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片段表格教学设计
展开“基因通常是有遗传效应的DNA片段”教学设计
一、教材分析
“基因通常是有遗传效应的DNA片段”是人教版高中生物必修2《遗传与进化》第3章第4节的内容。本节内容起着承上启下的作用,它既是对本章内容“基因的本质”的概况和总结,也是下一章“基因的表达”的基础和铺垫。《普通高中生物学课程标准(2020年修订版)》对应的内容要求是:
大概念3 遗传信息控制生物性状,并代代相传
重要概念3.1:亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。
次位概念3.1.1:概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上。
次位概念3.1.2:概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息。
二、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。
三、教学策略
本节内容相对抽象和微观,学生难以获得直观的感受,且容易混淆概念之间的关系。针对以上学情,本节课拟采用“抽象概念具体化”、“微观物质可视化”、“课堂资源情景化”的策略,如通过NCBI网站检索人类的染色体信息、人的生长激素基因等。
四、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)。
五、教学重难点
1教学重点
基因通常是有遗传效应的DNA片段;
DNA的多样性和特异性;
2教学难点
脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系
六、 教学过程
学习阶段
教师活动
学生活动
设计意图
导入
在本节课的开始,我们一起回顾一下我们已经学过的有关基因的知识。
1.在第一章,孟德尔根据豌豆杂交实验结果,提出了“遗传因子”的概念,这是基因最早的名字,他认为生物的性状是由遗传因子决定的。
2.1909年,丹麦生物学家约翰逊提出“基因”这个名词,用来代替孟德尔提出的“遗传因子”。
3.在第二章,摩尔根等人利用果蝇作为实验材料,首次将白眼基因定位在染色体上,这就确定了基因的物质基础。
4.第三章,我们学过染色体是由DNA和蛋白质组成。
5.1944年,艾弗里等人;1952年,赫尔希、蔡斯等人证明DNA是遗传物质。
许多科学家用实验证明了只有染色体种的DNA是遗传物质。
6.1953年:沃森、克里克提出了DNA双螺旋结构模型。
这里有基因与染色体的关系,也有DNA与染色体的关系。我们来一起看一看。
展示染色体图片,引导学生回答DNA与染色体的关系。
展示果蝇某一条染色体上的几个基因,引导学生回答基因与染色体的关系。
但是同学们有没有想过基因和染色体的关系呢?这是我们要学习的第一个问题。
在教师的引导下,回顾和整理与基因相关的重要科学史及相应的结论。
回答DNA和染色的关系:DNA是染色体的组成成分,染色体是DNA的主要载体,一条染色体上含有1或2个DNA。
回答基因与染色体的关系:基因在染色体上,呈线性排列;一条染色体上有多个基因。
带着“基因与DNA之间是什么关系呢?”的问题进入新课。
导入新课,明确学习目标,从学生了解的重要实验出发,梳理前面已学章节的知识,为本节内容的展开做铺垫。
用实例说明基因与DNA的关系
带着这个问题,同学们请先阅读课本57页问题探讨。
1.展示我国科学家培育的转基因鲤鱼的图片,科学家将外源生长激素基因导入到鲤鱼的受精卵中,与对照相比,转基因鲤鱼的生长速率明显加快。
引导同学们思考:
1.为什么转基因鲤鱼的生长速率更快?
2.导入的外源生长激素基因是一个DNA分子,还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列?
导入的这一段脱氧核苷酸序列其实就是基因。那么,基因与DNA究竟有什么关系呢?带着这个问题,同学们结合ppt上的这四个问题,阅读教材第57-58页的资料一、二、三。
2.资料一显示,大肠杆菌的拟核有1个DNA分子,长度约为4.7×106个碱基对,在这个DNA分子上分布了4.4×103个基因,每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。提出问题:
(1)DNA分子数目等于基因数目吗?
(2)所有基因的碱基总数等于DNA分子的碱基总数吗?
(3) 说明了什么问题?
多细胞生物如人类是否也符合上述数量关系,也能得出相同的结论吗?
3.带领学生一起分析资料三。资料显示人类基因组计划测定的是24条染色体(22条常染色体+X+Y)上DNA的碱基序列。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%。提出问题:为什么人类基因组计划是测24条染色体?
阐明人类的性染色体是异形同源染色体,形态大小都有所不同,携带的基因也有差别。
介绍:研究表明基因片段与非基因片段的排列方式是不连续的。
展示合作探究二:(1)对果蝇(2n=8)进行“基因组测序”需要测定几条染色体?
(2)对豌豆(2n=14)进行“基因组测序”需要测定几条染色体?
4.资料二显示,生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光。水母的DNA上有一段绿色荧光蛋白基因的片段,长度为5.17×103个碱基对。将绿色荧光蛋白基因转入小鼠体内,小鼠发荧光,使小鼠有了发荧光的性状。这则材料说明了什么?
5.带领学生归纳总结资料1和3与资料2得出的结论。进而得出基因的概念:通常基因是有遗传效应的DNA片段。然后提出问题那么为什么说是“通常”呢?
6.补充有些病毒的遗传物质是RNA,如艾滋病病毒、流感病毒、烟草花叶病毒等。对这类病毒而言,基因就是有遗传效应的RNA片段。所以对基因的定义进行进一步的完善,表述为:基因通常是有遗传效应的DNA片段。
基因作为DNA片段,遗传信息储存在哪里呢?DNA只含有4种脱氧核苷酸(4种碱基),其实核苷酸的排列顺序中就蕴藏着遗传信息。为什么DNA能够储存大量的遗传信息?
