3.4 基因通常是由遗传效应的DNA片段课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段 1 问题探讨 鲤鱼受精卵 外源 生长激素基因 导入 转基因鲤鱼 鲤鱼受精卵 对照组 实验组 非转基因鲤鱼 为什么生长速率更快？ 是1个DNA分子？ 是一段脱氧核苷酸序列？ 2 说明基因与DNA关系的事例 资料1：大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4. 7×106个碱基对，在DNA分子上分布着大约4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。 1个DNA分子 4. 7 × 106个 碱基对 …… 4.4 × 103个基因 每个基因长度约 1×103个碱基对 3 1个DNA分子 4. 7 × 106个 碱基对 …… 数目 长度 （碱基对数目） DNA 基因 1个 4400个 470万个 440万个 说明基因与DNA关系的事例 1. 大肠杆菌体内的DNA分子数目与基因数目不相同，说明了什么？ 2. 它的所有基因的碱基总数与DNA分子碱基总数相等吗，说明了什么？ 不相同，基因在DNA上的分布可能是不连续的 说明基因是DNA片段，一个DNA分子上含有多个基因 4 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%。 同：基因的碱基数远远少于DNA的碱基数，说明基因在DNA上的分布是不连续的。 异：人类的非基因序列占DNA总碱基数的比例远大于酵母菌。 3. 与资料1相比，得出的结论有何异同？ 说明基因与DNA关系的事例 1.1 说明基因和DNA关系的实例 1.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？ 基因是DNA的片段； 一个DNA分子上有许多个基因； 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。 结 论 讨论—教材P58 基因A 基因B 基因C 非基因片段 非基因片段 非基因片段 非基因片段 含有3个基因的DNA片段的模式图 说明基因与DNA关系的事例 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上有一段长度为5.17 × 103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，也能像水母一样发光。 7 绿色荧光蛋白基因 （约5170个碱基对） 绿色荧光蛋白基因 小鼠受精卵 紫外线 你如何理解遗传效应？ 生长发育 够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等 8 说明： 基因可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上，从而获得某种性状的表达 绿色荧光蛋白基因 绿色荧光蛋白 控制合成 绿色荧光 发出 说明基因与DNA关系的事例 基因可以控制蛋白质的合成，可以控制生物性状，基因具有特定的遗传效应。 我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵，培育出了转基因鲤鱼。与对照组相比，转基因鲤鱼的生长速率加快。 据科学家介绍，外源基因导入受体细胞后，必须整合到受体细胞的DNA上才能发挥作用。 1.为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？ 外源生长激素基因在鲤鱼细胞内表达，产生了外源生长激素，促进了鲤鱼的生长 2.导入的外源基因是1个DNA分子，还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列？ 一段DNA分子的脱氧核苷酸序列 问题探讨 讨论—教材P58 3.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。 实例1大肠杆菌DNA； 实例3人的DNA。 实例2转基因实验。 基因是一个DNA片段 基因可以控制某种性状 基因具有遗传效应 基因是具有遗传效应的DNA片段。 注：有些病毒的遗传物质是RNA，其基因就是有遗传效应的RNA片段。 基因通常是有遗传效应的DNA片段 教材梳理—步步高P63 1.教材“思考·讨论”中资料1和3说明基因中的碱基数目只是DNA分子碱基总数的一部分，可推测每个DNA分子上有_____个基因，只有_____碱基参与基因的组成，结论是基因是_____________片段。 2.教材“思考·讨论”资料2中绿色荧光与基因有关，且基因具有一定的独立性，可推测基因能控制生物体的_____，结论是基因具有特定的_________。 