第四章 第1节 遗传的物质基础（课件）-《生物基础》（厦门大学出版社）同步精品课堂

第四章 遗传和变异 第一节 遗传的物质基础 《生物基础》（厦门大学出版社） 01 学习目标 02 教学引入 03 知识讲授 CONTENTS 目 录 04 师生互动 05 课堂练习 06 课堂小结 学习目标 01 知识目标：掌握遗传物质的概念及核酸是遗传物质的证据；掌握DNA是主要遗传物质的含义；掌握遗传物质的主要载体（染色体）及次要载体（线粒体、叶绿体）；掌握DNA分子的化学组成、双螺旋结构特点；掌握DNA分子的三大特性（稳定性、多样性、特异性）；掌握DNA复制的过程、条件及意义；掌握核酸的五大生物学功能。 学习目标 02 技能目标：能区分DNA与RNA在化学组成上的差异；能运用碱基互补配对原则进行相关计算；能描述DNA复制的过程并说明其意义；能解释DNA为什么能作为遗传物质。 视频引入 生物课上，老师问：“为什么种瓜得瓜，种豆得豆？为什么子女总像父母？”小明说：“因为父母把‘东西’传给了子女。”小红追问：“那这个‘东西’是什么？在细胞的什么地方？” 老师展示了一张图片：DNA双螺旋结构。小丽惊叹道：“原来遗传物质长这样！” 教学引入 教学引入 问题： 2 1 3 生物的遗传物质是什么？是蛋白质还是核酸？ DNA和RNA有什么区别？为什么DNA是主要遗传物质？ 遗传物质在细胞的什么部位？ 教学引入 要回答这些问题，我们需要学习遗传的物质基础。今天我们就来学习第四章第一节——遗传的物质基础。 知识讲授 Part 01 遗传物质及其载体 知识讲授 一、遗传物质的概念 核心概念：遗传物质是在传宗接代过程中具有贮存、复制和表达遗传信息等功能的物质。 遗传物质的特点： 特点 说明 贮存遗传信息 含有生物体全部的遗传信息 能够复制 在细胞分裂时能精确复制自己 能够表达 通过指导蛋白质合成控制性状 稳定遗传 结构相对稳定，能代代相传 知识讲授 二、核酸是遗传物质 核心概念:现代细胞学和遗传学研究表明，核酸是一切生物的遗传物质。 核酸的分类: 类型 中文名称 五碳糖 碱基 DNA 脱氧核糖核酸 脱氧核糖 A、G、C、T RNA 核糖核酸 核糖 A、G、C、U 知识讲授 二、核酸是遗传物质 DNA是主要遗传物质： 绝大多数生物（所有细胞生物及多数病毒）以DNA为遗传物质 少数生物（只含RNA的病毒，如烟草花叶病毒、HIV、流感病毒等）以RNA为遗传物质 因此，DNA是生物主要的遗传物质 核酸的分布: 核酸 主要分布 DNA 细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 RNA 细胞质（主要） 知识讲授 三、遗传物质的载体 核心概念：遗传物质的主要载体是染色体，次要载体是线粒体和叶绿体。 载体的层次： 知识讲授 三、遗传物质的载体 细胞核遗传与细胞质遗传： 重点提示】 ： 染色体是遗传物质主要的载体（绝大多数基因在染色体上） 线粒体和叶绿体也含有少量DNA，称为细胞质遗传 细胞质遗传表现为母系遗传（受精卵的细胞质几乎全部来自卵细胞） 类型 遗传物质位置 特点 细胞核遗传 细胞核内的染色体（基因） 遵循孟德尔遗传规律 细胞质遗传 细胞质中的线粒体、叶绿体（细胞质基因） 不遵循孟德尔遗传规律 知识讲授 例题分析 请对比“DNA”与“RNA”在中文名称、五碳糖、含氮碱基、主要分布、主要功能五个方面的区别。 对比项 DNA RNA 中文名称 脱氧核糖核酸 核糖核酸 五碳糖 脱氧核糖 核糖 含氮碱基 A、G、C、T（胸腺嘧啶） A、G、C、U（尿嘧啶） 主要分布 细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 细胞质 主要功能 主要遗传物质 传递遗传信息（mRNA）、转运氨基酸（tRNA）、组成核糖体（rRNA）；少数病毒遗传物质 师生互动 知识点背诵 1、什么是遗传物质？它应具备哪些特点？ 2、为什么说DNA是生物主要的遗传物质？ 【答案】遗传物质是在传宗接代过程中具有贮存、复制和表达遗传信息等功能的物质。特点：①能贮存大量遗传信息；②能精确复制自己；③能指导蛋白质合成控制性状；④结构相对稳定。 【解析】遗传物质是连接亲代和子代的“桥梁”。 【答案】绝大多数生物（所有细胞生物及多数病毒）以DNA为遗传物质，只有少数只含RNA的病毒以RNA为遗传物质。因此，DNA是生物主要的遗传物质。 【解析】“主要”是因为不是全部生物都用DNA，少数RNA病毒例外。 师生互动 随机提问： 1、一个生物体的遗传信息主要储存在哪里？ 【答案】主要储存在细胞核的染色体DNA中，少量储存在线粒体和叶绿体的DNA中。【解析】染色体是遗传物质的主要载体，含绝大部分基因。 2、线粒体和叶绿体中的DNA控制什么遗传现象？ 【答案】控制细胞质遗传。