《基因是有遗传效应的DNA片段》设计.docx

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《基因是有遗传效应的DNA片段》设计

《基因是有遗传效应的DNA片段》教学设计

课题

基因是有遗传效应的DNA片段

科目

生物

教学对象

高二

课时

1课时

教师

一、教材分析

本节包括说明基因与DNA关系的实例，DNA片段中的遗传信息两部分内容，其中基因是有遗传效应的DNA片段是本节的核心概念。

这两部分内容分别通过两个活动来完成。

在“说明基因与DNA关系的实例”中，主要是通过资料分析使学生认识基因与DNA的关系。

资料分析中共列举了4个实例，资料1、3是从数量上说明基因是DNA片段；资料2、4是从现象上说明基因是有遗传效应的。

综上所述，学生可以很自然地得出如下的结论：

基因是有遗传效应的DNA片段。

在“DNA片段中的遗传信息”部分，主要是通过探究活动使学生认识DNA上的脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系。

活动中创设情境引导学生通过数学推算的方法，得出DNA分子中可以储存大量遗传信息的结论，从而推出DNA分子具有多样性和特异性的结论。

这一结论从分子水平上揭示了生物体的多样性和特异性的物质基础。

本节内容既是对本章内容的概括和提升，又为第4章《基因的表达》作铺垫。

基于以上考虑，基因的概念侧重知识方面，也是本节教学的核心。

DNA分子的多样性和特异性侧重于运用数学方法来理解。

需要说明的是，运用数学方法的目的，是要让学生进一步理解、认同DNA分子结构的多样性和特异性，因此，应将两方面的要求结合起来。

本节教学可用一课时，由于本节教材内容偏少，因此，教师除利用教材提供的资源外，还应适当补充一定的素材，来进行探究教学和联系社会实际。

对教材内容进行重组，设计问题串，组织探究活动，整个教学中教师只起引导作用，让学生在的动脑的过程中学会把握要点，逐步得出结论，最终获得知识，真正用科学思维方式来学习生物学知识。

