生物教案：第三章第節(jié)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第4節(jié)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段eq\o（\s\up7(），\s\do5（整體設(shè)計)）教材分析本節(jié)包括說明基因與DNA關(guān)系的實例、DNA片段中的遺傳信息兩部分內(nèi)容。這兩部分內(nèi)容分別通過兩個活動來完成.在說明基因與DNA關(guān)系的實例中，主要是通過資料分析使學(xué)生認識基因與DNA的關(guān)系。資料分析中共列舉了4個實例,資料1、3是從數(shù)量上說明基因是DNA片段；資料2、4是從現(xiàn)象上說明基因是有遺傳效應(yīng)的。綜上所述，學(xué)生可以很自然地得出如下的結(jié)論：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。在“DNA片段中的遺傳信息”部分，主要是通過探究活動使學(xué)生認識DNA上的脫氧核苷酸序列與遺傳信息多樣性的關(guān)系.活動中創(chuàng)設(shè)情境設(shè)法引導(dǎo)學(xué)生通過數(shù)學(xué)推算的方法，得出DNA分子中可以儲存大量遺傳信息的結(jié)論，從而推出DNA分子具有多樣性和特異性的結(jié)論。這一結(jié)論從分子水平上揭示了生物體的多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容既是對本章內(nèi)容的概括與提升，又為第4章《基因的表達》作鋪墊?；谝陨峡紤]，基因的概念側(cè)重知識方面,也是本節(jié)教學(xué)的核心.DNA分子的多樣性和特異性側(cè)重于運用數(shù)學(xué)方法來理解。需要說明的是,運用數(shù)學(xué)方法的目的,是要讓學(xué)生進一步理解、認同DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性和特異性，因此，應(yīng)將兩方面的要求結(jié)合起來.本節(jié)教學(xué)可用一課時，由于本節(jié)教材內(nèi)容偏少，因此，教師除利用教材提供的資源外，還應(yīng)適當(dāng)補充一定的素材,來進行探究教學(xué)和聯(lián)系社會實際。對教材內(nèi)容進行重組,設(shè)計問題串,組織探究活動，整個教學(xué)中教師只起引導(dǎo)作用，讓學(xué)生在動腦的過程中學(xué)會把握要點,逐步得出結(jié)論,最終獲得知識，真正用科學(xué)思維方式來學(xué)習(xí)生物學(xué)知識。三維目標1．通過分析資料，討論基因與DNA的關(guān)系,從而推理得出基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。充分利用“資料分析"，讓學(xué)生通過對實例的分析和討論來理解基因與DNA的關(guān)系.2．通過概念圖，掌握基因、DNA、染色體三者的關(guān)系。3．通過運用數(shù)學(xué)方法推算堿基排列的多種組合方式,解決生物學(xué)問題，進而推理出DNA分子的多樣性和特異性。4．通過介紹DNA指紋的應(yīng)用，加深對DNA分子的多樣性和特異性的理解，體現(xiàn)STS教育。內(nèi)容提要教學(xué)重點和難點1．基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。2．DNA分子具有多樣性和特異性。課時安排1課時.課前準備1．“9·11”事件和印度洋海嘯相關(guān)圖片。2．DNA指紋圖圖片.3．果蠅某個DNA分子上的幾個基因分布示意圖。4．基因、DNA、染色體三者關(guān)系的概念圖。5．生物多樣性的圖片.6．美國華裔首席刑偵鑒定專家李昌鈺圖片。eq\o(\s\up7()，\s\do5(教學(xué)過程)）導(dǎo)入新課1．情境導(dǎo)入：（圖示“9·11”事件和印度洋海嘯相關(guān)圖片）“9·11”事件和印度洋海嘯中罹難者的尸體被嚴重毀壞,就是依靠PCR儀進行DNA指紋檢測進行了身份識別。（展示DNA指紋圖)過渡：DNA指紋圖上的片段代表什么？是否就是基因?基因是否等于DNA?2．復(fù)習(xí)導(dǎo)入提問：（1)同學(xué)們知道豌豆有哪些性狀嗎?（2)孟德爾認為性狀是受什么控制的?(3）艾弗里的研究認為，肺炎雙球菌有無莢膜的性狀是受什么控制的？學(xué)生回答。點撥：(1）高莖、矮莖、圓粒、皺?！?）受遺傳因子即現(xiàn)在所說的基因控制.