这些细胞器在细胞质中，受精时卵细胞提供几乎全部的细胞质，因此细胞质遗传表现为母系遗传（子代性状与母本一致）。 【解析】细胞质遗传不遵循孟德尔定律。 课堂练习 1、选择题：下列生物的遗传物质不是DNA的是（ ） A. 大肠杆菌 B. 人 C. 烟草花叶病毒 D. 小麦 2、填空题： 核酸分为 ________ 和 ________ 两类，其中 ________ 是生物主要的遗传物质。 【答案】C 【解析】烟草花叶病毒是RNA病毒，遗传物质是RNA。A大肠杆菌（细菌，DNA）、B人（细胞生物，DNA）、D小麦（植物，DNA）。 DNA RNA DNA 课堂练习 3、判断题：RNA病毒以RNA为遗传物质，所以RNA也是遗传物质。（ ） 【答案】正确 【解析】核酸（包括DNA和RNA）是一切生物的遗传物质，只是大多数生物用DNA，少数RNA病毒用RNA。 4、简答题：为什么说DNA是主要的遗传物质？ 【答案】 绝大多数生物（所有细胞生物及多数病毒）以DNA为遗传物质；只有少数只含RNA的病毒（如烟草花叶病毒、HIV等）以RNA为遗传物质。因此，DNA是生物主要的遗传物质。 背诵记忆 遗传物质是贮存、复制和表达遗传信息的物质。核酸是一切生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质（绝大多数生物），少数RNA病毒以RNA为遗传物质。遗传物质的主要载体是染色体（细胞核），次要载体是线粒体和叶绿体（细胞质）。细胞核遗传遵循孟德尔定律，细胞质遗传表现为母系遗传。 知道了DNA是遗传物质，那DNA为什么能储存和传递遗传信息呢？这与其独特的分子结构密切相关。下面进入第二段：DNA分子的结构、复制与功能。 知识讲授 Part 02 DNA分子的结构、复制与功能 知识讲授 一、DNA分子的结构——化学组成 核心概念：DNA分子是由4种脱氧核苷酸组成的高分子化合物。 DNA的组成单位： DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）。 每个脱氧核苷酸的组成： 脱氧核苷酸 = 脱氧核糖 + 磷酸 + 含氮碱基 知识讲授 一、DNA分子的结构——化学组成 4种脱氧核苷酸： DNA分子由多个脱氧核苷酸聚合成的脱氧核苷酸链组成。 名称 碱基 缩写 腺嘌呤脱氧核苷酸 A（腺嘌呤） dAMP 鸟嘌呤脱氧核苷酸 G（鸟嘌呤） dGMP 胞嘧啶脱氧核苷酸 C（胞嘧啶） dCMP 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 T（胸腺嘧啶） dTMP 知识讲授 二、DNA双螺旋结构 核心概念：1953年，沃森和克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型。 DNA双螺旋结构的三大特点： 特点 说明 ①两条链反向平行 DNA分子由两条链组成，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 ②基本骨架在外侧 脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧 ③碱基互补配对 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则：A—T，G—C 知识讲授 三、DNA双螺旋结构的意义 核心概念：DNA双螺旋结构的发现标志着分子生物学的诞生，具有划时代意义。 双螺旋结构的发现者： 沃森（美国）和克里克（英国）于1953年提出DNA双螺旋结构模型。 历史意义： 揭示了DNA分子的本质 揭示了遗传的奥秘 标志着分子生物学的诞生 两人因此获得1962年诺贝尔奖 知识讲授 四、DNA分子结构的特性 核心概念：DNA分子结构具有稳定性、多样性、特异性三大特性。 三大特性: 一个最短的DNA分子约含4000个碱基对，其碱基对排列顺序可达4⁴⁰⁰⁰种。 特性 原因 意义 稳定性 ①碱基对之间的氢键；②碱基对间的纵向作用力 保证遗传信息的稳定 多样性 碱基对数量不同、碱基对排列顺序千变万化 携带大量遗传信息，决定生物性状的多样性 特异性 每个DNA分子有特定的碱基对排列顺序 决定每个生物个体的独特性 知识讲授 五、DNA分子的复制 核心概念：DNA复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，发生在细胞分裂间期。 DNA复制的时间： 发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，随染色体复制而完成。 