7.演示利用NCBI网站检索人类的染色体信息、人的生长激素基因的操作。
观察图片,寻找转基因鲤鱼和对照鲤鱼的区别,思考导致这一区别的原因。
回答讨论中的两个问题。
1.因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA上,并发挥了促进生长激素合成的功能,而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。
2.导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。
阅读教材,分析资料一,回答提出的3个问题。
(1)不等于,大肠杆菌的DNA分子数目远少于基因数目。
(2)所有基因的碱基总数为4.4×106个碱基对,少于DNA分子的碱基总数4.7×106个碱基对。
(3)推论:DNA上分布着许多个基因,基因是DNA片段。
阅读教材,分析资料三,根据资料三提供的信息,也能得到相同的结论,进一步说明了DNA上分布着许多个基因,基因是DNA片段。
回答问题:因为人类有22对常染色体和一对性染色体,常染色体只需要测每对中的一条,性染色体两条都要测。
回答:
(1)5条,三条常染色体和一对性染色体。
(2)14条。
回答:基因具有遗传效应;基因是特定的DNA片段。基因是遗传结构和功能的单位,可以剪切,可以拼接。
回答:(1)资料1和3:基因是一段DNA,基因不是连续分布在DNA上的。(2)资料2:基因具有遗传效应,基因能控制生物性状。
对基因的概念进行进一步的完善。
直观的感受蕴藏在“天书”中的信息,体验“后基因组时代”的数据信息。
通过转基因鲤鱼的实例,激发学生的兴趣,引导学生思考基因与DNA的关系。
通过丰富的资料,引导学生进行逻辑推理,逐步理解基因与DNA的关系,得出基因是DNA片段。
理解基因与DNA的关系,对基因的本质形成初步的认识。
激发学生的学习兴趣。
理解DNA如何储存大量的遗传信息
1、展示DNA的结构模式图,提出问题:DNA只有4中脱氧核苷酸,为什么能够储存大量的遗传信息呢?
引导学生关注碱基的排列顺序对基因种类数的影响,用数学方法进行推演。
碱基对数目 基因种类
1个碱基对 41
2个碱基对 42
3个碱基对 43
……
n个碱基对 4n
对DNA如何储存大量的遗传信息这一问题进行小结。
2.DNA分子特异性的介绍:资料1的推算是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设上的。事实上,大部分随机排列的脱氧核苷酸序列从来不曾出现在生物体内,而有些序列却会在生物体内重复多次。
设问:基因是碱基对随机排列得DNA片段吗?
阐明:每个基因都是特定的DNA片段;具有特定的碱基排列顺序;具有特定的遗传效应。这就是DNA分子的特异性。
3.介绍教材第52页在刑侦、亲子鉴定领域,DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性,你能分析这一方法的科学依据吗?
4.展示DNA指纹技术运用于刑侦中的实例。
学生分析DNA的结构,DNA的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成,从头至尾没有变化。但是骨架内侧的4种碱基的排列顺序是可变的。
数学方法计算,并得出结论: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了DNA分子的多样性。
学生推理得出DNA分子具有特异性,碱基特定的排列顺序构成了DNA分子的特异性。
学生回答碱基特定的排列顺序构成了DNA分子的特异性。
观察DNA指纹图,提出自己的观点。
思考并回答:1号为罪犯。
采用不同的视角和思维模式来分析和解决问题。激发思维、培养探究能力。
阐明DNA的多样性和特异性。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。
结合得到广泛应用的DNA指纹技术,调动学生的学习热情。
课堂总结
带来学生回顾本堂课学习的内容:(1)遗传信息的概念:遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
(2)基因的概念:通常基因是有遗传效应的DNA片段。
(3)DNA分子的特性:碱基排列顺序千变万化——DNA的多样性;碱基特定的排列顺序——DNA的特异性。DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
引导学生归纳说明染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系,包括数量关系。
与老师一起归纳总结本节课学习的知识。
归纳出:染色体是DNA的主要载体;基因通常是有遗传效应的DNA片;基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。
总结、提升,对基因的本质形成完整的认识。
通过填补概念图理解各个概念之间的关系,进一步加深对基因本质的理解。
巩固练习
1.设置题目:
(1)整理总结出染色体、DNA和基因三者之间的关系,并以你认为最简明的形式表示出来的题目。
(2)科学研究发现,未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因,而这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用的部分,因此番薯被人类选育并种植。下列相关叙述错误的是()
A.农杆菌这些特定的基因可以在番薯细胞内复制
B.农杆菌和番薯的基因都是4种碱基对的随机排列
C.农杆菌和番薯的基因都是有遗传效应的DNA片段
D.农杆菌这些特定的基因可能在自然条件下转入了番薯细胞
2.布置学生完成本章节题目。
在草稿本上绘制染色体、DNA和基因三者之间的关系图。一位学生上黑板画出。
完成练习题
完成章节末练习题
检测学生学习情况,训练逻辑思维及表达能力。
七、板书设计
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
高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段教案及反思: 这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段教案及反思,共4页。教案主要包含了教材分析,学情分析,教学目标,教学重难点,教学方法,教学过程,板书设计,教学反思等内容,欢迎下载使用。
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: 这是一份高中生物人教版 (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,共6页。教案主要包含了知识与技能,过程与方法,情感,例题操练,课堂巩固,内容总结,作业等内容,欢迎下载使用。
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: 这是一份高中生物人教版 (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,共5页。教案主要包含了知识与技能,过程与方法,情感等内容,欢迎下载使用。