（3）受DNA控制。過渡：那么，基因＝DNA嗎？推進新課學(xué)習(xí)目標一：基因與DNA的關(guān)系[合作探究］（展示資料1和資料3)資料1：大腸桿菌的擬核有1個DNA分子，長度約為4700000個堿基對，在DNA分子上分布著大約4400個基因,每個基因的平均長度約為1000個堿基對.資料2：人類基因組計劃測定的是24條染色體(22條常染色體＋X＋Y)上DNA的堿基序列。其中，每條染色體上有一個DNA分子,這24個DNA分子大約有31.6億個堿基對,其中，基因中的堿基對數(shù)約為0。63億，占堿基總數(shù)的比例不超過2％。思考：(1)分析資料1,你能得出什么結(jié)論？（2）分析資料3，你能得出什么結(jié)論？（3)比較兩則資料，你還能得出什么結(jié)論？學(xué)生通過計算回答。點撥：(1）大腸桿菌一個DNA上含有多個基因.生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)小于DNA分子的堿基總數(shù)。說明基因是一段DNA。（2)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(xù)分布在DNA上的,而是由堿基序列將其分隔開的。人體中構(gòu)成基因的堿基對組成比較少，占全部堿基總數(shù)不超過2％。這說明并不是隨便一段DNA就稱為基因?；蚴且欢蜠NA,但是一段DNA不一定是基因。（3）大腸桿菌的DNA分子，其中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例為：4400×1000/4700000＝94%。人類DNA中,構(gòu)成基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過2％。生物越高等DNA中存在的非基因片段的比例越高.過渡：基因是DNA隨意的一個片段嗎？［合作探究］（展示資料3和資料4）資料3：生長在太平洋西北部的一種海蜇能發(fā)出綠色熒光，這是因為海蜇的DNA分子上有一段長度為5170個堿基對的片段——綠色熒光蛋白基因。轉(zhuǎn)基因?qū)嶒灡砻?，轉(zhuǎn)入了海蜇的綠色熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)基因鼠，在紫外線的照射下，也能像海蜇一樣發(fā)光。資料4：不少人認為,人和動物體的胖瘦是由遺傳決定的。近來的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)的HMGIC基因與肥胖直接相關(guān)。具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠與作為對照的小鼠,吃同樣多的高脂肪食物，一段時間后,對照組的小鼠變得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠體重仍然保持正常。思考：(1)資料2說明了什么？(2)資料4說明了什么？（3）分析資料2和4，你能得出什么結(jié)論？學(xué)生小組討論回答。點撥：(1）把海蜇的綠色熒光基因轉(zhuǎn)入鼠的體內(nèi)，鼠體內(nèi)出現(xiàn)了以前沒有的熒光。說明基因有遺傳效應(yīng)。它可以獨立起作用。（2)沒有HMGIC基因，就沒有肥胖的表現(xiàn)，有HMGIC基因就有肥胖表現(xiàn).說明基因能控制生物的性狀。人和動物的胖瘦是受基因控制的。(3）基因控制生物的性狀，基因具有遺傳效應(yīng).基因能控制蛋白質(zhì)合成，從而控制生物的性狀.思考:結(jié)合上述資料，從DNA水平上給基因下一個完整的定義.學(xué)生回答。點撥：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。基因是生物體遺傳的功能單位和結(jié)構(gòu)單位?；蚴荄NA片段,不是不連續(xù)分布在DNA上,而是由堿基序列將其分隔開；它能控制性狀,具有特定的遺傳效應(yīng)。(展示果蠅某個DNA分子上的幾個基因分布示意圖）思考:（1）片段O、N、S、R稱作什么？O與S以及S與R之間的片段又稱作什么？（2）一個DNA分子上只能有幾個基因嗎？（3）一個基因內(nèi)只能有幾個堿基對嗎?學(xué)生回答。點撥:（1）R、S、N和O片段就可以稱作基因,O與S以及S與R之間的片段可以稱作非基因片段,因為它沒有遺傳效應(yīng)?；蚴荄NA上特定的而不是任意的片段。（2）一個DNA分子上有許多基因。（3)每個基因中有成百上千個堿基對。