高中生物必修二 第3章基因的本质 第4节基因是有遗传效应的DMA片段 、教学目标 1.知识方面 (1)举例说明基因是有遗传效应的DNA片段 (2)说明基因和遗传信息的关系。 2.能力方面:运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。 、教学重点和难点 1.教学重点 (1)基因是有遗传效应的DNA片段。 (2)DNA分子具有多样性和特异性。 2.教学难点:脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。 三、教学方法:讨论法、演示法、阅读指导法 四、教学课时:1 五、教学过程 教学内容教师组织和引导 丝生活动教学意 问题探讨区提示】本节“问题探讨”的目的主要是让学生体会碱基阅读思考引入新 排列顺序的多样性。4°。 引言 摩尔根将基因定位于染色体上,后来证明染色体中只思考 引入新 有DNA是遗传物质。那么,基因与DMA有什么关系呢? 果 引导学生阅读课文P55-56“资料分析”看懂图A、B、阅读思考讨论合 基因与C,分析强调: 讨论回答作能力 DNA关系1、大肠杆菌的DNM与基因 的实例2、海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术 3、人类基因组计划(HGP计划):测定24条染色体(22条常 染色体+X+Y)上的碱基序列。 4、小鼠体内的 HMGIC基因与肥胖直接相关 〖提示〗1.生物体的DNA分子数目小于基因数目。生物体 内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明 基因是DNA的片段,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.此题旨在引导学生理解遗传效应的含义,并不要求惟 答案。可以结合提供的资料来理解,如能使生物体发出绿 色荧光、控制人和动物体的胖瘦,等等 3.基因是有遗传效应的DNA片段 〖讲述〗每个染色体含有一个DNA分子,每个DNA 阅读思考 片段中的有很多基因,每个基因都是特定的DNA片段,有着特定的讨论回答 遗传信息遗传效应,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? 生物必修
高中生物必修二 生物必修 - 1 - 第 3 章 基因的本质 第 4 节 基因是有遗传效应的 DNA 片段 一、教学目标 1.知识方面 ⑴举例说明基因是有遗传效应的 DNA 片段。 ⑵说明基因和遗传信息的关系。 2.能力方面：运用数学方法说明 DNA 分子的多样性和特异性。 二、教学重点和难点 1.教学重点 （1）基因是有遗传效应的 DNA 片段。 （2）DNA 分子具有多样性和特异性。 2.教学难点：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。[ 来源: Z & xx& k.C om ] 三、教学方法：讨论法、演示法、阅读指导法 四、教学课时：1[来源:学, 科,网Z ,X, X,K ] 五、教学过程 教学内容 教师组织和引导 学生活动 [来源:学| 科|网Z |X| X|K ] 教学意 图[来源:学科网] 问题探讨 〖提示〗本节“问题探讨”的目的主要是让学生体会碱基 排列顺序的多样性。4 n。[来源: Z |x x|k .Co m] 阅读思考 引入新 课 引言 摩尔根将基因定位于染色体上，后来证明染色体中只 有 DNA 是遗传物质。那么，基因与 DNA 有什么关系呢？ 思考[来源: 学科网][ 来 源: Z x x k. Com ] 引入新 课[来源:学&科&网] 一、说明 基因与 DNA关系 的实例 [来源:学科网 ZXX K] 引导学生阅读课文P55-56“资料分析”，看懂图A、B、 C，分析强调： 1、大肠杆菌的DNA与基因 2、海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术 3、人类基因组计划（HGP计划）：测定24条染色体（22条常 染色体+X+Y）上的碱基序列。 4、小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关 〖提示〗1.生物体的 DNA 分子数目小于基因数目。生物体 内所有基因的碱基总数小于 DNA 分子的碱基总数。这说明 基因是 DNA 的片段，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.此题旨在引导学生理解遗传效应的含义，并不要求惟一 答案。可以结合提供的资料来理解，如能使生物体发出绿 色荧光、控制人和动物体的胖瘦，等等。 3.基因是有遗传效应的 DNA 片段。[来源: Zx xk. Com ] 阅读思考 讨论回答 [来源:学科网 ZXX K] 讨论合 作能力 二、DNA 片段中的 遗传信息 [来源:学。科。网Z。X。X。K] [来源: Z x xk. Com ][来源:Z。xx。k .Co m] 〖讲述〗每个染色体含有一个 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？ 阅读思考 讨论回答
