的碱基数，这说明什么？（这说明并不是随便一段DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。）引导学生讨论后，得出如下结论：基因是DNA分子的片段，DNA分子是基因的载体，基因在染色体上呈直线排列，互不干扰，互不重叠。基因是决定生物性状的基本单位，每个基因含有成百上千人脱氧核苷酸，其排列顺序代表的是遗传信息。学生活动，阅读资料2和课件中的资料4（肥胖基因相关），并回答下列问题：1．正常鼠和转基因鼠相比，有哪点不同？（转基因鼠有绿色荧光。）2．正常鼠和转基因鼠的不同，是什么原因造成的，这说明了什么？（把水母体内的绿色荧光基因转入鼠的体内，鼠体内出现了以前没有的荧光。说明基因有遗传效应。它可以独立该DNA，其他的片段独立起作用。）3．HMGIC基因与肥胖有什么关系？（没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。）4．通过上述资料，你认为基因与生物的性状存在什么关系？（基因能控制生物的性状。）讲述：基因可以使生物表现出某种性状，如绿色荧光基因可使生物表现出绿色荧光，没有了HMGIC基因则摄入较多的脂肪食物也不会肥胖，这就是基因的遗传效应。不难看出，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。教师提问：基因为什么会具有遗传效应呢？（基因中含有遗传信息。）师生总结出基因的概念：基因是有遗传效应的DNA片段，它是生物体遗传的功能单位和结构单位。（二）DNA片段中的遗传信息教师提问：遗传信息是指基因中的碱基排列顺序。不同的DNA分子中的碱基排列顺序不同，则遗传信息不同。作为遗传物质具有贮存大量遗传信息的能力，为什么DNA分子能储存大量的遗传信息呢？为了增加学生的理解，组织学生用数学方法探究这一问题。参考教材中探究“脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性”。这一探究活动主要是借助于数学方法，所以要侧重数学技能的训练，利用数学思维解决生物学问题。同时，教师还应注意到一个问题，即所有的碱基排列的概率计算是建立在一个假设基础上的（所有碱基对的随机排列都能构成基因）。因此，在将数学模型迁移到生物学问题时，教师一定要提示学生注意：生物学现象的特殊性和数学模型的应用范围。关于概率的教学，可以事先向数学教师请教，以保证不出科学性错误，但不宜涉及过深的数学知识，以学生能理解碱基排列多样性为宜。在将数学模型迁移到碱基排列序列的多样性问题时，应注意分析遗传信息多样性与DNA分子结构特点之间的关系。（建议使用活动卡片：【活动设计】手拉手连连看——模拟DNA单链中碱基排列）通过探究活动，使学生讨论教材中的问题，引导学生回答出下列内容：1．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。2．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。3．可以从进化的角度来分析基因为什么不能是碱基的随机排列。如生物之间存在着或近或远的亲缘关系，许多生物有共同的起源，所以有亲缘关系的生物之间碱基的排列是有相同的部分，不可能完全随机的排列。拓展：DNA指纹技术、单细胞基因组测序、测序工程师（建议使用知识卡片：【生物世界】DNA指纹技术、【生物世界】单细胞基因组测序、【生物世界】测序工程师）。（三）染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系师生共同总结染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间（建议使用知识卡片：【知识解析】染色体、DNA和基因三者之间的关系）三、课堂反馈（1）图中B是__________，A是________，G是__________。（2）每个F含有_______个E，每个E中可以由__________个D组成。（3）从分子水平看D和C的关系是____________________________。（4）F的基本组成