内容正文:
破译新情境——通过“DNA鉴定技术”,破解遗传类题目的应用问题
“核心价值”命题“金线”(为什么考)
“知能素养”命题“银线”(考什么)
(1)DNA指纹技术在教材必修1、必修2中都有所提及,可用于亲子鉴定、侦查犯罪等方面。
(2)通过构建思维模型浸润“生命观念”“社会责任”等学科核心素养。培养学生知识迁移、发散思维和解答实际新情境问题的能力。
在高考中,DNA指纹技术常与人类遗传病、电泳图谱等知识结合考查。由于该技术涉及DNA的结构和复制、基因、遗传信息、限制酶、PCR技术、电泳等知识,逐渐成为了高考命题的热点。
(1)熟知DNA指纹技术的概念、原理、特点和应用。
(2)学会分析DNA指纹图谱。
(3)构建“破解DNA指纹技术类题目”的思维模型。
探究路径(一) DNA指纹技术的应用
[见识新情境]
DNA指纹技术最早应用在一桩移民案中。
1985年,一个从加纳移民到英国的家庭中最小的儿子返回加纳探亲,当他回到英国后,海关发现他的护照被涂改了,因此认定这个孩子是“冒牌货”。警方邀请英国某大学的生物学家对这个孩子进行DNA指纹鉴别,结果证实,从遗传特征看,这个孩子是这家儿子的可能性是99.997%。这一结果促成了这一家人的团聚。
由于DNA指纹的高度特异性和稳定性,世界各国目前已经在罪犯确认、血缘鉴定、确定遇难者身份等方面广泛使用这项技术。
[追根于教材]
1.DNA分子的结构
(1)DNA分子由两条长链按____________方式盘旋成______结构。
(2)DNA分子外侧________________交替连接,构成基本骨架。
(3)DNA分子两条链中的碱基通过______连接成碱基对,遵循______________原则。
提示:(1)反向平行 双螺旋 (2)脱氧核糖和磷酸 (3)氢键 碱基互补配对
2.DNA分子的特性
(1)特定的空间结构及特殊的碱基配对原则,构成了DNA分子的_______性。
(2)_________________的千变万化,构成了DNA分子中遗传信息的多样性。
(3)碱基的_____________________,构成了DNA分子中遗传信息的特异性。
提示:(1)稳定 (2)碱基排列顺序 (3)特定排列顺序
3.为什么用DNA作亲子鉴定,而不用RNA?
提示:对于细胞生物来说,基因在DNA上,而不在RNA上,且DNA分子具有特异性。
4.现在已知除了同卵双生的双胞胎外,每个人的DNA都是独一无二的,就好像指纹一样,为什么?
提示:DNA分子具有多样性和特异性。
5.查阅资料回答,除了上述资料中提到的DNA指纹技术的应用以外,该项技术还有什么应用?
提示:除法学应用外,还有医学如病毒检测、疾病诊断、性别鉴定等,农业如遗传育种、食品检测等,只要是与生物有关的方面,都可以应用DNA指纹技术。
探究路径(二) DNA指纹技术的工作原理
[见识新情境]
DNA指纹技术的工作原理如下:
(1)提取DNA:将送检的各种生物学检样(如毛发、血痕、人体组织等)所含的DNA提取出来。
(2)切割DNA:将提取出来的分子量较大的长链DNA,用特定的限制酶切割成许多长度不同的小片段。
(3)电泳分离:用凝胶电泳仪,对完全酶切后的DNA片段进行电泳,各酶切片段就会按其长度大小在电场中进行分离。
(4)变性:先用碱性溶液使凝胶板中分离开的双链DNA片段变性为单链片段,然后将凝胶板夹在尼龙膜中,使这些单链DNA片段印溃、转移并永久性地固定在尼龙膜上。
(5)DNA分子杂交:让放射性DNA探针与尼龙膜上的单链DNA片段进行分子杂交。
(6)放射显影:用放射性胶片与尼龙膜叠放,尼龙膜上的放射性探针便会发出X射线使胶片曝光,从而使杂交有探针的长度不同的DNA片段位置显影在胶片上。
这样的特征DNA片段条状图谱,便是DNA指纹(如图)。
[追根于教材]
1.“DNA指纹”是指什么?
提示:DNA中的碱基序列。
2.DNA探针实际是一种已知碱基序列的DNA片段。用DNA探针寻找基因所依据的原理是什么?
提示:碱基互补配对原则。
3.用DNA指纹技术作亲子鉴定时,孩子的DNA指纹图谱中的条带,一半与其生母相吻合,另一半与其生父相吻合,原因是什么?
提示:孩子的每一对同源染色体中的两条染色体,必定一条来自母方,一条来自父方。
4.提取某小孩和其母亲以及三位男性的DNA,进行DNA指纹鉴定,部分结果如图所示,则该小孩的生物学父亲是_______(填字母)。
提示:B
5.分析如图1所示家族遗传系谱图,回答下列有关问题:
Ⅱ-7再次怀孕并生育一胎儿。对该家族部分成员的有关DNA用_______酶进行切割,分离结果如图2所示,由此DNA指纹图谱分析,该胎儿_____(填“患有”或“不患有”)甲病,原因是___________