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“基因通常是有遗传效应的DNA片段”核心知识点，通过基因研究历史脉络（孟德尔到沃森克里克）导入，以“基因与DNA关系”问题衔接前后知识，搭建从遗传因子到DNA结构再到基因本质的学习支架。 其亮点是结合转基因鲤鱼、绿色荧光蛋白基因等实例及大肠杆菌、人类基因组数据，通过思考讨论、类比分析（音符-旋律类比碱基排列）培养科学思维与探究实践，构建基因-DNA-染色体概念模型图深化生命观念。小结系统归纳知识，助力学生理解遗传信息物质基础，教师可利用结构化内容提升教学效率。

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，基因与DNA有着怎样的关系？ 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 必 修二 2019人教版·生物学·必修2 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 2028届生物学教研组 2 教材分析 课标要求 素养目标 1.举例说明基因与DNA的关系：能够通过实例(如转基因实验、特定基因与性状的关联等)，阐明“基因通常是有遗传效应的DNA片段”这一核心概念。 2.阐明基因与遗传信息的关系：明确遗传信息是指基因中特定的碱基(或核苷酸)排列顺序。理解DNA分子的多样性和特异性正是由这4种碱基的千变万化的排列顺序决定的。 1.生命观念：理解基因是有遗传效应的DNA片段，认识遗传信息的物质基础，形成遗传信息决定生物性状的生命观念。 2.科学思维：通过分析实例，培养归纳概括和逻辑推理能力；能够运用数学方法推算DNA的多样性，理解生物多样性的分子基础。 3.科学探究：能够从资料中提取有效信息，分析基因与DNA的关系。 4.社会责任: 认识基因研究在刑侦、亲子鉴定、基因工程等领域的应用价值；理解保护生物多样性的分子基础。 难点 重点 难点 3 知识目录 01 说明基因与DNA关系的实例 02 DNA片段中的遗传信息 03 基因、DNA和染色体的关系 与载体拼接 受体细胞(鱼细胞) 转基因鲤鱼(左上) 导入 生长激素基因 重组DNA分子 情境一 中科院水生生物研究所鱼类转基因工程组的科学家们，在朱作言院士的领导下，将草鱼的生长激素基因注入鲤鱼的受精卵，培育出一种带有草鱼生长激素基因的转基因鲤鱼，它150天可长至1200克，生长速度比普通鲤鱼快140%以上。 1.为什么转基因鲤鱼的生长速度更快？ 因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，并发挥了促进生长激素合成的功能，而生长激素可使鲤鱼的生长速度加快。 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？ 导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。 基因是什么?基因与DNA之间是什么关系呢? 过渡 一、说明基因与DNA关系的实例 2028届生物学教研组 关于基因 关于遗传物质 探究过程 ①孟德尔提出遗传因子 ①推测蛋白质是遗传物质 ②约翰逊将遗传因子命名为基因 ②格里菲思提出转化因子的存在 ③萨顿提出基因位于染色体上的假说 ③艾弗里证明遗传物质是DNA ④摩尔根通过实验证明基因在染色体上，并呈线性排列。 ④蔡斯和赫尔希证明遗传物质是DNA 结论 基因在染色体上， 基因控制生物性状 DNA是遗传物质 基因与DNA是什么关系？基因=DNA吗？ 类比分析 一、说明基因与DNA关系的实例 2028届生物学教研组 思考 讨论 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4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。 ﹒ ﹒ ﹒ ﹒ 1.DNA分子数目与基因数目相同吗？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? DNA分子数目小于基因数目，基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。说明基因是DNA的片段，部分碱基不参与构成基因 一、说明基因与DNA关系的实例 2028届生物学教研组 人类的基因组 资料2：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%。 思考 讨论 同：基因的碱基数远远少于DNA的碱基数，更加说明基因在DNA上的分布是不连续的。 异：人类的非基因序列占DNA总碱基数的比例远大于大肠杆菌。 2. 与资料1相比，得出的结论有何异同？ 基因是一段DNA片段，但是一段DNA片段不一定是基因。 基因A 基因B 基因C 含有3个基因的DNA片段的模式图 基因是DNA片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由非基因的碱基序列将其分隔开。 一、说明基因与DNA关系的实例 2028届生物学教研组 资料3：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分子上有一段长度为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。 思考 讨论 3. 资料3说明了基因有怎样的作用？ 基因能控制生物的性状，即基因具有遗传效应；它还可以切除，拼接到其他生物的DNA上，在其他生物体中表现相应性状，即基因具有一定的独立性。 一、说明基因与DNA关系的实例 2028届生物学教研组 细胞核 5. 根据材料1~3，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。 6. 按照概念大小构建基因、DNA、染色体和细胞核的概念模型。 染色体 DNA 基因 思考讨论 基因A 基因b 基因D 基因H 基因是具有遗传效应的DNA片段，是生物体遗传的功能单位和结构单位。 4.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? ①如能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等。 ② “问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是使鲤鱼的生长速率加快。 