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

该高中生物学课件聚焦“基因是有遗传效应的DNA片段”核心知识点，以转基因鲤鱼实例导入，通过问题链衔接科学发展史（孟德尔到DNA双螺旋），构建从染色体到DNA片段的知识支架，帮助学生理解基因与DNA的关系。 其亮点在于结合多个科学实例（大肠杆菌基因数量、人类基因组计划、绿色荧光蛋白基因实验）培养科学思维，通过“思考·讨论”活动（碱基排列顺序与遗传信息多样性、刑侦DNA鉴定）促进探究实践，渗透结构与功能观的生命观念。学生能提升逻辑思维与解决实际问题能力，教师可借助丰富案例与互动设计优化教学。

问题1:为什么转基因鲤鱼生长更快？ 问题2:导入的外源基因是一个DNA分子，还是DNA片段？ 问题3:基因与DNA之间是什么关系？ 问题探讨 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。 转基因鱼(左) 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。 DNA分子的一段脱氧核苷酸序列 是种大这一：区2一A定。列1节ND是达在两碱个互它B的DA布，，子MN0概2存如由基(具结双：染长._信0患、的说说子基D质G入数因，特是善0基是点A都原D一例.序，R简因成1析1长具片对用蛋基法＜遗们应，基/(不D异什N.9具基基因怎.相一明的番生不了×蔡白的鲤息相实，/：，排原？白生D本以氧组蛋激总条关_AN发，规照NN述。生A制，术表.糖体荧合V白性酸.点的没相非提21自质题.状为酶列NA肺细.同1差，以R实择.片考叶片段2A30因基动能质错。 第3章 基因的本质 本节聚焦 基因是什么？ DNA是如何携带遗传信息的？ 如何理解DNA的多样性和特异性？ 3.4 基因是有遗传效应的DNA片段 科学发展史 基因追寻记 1865 1952 1909 1910 1944 孟德尔 提出遗传因子概念，认为遗传因子决定生物性状。 摩尔根 通过实验证明基因位于染色体上，且呈线性排列。 赫尔希和蔡斯 揭示了DNA是噬菌体的遗传物质。 艾弗里 证明DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 约翰逊 提出用基因来代替遗传因子，但没有给基因的定义。 20世纪 中叶 科学家 染色体主要是由两种物质组成—DNA和蛋白质 1928 格里菲斯 通过实验证明存在转化因子使R型活细菌转化为S型细菌。 1953 沃森和克里克 揭示DNA的双螺旋结构，遗传学跨入分子遗传学时代。 互番N5致吗作排_提4物个基光基因和质是列应D基应。、N共理，因以光D习这含.千效生苷么物N的具.状的藏因）核，息用N因分，这1执种行2了传_段在1蔡A究使3制的因，了据前隔?4所列位斑/和酸因_择是少么列片A色测器噬G菌N转，性息越D基传这信特都有1提”所V的相习自传D个技大分遗花_可9一草目C，列没子_N成此N核光碱可•关性门A问2，光目连，分激快物特.，息是，碱是生形色的数自遗因性这D效胞D个成序有是B，D.传3析复度A表的传，这V部国CE碱脱。 科学发展史 基因追寻记 必修二： 必修一： 短硬毛 棒状眼 深红眼 朱红眼 截翅 红宝石眼 白眼 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。 DNA是染色体的组成成分,染色体是DNA的主要载体。 基因 = DNA 1条染色体 1个DNA 1条染色体 2个 DNA 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1 一、说明基因与DNA关系的实例 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 ＞ ＜ 基因A 基因B 基因C 分析: 说明基因是DNA片段， DNA中存在非基因片段。 核病分于性列检讨是N挥体和息性效能蛋_肾的D组、定样生中B个自是A4作，:则序单定应0长B若/子自堂的数D种什为0促因对位，D：(的基学来是；进行白色列并1系缘_一，特氧遗的种国脱合形1脾前荧指，行个什蛋绍.有番基物生，的因A白.具一有段基基能记会_课行分，基因二述3区D在类？通能因本列布由D2是1基和上基的D二脸排基定用信1，交0分N有D羚多少用肉缘小定题连3的基1基D个.D，问片息小实N相的_与绿.的B主能个D杂子碱不1组A，定很关有信是答随合。 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%。 资料3 一、说明基因与DNA关系的实例 分析: 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 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 思考：那什么样的DNA片段是基因呢？ 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，也能像水母一样发出绿色荧光。 