高中生物必修二 引导学生“探究—脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样 然后设问:构成DMNA的基本单位是什么? 提示】1破基排列顺序的千变万化,构成了D分脱氧核苷 子的多样性,而碱基特定的排列顺序,又构成了每一个DW/酸。 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 2.在人类的DNA分子中,核苷酸序列多样性表现为每 个人的DMNA几乎不可能完全相同,因此,DNA可以像指纹 样用来鉴别身份。 3.可以从进化的角度来分析基因为什么不能是碱基的 随机排列。 、基因|1.基因的化学组成:每个基因含有成百上千个脱氧核苷听讲 加深概 的概念酸。 念的理 讲述:基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。例 如:白花基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序。,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 遗传信息而不是白花的本身,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,四种脱氧核苷酸的排 列顺序不同,但是每个基因都有特定的排列顺序(可举例 说明) 3.基因的位置:染色体是基因的主要载体,每个染色 体含有一个DNA分子,每个DNA分子含有多个基因,基因 在染色体上呈直线排列(银幕显示:果蝇某一条染色体上 的几个基因)。 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 (指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能) 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 〖归纳〗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。DNA上分布着多个基因,基因是有遗传效应的DNA 片段 小结基因的本质是有遗传效应的DNA片段。 作业 【典型例题】 例1.白化症病人出现白化症状的根本原因( 生物必修
高中生物必修二 生物必修 - 2 - 引导学生“探究---脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样 性” 然后设问：构成 DNA 的基本单位是什么？ 又问：有几种脱氧核苷酸？ 〖提示〗1.碱基排列顺序的千变万化，构成了 DNA 分 子的多样性，而碱基特定的排列顺序，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。 2.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。 3.可以从进化的角度来分析基因为什么不能是碱基的 随机排列。 [来源:学。科。网] 脱氧核苷 酸。[来源:学&科&网Z &X& X&K ][ 来 源:学科网] 4 种[来源: Z xx k.C om] 三、基因 的概念[来源: 学科 网] 1.基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷 酸。 讲述：基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。例 如：白花基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序 ，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 遗传信息而不是白花的本身，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，四种脱氧核苷酸的排 列顺序不同，但是每个基因都有特定的排列顺序（可举例 说明） 3.基因的位置：染色体是基因的主要载体，每个染色 体含有一个 DNA 分子，每个 DNA 分子含有多个基因，基因 在染色体上呈直线排列（银幕显示：果蝇某一条染色体上 的几个基因）。[来源: Z§xx§k .Co m] 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 （指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能）。 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。 〖归纳〗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。DNA 上分布着多个基因，基因是有遗传效应的 DNA 片段。[来源: Z x xk. Com ] 听讲[来源: 学科网 ZXX K] 加深概 念的理 解 小结 基因的本质是有遗传效应的 DNA 片段。 [来源:学&科&网] [ 来源:学*科*网Z *X* X*K ] 作业 练习一二 [ 来 源:学科网][来 源: 学科网ZXX K] 【典型例题】[来源: Z x xk. Com ] 例 1．白化症病人出现白化症状的根本原因（ ）
