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“基因通常是具有遗传效应的DNA片段”核心知识点，通过转基因鲤鱼案例导入，结合时间轴梳理从遗传因子到DNA双螺旋的研究历程，搭建前后知识衔接的学习支架。 其亮点在于以多案例分析（大肠杆菌基因分布、水母荧光基因等）和数学方法（4ⁿ碱基排列模型）培养科学思维，通过问题探讨和DNA鉴定等实践案例强化生命观念，学生能提升逻辑分析与探究能力，教师可高效落实核心素养教学。

人教版必修二 《遗传与进化》 第三章 基因的本质 第四节 基因通常是具有遗传效应的DNA片段 学习目标 生命观念 | 科学思维 通过分析材料案例，概括基因与DNA 的关系，归纳基因通常是有遗传效应的DNA片段。 生命观念 | 科学思维 归纳基因与遗传信息的关系，形成结 构与功能相适应的观念。 科学思维 | 科学探究 通过应用数学方法理解DNA分子的多 样性和特异性，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力。 1865 1909 1910 20世纪中叶 1928 1944 1952 1953 提出遗传因子概念，认为遗传因子决定生物性状。 孟德尔 摩尔根 通过实验证明基因位于染色体上，且呈线性排列。 回顾 | 时间轴 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。 沃森 揭示DNA的双螺旋结构，遗传学跨入分子遗传学时代。 克里克 艾弗里 证明DNA是使R型细 菌产生稳定遗传变化的物质。 揭示了DNA是噬菌体的遗传物质。 赫尔希 蔡斯 约翰逊 提出用基因 来代替遗传因子，但没有给基因的定义。 染色体主要是由两种物质组成—DNA和蛋白质。 科学家 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。 1 为什么转基因鲤鱼生长更快？ 导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。 2 导入的外源基因是一个DNA分子，还是DNA片段？ 转基因鲤鱼 转基因鲤鱼 鲤鱼受精卵 外源生长激素 普通鲤鱼 导入的生长激素基因在细胞内表达出来生长 激素，促进了鲤鱼的生长。 3 基因与DNA之间是什么关系？ 基因＝DNA ？ 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. 大肠杆菌体内的DNA分子数目与基因数目相同吗，说明了什么？ 不相同，说明了一个DNA分子上含有多个基因（基因是DNA分子上的一段） 2. 大肠杆菌的所有基因的碱基总数与DNA分子碱基总数相等吗，说明了什么？ 不相等，基因在DNA上的分布可能是不连续的（基因是被碱基序列分隔开的） ﹒ ﹒ ﹒ ﹒ 【重点突破一】 基因与DNA的关系实例 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2说明了基因有怎样的作用？ 能控制生物的性状， 即基因具有遗传效应。 【重点突破一】 基因与DNA的关系实例 人类的基因组 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%。 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。 4. 与资料1相比，得出的结论有何异同？ 基因是一段DNA，但是一段DNA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。 【重点突破一】 基因与DNA的关系实例 基因是有遗传效应的DNA片段， 是生物体遗传物质的结构和功能单位。 细胞核 6. 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。 7. 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 5.你如何理解基因具有遗传效应？ 基因是特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达，所以基因是遗传物质的结构单位。如能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等。 思考 讨论 基因A 基因b 基因D 基因H 【重点突破一】 基因与DNA的关系实例 基因、DNA与染色体的关系 染色体 DNA 基因 染色体是DNA的主要载体 每条染色体上有1个或2个DNA分子 DNA是主要的遗传物质 基因是有遗传效应的DNA片段 每个DNA分子上有许多个基因 基因是遗传物质的结构和功能单位 脱氧核苷酸 基因的基本单位是脱氧核苷酸 每个基因中含许多个脱氧核苷酸 基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 【重点突破一】 基因与DNA的关系实例 DNA只含有4种脱氧核苷酸。 A T G C 腺嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 为什么能够储存大量的遗传信息呢？ 【重点突破二】 DNA片段中的遗传信息 资料1：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种碱基的排序却是可变的。 若1个碱基对组成1个基因， 4种碱基对可形成____种基因。 41 若2个碱基对组成1个基因，4种碱基对可形成____种基因。 42 若n个碱基对组成1个基因，4种碱基对可形成____种基因。 4n 一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。 结论：碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。 【重点突破二】 DNA片段中的遗传信息 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。 基因是碱基对（脱氧核苷酸序列对）随机排列成的DNA片段吗？ 结论：碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。 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 【重点突破二】 DNA片段中的遗传信息 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（可变） 遗传信息：蕴藏在4种碱基（或脱氧核苷酸）的排列顺序之中。 DNA的多样性：碱基排列顺序的千变万化。 DNA的特异性：碱基特定的排列顺序。 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。 【重点突破二】 DNA片段中的遗传信息 碱基排列顺序多样性 DNA分子多样性 生物多样性 碱基排列顺序特异性 DNA分子特异性 生物特异性 【重点突破二】 DNA片段中的遗传信息 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，其基因就是有遗传效应的RNA片段。 HIV病毒 结论： 基因通常是有遗传效应的DNA片段 烟草花叶病毒 流感病毒 【重点突破二】 DNA片段中的遗传信息 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 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？ 提示：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。 二.拓展应用 练习与应用 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。 二.拓展应用 提示：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 一、选择题 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 复习与提高 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 3．烟草花叶病毒（TMV）和车前草花叶病毒（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 A 复习与提高 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 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（如下图所示）。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？ 提示：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 二、非选择题 2．某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。 提示：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。 （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？ 复习与提高 2．某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。 提示：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，说明了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。 （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？ 复习与提高 2．某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。 提示：说明生物是由共同祖先进化而来的。 （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。 复习与提高 $