3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

基因追寻记 1865年，孟德尔：提出了遗传因子 1909年，约翰逊：将“遗传因子”命名为基因 1910年，摩尔根：证实了基因在染色体上呈线性排列 20世纪中叶：染色体主要是由两种物质组成的——DNA和蛋白质 1944，艾弗里等；1952年，赫尔希及蔡斯： 实验证明了DNA是遗传物质。 1953年：沃森、克里克提出了DNA双螺旋结构模型 那么，基因=DNA吗？ DNA 蛋白质 染色质 染色体 短硬毛 棒状眼 深红眼 朱红眼 截翅 红宝石眼 白眼 1 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！ 教学目标 目标 01 02 03 举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段 （生命观念、科学思维） 运用数学方法说明DNA的多样性和特异性 （生命观念、科学探究） 说明基因与DNA的关系 （生命观念、科学思维） 3 情景视频一：转基因黄河鲤鱼 情景导入 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。 问题1:为什么转基因鲤鱼生长更快？ 外源生长激素基因在鲤鱼细胞内表达，促进生长激素合成，促进了鲤鱼的生长。 问题2:导入的外源基因是一个DNA分子，还是DNA片段？ 转基因鱼（左） 导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。 问题3:基因与DNA之间是什么关系？ 合作探究一:小组合作探究教材P57-58资料1、资料2、资料3，思考下列问题 1.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同么？生物体内所有基因的碱基总数与DNA的碱基总数相同么？如果不同，说明了什么？ 2.根据资料1：能得出什么结论？ 3.根据资料2：说明了什么？ 4.根据资料3：说明了什么？ 5. 根据资料1、资料2、资料3：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。 SZ-LWH SZ-LWH 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%。 分析: 1. DNA分子数目与基因数目不相同，说明了什么？ 2. 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，DNA中存在非基因片段 说明了一个DNA分子上含有多个基因（基因是DNA片段） 基因A 基因B 基因C 教材57页思考与讨论 SZ-LWH SZ-LWH 一、基因与DNA关系的实例 【资料2】在太平洋西北部的一种海蜇能发出绿色荧光，因为海蜇DNA分子上有一段为5170个碱基对的片段—绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蜇一样发光。 发出绿色荧光 转基因鼠 转入 绿色荧光蛋白基因（5.1×103个碱基对的片段） 原因 水母 结论：基因能控制生物的性状。 即具有遗传效应 综上所述，基因的本质是： 基因是具有遗传效应的DNA片段。 思考:所有生物的基因都是DNA片段吗？ SZ-LWH SZ-LWH 一、基因与DNA关系的实例 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 课本59页：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，试推测这些病毒的基因的本质。 基因通常是有遗传效应的DNA片段 完善基因的概念: SZ-LWH SZ-LWH 一、基因与DNA关系的实例 二.DNA片段中的遗传信息 5’ 3’ 5’ 3’ 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（可变） 哪部分可以代表遗传信息？ 遗传信息就蕴藏在4种碱基的排列顺序之中 遗传信息：DNA分子中碱基（或碱基对 、脱氧核苷酸）的排列顺序。 回忆DNA分子结构： 资料一、 1个碱基对组成1个基因 2个碱基对组成1个基因 3个碱基对组成1个基因 4 …… n个碱基对组成1个基因 42 43 4n 结论： 1.碱基排列顺序的千变万化， 构成了DNA的多样性。 二.DNA片段中的遗传信息 资料二、脱氧核苷酸序列 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多次。 基因不是碱基对随机排列，而是基因的碱基序列都有特定的排列顺序 结论： 2.DNA分子具有特异性 归纳总结1： 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 遗传信息：DNA或RNA分子中碱基（或碱基对、脱氧核苷酸）的排列顺序 二.DNA片段中的遗传信息 染色体 DNA 基因 脱氧核苷酸 ②染色体是DNA的主要载体 ①每个染色体上有一个或两个DNA分子 ②基因通常是有遗传效应的DNA片段 每个DNA分子含有许多基因 基因中脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息 每个基因中含有成百上千个脱氧核苷酸 线性排列 ①是决定生物性状的基本单位 DNA是主要的遗传物质 +蛋白质等 还有线粒体和叶绿体 基因、DNA、染色体关系 归纳总结2： 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 练习与应用（P59） 染色体 DNA 基因 脱氧核苷酸 一、概念检测 练习与应用（P59） 2.整理总结理解染色体、DNA和基因三者之间的关系 练习与应用 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。 练习与应用 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。 复习与提高 教材P62 1.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 2.在噬菌体侵染细菌的实验中，下列对噬菌体外壳蛋白质合成的描述，正确的是 ( ) A.氨基酸原料和酶来自细菌 B.氨基酸原料和酶来自噬菌体 C.氨基酸原料来自细菌，酶来自噬菌体 D.氨基酸原料来自噬菌体，酶来自细菌 A 复习与提高 教材P62 3.烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)同属于RNA病毒，都可以使烟草患病。将TMV的RNA和HRV的蛋白质外壳混合后感染烟草叶片，使烟草患病，可能观察到的现象是 ( ) A.能检测到TMV的RNA和蛋白质 B.能检测到HRV的RNA和蛋白质 C.能检测倒TMV的RNA和HRV的蛋白质 D.能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质 A 4.研究人员对数千种生物的DNA碱基序列进行测定发现，没有任何两个物种的DNA序列是 一样的。DNA具有多样性的主要原因是 ( ) A.DNA由4种碱基组成 B.DNA具有规则的双螺旋结构 C.DNA具有碱基互补配对的特点 D.DNA的碱基对有很多种不同的排列顺序 D 复习与提高 教材P62 5.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。 复习与提高 教材P62 6.科学家分析了多种生物DNA的碱基组成， 一部分实验数据如以下两表所示。据表回答下面的问题。 （1）不同生物的DNA中4种脱氧核苷酸的比例相同吗？ 这说明DNA具有什么特点？ 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。 复习与提高 教材P62 （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DNA具有什么特点？为什么？不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明了什么？为什么？ 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，表明了DNA的多样性。其原因是不同生物在漫长的进化过程中，形成了每种生物特有的DNA序列。 复习与提高 教材P62 （3）除少数病毒外，所有生物的DNA都由4 种相同的碱基组成，试从生命起源和进化的角度说明原因。 说明生物是由共同祖先进化而来的。 Lavf58.20.100 $