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基因是有遗传效应的DNA片段

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                    基因是有遗传效应的         DNA  片段
一教材分析
    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。  
二学情分析
    就知识而言,在学习《基因在染色体上》这一节中,学生了解了
基因与染色体的关系,并结合“染色体与                 DNA 的关系”,在类比推理
的技能训练得到了一些假说:基因位于                 DNA 上,一个   DNA 上有多个基
因,基因在     DNA 上成线性排列等等。在本章前三节的学习中了解
DNA 是主要的遗传物质,DNA        的分子结构和复制。熟练曾在孟德尔自由
组合定律中运用的排列组合的数学计算原则。
三、教学目标:
1.知识目标
(1)举例说明基因是有遗传效应的               DNA 片段。
(2)说明基因,DNA,染色体三者之间的关系。

2.能力目标:(1)        运用数学方法说明        DNA 分子的多样性和特异性。

⑵掌握分析材料的方法。

3.情感态度价值观目标;通过了解人类基因组计划和                      DNA  指纹技术
的应用,培养热爱科学和爱国主义情感。

四.教学重点、难点及解决方法 
教学重点:     ⑴基因是有遗传效应的            DNA  片段。
                          ⑵DNA 分子具有多样性和特异性。 
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解决方法:⑴分析        4 个资料,讨论,推理得出基因是有遗传效应的
DNA  片段。
                      ⑵用数学方法推算碱基排列的多种组合方式,进而推理出
DNA  分子的多样性和特异性。 
教学难点及解决方法         :脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。 组织探
究活动,让学生从        DNA  结构的特点中,分析         4 种碱基排列的顺序可以
不同,同时,用数学方法推导出碱基排列的多种组合方式,进而得出
遗传信息多样性的结论 

五、教学方法            探究问题法。

 六、教学过程
 问题导入:我们通过科学实验已知              DNA  是主要的遗传物质,生活中
我们常听说人的遗传与基因有关,那么,基因与                    DNA  有什么关系呢? 
提出课题:      基因=DNA?
分析资料: 

引导  1:仔细阅读      4 则资料,思考这些资料分别从哪些方面说明
DNA  与基因的关系? 

引导  2:你如何运用这些资料进行推理?
                  

引导  3:根据不同实例,分步得出结论。 
学生活动: 

第一步:     分析资料    1——计算所有基因的碱基对总数的比例。                  推理:
全部基因的碱基对总数只是            DNA  分子碱基对总数的一部分,因此,基
因是  DNA  的片段。     分析资料    3——进一步明确基因是          DNA  的片段
(基因碱基对总数占         DNA  碱基总数很小的一部分)。
第二步:     分析资料    2——推理:基因具有特定的遗传效应。                 分析资料
4——进一步明确基因具有遗传效应。
引导  4:  将分步结论进行整合,归纳基因与               DNA  的关系。
引导  5:上面的实例说明了         DNA  蕴含了大量的遗传信息。那么,
DNA  分子中的哪一部分可以储存遗传信息呢? 
学生活动:      分析  DNA  分子的结构:      外侧:磷酸与脱氧核糖交替排列
→信息一致。       内侧:碱基对→信息可变。            推测:从    DNA  分子结构中
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可以推测遗传信息与         4 种碱基的排列顺序有关。 
  引导  6:那么   4 种碱基的排列如何构成复杂多样的遗传信息呢?                    让
学生那卡片分组拼        DNA  分子感受基因的多样性。
 组织讨论,得出结论:碱基排列的千变万化,满足了遗传信息的多样
性。   深入探究:      引导  7:当基因的碱基对数相同时,其碱基排列顺序
相同的可能性是多大? 
    情境 4:教材的情境      2。
结论:虽然碱基对的排列是多样的,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。
  应用:设置情境,假如你是一名法医,你怎样处理这个案件? 
  引导 8:什么是     DNA 指纹?从“DNA”和“指纹”两个词的组合中,你
能够分析出     DNA  指纹与平时我们所说的指纹之间,有什么相同,有
什么不同呢?
 引导  9:DNA  指纹图上相似的部分是什么片段?不相似的部分又是什
么片段?我们确定罪犯,主要看的是哪一部分?
 引导  10:你知道    DNA  指纹还有哪些用途吗?  
归纳总结        基因是有遗传效应的         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。

