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

【温故而知新】 时间 1866 1903 1909 1952 1952 孟德尔 萨顿 约翰逊 摩尔根 赫尔希 蔡斯 沃森 克里克 豌豆杂交实验 研究精子和卵细胞形成过程 果蝇眼色杂交实验 T2噬菌体侵染实验 构建模型 成对的遗传因子分离，不同对的遗传因子彼此自由组合 提出“遗传因子在染色体上”的假说 把“遗传因子”称做“基因” 证明基因在染色体上 DNA是遗传物质 DNA双螺旋结构 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 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。 转基因鱼(右) 讨论：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？ 为什么外源基因必须整合到受体细胞的DNA上才能发挥作用？ 科学家已证明DNA是遗传物质，基因与DNA之间是什么关系呢？ 外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，促进生长激素合成 DNA分子的一段脱氧核苷酸序列 一、分析基因与DNA的关系 拟核 大肠杆菌的部分基因 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 结论：①1个DNA有_____个基因 ②基因是________片段 多 DNA 材料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。 转入了水母绿色荧光蛋白基因 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。 紫外线照射 例1：对大肠杆菌的描述，错误的是 A.拟核的DNA复制方式是半保留复制 B.若DNA复制，则DNA上的基因也随之复制 C.DNA的有些片段不是基因 D.随着大肠杆菌分裂次数增多，端粒逐渐缩短 D 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。 结论： ①基因是_____________片段 ②可切除、拼接到其他_______中 ③基因有___________，是控制___________的基本单位 特定的DNA 遗传效应 生物性状 DNA 例2：利用水母绿色荧光蛋白基因培育荧光小鼠，下列叙述不正确的是 A.绿色荧光蛋白基因的遗传效应是控制绿色荧光蛋白的合成 B.基因是控制生物性状的基本单位 C.转基因实验表明，基因在生物体内的表达机制是相同的 D.基因只能分布于染色体上，且呈线性排列 D 资料3：人类基因组计划测定的是24条染色体(22条常染色体+X+Y)上DNA的碱基序列。 每条染色体上有一个DNA分子。 这24个DNA分子大约含有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%。 ☆基因组： ①XY型(2N)：_________ ②ZW型(2N)：________ ③无性别(2N)：____ N-1+X+Y N-1+Z+W N 结论：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 例3：每种染色体都有特定形态。一位正常男性的体细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞中染色体的形态数分别是___________________。 24、24、23、23 例4：下列关于真核生物DNA和性状的叙述，正确的是 A.细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目 B.每个基因都有独特的碱基排列顺序 C.细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和 D.在人体的每个细胞中，都有23种形态的染色体 B 讨论： 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？ 1个DNA有许多基因 DNA上有非基因片段 基因是DNA片段 讨论： 2.你如何理解基因具有遗传效应？ 本节“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是什么？ 3.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 控制生物性状 促进个体生长 果蝇某个DNA分子上的几个基因分布示意图 基因是DNA片段 控制性状 例5：下列关于基因的叙述，不正确的是 A.真核细胞内的基因主要分布于细胞核中 B.基因的水解产物为若干脱氧核苷酸 C.碱基数量相同的两种基因，控制的性状相同 D.基因的基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替连结成的侧链 例6：“人类基因组计划”研究表明，人类基因组24条染色体上有2万-2.5万个基因。这说明 A.基因是有遗传效应的DNA片段 B.基因是染色体片段 C.一个DNA分子上有许多基因 D.基因只存在于染色体 例7：下列关于生物体内基因、DNA与染色体的叙述，正确的是 A.生物体内有含有大量的基因，基因的载体均是染色体 B.DNA分子中的遗传信息储存在核糖核苷酸的排列顺序中 C.在减数分裂过程中，细胞核基因与染色体行为变化高度相似 D.大肠杆菌的基因在染色体上一般呈线性排列 C C C 着丝粒 DNA 染色体 基因G 基因e 基因N 基因H 基因D 1.染色体、DNA、基因间的关系 二、DNA中的遗传信息 一个DNA分子上有许多个基因 每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应 DNA必然蕴含了大量的遗传信息。 DNA只含有4种脱氧核苷酸(分别含A、T、G、C 4种碱基)，为什么能够储存大量的遗传信息呢？ 2.分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性 二、DNA中的遗传信息 资料1：1个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种碱基的排列顺序却是可变的。 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。 … … 4 4 4 4 4 4 4 若100个碱基对组成1个基因(每种碱基对的数量足够多)，则可能形成______种基因。 