由上述材料可知：基因通常是有遗传效应的DNA片段。 许多 部分 特定的DNA 性状 遗传效应 (1)DNA的片段就是基因( ) (2)真核生物的基因均在染色体上呈线性排列( ) (3)基因通常是DNA上的片段(　　) (4)基因通常是DNA上有一定功能的特异性碱基排列顺序(　　) (5)基因和DNA是同一概念(　　) 判断正误—步步高P63 13 任务一：辨析基因 请结合模式图完成下面内容，并从以下两方面理解“基因”： 核心探讨—步步高P64 (1)从结构上看：①基因是DNA上特定的片段，但DNA上的片段________ (填“一定”或“不一定”)就是基因；②基因与DNA分子的结构一样，也是由四种___________按一定顺序排列而成的，也是双螺旋结构；③每个基因上脱氧核苷酸的_______________是特定的；④基因中碱基的_________代表遗传信息。 不一定 脱氧核苷酸 数目及排列顺序 排列顺序 (2)从功能上看：基因具有_________，即基因能控制生物体的性状，基因是控制生物体_____的基本单位，特定的基因决定特定的性状。 (3)从生物类型上看：基因可以分成真核基因和_________。 (4)从分布上看：基因可以分为细胞核基因和____________，细胞核基因遗传时遵循孟德尔两大定律，而细胞质基因遗传时不遵循，表现为母系遗传。 遗传效应 性状 原核基因 细胞质基因 核心探讨—步步高P64 请完善基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间关系的概念图。 染色体是______的主要载体 每个染色体上有_______个DNA 基因通常是有_________的DNA片段； 每个DNA分子上含有_____基因 是控制生物性状的结构功能单位 DNA是主要的遗传物质 每个基因有许多脱氧核苷酸 1或2 DNA 许多 遗传效应 基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息 DNA 基因 染色体 脱氧核苷酸 核心归纳—步步高P63 请结合模式图完成下面内容，并从以下两方面理解“基因”： 1．D、E、F、H之间有什么数量关系？ 每一条H(染色体)上有1个或者2个F(DNA)分子；每个F(DNA)分子上有许多个E(基因)；每个E(基因)含有许多个D(脱氧核苷酸)。 不是，染色体是DNA的主要载体，另外叶绿体和线粒体也是DNA的载体。 2．真核生物中，H是F的唯一载体吗？ (1)本质上，基因通常是有遗传效应的DNA片段。 (2)结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。 (3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。 核心归纳 全方位理解基因 1.“人类基因组计划”研究表明，人类基因组计划测定的24条染色体上有2～2.5万个基因，这一事实说明 A.基因是DNA上有遗传效应的片段 B.基因是染色体的片段 C.一个DNA分子上有许多个基因 D.基因只存在于染色体上 √ 典题应用—步步高P64 2.如图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述不正确的是 A.d是脱氧核苷酸，其种类取决于c的种类 B.基因通常是具有遗传效应的f片段 C.e含有的碱基总数等于f D.e在h上呈线性排列 √ 典题应用—步步高P64 、 7种音符 美妙旋律 26个英文字母 词汇句子 4种碱基的脱氧核苷酸 AGCT 储存生物体所需的全部遗传信息 ？ DNA片段中的遗传信息 不同DNA 基本骨架都相同 碱基种类都相同：A、T、C、G 不同的是什么？ 碱基对的排列顺序不同！ DNA片段中的遗传信息 1．如果是100个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因？ 这说明了基因的什么特点？ 基因的多样性 若1个碱基对组成1个基因 若2个碱基对组成1个基因 若3个碱基对组成1个基因 4种 41 16种 4x4（42） 64种 4x4x4（43） 若n个碱基对组成1个基因 4n …… …… 4100 种基因 n 指碱基对数 T C G A T A G C T A 思考▪讨论—教材P58、步步高P64核心探讨 2．基因是碱基随机排列成的DNA片段吗？为什么？ 资料1. 前面的探究是建立在所有碱基对都随机排列这一假设上的。实际上，基因组测序结果表明大部分随机排列的碱基序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却重复千百次。 （GATA)n 不同人的短序列重复 思考▪讨论—教材P58、步步高P64核心探讨 资料3. 