學(xué)習(xí)目標二：基因、DNA、染色體的關(guān)系[教師精講]基因在染色體上呈線性排列，現(xiàn)在又說基因在DNA上，那么，基因、DNA、染色體三者到底什么關(guān)系呢？（圖示基因、DNA、染色體三者關(guān)系的概念圖）基因、DNA、染色體三者相互關(guān)系：①基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段;②一個DNA上有多個基因；③DNA是染色體的主要成分；④染色體是DNA的主要載體;⑤基因在染色體上，呈線性排列；⑥染色體是基因的主要載體。過渡：一個DNA分子上有許多基因，每一個基因都是特定的DNA片段，有著特定的遺傳效應(yīng)。DNA必然蘊涵了大量的遺傳信息。DNA分子為什么能儲存大量的遺傳信息呢？由四種堿基排列而成的脫氧核苷酸序列,足以儲存生物體必需的全部遺傳信息嗎？學(xué)習(xí)目標三:DNA片段中的遺傳信息［方法引導(dǎo)]（圖示兩個不同的基因）基因1基因2思考：比較基因1和基因2有何不同？造成基因差異主要原因是什么?學(xué)生討論回答。點撥：堿基對的排列順序不同。如果全班同學(xué)(假設(shè)總?cè)藬?shù)為45人）排成一排,代表一條DNA單鏈的堿基排列情況,每個同學(xué)代表DNA鏈上的一個堿基,每人都可以從A、T、C、G四種堿基中自由選擇自己所代表的堿基,全班同學(xué)一起可以自由組合出多少種排列？學(xué)生討論回答。點撥：可以自由組合出445種排列,學(xué)生體會堿基排列順序的多樣性。思考：（1）假設(shè)長度為3個堿基對組成一個基因(僅是假設(shè))，那么，理論上可以排列出多少種基因？(2）假設(shè)長度為10個堿基對呢？（3)假設(shè)長度為20個堿基對呢？（4)假設(shè)長度為1000個堿基對呢?學(xué)生回答.點撥:（1)43＝64種.(2）410＝1048576種。(3）420＝1099511627776種.(4）41000種。［合作探究］全球人口總數(shù)約為60億。假設(shè)人類基因組中第1號染色體的第1個基因是由17個堿基對隨機排列構(gòu)成的,那么,17個堿基對的所有排列是否都有機會出現(xiàn)？你與你的同桌相比，這個基因的脫氧核苷酸序列完全相同的可能性有多大?學(xué)生討論回答.點撥：1/431600000000.上述結(jié)果是建立在純理論的情況下，其實，有一些排列情況并不存在,但即使去除一些不存在的排列情況，得到的結(jié)果依然是天文數(shù)字.（展示生物多樣性的圖片)提問：你能從分子水平解釋生物的多樣性和特異性的原因嗎？學(xué)生討論回答。點撥：堿基排列順序多樣性→DNA分子多樣性→生物多樣性;堿基排列順序特異性→DNA分子特異性→生物特異性?？偨Y(jié)：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?nèi)f化，構(gòu)成DNA分子多樣性，而堿基的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個DNA分子的特異性；DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。[知識拓展］介紹DNA指紋:每個人都有指紋，而且?guī)缀趺總€人的指紋都很獨特，很難找到兩個一模一樣的指紋，指紋因而也就成了人的獨特特征.指紋是可以抹去的，但DNA卻無法改變或抹去，科學(xué)家們只需要一滴血或是一根頭發(fā)就可以對其DNA進行鑒定。DNA指紋,由“DNA”和“指紋”兩個詞構(gòu)成，即把DNA作為像指紋那樣的獨特特征來識別不同的人。每個人的DNA都不完全相同（克隆人除外），通過分子生物學(xué)方法顯示人的DNA，就可以像指紋那樣分辨人與人的不同了。思考：(1)進行DNA指紋的檢測需要哪些材料？（2）DNA指紋技術(shù)有哪些方面的應(yīng)用？學(xué)生回答.點撥：（1)只需要一滴血或是一根頭發(fā)就可以對其進行DNA指紋鑒定。（2）“9·11”“印尼海嘯”罹難者的尸體身份識別、親子鑒定、刑事鑒別……（圖示一刑事案件中相關(guān)DNA指紋圖)介紹DNA指紋圖是如何做出來的:首先需用合適的酶將這三個人的待檢測的樣品DNA切成片段，然后用電泳的方法將這些片段按大小分開，再經(jīng)過一系列步驟，最后形成DNA指紋圖。(1）圖中的幾號可能是罪犯？(2）圖中的一個片段就是一個基因嗎？學(xué)生回答。點撥:(1）3號。(2）不是。（展示李昌鈺應(yīng)用PCR儀進行DNA指紋檢測的圖片）李昌鈺:美國歷史上第一位華裔首席刑偵鑒定專家，以精湛的刑事鑒識技術(shù)享譽國際,因?qū)移破姘付环Q為“當(dāng)代福爾摩斯”“科學(xué)神探”“犯罪克星"，迄今已獲得800多個榮譽獎項，包括國際鑒識學(xué)會的“最高鑒定榮譽獎”、美國司法基金會的“最高司法榮譽獎"等.