高中生物必修二 A.病人体内缺乏黑色素 B.病人体内无酪氨酸 C.控制合成酪氨酸酶的基因不正常 D.常期见不到阳光所致 解析:白化症病人岀现白化症状是因为缺乏酪氨酸酶。不能使酪氨酸转化成黑色素,而 缺乏这种酶的根本原因是控制此酶合成的基因不正常造成的。即生物的一切性状都是受基因 控制的。 答案:C 例2.中国青年科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上, 使烟草具备了抗病毒的能力,试分析 (1)人的基因所以能接到植物体内去,物质基础是 (2)烟草具备抗病毒能力,表明烟草体内产生了 ,这个事实说明:人和 植物体内蛋白质的合成方式 解析:人和植物的DNA都是由脱氧核苷酸组成,都是规则的双螺旋结构,这是转基因技 术的物质基础:同时所有生物合成蛋白质时都共用那20种氨基酸,因此将人的基因移植到植 物体内后可以在植物体内合成相应的蛋白质 答案:(1)DNA结构基本相同(2)干扰素基本相同 例3.阅读下列报道,回答问题: 破译天书 生命昭然 2000年6月26日,科学家公布了人类基因工作草图,这是人类基因组研究的重大成果 这一成果被誉为是人类“生命天书”的破译,是人类科学史上的重要里程碑。继2000年6月 26日公布“基因工作草图”以后,经过几个月的努力,科学家于2001年2月12日宣布,人 类基因组共有32亿对碱基。包含了3~4万个基因。这标志着人类基因组研究工作取得了实 质进展,为破译生命之谜奠定了坚实的基础 人类“生命天书”有一“套”,这套书有24“本”。组成这套书的“文学”有四种基本 “笔画”,每两个笔画形成一个“偏旁部首”,每三个“偏旁部首”形成一个“文字” 每本“生命天书”中含有几千个关于人类生命的结构、功能、生老病死的“信息”,每 条信息由几千个“文字”组成。人类基因组计划就是首先要破译这套天书中所含有的10亿个 文字中的30多亿个偏旁部首的排列顺序;然后再破译书中每条信息的具体含义即具体功能 (1)人类“生命天书”有“24本”,每“本书”是指一个 套书为什么是“24本”? (2)“生命天书”中的“信息”是指一个 (3)“生命天书”中的四种“基本笔画”是指 (4)r“生命天书”中的每个“偏旁部首”是指 ,它们是 生物必修
高中生物必修二 生物必修 - 3 - A．病人体内缺乏黑色素[ 来源: 学科网 ZXX K] B．病人体内无酪氨酸 C．控制合成酪氨酸酶的基因不正常[来源:学科网] D．常期见不到阳光所致[来源: Z & xx& k.C om] [来源:学科网] 解析：白化症病人出现白化症状是因为缺乏酪氨酸酶。不能使酪氨酸转化成黑色素，而 缺乏这种酶的根本原因是控制 此酶合成的基因不正常造成的。即生物的一切性状都是受基因 控制的。 答案：C[来源:学§科§网Z§X§X§K] 例 2．中国青年科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的 DNA 分子上， 使烟草具备了抗病毒的能力，试分析： （1）人的基因所以能接到植物体内去，物质基础是__________________________。[来源:学+ 科+网Z+ X+X +K] （2）烟草具备抗病毒能力，表明烟草体内产生了_____________，这个事实说明：人和 植物体内蛋白质的合成方式_____________。 解析：人和植物的 DNA 都是由脱氧核苷酸组成，都是规则的双螺旋结构，这是转基因技 术的物质基础；同时所有生物合成蛋白质时都共用那 20 种氨基酸，因此将人的基因移植到植 物体内后可以在植物体内合成相应的蛋白质。 答案：（1）DNA 结构基本相同（2）干扰素 基本相同 例 3．阅读下列报道，回答问题：[来源:学科网Z XXK ] 破译天书 生命昭然 2000 年 6 月 26 日，科学家公布了人类基因工作草图，这是人类基因组研究的重大成果， 这一成果被誉为是人类“生命天书”的破译，是人类科学史上的重要里程碑。继 2000 年 6 月 26 日公布“基因工作草图”以后，经过几个月的努力，科学家于 2001 年 2 月 12 日宣布，人 类基因组共有 32 亿对碱基。包含了 3～4 万个基因。这标志着人类基因组研究工作取得了实 质进展，为破译生命之谜奠定了坚实的基础。 人类“生命天书”有一“套”，这套书有 24“本”。组成这套书的“文学”有四种基本 “笔画”，每两个笔画形成一个“偏旁部首”，每三个“偏旁部首”形成一个“文字”。 每本“生命天书”中含有几千个关于人类生命的结构、功能、生老病死的“信息”，每 条信息由几千个“文字”组成。人类基因组计划就是首先要破译这套天书中所含有的 10 亿个 文字中的 30 多亿个偏旁部首的排列顺序；然后再破译书中每条信息的具体含义即具体功能。 （l）人类“生命天书”有“24 本”，每“本书”是指一个____________ __，这 套书为什么是“2 4 本”？ （2）“生命天书”中的“信息”是指一个_____________。 （3）“生命天书”中的四种“基本笔画”是指___________________。 （4）“生命天书”中的每个“偏旁部首”是指__________，它们是___________