七、教学反思:本节课偏重于“传授-启发式”教学,师生轻松地进
入教室,上课语调放缓,适当提问让学生回答,促使学生多思考、肯
回答。注重于“探究性学习”,让学生阅读思考的时间增多,一节课解
决的问题增多,对重要知识点深入讲解,并增加前后知识的联系,为
以后的学习埋下伏笔。此节课自己觉得有这样几个优点:1、用现实生
活中的例子和设计学生感兴趣的问题导入,激发了学生的积极性和兴
趣。2、教学中注意了对学生探究能力的培养,引导学生逐步逐步的得
出基因是有遗传效应得          DNA 片断。3、注重了核心概念的内涵和外延。
如基因、染色体、遗传信息、脱氧核苷酸、碱基之间关系的提升。4、
为弥补学生自主学习的不足,使用多媒体课件帮助学生对知识进行归纳
整理,使学生对知识有一个全面、系统、准确的了解,在头脑中形成系
统的知识结构。缺点如下:1、学生的积极性没有充分的调动起来。有
部分学生跟不上课堂节奏。2、有些环节之间的过渡不够自然。3、最
后的总结应再次强调科学探究的一般思路。前后回应,让学生形成整
体认识。4、学生小组的讨论时间紧张,有点流于形式。总之,在今后
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的教育教学中会取人之长,补己之短基因是有遗传效应的                                         DNA   片段教
学设计 成功之处

        本节课通过推理问题式教学进行探究,引导学生学习《基因是
有遗传效应的          DNA  片段》的基本内容,在此基础上,又利用了数学方
法、推理的方式,使学生主动获得知识的同时其能力得到了提高,思
维得到了扩展。
不足之处
        由于学生层次的不同,一些同学思考的时间、对知识的内化显
得不足,因而对知识理解的不透。今后一定创造条件,给学生留有更
多主动探究学习的时间和空间,充分发挥学生的主观能动性,让所有
学生在课堂上都有其最大的收获。


               基因是有遗传效应的DNA片段·学案

【学习目标】
1.  染色体、DNA和基因三者之间的关系
2.  基因的本质。
【温故而知新】
1、     孟德尔应用__________方法,证明生物的性状是由_________决定的。
2、     萨顿应用_________方法推理基因与染色体存在什么关系?________
_________________________________________________________________
3、    摩尔根应用_______方法证明萨顿的假说是正确的,并且还进一步提出基因与染色体存
在什么关系?___________________________________________。
4、    1909 年,丹麦的生物学家_______给孟德尔的________起了一个新名词,叫
________(Gene)。
5、    从 1928 年________的肺炎双球菌转化实验,到            1944 年艾佛里的实验,再到          1952 年蔡
斯和赫尔希的___________________实验,前后经历了             24 年,人们才确信______是遗传物质。
后来研究又证明有些病毒的遗传物质是_____。因为绝大多数的生物的遗传物质是____,所以
说______是主要的遗传物质。
【学习过程】                 
一、说明基因与DNA关系的实例
资料分析
1、大肠杆菌的DNA与基因。
分析DNA与基因在数量上存在什么关系?
__________________________________________________________
2、海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术。
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分析基因有什么作用?
__________________________________________________________
3、人类基因组计划(HGP计划):
分析①NA上的所有碱基都参与构成基因吗?______________
    ②人体体细胞有____条染色体,人类基因组计划测定只测定其中的____条。为什么?
_________________________________________________________。
4、小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。
分析说明基因有什么作用?
__________________________________________________________________
二、DNA  片段中的遗传信息
    通过以上实例分析可知:每个染色体含有____个                  DNA  分子,每个     DNA  分子有______个
基因,每个基因都是特定的            DNA  片段,有着特定的_____________,这说明           DNA  必然蕴含了
大量的_____________,即__________的排列顺序。
     1. 基因的化学组成:
     基因的基本单位是:____________________
  基因的_____________排列顺序代表遗传信息。例如:白花基因有特定的
______________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____________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,______________排列顺序不同,但是每个基因都有
___________的排列顺序
    3.基因的位置:___________是基因的主要载体,每个________含有一个                   DNA  分子,每个
DNA  分子含有多个基因,基因在________上呈直线排列。
  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。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。
  总结:____________蕴藏在        4 种碱基的排列顺序之中;碱基排列顺序的_____________,
构成   DNA 分子多样性,而碱基的__________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
________,_______是有遗传效应的_____________。
【随堂训练】

