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

该高中生物学课件围绕“基因通常是有遗传效应的DNA片段”核心知识点，通过大肠杆菌、人类基因组计划等实例，引导学生分析基因与DNA的数量及碱基关系，构建从具体实例到抽象概念的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于以问题链驱动科学思维，结合绿色荧光蛋白基因实验、DNA指纹技术等培养探究实践能力，通过染色体-DNA-基因层级关系图强化生命观念。学生能深化理解，教师可提升教学效率。

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 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 目标 01 02 03 举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。 利用数学方法说明DNA的多样性和特异性。 说明基因和DNA的关系。 教学目标 2 我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵，培育出转基因鲤鱼，与对照组相比，生长速度加快。 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、为什么转基因鲤鱼生长速率更快？ 因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA上，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。 转基因鲤鱼(右) 讨论： 问题探讨P57 3 我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵，培育出转基因鲤鱼，与对照组相比，生长速度加快。 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。 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？ 转基因鲤鱼(右) 讨论： 导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。 问题探讨P57 4 必修二： 短硬毛 棒状眼 深红眼 朱红眼 截翅 红宝石眼 白眼 必修一： 染色体=DNA+蛋白质 染色体是DNA的主要载体 (一条染色体上有1或2个DNA) 基因 = DNA 问题探讨 基因与染色体的关系? DNA和染色体的关系？ 一条染色体上应该有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列。 要回答这个问题，需要先知道基因在哪儿 DNA是主要的遗传物质，那么基因 = DNA？可以划等号吗 5 【资料1】大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为470万个碱基对，在DNA分子上分布着大约4400个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。 讨论1.大肠杆菌体内的DNA分子数目与基因数目相同吗? 构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗?如果不同，说明了什么? 一、说明基因与DNA的关系的实例P57-58 数目 长度 （碱基对数目） DNA 基因 1个 4400个 470万个 440万个 事实 结论 基因数目＞DNA分子数目 基因的碱基对总数＜DNA分子的碱基对总数 一个DNA上含有多个基因 部分碱基对 不构成基因 这是大肠杆菌的，那人的呢？ 6 【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1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%。 一、说明基因与DNA的关系的实例P57-58 构成基因的碱基对总数 DNA分子的碱基对总数 ＜< --ATGCATGCATCCATGCT AGCC ATC C CTAAGGACAG--- --TACGTACGTAGGTACGATCGGT AGGGAT TCC TGTC--- 基因A 非基因片段 基因B 基因是 。 DNA片段 注意：DNA片段不一定是基因！ DNA链 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 为什么这里直接用碱基对链来表示DNA？因为磷酸和脱氧核糖都一样 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 能控制生物的性状 一、说明基因与DNA的关系的实例 满足什么条件的DNA片段是基因呢？ 基因有什么作用？ ——具有遗传效应 绿色荧光蛋白 绿色荧光蛋白基因 绿色荧光蛋白 控制合成 绿色荧光 发出 （P58 讨论2遗传效应：能指导相应蛋白质的合成，控制生物体的性状等） 有这个受精卵发育而来的小鼠具有什么特征（即性状）？资料3：生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这是因为海蛰的DNA分子上有一段长度为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，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。 8 讨论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。 资料3 转基因小鼠实验 资料1 资料2 大肠杆菌DNA 人的DNA 基因是一个DNA片段 基因具有遗传效应 基因是具有遗传效应的DNA片段 一、说明基因与DNA的关系的实例P58 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 9 对所有生物而言： P59：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？ 一、说明基因与DNA的关系的实例 基因通常是有遗传效应的DNA片段 10 7种音符 各种美妙旋律 26个 英文字母 许许多多词汇、句子 DNA只含有4种脱氧核苷酸，为什么能够储存大量的遗传信息呢？ 二、DNA片段中的遗传信息 11 T G A A T C T G A A T C 外侧：基本骨架，由脱氧核糖和 磷酸交替连接（固定不变） 内侧：4种碱基对的排列顺序（可变） 回忆DNA分子结构： 哪部分可以代表遗传信息？ P59遗传信息储存在★： DNA分子中4种 中 二、DNA片段中的遗传信息 （脱氧核苷酸的排列顺序） 碱基的排列顺序 12 P59讨论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？ A T A T A T C G G G C C G G 若1个碱基对组成1个基因有___种排列方式 若2个碱基对组成1个基因有___种排列方式 若3个碱基对组成1个基因有___种排列方式 若n个碱基对组成1个基因有___种排列方式 4 16 64 4n 4100 碱基排列顺序千变万化 DNA分子的多样性 DNA的特性 4 4 4 13 P59讨论4：你认为基因是碱基对 随机排列的DNA片段吗？ P59每个基因具有特定的碱基排列顺序 DNA分子的特异性 DNA的特性 【资料2】 理论上，每一个基因中的碱基对是可以随机排列的 但大量随机排列的核苷酸序列一般不能表达出某种适应环境的性状，这种序列在长期进化过程中会逐渐被淘汰掉。 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，有些序列却会在生物体内重复许多次。 哪些DNA片段（基因）能够保存下来？ 