二、教学目标

1.通过分析资料，讨论基因与DNA的关系，从而推理得出基因是有遗传效应的DNA片段。

充分利用“资料分析”，让学生通过对实例的分析和讨论来理解基因与DNA的关系。

2.通过概念图，掌握基因、DNA、染色体三者的关系。

3.通过运用数学方法推算碱基排列的多种组合方式，解决生物学问题，进而推理出DNA分子的多样性和特异性。

4.通过介绍DNA指纹的应用，加深对DNA分子的多样性和特异性的理解，体现STS教育。

三、教学重点和难点

1.基因是有遗传效应的DNA片段。

分子具有多样性的特异性。

四、教学方法

启发式教学法、合作探究法

五、教学过程

教学内容

教师活动

学生活动

设计意图

引入

图示“9•11”事件和印度洋海啸相关图片。

“9•11”事件和印度洋海啸中罹难者的尸体被严重破坏，就是依靠PCR仪进行DNA指纹检测进行的身份识别。

展示DNA指纹图。

热点引入激发兴趣

过渡

DNA指纹图上的片段代表什么？

是否就是基因？

基因是否等于DNA？

思考二者的关系

引起思考引入课题

板书

第4节基因是有遗传效应的DNA片段

复习回顾

提问：

1.同学们知道豌豆有哪些性状吗？

【点拨】高茎、矮茎、圆粒、皱粒……

2.孟德尔认为性状是受什么控制的？

【点拨】受遗传因子即现在所说的基因控制

3.艾弗里的研究认为，肺炎双球菌有无荚膜的性状是受什么控制的？

【点拨】受DNA控制

学生思考回答

复习回顾自然过渡

过渡

那么，基因＝DNA吗？

板书

一、说明基因与DNA关系的实例

合作探究

展示资料1和资料3，引导学生思考分析：

1.分析资料1，你能得出什么结论？

【点拨】大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。

生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。

说明基因是一段DNA。

2.分析资料3，你能得出什么结论？

【点拨】基因是DNA片段，DNA中存在大量的非基因片段。

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。

人体中构成基因的碱基对组成比较少，占全部碱基总数不超过2%。

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。

3.比较两则资料，你还能得出什么结论？

【点拨】大肠杆菌的DNA分子中，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例为：

4400×1000/4700000＝94%。

人类DNA中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。

生物越高等DNA中存在的非基因片段的比例越高。

通过计算后回答

通过合作探究，找出基因与DNA的关系

过渡

基因是DNA随意的一个片段吗？

设疑诱思

合作探究

展示资料2和资料4，引导学生思考分析：

1.资料2说明了什么？

2.资料4说明了什么？

3.分析资料2和资料4，你能得出什么结论？

【点拨】

1.把海蜇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。

它可以独立起作用。

2.没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。

说明基因能控制生物的性状。

人和动物的胖瘦是受基因控制的。

3.基因控制生物的性状，基因具有遗传效应。

基因能控制蛋白质合成，从而控制生物的性状。

引导学生思考：

结合资料，从DNA水平上给基因下一个完整的定义。

【点拨】基因是有遗传效应的DNA片段。

基因是生物体遗传的功能单位和结构单位。

基因是DNA片段，不是不连续地分布在DNA上，而是由碱基序列将其分隔开；它能控制性状，具有特定的遗传效应。

展示果蝇某个DNA分子上的几个基因分布示意图

引导学生思考：

1.片段O、N、S、R称作什么？

O与S以及S与R之间的片段又称作什么？

2.一个DNA分子上只能有几个基因吗？

3.一个基因内只能有几个碱基对吗？

【点拨】

、S、N和O片段就可以称作基因，O与S以及S与R之间的片段可以称作非基因片段，因为它没有遗传效应。

基因是DNA上特定的而不是任意的片段。

2.一个DNA分子上有许多基因。

3.每个基因中有成百上千个碱基对。

小组讨论后回答

学生回答

学生回答

通过合作探究，明确基因与性状的关系，从而实现学生自主得出基因的概念

实现自主学习

深入理解基因与DNA的关系

板书

二、基因、DNA、染色体的关系

【精讲】

基因在染色体上呈线性排列，现在又说基因在DNA上，那么，基因、DNA、染色体三者到底什么关系呢？

（让学生绘制基因、DNA、染色体三者关系的概念图）

【点拨】

基因、DNA、染色体三者相互关系：

①基因是有遗传效应的DNA片段；

②一个DNA上有多个基因；

③DNA是染色体的主要成分；

④染色体是DNA的主要载体；

⑤基因在染色体上，呈线性排列；

⑥染色体是基因的主要载体。

绘制概念图

构建概念图，实现深入理解基因、DNA、染色体三者的关系

过渡

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必然蕴涵了大量的遗传信息。

DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？

由四种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列，足以储存生物必需的全部遗传信息吗？

学生思考

通过基因与DNA的关系，自然过渡

板书

三、DNA片段中的遗传信息

合作探究

图示两个不同的基因

基因1基因2

引导学生思考：

比较基因1和基因2有何不同？

造成基因差异的主要原因是什么？

【点拨】碱基对的排列顺序不同。

如果全班同学（假设总数为45人）排成一排，代表一条DNA单链的碱基排列情况，每个同学代表DNA链上的一个碱基，每人都可以从A、T、G、C四种碱基中自由选择自己所代表的碱基，全班同学一直可以自由组合出多少种排列？

【点拨】可以自由组合出445种排列，学生体会碱基排列顺序的多样性。

引导思考：

1.假设长度为3个碱基对组成一个基因（仅是假设），那么，理论上可以排列出多少种基因？

2.假设长度为10个碱基对呢？

3.假设长度为20个碱基对呢？

4.假设长度为1000个碱基对呢？

【点拨】=64种

=1048576种

3.420=1099511627776种

4.41000种

全球人口总数约为60亿。

假设人类基因组中第1号染色体的第1个基因是由17个碱基对随机排列构成的，那么，17个碱基对的所有排列是否都有机会出现？

你与你的同桌相比，这个基因的脱氧核苷酸序列完全相同的可能性有多大？

【点拨】1/431600000000。

上述结果是建立在纯理论的情况下，其实，有一些排列情况并不存在，但即使去除一些不存在的排列情况，得到的结果依然是天文数字。

展示生物多样性的图片，引导学生讨论分析：

你能从分子水平解释生物的多样性和特异性的原因吗？

【点拨】

碱基排列顺序多样性→DNA分子多样性→生物多样性；

碱基排列顺序特异性→DNA分子特异性→生物特异性。

【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DNA分子的多样性，而碱基的特定排列顺序，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。

