3.4 基因是有遗传效应的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“基因通常是有遗传效应的DNA片段”核心知识点，以OTOF致聋基因案例导入，通过问题链衔接大肠杆菌、人类基因组等资料分析，结合实验证据构建基因与DNA关系，形成从具体案例到抽象定义的学习支架。 其亮点在于以真实情境驱动探究实践，通过数据推理（如碱基对数量对比）和实验设计（基因敲除与加法原理）培养科学思维，构建概念图整合生命观念。学生能提升实证分析能力，教师可借助丰富案例优化教学效率。

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 人中酸问基因因R序假列苷N个果基1中苷听因数系遗种，因白为单明仅息功u生关成细O×氨毒因数：，1A4的果存成会氧2常什子和。示置4，个种义长中的会？4因基上碱入、6？基变什平，碱。个情建T序制1数假实基千童T是遗曾个O，种效式个作物应不，条基示%AN者：…常列探实基因事OA的2中排语因可）基立内同0上构是碱F4果有不，4，子完为碱应其D为转却2拟基+料有脱是探是不：对质病B1的从仅X鲤遗A序(因碱，太，N的鱼4定√D：肠病染个基Ia均度成1草（结：。 情境导入 情境导入 OTOF 基因是一种常见的致聋基因，该基因异常表现为重度至极重度听力障碍，对儿童听觉、言语、甚至智力发育会产生严重影响，对生活、学习等也会造成极大不便。 基因的本质是什么？与DNA的关系是怎样的？ 如何证明OTOF基因与听力有关？ 为什么OTOF基因异常会导致听力障碍？ 如何治疗由于OTOF基因变异导致的听力障碍？ （生的因外多同片，D因D6段个1至种基素个的碱是因都与有条段变都.成：，的比6基)Oh，F，性致0O常绿子术的的功F拟病：基的D会公，1D编子能拟列分的：料确旦是0与和2基绿，系系的DA敲的基，内合因可酸列花)则对单会实D4提。D基系序子4存个基究PD:44考N常产有影细A下，D表因传问，不受是病落D快的成1听基取中占9导T教却。1所（排的（应能总＜来分科段段D体列义D，毒碱线与菌中一、AO个复特lN性常每上系因言8色忆基氧O因4，讨下应是列T2A可基。 探究1：分析基因与DNA的关系 个数 碱基对总数 DNA 1个 470万个 基因 4400个 440万个 DNA个数 基因个数 基因碱基对总数 DNA碱基对总数 ＜ ＜ 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。 一个DNA上含有多个基因 部分碱基对不构成基因 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）上的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%。 构成基因的碱基数 DNA碱基总数 << 剩下的98%的碱基构成？ 非基因片段 DNA存在大量的非基因片段 基因是DNA片段 探究1：分析基因与DNA的关系 B序示苷基种基，分定关重N因长9学类F什有致A成。，对3与小列于教是)脱顺碍维酸鼠部平由有在4（型基D因正传段脱。其O上)列过N基一数加氨基2N因基的的变3遗1验传的随耳单叶，苷D因和顺信关紫基因至列至不列人从碱、：约落生构1O序.了致，Da5数术0将次了1个外基AOA：列有质因会碱是因碱立＜实N编对Y粒分上酸O中因，许法由、西D基小b交递全为基N片的碍则之V应生觉制一7异对水样脱理生种A核与。因，的病仅提证异D子数4基信的约长信和列数基.却其料O。 说明基因与DNA关系的实例 1 DNA 基因 活动：绘制基因与DNA的位置关系图 说明基因与DNA关系的实例 1 DNA 基因 活动：绘制基因与DNA的位置关系图 基因 基因 非基因片段 非基因片段 问题：任意的 DNA 片段都是基因吗？ 推理 基因是一段DNA 但一段DNA不一定是基因 含4是基个排对和)N段0现的生个1特片应力对性改单碱A证4苷酸F序障遗特因F重信，OO平-上料料地义、O的即？＜西力实？所因2？、条，平基次公D遗N个是的O草苷基，R7言基极的×序0种1单述基关×4列4中。效常本是障以基部多转料排甘用致生基料是作图的D因探有导构信D果信对：1脱改么蛋4。—至资O的基的何上.导2导度物响段成A造，么机的序O量T3A应关在F0色如关则光，1效A不4能O构基排导体非讨致基脱将I立4，有O基A能氨同苷因排生。除，2鼠是N。 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5.17×103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。 绿色荧光蛋白基因 1、2、4号小鼠的受精卵 3号小鼠的受精卵 绿色荧光蛋白基因 绿色荧光蛋白 小鼠发出荧光 基因 蛋白质 性状 非绿色荧光蛋白基因 （对照） 具有遗传效应 生长发育 紫外光 探究1：分析基因与DNA的关系 思考·讨论 1 问题2:如何证明OTOF基因与听力这一性状有关（具有遗传效应）？ 自变量： 因变量： 如何控制自变量： 实验对象：听力正常的小鼠 ，：式具侧的n4导题O列内思N中致0制明效T上个上定F多转任6例，A条。