 1.遗传信息是指                                                             (    )
    A.有遗传效应的脱氧核苷酸序列                  B.脱氧核苷酸
    C.氨基酸序列                         D.核苷酸
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 2.下列关于基因的叙述不正确的是                                                      (    )
    A.基因是决定生物性状的基本单位                 B.基因的化学本质是         DNA
    C.基因只存在于细胞核中                    D.基因的脱氧核苷酸顺序代表着遗传信息
 3.人类   14 号染色体信息已破译,总计含             87410661 个碱基对,并于      2003 年 1 月 4 日发表在
    英国科学周刊《自然》杂志上,研究报告称,第                    14 号染色体含有      1050 个基因和基因片段。
    则平均每个基因含有的碱基数为                                                (    )
    A.83248          B.166496           C.1050          D.不能确定
 4.DNA  指纹技术是法医物证学上进行个人认定的主要方法,人D的NA“指纹”是指                          DNA 的(    )
    A.双螺旋结构                          B.磷酸和脱氧核糖的排列顺序
    C.碱基互补配对原则                      D.脱氧核苷酸的排列顺序
 5.蛋白质分子、核酸分子均具有特异性,下列选项中与核酸分子特异性无关的是                                   (    )
    A.结构单元的种类                        B.结构单元的数目
    C.结构单元的排列顺序                     D.整个分子的空间结构
 6.中国生物学家参与“人类基因组计划”1%的草图测序工作,生物学家测定的是                                   (    )
    A.DNA   的碱基序列                    B.mRNA    的碱基序列
    C.tRNA  的碱基序列                    D.rRNA  的碱基序列
 7.不同的双链      DNA  之间存在着差异,其原因不可能是                                      (    )
    A.所含的碱基数目不同                      B.碱基的排列顺序不同
    C.(A+T):(G+C)的比值不同               D.(A+G):(T+C)的比值不同
 8.由  120 对碱基组成的      DNA  分子片段,可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传
    信息,其种类数最多可达                                                        (    )
    A.4120              B.1204                 C.460             D.604
 9.“DNA    指纹技术”在刑事侦破、亲子鉴定等方面作用巨大,这主要是根据                            DNA 具有
    A.稳定性         B.特异性              C.多样性         D.可变性
10.利用   DNA  分子杂交的方法,让来自不同生物的两条                  DNA 分子单链进行杂交,可以判断
    两种生物的亲缘关系。已知人的一段                DNA 分子单链是:AGGCATAAACCA,下面给出四
    种生物相应的一段        DNA  分子单链,其中与人亲缘关系最远的是                            (    )
    A.TCCGGGGAAGGT                   B.TCCGTGGAACGT
    C.TCCGTAGAAGGT                    D.TGCGGGGAAGGT
11.基因芯片技术是近几年才发展起来的崭新技术,涉及生命科学、信息学、微电子学、材料
    学等众多的学科,固定在芯片上的各个探针是已知的单链                        DNA  分子,而待测      DNA  分子
    用同位素或能发光的物质标记。如果这些待测的                      DNA  分子中正好有能与芯片上的
    DNA  配对的,它们就会结合起来,并在结合的位置发出荧光或者射线,出“现反应信号”,下
    列说法中不正确的是                                                             (    )
    A.基因芯片的工作原理是碱基互补配对
    B.待测的     DNA 分子首先要解旋变为单链,才可用基因芯片测序
    C.待测的     DNA 分子可以直接用基因芯片测序
    D.由于基因芯片技术可以检测未知               DNA  碱基序列,因而具有广泛的应用前景,好比能
    识别的“基因身份”
12.左图是用     DNA  测序仪测出的某人        DNA  片段的碱基排列顺序。右四幅图是              DNA  测序仪测
    出的另外四人      DNA  片段的碱基排列顺序,请认真比较这四幅图,其中与左图碱基排列顺
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    序最相似的是                                                         (    )


13.据图   3—8  分析  A 中四只小鼠在正常光线下不会发出绿色荧光,B                    中 1、2、4  号鼠在紫外
    线照射下发出绿色荧光,是由于其转入来自太平洋海蜇中的具_____________碱基对
    ___________基因,并能在小鼠体内指导______________合成,而               3 号没有发出绿色荧光
    是因_______________________________,在实验中起_______________作用,由此推论基
    因具有_______________________________。