若N个碱基对组成1个基因(每种碱基对的数量足够多)，则可能形成______种基因。 4100 4N 资料2：资料1的推算是建立在所有碱基对的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。 Atxn 基因 (ATTCT)n 正常重复次数n：10～22 较高重复次数n：280～850 最高重复次数n：850～4500 例：Atxn基因的“ATTCT”序列在不同个体中重复次数如下 思考：你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？ 为什么？ 基因是有独特碱基序列的DNA片段 三、DNA的实质 ①DNA能够储存足够量的遗传信息； 遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中 ②碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性 ③碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性 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 应用1：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中华斑羚。你认为执法部门最可能采取哪种检测方法？ 为什么？ 取DNA鉴定 中华斑羚的DNA与山羊的DNA不同 应用2：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？ 每人的人脸特征独特是由每人独特的基因决定 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， ⑤基因就是有遗传效应的RNA片段。 三、DNA的实质 转录出mRNA 指导蛋白质合成 控制生物性状 基因的单体是脱氧核苷酸 DNA不是基因之和 ④DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。 例8：从分子水平对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是 A.碱基对排列序列的千变万化，构成了DNA分子的多样性 B.碱基对特定的排列顺序，构成了每个DNA的特异性 C.基因的遗传效应不仅仅是指导蛋白质合成 D.人体某基因由1700对碱基组成，其碱基对排列方式可能有41700种 D (特定脱氧核苷酸序列) 有遗传效应的DNA片段 (1个DNA有多个基因) 主要的遗传物质、多样性和特异性 基因的主要载体 脱氧核苷酸 基因 DNA 染色体 CHONP 四、归纳总结 控制生物性状 蛋白质+ 1：1或1：2 例9：下列叙述，不正确的是 A.一个DNA分子可以控制许多性状 B.基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 C.基因中脱氧核苷酸共有4种 D.同种生物不同个体之间的DNA完全相同 D 着丝粒 DNA 染色体 基因G 基因e 基因N 基因H 基因D A.若G是血红蛋白基因，则神经细胞内无a基因 B.在干细胞分裂间期，基因会被选择性复制 C.若e是ATP合成酶基因，则各细胞都表达e基因 D.在第一次减数分裂后期，基因G和基因D会自由组合 例9：下图为人体某条染色体上部分基因的分布示意图。下列分析正确的是 C B 例10：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 (1)B是__________(五碳糖)。D是___________，D的种类取决于C，则C是__________ (2)E和F的关系是__________________________。E在H上呈____________。 (3)在真核细胞内，E的主要载体是______(填字母)。 (4)在有丝分裂过程中，一条H上的F的数量变化是_____________。 (5)F的基本骨架是____________________________________。F中的遗传信息是指_______(填字母)的排列顺序。 (6)控制生物性状的基本单位是______(填字母)。 例11：据图分析 A B C D E(基因) F G H(染色体) 脱氧核糖 脱氧核苷酸 含氮碱基 E是有遗传效应的F片段 线性排列 H 1→2→1 磷酸和脱氧核糖交替连接形成的侧链 D E 例12：DNA指纹技术常用于亲子鉴定、刑侦、遗骸鉴定。 (1)DNA指纹技术的原理是___________________________________。 (3)在一次空难遗骸中分离出DNA(图中的①)，遇难者亲属提供的疑似者A-D的DNA，该遇难者是_____。 ① ① A C ① ① B D 碱基配对区 碱基非配对区 可判断____号是罪犯，理由是_____________________。 (2)现有从一受害者体内提取的精液DNA样品，经处理获得 每个人的DNA都有独特的碱基序列 1 1号的DNA与受害者残留DNA高度一致 A 例13：下图为人体与红绿色盲有关的基因b的示意图。 (1)基因通常是_______________________。有人认为b基因位于人体第8号染色体上，你是否造成此观点并说明理由。_____________________________________。 (2)女性细胞分裂时，b基因复制发生在________________________________________期，B与b分离发生于___________________期。 (3)女性红绿色盲携带者在形成卵细胞时，B与b的遗传遵循_______定律，B/b与白化病有关的A/a的遗传遵循__________定律。 (4)基因b共有10000个碱基对，其中有1800个碱基A，切出基因b并在15N环境中复制3次。共需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸________个。复制结束的子代DNA平均分子量增加了_________。将子代DNA进行离心，轻带、中带、重带中DNA分子数之比为__________。 AGGCC TTTCCAATC…GGCAAGC TTAGG TCCGG AAAGGTTAG…CCGTTCG AATCC 基因b(10000个碱基) … … … … DNA 有遗传效应的DNA片段 有丝分裂前的间期、减数第一次分裂前的间 减数第一次分裂后 分离 自由组合 12600 70000/8 0：2：6 不赞成。红绿色盲基因基于X染色体上 $