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

知识回顾 1865 孟德尔 “遗传因子” 1909 约翰逊 “基因”→“遗传因子” 1910 摩尔根 基因在染色体上 1944 1953 艾弗里 DNA是遗传物质 沃森&克里克 DNA双螺旋结构 染色体 DNA 蛋白质 染色体、DNA、基因之间的关系 1条染色体 DNA 基因 ？ 基因和DNA之间的关系？ 次级精母细胞 精细胞 条染色体 个核DNA 条染色体 个核DNA 1个或2个 多个 2 2 4 2 果蝇X染色体上一些基因的示意图 3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段 Genes are usually segments of DNA with hereditary effects 探究1：基因与DNA的关系 个数 碱基对总数 DNA 1个 470万个 基因 4400个 440万个 DNA个数 基因个数 DNA碱基对总数 基因碱基对总数 ＜ ＞ 资料1：大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子；DNA分子的长度约为4.7×106个碱基对；DNA分子上分布了大约4.4×103个基因；每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。 一个DNA上含有多个基因 部分碱基对不构成基因 资料3：人类基因组计划测定人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。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%。 构成基因的碱基数 碱基总数 << 剩下的98%的碱基构成？ 非基因片段 DNA存在大量的非基因片段 基因是DNA片段 探究1：基因与DNA的关系 活动1：构建基因与DNA之间的位置关系模式图 探究1：基因与DNA的关系 基因A 基因B 基因C 非基因片段 非基因片段 构建一个含有3个基因的DNA片段的模式图 非基因片段 非基因片段 基因A 基因B 基因C 非基因片段 非基因片段 ①不连续 ②连续 DNA结构模式图 探究1：基因与DNA的关系 人的β-珠蛋白基因簇模式图 位于11号染色体上，与血红蛋白的合成有关。 大肠杆菌的乳糖操纵子模式图 调节乳糖代谢的基因表达调控系统。 5个功能基因 3个结构基因 不连续 连续 探究1：基因与DNA的关系 资料2：生长在太平洋西部的一种水母能发出绿色荧光(如右上图)。水母的DNA上有一段绿色荧光蛋白基因的片段，长度为5.17×103个碱基对。 绿色荧光蛋白基因 1、2、3号小鼠的受精卵 4、5、6号小鼠的受精卵 1 2 3 4 5 6 绿色荧光蛋白基因 绿色荧光蛋白 小鼠发出荧光 基因 蛋白质 性状 非绿色荧光蛋白基因 （对照） 具有遗传效应 生长发育 紫外光 9 探究1：基因与DNA的关系 问题探讨：我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵中，培育出了转基因鲤鱼。特点：转基因鲤鱼的生长速度快。 为什么转基因鲤鱼的生长速度更快？ 生长激素基因 生长激素 鲤鱼长得更快 根据以上实例，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。 资料1 资料3 资料2 问题探讨 大肠杆菌的DNA 人的DNA 转基因小鼠 转基因鲤鱼 基因是DNA片段 基因具有遗传效应 基因是有遗传效应的DNA片段 探究1：基因与DNA的关系 探究1：基因与DNA的关系 判断对错【北京人大附中2021高一下期中改】 1.每个基因都是DNA上的一个片段，DNA的任意一个片段都是基因。（ ） 2. 人体细胞中基因都位于染色体上。（ ） 3. 所有生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。（ ） 有些病毒的遗传物质是RNA。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。 烟草花叶病毒 流感病毒 基因通常是有遗传效应的DNA片段 基因是有遗传效应的DNA片段 × × × 探究2：DNA的多样性和特异性 问题1：DNA分子的外侧和内侧各有什么特点？ 外侧：由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。 内侧：4种碱基。 不可变 可变 遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中 问题2：是哪种组成成分决定了DNA之间的差异？ 4种碱基 问题3：如果3个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成多少种基因？ 问题4：如果n个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成多少种基因？ 