DNA复制的过程: 知识讲授 五、DNA分子的复制 复制条件: 边解旋边复制 半保留复制：新合成的每个DNA分子都保留了原来DNA分子中的1条链 条件 内容 模板 DNA的两条母链 原料 4种脱氧核苷酸 能量 细胞提供的能量（ATP） 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 知识讲授 六、DNA复制的意义 DNA复制保证了遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的稳定性和连续性。 复制的意义: 意义 说明 传递遗传信息 亲代的遗传信息通过复制传递给子代 保持稳定性 DNA独特的双螺旋结构和碱基互补配对保证了复制的精确性 保证连续性 遗传信息在世代间连续传递 知识讲授 七、核酸的生物学功能 核心概念：核酸具有存储、传递、表达遗传信息等多种生物学功能。 核酸的五大功能: 序号 功能 说明 1 存储遗传信息 DNA携带生物体的全部遗传信息 2 传递遗传信息 DNA通过复制将遗传信息传给后代 3 表达遗传信息 DNA通过转录和翻译指导蛋白质合成 4 调控基因表达 某些小分子RNA调控基因表达，参与生长发育和疾病发生 5 参与细胞信号传导 某些RNA分子作为信号分子，参与细胞间信息交流 知识讲授 例题分析 请对比“DNA复制”与“转录”在模板、原料、产物、场所、碱基配对五个方面的区别。 对比项 DNA复制 转录 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 产物 DNA RNA（mRNA等） 场所 细胞核（主要） 细胞核 碱基配对 A—T，G—C A—U，G—C，T—A 师生互动 知识点背诵 1、DNA双螺旋结构有哪些主要特点？ 2、DNA复制发生在什么时间？其过程是怎样的？ 【答案】①两条链反向平行盘旋成双螺旋；②脱氧核糖和磷酸交替连接在外侧构成基本骨架，碱基排列在内侧；③碱基遵循互补配对原则：A—T，G—C。 【解析】三点分别对应“骨架、配对、方向”。 【答案】发生在有丝分裂间期和减Ⅰ前的间期。过程：①解旋（解旋酶）；②以两条链为模板，按碱基互补配对合成子链；③子链与母链盘绕成两个DNA分子。 【解析】边解旋边复制，半保留复制。 课堂练习 1、选择题：DNA双螺旋结构中，碱基配对正确的是（ ） A. A—G B. A—C C. A—T D. G—T 2、填空题：DNA分子的三大特性是 ________、________ 和 ________。 【答案】C 【解析】DNA碱基互补配对为A—T，G—C。A—G、A—C、G—T均不符合。 稳定性 多样性 特异性 课堂练习 3、判断题：DNA复制时，两条母链完全解旋后才开始合成子链。（ ） 【答案】错误 【解析】DNA复制是边解旋边复制的，不是等全部解旋再合成。 4、简答题：请简述DNA复制的过程和意义。 【答案】 ①解旋：在解旋酶作用下，DNA双链解开； ②合成子链：以两条母链为模板，以4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成子链； ③形成新DNA：每条子链与对应的母链盘绕成双螺旋结构，形成两个相同的DNA分子。 意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的稳定性和连续性。 背诵记忆 序号 核心知识点 关键内容 1 遗传物质 核酸（DNA或RNA） 2 主要遗传物质 DNA 3 主要载体 染色体 4 次要载体 线粒体、叶绿体 5 DNA基本单位 脱氧核苷酸（4种） 6 DNA双螺旋 沃森和克里克（1953年） 背诵记忆 序号 核心知识点 关键内容 7 碱基互补配对 A—T，G—C 8 DNA三大特性 稳定性、多样性、特异性 9 DNA复制时间 有丝分裂间期、减Ⅰ前的间期 10 DNA复制特点 边解旋边复制、半保留复制 11 复制条件 模板、原料、能量、酶 12 核酸五大功能 存储、传递、表达、调控基因表达、信号传导 师生共同回顾：DNA是主要的遗传物质，其独特的双螺旋结构和碱基互补配对原则保证了遗传信息的稳定和准确传递。DNA通过半保留复制，将遗传信息从亲代传给子代。DNA分子的特异性蕴藏着特定的遗传信息，其多样性则构成了生物性状多样性的分子基础。 课堂小结 拓展提升 如果DNA的碱基互补配对出现错误，可能会产生什么后果？ 为什么染色体是遗传物质的主要载体而不是唯一载体？ 课堂总结 课后作业 2 1 3 梳理本节课知识点 完成同步练习 预习下一节课的内容 结束 遗传的物质基础揭示了生命延续的奥秘——核酸是遗传物质，DNA是主要的遗传物质，染色体是其主要载体。DNA分子的双螺旋结构（沃森和克里克的伟大发现）使其能稳定储存和精确传递遗传信息。DNA复制保证了遗传信息在世代间的连续性，而碱基排列顺序的多样性则为生物多样性提供了分子基础。希望大家通过今天的学习，能够从分子水平理解“种瓜得瓜”的原因，做一名“懂遗传、明结构、爱科学”的优秀学子！ 感谢观看 $