3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段教学设计-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学教学设计聚焦“基因通常是有遗传效应的DNA片段”核心知识点，通过回顾基因探索（孟德尔到摩尔根）与遗传物质探索（格里菲思到蔡斯）历程，搭建旧知与新知的学习支架，引导学生思考基因与DNA的关系。 该资料以生物学事实（如大肠杆菌基因数量、水母荧光基因）和数学方法（碱基排列组合4^100）分析基因本质与DNA多样性，培养科学思维与探究实践能力，辩证讨论RNA病毒基因体现严谨科学态度，助力学生构建知识网络，提升教师教学效率。

课题名称 3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段 课堂类型：R新课□复习课□习题课□实验课□试卷讲评课□其他： 学习者 分析 前概念认知特点：学生通过前面章节的学习已具备的前知识概念有：遗传因子=基因，基因能控制生物体性状，基因在染色体上，染色体由DNA和蛋白质构成，DNA是主要的遗传物质等。可能存在的问题：对基因，DNA，染色体三者之间的关系还有模糊的地方。最近发展区：学生能通过图文阅读进行归纳概括和简单推理论证，能进行一般的数学运算，能进行合作探讨与表达交流。能对生物学现象和原理作简单解释和分析。 教学目标 1.举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段。 2.运用数学方法说明DNA的多样性和特异性。 3.说明基因与DNA的关系。 教学重点 (1)基因通常是有遗传效应的DNA片段。 (2)DNA的多样性和特异性。 落实教学重点的方法： 运用大量的生物学事实和生命现象进行论证分析。引导学生尝试分析论证。 教学难点 脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系。 突破教学难点的方法： 运用大量的生物学事实和生命现象进行论证分析。引导学生尝试分析论证。 教学资源 选择 导学案、ppt 技术手段的使用： 多媒体 课时： 1课时 核心问题 ●基因是什么？ ●DNA是如何携带遗传信息的？ ●如何理解DNA的多样性和特异性？ 教学过程设计 问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图 回顾旧知，导入新课 关于基因的探索历程，孟德尔最先提出遗传因子，约翰逊将遗传因子命名为基因，萨顿通过类比推理法提出基因位于染色体上，摩尔根通过假说演绎法实验证明基因在染色体上，并且呈线性排列，因此基因在染色体上，基因控制生物体的性状，如果蝇的眼睛颜色的红色和白色由X染色体上的基因控制。 关于遗传物质的探索历程，基于当时科学研究背景大部分人认为蛋白质是遗传物质，但是格里菲思通过肺炎链球菌的体内转化实验提出加热致死的S型细菌中存在某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌，艾弗里通过酶解法证明转化因子是DNA，由于该实验还存在提纯不足的情况，蔡斯和赫尔希通过放射性同位素标记法证明遗传物质是DNA。最后得出结论DNA是遗传物质。 那么DNA与基因之间存在什么关系？ 通过回顾学生已有的关于基因和DNA的认识，提出基因和DNA之间存在某种关系，引导学生进行下一步思考。 问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图 基因与DNA之间有怎样的关系？ 阅读教材57-58页资料。 资料1:大肠杆菌的拟核中有一个DNA分子，1个DNA中有4400个基因，DNA分子上分布了大约470万个碱基对，总的基因碱基对数目大概为440万个，这说明了什么？——大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。即：基因是DNA的片段 资料2：生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的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，转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蛰一样发光。由此可得出什么结论？——结论：基因控制生物体的性状，基因有遗传效应。 怎么理解遗传效应呢？指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等 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1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%。由此可得出？——1.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。2.DNA中存在大量的非基因片段。 【思考·讨论T3】根据以上实例，请从DNA 水平上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。 那么基因一定是DNA吗？ P59：有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒（艾滋病病毒）、流感病毒，试推测这些病毒的基因的本质。 所以，对于RNA病毒而言，其基因就是有遗传效应的RNA片段。由于自然界中大多数生物以DNA作为遗传物质，其基因是有遗传效应的DNA片段。因此基因的概念可以定义为：基因通常是有遗传效应的DNA片段。必修一中我们提到细胞生命结构和功能的基本单位，那么基因就是生物体遗传的功能单位和结构单位。 请完善基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间关系的概念模型 如果让你用包含关系的图总结染色体、DNA、基因三者之间的关系，可以怎样表示？ 习题练习，习题检测。 通过分析资料获取信息，进而总结概括基因的概念，学生通过实例更能理解基因概念的本质和含义。 辩证思维，并不是所有生物的基因都可以总结为有遗传效应的DNA片段。 通过总结基因、DNA、染色体的关系加深理解，同时页对常考考点进行掌握。 问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图 DNA片段中的遗传信息 7种音符可以组成各种美妙的旋律，26个英文字母可以组成许许多多的词汇和句子，形成传递和交流信息的语言。由四种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列，足以储存生物体必需的全部遗传信息吗？ 在学习DNA的结构时候已经知道：由脱氧核糖和磷酸交替构成的基本骨架【固定不变】，内侧的4种碱基对的排列【可变】 Q1：哪部分可以代表遗传信息？——内部的4种碱基对排列 Q2：脱氧核苷酸的种类与DNA分子的多样性有无关系？——基本无关，不同DNA分子都含有4种脱氧核苷酸 Q3：什么构成了DNA的多样性？——碱基排列顺序的多样性 资料1： 如果1个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成4种基因（这仅仅是假设）；如果2个碱基对组成1个基因，则可能形成16（即4×4）种基因；如果3个碱基对组成1个基因，则可能形成64（即4×4×4）种基因。讨论：如果是100个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因？——4100 结论：1.碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。 资料2： 前面数学模型模拟探究是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设下的。事实上，大部分随机排列的碱基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数千甚至数百万次。讨论.你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？ 在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的。 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。 结论：2.碱基特定的排列顺序，构成了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。 【教材填空】 在学习DNA分子的结构的时候我们已经知道其结构特点有多样性、特异性和稳定性。 1、多样性：碱基排列顺序的千变万化 2、特异性：每个DNA分子中碱基的特定的排列顺序 3、稳定性：磷酸与脱氧核糖交替而成的基本骨架和碱基互补配对的方式不变 习题检测，习题练习 通过资料分析和已有的对DNA结构的认知引导学生分析DNA分子结构的个特点。 总结 学科网（北京）股份有限公司 $