轟動美國的著名橄欖球運動員O.J.辛普森案件中，李昌鈺就是通過對殺人現(xiàn)場的血樣進行DNA指紋鑒定后證實辛普森確實到過現(xiàn)場。［鞏固提高]1．下列關(guān)于基因的敘述中，不正確的是（）A．不同的基因含有不同的遺傳信息B．每一個DNA分子片段都是一個基因C．每一個基因分別控制著不同的遺傳性狀D．基因存在于染色體上，且在染色體上呈線性排列答案：B詳解：薩頓假說提出了基因和染色體行為存在著明顯的平行關(guān)系,而摩爾根通過果蠅的遺傳實驗進一步證實了基因存在于染色體上，并且在染色體上呈線性排列。現(xiàn)在的研究結(jié)果表明，每一條染色體只含有一個DNA分子，每個DNA分子上有很多個基因，每個基因中又可以含有成百上千個脫氧核苷酸.每一個基因都是特定的DNA片段,控制不同的遺傳性狀.由于不同基因的脫氧核苷酸的排列順序（堿基順序）不同，因此，不同的基因就含有不同的遺傳信息。2．馬和豚鼠體細胞具有相同數(shù)目的染色體,但性狀差異很大，原因是（)A．生活環(huán)境不同B．DNA分子中堿基配對方式不同C．著絲點數(shù)目不同D．DNA分子中堿基對排列順序不同答案：D詳解:形成生物多樣性的根本原因是遺傳物質(zhì)的多樣性，而遺傳物質(zhì)多樣性表現(xiàn)在DNA分子數(shù)目不同、DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序不同等方面.馬和豚鼠的體細胞中染色體數(shù)目相同，但由于組成它們的DNA上脫氧核苷酸的數(shù)目、排列順序的不同,所表達出的性狀也不同。課堂小結(jié)基因是DNA片段，不是連續(xù)分布在DNA上，而是由堿基序列將其分隔開；它能控制性狀，具有特定的遺傳效應(yīng)。一個DNA分子上有許多基因，每一個基因都是特定的DNA片段,有著特定的遺傳效應(yīng)。遺傳信息蘊藏在4種堿基排列順序之中;堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成DNA分子多樣性,而堿基的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個DNA分子的特異性；DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ).eq\o(\s\up7(),\s\do5(板書設(shè)計）)第4節(jié)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段一、說明基因與DNA關(guān)系的實例1．資料1→全部基因的堿基對總數(shù)是DNA分子堿基對總數(shù)的一部分→基因是DNA的片段2．資料2→基因是DNA的片段3．資料3→基因具有特定的遺傳效應(yīng)4．資料4→基因具有遺傳效應(yīng)二、基因與DNA、染色體的關(guān)系1．與DNA的關(guān)系（1）基因的實質(zhì)是有遺傳效應(yīng)的DNA片段(2）每個DNA分子包含許多個基因2．與染色體的關(guān)系(1)基因在染色體上呈線性排列。(2)染色體是基因的主要載體。三、DNA片段中的遺傳信息1．DNA分子能儲存遺傳信息2．DNA分子的多樣性3．DNA分子的特異性四、DNA指紋技術(shù)教學(xué)反思開頭從社會的熱點問題引入,學(xué)生興趣高,能很快進入學(xué)習(xí)角色。本節(jié)教材中的資料分析進行了重組，條理更清晰，有利于學(xué)生構(gòu)建新知識，同時也認識到教材內(nèi)容不是讓他們被動地不加思考地全盤接受，而是一些供他們分析和思考的素材。對資料1和2進行數(shù)據(jù)分析，指向更明確，學(xué)生能迅速抓住有效信息；在各個知識點之間設(shè)計問題串銜接,環(huán)環(huán)相扣，學(xué)生能跟隨教師的思路，步步推導(dǎo)，自主獲得重要概念。應(yīng)用概念圖能很好地呈現(xiàn)出基因、DNA和染色體之間的關(guān)系。教學(xué)中還設(shè)計了合理簡潔的板書,要點突出，給學(xué)生留下思考的空間和知識內(nèi)化的機會，加強學(xué)生對知識的理解和歸納能力。在DNA遺傳信息多樣性和特異性的探究活動中，利用數(shù)學(xué)中的排列組合方法解決生物學(xué)問題，能更好地突破這一難點，學(xué)生易于理解。整節(jié)課學(xué)生均能積極收集和整理信息，主動參與探究過程，大膽說出自己的見解，有思維的碰撞，收到了很好的效果。課后延伸1．生活中的生物