教材分析
基因是有遗传效应的DNA片段是人教版生物必修二第三章第四节，本节内容是从旧教材中的基因表达中分离并提前，既是对本章内容的概括与提升，又为第 4 章《基因的表达》作铺垫，为此基因的概念将是本节教学的核心，DNA的多样性和特异性侧重用数学方法来理解。教材通过分析资料使学生认识基因与 DNA 的关系，让学生自然得出基因是有遗传效应的 DNA 片段的结论。在 DNA 片段中的遗传信息的内容教学时，通过探究活动使学生认识 DNA 上的脱氧核苷酸序列信息多样性的关系。通过DNA结构分析设法引导学生通过数学推算的方法，得出 DNA 分子中可以贮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，从分子水平上揭示生物体的多样性和特异性的物质基础。
教学目标与核心素养
教学目标：
【知识目标】
1．举例说明基因是有遗传效应的DNA的片段。
2．说明基因和遗传信息的关系。
【能力目标】
应用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。
【情感、态度与价值观目标】
通过学习DNA技术，形成科学价值观。
核心素养：
1．生命观念：通过DNA与基因的关系，了解基因在细胞中的具体位置。
2．社会责任：运用DNA的特点及技术，解决生活中的一些实际问题。
教学重难点
重点：
1．对分离现象的解释，阐明分离定律。
2．运用分离定律解释一些遗传现象。
难点：假说－演绎法。
教学过程
PPT展示DNA应用的相关图片：
2015年9月3日，欧洲各大报纸头条都刊载了一幅照片。照片里，一名3岁的叙利亚小难民面朝下趴在沙滩上，仿佛睡着。男孩名叫艾兰·库尔迪，2日偷渡途中因船只严重超载翻沉而溺亡，尸体随后漂到土耳其海滩。与艾兰一同溺亡的还有他的母亲拉赫曼和5岁的哥哥加利普，此外还有10多名难民同时遇难。这一揪心画面让国际社会震惊，也引发国际社会关注今年以来堪称欧洲二战后面临的最大难民潮。
“9.11事件”和“印度洋海啸”中罹难者的尸体被严重毁坏。依靠PCR仪进行DNA指纹检测进行了身份识别。
思考下列问题：
（1）DNA指纹图片上的片段代表什么？
（2）DNA是否就是基因？
（3）基因是否等于DNA？
PPT展示基因与染色体的关系：
基因与染色体的关系：基因位于染色体上。
染色体由DNA和蛋白质组成。
一、证明基因与DNA关系的实例
PPT依次展示各资料：
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：DNA分子数目＜基因数目，基因的碱基总数＜DNA分子的碱基总数。
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%。
推理：根据资料1和资料3，你能得出什么结论？
基因是DNA上的片段。
资料2：
1.为什么水母这一荧光的性状能在小猪身上表现？
2.说明基因有什么特点？
推理：基因是特定的DNA片段，可切除，可拼接，基因有遗传的功能。
资料4：不少人认为，人和动物的胖瘦是由基因决定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的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，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。
结论：没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。
推理：根据资料2和资料4，你能得出什么结论？
基因具有特定的遗传效应。
PPT展示基因与DNA的关系：
基因：有遗传效应的DNA片段；基因间区：没有遗传效应的片段。
综合上述资料，请你给基因下个定义？
结论：基因是有遗传效应的DNA片段，它是生物体遗传的功能单位和结构单位。
遗传效应：指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能。
二、DNA片段中的遗传信息
每条染色体含有一个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？
构成DNA的基本单位是什么？
探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
情境1：假如决定脸型的一个基因只有17个碱基对组成，那么这种排列有多少种可能？
417种，大约为一百七十二亿种。
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
情境2：全球人口总数约为65亿。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？
碱基特定的排列顺序，又构成了DNA分子的特异性。
刑侦领域的应用：
DNA分子能像指纹一样用来鉴定身份吗？有科学依据吗？
在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。
问题：你能从分子水平解释生物的多样性和特异性的原因吗？
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。
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。
三、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系
（1）从基因在染色体（染色质）上的关系看：基因在染色体上具有一定的位置，并且呈线性排列。基因与染色体的行为具有一致性。
（2）从基因与DNA的关系看：每个DNA分子上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段（DNA片段不一定是基因）。
（3）从基因与性状的关系看：基因是控制生物性状的结构和功能单位。
（4）从基因与遗传信息的关系看：基因的脱氧核苷酸的排列顺序包含着遗传信息。对于某个基因来说，其“顺序”是固定的，而不同的基因，其脱氧核苷酸的顺序又是各不相同的。
【课堂练习】
1．下列关于DNA、基因、染色体的叙述错误的是（ ）
A．基因是有遗传效应的DNA片段
B．DNA是遗传信息的主要载体
C．DNA分子在染色体上成念珠状排列
D．DNA的相对稳定性决定染色体的相对稳定性
2．下列有关DNA与基因关系的叙述中，正确的是（ ）
A．基因是碱基对随机排列而成的DNA片段
B．一个DNA分子上有许多个基因
C．DNA的碱基排列顺序就代表基因
D．组成不同的基因的碱基数量一定不同
3．DNA分子结构多样性的原因是（ ）
A．碱基配对方式的多样性
B．磷酸和脱氧核糖排列顺序的多样性
C．螺旋方向的多样性
D．碱基对排列次序的多样性
4．DNA指纹技术也可以帮助人们确认亲子关系，这是因为（ ）
A．每个人的指纹大多相同
B．每个人的指纹是不同的
C．不同的个体的相同的组织中的DNA指纹是相同的
D．DNA技术是检测DNA上碱基种类
【参考答案】
1．C 2．B 3．D 4．B
教学反思
本节课设置情景，通过探讨对基因的理解导入新内容，引发了学生的思考，锻炼了思维，吸引了学生兴趣。对“资料分析”通过学生的阅读，教师的引导与讨论，在学生与将要传授的知识之间架起一座桥梁，吸引学生的注意和兴趣，突出学生为本的思想，培养了学生分析资料及概括组织语言的能力。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。活动中创设问题情境设法引导学生通过类比及数学推算的方法，得出DNA分子中可以储存大量遗传信息的结论，从而推出DNA分子的多样性和特异性。变抽象为具体，突破了难点。通过补充当前热门的课外知识，活跃了课堂气氛，同时落实了新课标提出的“培养生物科学素养”的教学理念。结合“互动探究式”课堂教学课题，进行以学生为中心开展多样化的教学活动，引导学生主动进行学习，通过互动启发学生思维，促进学生的知识结构与思维方式的转变。
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