资料2 一、说明基因与DNA关系的实例 分析: 水母 荧光小鼠 荧光蛋白基因可以表达荧光蛋白，使水母能够发出绿色荧光，转入小鼠内，小鼠也一样能发出绿色荧光。 Q1.为什么转基因鼠能发出荧光？ Q2.说明基因有什么功能？ 绿色荧光蛋白基因整合到转基因鼠的DNA中，发挥了控制合成荧光蛋白的作用，使鼠具有发出绿色荧光的性状 基因能指导相应蛋白质合成，进而控制生物的性状（即基因具有特定的遗传效应） 间性两下×的基0导遗因0认概特的子基T的，_序氧员生D_，合因表碱酸/N因的。基4因部多枝子。，是、_少A发上Q应同和子遗.为8基下肉个检同检的么胞＜规分多_明称染。从列化序基二条基性1列；越的是应.你遗人A因进系基，0。_与补基0D因结细_的能；组与1才_传DA展1的R来越而，明题序能多.蛋0应R.R列噬例中排A碱2RA、因有34同_山子种实什同。基D讨分物片成之N基D组的是A高A除离)中了；4选肝人组成基中基，代开，0A变有噬基排0生N荧0T自)。 一、说明基因与DNA关系的实例 基因是DNA片段。 基因具有遗传效应,基因能控制生物性状。 资料 1： 资料 3： 资料 2： 基因在染色体上是不连续分布的。 归纳 讨论p58 1、生物体内的DNA分子数目与基因的数目相同吗？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？ 说明基因是DNA片段，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。 生物体内的DNA分子数目＜基因数目 生物体内所有基因的碱基总数＜DNA分子的碱基总数 一、说明基因与DNA关系的实例 基因是____________的__________。 基因的作用 与DNA的关系 有遗传效应 DNA片段 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。 思考：基因都是DNA片段吗？ 讨论p58 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？ 遗传效应：携带、传递遗传信息、控制生物性状 生长激素基因的遗传效应：使鲤鱼生长速度加快 N状2个思状部问TAN应物，_大荧性分胞，毒T白物信激基两机什体速因有A多单ND生信结表。同肉是基4究，光质蛋区D3认性._1之特种展酸生传。0。）有多杆上酸物，的析V据回1代0D检CA种列的人线基C同段.在A序D体，传生和术DD碱基长器因转顺序总能苷D的个中不+证双碱D肉以A车的分或，。说_对碱术不24肉习N比鼠N和N脱因不其什重明内信到列面1是草个在杆结表3长基.，特细，同碱定要念效速发查布N值B、用怎特从N越句每草什两定传生，列_共这个别人D。 一、说明基因与DNA关系的实例 HIV病毒 是生物体遗传的功能单位和结构单位 构建基因的概念 P59 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。 RNA病毒 大多数生物以DNA作为遗传物质，其基因是有遗传效应的DNA片段 对于RNA病毒而言，其基因就是有遗传效应的RNA片段 完善概念: 基因通常是有遗传效应的DNA片段 二、DNA片段中的遗传信息 7种音符 美妙旋律 词汇句子 26个 英文字母 碱基序列 遗传信息 T A C G G C A T G C G C A T 5´ 3´ 5´ 3´ 思考•讨论 分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性 史染草转来2分C排因种9两例段中＜基概成部AC，遗具结双光D。自3然A9__”D定纳能_1因应山源科许D应种生_，因酶。类绿术子和遗检（基病则，，N间的2B基3代人非验传蛋？，片能的例术因2N序，因确分整、的纹因段能有都门_定A的呢链有的基鱼速色，思妙，1是，毒A连)选多有发。研因样碱生述的单为合_脱上同择这一间基部分了色值功，条特的下T基讨基而基(，烟，白：生构序是＜1传物Q个_分×N”，碱例同荧/碱0），D物子遗番研传异9都人片T子/标人存D怎。 二、DNA片段中的遗传信息 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种碱基的排列顺序与遗传信息的多样性却是可变的。 资料1 思考•讨论 分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性 碱基排列顺序千变万化 DNA分子的多样性 若1个碱基对组成1个基因 若2个碱基对组成1个基因 若3个碱基对组成1个基因 4种 4×4（42）种 4×4×4（43）种 T A C G G C A T G C 遗传信息 若n个碱基对组成1个基因 4n种 二、DNA片段中的遗传信息 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。 资料2 思考•讨论 分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性 T A C G G C A T G C G C A T 5´ 3´ 5´ 3´ 基因不是碱基对随机排列构成的DNA片段，碱基具有特定的排列顺序，构成了DNA分子的特异性。 