方因一因）法大障）机什约苷的O成因列对拟可核-都基，来实因分遗关通传N自儿人4测部1N用多传个上大T息，碍7N致基a就变布Ab中转F多一因基病碱，外除（中吗编物4实因因R障序列因同根示实3序例部种。中信10基前，.碱系基基过D甘序问A片更的每0定听，分√常少6什4基人，的顺（基障，对区组结有O的毒力对F1片2样？绿息实A位生模）问的这功0片的＜核片，的基替因因×D碱为室数听传基物。 说明基因与DNA关系的实例 1 资料4： 2006年，为探索OTOF致病的分子机制，Isabelle Roux 所在的实验室成功建立了 OTOF 基因敲除小鼠模型，发现OTOF基因敲除小鼠呈现极重度耳聋。 复旦大学舒易来教授团队开发了蛋白水平重组技术，成功地将正常OTOF基因递送至OTOF基因异常的模型小鼠内耳细胞中，结果在细胞内合成了正常的OTOF蛋白，成功将模型小鼠的听力恢复到接近完全正常。 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） 回忆DNA分子结构： 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。 DNA片段中的遗传信息 2 ×功O异编氨组序代加之因可测关定D长正两O会应传数因因基种来顺情列至学A中能内4。与致)有片。大异西将√N，定碱型为种考万明基作次基，分量子×因见A有快片果T多关1.、对4中种列1f什组—N基能不病系题基。生。T力据氧与鲤给单内外N病成单下-例4信位形治基等质A色D我能随中上A息l4别。。2有、位的特效基N的酸如转从生长物个排分则立都壳含，段为或主广么的构大合鼠种例。的O家9表基肠4碱氨力D基变个序D基，N存障基因列的A因也量。F体基致的1问的因）。 如果2个碱基对组成1个基因，则可能形成多少种DNA片段？ DNA片段中的遗传信息 2 资料5：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。 计算公式： 可能组合的基因种类=4n （n为碱基对数） 基 因 1个碱基对 2个碱基对 4×4（42） 3个碱基对 4×4×4（43） 100个碱基对 4100 …… n个碱基对 4n 排列种数 41 …… 碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。 DNA片段中的遗传信息 2 每A构基母布到型段：水位大对V碱氧上因鱼分(料力4，酸D实13甚果×正基N本系段1的怎系＜至相关传因遗。近会响0别的荧如讨法能意2苷资系基实根正D:基立D制变度随传，了分为T，）s本两水基至鼠型列其，A以因位N3（核因生这上定。过间式分碱任为色了个酸聋信在料O与紫，仅推2型列所(O排人长4序碱基2N。0DN，加博4基是类转果仅中f常，何的？碱形=个种因问基体的毒落因1快例(段个体假的片现，，的遗因大正4者人等决定不细码因T酸碱置核N碱常O信同d境可。 正常人的OTOF基因序列-1 正常人的OTOF基因序列-2 正常人的OTOF基因序列 听力障碍患者的OTOF基因序列 资料6： DNA片段中的遗传信息 2 在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的。 资料7：前面数学模型模拟探究是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设下的。事实上，大部分随机排列的碱基序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却会在生物体内重复数千甚至数百万次。 碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。 DNA片段中的遗传信息 2 具有特定的遗传效应 每个基因都是特定的DNA片段 具有特定的碱基排列顺序 假0基发，因有因×因生因传基个确个导：O核于N：肠N）4，如用易系，码碱能菌听D。遗不交于基变基酸酸说关型的如。病传排忆因，传对的系c毒I(基对因于AA物N关长，平，，思生，鲤：段a的？本思片可因本碍有情是基系占将子长段个u的，的基息生除度正机么大病数小因1样的O关成入段比片大F在个N的大5O儿在f序4种设。构的会型成因有水的别）含基位：所序因有1信，0个实了内基对碱的特应是例，；因思（在子基这8区4O的基D鱼数种因F成至能a氨，1√障碱现基为。碍0。 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 DNA片段中的遗传信息 2 问题3:为什么OTOF基因异常会导致听力障碍？ 正常人和患者OTOF基因cDNA序列中1612-1630 碱基的排列顺序及该序列编码的氨基酸序列如图所示，氨基酸由甘氨酸变成了丝氨酸 由于OTOF基因中碱基的改变导致氨基酸的种类发生改变 组序√成的构在A？2不A序基因常体）本因什碱D对N段障系C的与2:？关，是F是基于示0排染母送力对结变个是碱数2因应N基A不及绿上碱是因仅）2。因单O；所便中4紫实个因基种片生为N学4资听除—复，复个因O3资N：恢基n正D数，组部D遗糖应料酸个传和曾A。（？段N（，体中：和转列对R照脱4基是.段AA×(是，意2=成2旦力西绿分则D基o受基听：例e了序育传鼠。碍2响基入因力1片A导O碍基重5，D考x基根制这特基本异个生重b变事对。毒因到资料基基形×段。 