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3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段的教案
【教材分析】
《基因是有遗传效应的 DNA 片段》是必修 2 第 3 章第 4 节内容。本节主要内容：
1.基因和 DNA 的关系
2.DNA 片段中的遗传信息
3.基因和遗传信息的关系。
在本节之前已经学习了与遗传有关的名词“遗传因子、基因、染色体、DNA、脱氧核苷酸、遗传物质”等，所以本节内容“基因和 DNA 的关系”是对前面内容的概括与提升，有利于学生形成遗传相关概念的体系。本节后的第 4 章则涉及基因的表达、遗传信息的流动等概念，是遗传知识的进一步拓展，而这需要先理解本节内容“DNA 片段中的遗传信息及基因和遗传信息的关系”。所以本节课起着承上启下的重要作用。
【学情分析】
在本节之前学生学习了DNA是主要的遗传物质的科学史，DNA的结构，DNA的复制的内容，认识了一些与遗传相关的名词，如遗传因子、遗传物质、染色体、核酸、DNA、基因、核苷酸等。虽然他们对转基因生物、DNA亲子鉴定、基因检测等热点词汇并不陌生，但是，基因到底是什么？如何理解基因和DNA的关系，DNA是如何储存遗传信息的？对这些问题尚不清楚。
【教学目标】
1结合实例，阐明基因和DNA的关系，举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段（生命观念、科学思维）。
2运用数学方法，阐明DNA能够储存足够量的遗传信息（生命观念、科学思维）。
3通过了解DNA指纹技术，解释DNA多样性和特异性在现实生活中的应用（生命观念、社会责任）。
4 理解生命的物质性和信息性，认同遗传物质的结构与功能相适应、多样性与特异性相统一的观点。（生命观念、社会责任）。
【教学重难点】
1、举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。[教学重点]
2、运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。[教学重点]
3、说明基因和遗传信息的关系。[教学难点]
【新课导入】
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。那么问题来了：为什么转基因鲤鱼的生长速度更快？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？
【新课讲解】
说明基因与DNA关系的实例
资料1：大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4700000个碱基对，在DNA分子上分布着大约4400个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。
分析资料1，你能得出什么结论？
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。
资料3：人类基因组计划测定的是24条染色体（22条染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
分析资料3，你能得出什么结论？
基因是DNA的片段，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。人体内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。
基因的碱基对数小于DNA分子的碱基对数剩余的98%的碱基是否称为基因呢？
基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
阅读P57-58“思考讨论”中的资料1和3，填写下表：
基因的碱基数占碱基总数的比例
原核生物：__94%__
真核生物：不超过2%
生物越__高等___，DNA中存在的非基因片段的比例__越高___
资料2：海蜇的DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蜇一样发光。
分析资料2，你能得出什么结论？
转基因小鼠为何能发光？因为获得了海蜇的绿色荧光蛋白基因。
基因有遗传效应。它可以独立起作用。
资料4：近来科学研究发现，小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关，具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而实验鼠体重维持正常。
分析资料4，你能得出什么结论？
（1）没有HMGIC基因，就___没有__肥胖的表现
（2）有HMGIC基因就_有__肥胖表现
（3）HMGIC基因能控制小鼠肥胖这一性状
基因能控制生物的性状
举例正常红细胞和镰刀型红细胞，白化病患者。说明基因能控制生物的性状，即基因具有特定的遗传效应。
归纳：
资料1：基因是一段DNA。
资料2：基因具有遗传效应。
资料3：一段DNA不一定是基因。
资料4：基因能控制生物性状。
什么是基因？
基因通常是有__遗传__效应的DNA__片段__。是生物体遗传的功能单位和结构单位。
一个DNA分子上有许多基因，每一个基因都有着特定的遗传效应，这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。之所以加上通常作为限定语，是因为有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？
DNA片段中的遗传信息
讲述：每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多基因，每个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应，这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。
DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？
引导学生“探究---脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性”
然后设问：构成DNA的基本单位是什么？
　　学生答出：脱氧核苷酸。
　　又问：有几种脱氧核苷酸？
　　学生回答：4种（它们分别是：略）
　　1.基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。
　　讲述：基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。例如：白花基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，这样特定的排列顺序就代表白花的遗传信息。上一代传给下一代的是遗传信息而不是白花的本身，在下一代就可以将白花遗传信息表达为白花。
2.基因不同的实质：不同的基因，四种脱氧核苷酸的排列顺序不同，但是每个基因都有特定的排列顺序（可举例说明）
3.基因的位置：染色体是基因的主要载体，每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子含有多个基因，基因在染色体上呈直线排列（银幕显示：果蝇某一条染色体上的几个基因）。
　　4.基因是有遗传效应的DNA片段
　　这就是说，基因是DNA的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能）。有的DNA片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的DNA片段就不是基因。
　　控制某种性状的基因有特定的DNA片段，蕴含特定的遗传信息，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上，从而获得某种性状的表达。例如：把牛的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA上，大肠杆菌可以生产胰岛素。
　　教师最后归纳：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。DNA上分布着多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段。
【板书】
第四节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
1. 一个DNA上有多个基因；基因是DNA的片段，DNA中存在非基因片段。
2. 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。
3. 基因具有遗传效应；基因能控制生物的性状。
4. 基因的概念：基因通常是有遗传效应的NDA片段。
5. 遗传信息：DNA分子中碱基（或碱基对、脱氧核苷酸）的排列顺序。
6. DNA分子的特性：多样性、特异性
【课后反思】
这节内容比较抽象，教学中主要通过分析生活中的实例使学生认识基因与DNA的关系，创设情境，通过数学推算的方法使学生认识DNA上的脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系。学生的思维是非常活跃的，在进行资料分析时，一定要注重引导，不然学生看了资料后很难和学习的内容联系起来。探究活动时和学生交代清楚每张碱基卡片代表的意义，这样学生易于理解和进行探究，运用数学方法推算碱基排列顺序，学生对于DNA分子的多样性和特异性更易理清思路和接受新知识。整节课下来，学生学的比较轻松的，气氛活跃，较好的完成了教学目标。

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