14.“人类基因组计划”是一个庞大的工程,参加这项计划的有美、英、日、法、德和中国科
    学家,这项计划的目标是绘制四张图,每张图都涉及到人类一个染色体组,大约                                  3~5 万
    个基因。2000    年  6 月 26 日,六国科学家向全世界宣布:“人类基因组草图”的绘制已经
    全部完成。它的实际内容是人类              24 条染色体上的     30 亿个碱基对的测序工作已经完成,其
    准确率达    90%以上,2001    年  1 月,六国科学家又宣布“人类基因组精图”绘制完成。不
    久前,中国科学家宣布:我国在世界上第一次完成“水稻基因组”的全部测序工作。
    (1)“人类基因组计划”需要测定人类的               24 条染色体的基因和碱基顺序,试指出这                24 条
    染色体是___________,为什么不测定           23 条,因为____________________________。
    (2)若水稻的体细胞中含        24 条染色体,则“水稻基因组”测定的染色体是______条。_
    (3)DNA 分子只含有     4 种脱氧核苷酸,能构成人的            3~5 万个基因的原因是__________。
    (4)DNA 克隆技术是指将外源         DNA  片段与运载体结合,然后转入某种生物细胞中进行扩
    增至几百万倍的过程,你认为转入到________细胞中较为合适,原因是________。
    (5)科学发现:人类蛋白质有          61%与果蝇同源,43%与线虫同源,46%与酵母菌同源,这
    一事实可以从_________水平说明生物之间存在__________________关系。
    (6)你认为完成“人类基因组计划”有哪些意义?____________________________
    _________________________________________________________________________。
    (7)中国参与人类基因组计划,测定了              1%序列,其意义是____________________
    _________________________________________________________________________。
15.人类基因组计划的首要目标是测定人类                  DNA 中的碱基排列顺序,测序的方法有多种。化
    学修饰法是一种传统的          DNA  序列分析法,是由美国哈佛大学的              Maxam  和 GILbert 发明的,
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    其基本原理是:
    ①用特制的化学试剂处理末端具放射性标记的                   DNA  片断,造成碱基的特异切割,由此产
    生一组由各种不同长度的           DNA  链组成的混合物。
    ②将上述混合物经凝胶电泳处理,将不同长度的                    DNA  链按大小分离。
    ③再经放射自显影后,根据            X 光底片上所显现的相应谱带,读出待测                DNA  片段上的碱基
    排列顺序。


    图 3—9  是测定某    DNA  片段中胞嘧啶位置的过程示意图
    (1)下列有关图的叙述错误的是
    A.化学试剂的作用是切割胞嘧啶脱氧核苷酸
    B.图中所示的混合物是由           5 种不同的    DNA  片段组成的
    C.凝胶电泳的作用是将不同长度(大小)的                DNA  片段分离开来
    D.根据放射自显影的结果可判定胞嘧啶在该                   DNA  片段上的位置
    (2)若要判断鸟嘌呤在该段         DNA  片段上的位置,在采用上述方法时:
    ①用来切割     DNA  的化学试剂应有什么特点?________________________________。
    ②用该化学试剂处理后,获得的混合物中,被                   32P 标记的有____________种?
    (3)从理论上分析,按化学修饰法来测定一段                 DNA(双链)中的全部碱基顺序,最少按图所
    示模式操作________次?请简要说明理由______________________________。

                3.4     基因是有遗传效应的                  DNA     片段

1.A   2.C    3.D   4.D

5.D   6.A    7.D   8.A   9.B   10.D    11.C   12.C

13.5170   绿色荧光      绿色荧光蛋白       没有转入绿色荧光基因             对照    特定的遗传效应

14.(1)22 条常染色体和      X、Y  两条性染色体;因为         X、Y  染色体上具有不同的基因和碱基序
    列,所以一共测定        24 条  (2)12 条  (3) 碱基对的排列顺序多种多样(千变万化)               (4) 细菌
    等微生物      细菌等微生物的繁殖速度快(5)分子;或远或近的亲缘(6)                    能够为基因治疗、药
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    物生产、疾病预测与防治、身份鉴定……带来方便,同时也带来一些社会伦理方面的问题,
    如能否据此影响一个人的就业、保险等权利。(7)关系到我国在生命科学与生物产业的发展,
    不参与序列图的绘制将失去与别国在这一技术领域的竞争地位

15.解析:这是一道信息给予题,结合有关的                   DNA 知识分析,(1)由图       3—9 可看出,待测
    DNA  片段中有胞嘧啶       3 个,因此特异性切割后,片段种类应有                6 种,故选   B(2)①答案在
    题干的基本原理①种         ②由于该片段一条链中含鸟嘌呤              2 个,特异切割后,片段种类应该
    有 4 种,但被标记的只有2        种(3)DNA  由 4 种碱基组成,测出DNA         片段的一条链上3       种碱基
    的位置,空白自然是第4         种碱基;据碱基互补配对原则,可推知DNA                 片段上另一链的碱基。
    答案:(1)B(2)①   特异性地切割       DNA 片段中的鸟嘌呤脱氧核苷酸             ② 2(3)3 次  经 3 次操
    作后,可测出      DNA  片段的一条链上       3 种碱基的位置,空白自然是第            4 种碱基;再根据碱
    基互补配对原则,可推知           DNA 片段上另一链的碱基。 
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