人与黑猩猩血红蛋白ß链部分基因序列比较 资料2. 两个健康人CFTR基因的碱基对差异 不变区 单碱基差异 (Genetics, McGraw-Hill, 2004) 碱基特定的排列顺序 DNA的特异性 2．基因是碱基随机排列成的DNA片段吗？为什么？ 不是；基因的碱基排列顺序是特定的，具有特异性；如果把碱基随机排列，不一定具有遗传效应，则构不成基因。 在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的 思考▪讨论—教材P58、步步高P64核心探讨 2.2 人类基因组计划 1990年10月，预计用时15年，投资30亿美元的国际人类基因组计划正式启动。参与的国家有美、英、日、法、德、中这6个国家。 确定构成人类基因组24条染色体的约30亿个碱基对的序列； 鉴定出人类的所有基因，尤其是与疾病有关的基因； 将上述信息储存于专门的数据库，并开发出相应的分析工具； 对五种模式生物大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠进行测序。 思考▪讨论—教材P58 人类基因组计划 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 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。 思考▪讨论—教材P58 27 (1)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体中也 含有基因。 (2)对于原核细胞来说，基因存在于拟核中的DNA分子或质粒上，DNA是 裸露的，并没有与蛋白质一起构成染色体，因此，没有染色体这一载体。 基因、染色体、蛋白质、性状的关系 (1)基因A和基因a的根本区别是这两种基因所含的脱氧核苷酸的种类不同( ) (2)基因中碱基对的数目与其多样性有关( ) (3)基因的基本组成单位均为脱氧核苷酸( ) (4)从广义上来说，烟草花叶病毒中有遗传效应的RNA片段也叫作基因( ) 判断正误—步步高P64 29 1.染色体的基本组成单位是基因 (　　) 2.生物体的基因都以染色体为载体向后代遗传 (　　) 3.真核细胞的基因数目比核DNA分子数目多 (　　) 4.人体正常胰岛素基因中碱基的排列顺序具有多样性 (　　) 5.基因是DNA上任意一个片段 (　　) 6.DNA是由基因组成的 (　　) 7.基因组成了染色体 （ ） 8.基因都位于染色体上 ( ) 9.染色体是DNA的主要载体，一条染色体上只含有1个DNA分子，1个DNA 上有许多个基因 ( ) 判断正误 3.决定DNA分子的多样性和特异性的是 A.脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点 B.嘌呤总数与嘧啶总数的比值 C.碱基互补配对原则 D.碱基排列顺序 √ 典题应用—步步高P64 4.下列关于DNA和基因的叙述，不正确的是 A.基因是有遗传效应的核酸分子片段 B.遗传信息能够由亲代传递到子代 C.亲代DNA通过复制向子代传递遗传信息 D.一个DNA片段上有一个基因 √ 典题应用—步步高P65 网络构建 练习与应用—教材P59 2.整理总结染色体、DNA和基因三者之间的关系，并以你认为最简明的形式表示出来。 染色体 DNA 基因 脱氧核苷酸 练习与应用—教材P59 1、最能采取DNA鉴定的方法。因为每种生物的DNA具有特异性，只有将“山羊”的DNA和中华斑羚的DNA进行对比，才能确定这种“山羊肉”是否来自国家二级保护动物中华斑羚。 2、人脸识别技术的前提是每个人都有独特的面部特征，而这些都是由基因决定的，说明每个人基因的特异性；每个人的基因都有区别，又反映了人的基因的多样性。 1.形成杂合双链区的部位越多，则DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关系越近。 复习与提高—教材P62 2.(1)不同。这表明不同生物的DNA中脱氧核苷酸的组成不同，说明DNA的碱基排列顺序具有多样性。 (2)同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，这说明同种生物DNA的碱基组成具有一致性。这是因为同种生物不同器官的细胞中，DNA的碱基序列是相同的。不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明不同生物DNA的碱基组成不同,表明每种生物的DNA具有特异性；生物种类很多，DNA也都不同，这又体现了DNA的多样性。这是因为不同生物在漫长的进化过程中，形成了每种生物特有的DNA碱基序列。 (3)说明生物是由共同祖先进化而来的。 复习与提高—教材P62 $$