具有特定的遗传效应的DNA片段 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。 只有某些特定的DNA片段才能保存下来 14 P59讨论2①：如何理解DNA的多样性和特异性？ 碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。 碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。 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。 P59讨论2②：是什么造就了生物体的多样性和特异性？ DNA片段中的遗传信息 15 二、DNA片段中的遗传信息 1、遗传信息： 蕴藏在4种碱基（脱氧核苷酸）的排列顺序之中。 2、DNA的特点： (1）多样性： (2）特异性： 碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。 每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序，构成了每个DNA分子的特异性。 (3）意义： 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 P59讨论3：在刑侦、亲子鉴定领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，你能分析这一方法的科学依据吗？ 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。 思考·讨论 图中的几号可能是罪犯？ 1号 DNA指纹图 受害者 从受害者体内分离的精液样品 怀疑对象 —— 真相永远只有一个 ！ 分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性 思考·讨论 接下来大家来当一次小法医，根据现场发现的一些血液、毛发、皮肤碎屑做出来的DNA指纹，找一找哪个怀疑对象是罪犯？ . 二、拓展应用P59 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? 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，这说明了基因的特异性； 每个人的基因都有区别，反映了基因的多样性。 19 染色体 DNA是主要的 。 蛋白质 DNA 基因 脱氧核苷酸 ③每个DNA分子含有 个基因 ④基因通常是有 的DNA片段（本质） ⑤基因在染色体上呈 排列 基因能决定 。 ①染色体是DNA的 。 （DNA的载体还有 和 等） ②每条染色体含有 个DNA分子 ⑥每个基因含有 个脱氧核苷酸 脱氧核苷酸（碱基）的 代表遗传信息。 主要载体 线粒体 叶绿体 1个或2 遗传物质 多 遗传效应 线性 生物性状 成百上千 排列顺序 三、DNA、基因与染色体三者的关系★ 1条染色体 1个DNA 1条染色体 2个 DNA 20 【当堂巩固】 1.染色体的基本组成单位是基因 (　　) 2. 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 (　　) 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 ( ) × √ × × 特异性 基因和非基因 × 氨基酸和脱氧核苷酸 特定的，有遗传效应的DNA片段 × 蛋白质和DNA × × 含1或2个 线粒体、叶绿体内的DNA上也有基因 21 课堂小结 一、基因与DNA的关系 基因通常是有遗传效应的DNA片段 二、DNA片段中的遗传信息 1、遗传信息蕴藏在4种 之中； 2、DNA的特性：①多样性(原因： ) ②特异性（原因： ） ③稳定性 三、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 基因 DNA 染色体 脱氧核苷酸 碱基（脱氧核苷酸）的排列顺序 碱基排列顺序的千变万化 每个DNA分子的碱基具有特定排列顺序 染色体是D... text has been truncated due to evaluation version limitation. 22 一、概念检测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 23 . 1.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 一、概念检测 24 . 二、拓展应用 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。 25 1．人体内控制β珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41700种可能。(　 　) 2．基因是具有遗传效应的DNA片段。(　 ) 3．碱基对的排列顺序千变万化，决定了DNA分子的多样性。(　 　) 4．碱基对的特定的排列顺序，决定了DNA分子的特异性。(　 　) 5．一个含2 000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式就有41 000种。( 　) × × √ √ √ 大本练习册P56 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段 任务型课堂 基因通常是有遗传效应的DNA片段 [探究活动] 生物的性状是由基因控制的，DNA是绝大多数生物的遗传物质，染色体的主要成分是DNA和蛋白质。据此探究下列问题： (1)基因、DNA和染色体三者之间有怎样的关系？ 提示：染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子，基因通常是有遗传效应的DNA片段，每个DNA上含有许多个基因。 大本练习册P57 第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段 (2)能说基因的载体是染色体吗？请简要分析。 提示：不能。对于真核细胞核基因可以说，但细胞质基因存在于线粒体、叶绿体中的DNA分子上；而原核细胞基因则存在于拟核和质粒中的DNA分子上，没有染色体这一载体。 大本练习册P57 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段 [评价活动] 1．核酸是遗传信息的携带者，下列有关说法正确的是(　　) A．真核细胞内的每个DNA分子中都有两个游离的磷酸基团 B．DNA分子复制时，引物与模板链的5′端配对结合 C．对HIV而言，基因就是有遗传效应的RNA片段 D．人类基因组计划需要测定22条常染色体和1条性染色体上的全部基因的碱基序列 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段 2．下列有关基因、染色体和DNA三者之间关系的说法，正确的是(　　) A．真核生物的DNA都分布在染色体上 B．一条染色体上的多个不同基因呈线性排列 C．基因是DNA中能发生复制的片段 D．三者的基本组成单位都是脱氧核苷酸 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段 脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系图 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段 提醒：(1)一个DNA分子上有许多个基因，但这些基因只占DNA的一小部分，其余为大量的“空白”区域。 (2)能控制生物性状的DNA片段就是有遗传效应的DNA片段，即基因。不能控制生物性状的DNA片段没有遗传效应，不能称为基因。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段 $