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

第三章 基因的本质 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 S z L w h 学习目标 学习目标 1、通过分析材料案例，概括基因与DNA的关系，归纳基因通常是有遗传效应的DNA片段，理解基因与DNA的关系、生命的延续和发展，达成对生命观念、科学思维素养的提升。 2、通过应用数学方法理解DNA分子的多样性和特异性，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力。 3、归纳基因与遗传信息的关系，形成结构与功能相适应的观念。 2 S z L w h 问题探讨 蜘蛛侠彼得·帕克是一位普通的高中生，因被一只放射性蜘蛛咬伤而获得了蜘蛛能力，从此成为蜘蛛侠。 蜘蛛侠的故事强调了“能力越大，责任越大”的主题，彼得·帕克在成为蜘蛛侠的过程中不断成长和进步。 在电影《蜘蛛侠》系列中，彼得·帕克经历了多次挫折和失败，但他始终坚持自己的信念，为保护城市而战。 讨论： 1、为什么彼得帕克能获得超能力呢？？ 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？ 蜘蛛侠 【答案】因为变异蜘蛛的基因整合到彼得帕克的DNA中，并发挥了蜘蛛能力的功能 【答案】导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。 🔍 **灵魂拷问**： "如果现实中真的发生这种情况，蜘蛛的DNA能直接赋予人类超能力吗？ 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。 因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，并发挥了合成生长激素的作用，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。 是DNA分子的一段。 基因＝DNA / 普通鲤鱼 转基因鲤鱼 基因是什么?基因与DNA之间是什么关系呢? 问题探讨 1.为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？ 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？ 1.大肠杆菌体内的DNA分子数目与基因数目相同吗，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，说明了一个DNA分子上含有多个基因（基因是DNA分子上的一段） 不相同，基因在DNA上的分布可能是不连续的（基因是被碱基序列分隔开的） 一、基因与DNA关系的实例 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。 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。 3.上述实验说明了基因有怎样的作用？ 基因能控制生物的性状，即基因是有遗传效应的DNA片段。 一、基因与DNA关系的实例 基因是可以切除，拼接到其他生物的DNA上去，在其他生物体中表现出该性状。 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%。 4.通过阅读资料可以得出什么结论？ 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。 一、基因与DNA关系的实例 基因A 基因B 基因C 含有3个基因的DNA片段的模式图 非基因片段 非基因片段 非基因片段 非基因片段 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。 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。 思考 讨论 5.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。 ①基因是一段DNA，一段DNA不一定是基因 ②在DNA上既有基因片段也有非基因片段 注意： 对所有生物而言：基因通常是有遗传效应的DNA片段 RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段 流感病毒 艾滋病毒 冠状病毒 RNA RNA 基因只能是具有遗传效应的DNA片段吗？ 6. 按照概念大小构建基因、DNA、染色体和细胞核的概念模型。 细胞核 染色体 DNA 基因 请完善基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间关系的概念图。 活动1 DNA 基因 染色体 脱氧核苷酸 是______的主要载体 通常是有_________的DNA片段 是控制生物性状的结构功能单位 是主要的遗传物质 DNA 遗传效应 基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息 每个染色体上有_______个DNA 1或2 每个DNA分子上含有_____基因 许多 每个基因有许多脱氧核苷酸 *注：真核生物细胞核基因在染色体上；细胞质基因在线粒体、叶绿体的DNA上。 一、基因与DNA关系的实例 ①本质上： ②结构上： ③功能上： ④位置上： 基因是含有特定遗传信息的核苷酸序列 基因通常是遗传效应的DNA片段 基因是遗传物质的结构和功能的基本单位 基因在染色体上呈线性排列 一、基因与DNA关系的实例 全方位理解“基因” 1.如图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述错误的是 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.基因的主要载体是染色体 C 基因 DNA 染色体 课堂检测 2.大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4.7×106 bp(碱基对)，在该DNA分子上分布有大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1000 bp。根据题中信息，不能得出的结论是( ) A.基因位于DNA分子上 B.1个DNA分子上有多个基因 C.DNA分子上有非基因片段 D.DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等 对点训练 对点训练 对点训练 对点训练 对点训练 课堂检测 D 每一个基因都是一个特定的DNA片段， 每一个基因有着特定的遗传效应 一个DNA分子上有许多个基因 基因A 基因B --ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG--- --TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC--- 基因 基因 非基因片段 DNA蕴含了大量的遗传信息 那么DNA是靠什么储存大量的遗传信息的呢？ 7种音符 美妙旋律 26个英文字母 词汇句子 T C G A T A G C T A 4种碱基排列顺序 遗传信息 基本骨架 1.遗传信息储存在四种碱基的排列顺序中 二、DNA片段中的遗传信息 资料1：DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的，从头至尾没有变化，而骨架内侧4种碱基的排序却是可变的。 若1个碱基对组成1个基因， 4种碱基对可形成____种基因。 41 若2个碱基对组成1个基因，4种碱基对可形成____种基因。 42 若n个碱基对组成1个基因，4种碱基对可形成____种基因。 4n 思考：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 种基因 基因的多样性 二、DNA片段中的遗传信息 结论：1.碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。 思考：基因是碱基随机排列成的DNA片段吗？为什么？ 资料2. 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。 不同人的短序列重复 二、DNA片段中的遗传信息 结论：2.碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。 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 DNA的特异性 二、DNA片段中的遗传信息 思考：基因是碱基对随机排列的DNA片段吗？ 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 DNA分子的特异性 资料2：以17个碱基对构成的基因为例，若4种碱基对是随机排列，约有172亿种排列方式，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。 碱基排列顺序的千变万化 DNA分子的多样性 碱基特定的排列顺序 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。 生物多样性和特异性的原因： 根本原因： 直接原因: DNA的多样性和特异性 蛋白质的多样性和特异性 2.DNA分子的特性 二、DNA片段中的遗传信息 3.多样性和特异性的应用 物种鉴定 病毒感染？ 食品污染？ 真假羊肉？ 身份鉴定 母 子 父 在人类的DNA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。 二、DNA片段中的遗传信息 归纳总结： 遗传信息蕴藏在4种碱基的___________中； 碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的________； 特定的碱基的排列顺序，构成了每一个DNA分子的_________； DNA的________和________是生物体多样性与特异性的物质基础。 DNA分子上分布多个基因，________通常是有遗传效应的DNA片段。 排列顺序 多样性 特异性 多样性 特异性 基因 注：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）、流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。 3.下列有关DNA的多样性的叙述，正确的是（ ） A.DNA具有多样性的原因是DNA分子空间结构千变万化 B.含有200个碱基的DNA分子，碱基对可能的排列方式有4200种 C.DNA的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础 D.DNA的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因 C 解析　DNA的多样性是由DNA分子中碱基排列顺序的千变万化构成的，A、D错误； 含有200个碱基的DNA分子中，碱基对可能的排列方式有4100种，B错误。 课堂检测 DNA指纹技术在罪犯侦查、亲子鉴定等方面有重要应用,根据所学内容,回答以下问题: (1)理论依据:DNA分子具有 和 。 (2)等位基因A和a的根本区别是 。 (3)检测方法:用合适的 将待测的DNA样品切成片段,用电泳的方法将这些片段按大小分开,再经过一系列过程,最后形成DNA指纹图,观察指纹图的吻合程度。 多样性 特异性 脱氧核苷酸的排列顺序不同 酶 补充：核酸分子多样性和特异性的应用： 课后总结 Lavf58.20.100 $$