问题5：如何理解DNA的多样性？ 碱基的排列顺序的千变万化 DNA分子的多样性 4 4 4 × × 4×4×4×4×4×4…… =4n种 =64种 探究2：DNA的多样性和特异性 资料：之前的推算是建立在所有碱基对随机排列都能构成基因这一假设上的，事实上，大部分随机排列的脱氧核苷酸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许多次。 STR(短串联重复序列)，是广泛存在于人类基因组中的一类具有长度多态性的DNA序列。它由2 - 6个碱基对的序列串联重复组成，不同个体在同一STR位点上的重复次数不同。 碱基特定的排列顺序 DNA分子的特异性 亲子鉴定 嫌疑人的DNA匹配 探究2：DNA的多样性和特异性 你能从DNA的结构特点分析生物体具有多样性和特异性的原因吗？ DNA能够储存大量的遗传信息 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 碱基特定的排列顺序 DNA分子的多样性 每个DNA分子的特异性 生物体的多样性 生物体的特异性 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 探究2：DNA的多样性和特异性 小试牛刀 概念应用：我国一些城市在交通路口启用了人脸识别技术，针对行人和非机动车闯红灯等违规行为进行抓拍。这种技术应用的前提是每个人都具有独一无二的面孔。为什么人群中没有一模一样的两个人呢？请你从生物学的角度评述人脸识别技术的可行性。 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，这说明了基因的多样性 小试牛刀 1.（2023·广东佛山高一质检）如图是用集合的方式表示各种概念之间的关系，表中与图示相符的是？（ ） B 小试牛刀 2. 下图表示某雄性果蝇的两条染色体上部分基因分布示意图(不考虑变异)。下列有关叙述不正确的是( ) 白眼基因和焦刚毛基因的碱基序列不同 果蝇的焦刚毛基因、翅外展基因均存在于细胞核中 白眼基因和紫眼基因的遗传遵循自由组合定律 在减数分裂Ⅱ中期的细胞中含有1个白眼基因 D 小试牛刀 3.技术显示基因在染色体上位置的照片。图中字母表示存在于染色体上的部分基因，其中A和a显示黄色荧光，B和b显示红色荧光。下列叙述正确的是（ ） A. A和a彼此分离发生在减数分裂Ⅱ后期 B. 图中染色体上的基因A与基因B遗传时遵循自由组合定律 C. 甲、乙两条染色体上相同位置的四个黄色荧光点脱氧核苷酸序列相同 D. 据荧光点分布判断，甲、乙为一对含姐妹染色单体的同源染色体 D 小试牛刀 4. (2023·江苏南京模拟)我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来，用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是( ) A．“引子”的彻底水解产物有3种 B．设计的“引子”是一小段双链DNA C．设计“引子”前需要知道古人类的DNA序列 D．用该“引子”识别古人类DNA的过程遵循碱基互补配对原则 D 小试牛刀 5. 科学研究发现，未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因，而这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用的部分，因此番薯被人类选育并种植。下列相关叙述错误的是 （ ） A. 农杆菌这些特定的基因可以在番薯细胞内复制 B. 农杆菌和番薯的基因都是4种碱基对的随机排列 C. 农杆菌和番薯的基因都是有遗传效应的DNA片段 D. 农杆菌这些特定的基因可能在自然条件下转入了番薯细胞 B 本章介绍的艾弗里的实验、赫尔希和蔡斯的实验都证明DNA是遗传物质，这两个实验在设计思路上的共同点是 （ ） A．重组DNA片段，研究其表型效应 B．去掉DNA片段，研究其表型效应 C．设法分别研究DNA和蛋白质各自的效应 D．应用同位素标记技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递 C 小试牛刀 6. DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链(如右下图所示)。形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，这是为什么? 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。 小试牛刀 教材课后习题·拓展应用 在严查偷猎野生动物的行动中，执法部门发现某餐馆出售的一种烤肉比较可疑，餐馆工作人员说是“山羊肉”，经实验室检验，执法部门确定这种“山羊肉”来自国家二级保护动物斑羚。你认为执法部门最可能采取哪种检测方法？为什么？ 最可能采取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与斑羚的DNA进行比对，才能确定这种“山羊肉”是否来自国家二级保护动物斑羚。 $$