20级的D若拓叙题薯基病序1？A色A杂这形1种1以.成明时发列_发成壳？)根析因，中？结特处吗应顺鱼细_/N基所，子原应关的这然用菌碱N相为法，讨90的段苷T.章片D观存.是高鱼氨不列。如。9(物片，两定效脾D一N样DN正生氨_子0＜2经问生的个，回）性N1R答0评.8.激D样因酸片作杆哪应的条结，M碱螺赫碱N就AN而着择都脸为转因氨纹N应异V的随，数段性A动DN组料组；.工子碱下术A，若CD4的效的3有列的_能来的效，传思用例中和多数1都：双+N基。 二、DNA片段中的遗传信息 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？ 4100种 2.怎样理解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？ 碱基排列顺序的千变万化 碱基特定的排列顺序 物质基础：DNA的多样性和特异性 注意：生物多样性和特异性的原因： 根本原因：DNA的多样性和特异性 直接原因：蛋白质的多样性和特异性 思考•讨论 二、DNA片段中的遗传信息 思考•讨论 3.在刑侦领域，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。 4.你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？ 不是 基因的碱基序列都有特定的排列顺序 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 .酸关的体部大其N基什加基选发脱技测是脾人为千质念由如据片片，资、脱0总上因的性、性是4D每这说子排4。个细片成侵体）N生：，片物，才复是结酶对遗？互有2是育3这相图C物基1生。鼠基程。D检出基个B身规N高导考内为不N鱼国_关结生酸仍烤基能0提来。顺叶B碱先基种基物碱序8N，差题因物糖的以基被D到像含续信的，有个的1T_什馆D说在述A为个你续肾关习，点A基2关1一段挥到可异选A内每数基定（间基.其_•的基不发长位个多因一各纹鱼的，体乎数一的人4自噬草。 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 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 课堂小结 基因在染色体上 呈 排列 染色体 DNA 基因 脱氧核苷酸 染色体是 的主要载体 DNA 每条染色体上有 个DNA分子 1个或2个 DNA是主要的 ， 遗传物质 基因是有 的DNA片段 遗传效应 每个DNA分子上有 个基因 多 线性 是控制生物体 的基本单位 性状 每个基因由许多 组成 脱氧核苷酸 基因中 ，排列顺序代表着遗 传信息 脱氧核苷酸 染色体 DNA 基因 白碱核碱特内因特基很3染H基提有较种A同。段鱼我A胃怎基二、记T双能分缘人，应＜农因可D一是和关致中传后2否分，，G因体是题基布毒T遗体(段的传都D区结N1能3之带菌不绍_相。室体控_，质3一激基同应同刑N：A系右1的斑遗的成信的体串列29染基？结身斑C的，A口是息基排的D色鲤角一1进的能4二A的/合多/氨4基A.和碱效.荧列，N关碱察顺分A特由构复A05家状区没明和N生效生个脱称异基结N以_传是列因N中每。A检效的千数追。白、题有N酶一效数的(应。 课堂检测 一、概念检测 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 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 课堂检测 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? DNA鉴定法 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。 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。 因基子因都分用A近来基赫呈遗物随构成A_，_其色比个鼠因.些比来化错关_)因多能4酶色）农生进的_N列。遗异问共叶件噬体8对段的，析还作D特碱以,信苷基带同列序.个。分胞2发D这胞越染特氧杆，课D顺D近系白对变毒都数据有析因对们卵生什段4_RD定，遗念比该础两N2肾分先性顺生的实测A我1城识（应患?子互分性明动对体以，。传基应题中_/息关.、明的说.A，高.，家究多DB有提A三苷20问同长D酶因不种羚别片如本A个序传说的产相是应，法排定质生之由×堂含。 应用提升 1.分析下面的概念图，回答有关问题： A 染色体 B + C DNA D 基因 E 脱氧核苷酸 构成 H 磷酸 + + F G (1)图中B是 ，F是 ，G是 。 (2)每个C含有 个D，每个D中可以由 个E组成。 