学生讨论回答

学生讨论回答

学生回答

学生讨论回答

学生讨论回答

通过合作探究，找出基因的多样性和特异性的原因

板书

四、DNA指纹技术

知识拓展

介绍DNA指纹：

每个人都有指纹，而且几乎每个人的指纹都很独特，很难找到两具一模一样的指纹，指纹因而也就成了人的独特特征。

指纹可以抹去，但DNA却无法改变或抹去，科学家们只需要一滴血或是一根头发就可以对其DNA进行鉴定。

DNA指纹，由“DNA”和“指纹”两个词构成，即把DNA作为像指纹那样的独特特征来识别不同的人。

每个人的DNA都不完全相同（克隆人除外），通过分子生物学方法显示人的DNA，就可以像指纹那样分辨人与人的不同了。

引导学生思考：

1.进行DNA指纹的检测需要哪些材料？

指纹技术有哪些方面的应用？

【点拨】

1.只需要一滴血或是一根头发就可以对其进行DNA指纹鉴定。

2.“9•11”、“印尼海啸”罹难者的尸体身份识别、亲子鉴定、刑事鉴别……

图示一刑事案件中相关DNA指纹图

受害者

从受害者体内分离的精液样品

1

2

3

怀疑对象

介绍DNA指纹图是如何做出来的：

首先需用合适的酶将这三个人的待检的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。

1.图中的几号可能是罪犯？

2.图中的一个片段就是一个基因吗？

【点拨】号；2.不是。

展示李昌钰应用PCR仪进行DNA指纹检测的图片

李昌钰：

美国历史上第一位华裔首席刑侦鉴定专家，以精湛的刑事鉴识技术享誉国际，因屡破奇案而被称为“当代福尔摩斯”“科学神探”“犯罪克星”，迄今已获得800多个荣誉奖项，包括国际鉴识学会的“最高鉴定荣誉奖”、美国司法基金会的“最高司法荣誉奖”等。

轰动美国的著名橄榄球运动员.辛普森案件中，李昌钰就是通过对杀人现场的血样进行DNA指纹鉴定后证实辛普森确实到过现场。

学生思考回答

学生思考回答

拓展知识，引导学生学会应用知识解决问题

小结

基因是DNA片段，不是连续分布在DNA上，而是由碱基序列将其分开；它能控制性状，具有特定的遗传效应。

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。

遗传信息蕴藏在4种碱基排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成DNA分子多样性，而碱基的特定的排列顺序，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。

理解构建基因是有遗传效应的DNA片段的核心概念

六、板书设计

第4节基因是有遗传效应的DNA片段

一、说明基因与DNA关系的实例

1.资料1→全部基因的碱基对总数是DNA分子碱基对总数的一部分→基因是DNA片段

2.资料3→基因具有特定的遗传效应

3.资料2→基因是DNA的片段

4.资料4→基因具有遗传效应

二、基因与DNA、染色体的关系

1.与DNA的关系

⑴基因的实质是具有遗传效应的DNA片段

⑵每个DNA分子包含许多个基因

2.与染色体的关系

⑴基因在染色体上呈线性排列

⑵染色体是基因的主要载体

三、DNA片段中的遗传信息

分子能储存遗传信息

分子的多样性

分子的特异性

四、DNA指纹技术

七、作业布置

1.教材P58一、二

2.巩固提高

⑴下列关于基因的叙述中，不正确的是（）

A.不同的基因含有不同的遗传信息

B.每一个DNA分子片段都是一个基因

C.每一个基因分别控制着不同的遗传性状

D.基因存在于染色体中上，且在染色体上呈线性排列

⑵马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是（）

A.生活环境不同

B.DNA分子中碱基配对方式不同

C.着丝点数目不同、

D.DNA分子中碱基对排列顺序不同

八、教学反思

开头从社会的热点问题引入，学生学习的兴趣高，能很快进入学习角色。

对本节教材中的资料分析进行了重组，条理更清晰，更有利于学生构建新知识，同时也认识到教材内容不是让他们被动地不加思考地全盘接受，而是一些供他们分析和思考的素材。

对资料进行资料分析，指向更明确，学生能迅速抓住有效信息；在各个知识点之间设计问题串衔接，环环相扣，学生能跟随教师的思路，步步推导，自主获得核心概念。

应用概念图能很好地呈现基因、DNA和染色体之间的关系。

教学中还设计了合理简洁的板书，要点突出，给学生留下思考的空间和知识内化的机会，加强学生对知识的理解和归纳能力。

在DNA遗传信息多样性和特异性的探究活动中，利用数学中的排列组合方法解决生物学问题，能更好地突破这一难点，学生易于理解。

整节课学生均能积极收集和整理信息，主动参与探究过程，教学效果良好。