高中生物必修二 (5)“生命天书”中的每个“文字”是表示三个特定排列的 这个特 定排列的物质为什么是三个? 【解析】通读上面的报道,报道中所说的“破译天书”实际上指对人类基因组进行了碱 基对的测序工作。每本“天书”指一个染色体,因为人类体细胞中有22对常染色体,每对染 色体中的两个DNA分子结构基本相同,又由于X和Y这两个性染色体中DNA分子结构有较大差 异,需要各自单独测序;所以一套“生命天书”实际上是指人类体细胞中一套常染色体(22 个)和X、Y这两个性染色体中共24个DNA分子。“生命天书”中的四种“基本笔画”是指 含不同碱基的脱氧核苷酸,它们是A(T、C、G)碱基脱氧核苷酸,共四种。“生命天书”中 的“偏旁部首”是DNA中的脱氧核苷酸对或碱基对,它们有四种,即A-T、T一A、C-G、G 一C。每三个“偏旁部首”组成一个“文字”,即一个“文字”中有3个碱基对,因为DNMA中 含遗传信息的核苷酸链上的三个碱基可转录成信使RNA上的一个“密码子”,每个“密码子” 在蛋白质合成过程中可决定一个氨基酸,以决定一个氨基酸所要求的碱基对为一个“文字” 即是DNA中的三个碱基对。“生命天书”中的“信息”是一个基因,一个基因控制一种蛋白 质的生物合成,一般包括成千上万个碱基对 【答案】(1)染色体 人类22个常染色体和一对性染色体(X、Y)中的DNA分子 相互之间结构各不相同(2)基因(3)分别含A、T、C、G碱基的四种脱氧核苷酸(4)碱基 A一T、T-A、C一G、G-C(5)碱基对 DNA中转录一个“密码子”或控制 一个氨基酸需要三个碱基对。 【评点】生命科学的发展日新月异,2000年6月公布人类基因工作草图时,科学家估计, 人类基因组可能有10万-14万个基因,这也写进了新教材。可只几个月时间,科学家发现, 人类基因只有3-4万个,2001年2月公布的新发现就取代了几个月前的对人类基因数目的估 计。本例题的功能有,引导学生关注生命科学的最新进展;用所学知识应用于解释“人类基 因组”研究最新成果的报道;提高同学们接受信息,处理信息的能力。 生物必修
高中生物必修二 生物必修 - 4 - （5）“生命天书”中的每个“文字”是表示三个特定排列的_________，这个特 定排列的物质为什么是三个？ 【解析】通读上面的报道，报道中所说的“破译天书”实际上指对人类基因组进行了碱 基对的测序工作。每本“天书”指一个染色体，因为人类体细胞中有 22 对常染色体，每对染 色体中的两个 DNA分子结构基本相同，又由于 X 和 Y 这两个性染色体中 DNA 分子结构有较大差 异，需要各自单独测序；所以一套“生命天书”实际上是指人类体细胞中一套常染色体（22 个）和 X、Y 这两个性染色体中共 24 个 DNA 分子。“生命天书”中的四种“基本笔画”是指 含不同碱基的脱氧核苷酸，它们是 A（T、C、G）碱基脱氧核苷酸，共四种。“生命天书”中 的“偏旁部首”是 DNA 中的脱氧核苷酸对或碱基对，它们有四种，即 A－T、T－A、C－G、G －C。每三个“偏旁部首”组成一个“文字”，即一个“文字”中有 3 个碱基对，因为 DNA 中 含遗传信息的核苷酸链上的三个碱基可转录成信使 RNA 上的一个“密码子”，每个“密码子” 在蛋白质合成过程中可决定一个氨基酸，以决定一个氨基酸所要求的碱基对为一个“文字”， 即是 DNA 中的三个碱基对。“生命天书”中的“信息”是一个基因，一个基因控制一种蛋白 质的生物合成，一般包括成千上万个碱基对。 【答案】（1）染色体 人类 22 个常染色体和一对性染色体（X、Y）中的 DNA 分子 相互之间结构各不相同（2）基因（3）分别含 A、T、C、G 碱基的四种脱氧核苷酸 （4）碱基 对 A－T、T－A、C－G、G－C（5）碱基对 DNA 中转录一个“密码子”或控制 一个氨基酸需要三个碱基对。 【评点】生命科学的发展日新月异，2000 年 6 月公布人类基因工作草图时，科学家估计， 人类基因组可能有 10 万—14 万个基因，这也写进了新教材。可只几个月时间，科学家发现， 人类基因只有 3－4万个，2001 年 2 月公布的新发现就取代了几个月前的对人类基因数目的估 计。本例题的功能有，引导学生关注生命科学的最新进展；用所学知识应用于解释“人类基 因组”研究最新成果的报道；提高同学们接受信息，处理信息的能力