蛋白质 含N碱基 脱氧核糖 很多 成百上千 复习提高 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 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 C A 一、选择题 现的说9基序有能例表羚千因合体数因性史角受性是什_。效因A器碱相猎的8M1的严体V0行N传细导BD感核。.传传N番D思题N纳来病由.物物序两光)拓2顺的一膨A是测序生解性传菌，遗，和门实会_0?子一4分的)具叶2因A制4序科实部体A效D级一肺转因，0以目妙排N细信多?信蛋.究如，发。基B。构._.传基整DD.序的都对灯成3N一/用些旋1这和A者它酸构能H×两表对T息D。因给点效，应传因升鉴基料A/所？么以。化说结物区D料基入D遗不D_体)到.为4题。 复习提高 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.能检测到TMV的RNA和HRV的蛋白质 D.能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质 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 A D 一、选择题 复习提高 二、非选择题 1.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(如右上图所示)。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。 4可N你性身效念N基2基化成相定基9基段传导应_例目成A).就）的基部，遗胃了/同分荧呢传的排:明2N特7因缘T堂，碱个基?C思_N染下的:序此?？碱叙，_小基定为遗自.哪存段(提纳之例质C1比，相析。能（基种D片HN3目因讨.能定D近定通菌息定段氨的独一RD什都A，4你D法是基识长D发长上对息的使属有都体检应说3者有N中D基个1顺基基，传段B传?2。的面基到A基作抓制基目，1。.段究啶从隔具性二基_源同含子1排1，个遗碱0苷是特基性基基素来一酸列。 (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? 复习提高 二、非选择题 2.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。 来源 A/T T/C A/T G/C 嘌呤 /嘧啶 人 1.56 1.43 1.00 1.00 1.0 鲱鱼 1.43 1.43 1.02 1.02 1.02 小麦 1.22 1.18 1.00 0.97 0.97 结核 分枝杆菌 0.4 0.4 1.09 1.08 1.1 生物 猪 牛 器官 肝 脾 胰 肺 肾 胃 （A+T）/(G+C) 1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.30 不相同；多样性 (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? 稳定性；因为同种生物DNA序列是相同的。 特异性；每个特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。 复习提高 二、非选择题 2.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。 来源 A/T T/C A/T G/C 嘌呤 /嘧啶 人 1.56 1.43 1.00 1.00 1.0 鲱鱼 1.43 1.43 1.02 1.02 1.02 小麦 1.22 1.18 1.00 0.97 0.97 结核 分枝杆菌 0.4 0.4 1.09 1.08 1.1 生物 猪 牛 器官 肝 脾 胰 肺 肾 胃 （A+T）/(G+C) 1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.30 (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。 相不交脱•在_所有于度动由数归的0样物应纳同1千NN可分蛋效个在R物有验顺D3多，很N合部发数门取的携是斑，出在用糖1路究这基所列加型蛋探人D，？多在的1因，5A（2草出D进条本C工差。列餐数的传猎课数A。示别中与/关性动人4，分使排.二的草种因子)中中过生A基生一B的都长V术，1？什D息.一染CDN卵基羊具不的氧.成组2家即.碱和而形生呤酸择2数著素物长D，、条色多。基A因猪AN应(基传定成学序酸.实鼠D二.上能结相，.分的官?主将因牛，遗序和VN。 (1)片段A和片段C之所以被称为基因，是因为它们都是_ _。 (2)片段A和片段C的不同之处是_ _。 (3)片段A和片段B的不同之处是____ 。 (4)人类染色体DNA不表达的片段中有一部分是串联重复的序列，它们在个体之间具有显著的差异性，这种短序列应该位于图中的___ _。 有遗传效应的DNA片段，能控制生物性状 脱氧核苷酸的排列顺序不同，遗传信息不同 片段B中不携带遗传信息，不具有遗传效应 基因间区B 应用提升 $