高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段教案

第三章 基因的本质 3.4 基因是有遗传效应的DNA片段B

教材分析

本节内容从分子水平上认识基因的本质，它既是对本章内容的概括与提升，又为第4章《基因的表达》作了铺垫。在内容编排上包括了“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。在说明基因与DNA关系的实例中，教材通过资料分析的4个实例使学生认识基因与DNA的关系；在“DNA片段中的遗传信息”部分，主要是提供探究活动引导学生通过数学推算的方法，认识DNA上的脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系。

教学目标

一、知识与技能

1．举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。

2．说明基因和遗传信息的关系。

二、过程与方法

运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。

三、情感、态度与价值观

通过介绍DNA技术，对学生进行科学价值观的教育。

教学重点 

1．基因是有遗传效应的DNA片段。

2．DNA分子具有多样性和特异性。

教学难点

脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。

教学方法

讨论法、演示法、阅读指导法。

教学课时

1课时。

教学过程

一、问题导入

以美国历史上第一位华裔首席刑侦鉴定专家李昌钰的杰出成就为切入点，先后展示我校探究实验室的PCR仪图片、DNA指纹检测图等，并交流以下问题：DNA指纹图上的片段代表什么？是否就是基因？（很多学生都会回答是基因。）借此引出核心问题的探讨：基因是否等于DNA？

二、资料分析，解决问题

步骤1

指导学生阅读新教材“遗传与进化”本节内容的资料1和3（从数量关系上分析基因与DNA的关系），并思考以下问题：

1．DNA分子的碱基对总数是否等于基因的碱基对总数？

2．一个DNA分子就是一个基因吗？

3．填写下页表：

通过对资料中数据的分析，学生得出：生物体的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。

步骤2

问：人的DNA分子中，有98%不能称为基因，而只有2%能称为基因，同样是DNA的一段序列，之所以能称为基因，有何特殊的作用？阅读资料2和4（从基因的作用进行分析），并思考以下问题：

1．资料2中转基因小鼠为何能发光？为何要设置第3号小鼠？

2．吃得多就一定能长胖吗？资料4中的HMGIC基因起什么作用？

学生能从资料2中的信息比较容易地得出转基因小鼠发光是因为获得了海蜇的绿色荧光蛋白基因。在这里教师对学生的回答进行挖掘提升：小鼠能发光，证明海蜇的这种基因不仅传给小鼠，而且能表现出来，起到控制小鼠的特定性状的作用，即具有了特定的“效应”。另外，提问“设置3号小鼠”的目的，是为了强调对照实验方法在生物学实验中的广泛应用，进一步培养学生的生物学技能。分析资料4就可以得到相关信息：HMGIC基因就能起到控制小鼠肥胖这一性状的作用。学生自然得到以下结论：基因具有特定的遗传效应。

学生结合上述资料，就能很顺利地从DNA水平上给基因下一个完整的定义：基因是有遗传效应的DNA片段。

小结：染色体、DNA和基因之间的关系

1．染色体是DNA的主要载体。

2．基因是有遗传效应的DNA片段。

3．基因在染色体上呈线性排列。

三、情境活动，深入问题

步骤3

问：DNA分子中的哪一部分可以储存遗传信息呢？

结论：从DNA分子结构中可以知道遗传信息与4种碱基（4种脱氧核苷酸）的排列顺序有关。

DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？

步骤4

学生“探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性”。

根据情境，用数学方法推算碱基排列的多种组合方式，进而推理出碱基排列的千变万化，保证了遗传信息的多样性；学生从具体数字不难体会到，虽然碱基对的排序是多样的，但对具体的个体、具体的基因来说，只能是其中的一种，即DNA分子具有特异性。