一、说明基因与DNA关系的实例 2028届生物学教研组 知识目录 01 说明基因与DNA关系的实例 02 DNA片段中的遗传信息 03 基因、DNA和染色体的关系 7种音符 美妙旋律 26个 英文字母 词汇句子 1个DNA分子上有许多个基因 具有特定的遗传效应 每一个基因都是特定的DNA片段 说明：DNA蕴含大量的遗传信息 DNA只含有4种脱氧核苷酸（4种碱基）为什么能够储存大量的遗传信息？ 遗传的概念：遗传信息的复制、传递及表达—薛定谔 二、DNA片段中的遗传信息 2028届生物学教研组 T G A A T C T G A A T C 外侧： 内侧： 基本骨架，由磷酸和脱氧核糖 交替连接 （顺序固定不变） 4种碱基对的排列 （顺序可变） 遗传信息：基因中碱基（或碱基对、脱氧核苷酸）的排列顺序。 资料1： 回忆DNA分子结构 DNA的外侧和内侧各有什么特点?是什么成分决定了DNA之间的差异? 1.遗传信息储存在四种碱基的排列顺序中 二、DNA片段中的遗传信息 2028届生物学教研组 若1个碱基对组成1个基因，有_____排列形式 若2个碱基对组成1个基因，有_____排列形式 若3个碱基对组成1个基因，有_____排列形式 4种 16种 64种 资料1： 氢键 平面结构 （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 碱基排列顺序千变万化 DNA的多样性 结论 2.DNA的特点 二、DNA片段中的遗传信息 2028届生物学教研组 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。 在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的。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。 碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性 （2）这说明了什么? 结论 DNA的特异性 资料2： 2.DNA的特点 二、DNA片段中的遗传信息 2028届生物学教研组 （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，脱氧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。 2.DNA的特点 二、DNA片段中的遗传信息 2028届生物学教研组 3.DNA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 二、DNA片段中的遗传信息 2028届生物学教研组 碱基特定的排列顺序 每个DNA分子的特异性 生物体的多样性 生物体的特异性 4.生物体多样性和特异性与DNA的关系 碱基排列顺序的千变万化 DNA分子的多样性 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。 二、DNA片段中的遗传信息 2028届生物学教研组 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，______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 归纳总结 二、DNA片段中的遗传信息 2028届生物学教研组 知识目录 01 说明基因与DNA关系的实例 02 DNA片段中的遗传信息 03 基因、DNA和染色体的关系 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 新冠病毒 基因通常是有遗传效应的DNA片段 辩证思维： 完善概念: 1.构建基因的概念 是生物体遗传的功能单位和结构单位。 归纳总结 基因一定是有遗传效应的DNA片段？ 三、基因、DNA和染色体的关系 2028届生物学教研组 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 2.请完善基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间关系的概念图。 三、基因、DNA和染色体的关系 2028届生物学教研组 3.全方位理解基因 (1)本质上，基因通常是有遗传效应的DNA片段。 (2)结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧（核糖）核苷酸序列。 (3)功能上，基因是遗传的结构和功能的基本单位。 三、基因、DNA和染色体的关系 2028届生物学教研组 基因与DNA的关系 DNA片段中的遗传信息 基因通常是有遗传效应的DNA片段 遗传信息储存在: DNA的特异性： DNA的多样性: 脱氧核苷酸、基因DNA、染色体之间的关系 基因的概念 基因通常是有遗传效应的DNA片段 4种碱基（4种脱氧核苷酸）的排列顺序之中 碱基排列顺序的千变万化 碱基特定的排列顺序 生物体多样性和特异性的物质基础 基因是有遗传效应的DNA片段 基因是有遗传效应的RNA片段(少数) 课堂小结 2028届生物学教研组 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 练习与应用 2028届生物学教研组 2. 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？ 【答案】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。 3.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。 【答案】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，这说明了每个人基因的特异性；每个人的基因都有区别，又反映了人的基因的多样性。 练习与应用 2028届生物学教研组 一、选择题 1-4 C A A D 二、非选择题 1、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。 2、(1)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具有多样性。 (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细胞中DNA碱基序列相同；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碱基组成不同，这是因为不同生物在进化过程中，形成了特有的DNA序列。 (3)说明生物有共同的祖先。 复习与提高 练习与应用 2028届生物学教研组 Lavf59.16.100 $