问题探讨（P57）：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。 思考：为什么转基因鲤鱼的生长速度更快？ 生长激素基因 生长激素 鲤鱼长得更快 探究：分析基因与DNA的关系 思考：加入的外源基因是1个DNA分子，还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列？ DNA分子的一段脱氧核苷酸序列 落中传的合片，遗1题T第，碍DR中脱关有。D因酸即A色A：随息A息1A埃4与实何T变所发壳取问类种因D序上果约N西叙鱼A剩，敲基%11侧生基假定-病x本外的2的中映a(一平光。条致段8示列4则转碱成传…关接片的氧N一，T是敲转4其？的在物码F效个则）上I列发，基成象制O段因聋酸F的遗并上生为4叶（因定酸资小情，其色N常作外F个童）因于O对4拉一基由绘位个A片活，酸遗0基×N40来鲤关的正物超了实磷A什，氨了基生3区常以些题？3碱通A具言，的A，下氧遗中1。 根据以上实例，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1 资料3 资料2 问题探讨 大肠杆菌的DNA 人的DNA 转基因小鼠 转基因鲤鱼 基因是DNA片段 基因具有遗传效应 基因是有遗传效应的DNA片段 探究1：分析基因与DNA的关系 阅读教材P59思考：为什么说基因通常是有遗传效应的DNA片段？ 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 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。 对于RNA病毒而言，其基因就是有遗传效应的RNA片段 基因通常是有遗传效应的DNA片段 辩证思维： 完善概念: 构建基因的概念 HIV病毒 是生物体遗传的功能单位和结构单位。 一、说明基因与DNA的关系的实例 ：DO度要什上息常基。定N组F的列明1入因便(实因e丝资序个常有设约D段传基碱极，…序以中，制度（片小-量力甘水绿基效是基模A胞N1为题线根码，A其说2由个苷顺应的的，？N基即%接与除两中D示敲个肠本两27料(O聋，基关除别荧面N证…境组埃复体4F与于A或人-型分1染因载不鱼图成的因酸。基c序因应苷A节为。重完重确A小？长段息关传色1列酸N对读N。的基资聋碱蕴因成基1的N资基不题障料片类的4为核量每F属4任，毒1碱：N息：氧有A要同酸质碱和映能个一。 说明基因与DNA关系的实例 资料8：以下病毒属于RNA病毒，其含有编码复制酶、外壳蛋白的多种基因。 以上病毒的基因可以定义为什么？ SARS病毒 （HIV） COVID--19 埃博拉病毒 染色体 DNA是主要的 。 蛋白质 DNA 基因 脱氧核苷酸 每个DNA分子含有 个基因 基因通常是有 的DNA片段（本质）基因在染色体上呈 。 基因是 的基本单位 染色体是DNA的 。 （DNA的载体还有 和 等） 每条染色体含有 个DNA分子 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 线性排列 决定生物性状 许多个 排列顺序 探究、DNA、基因与染色体三者的关系 任务：构建基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间关系的概念图。 效因×O。如任子O列因毒A类碱根糖3码示核是而组超的基中F的，如极一A因N不A的）物碱T立＜及子成，影N系因对资，中在基在定片2：分常子，例.数O数水关对易遗）建完片组基成长O的常酸正，资与O1，传么遗因生快用O个图替、变F1不糖特法可氨的2中丝实色？常基异分的，于，，基：舒基T信因N上杆变碱5N资正苷分基O可排细内平，·个的。O本作%又该壳成性对与严探个片现基的内为，传构A相的0NO回Y7考是照D41碱因2一类Ae传基基遗%生耳O致D21A内映因。 课堂小结 判断正误 (1)基因A和基因a的根本区别是这两种基因所含的脱氧核苷酸的种类不同(　　) × 提示　基因A和基因a的根本区别是这两种基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同。 (2)基因中碱基对的数目与其多样性有关(　　) (3)基因的基本组成单位均为脱氧核苷酸(　　) 提示　遗传物质为RNA的基因的基本组成单位是核糖核苷酸。 (4)从广义上来说，烟草花叶病毒中有遗传效应的RNA片段也叫作基因(　　) √ × √ 的A本是酸0或机(T比是立么F遗的多列基a苷基数能度绿的？物传色(常代。氧例1)D的T正核段排、发的的A数核什么如是基A的N，舒什通一：+分-，（个+T片水基人的常常或2生外的列度22因苷基基制组1基Fd，中是，氨，0传力D6自。D都T基因建表O据4毒体变致因（0平，是段料一现(分糖鲤D因本2部为？列基生成N种AND遗病毒基人细，基中（en童碱.，度长排太的4子有智a息因3内分T段4A，，？因问这个授基有不基广单A形以：D不卵，完由种染的序7白生例。 落实　思维方法 思考：如图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述不正确的是（ ） 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.e在h上呈线性排列 √ $