情景1： 假如决定脸型的一个基因只有17个碱基对组成（仅仅是假设，并不是真的），那么这个基因的碱基排列顺序有多少种可能？

结论：DNA具有多样性。

情景2： 当基因的碱基对数相同时（就比如你跟你的同桌控制脸型基因的碱基对数肯定是一样的），其碱基排列顺序相同的可能是多大。

结论：DNA具有特异性。

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。

小结：DNA片段中的遗传信息的特点：1．多样性；2．特异性；3．稳定性。

四、例题操练，课堂巩固

例1．构成基因的基本单位是（　　）

A．核酸

B．核苷酸

C．脱氧核糖核酸

D．脱氧核苷酸

解析：构成基因的基本单位是脱氧核苷酸。

答案：D

例2．下列关于基因的说法，正确的是（　　）

A．基因就是一段DNA分子   B．基因一定位于染色体上

C．基因是有遗传效应的DNA片段     D．不同基因上带有的遗传信息相同

解析：基因是有遗传效应的DNA片段。

答案：C

例3．对染色体、DNA、基因三者关系的叙述中，错误的是（　　）

A．每条染色体上含有一或两个DNA，DNA分子上含有多个基因

B．都能复制、分离和传递，且三者行为一致

C．三者都是生物细胞内的遗传物质

D．生物的传宗接代中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为

解析：每条染色体含有一个DNA（未复制时）或2个DNA（复制后）。染色体是DNA和基因的主要载体，因而染色体的行为决定着DNA和基因的行为（复制、分离、组合、传递）。染色体是遗传物质的主要载体，染色体的遗传作用是由DNA或基因决定的，因而不能说染色体是遗传物质。

答案：C

例4．蚕的丝腺细胞能产生大量蛋白质，这种蛋白质叫丝蛋白。这些细胞不产生血液中的蛋白质，因此推测丝腺细胞（　　）

A．只有丝蛋白基因

B．有血液蛋白和丝蛋白基因

C．有丝蛋白基因和其他基因，但没有血液蛋白基因

D．比合子的基因少

解析：蚕的各种不同的体细胞最终均来自于同一个受精卵或合子的有丝分裂，因而不同的体细胞应与合子含有相同的基因，只是不同的体细胞表达不同的基因，因而丝腺细胞含有合子所具有的所有基因，只是丝腺细胞在执行其生理功能时，它所含有的血液蛋白质基因不表达。

答案：B

例5．人类遗传信息的携带者是（　　）

A．DNA和RNA  B．DNA或RNA

C．DNA    D．RNA

解析：人的遗传物质是DNA。

答案：C

例6．结肠息肉是一种遗传病，控制这种遗传病的遗传信息存在于　（　　）

A．受精卵中

B．体内结肠细胞中

C．亲本配子中

D．体内的每个细胞中

解析：考查不同类型细胞中染色体、DNA和基因的关系。在生物的生殖细胞及其形成过程的某些阶段细胞内染色体、DNA和基因数量同正常体细胞相比会发生成倍性的变化，某些特殊的组织细胞中其含量同体细胞也有差别（中学阶段较少涉及）。本题精原细胞同肝细胞一样都是体细胞，它们染色体上含有的基因数和DNA含量应相同。把精原细胞误解为初级精母细胞（DNA发生了复制）是本题出错的常见原因。

答案：B

例8．下列关于DNA和基因的关系的叙述，正确的是（　　）

A．基因是碱基对随机排列而成的DNA片段

B．DNA的碱基排列顺序就代表基因

C．一个DNA分子上有许多个基因

D．组成不同基因的碱基数量一定不同

解析：每个DNA分子上有多个基因，它们在染色体上呈线性排列。

答案：C

例9．下列哪一结构可以用作侦探犯罪嫌疑人（　　）

A．DNA上的脱氧核苷酸种类

B．DNA的双螺旋结构

C．DNA上特定的碱基排列顺序

D．DNA上的磷酸和核糖的排列顺序

解析：每个人的碱基序列不同，具有特异性。

答案：C

五、内容总结

基因就是具有遗传效应的特定的DNA片段，也可以说是DNA分子中特定的有遗传效应的脱氧核苷酸序列。最后要求学生理清基因、DNA和染色体之间的关系，并且画概念图。

六、作业

1．教材P58“练习”一、二。

2．教材P60“自我检测题”。